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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schüttmaterialverarbeitungsverfahren, und zwar auf das Ausscheiden des Handelsanteils (verkaufsgeeigneten Anteils) des Schüttmaterials und auf die Luftreinigung sowie die Entfernung des Schmutzstoffanteils. Die Erfindung kann in verschiedenen Industrie- und Landwirtschaftsbereichen und insbesondere bei der Verarbeitung von Getreideprodukten angewendet werden.
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Beim Schüttmaterial gemäß dieser Anmeldung handelt es sich um ein Material, das aus festen Teilchen besteht. Diese Teilchen können je nach ihrer Masse, Korngröße, Form und ihres Stoffs unterschiedlich sein. Ein Teil davon gehört dabei zum verwertbaren (marktfähigen) Handelsanteil, und der andere Teil besteht aus verunreinigenden Teilchen (Schmutzanteil). Dabei können sowohl der Handelsanteil als auch der Schmutzanteil aus mehreren verschiedenen Fraktionen bestehen, die sich durch Bereiche der Teilchenkenndaten unterscheiden.
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Normalerweise teilen die Sichtvorrichtungen für Schüttmaterial die Handelsteilchen nicht nur in Fraktionen auf, sondern sie entfernen auch die verunreinigenden Teilchen aus der Luft. Dabei leiten sie diese in spezielle Sammelvorrichtungen ab, die im Folgenden als Abscheidekammern bezeichnet werden.
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Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, die sowohl nur für die Schüttmaterialreinigung als auch für die beiden Prozesse vorgesehen sind: Entfernung von Verunreinigungen und Aufteilung des Schüttmaterials in Handelsanteil und Schmutzanteil (Abscheidung).
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Ihrer Wirkungsweise nach können solche Vorrichtungen in Sieb- und aerodynamische Anlagen untergliedert werden: In Siebanlagen erfolgt die Abscheidung in Sieben (Rosten), die die Fraktionen je nach Korngröße aufteilen. Bei aerodynamischen Vorrichtungen (Windkanalvorrichtungen) erfolgt die Abscheidung dadurch, dass der Materialteilchenstrom mit Luft angeblasen wird und die Fraktionen nach ihren strömungstechnischen Eigenschaften getrennt werden.
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Die aerodynamischen Vorrichtungen können dem Charakter des Luftstromdurchgangs nach insgesamt in Gleichstromanlagen und in Umlauf-Sichtvorrichtungen gegliedert werden. In Gleichstromanlagen saugt ein Gebläse die Luft aus der Umwelt ein, und danach wird die unterschiedlich gereinigte Luft ebenfalls ins Freie abgeleitet. Die Umlauf-Sichtvorrichtungen dagegen führen mindestens einen Teil der Luft zurück dem Eingang des Luftgebläses zu.
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Die vorliegende Erfindung betrifft gerade solche aerodynamischen Vorrichtungen (Windkanalumlauf-Sichtvorrichtungen) für Schüttmaterial.
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In aerodynamischen Vorrichtungen wird immer eine Gasströmung erzeugt. Generell wird ein Teilchen, das sich in der Gasströmung befindet, in solchen Vorrichtungen der Wirkung der Schwerkraft und der durch die Luftströmung erzeugten Kraft (nachfolgend Luftkraft genannt) ausgesetzt. Die Luftkraft ist von der Strömungsgeschwindigkeit und der Luftdichte in einem vorgegebenen Punkt quadratisch abhängig und ist auch durch die maximale Teilchenquerschnittsfläche bedingt. Ist die Schwerkraft viel höher als die Luftkraft, so kann die letztere die Teilchen von der Lotrichtung ablenken. Überschreitet die Luftkraft die Schwerkraft wesentlich, so schweben die Teilchen in der Luft, ohne zu sinken. Die Teilchen sind durch die minimale Schwebegeschwindigkeit in der Soll-Luftströmung, d. h. durch die minimale Geschwindigkeit der Luftströmung gekennzeichnet, in der die Teilchen mit einer Sollform und -masse anfangen zu schweben.
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Der Abscheidevorgang, d. h. die Aufteilung der Handelsteilchen in Fraktionen, erfolgt in einer Windsichtkammer. Bei diesem Vorgang erzeugt das Luftgebläse eine Strömung, deren Geschwindigkeit die minimale Schwebegeschwindigkeit der Handelsteilchen und eventuell mancher Schwerfraktionen der verunreinigenden Teilchen zwar unterschreitet, aber dafür ausreicht, um die Handelsteilchen in Sollfraktion von der Lotrichtung um einen Sollabstand im freien Fall von einer Sollhöhe abweichen zu lassen. Diese Geschwindigkeit überschreitet dabei die Schwebegeschwindigkeit der leichten Fraktionen.
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Es sei bemerkt, dass die Luftgebläse-Leistung und die Kenndaten der Luftströmung (Dichte, Geschwindigkeit und Strömungsgeometrie) in der Windsichtkammer ausschließlich durch die Kenngrößen des Schüttmaterials festgelegt sein müssen, und zwar durch die Größen-, Massen- und Formenverteilung der Teilchen im Handelsanteil. Das Schüttmaterial muss dabei gereinigt werden. Konkreter gesagt, die Hauptforderung für die Bildung einer Luftströmung, die in die Windsichtkammer einfließt, besteht darin, inwieweit die brauchbaren Teilchen, d. h. Handelsteilchen, bei ihrem Fall aus einem Aufgabebunker abgelenkt sein müssen, damit sie in die Entladekanäle geraten. Dabei muss die Luftströmung die in die Entladekanäle nicht gekommenen Teilchen aus der Windsichtkammer austragen und an anderen Stellen entfernen. Im Zusammenhang damit ist die Anwendung von z. B. Zyklonen für Abluftreinigung in Umlauf-Sichtvorrichtungen nicht sinnvoll, denn sie bedürfen einer viel höheren Luftströmungsgeschwindigkeit und/oder Luftgebläseleistung, als es für das aerodynamische Abscheiden eigentlich erforderlich wäre.
