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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Luftsetzmaschine, aufweisend eine Setzfläche, die sich zyklisch senkt (Senkhub) und wieder hebt (Aufwärtshub) und von unten mit Setzluft durchströmt wird, in welcher die Hubgeschwindigkeit der Setzfläche über einen Senk- und Hebezyklus gesteuert wird.
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Zur Trennung von Kohle und Berge bei der Kohlegewinnung und -aufbereitung ist es bekannt, das körnige Gemisch von Kohle und Berge, das Trenngut, über eine sich ab- und wieder aufwärts bewegende Setzfläche zu führen und durch die Setzfläche aufwärts steigende Luft zu pressen. Bei der Abwärtsbewegung im aufsteigenden Luftstrom wird das sogenannte Setzbett, das aus dem oben genannten Trenngut besteht, pseudofluidisiert und im aufwärts steigenden Luftstrom werden die sich abwärts bewegenden Bestandteile des Trennguts im Setzbett durch die unterschiedliche Dichte von Kohle und Berge voneinander getrennt. Bei der Abwärtsbewegung wird das Trenngut aber nicht vollständig im Luftstrom fluidisiert, sondern die sich abwärts bewegenden Körner des Trennguts werden durch den sich aufwärts bewegenden Luftstrom unterschiedlich stark verzögert. Körner mit einer geringeren Dichte werden bei ihrer Bewegung in der viskosen Luft gegenüber Körnern gleicher Größe mit höherer Dichte abgebremst und haben so die Tendenz, sich im ab- und wieder aufwärts bewenden Setzbett an der nach oben weisenden Oberfläche des Setzbettes anzureichern. Nach einer genügenden Anzahl einzelner Setzzyklen bildet sich so ein horizontal zweischichtiges Setzbett, welches durch Schneidbleche, die in das Setzbett hineinragen, in zwei Fraktionen aufgeteilt werden kann. Im Ergebnis erhält man durch die Behandlung des Setzbettes Fraktionen reiner Kohle und Berge.
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Die Durchführung der Trennung von Setzgut nach dem eingangs erwähnten Verfahren wird in Luftsetzmaschinen durchgeführt. Für eine erwünschte hohe Trennschärfe der Luftsetzmaschine ist es wichtig, dass das Setzbett ausschließlich die trennende Wirkung des Luftstromes bei der Abwärtsbewegung erfährt. Tatsächlich aber erfährt das Setzbett beim Gleiten über die schräge, sich ab- und wieder aufwärts bewegende Setzfläche eine rollende Bewegung, in der das Setzbett nicht nur abwärts rutscht, sondern, das Setzbett wird geschert. Bei der Scherung rollen die in einem Setzzyklus getrennten Teilchen des Trennguts wieder in einander. Des Weiteren werden Körner des Setzbettes, die wesentlich kleiner als die durchschnittliche Korngröße des Setzbettes sind oder von einer Idealform stark abweichen, im aufwärts gerichteten Luftstrom nach oben geschleudert. Körner des Trennguts, die wesentlich größer sind als die durchschnittliche Korngröße des Setzbettes, können möglicherweise gar keine trennende Wirkung des aufwärts gerichteten Luftstromes erfahren. Daher ist eine ideale Korngrößenverteilung für eine hohe Trennleistung der Luftsetzmaschine wünschenswert. Neben der idealen Korngrößenverteilung ist auch das Senk- und Hubverhalten der Setzfläche über einen Setzzyklus verantwortlich für die Qualität der Trennschärfe. Bewegt sich die Setzfläche beim Aufwärtshub mit zu hoher Geschwindigkeit, so erfährt das Setzbett eine Wurfbewegung, die der eigentlichen Trennung des Trennguts im aufwärts gerichteten Luftstrom entgegenwirkt. Bei der Wurfbewegung haben die Teilchen oder die Körner des Trenngutes mit der höchsten Dichte oder mit dem höchsten Eigengewicht die Tendenz, sich im Setzbett an der nach oben gerichteten Oberfläche des Setzbettes anzureichern. Eine weitere Ursache, die der Trennschärfe entgegenwirkt, ist der Aufprall des Setzbettes am Ende des Setzzyklus, wenn das Setzbett aus dem pseudofluidisierten Zustand sich wieder auf der Setzfläche verdichtet. Durch die Prallbewegung brechen die Körner oder prallen wie auf einem Trommelfell auf der Setzfläche mit einem nach oben gerichteten Impuls von der Setzfläche ab. Die Trennschärfe der Setzmaschine hängt also ab vom Zustand des Trennguts, speziell von der Korngrößenverteilung, dem Senk- und Hubverhalten der Setzfläche, aber auch von der zur Senk- und Hubbewegung korrespondierenden Luftgeschwindigkeit des durch die Setzfläche strömenden Luftstromes.
