EP4200085B1

EP4200085B1 - Siebplatte für eine trennvorrichtung zum klassieren von schüttgut

Info

Publication number: EP4200085B1
Application number: EP20761555.0A
Authority: EP
Inventors: Thomas Aigner; Franz Bergmann; Andreas Schneider; Jonas KILLERMANN
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2024-01-10
Anticipated expiration: 2040-08-24
Also published as: TWI808472B; JP2023542482A; CN116096509A; TW202212002A; US11904361B2; US20230311165A1; WO2022042815A1; EP4200085A1; KR20230038788A

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Siebplatte für eine Trennvorrichtung zum mechanischen Klassieren von Schüttgut, insbesondere von polykristallinem Siliciumbruch.
Polykristallines Silicium (Polysilicium) wird üblicherweise durch das Siemens-Verfahren - ein chemischer Gasphasenabscheidungsprozess - hergestellt. Dabei werden in einem glockenförmigen Reaktor (Siemens-Reaktor) dünne Filamentstäbe (Dünnstäbe) aus Silicium durch direkten Stromdurchgang erhitzt, und ein Reaktionsgas enthaltend eine siliciumhaltige Komponente (z.B. Monosilan oder Halogensilan) und Wasserstoff wird eingeleitet. Die Oberflächentemperatur der Filamentstäbe beträgt üblicherweise mehr als 1000°C. Bei diesen Temperaturen zersetzt sich die siliciumhaltige Komponente des Reaktionsgases, und elementares Silicium scheidet sich aus der Gasphase als Polysilicium auf der Staboberfläche unter Zunahme des Stabdurchmessers ab. Nachdem ein vorgegebener Durchmesser erreicht ist, wird die Abscheidung gestoppt und die erhaltenen Siliciumstäbe werden ausgebaut.
Polysilicium ist das Ausgangsmaterial bei der Produktion von einkristallinem Silicium, das beispielsweise mittels des Czochralski-Verfahrens (Tiegelziehen) hergestellt wird. Ferner wird Polysilicium zur Herstellung von multikristallinem Silicium, beispielsweise mittels Blockgussverfahren, benötigt. Für beide Verfahren müssen die Polysiliciumstäbe zu Bruchstücken zerkleinert werden. Diese werden üblicherweise in Trennvorrichtungen nach Größen klassiert. Bei den Trennvorrichtungen handelt es sich in der Regel um Siebmaschinen, die den Polysiliciumbruch mechanisch in unterschiedliche Größenklassen sortieren bzw. klassieren.
Polysilicium kann ferner in Form von Granulat in einem Wirbelschichtreaktor produziert werden. Dies geschieht durch Fluidisierung von Silicium-Keimpartikeln mittels einer Gasströmung in einer Wirbelschicht, wobei diese über eine Heizvorrichtung aufgeheizt wird. Durch Zugabe eines siliciumhaltigen Reaktionsgases kommt es zu einer Abscheidereaktion an der heißen Partikeloberfläche, wobei sich elementares Silicium auf den Keimpartikeln unter Zunahme des Durchmessers abscheidet.
Auch das Polysiliciumgranulat wird üblicherweise mittels einer Siebanlage in zwei oder mehr Fraktionen geteilt (Klassierung). Die kleinste Fraktion (Siebunterkorn) kann anschließend in einer Mahlanlage zu Keimpartikeln verarbeitet und dem Reaktor zugeführt werden. Die Zielfraktion (Produktkorn) wird üblicherweise verpackt und zum Kunden transportiert.
Siebmaschinen dienen generell der Trennung von Feststoffen nach Korngrößen. Nach Bewegungscharakteristik kann zwischen Planschwingsiebmaschinen und Wurfsiebmaschinen unterschieden werden. Der Antrieb der Siebmaschinen erfolgt meist elektromagnetisch bzw. durch Unwuchtmotoren oder -getriebe. Die Bewegung des Siebbelags dient dem Weitertransport des Aufgabeguts in Sieblängsrichtung und dem Durchtritt des Siebunterkorns durch die Sieböffnungen. Im Gegensatz zu Planschwingsiebmaschinen tritt bei Wurfsiebmaschinen neben der horizontalen auch eine vertikale Siebbeschleunigung auf.
Mehrdecksiebmaschinen können gleichzeitig mehrere Korngrößen fraktionieren. Das Antriebsprinzip bei Mehrdeck-Plansiebmaschinen beruht auf zwei gegenläufig arbeitenden Unwuchtmotoren, die eine lineare Schwingung erzeugen, wobei sich das Bruchgut geradlinig über eine horizontale Trennfläche bewegt. Durch ein Baukastensystem können eine Vielzahl von Siebdecks zu einem Siebstapel zusammengestellt werden. Somit können unterschiedliche Körnungen in einer einzigen Maschine hergestellt werden, ohne dass Siebdecks gewechselt werden müssen.
Üblicherweise findet die Klassierung entweder über Lochsiebe, Stangensiebe oder profilierte Siebplatten mit Erhebungen und Tälern und gegebenenfalls V-förmigen Öffnungen an einer Seite statt.
Bei der Klassierung über Lochsiebe, wie sie beispielsweise in der CN207605973U beschrieben sind, kann es während des Prozesses zu Verstopfungen kommen, die abhängig von der Größe des Aufgabegutes und des Durchsatzes in regelmäßigen Abständen entfernt werden müssen, was zu Anlagen- und Produktionsstillständen führt. Bei einer Klassierung über Stangensiebe (vgl. EP 2 730 510 A1 ) kann es, bedingt durch die geometrische Anordnung der Stangen, zum Verklemmen und Verstopfen durch Bruchgut kommen, was zu Ausbeuteverlusten bei der Abtrennung des Zielprodukts führen kann.
