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Verfahren Windsichtung feinstkörniger Pulver und
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Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei der Herstellung feinstkörniger Pulver fällt vielfach ein Anteil
an grobem Korn an, das als nicht spezifikationsgerecht entfernt werden muß. Teilweise
agglomerieren solche feinstteiligen Pulver auch beim Transport, z. B. bei der pneumatischen
Förderung, und müssen vor der Verarbeitung von solchen Agglomeräten befreit werden.
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Solche Produkte sind z. B. Kreide, Kalk, Farbpigmente, Mehl, Pol;inylchlorid
(PVC) -Pulver etc.
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Im weiteren sollen das Problem und seine Lösung anhand des bevorzugten
PVC-Pulvers beschrieben werden, das dabei gesagte gilt aber sinngemäß auch für die
anderen Produkte.
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So soll z. B. ein Vinylchloridpolymerisat-Pulver,das zur Herstellung
von Plastisolen und/oder Organosolen verwendet wird, möglichst keine Grobanteile
enthalten, die größer als 100 um sind, wenn solche Plastisole oder Organosole für
dünne Beschichtungen eingesetzt werden sollen. Solche feinstkörnigen PVC-Pulver
haben zwar nach der Trocknung eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 10 um, enthalten
aber Agglomerate bis zu einigen 100 um, die unbedingt entfernt oder zerkleinert
werden müssen. So ist es z. B. üblich,
solche Produkte zu vermahlen.
Dabei gelingt es aber nicht immer, fest agglomeriertes Grobkorn zu zerkleinern,
so daß schließlich die Feinheit des Endproduktes nicht ausreichend ist. Da der mengenmäßige
Anteil von Grobkorn in der Regel * gering ist, wird eine Mahlung oft unwirtschaftlich,
weil die große Menge Feingut das Mahlaggregat ungemahlen passiert,aber eine, bezogen
auf den zu mahlenden Anteil überdimensionierte Anlage erfordert. *verhältnismäßig
In der Regel ist es wirtschaftlicher, das Grobkorn abzutrennen und über ein relativ
kleines Mahlaggregat separat zu vermahlen. Für die Abtrennung von groben und bedinat
vermahlbaren Agglomeraten werden mit Erfolg Windsichter verwendet. Je nach der eingestellten
Trenngrenze und in Abhängigkeit von den Produkteigenschaften wie Dichte und Kornform
können innerhalb gewisser Toleranzen grobe Agglomerate vom Feingut getrennt werden.
Das Feingut der Sichter ist das Endprodukt. Je nach Art und Festigkeit der Agglomerate
kann das Grobgut vermahlen und dann dem Feingut zugemischt werden oder es wird als
mindere Qualität für weniger empfindliche Einsatzzwecke verwendet.
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Besonders geeignete Aggregate, sind Spiralwindsichter, wie sie z.
B. unter der Bezeichnung "Mikroplex" von der Firma Alpine hergestellt werden. Solche
Windsichter sind eingehend, beispielsweise in den DE-Patentschriften 839 153 und
973 572 beschrieben, so daß bezüglich einer detaillierten Beschreibung des Prinzips
und der allgemeinen Bauart solcher Sichter auf diese Druckschriften verwiesen werden
kann.Der Wirkungsweise liegt folgendes Sichtprinzip zugrunde: Die Sichtluft (Trägerluft)
durchströmt einen flachzylindrischen Raum in einer Spiralbahn
von
außen nach innen. Mit dem Luftstrom transportierte Teilchen werden zwei entgegengesetzt
wirkenden Kräften ausgesetzt, der nach innen gerichteten Schleppkraft der Luft und
der nach außen gerichteten Fliehkraft des Teilchens.
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Bei einer bestimmten Teilchengröße stehen beide Kräfte im Gleichgewicht,
so daß bei größeren (schwereren) Teilchen die Fliehkraft überwiegt, bei klei^ren
(leichteren) die Schleppkraft der Luft. Größere oder schwerere Teilchen gehen somit
als Grobgut nach außen,während kleinere oder leichtere von der Sichtluft als Feingut
nach innen transportiert werden.
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Die Wirkungsweise eines solchen an sich bekannten Spiralwindsichters
ist aus den Abbildungen 1 (Frontansicht) und 2 (Längsschnitt) ersichtlich.
