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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Membran-Setzmaschinen,
die dazu dienen, aus einem ungleichartigen Mineralgemisch Bestandteile, deren Dichte
oberhalb eines bestimmten Wertes liegt, herauszusortieren. Bei einer solchen Maschine
ist im oberen Teil des mit einer Flüssigkeit, z. B. Wasser, gefüllten Setzfasses
ein waagerecht liegendes Gitter oder Sieb als Setzgutträger angeordnet, auf den
das aufzubereitende Ausgangsgemisch aufgebracht wird. In diesem Setzfaß wird mit
einem in einer gewissen Entfernung unterhalb des Gitters angebrachten Membrankolben
eine Pumpwirkung erzeugt durch einen von Hand oder von einem Motor über einen Verbindungsteil
bewegten Hebel, der mit der Membran in Verbindung steht und Stoß- und Saugimpulse
erzeugt, die sich zunächst in der Flüssigkeit unterhalb des Siebes oder Gitters
auswirken. Die Pulsbewegungen verlaufen weiter vertikal durch das Sieb, durchspülen
dort das Gemisch und sortieren dadurch dessen Bestandteile nach der Dichte in der
Weise, daß sich allmählich eine Konzentration schwerer Bestandteile dicht oberhalb
an der Gitter-oder Siebfläche bildet, während sich die weniger dichten Bestandteile
in den darüberliegenden Schichten ansammeln.
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Diese bekannten Setzgeräte haben den Nachteil, daß die so erzielte
Konzentration nicht sehr rein ist und daher keine saubere Trennung zwischen den
Bestandteilen ermöglicht. Insbesondere muß das Sieb im Setzfaß, auf dem die Bestandteile
nach ihrer Dichte übereinander geschichtet sind, entleert werden, um zu den gewünschten
schweren Teilen zu gelangen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Membransetzmaschine
zu schaffen, bei der die Ergiebigkeit der Gewinnung der Bestandteile größerer Dichte
aus dem aufzubereitenden Gemisch erhöht und ihre Entnahme erleichtert wird. Dies
erfolgt dadurch, daß der unterhalb des Setzsiebes die Pulsbewegungen erzeugende
Membrankolben trichterförmig ausgebildet ist und/oder zwischen Setzsieb und Membran
an der Setzmaschinenwandung sich nach oben verengende Ablenkringe angeordnet sind.
Wenn der elastischen Membran, deren Rand an der Außenwand der Setzmaschine befestigt
ist, wechselnde vertikale Stöße auf ihren Mittelteil erteilt werden, so ist deren
Wirkung auf die Setzflüssigkeit an dieser Stelle wesentlich stärker als an jeder
anderen Stelle.
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Diese erwähnten Formen der Membran und der Ablenkringe bewirken daher,
daß sich die Flüssigkeit nicht gleichzeitig in der ganzen Ausdehnung der Siebfläche
bewegt, sondern in einem bestimmten Flächenteil des Siebes, nämlich in dessen Mittelteil,
die stärksten Bewegungen ausführt. Der hierdurch sich ergebende Setzvorgang zur
Sortierung der Bestandteile verläuft nicht in vertikaler Richtung wie bei den bekannten
Setzgeräten, sondern es tritt auch eine horizontale, radial wirkende Komponente
auf, so daß die Bestandteile nicht nur vertikal, sondern auch besonders in konzentrischen
Schichten nach ihrer Dichte sortiert werden und sich in der ganzen Höhe über dem
Mittelteil des Siebes ansammeln.
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Diese örtliche Konzentration der schweren Bestandteile ermöglicht
es, diese an dem Orte ihrer Konzentration ohne Umstände direkt und in besonderer
Reinheit und frei von leichteren Bestandteilen zu erhalten. Zu deren leichter Gewinnung
wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung an der Stelle des Siebes, wo die
Konzentration vor sich geht, eine Maschenweite vorgesehen, die größer ist als die
größten Bestandteile des behandelten Gemisches. Die durch den Setzvorgang von den
anderen Bestandteilen getrennten schweren Bestandteile fallen an diesen Stellen
durch das Sieb und werden im unteren Teil der Setzmaschine gesammelt. Da der übrige
Teil des Siebes Maschen geringerer Abmessung als die kleinsten Bestandteile des
Ausgangsproduktes aufweist, bleiben diese Teile oberhalb des Siebes zurück.
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Zum Sammeln der aussortierten schweren Bestandteile dient beispielsweise
eine transparente Sammelröhre, durch deren Wandungen das Zuströmen dieser in Bewegung
befindlichen ausgesonderten Bestandteile beobachtet werden kann.