WO 2016/202473 A1 beschreibt eine profilierte Siebplatte mit V-Profil, die an einer Entnahmeseite sich vergrößernde Öffnungen aufweist. Die spitz zulaufenden Senken und Erhebungen können allerdings ein Verklemmen von Produktkorn (verklemmtes Schüttgut kann auch als Steckkorn bezeichnet werden) im Produktfluss und im Öffnungsbereich verursachen. Dies kann zu einer Verschlechterung der Klassiergüte führen, da die abzutrennende Unterkornfraktion über das Steckkorn hinweg ins Zielkorn gelangt. Um dies zu verhindern, muss ebenfalls regelmäßig das Steckkorn entfernt werden, wodurch es zu längeren Standzeiten kommt.
WO 2018/108334 A1 stellt eine Verbesserung der in WO 2016/202473 A1 beschriebenen Siebplatte dar. Hier wiesen die Öffnungen auf der Entnahmeseite eine zusätzliche Aufweitung auf. Die Siebplatte hat jedoch eine eher schlechte Separation von Grobkorn/Zielkorn und Feinkorn (Trennschärfe). Durch die Siebgeometrie können große Partikel das Unterkorn vor sich herschieben und die Abtrennung des Unterkorns verhindern. EP1079939 A1 offenbart eine Siebplatte für eine Trennvorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5.
Aus dieser Problematik ergab sich die Aufgabenstellung der Erfindung.
Die Aufgabe wird gelöst durch Ansprüche 1 und 5.
Es hat sich gezeigt, dass dieses abgerundete Profil der Unterkornfraktion (abzutrennender Feinanteil) noch besser ermöglicht, sich vom Produktkorn zu separieren. Der profilierte Bereich führt dazu, dass sich größere Mengen der Unterkornfraktion in den gerundeten Vertiefungen sammeln. Größere Bruchstücke werden auf der Siebplatte über der Unterkornfraktion in den Vertiefungen hinwegtransportiert, in der Regel, ohne mit der Unterkornfraktion in Berührung zu kommen. Dies führt zu einer hohen Abtrenngüte. Das Profil verhindert, dass größere Bruchstücke in den Vertiefungen durch Verklemmen stecken bleiben. Insbesondere auch die verbreiterte Öffnungskante verhindert zum einen ein Verklemmen großer Bruchstücke, zum anderen gewährleistet sie ein ungehindertes Abtrennen der Unterkornfraktion, falls es zum Verklemmen eines größeren Bruchstücks kommt.
Insbesondere handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Siebplatte um eine Weiterentwicklung der in WO 2018/108334 A1 beschriebenen Siebplatte.
Die Kreise K1 und K2 können sich in einem Punkt T0 berühren, oder sie sind durch eine gemeinsame Tangente miteinander verbunden, wobei die Tangente den Kreis K1 in einem Punkt T1 und den Kreis K2 in einem Punkt T2 berührt. Entsprechend beschreibt die Tangente gegebenenfalls mit den Kreisbögen das Profil. Vorzugsweise sind die Kreise K1 und K2 mit der Maßgabe nebeneinander angeordnet, dass sich die Vertiefungen des Profils stets nach oben hin aufweiten (vgl. Fig. 2B). Der Kreisbogen des die Erhebungen des Profils beschreibenden Kreises K1 erstreckt sich vom Scheitelpunkt der Erhebung bis zum Punkt T0 oder T1. Der Kreisbogen des die Vertiefungen des Profils beschreibenden Kreises K2 erstreckt sich vom Scheitelpunkt der Vertiefung bis zum Punkt T0 oder T2.
Grundsätzlich können die beiden Kreise K1 und K2 über die Punkte T1 und T2 auch durch eine Funktion höherer Ordnung, eine Hyperbel oder einen Ellipsenbogen miteinander verbunden sein; allerdings unter Beachtung der Maßgabe, dass sich die Vertiefungen des Profils stets nach oben hin aufweiten.
Bei dem Schüttgut kann es sich um Polysiliciumbruchgut, z.B. zerkleinerte Polysiliciumstäbe aus dem Siemens-Verfahren, handeln. Bei dem Schüttgut kann es sich auch um Polysiliciumgranulat handeln. Generell wird das Schüttgut in einem Aufgabebereich, welcher dem Entnahmebereich gegenüberliegt, auf die Siebplatte verbracht.
Die Öffnungskante verläuft vorzugsweise konkav, also ins Innere der Siebplatte bzw. in Richtung des Aufgabebereichs gewölbt, und weist eine Tiefe t auf, wobei für t gilt 0 < t ≤ 5*r2, bevorzugt r2 bis 5*r2, besonders bevorzugt r2 bis 4*r2, insbesondere 2*r2 bis 3*r2. (vgl. Fig. 4A).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform verläuft die Öffnungskante rechteckig und weist eine Tiefe t auf, wobei für t gilt 0 < t ≤ 5*r2, bevorzugt r2 bis 5*r2, besonders bevorzugt r2 bis 4*r2, insbesondere 2*r2 bis 3*r2. (vgl. Fig. 4B).
Für eine Entfernung von kleinteiligem Schüttgut (auch als Unterkorn bezeichnet) kann das Profil der Siebplatte vorzugsweise die beiden nachfolgend beschriebenen Konfigurationen aufweisen. Unter kleinteiligem Schüttgut soll dabei eine Teilmenge aus der aufgegebenen Menge an Schüttgut verstanden werden, die mittels der Siebplatte abgetrennt werden soll. Das kleinteilige Schüttgut entspricht also der abzutrennenden Fraktion.
Erfindungsgemäß gilt für das Profil der Siebplatte zur Entfernung von Unterkorn r2 < r1, wobei 0 < r2/r1 < 1, bevorzugt 0,2 < r2/r1 < 0,4. Ferner gilt r1 + r2 = e, wobei e dem Abstand zwischen dem Kreismittelpunkt M1 von K1 und dem Kreismittelpunkt M2 von K2 entspricht, und wobei sich die Kreise K1 und K2 in einem Punkt T0 berühren, in welchem die das Profil beschreibenden Kreisbögen ineinander übergehen.
Ferner gilt 0° < α < 65°, bevorzugt 0° < α < 25°, besonders bevorzugt 5° < α < 20°, wobei α ein Winkel ist, der die Position von M2 zu M1 in einem kartesischen Koordinatensystem definiert, wenn M1 und M2 Eckpunkte eines rechtwinkligen Dreiecks sind und e der Hypotenuse des Dreiecks entspricht (vgl. Fig. 5).