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Eine weitere wichtige Besonderheit der Umlauf-Sichtvorrichtungen besteht darin, dass ein möglichst hoher Luftreinigungsgrad in einem Umlaufzyklus erreicht wird, damit möglichst wenig verunreinigende Teilchen über das Luftgebläse in die Windsichtkammer wieder zurückkehren. Die Schmutzteilchen sollen sich nicht in den beweglichen Teilen des Luftgebläses und an Luftleitungswänden absetzen, um die Funktion der Anlage nicht zu stören und ihre Wirksamkeit sowie andere Betriebseigenschaften nicht zu beeinträchtigen.
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Der nächstliegende Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Erfindung ist ein eine Sichtvorrichtung nach dem Patent
RU 2194580 , veröffentlicht am 26.12.2002. Es handelt sich in diesem Patent um eine Kornreinigungsmaschine zum Reinigen und Fraktionieren von Getreide. Die Maschine enthält einen Einlaufteil, ein geschlossenes Druckluftsystem mit einem Querstromgebläse, eine Beschickungsöffnung, eine Zuluftleitung und eine Abscheidekammer. Dabei ist der Einlaufteil mit einer Speisevorrichtung ausgerüstet. Ein Druckstutzen des Querstromgebläses ist mit einer geneigten Druckluft-Sichtvorrichtung über ein regelbares Jalousiesieb der Speisevorrichtung verbunden. An der oberen Wand der Druckluft-Sichtvorrichtung ist die Beschickungsöffnung ausgebildet. Im unteren Teil der Druckluft-Sichtvorrichtung, entgegengesetzt zur Beschickungsöffnung, sind Vorrichtungen zur Aufnahme der Getreideaufteilungsprodukte angeordnet. An deren Wänden sind Drehplatten gelenkig befestigt. Dabei ist die Ansaugöffnung des Querstromgebläses mit der Speisevorrichtung über eine Jalousienwand und mit Austragvorrichtungen der Aufnahmevorrichtungen für Getreideaufteilungsprodukte über einen Entstaubungskanal verbunden. Der Entstaubungskanal ist dabei durch eine Wand gebildet, die zur Gebläsegehäusewand kongruent ausgebildet ist.
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Der Mangel dieser bekannten technischen Lösung ist eine hohe Luftverschmutzung am Eingang des Querstromgebläses. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die nichtbrauchbaren Materialteilchen an beweglichen Gebläsebauteilen haften werden, und dass das Gebläse dadurch ausfallen kann. Besonders gefährlich ist in dieser Hinsicht ein klebriges Schüttmaterial, z. B. Sonnenblumenkerne.
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Der Staub aus den Aufnahmevorrichtungen für die Getreideaufteilungsprodukte wird in dieser bekannten Vorrichtung mit Hilfe eines engen Entstaubungskanals entfernt, der mit dem Gebläse verbunden ist. Das erhöht den Luftverschmutzungsgrad am Eingang des Gebläses und verursacht eine nicht wirksame Reinigung am Ausgang der Aufnahmevorrichtungen für Getreideaufteilungsprodukte. Darüber hinaus wird dadurch der Umweltverschmutzungsgrad erhöht, denn der Überschuss an der in den Entstaubungskanal einströmenden Luft gelangt größtenteils mit den handelsüblichen Materialfraktionen ins Freie über die Aufnahmevorrichtungen für Getreideaufteilungsprodukte und/oder über die Speisevorrichtung.
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Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Umlauf-Sichtvorrichtung für Schüttmaterial zu entwickeln, die neben einem hohen Abscheidungsgrad des Handelsanteils des Schüttmaterials, d. h. dem Trennen des Handelsanteils mit seiner genauen Fraktionsaufteilung, auch einen hohen Luftreinigungsgrad in der Rückluftleitung selbst sicherstellt. D. h., die Entfernung des Schmutzanteils aus dem Schüttgut soll innerhalb eines Luftumlaufzyklus erfolgen.
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Die gestellte Aufgabe wird wie folgt gelöst.
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Die Windkanalumlauf-Sichtvorrichtung für Schüttmaterial enthält ein Luftgebläse, eine Windsichtkammer, einen Aufgabebunker, einen Entladekanal, eine Rückluftleitung und mindestens eine Abscheidekammer. Das Luftgebläse ist so ausgebildet, dass eine Luftströmung erzeugt werden kann. Das Luftgebläse ist mit einem Mittel versehen, um die Strömungsrichtung an seinem Ausgang vorzugeben. Die Windsichtkammer hat zwei Eingänge und zwei Ausgänge. Die Rückluftleitung hat einige Wendeabschnitte. Der Ausgang des Luftgebläses ist dabei mit einem ersten Eingang der Windsichtkammer verbunden. Der Ausgang des Aufgabebunkers ist mit einem zweiten Eingang der Windsichtkammer verbunden. Der erste Ausgang der Windsichtkammer ist mit der Rückluftleitung und der zweite Ausgang der Windsichtkammer ist mit jedem der Entladekanäle verbunden. Dabei bilden die nacheinander verbundenen Luftgebläse, Windsichtkammer und Rückluftleitung einen Umlaufkanal aus. Die Ausführung der Sichtvorrichtung ermöglicht es, eine Materialteilchenströmung aus dem Aufgabebunker in die Windsichtkammer zu erzeugen, die Handelsteilchen nach ihren aerodynamischen Parametern in der Windsichtkammer bei ihrem Fall aus dem Aufgabebunker und beim Anblasen mit der durch das Luftgebläse erzeugten Luftströmung zu verteilen und die Teilchen über die Entladekanäle zu entfernen. Die Rückluftleitung enthält mindestens einen waagerecht divergenten Abschnitt, mit dem eine der genannten Abscheidekammern über eine Öffnung in der unteren Luftleitungswand verbunden ist. Dabei ist die Sichtvorrichtung so ausgebildet, dass die übrig gebliebenen Materialteilchen in die genannten waagerecht divergenten Abschnitte eingespritzt werden können, und dass mindestens ein Teil der übrig gebliebenen Materialteilchen durch die Schwerkraft in die Abscheidekammern abgeleitet werden kann.
