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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Aufgabegut in Feingut und Grobgut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Trennen von Aufgabegut in Feingut und Grobgut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
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Derartige Vorrichtungen sind dem Gebiet der mechanischen Verfahrenstechnik zuzuordnen und dienen der Trennung von Feststoffgemischen. Ein Siebmaschine mit stationärem Siebkorb und darin umlaufendem Rotor ist beispielsweise in der
DE 197 51 419 A1 beschrieben. Dort wird das zu siebende Material mittels einer Förderschnecke axial dem Siebkorb zugeführt, wo es vom Rotor erfasst und fliehkraftbedingt gegen die Siebfläche beschleunigt wird. Die Trennung des Materials erfolgt am Siebkorb, wobei der Siebdurchgang als Feingut in einen Auffangtrichter fällt, während das Grobgut innerhalb des Siebkorbs axial aus der Siebmaschine ausgetragen wird.
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Besondere Anforderungen ergeben sich dann, wenn solchen Vorrichtungen Aufgabegut mit pastöser, klebriger, öliger oder fettiger Konsistenz aufgegeben wird, wie es zum Beispiel bei Gewürzen und anderen Nahrungs- und Genussmitteln der Fall ist. Derartige Materialien setzen sich am Siebkorb fest und behindern den Materialfluss durch Verengen der Sieböffnungen; im Extremfall kommt es zu einem vollständigen Verblocken der Siebfläche. Die Folge ist ein Leistungsabfall der Vorrichtung, der sich bis zum Leistungsausfall entwickeln kann. Dem wird durch regelmäßiges Reinigen des Siebkorbs in vorgegebenen Intervallen vorgebeugt. Die damit einhergehenden Stillstandszeiten vermindern jedoch die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung und damit deren Wirtschaftlichkeit.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, bekannte Vorrichtungen im Hinblick die oben beschriebenen Nachteile weiterzuentwickeln.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Rotorwirkung beim Trennen des Aufgabeguts in Grobgut und Feingut durch einen Prozessgastrom zu steigern. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass die Gutpartikel unter der Einwirkung des Rotors einer Kreisbewegung unterworfen werden, so dass die Gutpartikel Fliehkräften ausgesetzt sind, die die einzelnen Partikel radial nach außen in Richtung der Siebfläche beschleunigen. Im Bereich des Siebkorbs lässt die unmittelbare Einwirkung des Rotors auf das Aufgabegut nach, so dass Fliehkräfte als treibende Kraft für den Siebdurchgang nicht mehr im vollen Maße zum Wirken kommen.
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Durch einen erfindungsgemäßen Prozessgasstrom, der zusätzlich zum Aufgabegut durch den Siebkorb geführt ist, wird zunächst erreicht, dass die vom Rotor initiierte Beschleunigung der Gutpartikel infolge der vom Prozessgasstrom auf die Gutpartikel ausgeübten Schleppkraft verstärkt und damit der Gutdurchsatz durch den Siebkorb gesteigert wird. Das Mitreißen der Gutpartikel im Prozessgasstrom erfolgt unabhängig von der durch den Rotor initiierten Kreisbewegung der Partikel und wirkt sich somit beim Siebdurchgang zusätzlich und zudem auch stromabwärts des Siebkorbs aus.
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Gleichzeitig üben die im Prozessgasstrom mitgeführten Gutpartikel einen Reinigungseffekt auf die Siebfläche aus, indem sie mit der Geschwindigkeit des Prozessgasstroms auf die Siebfläche des Siebkorbs treffen und auf diese Weise einem Verblocken des Siebkorbs effizient entgegenwirken. Reinigungs- und Wartungsintervalle können daher größer gewählt werden, was einen insgesamt wirtschaftlicheren Betrieb erfindungsgemäßer Vorrichtungen erlaubt.