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Durch eine geschickte Kombination der Bewegungsteile der Membransetzmaschine
wird eine besonders leichte und nicht sperrige, besonders bei geologischen und Mineralforschungen
an Ort und Stelle zu verwendende Vorrichtung geschaffen. Diese kann dort entweder
von Hand oder von einem Motor über austauschbare Nocken mit einstellbarer Geschwindigkeit
entsprechend der verschiedenen Natur der zu verarbeitenden Produkte betätigt werden.
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Die erwähnten Ausführungen des neuen Gerätes erlauben also bei einer
fast 100o/oigen Konzentration die direkte Entnahme der schweren Bestandteile, die
nach Sortierung entsprechend ihrer Dichte und Durchgang durch ein Filterbett und
dann durch die weiteren, größeren Maschen des Gitters in einen Behälter fallen.
Diese direkte Entnahme und die Beobachtung der aussortierten Bestandteile ermöglichen
es, den Auswahlprozeß bequem zu verfolgen, die richtige Auswahl des verwendeten
Siebes oder des Filterbettes zu prüfen und den Rhythmus und Lauf der Pulswirkungen
zu beobachten.
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Die beschriebenen und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen, in denen F i g. 1 schematisch
im Schnitt eine Membran-Setzmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
F i g. 2 bis 4 zeigen Abwandlungen der Maschine nach F i g. 1; F i g. 5 stellt,
ebenfalls im Schnitt, einen Teil des Setzfasses dar; F i g. 6 ist der in etwas größerem
Maßstab gezeichnete das Filterbett enthaltende Teil des Setzfasses; F i g. 7 und
8 betreffen einige Ausführungen der Vorrichtung, mit der die Membran betätigt wird;
F i g. 9 zeigt schematisch den Schnitt durch eine tragbare Ausführung einer Setzmaschine
gemäß der Erfindung; F i g. 10 zeigt die Draufsicht auf die Auftragsvorrichtung
bei dem Gerät in F i g. 9; F i g. 11 ist die Seitenansicht des Deckels für das Filterbett
im Gerät nach F i g. 10; F i g. 12 zeigt schematisch die gesamte Setzmaschine mit
der einstell- und regelbaren mechanischen Steuerung der Membran in Ansicht von vorn,
F i g. 13 dieselbe Anordnung von oben gesehen. Die Setzmaschine nach F i g. 1 enthält
ein als Setzfläche dienendes Sieb 1, dessen Rand zwischen von den Wandungen
2 und 3 gebildeten Flanschen gehalten, z. B. mit diesen verschweißt,
ist. Auf den
Stützen 5 ist die elastische Membran 6 zwischen deren
oberer Ringfläche 4 und dem Rand der Wandung 3 befestigt. 6 a ist die Lage der Membran,
die sie infolge der Stöße oder Pulswirkungen einnehmen kann.
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Die Membran 6 ist mit dem konischen Teil 7 eines festen trichterförmigen
Stützgliedes verklebt oder in anderer Weise befestigt. Dessen Öffnung führt in ein
Rohrstück 8 oder in einen Behälter. Diese können durchsichtig ausgebildet sein,
um die beim Pumpvorgang ausgesonderten Bestandteile beobachten zu können. Beim Arbeiten
des Gerätes muß die Öffnung von 8 geschlossen sein. Die Stöße werden erzeugt durch
Bewegen des Hebels 9, der bei 10 an einem Seitenblech 11 der Stütze 5 angelenkt
und von einem Stift 13 am Ausgangsteil 8 im Schlitz 12 geführt ist.
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Unter der Wirkung der wechselnden Stoß- und Saugvorgänge der Flüssigkeit
in der Setzmaschine ordnen sich die auf dem als Sieb 1 ausgebildeten Setzgutträger
die Teile des aufzuschließenden Gutes nach ihrer Dichte so, daß sich die schweren
Bestandteile unmittelbar auf der Siebfläche, die leichteren darüber absetzen. Die
elastische konische Membran 6 erteilt unter der Wirkung der Hebelbewegungen die
stärksten Impulse auf die Setzflüssigkeit in ihrem Mittelteil, jedoch an ihrem festgehaltenen
Umfang praktisch keine merklichen Stöße. Daraus folgt, daß die Setzwirkung neben
der bekannten vertikalen auch noch durch eine horizontale Komponente in radialer
Richtung zur Mittelachse beeinflußt wird. Diese Komponenten wirken sich dahingehend
aus, daß sich die dichteren Bestandteile allmählich in der Mitte des Siebes ansammeln.
