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Vorrichtung zum Fördern, Waschen, Entwässern und/oder Klassieren
von körnigen Fests-toffell Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern,
Waschen, Entwässern und/oder Klassieren von körnigen Feststoffen, mit in einem zylindrischen
Trog rotierenden, mindes-tens eine Förderfläche mit zur Umfangsrichtung schräg angestellter
Außenkante tragenden Rotor.
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Rei den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art ist der Rotor eine
Förderschnecke. Ein oder mehrere über die ganze Schneckenlänge durchgehende Schraubengänge
bilden die Förderflächen. Die Förderschnecke hat in erster Linie
die
Funktion, die Feststoffe längs des zylindrischen ireges zu fördern. Förder-t die
Schnecke in einem schräg liegenden Trog nach oben, so kaiui gleichzeitig eine Entwässe-,ungswirkurlg
erzielt werden. Feiner üb-t die Sciniecke eine gewisse Klassierwirkung aus, da die
Förderwirkung vor allem die schwereren, sich an der Trogwand absetzenden Teilchen
erfaßt, während die leichteren, in Schwebe bleibenden Teilchen in den Schneckengängen
entgegen der Förderrichtung wandern. Diese Klassierwirkung kann noch wesentlich
verstärkt werden, wenn eine Hohlschnecke verwendet wird, deren Schraubengänge also
nich-t bis zur Achse reichen.
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Eine Förderschnecke hat jedoch verschiedene Nachteile.
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Ein Nachteil besteht in der verhältnismäßig komplizierten und -teuren
Herstellung. Die Schraubengänge einer Schnecke können als räumlich gekrümmte Flächen
nicht aus ebenem Blechmaterial durchgehend gefertigt werden, sondern müs -sen aus
einzelnen, sektorförmigen Abschnitten durch Schweißen zusammengefügt werden. Dieser
Vorgang muß auch jedesmal dann wiederholt werden, wenn die in der Regel starken
Verschleiß (z.B. beim Klassieren von Sand) unterworfenen Außenkanten der Schraubengange
ernellert werden müssen. Ferner zeigen sich betriebliche Nachteile beim Einsatz
einer Förderschnecke zum Waschen, Entwässern
und insbesondere Klassieren.
Die durchgehenden Schraubengange schieben das einmal erfaßte Gut gleichmäßig in
Achsrichtung vor sich her, ohne daß es hierbei zu ausgeprägten Umschic,ltuni,s-,
Um'..rälzungs - oder Verwirbelungsvorgängen kommt. L;s findet deshalb im wesentlichen
nur ein einmaliger Klassiervorgang beim erstmaligen Absetzen des Gutes in der llähe
des Zulaufs statt, und das einmal abgesetzte, häufig verklumpte oder in sonstiger
Weise ungenügend behandelte Material wird im wesentlichen ohne weitere Beeinflussung
zum Auslaß geschoben, Es ist deshalb bekannt, daß Förderschnecken bezüglich Entwässerung
und insbesondere Klassierung einen geringeren Wirkungsgrad haben als bekannte Klassiervorrichtuben,
bei denen das Gut auf schräg ansteigenden Bahnen durch Rechen, Schaufeln oder dgl.
nach oben befördert bzw.
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gekratzt wird, wobei die Rechen oder Schaufeln auf geschlossenen Bahnen
umlaufen und nach Beendigung der Aufwärtsfahrt aus dem Gut herausgezogen werden,
nach unten wandern und daim wieder in das Gut eingreifen. Hierbei ergibt sich durch
das immer wiederholte Eingreifen der Rechen oder Schaufeln in das Gut - wobei dieses
immer erneut umgewendet und umgeschichtet wird und etwaige Verklumpungen oder dgl.
aufgebrochen werden - eine sehr gute Klassierwirkung. Das Bewegen der Rechen oder
Schaufeln auf in sich geschlossenen Bahnen mit abgesenkter Aufwärtsfahrt
und
angehobener Abwärtsfahrt erfordert jedoch aufwendige, stör- und verschleißanfällige
Antriebe und kinematische Mechanismen, so daß die genannten Vorrichtungen sehr teuer
sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art mit nach Art einer Förderschnecke wirkendem Rotor zu schaffen, wobei
der Rotor jedoch einfacher und billiger herzustellen sein soll als eine Förderschnecke
und eine bessere Entwässerungs-, Reinigungs- und/oder Klassierwirkung haben soll,
die auf dem sich periodisch wiederholenden Ergreifen und Freigeben des Gutes durch
die Förderelemente beruht.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe ist eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor über seine Länge eine Vielzahl
von sich überlappend angeordneten Förderflächen trägt, von denen jede sich nur über
einen Bruchteil der Rotorlänge erstreckt.