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Es sind folgende Verbesserungen vorgenommen:
- - Die Ausbildung der Sichtvorrichtung ermöglicht eine Luftinjektion in die Windsichtkammer über Entladekanäle.
- - Der in der Strömungsrichtung erste waagerecht divergente Abschnitt hat eine nach unten gebogene Wand.
- - Die damit verbundene Öffnung in der Abscheidekammer befindet sich in der Zone einer gleichmäßigen Krümmung zwischen diesem waagerecht divergenten Abschnitt und dem ersten der genannten Wendeabschnitte, der mit einer Wendung aufwärts ausgebildet ist.
- - Diese Öffnung ist dabei die einzige Öffnung der Rückluftleitung, die ihn mit der Umgebung ständig verbindet.
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Da die in der vorliegenden Anmeldung und im Stand der Technik benutzten Begriffe unterschiedlich sind, ist weiter unten eine Konkordanzliste für einige der gebrauchten Begriffe angeführt.
| Begriff laut Patent RU 2194580 | Begriff in der vorliegenden Erfindung |
| Kornreinigungsmaschine zum Reinigen und Fraktionieren von Getreide | Windkanalumlauf-Sichtvorrichtung für Schüttgut |
| Speisevorrichtung | Aufgabebunker |
| geschlossenes Druckluftsystem | Umlaufkanal |
| Querstromgebläse | Luftgebläse |
| Jalousiesiebe | Mittel zur Vorgabe der Strömungsrichtung (Strömungsausrichtungsmittel) |
| Druckluftsichtvorrichtung | Windsichtkammer |
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Diese Beschreibung enthält den Begriff „waagerecht divergenter Abschnitt“. Darunter ist ein Abschnitt gemeint, in dem die Bewegungsrichtung der eingespritzten Teilchen eine waagerechte Komponente aufweist, um die weitere Absenkung der Teilchen in der Abscheidekammer zu ermöglichen, die weiter stromabwärts angeordnet und mit dem genannten Abschnitt verbunden ist.
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Im Stand der Technik tritt ein Teil der Luft über die Entladekanäle oder durch die Aufgabebunker aus. Es liegt eine unwirksame Luftabsaugung aus den Entladekanälen in einen getrennten mit dem Eingang des Luftgebläses verbundenen Kanal vor. Die Luftabsaugung erfolgt über Öffnungen, die an Seitenwänden der Entladekanäle ausgebildet sind. Im Unterschied zum Stand der Technik wird die Luft bei der vorliegenden Sichtvorrichtung in die Windsichtkammer, d. h. in die Hauptströmung in der Luftleitung injiziert. Das macht es möglich, einen effizienten Reinigungsmechanismus der handelsüblichen Fraktionen zu schaffen, die in die Entladekanäle fallen, indem die darin einströmenden leichten Teilchen durch die gegenströmende Luftströmung gefangen werden. Dadurch wird die Reinigungsqualität der handelsüblichen Materialfraktionen erhöht.
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Wie auch im nächstliegenden Stand der Technik gehen sowohl die Dichte als auch die Geschwindigkeit der Luftströmung in den waagerecht divergenten Abschnitten der Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung herunter. Dabei ist der Divergenzgrad der Abschnitte in der beanspruchten Einrichtung so gewählt, dass die meisten Teilchen zu schweben aufhören und in die erste Abscheidekammer ausfallen. Dazu trägt auch die ständige Kommunikation zwischen der ersten Abscheidekammer und der Umwelt bei, denn im Unterschied zum nächstliegenden Stand der Technik, bei dem die aus dem Abluftkanal in die Luftleitung eintretende überflüssige Luft über Entladekanäle ins Freie ausgestoßen wird, tritt die in die Entladekanäle eingespritzte überflüssige Luft in der Vorrichtung gemäß der Erfindung durch eine Öffnung in der ersten Abscheidekammer stromabwärts ins Freie aus. Somit schiebt diese Strömung die unbrauchbaren Teilchen in die Abscheidekammer nach. Das vermindert wesentlich die Verschmutzung (Staubkonzentration) der Luft, die in die weiteren Abschnitte der Luftleitung fließt, und dementsprechend auch der Luft auf der Saugseite des Luftgebläses, auf seiner Druckseite, am Eingang in die Windsichtkammer und in den Entladekanälen. Dadurch wird auch die Wahrscheinlichkeit des Absetzens der verunreinigenden Teilchen in diesen Luftleitungsabschnitten vermindert. Es sei vermerkt, dass die Forderung hinsichtlich des Ausfalls der meisten Teilchen in die erste Abscheidekammer in der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik gar nicht gestellt wird, weil die aus dem Aufgabebunker und den Entladekanälen an den Eingang des Luftgebläses kommende Luft a priori verschmutzt ist. Daher stellt sich einige Zeit nach dem Einschalten der Einrichtung ein dynamischer Zustand ein, in dem die gesamte Luftströmung in der Luftleitung ständig durch unbrauchbare Teilchen verschmutzt ist, und ein mehr oder weniger konstanter Anteil davon fällt in die Abscheidekammer aus.