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In einer einfachen Ausführungsform wird als Prozessgas Umgebungsluft verwendet, die in beliebigen Mengen kostengünstig zur Verfügung steht. Zur Einflussnahme auf die Guteigenschaften und Verfahrensparameter bei der Trennung eröffnet die Erfindung darüber hinaus die Möglichkeit, ein konditioniertes Gas und/oder ein Gas mit bestimmten Inhaltsstoffen einzusetzen. So kann ein vorab gekühltes Prozessgas zur Trennung wärmeempfindlicher Materialien wie zum Beispiel von Nahrungs- und Genussmitteln oder Gewürzen zum Einsatz kommen. Durch ein Prozessgas mit geeigneter Feuchte kann die optimale Produktfeuchte für dessen Trennung eingestellt werden oder der gewünschte Feuchtegehalt des Endprodukts. Werden im Prozessgas zusätzliche Stoffe wie zum Beispiel Aromen und/oder Pigmente mitgeführt, so können während der Trennung auch die Stoffeigenschaften des Aufgabeguts verändert werden, beispielsweise der Geschmack und/oder die Farbe.
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Vorzugsweise mündet der Zulauf für das Prozessgas axial in den Siebkorb, so dass Aufgabegut und Prozessgas im Wesentlich parallel geführt sind. In vorteilhafter Weiterbildung dieses Gedankens ist der Zulauf in den Guteinlauf integriert, der auf diese Weise eine Doppelfunktion übernimmt, was eine äußerst kompakte Bauweise ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Einrichtung zur Beschickung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Aufgabegut eine Förderschnecke, zwischen deren Förderschneckengehäuse und Schneckenwendel ein Strömungskanal für ein Prozessgas gebildet ist. Wird das Aufgabegut dieser Ausführungsform als Gasfeststoffgemisch zugeleitet, so kann eine Trennung der Feststoffphase von der gasförmigen Phase innerhalb der Förderschnecke durchgeführt werden. Die Feststoffphase wird dabei im Bereich der Schneckenwendel dem Siebkorb zugeführt, während die gasförmige Phase im darüber liegenden Strömungskanal in den Siebkorb gelangt.
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Die Erfindung umfasst Ausführungsformen, bei denen Förderschnecke und Rotor eine gemeinsame Antriebswelle besitzen, was den konstruktiven Aufwand und Raumbedarf der Vorrichtung minimiert.
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Unabhängig davon liegen jedoch auch Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung, bei denen Förderschnecke und Rotor jeweils eine eigene Antriebswelle mit eigenem Antrieb aufweisen. Dadurch ist es möglich, Förderschnecke und Rotor im jeweils für sie optimalen Drehzahlbereich zu betreiben.
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Um Materialverluste durch im Prozessgasstrom mitgeführte Partikel zu vermeiden, können im Gehäuse stromabwärts des Siebkorbs Filterelemente vorgesehen sein, welche vom Prozessgas durchströmt werden. Vorzugsweise sind die Filterelemente oberhalb des Siebkorbs bzw. oberhalb des Gutauslaufs angeordnet, so dass Partikel beim Abreinigen der Filterelemente als Filterrückstand direkt in den Gutauslauf fallen.
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Als treibende Kraft zur Beschickung der Vorrichtung mit einem Prozessgas dient vorteilhafterweise eine stromaufwärts der Vorrichtung liegende Überdruckquelle und/oder eine stromabwärts der Vorrichtung liegende Unterdruckquelle, beispielsweise ein Gebläse. Ist einer erfindungemäßen Vorrichtung eine Mühle vorgeschaltet, deren Produkt der Vorrichtung aufgegeben wird, so kann auch die Mühle selbst als Überdruckquelle dienen, deren Eigenluft das Prozessgas bildet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung offenbar werden. Das Ausführungsbeispiel zeigt einen möglichen Weg der Anwendung der Erfindung, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.
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Es zeigt
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1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der in 3 dargestellten Linie I-I,
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2 einen Teilquerschnitt durch die in 1 dargestellte Vorrichtung entlang der dortigen Linie II-II, und
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3 einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Vorrichtung entlang der dortigen Line III-III.