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Die Sichtluftströmung wird mit dem Ventilator(l)erzeugt.
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Diese. ist mit den rotierenden Sichtraumwänden (2) auf einer gemeinsamen
Welle montiert. Über die Eintrittsöffnung (3) gelangt das zu sichtende Material
in den Sichtraum (4). DieSichtluft tritt durch die Schlitze zwischen den Leitschaufeln
(5) ein. Diese Leitschaufeln sind von außen zur Veränderung der Steilheit der Spiralströmung
und damit der Trenngrenze verstellbar. Das Sichtgut wird je nach Stellung der Leitschaufeln
im Sichtraum in Grob- und Feinanteile getrennt. Feine bzw. leichte Teilchen werden
mit der nach innen gerichteten Spiralströmung durch die zentrale Austrittsöffnung
(6) aus dem Sichtraum entfernt.
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Die Leitschaufeln des Sichters können mit einem Verstellhebel von
außen bewegt werden. Dieser Hebel ist normalerweise arretiert. Während des kontinuierlichen
Betriebes
wird damit eine den Erfordernissen des Produktes angepaßte
Trenngrenze vorgegeben. Nach Passieren des Ventilators wird das Feingut ausgeblasen
und in einen Staubabscheider transportiert, Grobe bzw. schwere Teilchen werden gemäß
ihrer Fliehkraft im Sichtraum nach außen transportiert, von der Grobgutschneide
(8) erfaßt und über den mit einer Transportschnecke versehenen Grobgutaustrag (9)
aus dem Sichtraum ausgetragen.
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Bei der Sichtung von feinstkörnigen Pulvern, die stark agglomerieren
und zur Ansatzbildung neigen, können während der Sichtung folgende Probleme auftreten:
Wenn sich z. B.
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Produkt an den Leitschaufeln (5) festsetzt, wird die Spiralströmung
gestört und damit der Sichteffekt beeinträchtigt.
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Wenn sich Produkt an der Grobgutschneide (8) aufbaut, kann im Extremfall
der Grobgutaustrag völlig unterbrochen werden.
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Das bedeutet, daß sich das Grobgut im Sichtraum ansammelt, zur Ansatzbildung
an den Leitschaufeln und im Gehäuse führt und schließlich zusammen mit dem Feingut
aus der Austrittsöffnung (6) den Sichtraum verläßt. Bei so gestörtem Betrieb tritt
ein Teil des Grobgutes ins Feingut über, Es kann außerdem vorkommen, daß sich im
Sichtraum angesetztes Produkt in größerem Umfange ablöst. Durch diese stoßweise
Belastung findet eine Störung der kontinuierlichen Beaufschlagung des Sichters statt,
was ebenfalls mit Grobgutdurchschlag ins Feingut verbunden ist. Zur Ansatzbildung
neigt besonders der Feinstanteil des Pulvers. Wenn von agglomerierenden Stoffen
die Rede war, so ist zu unterscheiden zwischen den groben Partikeln oder Agglomeraten,
die bei der Sichtung vom Feingut getrennt werden sollen, und der Agglomeration
von
Feihstpartikeln durch Ansatzbildung im Innenraum des Sichters. Bei stark klebenden
Pulvern tritt diese Agglomeration bevorzugt dann auf, wenn die Teilchen mit hoher
Geschwihdigkeit in engen Rohrleitungsbögen umgelenkt oder auf Metallteile treffen.
Dieser Effekt ist auch bei dem beschriebenen Spiralwindsichter zu beobachten. Es
ist deshalb bereits eine Spezialausführung entwickelt worden, bei der in einem besonders
weiträumigen Gehäuse die Ansatzbildung unterdrückt werden soll. Diese Sichter haben
aber einen deutlich erhöhten Platzbedarf.