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In der deutschen Patentschrift
DE 619976 aus dem Jahr 1935 wird vorgeschlagen, unter der Setzfläche den Luftstrom durch einen Blasebalg zu erzeugen, wobei die Setzfläche Teil des Blasebalges ist. Bei der Abwärtsbewegung der Setzfläche wird der Blasebalg zusammengedrückt und Luft tritt aus den Luftaustrittsöffnungen der Setzfläche hervor. Dabei ist die austretende Luft umso schneller, je schneller sich die Setzfläche senkt. Beim aufwärts gerichteten Hub der Setzfläche wird durch ein Klappenventil das Ansaugen der Luft durch das Setzbett vermieden und Luft wird von einem unterhalb des Blasebalges angeordneten Gebläse in den sich entspannenden Blasebalg geblasen. Bei der üblichen Bauart von Luftsetzmaschinen, bei der die Setzfläche um einen seitlich angeordneten Drehpunkt schwingt, wird der geringere Hub der Setzfläche in der Nähe des Drehpunktes durch ein kleineres Volumen eines in Sektionen unterteilten Blasebalges ausgeglichen.
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Um die Geschwindigkeit des Luftstromes durch die Setzfläche an die Senkbewegung besser anzupassen, wird in der deutschen Patentschrift
DE 628016 aus dem Jahr 1936 vorgeschlagen, die von unten in den Blasebalg führenden Luftleitungen mit einer mit der Senkfläche gekoppelten Luftklappe auszustatten. Die Kopplung ist so gewählt, dass im zeitlichen Intervall der größten Senkgeschwindigkeit der Setzfläche die Luftklappen am weitesten geöffnet sind. Dadurch wird die Charakteristik der aufwärts gerichteten Luftströmung so verändert, dass der aufwärts gerichtete Luftstrom Impulscharakter aufweist.
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Um die Trennschärfe einer Setzmaschine zu erhöhen, wird in der deutschen Patentschrift
DE 642109 aus dem Jahr 1937 vorgeschlagen, die Setzfläche mit einem elliptischen Getriebe anzutreiben, welches dazu führt, dass sich die Setzfläche bei der Abwärtsbewegung deutlich schneller bewegt als im Aufwärtshub, wobei die Frequenz der Setzzyklen so gewählt ist, dass sich beim Senkhub die Setzfläche schneller als im freien Fall nach unten bewegt. Dadurch entfernt sich in der Senkbewegung die Setzfläche vom Setzbett und für kurze Zeit Ist das Setzbett im freien Fall der aufwärts gerichteten Luftströmung ausgesetzt. Dadurch kann die aufwärts gerichtete Geschwindigkeit der Luftströmung, die durch die Setzfläche strömt, verringert werden, um die Trennschärfe der Setzmaschine zu erhöhen.
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Schließlich wird in der
DE 102 55 321 A1 vorgeschlagen, den Betrieb einer Stauchsetzmaschine, die statt Luft Wasser zur Pseudofluidisierung des Trennguts aufweist, hydraulisch zu senken und zu heben, wobei der Hub der Hydraulikzylinder mit Proportionalventilen exakt gesteuert wird. Gegenstand der dort beschriebenen Erfindung ist jedoch nicht die Verbesserung der Trennschärfe der Stauchsetzmaschine, sondern die behutsame Abbremsung der Setzfläche, um Stöße in der Maschine zu vermeiden, durch welche die Stauchsetzmaschine schnell verschleißt.
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Die vorgeschlagenen Verbesserungen der oben genannten Setzmaschinen führen gegenüber einer Setzmachine ohne Kontrolle der Luftgeschwindigkeit beziehungsweise der Bewegungscharakteristik der Setzfläche zwar zu einer Verbesserung der Trennschärfe, jedoch wäre es wünschenswert, die Trennschärfe einer Setzmaschine noch mehr zu verbessern. Die oben beschriebene Impulscharakteristik des aufwärts gerichteten Luftstromes bei der Senkbewegung der Setzfläche hat als unerwünschten Nebeneffekt das Ausblasen besonders kleiner, leichter oder von der Idealform abweichender Teilchen. Trotz der dadurch erzielten Verbesserung der Trennschärfe, die an der notwendigen Anzahl von Setzhüben zur Erzielung einer annehmbaren Trennung des Setzgutes gemessen wird, ist der Qualität der Trennschärfe durch diese Impulslufttechnik aufgrund des unerwünschten Nebeneffekts eine Grenze gesetzt.