Gemäß einer weiteren Ausführung zur Entfernung von Unterkorn gilt für die Siebplatte r2 < r1, wobei 0 < r2/r1 < 1, bevorzugt 0,2 < r2/r1 < 0,4. Ferner gilt r1 + r2 > e, wobei e dem Abstand des Kreismittelpunkts M1 von K1 und M2 von K2 entspricht, und sich die Kreise K1 und K2 nicht berühren.
Ferner gilt -65° < α < 65°, bevorzugt -25° < α < 10°, besonders bevorzugt -10° < α < 5°, wobei α ein Winkel ist, der die Position von M2 zu M1 in einem kartesischen Koordinatensystem definiert, wenn M1 und M2 Eckpunkte eines rechtwinkligen Dreiecks sind und e der Hypotenuse des Dreiecks entspricht, wobei die Kreisbögen (bzw. die Kreise K1 und K2) durch eine gemeinsame Tangente durch die Punkte T1 von K1 und T2 von K2 miteinander verbunden sind (vgl. Fig. 6).
Für eine Entfernung von großteiligem Schüttgut (auch als Überkorn bezeichnet) kann das Profil der Siebplatte vorzugsweise die beiden nachfolgend beschriebenen Konfigurationen aufweisen. Unter großteiligem Schüttgut soll dabei eine Teilmenge aus der aufgegebenen Menge an Schüttgut verstanden werden, die mittels der Siebplatte abgetrennt werden soll. Das großteilige Schüttgut entspricht also der abzutrennenden Fraktion. Überkorn kann zum Verstopfen einzelner Vertiefungen oder zu Beschädigungen der Siebplatte führen.
Erfindungsgemäß gilt für das Profil der Siebplatte zur Entfernung von Überkorn r2 > r1, wobei 0 < r1/r2 < 1, bevorzugt 0,2 < r1/r2 < 0,4.
Ferner gilt r1 + r2 = e, wobei e dem Abstand zwischen dem Kreismittelpunkt M1 von K1 und dem Kreismittelpunkt M2 von K2 entspricht, und sich K1 und K2 in einem Punkt T0 berühren, in welchem die Kreisbögen ineinander übergehen. Des Weiteren gilt -65° < α < 0°, bevorzugt -20° < α < 0°, wobei α ein Winkel ist, der die Position von M2 zu M1 in einem kartesischen Koordinatensystem definiert, wenn M1 und M2 Eckpunkte eines rechtwinkligen Dreiecks sind und e der Hypotenuse des Dreiecks entspricht (vgl. Fig. 7).
Gemäß einer weiteren Ausführung zur Entfernung von Überkorn gilt für die Siebplatte r2 > r1, wobei 0 < r1/r2 < 1, bevorzugt 0,2 < r1/r2 < 0,4.
Ferner gilt r1 + r2 > e, wobei e dem Abstand zwischen dem Kreismittelpunkt M1 von K1 und dem Kreismittelpunkt M2 von K2 entspricht, und sich die Kreise K1 und K2 nicht berühren. Des Weiteren gilt -65° < α < 65°, bevorzugt -20° < α < 0°, wobei α ein Winkel ist, der die Position von M2 zu M1 in einem kartesischen Koordinatensystem definiert, wenn M1 und M2 Eckpunkte eines rechtwinkligen Dreiecks sind und e der Hypotenuse des Dreiecks entspricht, wobei die Kreisbögen durch eine gemeinsame Tangente durch die Punkte T1 von K1 und T2 von K2 miteinander verbunden sind (vgl. Fig. 8).
Vorzugsweise ist die Siebplatte aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe mit Kunststoff, Keramik, Glas, Diamant, amorphem Kohlenstoff, Silicium, Metall und Kombinationen daraus.
Die Siebplatte oder zumindest der mit dem Schüttgut in Berührung kommende Teil der Siebplatte kann mit einem Material ausgekleidet oder beschichtet sein, das ausgewählt ist aus der Gruppe mit Kunststoff, Keramik, Glas, Diamant, amorphem Kohlenstoff, Silicium und Kombinationen daraus.
Insbesondere kann die Siebplatte eine Beschichtung aus Titannitrid, Titancarbid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Aluminiumtitannitrid oder DLC (Diamond Like Carbon) aufweisen.
Bei dem Kunststoff kann es sich z.B. um PVC (Polyvinylchlorid), PP (Polypropylen), PE (Polyethylen), PU (Polyurethan), PFA (Perfluoralkoxy-Polymer), PVDF (Polyvinylidenfluorid) und PTFE (Polytetrafluorethylen) handeln.
Vorzugsweise besteht die Siebplatte aus einem Hartmetall.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung zum Klassieren von Schüttgut, umfassend zumindest eine der beschriebenen Siebplatten und mindestens ein unterhalb des Entnahmebereichs der Siebplatte angeordnetes Trennelement mit einer Trennkante.
Vorzugsweise entspricht die Länge des Trennelements der Länge der Entnahmeseite der Siebplatte. Bevorzugt ist der Abstand des Trennelements vom Entnahmebereich variabel.
Das Trennelement dient der Abtrennung von Unter- oder Überkorn von der Zielfraktion. Vorzugsweise ist das Trennelement statisch und schwingt nicht mit der Siebplatte mit.
Das Trennelement hat vorzugsweise ein dreieckiges Seitenprofil, insbesondere das Seitenprofil eines spitzwinkligen Dreiecks.
Die Trennkannte des Trennelements weist vorzugsweise dasselbe Profil wie die Siebplatte auf. Die Trennkannte kann auch geradlinig ausgeführt sein, so dass das Trennelement in Frontansicht die Kontur eines Rechtecks aufweist.
Das Trennelement ist vorzugsweise um einen Winkel δ schwenkbar. Insbesondere bei höheren Fördergeschwindigkeiten kann dies von Vorteil sein, da sich dann die Fallkurve von großen und kleinen Bruchstücken deutlicher unterscheidet und sich mit einer geschwenkten Trennkante besser der Feinanteil abtrennen lässt. Durch das Schwenken treten deutlich weniger Bruchstücke auf, die vom Trennelement abprallen und ggf. in das Zielprodukt gelangen.

