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Verfahren und Vorrichtung zum Sichten von feinkörnigem Gut, insbesondere
von Feinkohle Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtun-- zum Sichten
von feinkörnigem Gut, insbesondert von Feinkohle.
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Man kennt Windsichter mit einem Sichtkanall welcher von unten nach
oben von der Sichtluft durchströmt wird. Um mit solchen Sichtern ein hinreichend
staubfreies Grobgut zu gewinnen, mußte man bisher mit sehr hohen Luftgeschwindigkeiten
arbeiten. Hierdurch w ' urde naturgemäß ein beträchtlicher Anteil des gröberen
Gutes von der Sichtluf t mitgerisseni, d. h., die Trenngrenze wurde wesentlich
zum gröberen Korn hin verschoben. Um das mitgerissene Grobkorn wiederzugewinnen,
war daher stets ein Feinsichter als Überkornabscheider erforderlich.
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Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, beim Sichten von feinkörnigern
Gut in einem Sichtkanal, der von unten nach oben von der Sichtluft durchströmt wird,
mit einer so geringen Luftgeschwindigkeit auszukommen, (laß die Trennung bei dem
gewünschten Korn (Grenzkorn) erfolgt, also ein Überkornab-sd,heider entfällt, und
dennoch ein sauberes, praktisch staubfreies Grobkorn gewonnen wird. Die Lösung diescr
Aufgabe besteht darin, daß als Sichtkanal ein solcher mit quadratischem oder rechteckig,=
Quersc-Imitt verwendet wird, der gegen das Lot eine Neigung voll etwa
8 bis 15' aufweist, daß das Sichtgut an der oberen Kanalwand in d,--ii
Sichtkanal eingebracht wird, daß die Geschwindigkeit des Sichtluftstromes so bemessen
ist, daß sie etwa der Fallgeschwindigkeit des Grenzkornes in ruhender Luft entspricht
und daß das Grenzkorn all der Stelle, wo es auf die untere Kanalwand auftrifft,
gemeinsarn mit dem Gut, welches oberhalb dieserStelle auf die Kanalwand gelangt
und auf ihr abrutscht, aus dem Sichtkanal ausgetragen wird.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß man bisher die Tatsache
außer acht gelassen hat, daß in einem Sichtkanal, wie bei jeder Rohrströmung, die
Luftgeschwindigkeit an den Kanalwänden auf Null absinkt und d:-,#m,--eiiid*ß alles
Gut, das auf eine Kanalwand trifft chder in eine wand-nahe Zonz geilangt, d;--r
hochtrcibenden Kraft des zentralen Luft-tromes entzogen ist und nach unten in den
Grob-kornaustrag rutscht. Durch den erfindungsg mäßen Austrag des #.' Zle Grenzkornes
zusammen mit dem feinen Gut, welches an -,Diner hüher gelegenen Stelle wie das Grenzkorn
auf die untere Kanalwand trifft und auf ihr abrutscht, ist dafür gesorgt, daß praktisch
keine feinen Gutsteile in das Grobkorn gelangen. Bei der Erfindung ist es daher
nicht mehr erforderlich, dem Abrutschen von feinen Gutsteilen durch eine übermäßig
hohe Luftgeschwindigkeit zu begegnen, vielmehr braucht diese jetzt nur noch so hoch
zu sein, daß ihre vertikale Komponente c, etwa der Fallgeschwindigkeit w, des Grenzkornes
in ruhender Luft entspricht. Die Trennung des Gutes erfolgt dann in der Weise, daß
da-s Grenzkorn in konstanter Höhe in der Schwebe bleibt, größ,-re Teile als das
Grenzkorn gegen den Luftstrom nach unten sinken und alle Teile, die kleiner als
das Grenzkorn sind, von dem Luftstrom mitgerissen werden.