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Der Einsatz einer sich sehr schnell abwärts bewegenden Setzfläche führt im Augenblick der Pseudofluidisierung während des freien Falls zwar zum Vorteil, dass geringere Strömungsgeschwindigkeiten der aufwärts strömenden Luft verwendet werden können, aber durch die sehr schnelle Senkbewegung prallt das Trenngut bei der Bewegungsumkehr der Setzfläche auf die Setzfläche, wodurch der Trennschärfe erneut Grenzen gesetzt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Betrieb einer Luftsetzmaschine so zu verbessern, dass die oben genannten Nachteile aus dem Stand der Technik nicht auftreten oder zumindest abgemildert werden.
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Die erfindungsgemäße Verfahrensaufgabe wird gelöst durch eine Steuerung der Hubgeschwindigkeit der Setzfläche, die so gewählt ist, dass sich die Setzfläche beim Senkhub schneller bewegt als die Mittelebene eines auf der Setzfläche befindlichen Setzbettes, dabei aber den Kontakt zum sich vertikal verbreiternden Setzbett nicht verliert.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass sich im Setzhub das Setzbett im aufwärts gerichteten Luftstrom vertikal verbreitert. Wesentlich für die Erfindung ist, dass sich die Setzfläche mit geringfügig größerer Beschleunigung abwärts bewegt als es der Abwärtsbewegung des sich vertikal verbreiternden Setzbettes entspricht. Als Referenz für die Abwärtsbewegung des Trennguts wird die sich mit dem Setzbett mit bewegende Mittelebene gewählt.
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Da sich die Setzfläche geringfügig schneller bewegt als die Mittelebene des Setzbettes, dabei aber nicht den Kontakt zum sich verbreiternden Setzbett verliert, wird dem Setzbett die Möglichkeit einer Pseudofluidisierung im freien Fall durch den aufwärts gerichteten Luftstrom gegeben. Nach einer frei wählbaren Zeit innerhalb der Zeit des Senkhubes oder nach einem frei wählbaren Weg der Setzfläche innerhalb des Senkhubes wird die Setzfläche allmählich abgebremst bis die sich Setzfläche synchron mit der nach oben gerichteten Oberfläche des Setzbettes bewegt, wobei als nach Oben gerichtete Oberfläche des Setzbettes eine Ebene gedacht ist, welche das Trenngut im Setzbett nach oben abschließt. An diese Phase schließt sich eine weitere Bremsbewegung der Setzfläche an, die solange dauert, bis sich das Setzbett verdichtet hat. Erst nach der Verdichtung des Setzbettes schließt eine stärkere Verzögerungsbewegung ein, die so gewählt ist, dass eine Prallbewegung der Körner im Setzbett oder eine elastische Deformierung der Setzfläche während der Verzögerung, die so stark ist, dass sie bei der Entspannung der Setzfläche einzelne Körner des Setzbettes zurück wirft, ausgeschlossen ist. Durch die vorsichtige Verzögerung wird verhindert, dass das Setzbett durch eine sich entspannende Setzfläche aufgewühlt wird. Darauf folgend setzt die Bewegungsumkehr ein. Bei der Bewegungsumkehr in die Aufwärtsbewegung wird die Bremsbewegung zum Ende des Aufwärtshubes mit einer geringeren Bremsbeschleunigung abgebremst als es der Erdbeschleunigung entspricht. Dadurch wird verhindert, dass sich das Setzbett in dieser Phase des Hubzyklus bei der Bremsbewegung selbst oder später bei der erneuten Bewegungsumkehr der Setzfläche von der Setzfläche abhebt und so eine Wurfbewegung erfährt, bei der die trennende Wirkung des Setzmaschine wieder aufgehoben, zumindest aber verschlechtert wird.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine Skizze einer gattungsgemäßen Luftsetzmaschine,
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2a den ersten Teil einer Abfolge von Zuständen eines Setzbettes,
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2b den zweiten Teil der Abfolge aus 2a,
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3 das zu 2a/2b korrespondierende Ort-Zeit-Diagramm,
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4 Verhältnis einer sich um einen Drehpunkt drehenden Setzfläche zu einer sich parallel verschiebenden Setzbettfront