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Vorzugsweise erstreckt sich jede Förderfläche mit ihrem wirksamen,
mit der Außenkante bis zur Trogwand reichenden Teil um weniger als einen Umlauf,
insbesondere nur um 1800 oder weniger um die Rotorachse.
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Derart "kurze" Förderflächen können im Gegensatz zu
durchgehenden
Schraubengängen einer Schnecke aus ebenem Blechmateria~ zeschnitten
werden und müssen nicht aus mehreren Stücken durch Schweißen zusammengesetzt werden.
Es ist auch leicht möglich, die Außenlcanten dieser kurzen Förderflächen z.B. mit
auswechselbaren Verschleißstücken zu versehen, so daß ihre Lebensdauer erhöht wird.
Der Rotor der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist deshalb in Herstellung und Unterhalt
billiger als eine Förderschnecke.
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Die Förderflächen schieben das einmal ergriffene Gut nicht gleichmäßig
und ununterbrochen bis zum Auslaßende des Troges, wie die Schraubengänge einer Schnecke,
sondern geben es aufgrund ihrer begrenzten Länge immer wieder frei, worauf das Gut
von der nächsten, überlappend angeordneten Förderfläche ergriffen wird, wobei eine
Umschichtung und Neuaufteilung erfolgt und somit alle Teile des Gu-tes von der jeweils
gewünschten Wasch-, Entwässerungs- und/oder Klassierwirkung optimal erfaßt werden.
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Die Förderflächen können z.B. kurze Abschnitte von Schraubengängen
sein, wobei sich diese kurzen Abschnitte noch durch gebogene Blechstücke annähern
lassen. Einfacher und vorteilhafter ist es aber, wenn die Förderflächen aus schräg
zur Rotorachse angestellten ebenen Platten mit ellipsensektorförmigem Umriß bestehen.
Dabei muß der Ellipsensektor nur jeweils auf einer Seite der gedachten Projektion
der Rotorachse auf die Plattenebene liegen, da eine
vollelliptische
Scheibe mit ihrer einen Hälfte in der einen und mit ihrer anderen hälfte in der
anderen nichtung fördern würde. Die elliptische Form der Außenkante der Platte folgt
aus der Forderung, daß die Außenkanten der Förderflächen auf einem gedachten Hüllzylinder
liegen müssen.
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Dieser Hüllzylinder muß nicht mit der Innenfläche der Trogwand zusammenfallen,
sondern es ist vorteilhaft, wenn die Außenkanten der Förderflächen in einem Abstand
von der Trogwand verlaufen, der ein mehrfaches bis vielfaches der Korngröße des
zu behandelnden Materials beträgt.
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Zwischen den Außenkanten der Förderflächen und der Trogwand kann sich
auf diese Weise eine Schicht aus dem zu behandelnden Material (z.B. Sand) bilden,
die an der Förderung und Behandlung nicht teilnimmt, sondern eine Art Auskleidung
des Troges und eine Unterlage für die Behandlung und Förderung des übrigen Gutes
bilde-t. Auf diese Weise kann der Verschleiß und auch die Geräuschentwicklung einer
derartigen Vorrichtung wesentlich geringer gehalten werden als wenn die Außenkanten,
wie bei bekannten Förderschnecken üblich, bis unmittelbar an die Trogwand reichen,
und mit dieser einen Spalt bilden, in welchem Körner des Gutes zerrieben werden
können.