Fig. 1: zeigt eine erfindungsgemäße Siebplatte in Draufsicht und Fronansicht.
Fig. 2: verdeutlicht die Beschreibung des Profils der Siebplatte.
Fig. 3: verdeutlicht die Beschreibung der Öffnungskante der Siebplatte.
Fig. 4: zeigt zwei Ausführungsformen der Siebplatte im Bereich der Öffnungskante.
Fig. 5: zeigt einen Profilverlauf zur Abtrennung von Unterkorn.
Fig. 6: zeigt einen weiteren Profilverlauf zur Abtrennung von Unterkorn.
Fig. 7: zeigt einen Profilverlauf zur Abtrennung von Überkorn.
Fig. 8: zeigt einen weiteren Profilverlauf zur Abtrennung von Überkorn.
Fig. 9: zeigt eine Trennvorrichtung.
Fig. 10, 11 und 12: zeigen jeweils eine weitere Ausführungsform der Trennvorrichtung.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

10: Siebplatte
11: Profilbereich
12: Entnahmebereich
13: Halterung
14: Erhebung
15: Vorsprung
16: Vertiefung
17: Öffnungskante
18: Öffnung
19: Entnahmeseite
20: Aufgabebereich
30: Trennelement
32: Trennkante
40: Auffangbehälter
41: Auffangbehälter
42: Auffangbehälter
50: Gebläse
100: Trennvorrichtung