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In 1 ist eine Skizze einer gattungsgemäßen Luftsetzmaschine 1 abgebildet. Die Luftsetzmaschine 1 trennt Trenngut 5, als Beispiel Kohle und Berge, in seine einzelnen Mischungsbestandteile auf, wobei das Trenngut 5 die Luftsetzmaschine 1 angefangen bei Aufgabebunker 6 bis zu den Austrägen 7 und 8 für das Leichtgut (Austrag 7) und Schwergut (Austrag 8) durchläuft. Die Menge des Trennguts 5, das die Luftsetzmaschine 1 pro Zeiteinheit durchläuft, wird durch einen regelbaren Schieber 10 kontrolliert. Dieser Schieber 10 lässt gerade so viel Trenngut 5 aus dem Aufgabebunker 6 in die Luftsetzmaschine 1 eintreten, wie durch die Bewegung der inneren Elemente der Luftsetzmaschine 1 durch die Luftsetzmaschine 1 transportiert wird. Vom Aufgabebunker 6 wird das Trenngut 5 über einen Kanal 12 auf eine Setzfläche 15 aufgegeben, die durch eine Hydraulik 20 abgesenkt und wieder angehoben wird. Die Setzfläche 15 kann entweder um eine Achse 21, die seitlich in der Nähe der Austragsseite angeordnet ist, schwingen oder aber die Setzfläche 15 kann gleichmäßig in vertikaler Richtung auf und ab schwingen. Beim Auf- und Abschwingen der Setzfläche 15 läuft das Trenngut 5 in der Zeichnung von rechts nach links, entsprechend der Neigung der Setzfläche 15. Dabei ist zu beachten, dass das Trenngut 5 im Ruhezustand der Setzfläche 15 auf der Setzfläche 15 verbleibt und erst durch die Bewegung der Setzfläche 15 läuft das Trenngut 5 nach links zur Austragsseite. Wie durch die Pfeile 30, 31, 32 und 33 angedeutet ist, wird Luft von einem Gebläse 16 von unterhalb der Setzfläche 15 durch Luftdurchtrittsöffnungen 17 in der Setzfläche 15 gepresst. In einer gattungsgemäßen Luftsetzmaschine 1 beginnt der Trennvorgang mit dem ersten schnellen Absinken der Setzfläche 15 gegen den Luftstrom gemäß den Pfeilen 30, 31, 32 und 33. Dabei erfährt das auf der Setzfläche 15 befindliche Trenngut 5 durch das Absinken eine scheinbare Auftriebskraft als echte Scheinkraft, die durch die Massenträgheit des Trennguts 5 selbst erzeugt wird, und das Trenngut 5 wird damit scheinbar leichter bis scheinbar schwerelos. Das so scheinbar leichtere bis scheinbar schwerelose Trenngut 5 auf der Setzfläche 15 wird durch den von unten strömenden Luftstrom gemäß den Pfeilen 30, 31, 32 und 33 pseudofluidisiert. Bei der Pseudofluidisierung erfährt das Leichtgut im Setzbett 40, dem auf der Setzfläche 15 befindlichen Trenngut 5, einen stärkeren Auftrieb im Luftstrom als das im Trenngut 5 befindliche Schwergut. In der kurzen Zeit des Absenkens der Setzfläche 15 zeigt das Setzbett 15 somit kurzzeitig eine Tendenz zur Entmischung. Folgen mehrere, aufeinander folgende Abwärtshübe der Setzfläche 15, so wird im Idealfall das Setzbett 40 aufgetrennt in ein unten liegendes Schwergut und in ein oben liegendes Leichtgut. Am linken Ende der Setzfläche 15 wird das Setzbett 40 durch ein Schneidblech 25 getrennt, wobei die Höhe des Schneidbleches 25 an die Lage der Grenzfläche zwischen Schwergut und Leichtgut im entmischten Setzbett 40 angepasst sein muss. Das Schwergut durchstößt beim Verlassen der Setzfläche 15 eine Gummischürze 22 und fällt – unterstützt durch eine Förderwalze 26 – in den Austrag 8. Hingegen wird durch das Schneidblech 25 das oben liegende Leichtgut in den Austrag 7 für Leichtgut befördert. Die durch die Setzfläche 15 und das Setzbett 40 geleitete Luft verlässt die Luftsetzmaschine 1 durch eine Abluftleitung 28 ins Freie.
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Für eine Trennleistung mit hoher Qualität ist es notwendig, dass das Schneidblech 25 in der richtigen Höhe einer scharfen Grenzfläche zwischen Schwergut und Leichtgut angeordnet ist. Um eine scharfe Grenze zwischen Schwergut (unten liegend) und Leichtgut (oben liegend) zu erhalten, ist es wichtig, dass der Effekt der Pseudofluidisierung bei der Abwärtsbewegung des Setzbettes auf der Setzfläche 15 nicht durch gegenläufige Effekte verringert oder aufgehoben wird. Regelmäßig störende Effekte sind eine Wurfbewegung des Trennguts 5 auf der Setzfläche 15, ein Aufprallen des Trennguts 5 bei der Bewegungsumkehr der Setzfläche 15 und des Weiteren ein Bruch oder Zerkleinern der Körner des Trennguts 5 durch das Aufprallen, eine zu breite Korngrößenverteilung des Trennguts 5, aber auch ein Zurückwerfen des Trennguts 5 durch die Setzfläche 15, wenn die Setzfläche 15 selbst beim Landen des Trenngutes 5 oder des Setzbettes 40 auf der Setzfläche 15 elastisch wie ein Trommelfell deformiert wird.