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Die Förderflächen können sektorartig bis zur Rotorwelle
reichen
und an dieser befestigt sein. Häufig und insbesondere zur Verbesserung der Klassierwirl;wlg
ist es aber vorteilhaft, wenn die Förderflächen im Abstand von der Rotorachse angeordnete
freie Innenkanten aufweisen, also z.B. die Form von Ringsektoren haben. Sie können
dann
Speichen oder ähnlichen Halterungen an der Rotorwelle-befestigt sein, falls nicht
der Rotor überhaupt aus einer käfigartigen Konstruktion mit oder ohne iiittelwelle
besteht.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können außer den Förderflächen,
deren Außenkanten sämtlich in gleicher Richtung, wenn auch nicht unbedingt in gleichem
Winkel, gegen die Umfangsrichtung geneigt sind, zusätzlich noch Gegenförderflächen
vorgesehen sein, deren Außenkanten in einem größeren Abstand von der Trogwand verlaufen
und in entgegengesetzter Richtung gegen die Umfangsrichtung schräggestellt sind
als die der Förderflächen. Während die Förderflächen vor allem das in Wandnähe des
Troges abgesetzte grobe Gut zum Auslaß fördern, erfassen die weiter innen liegenden
Gegenförderflächen die noch in Schwebe befindlichen feineren Teilchen und fördern
diese in entgegengesetzter Richtung, so daß diese Teilchen entweder mehr Zeit finden,
sich abzusetzen, oder beschleunigt zum Ablauf des Waschwassers bzw. der Feinfraktion
gefördert werden.
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Eine besonders einfache Bauweise ergibt sich, wenn die Gegenförderflächen
mit den Förderflächen zu ebenen, schräg zur Rotorachse angestellten Platten vereinigt
sind, wobei die auf der einen Seite der gedachten Projektion der Rotorachse auf
die Plattenebene gelegenen Plattenhälften als Förderflächen die Form einer Halbellipse
mit größeren Abmessungen und die jeweils anderen Plattenhälften die Form einer Halbellipse
mit kleineren Abmessungen haben.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal können die Förderflächen
und/oder Gegenförderflächen in verschiedenen Längenabschnitten des Rotors mit unterschiedlichen
Winkeln gegen die Umfangsrichtung angestellt sein. Hierdurch lassen sich unterschiedliche
Verweilzeiten des Gutes in den einzelnen Abschnitten des Troges und damit unterschiedliche
Wasch-und/oder Klassiereffekte erzielen.
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Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Wasch-und Klassiervorrichtung.
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Fig. 2 zeigt in Seitenansicht eine abgeänderte Ausführungsform des
Rotors.
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Fig. 3 und 4 zeigen in Vorder- und Seitenansicht eine andere AusfLihrungsform
des Rotors.
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Fig. 5 und 6 zeigen in Vorder- und Seitenansicht eine weitere Ausführungsform
des Rotors.
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Fig. 7 und 8 zeigen Abwicklungen des Hüllzylinders für verschiedene
Ausführungsformen des Rotors.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein schräg ansteigender, offener Trog von halbzylindrischem
Querschnitt bezeichnet. Eine seitliche Verlängerung 2 des Troges enthält den Zulauf
3 für das zu behandelnde und/oder klassierende Gut, z,B. eine Aufschwemmung von
Sand in Wasser, sowie einen Ablauf 4 für das Waschwasser bzw. die Feinfraktion.
In Betrieb stellt sich im Trog ein durch die Überlaufkante des Ablaufs 4 bestimmter
Wasserspiegel 5 ein, und oberhalb des Wasserspiegels 5 befindet sich am Trog 1 ein
Auslaß 6 für die Feststoffe bzw. die Grobfraktion.
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In dem Trog 1 und koaxial zu diesem ist eine Welle 9 mittels Endlagern
10, 11 gelagert. Sie wird durch einen Motor 12 mittels Keilriemen 13 angetrieben.
Auf der Rotorwelle 9 sind mit Speichen 14 Förderflächen oder -flügel 15 befestigt.
Sie haben bei der gezeigten Ausführungsform die Form von Schraubengängen, die sich
um jeweils 1800 um die
Welle 9 erstrecken, gegeneinander um etwa
300 winkelversetzt sind und einander geringfügig überlappen. Bei der gezeigten Ausführungsform
bilden die Förderflächen 15 jeweils Teile einer Rechtsschraube, und die Welle dreht
sich vom Endlager 11 her gesehen im Uhrzeigersinn, so daß die Förderflächen 15 ähnlich
wie die durchgehenden Schraubengänge einer Förderschnecke die Feststoffe in der
Zeichnung nach rechts und oben bis über den Wasserspiegel 5 hinaus und zum Auslaß
6 fördern, wobei diese gleichzeitig entwässert werden. Da die Förderflächen 15 nicht
bis zur Welle 9 reichen, sondern Blechstreifen mit freien Innenkanten sind, wird
nur das an der Trogwand abgesetzte bzw. in deren Nähe befindliche Gut von der Förderwirkung
ergriffen, während noch in der Schwebe befindliches feinkörnigeres Material von
der Förderwirkung nicht erfaßt, sondern mit dem Waschwasser zum Ablauf 3 geschlemmt
wird. Auf diese Weise findet eine Trennung in grobes und feines Korn statt.