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Diese starke Konzentration der schweren Bestandteile in der Mitte
des Siebes unter der Wirkung der vertikalen und radialen Komponenten des Setzvorganges
ermöglicht es, die schweren Teile leicht zu gewinnen, wenn in dem zentralen Teil
14 des Siebes Maschen genügend großer Weite vorgesehen werden, und zwar größere
Maschen als im Bereich weiter zum Umfang hin und am Umfangsteil des Siebes, und
auch größer als die auszusondernden Bestandteile. Diese gelangen praktisch in reinem
Zustand durch den Mittelteil des Siebes und dann durch die Öffnung in ein Rohr 8
oder einen Aufnahmebehälter. Die feineren und leichteren Bestandteile bleiben auf
dem von der Mitte des Siebes entfernten Teil mit engeren Maschen. Die als Aufnahmebehälter
der ausgesonderten Teile dienende Röhre ist vorzugsweise transparent aus Plastik
hergestellt, damit die Beschaffenheit und Menge der gewonnenen Teile beobachtet
werden kann. Je nach dem Bedarf an diesen schweren Bestandteilen kann während des
Setzvorganges weiteres Gemisch auf das Sieb gegeben werden.
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Zur Erleichterung des Nachfüllens kann, wie in F i g. 2 gezeigt ist,
das Sieb 1 herausnehmbar auf dem Rande des Behälters 3 ruhen und mittels einer elastischen
Verbindung das Heraustreten der Setzflüssigkeit an der Aufsetzstelle unterbinden.
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Bei der Ausbildung der Siebhalterung durch einen Auflagering 20 gemäß
F i g. 3 wird jeder Verlust an Setzflüssigkeit beim Auswechseln des Siebes vermieden.
Der Ring 20 wirkt sich insofern günstig aus, als dadurch die Konzentration der Flüssigkeit
und deren Bewegungen infolge der wechselnden Pulswirkung vergleichmäßigt werden.
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Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die Öffnung der Membran
und die konische Halterung fortzulassen, wie dies in F i g. 4 gezeigt ist. Auch
bei dieser Ausführung würde gemäß der Erfindung beim Setzvorgang neben der vertikalen
auch eine horizontale Komponente auftreten, und auch hier würden die größeren Bestandteile
in das Konzentrationsgebiet im Mittelteil des Siebes 1 gelangen. Der Hebel 9 erfaßt
hier mittels des Verbindungsstückes 27 direkt den zentralen Mittelteil 25 der Membran
7. Um die erwünschten dichten Bestandteile zu erhalten, jedoch zu vermeiden, daß
diese durch das Sieb auf die Membran 7 fallen, wird dieses abnehmbare Sieb 1 hier
mit gleichmäßig engen Maschen versehen. Es wird nach beendetem Pumpvorgang abgenommen,
und aus dem mittleren Teil des Setzkuchens können die gewünschten dichten Teile
herausgenommen werden.
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Zur Verstärkung der Konzentration der im mittleren Teil der sich auf
dem Sieb absetzenden Schichten kann unterhalb des Siebes 1 eine Ablenkvorrichtung
29 vorgesehen sein, beispielsweise in der Ausführung gemäß F i g. 5. Mit dieser
werden die von den wechselnden Schwankungen der Membran erzeugten Pulse vergleichmäßigt
und die Zeit zur Erzielung einer guten Konzentration herabgesetzt.
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Das Heraustrennen der dichten und leichten Bestandteile kann erleichtert
werden durch Verwendung eines Filterbettes, wie es bei 31 in F i g. 6 dargestellt
ist. Dieses besteht aus Körnungen, deren kleinste Abmessungen größer sind als die
Maschen des Gitters, und deren Dichte in Abhängigkeit von der Dichte der zu behandelnden
Materialien ausgewählt ist. Das aufzuschließende mit 35 bezeichnete Ausgangsgemisch
wird über dem Filterbett 31 ausgebreitet.
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Bei den einzelnen Stößen des Membrankolbens werden von dem Filterbett
die oberhalb der Maschen des Gitters liegenden Bestandteile des Ausgangsproduktes,
deren Dichte unterhalb eines gegebenen Wertes liegt, entweder nach oben befördert
oder diese Körnungen weichen nach dem Umfang zu aus, wo sie von den feinen Maschen
in diesem Teil zurückgehalten werden. Die schweren Bestandteile jedoch fallen durch
die weiten Maschen im Mittelteil 14 hindurch.