In der Figur 1A ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Siebplatte 10 mit einem Profilbereich 11 und einem Entnahmebereich 12 dargestellt. Der Profilbereich 11 weist alternierend Erhebungen 14 und Vertiefungen 16 auf. Die Vertiefungen 16 gehen im Entnahmebereich 12 in Öffnungen 18 über, durch welche das Schüttgut größenabhängig hindurchfallen kann. Den Übergang zwischen Vertiefung 16 und Öffnung 18 bildet eine Öffnungskante 17, welche anhand der Fig. 3 und 4 genauer beschrieben ist. Die Öffnungen 18 weiten sich in Richtung einer Entnahmeseite 19 (gestrichelte Linie) auf. Die Profilierung wird grundsätzlich im Entnahmebereich 12 beibehalten, wobei die Öffnungen 18 vorzugsweise in einen Profilbereich gestanzt oder gefräst werden. Die sich auf diese Weise bildenden Vorsprünge 15 sind entsprechend gewölbt und bilden eine Fortsetzung der Erhebungen 14. Der Entnahmebereich 12 liegt grundsätzlich zwischen den Öffnungskanten 17 und der Entnahmeseite 19. Gegebenenfalls kann es bevorzugt sein, dass die Öffnungskanten 17 nicht auf gleicher Höhe liegen.
Die Figur 1B zeigt eine Frontansicht der Siebplatte 10. Der Entnahmebereich 12 ist dieser Perspektive nicht vom Profilbereich 11 zu unterscheiden. Die Siebplatte ist in einer Halterung 13 angeordnet, wobei sich die Halterung 13 maximal bis zu den Öffnungskanten 17 erstreckt.
Die Figur 2A zeigt, wie das Profil der Siebplatte 10 (vgl. Fig 1) mit Hilfe von zwei nebeneinander angeordneten Kreisen K1 und K2, die sich in einem Punkt T0 berühren, beschreibbar ist. Die Erhebungen 14 werden durch einen in fett dargestellten Kreisbogen des Kreises K1 mit dem Radius r1 beschrieben. Die Vertiefungen 16 werden mit einem in fett dargestellten Kreisbogen des Kreise K2 mit dem Radius r2 beschrieben, wobei die Kreisbögen im Berührpunkt T0 ineinander übergehen. Wiederholend und alternierend nebeneinander angeordnet, ergibt sich das Profil der Siebplatte 10. Insbesondere sind K1 und K2 derart nebeneinander angeordnet, dass sich die Vertiefungen 16 stets aufweiten. Diese Aufweitung ist in Fig 2B beispielhaft dargestellt. Vorzugsweise soll für die Vertiefungen 16 gelten, dass l₀ < l_n < l_1+n ist.
Die Figur 3 zeigt eine Detailansicht der Öffnungskante 17 in Draufsicht. Die Öffnungskante 17 hat in dieser beispielhaften Ausführung eine Breite, die dem zweifachen des Radius r2 des Kreises K2 entspricht (vgl. Fig. 2). Ebenfalls dargestellt ist der Radius r1 des Kreise K1.
Die Figur 4 zeigt zwei Ausgestaltungen der Siebplatte 10, wobei Fig. 4A eine Ausführungsform mit einer konkaven Öffnungskante 17 und Fig. 4B eine Ausführungsform mit rechteckig verlaufender Öffnungskante 17 darstellt. Typische Werte für r1, r2 und die Tiefe t können sein: r1 = 15 mm; r2 = 5 mm; t = 5 mm.
Die Figur 5 veranschaulicht ein Profil der Siebplatte 10, das sich insbesondere zur Abtrennung von kleinteiligem Schüttgut (Unterkorn) eignet. Die Lage der Kreise K1 und K2 zueinander, die sich in einem Punkt T0 berühren, kann durch ein rechtwinkliges Dreieck beschrieben werden, wobei die Hypotenuse die Verbindungslinie e zwischen den Kreismittelpunkten M1 und M2 ist und wobei die Ankathete a parallel zur x-Achse eines kartesischen Koordinatensystems verläuft. Der Winkel α (zur Gegenkathete) bestimmt neben der Maßgabe, dass der Radius von K1 größer ist als der von K2, maßgeblich den Profilverlauf der Siebplatte 10. Hier beträgt α ca. 30°, woraus sich der in Form der fetten Linie angedeutete Profilverlauf ergibt.
Die Figur 6 zeigt den Profilverlauf einer Siebplatte 10, die sich ebenfalls besonders zur Abtrennung von Unterkorn eignet. Im Gegensatz zu dem in der Fig. 5 dargestellten Profil berühren sich K1 und K2 nicht, sondern sind über eine gemeinsame Tangente durch die Punkte T1 und T2 verbunden. Der Winkel α beträgt hier ca. 25°. Typische Werte für r1, r2 und e können sein: r1 = 15 mm; r2 = 5 mm; e = 30 mm. Diese Dimensionen eignen sich insbesondere zur Klassierung von Schüttgut der Bruchgröße 2 (BG 2, vgl. Beispiel).
Die Figuren 7 und 8 zeigen jeweils einen Profilverlauf einer Siebplatte 10, die sich insbesondere zur Abtrennung von Überkorn eignet. Wesentlicher Unterschied im Vergleich zur Abtrennung von Unterkorn ist, dass der Kreis K1 einen kleineren Radius r1 aufweist als der Kreis K2. Im Übrigen kann auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen werden. Typische Werte für α, r1, r2 und e können sein: α = 45°; r1 = 5 mm; r2 = 25 mm; e = 50 mm.
Die Figur 9A zeigt eine Trennvorrichtung 100 mit einer Siebplatte 10 und einem Trennelement 30, das unterhalb des Entnahmebereichs 12 angeordnet ist, und die Zielfraktion von Über- oder Unterkorn separieren soll. Das Trennelement 30 hat eine profilierte Trennkannte 32, wobei die Profilierung in der Figur 9B zu erkennen ist. Vorzugsweise entspricht die Profilierung der Trennkannte 32 der Profilierung der Siebplatte 10. Das Trennelement kann um einen Winkel δ geschwenkt werden. Auf der dem Entnahmebereich 12 gegenüberliegenden Seite der Siebplatte 10 ist ein Aufgabebereich 20, der sich direkt an den Profilbereich anschließt, allerdings nicht notwendigerweise eine Profilierung aufweisen muss. Gegebenenfalls wird das Schüttgut mit einem Förderband (nicht dargestellt) zum Aufgabebereich verbracht.
Die Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Trennvorrichtung 100, die zwei nacheinander angeordnete Siebplatten 10A, 10B aufweist. Von links beginnend befindet sich nach der ersten Siebplatte 10A das erste Trennelement 30A. Das Trennelement 30A kann um einen Winkel δ geschwenkt werden. An dieser Stelle wird das Siebunterkorn abgetrennt und im Auffangbehälter 40A gesammelt. Unterstützt wird die Unterkornabtrennung durch ein Gebläse 50, welches seine Wirkrichtung um einen Winkel β verändern kann. Das Produktkorn wird weiter auf der zweiten Siebplatte 10B gefördert, und dort wird mittels eines zweiten Trennelements 30B das Überkorn vom Produktkorn getrennt. Das Produktkorn wird im Auffangbehälter 40B, das Überkorn im Auffangbehälter 40C gesammelt. Typische Werte für die Siebplatte 10A sind: r1 = 15 mm; r2 = 5 mm; t = 5 mm und α = 15°. Der Winkel δ des Trennelements 30A kann 80° betragen. Der Winkel β des Gebläses 50A kann 30° betragen.
Typische Werte für die Siebplatte 10B sind: r1 = 5 mm;
r2 = 25 mm; t = 25 mm, e = 50 mm und α = 45°. Der Winkel δ des Trennelements 30A kann 90° betragen.
Die Figuren 11 und 12 zeigen jeweils eine weitere Ausführungsform der Trennvorrichtung 100. In der Figur 11 werden zwei Trennelemente 30 direkt nach einer Siebplatte 10 angeordnet. Dadurch ist es möglich, mit einer Siebplatte 10 die Fraktionen Überkorn (Auffangbehälter 40C) und Feinanteil (Auffangbehälter 40A) in nur einem Schritt abzutrennen. Die Figur 12 zeigt eine ähnliche Variante wie Figur 10. In Figur 12 ist jedoch die Anordnung vertauscht, und es wird zuerst das Überkorn (Auffangbehälter 40C) und anschließend mittels einer zweiten Siebplatte 10A der Feinanteil (Auffangbehälter 40A) abgetrennt. Die
Figuren 10 bis 12 können beliebig erweitert oder umgestellt werden.