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Fig. 2 zeigt einen Rotor, bei dem die Förderflächen 15 nicht die
Form von Schraubengängen haben, sondern als ebene Ringe ausgebildet sind, die schräg
zur Welle 9 angestellt (d.h. um die in der Zeichenebene liegende Normale auf die
Wellenachse, -verdreht) sind. Die Ringe haben einen aus je zwei verschieden großen
Ellipsenhälften 15, 17, die mit ihren großen Achsen aneinanderliegen, bestehenden
Umriß, wobei die in der Zeichnung oberen Hälften 15 der Ringe größere Abmessungen
haben
und bei Drehung der Welle 9 in Richtung des Pfeiles 16 als Förderflächen für die
Förderung des Gutes nach rechts wirken, während die unteren Hälften 17 der Ringe
kleinere Abmessungen haben und dadurch die feinkörnigeren, noch nicht an der Trogwand
abgesetzten Teilchen in Gegenrichtung fördern. Die Befestigungsspeichen 15 verlaufen
im dargestellten Beispiel längs der kleinen Halbachsen der Ellipsenhälften, um die
die Ringebenen verdreht sind.
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Da bei einer schräg zur Rotorwelle angestellten elliptischen Scheibe
der Winkel, den die Außenkante mit der Umfangsrichtung einschließt, in der Nähe
der Scheitelpunkte null ist, sind für die Förderung vor allem die zwischen den Scheitelpunkten
liegenden Flanken wirksam. Es genügt deshalb, als Förderflächen statt Halbellipsen
nur Ellipsensektoren vorzusehen. Bei dem in Fig. 3 und 4 schematisch gezeigten Rotor
bestehen die Förderflächen 15 aus ebenen Platten, deren Außenkanten 18 die Form
eines Ausschnittes aus einer Ellipse in der Nähe von deren kleineren Halbachse hat.
Die Platten 15 sind mit Speichen 19 an der Welle 9 befestigt. Da sie alle in gleicher
Richtung gegen die Welle.9 geneigt, d.h. um ihre kleinen Halbachsen verdreht sind,
fördern sie bei Drehung der Welle alle in gleicher Richtung. Dabei kann jedoch der
Neigungswinkel der Förderflächen 15 gegenüber der Welle 9 unterschiedlich sein,
wie
dies in Fig. -4 beiden Förderflächen 15' angedeutet ist, die
eine geringere Förderwirkung auf das Gut ausüben und damit eine längere Verweilzeit
des Gutes in dem betreffenden Abschnitt des Troges bewirken.
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Anstatt die Förderflächen 15 alle auf einer Seite der Welle 9 anzuordnen,
können sie abwechselnd auf verschiedenen Seiten der Welle angeordnet oder in Winkelabständen
um die Welle verteilt sein, wobei natürlich jede Förderfläche um die die kleine
Halbachse'der Ellipse bildende, zur Welle senkrechte Mittellinie in gleichem Sinn
- für einen auf die Welle sehenden Betrachter - verdreht sein muß. Einen derartigen
Rotor zeigen Fig. 5 und 6. Hier sind die Förderflächen 15 ebenfalls ebene Platten
mit ellipsenbogenförmiger Außenkante, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und
4, jedoch ist jede zweite Förderfläche 15" auf der anderen Seite der Welle angeordnet
und erscheint dadurch in entgegengesetzter Richtung schräggestellt. Auch bei dieser
Ausführungsform fördern die Förderflächen 15, 15" alle in gleicher Richtung, und
zwar nach rechts in Fig. 6 bei Drehung der Welle in Richtung des Pfeiles 19. Die
Welle 9" ist als Vierkantrohr ausgebildet, wodurch sich eine leichtere Befestigung
der Förderflächen 15, 15' mittels U-förmig gebogener Halteeisen 20 ergibt.
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Statt wie in Fig. 5 und 6 um 1800 gegeneinander versetzt
können
die Förderflächen 15 selbstverständlich auch beispielsweise in Winkelabständen von
1200, 900 oder dgl.