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Außerdem ändert die Luftströmung in dieser Zone aufgrund der nach unten gewölbten unteren Wand des ersten in der Strömungsrichtung waagerecht divergenten Abschnitts und des Vorhandenseins einer Zone der gleichmäßigen Krümmung zwischen diesem Abschnitt und dem ersten der genannten Wendeabschnitte in der Strömungsrichtung, die mit einer Wendung aufwärts ausgebildet sind, ihre Richtung. Die nach unten fließenden, aber noch schwebenden, unbrauchbaren Fraktionen können nach dem Trägheitsgesetz durch die Öffnung in der Abscheidekammer austreten, d. h., es entsteht eine Zone, die einem Zyklon ähnlich ist.
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Es sei vermerkt, dass es die durchgeführten Verbesserungen ermöglichen, nicht nur den größten Teil (bis zu 85 %) der Verschmutzungsstoffe in der ersten Abscheidekammer effektiv zu sammeln und somit den Luftreinigungsgrad in der Rückluftleitung nach der Abscheidekammer zu erhöhen, sondern auch diese Verschmutzungsstoffe sich in der ersten Abscheidekammer langsam absetzen zu lassen, praktisch ohne dass sie ins Freie gelangen. Dieses wird dadurch erreicht, dass die Strömung im ersten waagerecht divergenten Abschnitt hinreichend erweitert wird, dass die Öffnung selbst genügend dimensioniert ist und dass die Strömungsrichtung in der Zone der ersten Abscheidekammer sanft verändert ist, so dass die Luftströmungsgeschwindigkeit durch die Öffnung in der Luftleitung kleiner als die Schwebegeschwindigkeit der meisten in der Abscheidekammer strömenden Teilchen wird.
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Ein weiterer Vorteil der Konstruktion mit einem waagerecht divergenten Abschnitt, der eine nach unten gebogene Wand hat, besteht darin, dass dieser Abschnitt als zusätzliche Windsichtkammer funktionieren kann. D. h., er kann die Stellen trennen, an denen die Teilchen mit verschiedenen aerodynamischen Parametern die genannte sanfte Übergangszone treffen. Folglich besteht dabei die Möglichkeit, einige Öffnungen in der Abscheidekammer auszubilden und an verschiedenen Stellen verschiedene unbrauchbare Teilchen anzusammeln. Dabei können solche Teilchen ausgesondert werden, die für das verarbeitete Schüttmaterial unbrauchbar sind und für andere Anwendungen gut brauchbar sein können.
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Die durchgeführten Verbesserungen sorgen somit dafür, dass die Staubkonzentration in der Luft der Rückluftleitung und folglich die Wahrscheinlichkeit des Absetzens der verunreinigenden Teilchen an beweglichen Komponenten des Luftgebläses vermindert werden. Dadurch werden die Betriebseigenschaften der Vorrichtung und insbesondere das Wartungsintervall verbessert. Die Reinigungsqualität der Handelsteilchen wird erhöht, denn die eingespritzte Luft leitet die leichten, in die Entladekanäle gelangten verunreinigenden Teilchen in die Hauptluftströmung ab.
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Gemäß einer der Ausgestaltungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist das Mittel zur Vorgabe der Strömungsrichtung (Strömungsausrichtungsmittel) so ausgebildet, dass eine Richtung vorgegeben werden kann, deren Komponenten weg von den Entladekanälen ausgerichtet sind, im Unterschied zum nächstliegenden Stand der Technik, bei dem die Hauptluftströmung zu den Entladekanälen ausgerichtet ist. Die Luft wird also gerade aus den Entladekanälen abgesaugt und zurück ins Luftgebläse geleitet. In dieser Strömung liegt ein dynamischer Druck vor, wodurch der statische Luftdruck niedriger als der Normaldruck wird. Das Vorhandensein des dynamischen Drucks und die Ausrichtung der Strömung weg von den Entladekanälen bedingen die Luftinjektion aus der Umgebung in die Entladekanäle und nachfolgend in die Hauptluftströmung.
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Es sei vermerkt, dass es auch andere Luftinjektionsverfahren über die Entladekanäle gibt, z. B. mittels Zwangsblasens oder -absaugens. Das oben beschriebene Verfahren ist jedoch am wirksamsten und wirtschaftlichsten.
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Eine der Ausgestaltungen der Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung setzt als Mittel zur Vorgabe der Strömungsrichtung (Strömungsausrichtungsmittel) am Ausgang des Luftgebläses ein Jalousiesieb ein, das die gleichmäßigste Strömungswinkelverteilung über die Höhe schafft.
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Die weitere Verbesserung der Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, dass die Öffnung, die die Luftleitung mit der ersten Abscheidekammer verbindet, mit mehreren Blenden versehen ist, die der Luftströmung entgegengesetzt ausgerichtet sind. Diese Öffnung befindet sich in der Zone der Umlenkung der Luftströmung. Die verunreinigenden Teilchen fließen im Großen und Ganzen abwärts und werden durch die Luftströmung nachgeschoben, die ihre Richtung von im Großen und Ganzen abwärts im ersten waagerecht divergenten Abschnitt bis zu im Großen und Ganzen aufwärts im ersten Wendeabschnitt verändert, der mit einer Wendung aufwärts ausgebildet ist. Damit nicht genug: Nach dem Trägheitsgesetz gelangen die Teilchen noch unter die genannten Blenden, ähnlich wie es in einem Zyklon der Fall ist, und folgen dann mit der oben erwähnten überflüssigen Luft in die Abscheidekammer.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung, die den Luftreinigungsgrad wesentlich verbessert, enthält die Sichtvorrichtung mindestens zwei Abscheidekammern und zwei waagerecht divergente Abschnitte. Die zweite in Strömungsrichtung angeordnete Abscheidekammer ist dabei in der Zone des in Strömungsrichtung angeordneten zweiten waagerecht divergenten Abschnitts vorgesehen. Alle Abscheidekammern, bis auf die erste in Strömungsrichtung, sind mit Entleerungsmitteln versehen. Die Entleerungsmittel sind so ausgebildet, dass sie gleichzeitig geöffnet werden können.