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Erfindungsgemäß wird ein Bewegungsprofil der Setzfläche 15 vorgeschlagen, das dem Ort-Zeit-Diagramm gemäß 3 entspricht. Die einzelnen Phasen der Setzfläche 15 im Ort-Zeit-Diagramm nach 3 werden in den 2a und 2b charakterisiert.
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Ein Setzzyklus der Luftsetzmaschine 1 beginnt gemäß 2a mit einer angestellten oder am oberen Totpunkt befindlichen Setzfläche 15, wobei der Setzhub in 2a und 2b stark überzeichnet ist, damit die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Luftsetzmaschine besser zeichnerisch dargestellt werden kann. In diesem Zustand gemäß Phase I ist das Setzbett 40 verdichtet und es liegt auf der Setzfläche 15 glatt auf. Die obere Grenze des Setzbettes 40 wird durch eine gedachte Grenzfläche 41 gebildet, welche die Körner des Trenngutes 5 nach oben anschmiegend abschließt, von Ausreißern während der Bewegung abgesehen. Startend bei Phase I, am oberen Totpunkt der Setzfläche 15 oder im angestellten Zustand, wenn die Setzfläche 15 um einen Drehpunkt 21 schwingt, beginnt der nach unten gerichtete Setzhub (Senkhub) der Setzfläche 15. Der Setzhub in Phase II eines Setzzyklus ist charakterisiert durch eine im Ort-Zeit-Diagramm gemäß 3 parabelförmig abwärts gerichtete Bewegung der Setzfläche 15. In 3 ist der Ort x (als Höhe) einer sich in aufströmender Setzluft nach unten bewegenden Front eines Setzbettes in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Bei dieser im Ort-Zeit-Diagramm parabelförmigen Bewegung beschleunigt die Setzfläche 15 geringfügig schneller als die gedachte Mittelebene 42 des Setzbettes 40, wie sie in 2a bei Phase 2 eingezeichnet ist. Da sich das Setzbett 40 während der Abwärtsbewegung aufweitet, also in vertikaler Richtung verbreitert, bewegt sich die Setzfläche 15 gerade so schnell nach unten, dass sie zwar schneller ist als die Mittelebene 42 des Setzbettes 40, aber dabei verliert sie nicht den Kontakt zum sich vertikal aufweitenden Setzbett 40. Ab einem von der Luftströmungsgeschwindigkeit der Setzluft gemäß den Pfeilen 30, 31, 32 und 33 in 1 abhängigen Zeitpunkt oder nach Zurücklegen eines von dem Luftströmungsgeschwindigkeit der Setzluft gemäß den Pfeilen 30, 31, 32 und 33 in 1 abhängigen Weges ist die mittlere Senkgeschwindigkeit der Mittelebene 42 des Setzbettes dominiert durch eine lineare Komponente, die durch den Luftwiderstand der Körner des Trenngutes 5 im Luftstrom vorgegeben ist. Ab hier beginnt die Phase III der Bewegung der Setzfläche im Setzzyklus, und in dieser Phase III bewegt sich das Trenngut 5 im sich aufweitenden Setzbett 40 vornehmlich mit konstanter Abwärtsgeschwindigkeit. Dabei sind die Körner im Leichtgut (im Setzbett 40 oben) etwas langsamer als die Körner des Schwergutes. Das Setzbett 40 weitet sich vertikal weiter auf mit linearer Charakteristik in Bezug auf die Zeit oder den zurück gelegten Weg. Der Beginn der Abbremsphase IV hängt von der Absenkgeschwindigkeit der Setzfläche 15 in Phase III des Setzzyklus ab. Weil die Setzfläche 15 den Kontakt zum sich in vertikaler Richtung aufweitenden Setzbett 40 nicht verliert, wird eine Prallbewegung oder eine tanzende Bewegung der Körner des Trenngutes 5 auf der Setzfläche 15 vermieden. Während des Abbremsens verdichtet sich das Setzbett 40 auf der Setzfläche 15, wobei die relative Position der Körner des Leichtgutes und des Schwergutes zueinander erhalten bleibt. Natürlich nähern sich die Körner des Trenngutes 5 beim Verdichten des Setzbettes 40 einander an, jedoch bleibt die relative Position, Körner des Leichtguts höher als Körner des Schwerguts erhalten. Am