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Es wurde nun ein Verfahren entwickelt, bei dem auch mit herkömmlichen
Spiralwindsichtern bei klebenden, zur Agglomeration und Ansatzbildung neigenden
feinstkörnigen Pulvern ein einwandfreies Sicfftergebnis ohne den Durchschlag von
Grobgut ins Feingut erhalten wird. Dabei war die Aufgabe, die Ansatzbildung im Sichtraum,
insbesondere an den Leitschaufeln und an der Grobgutschneide zu verhindern. Das
Verfahren ist besonders für die problemlose Sichtung von feinstkörnigem PVC, welches
für die Herstellung von Plastisolen und/oder Organosolen verwendet wird, vorteilhaft
einsetzbar. Grobe Teilchen in solchen PVC-Pulvern stören bei der Verarbeitung, weil
sie bei dünnen Beschichtungen zu Fehlstellen führen, insbeondere bei Schichtdicken
von etwa 10 Um bis 50 um.
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Das Verfahren wurde insbesondere für ein sogenanntes Pasten-PVC entwickelt,
welches eine durchschnittliche Teilchengröße von 5 um hat und vor der Aufarbeitung
im allgemeinen ca. 8 Gew.-% Teilchen 3 500 um als Grobgut enthält. Diese PVC Sorten
bestehen aus Vinylchlorid-Homo-, -Co- oder -Pfropfcopolymerisaten und enthalten
üblicherweise höchstens
20 Gew.- Einheiten anderer mit Vinylchlorid
copolymerisierbarer Monomeren. Solche Pasten-PVC-Produkte können unter Verwendung
herkömmlicher Emulgatoren sowohl nach dem bekannten Emulsions- als auch nach dem
bekannten Mikrosuspensionsverfahren hergestellt werden. Bei ersterem werden wasserlösliche
Initiatoren verwendet, bei letzterem öllösliche. Die PVC-Pulver sind besonders dann
in beschriebener Weise schwierig zu sichten, wenn als Emulgatoren Ammoniumseifen
von Fettsäuren verwendet werden, die jedoch wegen der dadurch geringeren Wasserempfindlichkeit
der Polymerisate vielfach bevorzugt werden.Diese Ammoniumseifen zerfallen bei der
Trocknung in Ammoniak und Fettsäure, so daß im Endprodukt freie Fettsäure enthalten
ist. So hergestellte Produkte neigen besonders stark zur elektrostatischen Aufladung
während der unter Produktionsbedingungen notwendigen pneumatischen Fördervorgänge.
Solche Aufladungen begünstigen die beschriebene Neigung zur Ansatzbildung und Agglomeration
bei der Windsichtung. Werden die Windsichter mit geringen Produktmengen beaufschlagt,
sichtet man also mit einem großen Luftüberschuß, so halten sich die Störungen in
Grenzen. Die reduzierte Durchsatzleistung macht jedoch das Verfahren unwirtschaftlich.
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Es bestand daher dieAufgabe, ein problemloses, sicheres und wirtschaftliches
Verfahren'und eine dafür geeignete Vorrichtung zu entwickeln, die das Windsichten
von feinstteiligen Pulvern erlauben, ohne daß die Gefahr besteht, daß Grobkorn in
das Produkt gelangt, und die so die Nachteile des Standes der Technik vermeiden.
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Gegenstand der Erfindungist ein Verfahren zur Windsichtung
feinstteiliger
Pulver mittels Spiralwindsichter mit flachzylindrischem freiem Sichtraum (4) mit
horizontaler Achse, dessen Umfang mit einem Gitter in ihrer Steigung von außen verstellbarer
Luftleitschaufeln (5) versehen ist, durch das die Trägerluft in mehreren Teilströmen
zugeführt wird, mit tangentialer Sichtgutzuführung (3) und tangentialem Grobgutaustrag
(9),jeweils am Sichtratrnumfang, mit zentralem Feingutaustrag (6) und mit im Sichtraum
von außen nach innen spiralförmig verlaufender Trägerluftströmung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitschaufeln (5) periodisch so verstellt werden, daß die Spalte zwischen
den Leitschaufeln, durch die Trägerluft in den Sichtraum (4) eintritt, kurzzeitig
verkleinert oder geschlossen werden, und daß der Grobgutaustrag (9) periodisch entgegen
der Grobgutförderrichtung mit Drucklufstößen beaufschlagt wird.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Spiralwindsichter zur
Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens mit flachzylindrischem freien
Sichtraum (4) mit horizontaler Achse, dessen Umfang mit einem Gitter in ihrer Steigung
von außen verstellbarer Luftleitschaufeln (5) versehen ist, durch das die Trägerluft
in mehreren Teilströmen zugeführt wird, mit tangentialer Sichtgutzuführung (3),
und tangentialem Grobgutaustrag (9) , jeweils am Sichtraumumfang, mit zentralem
Feingutaustrag (6) und mit im Sichtraum von außen nach innen spiralförmig verlaufender
Trägerluftströmung, dadurch gekennzeichnet, daß der die Steigung der Leitschaufeln
(5) steuernde Verstellhebel (12) mit einem Hydraulikzylinder (10), so daß bei Druckerhöhung
des hydraulischen Systems die Steigung der Leitschaufeln so verändert wird, daß
die Lücken zwischen Schaufeln verkleinert
oder geschlossen werden,und
mit einer Rückstellfeder, die bei Druckreduzierung des hydraulischen Systems die
ursprüngliche Steigung der Leitschaufeln restauriert, und der Grobgutaustrag (9)
mit einer Druckluftzuleitung (11) zur periodischen Rückspülung des Grobgutaustrages
versehen sind.