Beispiel

Unterkornabtrennung

Generell kann das von einem Polysiliciumhersteller im Beutel angelieferte Polysiliciummaterial auch kleinere Bruchstücke und eine Unterkornfraktion (Unterkorn) enthalten. Das Unterkorn, insbesondere mit Korngrößen kleiner als 4 mm, hat einen negativen Einfluss auf den Ziehprozess bei der Produktion von einkristallinem Silicium und muss aus diesem Grund vor der Verwendung entfernt werden. Für den Test wurde Polysilicium der Bruchgröße 2 (BG 2) eingesetzt.
Die Größenklasse von Polysiliciumbruchstücken ist als längste Entfernung zweier Punkte auf der Oberfläche eines Siliciumbruchstücks (entspricht der maximalen Länge) definiert:

BG 0 0,1 bis 5 mm

BG 1 3 bis 15 mm

BG 2 10 bis 40 mm

BG 3 20 bis 60 mm

BG 4 45 bis 120 mm

BG 5 100 bis 250 mm
Das für den Test verwendete Polysiliciummaterial (BG 2) wurde mit einem Analysesieb (gemäß DIN ISO 3310-2) mit einer Nennlochweite W = 4 mm (Quadratlochung) abgesiebt und für die Tests zur Verfügung gestellt. Die abgetrennte Unterkornfraktion (Unterkorn) wurde aufgefangen und gewogen.
Auf eine Fördereinheit wurden 10 kg des Testmaterials (ohne Unterkornfraktion < 4 mm) gegeben. Das Aufgeben des Testmaterials wird bevorzugt über einen Trichter vorgenommen. Der zu füllende Behälter wird am Ende der Siebstrecke über der ersten Fördereinheit positioniert, so dass das Testmaterial ohne Probleme in den Behälter befördert werden kann.
Die im Vorfeld abgetrennte Unterkornfraktion wird für diesen Test verwendet. Beim Befüllen der Fördereinheit werden jeweils zu 2 kg Testmaterial 2 g Unterkornfraktion zugegeben, so dass insgesamt ca. 10 g Unterkornfraktion zugegeben wurde.
Die Fördermenge wurde vor dem Testlauf auf 3 kg ± 0,5kg pro Minute eingestellt. Die entfernte Unterkornfraktion wurde aufgefangen und gewogen. Pro Einstellung wurden die Versuche fünfmal vorgenommen.

Test 1:

Es wurde eine Fördereinheit mit einer Siebplatte mit konvexer Öffnungskante (gemäß Fig. 9A und 4A) mit t = r2 und einem Profil gemäß Fig. 5 mit den Werten für r1 = 15 mm, r2 = 5 mm und α = 15° verwendet. Die Trennkannte des Trennelements wies kein Profil auf.

Test 2:

Es wurde eine Fördereinheit mit einer Siebplatte mit rechteckiger Öffnungskante (gemäß Fig. 9A und 4A) und einem Profil gemäß Fig. 5 mit den Werten für r1 = 15 mm, r2 = 5 mm und α = 15° verwendet. Die Trennkannte des Trennelements wies kein Profil auf.