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In diesem Fall werden die verunreinigenden Teilchen, die nach dem Durchgang des ersten Wendeabschnitts, der mit der Wendung aufwärts ausgebildet ist, übrig geblieben sind und immer noch schweben, in den zweiten waagerecht divergenten Abschnitt aufgeworfen. Dieser zweite Abschnitt ist so ausgebildet, dass er die Strömung mit einer waagerechten Komponente verpasst. Daher folgen die Teilchen dieser Strömung. Aufgrund der Erweiterung des Abschnitts nimmt die Luftkraft ab. Die Teilchen hören zu schweben auf, und unter der Wirkung der Schwerkraft sinken sie in die Abscheidekammer.
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Die Abscheidekammern werden mit Entleerungsmitteln ausgerüstet, die gleichzeitig geöffnet werden können und die Kommunikation zwischen den Entleerungsmitteln und der Außenluft absperren. Dadurch wird ein stabiles Prozessverhalten sichergestellt und das eventuelle Ansaugen (Mitnehmen) der Luft über die Abscheidekammern ausgeschlossen, denn dieses Ansaugen würde den Absetzvorgang der Teilchen in der Abscheidekammer zunichtemachen und den gesamten Betrieb der Sichtvorrichtung, darunter das maximale Absetzen der verunreinigenden Teilchen in der ersten Abscheidekammer, stören.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung mit mehr als einer Abscheidekammer sind die Entleerungsmittel, die gleichzeitig geöffnet werden können, als Ventile ausgebildet, die sich unter dem Eigengewicht des darin angesammelten Schüttmaterials öffnen können. Nach der Entleerung der Abscheidekammer muss das genannte Ventil die genannte Kommunikation mit der Außenluft schnell wieder absperren.
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Die weitere Verbesserung der Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung sieht ihre Ausstattung mit einem oberen und einem unteren Luftabscheider vor. Der obere Luftabscheider ist im Eingangsteil des ersten waagerecht divergenten Abschnitts und zwar an der Seite eingebaut, die der ersten Abscheidekammerseite entgegengesetzt ist. Dieser Luftabscheider ist in der Strömungsrichtung ausgerichtet und so ausgebildet, dass er die Strömung der ihn anblasenden Luft einwärts des Abschnitts ablenken kann. Der untere Luftabscheider ist im ersten Wendeabschnitt eingebaut, der mit einer Wendung aufwärts ausgebildet ist, und zwar an der Seite der Öffnung in der danach stromabwärts ersten Abscheidekammer. Dieser untere Luftabscheider ist entgegengesetzt der Strömungsrichtung ausgerichtet. Der erste Luftabscheider drückt die Luftströmung abwärts nach. Der zweite Luftabscheider ist insbesondere dazu vorgesehen, um die Strömung in der Zone zwischen dem Luftabscheider und der Oberfläche der Luftleitung zu verlangsamen, so dass die unter diesen Luftabscheider anfallenden Teilchen unter der Wirkung der Schwerkraft abwärts in die Abscheidekammer sinken.
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Da die Luftmenge, die durch Entladekanäle injiziert wurde, über die erste Abscheidekammer in der Rückluftleitung austritt, entsteht eine Scheidungslinie in der Strömungsrichtung unterhalb der Abscheidekammer zwischen der Druck- und Ansaugzone, in der der Druck niedriger als der Normaldruck ist. Gemäß der besten Ausgestaltung müssen die genannten Luftabscheider gerade dieser Scheidungslinie entlang aufgestellt werden, deren Lage versuchsweise bzw. rechnerisch ermittelt wird und von der Lage und Geometrie der Luftabscheider selbst abhängt.
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Das Vorhandensein einer zweiten Abscheidekammer in der Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht eine weitere sinnvolle Verbesserung, und zwar die Verjüngung am Ende des ersten Wendeabschnitts, der mit einer Wendung aufwärts ausgebildet ist. Das trägt dazu bei, dass die schwebenden leichten Teilchen in den nächsten waagerecht divergenten Abschnitt aufgeworfen werden. Dadurch kommt ihrer Bewegungsrichtung eine waagerechte Komponente hinzu, die das Absetzen in der zweiten Abscheidekammer veranlasst.
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Um die vielseitige Anwendbarkeit der Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung zu erhöhen und ihre Betriebseigenschaften zu verbessern, kann jeder Entladekanal zwei durch Eingangsteile verbundene Rohrleitungen enthalten, deren Ausgangsteile an den entgegengesetzten Seiten der Sichtvorrichtung austreten und mit absperrbaren Klappen versehen sind. Diese Lösung macht es möglich, die Stelle für die Ansammlung der handelsüblichen Materialfraktionen zu wählen, diese zu vereinigen oder zu trennen usw.
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Bei der einfachsten Ausgestaltung der Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung in Kombination mit der beliebigen oben beschriebenen Ausgestaltung kann die erste Abscheidekammer in Form eines Behälters ausgebildet werden, der unterhalb der Öffnung in der Luftleitung angeordnet ist.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung enthält diese mindestens zwei Entladekanäle. In einer Modifikation davon ist dabei der in der Strömungsrichtung letzte Entladekanal dafür vorgesehen, die im Vergleich zu den Handelsteilchen leichteren verunreinigenden Teilchen abzuleiten. In der zweiten Modifikation ist der in Strömungsrichtung erste Entladekanal dafür vorgesehen, die unbrauchbaren Teilchen abzuleiten, die schwerer als die Handelsteilchen sind. Somit erhöht dies die Anwendbarkeit der Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung.
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Die energieeffizienteste Lösung für die Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung sieht den Einsatz eines Axialventilators als Luftgebläse vor. Dieser ermöglicht es insbesondere, seine Drehzahl anhand der entsprechenden Mittel zu regeln.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Axialventilator als Luftgebläse wird als Drehzahlregler des Gebläses ein Frequenzumrichter angewendet. Er ermöglicht einen sanften Anlauf und das Abstellen des Gebläsemotors und eine wirksame Regelung seiner Leistung und Drehzahl.