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Dafür wurde die bisher übliche und notwendige Handarretierung des
Leitschaufelverstellhebels entfernt und der Hebel mit einem Sichter montierten Hydraulikzylinder,
vorzugsweise Druckluftzylinder, verbunden. Eine bevorzugte Ausführungsform dieser
Vorrichtung ist in Abb. 3 dargestellt. Die Trenngrenze wird nunmehr einfach durch
Verstellung der Zylinderbefestigung am Sichtergehäuse eingestellt. In der Abb. z-=B.
ist der Zylinder (10) mittels einer mit Maschinengewinde versehenen Metallstange
mit einer am Sichtergehäuse befestigten gewinkelten Lasche verschraubt. Durch Veränderung
der Verschraubung können der Abstand Lasche/Zylinder und damit die Trenngrenze in
einfacher Weise verändert werden.
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Die Bezugszahlen in Abb. 3 entsprechen denen der Abb. 1 und 2, soweit
die Merkmale dort dargestellt sind.
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Über Schacht (3) erfolgt die Produktbeaufschlagung, die Sichtluft
tritt bei (13) ein. Das Feingut verläßt den Sichter bei (14), von dort wird es einem
Staubfilter zugeführt. Das über dem Grobgutaustrag (9) aus dem Sichtraum (4) ausgeschleuste
Grobgut verläßt den Sichter bei (15).
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Die Leitschaufeln (5) sind über den Verstellhebel (12) von außen verstellbar.
Über eine automatische Steuerung wird der Druckluftzylinder (10) in bestimmtenzeitabständen
stoßweise mit Preßluft (11) beaufschlagt. Dabei wird der Leitschaufelverstellhebel
(12) ruckartig einmal nach oben
bewegt, durch eine Federrückstellung
im Druckluftzylinder gelangt wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Durch diese
intervallweise Betätigung der Leitschaufeln (5) wird verhindert, daß sich an diesen
Produkt festsetzt, bzw.
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wird erreicht, daß sich festgesetztes Produkt wieder ablöst. tber
die gleiche automatische Steuerung wird gleichzeitig mit der periodischen Bewegung
des Leitschaufelverstellhebels (12) von der Produktaustrittsseite her stoßweise
Preßluft (11) in den Rauhgutaustrag (9) geblasen.
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Diese Luft gelangt in den Sichtraum (4) und verhindert das Anlegen
von Pulver an der Grobgutschneide (8), bzw. wird dort sich aufbauenedes Produkt
wieder abgelöst.
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Die:erBindungsgemäße Beseitigung von Ablagerungen wird vorzugsweise
regelmäßig durchgeführt. Die günstigste Wiederholungsfrequenz kann in wenigen Vorversuchen
leicht ermittelt werden. Bewährt hat sich ein Zeitraum im Bereich von 20 sec. bis
5 min.
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Die Beaufschlagung des Sichters erfolgt zweckmäßig im freien Fall
in den Einlaufschacht (3) (Abb. 1 und 3) über eine Dosiereinrichtung (Zellenradschleuse
oder Dosierschnecke) aus einem darüber angeordneten Vorratsbehälter.