Test 3:

Es wurde eine Fördereinheit mit einer Siebplatte mit konvexer Öffnungskante (gemäß Fig. 9A und 4A) und einem Profil gemäß Fig. 6 mit den Werten für r1 = 15 mm, r2 = 5 mm, e = 30 mm und α = -15° verwendet. Die Trennkannte des Trennelements wies kein Profil auf.

Test 4:

Es wurde eine Fördereinheit mit einer Siebplatte mit konvexer Öffnungskante (gemäß Fig. 9A und 4A) und einem Profil gemäß Fig. 5 mit den Werten für r1 = 15 mm, r2 = 5 mm und α = 15° verwendet. Die Trennkannte des Trennelements wies dieselbe Profilierung wie die Siebplatte auf. Die Trennkante ist dabei derart zum Profil der Siebplatte angeordnet, dass die Erhebungen der Trennkante auf die Vertiefungen der Siebplatte zeigen.

Tabelle 1 zeigt die mittleren Ergebnisse im Vergleich zu den Ergebnissen aus der WO 2018/108334 A1 .

Tabelle 1

Test	Testmaterial [kg]	Zugabe Unterkorn [g]	Entferntes Unterkorn [g]	Entfernungsrate [%]
WO2018/108334 (1)	10	10	8,3	83
1	10	10	9,5	95
2	10	10	9,0	90
3	10	10	9,2	92
4	10	10	9, 6	96

Beispiel

Überkornabtrennung

Das vom Polysiliciumhersteller im Beutel angelieferte Polysiliciummaterial darf keine zu großen Bruchstücke (Überkorn) enthalten. Das Überkorn kann zu Verstopfungen und Beschädigungen führen und muss deshalb vor der Verwendung entfernt werden. Für den Test wurde die BG 2 eingesetzt.
Aus dem für den Test verwendeten Polysiliciummaterial (BG 2) wurden manuell alle Überkorn-Bruchstücke entfernt. Das entfernte Überkornmaterial wurde aufgehoben und gewogen.
Auf die Fördereinheit wurden 10 kg des Testmaterials ohne Überkorn gegeben. Das Aufgeben wurde über einen Trichter vorgenommen. Der zu füllende Behälter wird am Ende der Siebstrecke über der ersten Fördereinheit positioniert, so dass das Testmaterial in den Behälter befördert werden kann.
Beim Befüllen der Fördereinheit werden jeweils zu 2 kg Testmaterial 100 g des abgetrennten Überkorns zugegeben, so dass insgesamt 500 g Überkorn zugegeben wurde.
Die Fördermenge wurde vor dem Testlauf auf 15 kg ± 1 kg pro Minute eingestellt. Das entfernte Überkorn wurde aufgefangen und gewogen. Pro Einstellung wurden die Versuche fünfmal vorgenommen.

Test 1:

Es wurde eine Fördereinheit mit einer Siebplatte mit konvexer Öffnungskante (gemäß Fig. 9A und 4A) mit t = r1 und einem Profil gemäß Fig. 8 mit den Werten für r1 = 10 mm, r2 = 25 mm, e = 55 mm und α = 45° und einem Trennelement ohne Profil verwendet.

Test 2:

Es wurde eine zweifach hintereinandergeschaltete Trennvorrichtung gemäß Fig. 9A verwendet, wobei jede der zwei Siebplatten eine konvexe Öffnungskante mit t = r1 (vgl. Fig. 4A) und jeweils ein Trennelement ohne Profil aufwies Das Profil der Siebplatten ergab sich aus: r1 = 10 mm, r2 = 25 mm, e = 55 mm und α = 45°.

Test 3:

Es wurde eine vierfach hintereinandergeschaltete Trennvorrichtung gemäß Fig. 9A verwendet, wobei jede der vier Siebplatten eine konvexe Öffnungskante mit t = r1 (vgl. Fig. 4A) und jeweils ein Trennelement ohne Profil aufwies. Das Profil der Siebplatten ergab sich aus: r1 = 10 mm, r2 = 25 mm, e = 55 mm und α = 45° (vgl. Fig. 8).

Test 4:

Es wurde eine Fördereinheit mit einer Siebplatte mit konvexer Öffnungskante (gemäß Fig. 9A und 4A) mit t = r1 und einem Profil gemäß Fig. 7 mit den Werten für r1 = 10 mm, r2 = 25 mm und α = 45° und einem Trennelement ohne Profil verwendet.
Tabelle 2 zeigt die mittleren Ergebnisse zur Überkornabtrennung: Tabelle 2

Test Testmaterial [kg] Zugabe Überkorn [g] Entferntes Überkorn [g] Entfernungsrate [%]