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Da die Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung den oben genannten technischen Effekt erreicht, entsteht die Möglichkeit, ihn mit einer unabhängigen Vorrichtung für die Zuführung des Schüttmaterials, dem Aufgabebunker, zu versehen. Es kann sich z. B. um einen Schrägförderer mit einem waagerechten Aufsammler handeln, um das Schüttmaterial aus der Miete am Boden aufzunehmen. Dank der ziemlich kompakten Konstruktion, die durch den Umlauftyp (geschlossene Ausführung) der Sichtvorrichtung bedingt ist, kann diese mit der Möglichkeit ihrer Zwangs- oder unabhängigen Bewegung (verfahrbar) auf dem Boden ausgebildet werden. Das heißt, sie kann z. B. mit Rädern ausgestattet sein. Mehr als das, dank einem hohen Luftreinigungsgrad innerhalb der Sichtvorrichtung und dementsprechend dem geringen Schmutzluftausstoß aus der ersten Abscheidekammer kann eine solche Sichtvorrichtung sogar in geschlossenen Räumen, z. B. in einer geschlossenen Tenne, eingesetzt werden.
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Die Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung kann in allen vorher beschriebenen Ausgestaltungen mit einem Entladeförderer ausgerüstet werden. Sein Einlauf ist mit den Ausläufen von mindestens einigen Entladekanälen verbunden, um das Ansammeln der handelsüblichen Fraktionen an einer gewünschten Stelle, z. B. im Wagenaufbau, sicherzustellen. Ein derartiger Förderer kann drehbar um eine senkrechte Achse ausgebildet werden, die in seinem Eingangsteil angeordnet wird, und/oder er kann neigbar mit einem variablen Neigungswinkel zur Waagerechten ausgebildet werden.
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Diese Lösung ermöglicht es, die Handelsfraktionen auf verschiedene Höhen und in verschiedene Richtungen auszugeben (zu liefern) und somit die Vielseitigkeit der Sichtvorrichtung zu verbessern.
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Nachfolgend wird die Windkanalumlauf-Sichtvorrichtung für Schüttgut gemäß der Erfindung mit Verweis auf die Figur näher beschrieben, wobei diese Beschreibung den beanspruchten Schutzumfang in keiner Weise einschränkt. Die Beschreibung soll nur als Bespiel für die Ausführung der Sichtvorrichtung betrachtet werden.
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Die Figur zeigt eine skizzenhafte Darstellung der Vorderansicht der Windkanalumlauf-Sichtvorrichtung ohne Frontwand der Luftleitung.
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Die Sichtvorrichtung nach 1 enthält:
- - ein Luftgebläse 1, das mit einer Strichlinie gekennzeichnet ist. Das Luftgebläse 1 besteht aus einem Elektromotor 2, einem in einem Rohr eingebauten Flügelrad 3 und einem Mittel in Form eines Jalousiesiebs 4 zur Vorgabe der Strömungsrichtung (Strömungsausrichtungsmittel) an seinem Ausgang. Der Elektromotor 2 und das Flügelrad 3 bilden zusammen einen Axialventilator vom Typ Gebläserad,
- - eine Windsichtkammer 5 mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen,
- - einen Aufgabebunker 6,
- - drei Entladekanäle 7,
- - eine Rückluftleitung 8 mit einer Reihe von Wendeabschnitten und
- - eine erste Abscheidekammer 9 und eine zweite Abscheidekammer 10.
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Der Ausgang des Luftgebläses 1 ist mit dem ersten Eingang der Windsichtkammer 5 verbunden. Der Ausgang des Aufgabebunkers 6 ist mit dem zweiten Eingang der Windsichtkammer 5 verbunden. Der erste Ausgang der Windsichtkammer 5 ist mit der Rückluftleitung 8 verbunden. Der zweite Ausgang der Windsichtkammer 5 ist mit jedem der Entladekanäle 7 verbunden. Die folgerichtig gekoppelten Luftgebläse 1, Windsichtkammer 5 und Rückluftleitung 8 bilden einen Kanal, in dem die Luftströmung umläuft (Umlaufkanal). Die Rückluftleitung 8 ist in einige Abschnitte aufgeteilt. Die Grenzen zwischen den Abschnitten sind durch Projektionen der jeweiligen Ebenen ausgebildet. Die Projektionen sind mit Strichpunktlinien gekennzeichnet und mit lateinischen Buchstaben versehen. Also, die Rückluftleitung 8 enthält mindestens einen waagerecht divergenten Abschnitt A-B, der über die Öffnung 11 in der unteren Wand der Luftleitung 8 mit der ersten Abscheidekammer 9 verbunden ist. Um den Umlauf der Luftströmung sicherzustellen, ist ein Teil der Wendeabschnitte mit einer Wendung in der senkrechten Ebene (aufwärts) ausgebildet. In der Figur zählen z. B. die Abschnitte B-C, C-D, E-F zu solchen Abschnitten. Die Windsichtkammer 5 ist so ausgebildet, dass die Luftinjektion über die Entladekanäle dank der Ausrichtung der Luftströmung aufwärts weg von den Entladekanälen ermöglicht ist. Der erste in der Strömungsrichtung waagerecht divergente Abschnitt A-B hat eine nach unten gebogene Wand 12. Die Öffnung 11 (Eingang) in die Abscheidekammer befindet sich in der Zone der gleichmäßigen Krümmung zwischen diesem Abschnitt und dem ersten der genannten Wendeabschnitte B-C, der mit der Wendung aufwärts ausgebildet ist. Diese Öffnung stellt die einzige Öffnung in der Rückluftleitung 8 dar, die eine ständige Kommunikation mit der Außenluft hat. Die Öffnung 11 ist mit einigen Blenden 13 abgedeckt, die entgegen der Luftströmung ausgerichtet sind. Die Öffnung 14 in der zweiten Abscheidekammer 10 ist mit einigen Blenden 15 abgedeckt. Im unteren Teil der zweiten Abscheidekammer ist eine Entleerungsvorrichtung in Form eines Ventils 16 angeordnet. Im Eingangsteil des ersten waagerecht divergenten Abschnitts A-B an der der Abscheidekammer 9 entgegengesetzten Seite ist ein oberer Luftabscheider 18 eingebaut, der in die Strömungsrichtung ausgerichtet ist. Im ersten Wendeabschnitt B-C, der mit einer Wendung aufwärts ausgebildet ist, an der Seite der Öffnung in die erste Abscheidekammer 9, und zwar danach in der Strömungsrichtung (stromabwärts), ist ein unterer Luftabscheider 19 eingebaut, der gegen die Strömung ausgerichtet ist.
