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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen einer Flüssigkeit von einem Aufgabegut, insbesondere Mahlgut oder Granulat aus Kunststoff, mit einer Siebtrommel umfassend einen Siebtrommelboden, eine Siebtrommelwandung und eine dem Siebtrommelboden gegenüberliegende Austragsseite, mit einer Zuführeinrichtung zum Zuführen des Aufgabeguts in die Siebtrommel und mit einer an der Austragsseite der Siebtrommel angeordneten Abführeinrichtung zum Abführen des von Flüssigkeit getrennten Aufgabeguts, wobei die Siebtrommel um ihre Zentrumslängsachse rotiert und dabei die Flüssigkeit ableitet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abtrennen einer Flüssigkeit von dem Aufgabegut unter Nutzung der Vorrichtung.
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Neben der Abfallvermeidung ist das Recycling bzw. Wiederverwenden von Wertstoffen, die im Abfall enthalten sind, ein wesentlicher Aspekt, um einer begrenzten Menge an Ressourcen Rechnung zu tragen. Das Wiederverwenden dieser Wertstoffe leistet einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz. Daher besteht ein großes Bedürfnis, Wertstoffe derart aufzubereiten, dass diese einer weiteren Verwendung zugänglich gemacht werden können.
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Im Rahmen der Aufbereitung von Kunststoffen, wie beispielsweise benutzten PET-Flaschen, oder artverwandten Produkten erfolgt zunächst eine Zerkleinerung des Recyclingguts durch Schredder, Schneidmühlen oder andere, geeignete Zerkleinerungstechnik. Anschließend wird das infolge des Zerkleinerungsprozesses entstandene Mahlgut gewaschen, um anhaftende Rückstände wie Verschmutzungen zu entfernen. Für die nachfolgenden Verfahrensschritte der Aufbereitung ist es erforderlich, die Flüssigkeit von dem gereinigten Mahlgut abzutrennen. Dazu werden üblicherweise mechanische Trockner eingesetzt.
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Mechanische Trockner sind seit Jahren aus der Praxis bekannt. Nach aktuellem Stand der Technik wird das Abtrennen einer Flüssigkeit üblicherweise durch sogenannte Knüppeltrockner oder Pressschnecken vorgenommen. Der Knüppeltrockner, bei dem ein schnelllaufender Rotor mit Schlagelementen das Material durch einen Siebkorb treibt, zeichnet sich durch einen hohen spezifischen Energiebedarf und eine hohe Materialverlustquote durch Feinabrieb aus. Pressschnecken trennen die Flüssigkeit, indem das Material-Flüssigkeit-Gemisch mithilfe von Förderschnecken durch Siebrohre gepresst wird. Dabei ist problematisch, dass sich häufig Agglomerate bilden. Dies kann problematisch für die Durchführung nachfolgender Verfahrensschritte sein und daher einen zusätzlichen Schritt zur Trennung der Agglomerate erforderlich machen. Zudem geht mit dem Betrieb der Pressschnecken in der Regel ein hoher Verschleiß der Maschine einher.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abtrennen einer Flüssigkeit von einem Aufgabegut, insbesondere Mahlgut oder Granulat aus Kunststoff, derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Flüssigkeit energieeffizient, mit einfachen Mitteln und möglichst geringem Materialabrieb/-verlust sowie Vorrichtungsverschleiß abtrennbar ist. Gleichzeitig soll ein hinreichend gutes und homogenes Trocknungsergebnis erzielbar sein. Außerdem soll sich die erfindungsgemäße Vorrichtung von Wettbewerbsprodukten unterscheiden. Des Weiteren soll ein Verfahren zum Abtrennen einer Flüssigkeit von dem Aufgabegut unter Nutzung der Vorrichtung angegeben werden. Mithilfe des Verfahrens soll ein Trocknungsprozess mit kontinuierlicher Zu- und Abführung des Aufgabeguts realisierbar sein.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1 und 19 gelöst.
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Dabei ist die eingangs genannte Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung eine am Siebtrommelboden angeordnete Zuführöffnung aufweist und dass eine Fördereinrichtung mit mindestens einem Förderelement zur Förderung des Aufgabeguts zur Austragsseite in der Siebtrommel angeordnet ist.