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Die Fallgeschwindigkeit w" d. Ih. diejenige Ge-
schwindigkeit,
welcher sich frei fallende Teilchen von weniger als etwa 1 mm Korngröße in
ruhender Luft asymptotisch nä!hern, kann für jedes Gut leicht duTch Versuche ermittelt
werden. Man kann sie auch mit hinreichender Genauigkeit berechnen, beispielsweise
nach den Formeln von Stokes oder Oseen. Ferner ist es möglic#h, hierzu das Diagramm
von A. Winkel zu verwenden, in welchem die Fallgeschwindigkeiten von Staubteilchen
in Luft für verschiedene Teilchendurchmesser und spezifische Gewichte wiedergegeben
sind; vgl. Meldau, »Handbuch der Staubtechn#ik«, Bank 1, Düsseldorf,
1952, Bild 88,
Handelt es sich z. B. darum, Feinkohle mit einem mittleren
spezifischen Gewicht y = 1,3 g/cm3 und einer Korngröße von etwa
0 bis 10 mm bei 0,5 mm zu sichten, so ermittelt man für das
Korn von 0,5 mm (Grenzkorn) etwa aus dem Diagramm von Winkel durch Extrapolation
eine asymptotische Fallgeschwind-igkeit w, von 2,5 ni/s. Gemäß obigen Ausführungen
ist also die Luftgeschwindigkeit in dem Sichtkanal so zu w ählen, daß ihre Vertikalkomponente
c, etwa 2,5 m/s beträgt. Bei einem Sichtkanal, der beispielsweise gegen das
Lot um a = 10' geneigt ist, ergibt sich dann die Gesamtgeschwindigkeit c
der Sichtluft in Richtung des Sichtkanals zu
Daraus resultiert eine waagerechte Gesthwindigkeitskomponente ch
= c - tang a = 0,43 m/s. Unter der zusätzlichen
Annahme, daß das Sichtgut beim Eintritt in den S ichtkanal eine Anfangsgeschwindigkeit
vbesitzt, deren Vertikalkomponente v, -0,6 m/s und deren Horizontalkomponente
vh 0,3 m/s beträgt, erhält man durch Integration der Bewegungsgleichung folgende
Parameterdarstellung für die Teilchenbahnen in Abhängigkeit von der Fallgeschwindigkeit:
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In obigen Formeln bedeutet y die vertikale und x die horizontale Entfernung
von der punktförtnig angenommenen Aufgab-estelle A des S ichtgutes,
t die Zeit, g die Erdbeschleunigung -und c die Grundzahl der natürlichen
Logarithmen.
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In dem Diagramm gemäß Abb. 1 ist mit 2 die obere -und mit
3 die untere Wand eines Sichtkanals 1 bezeichnet, der gegen das Lot
eine Neigung von a = 10'
besitzt. Die Kurven k bis it geben die Bahnen
wieder, welche verschieden große Steinkohlenteile in 2 Sekunden durchlaufen würden,
wenn der Abstand s zwischen den Wänden 2 und 3, d, h. die Tiefe des
Sichtkanals, entsprechend groß bemessen wäre. Betrachtet man die Kurve ii, auf welcher
sich das Grenzkorn bewegt, so sieht man, daß sie sich asymptotisch einer Waagerechten
C nähert, die in einer Höhe von etwa 48 cm über dem Aufgabepunkt
A liegt. Ferner erkennt man, daß sich die Steinkohlenteile kleiner als
0,5 mm, wie zu erwarten war, mit abnehmender Korngröße auf immer steileren
Bahnen nach aufwärts bewegen, während die Teile größer als 0,5 mm flacher
oder steiler nach unten fallen. In der Praxis wird der Abstands so bemessen,
daß bis zum Auftreffen des Grenzkornes auf die untere Wand 3 eine gute Aufteilung
der einzelnen Steinkohlenteile erfolgt ist. Im vorliegenden Fall wählt man
den Ab-
stand s vorteilhaft zu etwa 50 cm. Er ist dann, wie das Diagramm
erkennen läßt, so groß, daß dieBewegungskurve des Grenzkornes noch innerhalb des