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Funktionsweise der Vorrichtung
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Das Luftgebläse 1 erzeugt eine Luftströmung in der Rückluftleitung 8. Die Mittellinie der Luftströmung ist in der Figur als eine fette Strichlinie mit kurzen Strichen angezeichnet. Dabei richtet ein Jalousiesieb die genannte Luftströmung schräg zur Waagerechten weg von den Entladekanälen 7 aus. Das zu reinigende und abzuscheidende Schüttmaterial befindet sich zuerst im Aufgabebunker 6 und strömt dann aus seinem Ausgang im unteren Teil in die Windsichtkammer 5 ein. Dabei wird das Schüttmaterial mit der genannten Luftströmung so angeblasen, dass schwere Schüttmaterialteilchen unter der Schwerkraft abwärts fallen. Diese schweren Teilchen weichen je nach ihren aerodynamischen Eigenschaften unterschiedlich von der senkrechten Flugbahn ab und gelangen als verschiedene Handels- oder schwere unbrauchbare Fraktionen dementsprechend in verschiedene Entladekanäle. Da die Luftströmung den Entladekanälen entgegengesetzt ausgerichtet ist, wird die Luft über diese Entladekanäle in die Hauptströmung eingespritzt. Die Strömung dieser Luft ist mit feinen Strichlinien mit kurzen Strichen bezeichnet. Die Geschwindigkeit dieser Strömungen reicht dafür nicht aus, um die schweren in die Entladekanäle 7 abgeleiteten Teilchen schweben zu lassen. Sie reicht aber dafür aus, die hinzukommenden leichten Teilchen schweben zu lassen. Auf diese Weise wird ein hoher Reinigungsgrad der handelsüblichen Materialfraktionen sichergestellt.
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Die leichten Teilchen schweben somit und geraten in die Luftströmung sowohl aus dem Aufgabebunker als auch aus den Entladekanälen. Nachfolgend gelangen sie zusammen mit der Luftströmung in den waagerecht divergenten Abschnitt A-B. Hier nimmt die Strömungs- und dementsprechend die Teilchengeschwindigkeit so ab, dass die meisten Teilchen aufhören zu schweben. Da die untere Wand 12 des Abschnitts A-B abwärts ausgerichtet ist, bilden die Nachbarteile der Abschnitte A-B und B-C eine Vertiefung 17, in die die unbrauchbaren und durch die Luft nachgeschobenen Teilchen fallen. Die Teilchen verändern ihre Bewegungsrichtung von fast senkrecht zu fast waagerecht und, teilweise durch den Nachlauf wie in einem Zyklon, geraten unter die Blenden 13 in der Öffnung 11. Danach werden sie aus der Luftleitung in die erste Abscheidekammer 9 abgeleitet. Die genannte Vertiefung 17 samt Blenden 13, Öffnung 11 und Abscheidekammer 9 wird nachfolgend Zyklon-Abscheidekammer genannt.
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Der obere Luftabscheider 18 presst die Luftströmung in die Richtung der Zyklon-Abscheidekammer nach. Der untere Luftabscheider 19 bremst die Luftströmung in der Zone zwischen dem Abscheider und der Luftleitungswand ab. Damit wird dafür gesorgt, dass die Teilchen und ihr Ausgang aus dem Schwebezustand und die Rückkehr in die Öffnung 11 verlangsamt werden. Die Geometrie sowie die Einbaustelle der Luftabscheider 18 und 19 sollte bevorzugt erfahrungsgemäß gewählt werden. Diese sind so auszulegen, dass die theoretische Null-Scheidungslinie der Druckzone und der Sogzone neben ihnen (Luftabscheidern) und am besten sogar durch sie verläuft, damit die zweite und die nächsten (soweit vorhanden) in der Strömungsrichtung angeordnete/n Abscheidekammer/n gerade in der Sogzone liegen.
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Die Voraussetzung für den verringerten Ausstoß der Schmutzstoffe aus der Zyklon-Abscheidekammer ist eine relativ niedrige Geschwindigkeit der Luftströmung und der Teilchen in der Öffnung 11. Erfahrungsgemäß soll die genannte Geschwindigkeit 2 m/s nicht überschreiten. Das ist für alle Getreide-Schüttgüter und sonstigen Schüttmaterialien mit ähnlicher Dichte und bei der beschriebenen Konstruktion der Zyklon-Abscheidekammer gut erreichbar.
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Nachfolgend geht die Luftströmung den Wendeabschnitt B-C entlang, der mit einer Wendung aufwärts ausgebildet ist. Durch seine Verjüngung nehmen hier die Strömungsgeschwindigkeit und die Luftdichte zu. Die Teilchen werden in den waagerecht divergenten Bereich C-D eingespritzt. Unter der Schwerkraft fallen die in dieser Strömung übrig gebliebenen unbrauchbaren Teilchen abwärts unter die Blenden 15 und gelangen in die zweite Abscheidekammer 10. Sobald die Masse der in der zweiten Abscheidekammer 10 angesammelten Teilchen eine Sollmasse für die Öffnung des Ventils 16 überschreitet, wird dieses unter Eigengewicht dieser Masse abwärts geöffnet. Die angesammelten Teilchen werden aus der zweiten Abscheidekammer entfernt. Das Ventil 16 wird schnell geschlossen.