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In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass durch die Ausnutzung der Zentrifugalkraft, welche infolge der Siebtrommelrotation entsteht, eine besonders einfache und schonende Trocknung des Aufgabeguts ermöglicht wird. Durch die Zentrifugalkräfte wird das nasse Aufgabegut, das der Siebtrommel durch die Zuführeinrichtung am Siebtrommelboden zuführbar ist, an die Siebtrommelwandung gepresst. Die Siebtrommelwandung ist dabei so ausgebildet, dass die Flüssigkeit, jedoch nicht das Aufgabegut, ableitbar ist. Zum Abtrennen der Flüssigkeit werden somit keine Kräfte mit mechanischen Mitteln auf das Aufgabegut aufgebracht. Dadurch wird ein äußerst geringer Feinabrieb und Materialverlust sowie ein geringer Vorrichtungsverschleiß erreicht. Damit geht zudem ein geringer Energieeintrag in das Aufgabegut einher, wodurch der Energieverbrauch der in Rede stehenden Vorrichtung im Vergleich zu bisherigen mechanischen Trocknern sehr gering ist.
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Des Weiteren ist erkannt worden, dass eine ausreichend lange Verweilzeit des Aufgabeguts in der Siebtrommel für ein hinreichend gutes und homogenes Trocknungsergebnis erforderlich ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Aufgabegut der Siebtrommel durch die Zuführeinrichtung am Siebtrommelboden zuführbar ist. Dazu ist eine Zuführöffnung am Siebtrommelboden angeordnet. Durch die in der Siebtrommel angeordnete Fördereinrichtung ist das Aufgabegut dann kontinuierlich vom Siebtrommelboden zur Austragsseite förderbar, an der es in radialer und tangentialer Richtung ausgetragen wird und durch die Abführeinrichtung abführbar ist. Während der Förderung zur Austragsseite wird das Aufgabegut zudem kontinuierlich umgewälzt, wodurch die Bildung von Agglomeraten verhindert wird.
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In vorteilhafter Weise weist die Siebtrommelwandung eine zylindrische oder eine konische Form auf. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Ausbildung der Vorrichtung. Eine konische Form ist dahingehend vorteilhaft, dass das Aufgabegut infolge von Zentrifugalkräften entlang der Siebtrommelwandung zu einer Stirnseite der Trommel gefördert wird.
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Die Zentrumslängsachse der Siebtrommel kann vorteilhaft orthogonal zum Siebtrommelboden und vertikal angeordnet sein. Das Aufgabegut wird durch die horizontal wirkende Zentrifugalkraft und die vertikal wirkende Schwerkraft in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt an die Siebtrommelwandung gedrückt und an der Austragsseite ausgetragen. Dadurch wird ein besonders homogenes Trocknungsergebnis erreicht. Zudem ermöglicht diese Anordnung der Zentrumslängsachse eine besonders einfache Konstruktion der Vorrichtung, insbesondere eine einfache Anordnung der Zuführeinrichtung.
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In weiter vorteilhafter Weise kann die Zuführeinrichtung so ausgebildet sein, dass das Aufgabegut der Siebtrommel durch Schwerkraft und/oder durch ein Fördermittel zuführbar ist. Je nach Anordnung der Zuführeinrichtung kann das Aufgabegut der Siebtrommel nur durch Schwerkraft zuführbar sein. Dadurch wird eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion erreicht. Zudem ist denkbar, dass die Zuführeinrichtung ein Fördermittel aufweist, um das Aufgabegut zumindest abschnittsweise entgegen der Schwerkraft zuzuführen oder um ein Verstopfen der Zuführeinrichtung zu verhindern.
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Die Zuführeinrichtung kann zudem ein Hohlprofil umfassen, wobei das Hohlprofil von der Austragsseite in die Siebtrommel hineinragt. Das geschlossene Profil ermöglicht es auf besonders einfache Weise, dass das Aufgabegut der Siebtrommel am Siebtrommelboden zuführbar ist und dass sich das Aufgabegut erst dort mit dem bereits in der Siebtrommel befindlichen Aufgabegut vermischt.
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Des Weiteren ist denkbar, dass mindestens ein Förderelement als Förderschnecke oder als Leitschaufel ausgebildet ist. Eine rotierende Förderschnecke ermöglicht es das Aufgabegut besonders gleichmäßig in Richtung der Austragsseite zu fördern und gleichzeitig umzuwälzen. Dabei ist die Längsachse der Förderschnecke vorzugsweise parallel zur Zentrumslängsachse der Siebtrommel angeordnet. Zur Verbesserung der Förderung und Umwälzung kann die Förderschnecke zudem eine der Drehrichtung der Siebtrommel entgegengesetzte Drehrichtung aufweisen. Die Ausbildung eines Förderelements als Leitschaufel stellt eine besonders einfache konstruktive Ausbildung der Fördereinrichtung dar. Im Gegensatz zur Förderschnecke ist kein kontinuierlicher Betrieb des Förderelements mithilfe eines Antriebs erforderlich. Die Leitschaufel ist dabei so geneigt, dass das Aufgabegut infolge der Rotation der Siebtrommel vom Siebtrommelboden zur Austragsseite gefördert wird.