unteren Totpunkt angelangt, Phase V, kehrt die Setzfläche 15 ihre Richtung um und beginnt einen Aufwärtshub. Dieser Aufwärtshub ist für das erfindungsgemäße Verfahren von geringerer Bedeutung als die ideale Abstimmung der Abwärtsbewegung in Phase II und III des Setzzyklus. Beim Heben der Setzfläche 15 beginnt der Aufwärtshub mit einer Beschleunigung der Setzfläche 15 in Phase VI mit darauf liegendem Setzbett 40 und geht in eine lineare Aufwärtsbewegung in Phase VII über, bei der die Setzfläche 15 mit darauf liegendem Setzbett 40 mit etwa konstanter Geschwindigkeit in Phase VII aufwärts fährt. Die Geschwindigkeit in Phase VII darf aber nur so groß werden, dass die Setzfläche 15 mit darauf liegendem Setzbett 40 mit einer geringeren Bremsbeschleunigung bis zum oberen Stillstand der Setzfläche 15 gebracht werden kann als es der Erdbeschleunigung vermindert um die Auftriebskraft, die auf die Körner des Trennguts 5 im aufwärts gerichteten Luftstrom wirkt, entspricht. Die Erdbeschleunigung limitiert somit die maximale Hubfrequenz der Luftsetzmaschine. In Phase VIII darf die Bremsbeschleunigung deshalb nicht an die Erdbeschleunigung, vermindert um den oben genannten Betrag heranreichen, da sonst zu erwarten ist, dass das Setzbett 40 aus Trenngut 5 eine Wurfbewegung erfährt, bei welcher der Trenneffekt der Abwärtsbewegung des Setzbettes 40 im Luftstrom zumindest teilweise aufgehoben wird. Am oberen Totpunkt unmittelbar nach Abschluss von Phase VIII angelangt, beginnt so ein neuer Setzzyklus der Luftsetzmaschine. Im Gegensatz zum Stand der Technik, der von einer schnelleren Abwärtsbewegung der Setzfläche 15 ausgeht als es dem freien Fall entspricht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Bewegungscharakteristik des Setzzyklus wesentlich genauer an das Senkverhalten des Setzbettes 40 in der aufwärts gerichteten Setzluft anzupassen. Die dadurch erreichten Vorteile sind vor allem eine Vermeidung einer Wurfbewegung des Trennguts 5, die Vermeidung einer übermäßigen Luftpulsation, die Vermeidung eines Aufpralls der Körner des Trennguts 5 auf die Setzfläche 40 und einer Rückwurfbewegung des Trennguts 5 beim Aufprall auf die Setzfläche 40, wenn diese sich wie ein Trommelfell kurzzeitig elastisch deformiert. Dadurch, dass die Setzfläche 15 während der Abwärtsbewegung in Kontakt mit dem sich in vertikaler Richtung aufweitenden Setzbett 40 verbleibt, wird eine tanzende Bewegung der Körner des Trennguts 5 auf der Setzfläche 40 vermieden. Die fast zaghafte Abwärts- und Aufwärtsbeschleunigung des Setzbettes 40 führt zu einer Trennleistung mit hoher Güte.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Luftsetzmaschine ermöglicht eine wesentlich bessere Optimierung der Setzluftströmung als es bisher der Fall war. Im eingangs erwähnten Stand der Technik wird vorgeschlagen, die Setzluftströmung durch Luftklappen während eines Setzhubes zu variieren, so dass gepulste Luft durch die Luftdurchtrittsöffnungen 17 in der Setzfläche 15 strömt. Bei gattungsgemäßen Luftsetzmaschinen führt dies zu einer Verbesserung der Trennleistung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Luftsetzmaschine ist ein unerwünschter Effekt beobachtbar, der durch die gepulste Luft erzeugt wird. Dieser Effekt wird im Folgenden erklärt. Damit die Setzluft das Setzbett 40 gleichmäßig durchströmt, wobei die Setzfläche 15 vor Grießedurchfall durch die Luftdurchtrittsöffnungen 17 geschützt werden muss, damit das Trenngut 5 nicht durch die Setzfläche 15 hindurch fällt, ist vorgesehen, dass der Luftwiderstand der Luftdurchtrittsöffnungen 17 in der Setzfläche 15 größer ist als der Luftwiderstand des Setzbettes 