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um die Welle verteilt sein. Statt einer zentralen Welle, die über
speichenartige Halterungen die Förderflächen trägt, kann auch eine z.B. aus Winkeleisen
und Stirnscheiben zusammengeschweißte käfigartige Konstruktion vorgesehen sein,
die am Umfang die Förderflächen trägt.
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Durch geeignete Wahl des Winkels. zwischen den Außenkanten der Förderflächen
und der Umfangsrichtung, der in Umfangsrichtung gemessenen Länge der Förderflächen
und ihre gegenseitige Uberlappung könn« unterschiedliche Förderwege des Gutes und
unterschiedliche Verweilzeiten des Gutes zwischen den aufeinanderfolgenden Eingriffen
der Förderflächen in das Gut erzielt werden. Man erkennt dies am besten, wenn man
Abwicklungen des gedachten Hüllzylinders der Förderflächen betrachtet, wie sie in
Fig. 7 und 8 dargestellt sind. Dabei sind die nahe an der Trogwand liegenden Außenkanten
der Förderflächen mit dicken schwarzen Linien bezeichnet, während Außenkanten, die
einen größeren Abstand von der Trogwandhaben, insbesondere die Außenkanten der Gegenförderflächen,
mit weißen Doppellinien angegeben sind. Außerdem ist in den Figuren 7 und 8 der
Verlauf der Außenkanten von ebenen elliptischen Scheiben auf dem Hüllzylinder als
gerade Linie vereinfacht, während sich in Wirklichkeit ein sinusförmig gebogener
Verlauf ergeben würde.
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Fig. 7 zeigt die Abwicklung des Hüllzylinders eines Rotors, bei dem
halbellipsenförmige Förderflächen 21, die sich jeweils um eine viertel Umdrehung
überlappen, abwechselnd mit Gegenförderflächen 22 angeordnet sind, die jeweils als
450-Segmente ausgebildet sind. Die eingetragenen Pfeile verdeutlichen den Förderweg
unterschiedlich großer Körner, die sich dementsprechend in unterschiedlichem Abstand
von der Trogwand befinden. Während gröbere, an der Trogwand abgesetzte Körner entsprechend
dem Pfeil 24 nur durch den wiederholtenEingriff der Förderflächen 21 erfaßt werden
und in der Zwischenzeit in Ruhe bleiben, werden die feineren Körner entsprechend
dem Pfeil 24 jeweils ein kurzes Stück zurückbefördert, so daß sie länger Zeit haben,
sich abzusetzen, bis sie entweder bei 25 von der nächsten Förderfläche ergriffen
oder gemäß 26 über deren Innenkante hinweg bis zur nächstfolgenden Gegenförderfläche
strömen und von dieser - durch den Rückstrom der Flüssigkeit unterstützt - noch
weiter in Gegenrichtung gefördert werden.
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Fig. 8 zeigt die Abwicklung des Hüllzylinders eines Rotors, dessen
Förderflächen 27 Ellipsensektoren von etwa mehr als 900 Erstreckung sind, die in
Winkelabständen von 900 schraubenförmig aufeinanderfolgend um die Welle verteilt
sind. Bei Drehung des Rotors in der angegebenen Richtung fördert beispielsweise
die erste Förderfläche 27 die
von ihr ergriffenen Feststoffe ein
Stück weit in die angegebene Förderrichtung, bis das Gut von der in Drehrichtung
hinteren Kante der Förderfläche freigegeben wird. Je nach dem, wie stark das Gut
entsprechend seiner Korngröße von der in Fig. 8 nach links strömenden Flüssigkeit
mitgenommen wird, ergeben sich unterschiedliche Wege entsprechend den Pfeilen 29,
so daß nur der gröbere Teil dieser Feststoffe von der nächstfolgenden Förderfläche
erfaßt wird.
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Wie bereits erwähnt, kann die Verweilzeit des Gutes zwischen dem Eingriff
zweier aufeinanderfolgender Förderflächen, die in dem Beispiel nach Fig. 8 einer
Drehung von etwas weniger als 1800 entspricht, durch die Art der Verteilung der
Förderflächen um die Rotorachse beeinflußt werden. Selbstverständlich wird durch
möglichst gleichmäßige Verteilung auch die Auswuchtung des Rotors verbessert und
ein möglichst vibrationsfreier Lauf begünstigt.