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Eine Position eines jeden Förderelements in bezogen auf die Zentrumslängsachse der Siebtrommel radialer Richtung kann individuell regelbar sein. Dies ermöglicht es, das Aufgabegut gezielt in bestimmten Bereich der Siebtrommel zu fördern und ähnliche Verweilzeiten des Aufgabeguts sicherzustellen. Die Homogenität des Trocknungsergebnisses wird dadurch erhöht.
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Es ist von besonderem Vorteil, wenn zudem die Fördergeschwindigkeit und/oder die Förderrichtung eines jeden Förderelements individuell regelbar sind/ist. Dies ist bei einer Ausbildung des Förderelements als Förderschnecke durch Anpassung einer Drehzahl und/oder einer Drehrichtung oder bei einer Ausbildung des Förderelements als Leitschaufel durch Anpassung eines Neigungswinkels realisierbar. Dadurch kann zum einen die Verweilzeit des Aufgabeguts beeinflusst werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um auf schwankende Flüssigkeitsgehalte des Aufgabeguts zu reagieren. Zum anderen kann die Umwälzung des Aufgabeguts beeinflusst werden, um zu verhindern, dass sich innenseitig eine Flüssigkeitsbarriere vor den Löchern der Siebtrommelwandung bildet. Dabei ist auch denkbar, dass das Aufgabegut zur weiteren Erhöhung der Umwälzung zwischenzeitlich in Richtung des Siebtrommelbodens zurückgefördert wird.
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Weist die Fördereinrichtung mindestens zwei Förderelemente auf, können die Förderelemente in vorteilhafter Weise äquidistant zueinander oder in unregelmäßigen Abständen zueinander entlang einer Umfangslinie eines Kreises angeordnet sein. Der Mittelpunkt des Kreises liegt dabei auf der Zentrumslängsachse der Siebtrommel. Die Förderelemente der Fördereinrichtung können entlang der Umfangslinie gezielt so positioniert werden, dass eine Unwucht vermieden wird. Dadurch werden unerwünschte Schwingungen bzw. Vibrationen der Siebtrommel vermieden, welche sich beispielsweise negativ auf das Trocknungsergebnis oder die Lebensdauer der Siebtrommellagerung auswirken könnten.
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Zur Entzerrung des Aufgabeguts am Siebtrommelboden kann die Fördereinrichtung mindestens ein Umwälzelement umfassen. Vorzugsweise ist ein Umwälzelement als ein um die Zentrumslängsachse der Siebtrommel rotierbares Schaufelrad ausgebildet, welches am Siebtrommelboden angeordnet ist.
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In weiter vorteilhafter Weise kann mindestens ein Reinigungselement innerhalb und/oder mindestens ein Reinigungselement außerhalb der Siebtrommel so angeordnet sein, dass die Siebtrommelwandung damit beaufschlagbar ist. Dadurch wird verhindert, dass sich die Löcher der Siebtrommelwandung mit Aufgabegut zusetzen bzw. der Flüssigkeitsablauf behindert wird. In besonders vorteilhafter Weise ist mindestens ein Reinigungselement als Bürste, als elastischer Abstreifer oder als Düsenlanze, vorzugsweise betreibbar mit Druckluft und/oder Flüssigkeit, ausgebildet. Eine Bürste und ein elastischer Abstreifer sind ein besonders einfaches und robustes Mittel zur Reinigung. Insbesondere bei Aufgabegut mit sehr kleinen Partikeln kann der Einsatz einer Düsenlanze gegenüber dem einer Bürste oder eines elastischen Abstreifers vorteilhaft sein.
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Es ist zudem denkbar, dass eine Position eines jeden Reinigungselements in bezogen auf die Zentrumslängsachse der Siebtrommel radialer Richtung individuell regelbar ist. Dadurch kann die Position der Reinigungselemente je nach Beschaffenheit des Aufgabeguts so eingestellt werden, dass das Reinigungsergebnis verbessert wird.