40 selbst. Dadurch wird eine gleichmäßige Durchströmung des Setzbettes 40 erreicht, auch wenn das Setzbett 40 geringfügig inhomogen ist. Der Luftwiderstand des Setzbettes 40 Variiert aber während eines Setzzyklus durch die zyklische Pseudofluidisierung. Eine Kontrolle der gleichmäßigen Durchströmung des Setzbettes 40 über den gesamten Zyklus, beziehungsweise während der Pseudofluidisierung ist somit erschwert. Wird Luft gepulst, durch eine Blasebalg-Technik nur im Senkhub zur Verfügung gestellt, der Blasebalg-Effekt durch gepulste Luftzufuhr simuliert oder wird die Setzluft mit vergleichsweise hohem Druck (mBar im ein- bis zweistelligen Bereich) unter der Setzfläche 15 vorgehalten, so kann das Setzbett 40, wenn es sich am Beginn eines Setzhubes befindet, eruptiv durch die Setzluft durchstoßen werden. Dieser Durchschuss von Setzluft führt zu einem plötzlichen Druckabfall unter der Setzfläche 15, wobei der Durchschuss zu einem besonders geringen Luftwiderstand durch das Setzbett 40 führt. in Folge dessen wird das Setzbett 40 stets an den Durchschuss-Stellen stärker durchmischt, als es erwünscht ist. Statt die Luft zu pulsen, ist es durch die erfindungsgemäße Senk- und Hebetechnik der Setzfläche 15 auch möglich, den Druck unter der Setzfläche 15 konstant zu halten. Hierzu kann ein großes Luftreservoir quasi als Barostat vorgehalten werden oder aber ein Druckregler wird in die Zuleitung der Luftzufuhr zur Setzfläche eingebracht. Schließlich ist es auch möglich, den Luftraum unter der Setzfläche 15 durch einen Druckregler, der Luft ins Freie abführt, so zu regeln, dass der Luftdruck unter der Setzfläche 15 stets gleich bleibt. Dadurch werden die Durchschüsse durch das Setzbett 40 seltener, zumindest aber werden die Folgen des Durchschusses, nämlich die unerwünschte Durchmischung des Trennguts 5 im Setzbett 40, verringert. Um die Durchschüsse zu vermeiden, ist es auch bekannt, die Setzluftzufuhr in Sektionen zu unterteilen. Durch die sektionalisierte Zufuhr der Setzluft kann bei Luftsetzmaschinen mit einer um einen Drehpunkt schwingenden Setzfläche 15 der unterschiedliche mit der Entfernung vom Drehpunkt steigende Hub der korrespondierenden Setzflächensektion ausgeglichen werden. Denn in der Nähe des Drehpunktes 21 ist der Setzhub der um einen Drehpunkt 21 schwingenden Setzfläche 15 geringer und die dort zu trennenden Körner des Trennguts 5 im Setzbett 40 müssen in einer kürzeren Wegstrecke oder Zeit pseudofluidisiert werden als Körner auf Stellen der Setzfläche 15, die aufgrund der größeren Entfernung vom Drehpunkt 21 einen größeren Senkhub durchlaufen.
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Um das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Luftsetzmaschine zu ermöglichen, kann auf eine Hydrauliksteuerung mit Proportionalventilen zurück gegriffen werden. Diese erlauben eine sehr exakte Kontrolle der Hubbewegung der Setzfläche 15 über einen Setzzyklus. Um die erwünschte Bewegungscharakteristik einzustellen, ist es möglich, bei vorgegebener Luftströmung das Setzbett 40 mit einer Hochgeschwindigkeitskamera zu filmen und die Charakteristik der Bewegung der Setzfläche 15 so lange manuell anzupassen, bis das erwünschte Bewegungsmuster der Setzfläche 15 vorliegt. In der sehr rauen Umgebung einer Luftsetzmaschine ist diese Technik allerdings nur schwer oder aufwändig durchführbar. Ein erfahrener Betreiber einer Luftsetzmaschine kann die erwünschte Bewegungscharakteristik auch akustisch einstellen. Dabei achtet der Einsteller auf die typischen prasselnden Geräusche, die durch die Körner des Trennguts 5 erzeugt werden, wenn diese auf das Setzbett 40 prallen.