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Die praktisch völlig gereinigte Luftströmung kommt dann in die Rückluftleitung 8 und danach zum Eingang des Luftgebläses 1, wonach der ganze Zyklus wiederholt wird.
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Ggf. können zusätzliche Abscheidekammern in Verlaufsrichtung der Rückluftleitung 8 z. B. nach Abschnitt D-E eingebaut werden.
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Bei der Verarbeitung eines konkreten Schüttmaterials können die in Strömungsrichtung ersten Entladekanäle 7 zugewiesen werden, um unbrauchbare Fraktionen (die schwerer als die Handelfraktionen sind) abzuscheiden. In einem anderen Fall können die in der Strömungsrichtung letzten Entladekanäle 7 zugewiesen werden, um unbrauchbare Fraktionen (die leichter als die Handelsfraktionen sind, jedoch eine bedeutend höhere Schwebegeschwindigkeit als die Luftströmungsgeschwindigkeit in dieser Zone aufweisen) auszuscheiden.
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Die Anzahl der Entladekanäle hängt von der Art des zu verarbeitenden Schüttguts ab. Um jedoch die Flexibilität der Sichtvorrichtung sicherzustellen, soll ihre Anzahl mindestens drei sein, damit die brauchbaren Fraktionen je nach ihrer Qualität aufgeteilt werden können. Die Qualität steht dabei im Zusammenhang mit den dynamischen Eigenschaften der Teilchen.
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Als Mittel zur Vorgabe der Strömungsrichtung (Strömungsausrichtungsmittel) können Leitdüsen anstelle des Jalousiesiebs 4 eingesetzt werden.
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Die Entladekanäle sind insbesondere dafür vorgesehen, um die abgetrennten Fraktionen an ihre Sammelstellen weiterzuleiten. Dafür ist jeder der Entladekanäle mit je zwei Rohrleitungen (nicht abgebildet) ausgerüstet, die mittels ihrer Eingangsteile gekoppelt sind. Die Ausgangsteile dieser Rohrleitungen treten an entgegengesetzten Seiten der Sichtvorrichtung aus und sind mit absperrbaren Klappen ausgestattet. So können z. B. marktübliche Fraktionen an eine Seite der Sichtvorrichtung und die unbrauchbaren Fraktionen an die andere Seite abgeleitet werden. Ist die Sichtvorrichtung ortsfest ausgeführt, können diese Fraktionen anhand entsprechender Vorrichtungen, z. B. eines Förderers, aufgenommen werden. Ist die Sichtvorrichtung verfahrbar ausgeführt, z. B. mit Rädern ausgerüstet, können solche Fraktionen in Mieten angesammelt und dann aufgenommen werden. Im besten Fall kann die Sichtvorrichtung mit einem Entladeförderer ergänzt werden, dessen Einlauf mit den Ausläufen von mindestens einigen Entladekanälen verbunden ist, um das Ansammeln der handelsüblichen Fraktionen an einer gewünschten Stelle, z. B. im Wagenaufbau, sicherzustellen. Ein derartiger Förderer kann drehbar um eine senkrechte Achse ausgebildet werden, die in seinem Eingangsteil angeordnet wird, und/oder er kann neigbar mit einem variablen Neigungswinkel zur Waagerechten ausgebildet werden. Das ermöglicht es, die Handelsfraktionen auf verschiedenen Höhen und in verschiedene Richtungen auszugeben und somit die Flexibilität der Sichtvorrichtung zu verbessern.
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Die Sichtvorrichtung gemäß der Erfindung kann auch mit einer Vorrichtung für die Zuführung des Schüttmaterials, dem Aufgabebunker, versehen werden. Das kann z. B. ein Schrägförderer mit einem waagerechten Aufsammler sein, der auf dem Boden angeordnet wird.
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Die erste Abscheidekammer 9 kann in Form eines abnehmbaren Behälters ausgebildet werden. Der Behälter wird oberhalb der Öffnung 11 in der Luftleitung mit einem vorteilhaft minimalen Abstand dazwischen angeordnet. Der Abstand sollte aber für den ungehinderten Luftausgang aus der Abscheidekammer gewählt werden.
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Die Anwendung eines Axialventilators im Luftgebläse 1 ermöglicht es, die Motordrehzahl mit Hilfe eines Frequenzumrichters (nicht abgebildet) zu regeln, was im Falle eines Kreiselgebläses schwer ist, wenn hauptsächlich die Motorkühlungsbedingungen berücksichtigt werden sollen. Die genannte Regelung ist während der Einstellung der Sichtvorrichtung unter Beachtung der aerodynamischen Eigenschaften des jeweiligen Schüttmaterials notwendig.
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Somit ist eine Windkanalumlauf-Sichtvorrichtung für Schüttmaterial entwickelt, die folgende Vorteile bietet:
- - Die Reinigungsqualität der abgeschiedenen Materialfraktionen wird aufgrund der durchgeführten Verbesserungen erhöht;
- - die Betriebseigenschaften werden mittels der Erhöhung des Luftreinigungsgrads innerhalb der Sichtvorrichtung selbst verbessert;
- - die Lebensdauer und das Wartungsintervall werden verlängert;
- - die Regelung der Sichtvorrichtung wird vereinfacht;
- - Bedingungen werden geschaffen, um den Reinigungsgrad der ins Freie austretenden Luft zu erhöhen. Das erweitert die Anwendbarkeit der Sichtvorrichtung.