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Die in den 1, 2 und 3 dargestellte Vorrichtung 1 besitzt ein aufrecht stehendes zylindrisches Gehäuse 2, mit Längswänden 3 und Querwänden 4. Das Gehäuse 2 schließt nach oben mit einem Deckel 5 ab und nach unten mit einem einen Gutauslauf 7 bildenden Auslauftrichter mit einer ersten Zellenradschleuse 6. Oberhalb des Auslauftrichters ist in dem Gehäuse 2 eine Siebmaschine 8 mit horizontaler Achse 9 angeordnet. Die Siebmaschine 8 besitzt einen koaxial zur Achse 9 verlaufenden, feststehenden Siebkorb 10 mit über den Umfang verteilten Sieböffnungen und offenen Stirnseiten. Der Siebkorb 10 erstreckt sich zwischen den sich gegenüberliegenden Gehäusequerwänden 3, an denen er jeweils mittels einer Montageplatte 11 befestigt ist. Sowohl die Gehäusequerwände 3 als auch die Montageplatten 11 weisen zur Achse 9 konzentrische Öffnungen 12 auf, die einen Materialdurchtritt in das bzw. aus dem Gehäuse 2 erlauben.
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Der Siebkorb 10 nimmt einen drehangetriebenen Rotor 13 auf, dessen koaxial zur Achse 9 verlaufende Rotorwelle 14 sich durch Öffnungen 12 in den Gehäusequerwänden 4 erstreckt. Auf dem innerhalb des Siebkorbs 10 verlaufenden Wellenabschnitt sitzen im axialen Abstand zueinander mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei, Trägerscheiben 15, an deren Umfang axial verlaufende Schlagleisten 16 angeordnet sind. Die äußeren Kanten der Schlagleisten 16 halten dabei zum Innenumfang des Siebkorbs 10 einen vorbestimmten Abstand ein.
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Der auf der Zufuhrseite außerhalb des Gehäuses 2 liegende Wellenabschnitt dient dem Antrieb einer Förderschnecke 17, deren Schneckenwendel 18 die Welle 14 innerhalb eines Förderschneckengehäuses 19 umlaufen. Die Förderschnecke 17 wird über einen Schacht 20 mit Aufgabegut beschickt, das in einer stromaufwärts der Förderschnecke 17 angeordneten Mühle zerkleinert worden ist und im Eigenluftstrom der Mühle als Gasfeststoffgemisch der Förderschnecke 17 zugefördert wird. Das Prozessgas 23 wird in diesem Fall von der Eigenluft der Mühle gebildet. Das Ende der Förderschnecke 17 mündet durch die Öffnung 12 in das Innere des Siebkorbs 10 und dient auf diese Weise als Guteinlauf 21.
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Wie vor allem aus den 1 und 2 ersichtlich bildet das Förderschneckengehäuse 19 gleichzeitig einen Zulauf 22 für das Prozessgas 23. Das Prozessgas 23 strömt dabei aufgrund der vorhandenen Druckdifferenz zwischen höherem Druck in der Förderschnecke 17 und niedrigerem Druck im Gehäuse 2 innerhalb des Förderschneckengehäuses 19 durch die Öffnung 12 in den Siebkorb 10 und im Weiteren durch die Sieböffnungen in das Gehäuse 2. Zur Verbesserung der Prozessgasströmung 23 ist das Förderschneckengehäuse 19 im oberen Scheitelbereich nach oben erweitert, so dass auf diese Weise zwischen Schneckenwendel 18 und Förderschneckengehäuse 19 ein Strömungskanal 25 gebildet wird (2), der ebenfalls axial in den Siebkorb 10 mündet.
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Die außerhalb der Förderschnecke 17 bzw. dem Gehäuse 2 liegenden Enden der Welle 14 sind in Lagern 24 gehalten, wobei im Bereich der Förderschnecke 17 ein Drehantrieb 26 auf das dortige Wellenende einwirkt. Auf der dem Guteinlauf 21 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 2 ist ein Grobgutaustrag 27 angeordnet, der über die Öffnung 12 in der Querwand 4 den Siebrückstand als Grobgut aufnimmt und über einen Trichter mit zweiter Zellenradschleuse 28 aus der Vorrichtung 1 leitet.