Sichtkanals praktisch in die Waagerechte übergegangen ist. Bei einer solchen Tiefe
des Sichtkanals hat man die sichere Gewähr dafür, daß in ihm eine gute Aufteilung
stattfindet. Aus dem Diagramm bzw. obigen Formeln geht ferner hervor, daß es sich
empfiehlt, das Sichtaut mit einer möglichst geringen Anfangsgeschwindigkeit, insbesondere
in horizontaler Richtung, in den Sichtkanal einzubringen und den Sichtkanal mit
schwacher Neigung gegen das Lot anzuordnen. je geringer die Anfangsgeschwindigkeit
in horizontaler Richtung und je kleiner der Winkel a und damit die Horizontalkomponente
der Luftgeschwindigkeit ist, um so länger brauchen nämlich die einzelnen Steinkohlenteile,
um den Sichtkanal zu durchqueren. Die Zeit, in welcher die Steinkohlenteilchen den
Sichtkanal durchqueren, muß in jedem Fall so groß sein, daß der Sichtluft genügend
Gelegenheit geboten ist, die Aufteilung zu bewirken.
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Die Zeichnung gibt beispielsmäßig eine Einrichtung wieder, mit welcher
das erfindungsgemäße Verfa:hren verwirklicht werden kann, und zwar zeigt Abb. 2
eine Sichtanlage zum Teil im Schnitt und Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie
II-II. Der Sichtkanal 1 ist gemäß obigen Ausführungen um a = 10' gegen
das Lot nach links geneigt und besitzt, wie aus Abb. 3 hervorgeht, einen
quadratischen Querschnitt von etwa 50 cm Seitenlänge. Unten ist der Siehtkanal
über ein Rohr 6 mit der Druckseite eines Gebläses 9 verbunden. An
dem Rohr ist ein Abludtstutzen 7 angeschlossen, in welchem sich eine Drosselklappe
8 befindet. An der Anschlußstelle des Rohres 6
ist in dem Sichtkanal
eine etwa waagerechte Siebfläche 10 angeordnet. Auf ihr befindet sich eine
Schüttung 11 aus feinkörnigem Material, beispielsweise aus Porzellankugeln
von etwa 1 bis 2 mm Durchmesser. Die Höhe der Schüttung in den einzelnen
Zonen der Siebfläche wird so bemessen, daß der Luftstrom, welcher von dem Gebläse
9 erzeugt wird, gleichmäßig über den ganzen Kanalquerschnitt verteilt durch
die Schüttunk hindurchtritt. Die riehtige Höhe der Schüttung in den verschiedenen
Zonen kann man leicht durch Messung der Luftgeschwindigkeit mittels eines Staurohres
ermitteln. Der Schüttung fällt also die Aufgabe zu, die Sichtluft beim Eintritt
in den Sichtkanal in einen Strömungszustand mit möglichst ebenem Geschwindigkeitsprofil
zu versetzen, d. h. zu linearisieren. Mit geringem Abstand über der Schüttung
befindet sich innerhalb des Sichtkanals eine geneigte Siebfläche 12. Sie besitzt
eine Lochung von etwa 0,2 mm Durchmesser. Die Siebfläche soll der Luft einen leichten
Durchtritt gestatten, andererseits aber verhindern, daß gröbere Gutsteile auf die
Schüttung fallen. Im Anschluß an die Siebfläche ist in der unteren Kanalwand eine
Öffnung 13 für den Austrag der gröberen Steinkohle vorgesehen. Demgemäß ist
die Neigung der Siebfläche so gewählt, daß etwa auf sie auftreffende gröbere Teile
sicher der Austragsöffnung 13 zugleiten. Vorteilhaft ist der Sich#tkanal
im Bereich über der Siebfläche 12 dadurch etwas erweitert, daß hier die untere Kanalwand
2 etwa, senkrecht verläuft (Wandteil 50). An die Öffnung 13 schließt
sich ein Rohr 14 an, welches in einenall:seitiggesichlossenen Bunker 14 mündet.