1 10 500 380 76

2 10 500 440 88

3 10 500 500 100

4 10 500 300 60

Claims

Siebplatte (10) zur Entfernung von Unterkorn für eine Trennvorrichtung (100) zum Klassieren von Schüttgut, umfassend einen Profilbereich (11), der ein Profil mit sich in Richtung einer Entnahmeseite (19) erstreckenden Vertiefungen (16) und Erhebungen (14) aufweist, wobei das Profil beschreibbar ist durch einen Kreisbogen von einem ersten Kreis K1 und einen Kreisbogen von einem zweiten Kreis K2, und die Kreise K1, K2 nebeneinander angeordnet sind, wobei der Kreisbogen des ersten Kreises K1 mit einem Radius r1 die Erhebungen (14) beschreibt und der Kreisbogen des zweiten Kreises K2 mit einem Radius r2 die Vertiefungen (16) beschreibt, wobei jede Vertiefung (16) in einem Entnahmebereich (12) in eine Öffnung (18) übergeht, die sich in Richtung der Entnahmeseite (19) aufweitet, wobei den Übergang zwischen Vertiefung (16) und Öffnung (18) eine Öffnungskante (17) bildet, deren Breite der Länge des Radius r2 bis 2*r2 entspricht, wobei entweder
- r1 + r2 = e, wobei e dem Abstand zwischen dem Kreismittelpunkt M1 von K1 und dem Kreismittelpunkt M2 von K2 entspricht, und sich K1 und K2 in einem Punkt T0 berühren, in welchem die Kreisbögen ineinander übergehen, und wobei 0° < α < 65°, wobei α ein Winkel ist, der die Position von M2 zu M1 in einem kartesischen Koordinatensystem definiert, wenn M1 und M2 Eckpunkte eines rechtwinkligen Dreiecks sind und e der Hypotenuse des Dreiecks entspricht; oder

- r1 + r2 < e und K1 und K2 berühren sich nicht, wobei die Kreisbögen durch eine gemeinsame Tangente durch einen Punkt T1 von K1 und einen Punkt T2 von K2 miteinander verbunden sind, und wobei -65° < α < 65° ist, dadurch gekennzeichnet, dass für das Profil gilt r2 < r1, mit 0 < r2/r1 < 1.
Siebplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei r1 + r2 = e für den Winkel α gilt 0° < α < 25°, bevorzugt 5°< α < 20°.
Siebplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei r1 + r2 < e für den Winkel α gilt -25° < α < 10°, bevorzugt -10°< α < 5°.
Siebplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für r2/r1 gilt 0,2 < r2/r1 < 0,4.
Siebplatte (10) zur Entfernung von Überkorn für eine Trennvorrichtung (100) zum Klassieren von Schüttgut, umfassend einen Profilbereich (11), der ein Profil mit sich in Richtung einer Entnahmeseite (19) erstreckenden Vertiefungen (16) und Erhebungen (14) aufweist, wobei das Profil beschreibbar ist durch einen Kreisbogen von einem ersten Kreis K1 und einen Kreisbogen von einem zweiten Kreis K2, und die Kreise K1, K2 nebeneinander angeordnet sind, wobei der Kreisbogen des ersten Kreises K1 mit einem Radius r1 die Erhebungen (14) beschreibt und der Kreisbogen des zweiten Kreises K2 mit einem Radius r2 die Vertiefungen (16) beschreibt, wobei jede Vertiefung (16) in einem Entnahmebereich (12) in eine Öffnung (18) übergeht, die sich in Richtung der Entnahmeseite (19) aufweitet, wobei den Übergang zwischen Vertiefung (16) und Öffnung (18) eine Öffnungskante (17) bildet, deren Breite der Länge des Radius r2 bis 2*r2 entspricht, wobei entweder
- r1 + r2 = e, wobei e dem Abstand zwischen dem Kreismittelpunkt M1 von K1 und dem Kreismittelpunkt M2 von K2 entspricht, und sich K1 und K2 in einem Punkt T0 berühren, in welchem die Kreisbögen ineinander übergehen, und wobei -65° < α < 0°, wobei α ein Winkel ist, der die Position von M2 zu M1 in einem kartesischen Koordinatensystem definiert, wenn M1 und M2 Eckpunkte eines rechtwinkligen Dreiecks sind und e der Hypotenuse entspricht; oder

- r1 + r2 < e und K1 und K2 berühren sich nicht, wobei die Kreisbögen durch eine gemeinsame Tangente durch einen Punkt T1 von K1 und einen Punkt T2 von K2 miteinander verbunden sind, und wobei -65° < α < 65° ist, dadurch gekennzeichnet, dass für das Profil gilt r2 > r1, mit 0 < r1/r2 < 1.
Siebplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für r1/r2 gilt 0,2 < r1/r2 < 0,4.
Siebplatte nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den Winkel α gilt -20° < α < 0°.
Siebplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungskante (17) konkav verläuft und eine Tiefe t aufweist, für die gilt 0 < t ≤ 5*r2, bevorzugt r2 bis 5*r2, besonders bevorzugt r2 bis 4*r2, insbesondere 2*r2 bis 3*r2.
Siebplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungskante (17) rechteckig verläuft und eine Tiefe t aufweist, für die gilt 0 < t ≤ 5*r2, bevorzugt r2 bis 5*r2, besonders bevorzugt r2 bis 4*r2, insbesondere 2*r2 bis 3*r2.
Trennvorrichtung (100) zum Klassieren von Schüttgut, umfassend zumindest eine Siebplatte (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9 und mindestens ein unterhalb des Entnahmebereichs (12) der Siebplatte (10) angeordnetes Trennelement (30) mit einer Trennkante (32), dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkante (32) des Trennelements (30) ein Profil wie die Siebplatte (10) aufweist.
Trennvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (30) um einen Winkel δ schwenkbar ist.