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Im oberen Bereich des Gehäuses 2 ist durch die Anordnung einer Lochplatte 29 zwischen Deckel 5 und der Trennwand 29 eine Druckkammer 30 gebildet. Die Lochplatte 29 dient der Installation einer Filtereinrichtung, deren Filterelemente 31, zum Beispiel Schlauch- oder Kartuschenfilter, in Öffnungen in der Lochplatte 29 eingesetzt sind. An die Druckkammer 30 ist ferner ein Sauggebläse 32 angeschlossen, das in der Druckkammer 30 einen Unterdruck erzeugt und die zu diesem Zweck angesaugte Luft beispielsweise zurück in die Mühle leitet, gegebenenfalls über einen Wärmetauscher. Zum Abreinigen der Filterflächen besitzt die Filtereinrichtung zudem eine Einrichtung 33, mit der die Filterelemente 31 kurzeitig mit Druckluft beaufschlagbar sind.
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Im Betrieb wird Aufgabegut, das stromaufwärts der Vorrichtung 1 beispielsweise in einer luftdurchströmten Mühle zerkleinert worden ist, als Gasfeststoffgemisch der Förderschnecke 17 zugeführt. Die von der Mühle erzeugte Eigenluft bewirkt dabei, dass der Druck im Gasfeststoffgemisch größer ist als der Druck innerhalb des Gehäuses 2 der Vorrichtung 1.
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Die Feststoffphase des Gasfeststoffgemisches wird mit Hilfe der Schneckenwendel 18 durch den Guteinlauf 21 ins Innere des Siebkorbs 10 gefördert, wo es von dem Rotor 13 erfasst und radial nach außen in Richtung Siebfläche beschleunigt wird. Ausreichend zerkleinertes Gut tritt durch die Siebfläche hindurch und sammelt sich infolge Schwerkrafteinwirkung in dem unterhalb des Siebkorbs 10 angeordneten trichterförmigen Gutauslauf 7 an. Hingegen wird nicht ausreichend zerkleinertes Gut als Grobgut innerhalb des Siebkorbs 10 zurückgehalten, axial dem Grobgutaustrag 27 zugeleitet und im Weiteren aus der Vorrichtung 1 abgezogen. Vorzugsweise wird das Grobgut zur vollständigen Zerkleinerung über eine Leitung zurück in den Mühleneinlauf gefördert.
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Die gasförmige Phase des Gasfeststoffgemisches bildet den Prozessgasstrom 23 und gelangt über den Strömungskanal 25 und durch die Öffnung 10 axial in den Bereich innerhalb des Siebkorbs 10, dessen Siebfläche die gasförmige Phase aufgrund der vorhandenen Druckunterschiede weitgehend ungehindert durchströmt. Die dabei auf die Gutpartikel ausgeübte Schleppkraft trägt zur Unterstützung der Rotorwirkung bei, beschleunigt die Gutpartikel also zusätzlich in Richtung der Siebfläche. Das führt zunächst zu einem erhöhten Siebdurchsatz und damit zu einer Leistungssteigerung der Vorrichtung 1. Gleichzeitig halten die im Luftstrom an die Siebfläche herangeführten Gutpartikel die Siebfläche des Siebkorbs 10 von Ansammlungen frei und beugen damit einer Verblockung der Siebfläche vor.
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Feine Gutpartikel werden im Prozessgastrom 23 bis zu den Filterelementen 31 mitgeführt, wo sie an der Filterfläche vom Prozessgastrom 23 getrennt werden. Überschreitet die Druckdifferenz zwischen stromaufwärts und stromabwärts liegenden Bereichen bezüglich der Lochplatte 29 einen vorbestimmten Grenzwert, dann werden durch Aktivieren der Einrichtung 33 die Filterelemente 31 rückgespült, wobei die an der Filterfläche anhaftenden feinen Gutpartikel in den Gutauslauf 7 fallen und mit dem übrigen Feingut aus der Vorrichtung abgezogen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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