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Zum Einstellen der erfindungsgemäßen Bewegungscharakteristik wählt der Betreiber zunächst eine Abwärtshubgeschwindigkeit, die geringer ist als es dem freien Fall entspricht. Das auf der Setzfläche 15 befindliche Setzbett 40 wird durch die Setzluft mit einem typischen Geräusch durchsetzt. Dann erhöht der Betreiber die Abwärtshubgeschwindigkeit solange, bis sich ein plötzliches und deutliches Prasseln einstellt. Da die Luftsetzmachine recht laut ist, ist hierfür ein recht genaues Hinhören unter lauten Bedingungen notwendig. Das Prasseln zeigt an, dass die Setzfläche 15 beim Abwärtshub das Setzbett 40 verlassen hat und bei Erreichen des unteren Totpunktes oder des Umkehrpunktes tritt das Prasseln auf. Nach Detektion des prasselnden Geräusches wird die Absenkgeschwindigkeit wieder reduziert, bis das prasselnde Geräusch gerade eben wieder verschwindet. Es tritt nun ein Geräusch auf, das weder dem typischen Luftdurchstoß bei sehr langsamen Abwärtshub entspricht noch dem prasselnden Geräusch. Das erfindungsgemäße in-Kontakt-bleiben der Setzfläche 15 mit dem Setzbett 40 ist erreicht, wenn das prasselnde Geräusch gerade eben nicht mehr auftritt. Innerhalb des Absenkhubes kann nun noch die Beschleunigungsphase II und die lineare Absenkphase III eingestellt werden. Ist die Beschleunigungsphase II sehr kurz, die Beschleunigung bis zur konstanten Abwärtsgeschwindigkeit in Phase III also sehr hoch, so tritt erneut das prasselnde Geräusch auf, weil die Setzfläche 15 erneut das Setzbett 40 verlassen hat. Der Betreiber kann also die Zeit des Abwärtshubes wählen und innerhalb des Senkhubes den Anteil der Beschleunigungsphase II einstellen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Luftsetzmaschine ist für eine solche Luftsetzmaschine, in welcher die Setzfläche beim Hub eine Parallelverschiebung durchläuft, anders einzustellen als bei einer solchen Luftsetzmaschine, in welcher die Setzfläche um einen Drehpunkt schwingt. Die sich im ersten Fall parallel verschiebende Setzfläche weist an allen Stellen den gleichen örtlichen Bezug zum sich aufweitenden Setzbett auf, weil sich das Setzbett bei gleicher Luftströmung an allen Stellen gleichmäßig aufweitet und damit auch die gedachte Mittelebene des Setzbettes parallel verschiebt. Bei einer Setzfläche, die um einen Drehpunkt schwingt, ist daher die Bewegungscharakteristik des dem Drehpunkt abgewandten Ende der Setzfläche mit dem größten Hub so einzustellen, dass dieses Ende die untere Grenze des sich aufweitenden Setzbettes nicht verlässt, aber dennoch beim Senkhub schneller als die dort gedachte Mittelebene des sich aufweitenden Setzbettes ist.
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Dieser Vorgang ist in 4 skizziert dargestellt. 4 zeigt in zwei Abbildungen a) und b) den Zustand einer sich um einen Drehpunkt schwingenden Setzfläche 15. In Abbildung a ist die Setzfläche an ihrem obersten Punkt angestellt. Hingegen ist die Setzfläche in Abbildung b) von 4 um einen Winkel d im Uhrzeigersinn gedreht. Gleichzeitig aber hat sich die Ebene des Setzbettes parallel um den Weg b verschoben. Da die Setzfläche das Setzbett nach unten begrenzt, ist erfindungsgemäß in solchen Luftsetzmaschinen die Bewegungscharakteristik der Setzfläche in 4, Abbildung b) am rechten Ende, das dem Drehpunkt abgewandte Ende, einzustellen, dass es der erfindungsgemäßen Bewegungscharakteristik entspricht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Luftsetzmaschine eignet sich zur Trennung von Kohle und Berge, zur Trennung von Mineralen und Gestein und/oder zur Trennung von Erzen und Gangart.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftsetzmaschine
- 5
- Trenngut
- 6
- Aufgabebunker
- 7
- Austrag (Leichtgut)
- 8
- Austrag (Schwergut)
- 10
- Schieber
- 12
- Kanal
- 15
- Setzfläche
- 16
- Gebläse
- 17
- Luftdurchtrittsöffnung
- 20
- Hydraulik
- 21
- Drehpunkt
- 22
- Gummischürze
- 25
- Schneidblech
- 26
- Förderwalze
- 28
- Abluftkanal
- 30
- Pfeil (Setzluftluft)
- 31
- Pfeil (Setzluftluft)
- 32
- Pfeil (Setzluftluft)
- 33
- Pfeil (Setzluftluft)
- 40
- Setzbett
- 41
- Obere Grenze Setzbett
- 42
- Mittelebene
- d
- Winkel
- b
- Weg
- I
- Phase (Start Setzzyklus)
- II
- Phase (Abwärtsbeschleunigung Senkhub)
- III
- Phase (Lineare Abwärtsbewegung Senkhub)
- IV
- Phase (Bremsbeschleunigung)
- V
- Phase (Unterer Totpunkt/Umkehrpunkt)
- VI
- Phase (Aufwärtsbeschleunigung)
- VII
- Phase (Lineare Aufwärtsbewegung)
- VIII
- Phase (Bremsbeschleunigung)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 619976 [0004]
- DE 628016 [0005]
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