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Die Tragfläche des Siebes kann z. B. ein Metalltuch sein mit kleinen
Maschen von einer Weite, die geringer ist als die feinsten Körnungen, während der
Mittelteil 14 mit großen Maschen versehen ist, um die dichten Bestandteile, die
durch das Filterbett 31 kommen, hindurchzulassen.
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Zur Steuerung der Membran dient nach F i g. 7 ähnlich wie bei F i
g. 1 beispielsweise ein Verbindungsstück 36, das den zylindrischen Teil des Haltestückes
7 für die Membran 6 mit dem Ende des Betätigungshebels 9 verbindet. Das vorzugsweise
flexible und transparente auf dem zylindrischen Teil des Stückes 7 befestigte Rohr
8 besitzt zwei Vorsprünge 13, an denen das aus zwei Teilen bestehende Stück
36 angreift und die Verbindung mit dem Hebel 9 hergestellt.
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In der Ausführungsform nach F i g. 8 wird der zylindrische Teil des
Stückes 7 in einer Muffe 44
geführt, die an einem Querstück 45 gehalten
ist. Das Ende des Hebels 9 gabelt sich und hält das Rohr 8
mittels
der Vorsprünge 13, die in dem geschlitzten Ende 12 des Hebels 9 laufen. Auf
diese Weise bewegt sich die Membran stets in genau vertikaler Richtung
und
sichert auf diese Weise einen regelmäßigen Lauf des Gerätes.
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Mit der beschriebenen Steuervorrichtung können besonders einfache
und robuste Setzmaschinen, die wenig sperrig und leicht tranportierbar sind, hergestellt
und bei der Bodenforschung benutzt werden. Eine Ausführung dieser Art ist in F i
g. 9 schematisch im Transport-Zustand dargestellt. Der Bewegungshebel 9 ist dort
aus seiner unten strichpunktiert dargestellten Arbeitsstellung entfernt, befindet
sich in dem hohlen Teil 55, ist durch die Öffnungen 56 und 57 in der Außenwand 2
gesteckt und dient zum Tragen der ganzen Vorrichtung. Der den Teil 55
haltende
hohle Zylinder 59 hält auch die aus schräg stehenden Schaufeln 60 bestehende Ausräumplatte,
die in F i g. 10 in Draufsicht gezeigt ist. Die Schaufeln sind an einer Kante durch
einen vertikalen Teil 61 a begrenzt.
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Der Zylinder 59 dieser Ausräumvorrichtung ruht auf einer Ringplatte
61, besser sichtbar in F i g. 11 oberhalb des Deckels 62, der das Filterbett 31
gegen das Sieb 1 preßt. Desses Mittelteil 14 enthält die weiten Maschen. Die Platte
61 wird von einer um die Führung 67 liegenden Druckfeder 66 (F i g. 11) gegen den
Unterteil des Zylinders 59 und die Ausräumplatte 60 gepreßt und an ihrer höchsten
Stellung von dem Endstück 68 aufgehalten. Zum Inbetriebsetzen des Setzgerätes wird
der Hebel 9 aus dem Teil 55
herausgezogen, in die strichpunktierte Stellung
in F i g. 10 gebracht und das Setzfaß mit Hilfe des nunmehr freigewordenen Ausräumers
60 nach Entfernung des Deckels 62 ausgeräumt.
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In den F i g. 12 und 13, die die ganze Setzmaschine in Ansicht bzw.
in Draufsicht schematisch zeigen, wird der Hebel 9 von einem Motor 74 mittels eines
austauschbaren Nockens 70 gewünschten Profils gesteuert, der auf einer am
äußersten Ende des Hebels angebrachten Unterlage 71 abrollt. Der Nocken 70 an der
Achse 72 wird vom Motor 74 über einen Geschwindigkeitsregler 75 und ein Reduziergetriebe
73 in Betrieb gesetzt. Eine Unterlage 71 am Hebelende ist verschiebbar auf einer
Halterung 76 befestigt, während die Stützfüße 5 der Setzmaschine in Gleitstücken
geführt sind. Auf diese Weise ist es möglich, erforderlichenfalls die Bewegung des
Haltestückes 7 zu verändern, welches die Wechselbewegung auf die Membran 6 überträgt.
Mittels des schematisch dargestellten Entnahmerohres 8 ist es leicht, die
Auswahlergebnisse, wie sie beim Setzvorgang erzielt werden, als Funktion der verschiedenen
Parameter zu beobachten, nämlich der Rotationsgeschwindigkeit des Nockens, dessen
Gestalt und des Laufs der Membran.