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Eine Lagerung der Siebtrommel kann am Siebtrommelboden und/oder an der Austragsseite angeordnet sein. Je nach konstruktiver Ausbildung der Vorrichtung kann es vorteilhaft sein, eine Lagerung am Siebtrommelboden oder an der Austragsseite anzuordnen. Bei größeren Siebtrommeln kann eine beidseitige Lagerung erforderlich sein, um unerwünschte Bewegungen der Siebtrommel in radialer Richtung oder in Längsrichtung zu minimieren. Weiter ist denkbar, dass die Lagerung der Siebtrommel eine elastische Einspannung und/oder ein Dämpfungsmittel zur Reduzierung unerwünschter Vibrationen umfasst.
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In weiter vorteilhafter Weise kann die Abführeinrichtung einen Aufsatz mit einem die Siebtrommel umfassenden flanschartigen Kragen, einer Aufsatzwandung und einem Aufsatzdeckel aufweisen, wobei in der Aufsatzwandung mindestens eine Öffnung angeordnet ist und wobei die Aufsatzwandung die Siebtrommelwandung zumindest teilweise umfasst. Dadurch wird das Aufgabegut, das infolge der Zentrifugalkräfte in radialer und tangentialer Richtung ausgetragen wird, aufgefangen und über die Öffnung aus der Vorrichtung ausgeworfen.
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In besonders vorteilhafter Weise kann die Aufsatzwandung eine zylindrische Form aufweisen und die Abführeinrichtung ein in dem Aufsatz angeordnetes, ringförmiges Auswurfrad umfassen. Dabei kann das Auswurfrad um die Zentrumslängsachse der Siebtrommel rotierbar sein und mindestens eine Transportschaufel aufweisen. Die mindestens eine Transportschaufel kann so ausgebildet sein, dass das an der Austragsseite ausgetragene Aufgabegut der mindestens einen Öffnung zuführbar ist. Dadurch wird vermieden, dass sich Aufgabegut in der Abführeinrichtung ansammelt und nicht aus der Öffnung ausgeworfen wird.
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Zudem ist denkbar, dass eine Auffangeinrichtung zum Auffangen und Abführen der abgetrennten Flüssigkeit angeordnet ist, wobei die Auffangeinrichtung die Siebtrommel zumindest teilweise umfasst. Dadurch wird vermieden, dass die abgetrennte Flüssigkeit unkontrolliert aus der Siebtrommel geschleudert wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die erfindungsgemäße Vorrichtung. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass das Aufgabegut durch die Zuführeinrichtung der Siebtrommel am Siebtrommelboden zugeführt wird, durch die Fördereinrichtung zur Austragsseite gefördert wird, wobei die Siebtrommel um ihre Zentrumslängsachse rotiert und dabei die Flüssigkeit ableitet, und dass das Aufgabegut an der Austragsseite infolge von Zentrifugalkräften ausgetragen wird und durch die Abführeinrichtung abgeführt wird.
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Dadurch ist ein Trocknungsprozess mit kontinuierlicher Zu- und Abführung des Aufgabeguts realisierbar.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung mit einer räumlichen Ansicht,
- 2 das Ausführungsbeispiel aus 1 in einer schematischen, geschnittenen Darstellung mit einer räumlichen Ansicht,
- 3 das Ausführungsbeispiel aus 1 in einer weiteren schematischen, geschnittenen Darstellung mit einer Seitenansicht, und
- 4 das Ausführungsbeispiel aus 1 in einer weiteren schematischen, geschnittenen Darstellung mit einer Draufsicht.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Sie umfasst eine Siebtrommel 1 mit einem Siebtrommelboden 2, einer Siebtrommelwandung 3 mit zylindrischer Form und einer Austragsseite 4 auf. Die Siebtrommel 1 rotiert um ihre orthogonal zum Siebtrommelboden 2 und vertikal angeordnete Zentrumslängsachse 5. Die Siebtrommel 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf einer Bodenplatte 6 angeordnet, wobei an den vier Eckbereichen der Bodenplatte 6 jeweils eine Hohlprofilstütze 7 mit einem Standfuß festgelegt ist. Seitlich ist an der Vorrichtung ein Antrieb 8 angeordnet, welcher die Rotation der Siebtrommel 1 in Gang bringt und die Siebtrommel 1 in Bewegung hält.