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Bei ungünstiger räumlicher Anordnung kann es erforderlich sein, das
Produkt pneumatisch dem Sichter zuzuführen. Dabei können sich folgende Probleme
ergeben: Wegen der Neigung zur Ansatzbildung kann sich Pulver in der Zufuhrleitung
aufbauen und stoßweise ablösen, was entweder zu einer Verstopfung der Förderleitung
vor dem Sichter oder zu einer unerwünschten stoßweisen Beaufschlagung führt. Dies
führt zu einer ungeeigneten Abtrennung des Grobguts. Daher mußten bisher stets eine
größere Zahl von Sichtern parallel mit niedriger Gutbeaufschlagung gefahren werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mit pneumatischer Beaufschlagung
des Sichters werden diese Schwierigkeiten umgangen, indem eine sog. Intervallförderung
durchgeführt wird. Dabei wird die Zufuhr des Sichtgutes kurzzeitig zum Freiblasen
der Förderleitung in gleichbleibenden Intervallen unterbrochen (z. B. 60 sec. Förderung,
6 sec. keine Förderung usw.).
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Während mit der bekannten Ausrüstung des Windsichters ein grobkornfreies
Pulver sich nur dann gewinnen läßt, wenn die Durchsatzmenge unwirtschaftlich niedrig
ist, ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelungen, den Durchsatz auf die
doppelte Menge zu steigern, gleichzeitig aber Grobgutdurchschläge mit Sicherheit
zu verhindern.
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Die folgenden Beispiele wurden mit einem Spiralwindsichter des Typs
400MP durchgeführt. Das zu sichtende Produkt war ein Pasten-PVC, welches nach dem
Mikrosuspensionsverfahren hergestellt wurde. Nach der Sichtung wurden Proben entnommen
und der Grobkorngehalt nach folgenden beiden Verfahren überprüft: 1. Siebtest Zwei
Teile PVC werden im Labordissolver mit einem Teil Dioctylphthalat(=DOP) angepastet.
Wenn das Plastisol homogen ist, wird ein weiteres Teil DOP zugesetzt, die Mischung
kurz aufgerührt und über ein Sieb gegeben. Je nach Anforderungen an das Endprodukt
werden Siebe mit Maschenweiten von 100, 200 oder 300 um verwendet. Wenn das Produkt
für Organosole verwendet werden soll, die zur Herstellung von
sehr
dünnen Metallbeschichtungen verwendet werden, darf das Pulver keine Rückstände über
100 um haben. Sollen hingegen Plastisole hergestellt werden, die für Gewebebeschichtung
verwendet werden, so ist eine Spritzkornfreiheit 200 um ausreichend. Für weniger
empfindliche Einsatzgebiete, wie zum Beispiel dickere Beschichtungen oder Folien
ist noch ein Produkt verwendbar, welches Agglomerate bis zu 300 um enthält. PVC-Pulver,
die eine ielzahl von Agglomeraten über 300 um enthalten, sind nicht mehr als typgerechte
Ware anzusehen.
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2. Grindometer-Test 60 g PVC und 40 g DOP werden angepastet und über
einen 3-Walzenstuhl homogenisiert. Eine Spatelspitze der Paste wird auf einen Grindometerblock
gegeben und die Kornfeinheit beurteilt. Ein Produkt mit der Benotung 5-6 nach der
Hegma-Skala ist von sehr guter Qualität, Note 3 bedeutet Durchschnitt und 1-2 ist
nicht mehr typgerecht.
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Nach folgender Tabelle ist der Hegman-Skala eine Grenze der sog. Kornfront,
auch Oberkorn oder Spritzkorn genannt, zugeordnet.
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Hegman-Skala 1 2 3 4 5 6 Oberkorn (um) 87.5 75 62.5 5Q 37.5 25 Wegen
der sehr viel geringeren Menge werden die groben Agglomerate, die beim Siebtest
gefunden werden, beim Grindometer-Test nicht erfaßt.
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Vergleichsbeispiel A Der Spiralwindsichter wurde über 24 h kontinuierlich
stündlich mit 200 kg PVC-Pulver beaufschlagt. Alle 2 Stunden wurden aus dem nachgeschalteten
Staubfilter Proben entnommen und den oben beschriebenen Tests unterworfen.Die Qualität
war sehr unterschiedlich, verschiedene Proben waren auf einem 300 Vm-Sieb rückstandsfrei,
andere wiederum enthielten grobe Rückstände. Der Grindometer-Test ergab eine Benotung
von 3 entsprechend einer oberen Korngröße von 62 pm. Das Produkt war für empfindliche
Einsatzgebiete nicht geeignet.