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An der in diesem Ausführungsbeispiel oben positionierten Austragsseite 4 ist eine Abführeinrichtung 9 zum Abführen des Aufgabeguts angeordnet. Diese umfasst einen Aufsatz mit einem die Siebtrommel 1 umfassenden flanschartigen Kragen 10, einer Aufsatzwandung 11 mit zylindrischer Form und einem Aufsatzdeckel 12. In der Aufsatzwandung 11 ist eine Öffnung 13 angeordnet, über welche das Aufgabegut aus der Vorrichtung ausgeworfen wird. Der Aufsatzdeckel 12 umfasst eine kreisförmige Platte 14, an welcher eine Zuführeinrichtung 15 mit einem trichterförmigen oberen Teil und drei Förderelemente 16 festgelegt sind. Die Förderelemente 16 weisen zudem jeweils einen auf der kreisförmigen Platte 14 angeordneten, individuell regelbaren Antrieb auf.
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Weiter umfasst das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Auffangeinrichtung 17 zum Auffangen und Abführen der abgetrennten Flüssigkeit. Die Auffangeinrichtung 17 weist eine zylindrische Wandung 18 auf, die die Flüssigkeit nach unten ableitet. Anschließend wird die Flüssigkeit unter der Siebtrommel 1 gesammelt abgeführt. Aus 3 ist ersichtlich, dass die Wandung 18 die Siebtrommel 1 teilweise umfasst sowie unten an der Bodenplatte 6 und oben an dem flanschartigen Kragen 10 festgelegt ist. Des Weiteren umfasst die Wandung 18 der Auffangeinrichtung 17 eine Revisionsklappe 19 mit einer transparenten Scheibe.
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Die 2 und 3 zeigen, dass die Zuführeinrichtung 15 zusätzlich zu dem trichterförmigen oberen Teil ein Hohlprofil 20 umfasst, welches von der Austragsseite 4 in die Siebtrommel 1 hineinragt. Das untere Ende des Hohlprofils 20 stellt die Zuführöffnung dar, aus welcher das Aufgabegut in die Siebtrommel 1 am Siebtrommelboden 2 gelangt. Die drei Förderelemente 16 sind jeweils als Förderschnecke 16a ausgebildet, welche in der Siebtrommel angeordnet sind. Des Weiteren ist am Siebtrommelboden 2 ein Umwälzelement 21 angeordnet. Dieses ist als ein um die Zentrumslängsachse 5 der Siebtrommel 1 rotierbares Schaufelrad ausgebildet.
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Die Abführeinrichtung 9 umfasst ein in dem Aufsatz angeordnetes, ringförmiges Auswurfrad 22, welches um die Zentrumslängsachse 5 der Siebtrommel 1 rotierbar ist und mehrere Transportschaufeln aufweist. Das Auswurfrad 22 ist an der Austragsseite 4 an der Siebtrommel 1 angeordnet. Mithilfe des rotierenden Auswurfrads 22 wird das Aufgabegut der Öffnung 13 zugeführt.
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Aus 3 ist ersichtlich, dass die Lagerung 23 der Siebtrommel 1 über eine entlang der Zentrumsachse 5 angeordnete Welle 24 realisiert ist. Der Siebtrommelboden 2 ist dabei an der Welle 24 festgelegt und die Welle 24 ist unten in der Bodenplatte 6 gelagert.
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4 zeigt das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Draufsicht. Die Vorrichtung ist dabei quer zur Zentrumslängsachse 5 und unterhalb der Abführeinrichtung 9 geschnitten dargestellt, wodurch die drei Förderschnecken 16, das rotierbare Schaufelrad des Umwälzelements 21 sowie das Hohlprofil 20 erkennbar sind. In 4 sind zudem die Drehrichtungen der Förderschnecken 16a und der Siebtrommel 1 durch Pfeile angegeben. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Förderschnecken 16a eine der Drehrichtung der Siebtrommel 1 entgegengesetzte Drehrichtung zur Verbesserung der Förderung und Umwälzung des Aufgabeguts auf.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
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Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Siebtrommel
- 2
- Siebtrommelboden
- 3
- Siebtrommelwandung
- 4
- Austragsseite
- 5
- Zentrumslängsachse
- 6
- Bodenplatte
- 7
- Hohlprofilstütze
- 8
- Antrieb der Siebtrommel
- 9
- Abführeinrichtung
- 10
- Flanschartiger Kragen
- 11
- Aufsatzwandung
- 12
- Aufsatzdeckel
- 13
- Öffnung in der Aufsatzwandung
- 14
- Kreisförmige Platte
- 15
- Zuführeinrichtung
- 16
- Förderelement
- 16a
- Förderschnecke
- 17
- Auffangeinrichtung
- 18
- Wandung der Auffangeinrichtung
- 19
- Revisionsklappe
- 20
- Hohlprofil
- 21
- Umwälzelement
- 22
- Auswurfrad
- 23
- Lagerung
- 24
- Welle