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Vergleichsbeispiel B gegenüber dem Vergleichsbeispiel A wurde die
Durchsatzmenge auf 300 kg/h gesteigert. Die Produktqualität hatte sich wesentlich
verschlechtert. Man fand eine Vielzahl von Teilchen auf dem 300 Vm-Sieb. Das Sichtgut
war nur für ganz unempfindliche Einsatzgebiete geeignet. Mit der Benotung 1 und
e-inem Oberkorn von 90 um gab der Grindometer Test ein gleich schlechtes Ergebnis.
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Vergleichsbeispiel C Die Durchsatzmenge wurde lQ0 kg/h reduziert.
Das anfallende Produkt enthielt keine groben Partikel über 200 um. Die meisten der
Proben waren auch =>100 um rückatandsfrei, bei einigen Proben waren jedoch auf
dem 100 Vm-Sieb Rückstände festzustellen. Mit der Benotung 5 und einem Oberkorn
von 37 um gab der Grindometer-Test ein recht gutes Ergebnis. Das Sichtgut war bedingt
für empfindliche Einsatzgebiete
wie Organosol-Verarbeitung geeignet.
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Beispiel 1 Die normalerweise übliche Menge des Vergleichsbeispiels
A von 200 kg/h wurde beibehalten. Der Sichter wurde gemäß Abb. 3 mit einer Rückspülung
für den Grobkornaustrag und einer Vorrichtung zur periodischen Betätigung des Leitschaufelverstellhebels
ausgerüstet. Im Abstand von jeweils 30 sec4 wurden in den Grobgutaustrag Preßluft
eingeblasen und der Leitschaufelverstellhebel über den Druckluftzylinder ruckweise
betätigt. Das anfallende Produkt zeigte keinerlei Rückstände --- 100 um. Die Qualität
war besser als die aus Vergleichsbeispiel A, der Grindometer-Test ergab die Note
6 mit einem Oberkorn von nur 25 um.
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Beispiel 2 Im Unterschied zu Beispiel 1 wurde die Durchsatzmenge auf
400 kg/h gesteigert. Das Sichtgut blieb bei allen Proben auf einem 300 Vm-Sieb rückstandsfrei.
Rückstände waren auf dem 100 pm-Sieb und bei vereinzelten Proben auch auf dem 200
Vm-Sieb zu finden. Die Qualität war für die meisten Einsatzgebiete des betreffenden
Produktes geeignet. Der Grindometer-Test ergab die Benotung 4-5 mit einem Oberkorn
von 45 um.
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Beispiel 3 Erst bei einer Erhöhung der Aufgabenmenge auf 600 kg/h
entsprach das Ergebnis in etwa dem aus Vergleichsbeispiel B.
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Mit der Benotung 2 und einem Oberkorn von 75 um war der
Grindometer-Test
jedoch demgegenüber etwas günstiger.
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Dieses Produkt war demgemäß nur für unempfindliche Einsatzgebiete
geeignet.
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Die Ergebnisse der Beispiele sind in der folgenden Tabelle nochmals
aufgelistet.
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Zahl der Proben mit Grindome-Grobanteilen ter-Test Durchsatz >300
um >200 um >100 Um Skala um Vergleichsbeispiel A 200 kg/h 6 12 12 3 62 II
B 300 kg/h 12 12 12 1 90 C c 100 kg/h 0 0 4 5 39 Beispiel 1 200 kg/h 0 0, 0 6 25
2 2 400 kg/h 0 4 12 4-5 45 II 3 600 kg/h 10 12 12 2 75 Aus den Beispielen ist ersichtlich,
daß das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem Normalbetrieb eine Verdoppelung
der Durchsatzmenge erlaubt. Auch bei solchermaßen erhöhter Durchsatzmenge erhält
man zudem noch gleichmäßigere Produkte. Erst bei einer deutlich weiteren Steigerung
der durchgesetzten Menge werden die Trennergebnisse wieder weniger befriedigend.
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