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In einer Höhe H von etwa 1,3 m über dem unteren Ende der Siebfläche
12 ist in der Kanalwand 3 eine Öffnung 17 vorgesehen. In ihr endet
eine Zuführungseinrichtung 16 für das Sichtgut. Sie ist vorteilhaft als Vibrationsförderer
ausgebildet und in einem allseitig geschlossenen Kasten 18 untergebracht.
Mit geringem Abstand über dem Aufgabeende des Vibrationsförderers mündet ein
- Aufgabetrichter 19, der fest an dem Kasten 18 angebracht
ist.
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In einer HölheHl von etwa 48 cm, gemessen von der Aufgahekante des
Vibrationsförderers, ist in der unteren Kanalwan-d 2 eine Öffnung 4 angeordnet,
welche sich etwa über die ganze Kanalbreite erstreckt. Die Öffnung 4 dientdem Austrag
des Grenzkornes sowie der Gutsteile, welche oberhalb der Öffnung auf die untere
Kanalwand (Wandteil 51) treffen und auf ihr abrutschen. Wie die Abbildung
zeigt, ist die untere Kanalwand kurz unterhalb der öffnung 4 etwa senkrecht ahgeknickt,
d. h. nach dem Kanalinnern hin eingezogen (Wandteil 48), so daß die untere
Kante 21 der Öffnung 4 gegenüber ihrer oberen Kante 22 etwas vorsteht. Auf diese
Weise erreicht man, daß die abrutschenden Teile sicher in die Öffnung 4 gelangen
und nicht über sie hinwegfließen. Man kann ab-er auch die Wand 2 unterhalb der Öffnung
gerade durchführen und statt dessen den Wandteil 51 oberhalb der
Öff-
nung etwas nach außen verlegen. Hierdurch erreicht man ebenfalls, daß
die untere Kante der Öffnung4 gegen die obere Kante vorsteht.
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Die Öffnung 4 ist über ein Rohr 23 mit einem allseitig
geschlossenen
Bunker 24 verbunden. An dem Rohr 23 ist von oben her das eine Ende eines
Rohres 45 angeschlossen. Es ist mit seinem anderen Ende zu dem Raum 49 des S,ichtkanals
geführt, der zwischen der Sehüttung11 und der Siebfläche12 verbleibt. Hier ist das
Rohr zweckmäßig mit einem Krümmer 46 versehen, der mit seinem freien Schenkel in
den Raum 49 hineinragt. Vorteilhaft ist der Krümmer lose drehbar auf dem Rohr45
befestigt und mit einem Handgriff 47 versehen, so daß er leicht von außen her geschwenkt
werden kann. In einer Höhe H2 von etwa 50 cm oberhalb der Kante 21 geht der
Sichtkanal in ein Rohr 26
über. Es mündet tangential in einem Zentrifugalstaubabscheider
(Zyklon) 27, dessen Staubaustragsrohr 28 in einem allseitig geschlossenen
Bunker 29
endet. Der Reingasauslaßstutzen 30 des Zyklons steht über
einen Wirbelkopf 31 und ein Rohr 32 mit der Saugseite des Gebläses
9 in Verbindung. Das Rohr 32
ist vorteilhaft mit einem Einlaßstutzen
34 versehen, in welchem eine Drosselklappe 35 angeordnet ist. Ferner ist
es von Nutzen, die Rohre 6 und 32 durch eine Kurzschlußleitung
37, in welcher eine Drosselklappe 38 angeordnet ist, miteinander zu
verbinden. Die Ausläufe der Bunker 15, 24 und 29 sind vorteilhaft
mit je
einer Einrichtung versehen, welche zwar den Austrag des Gutes, nicht
aber den Durchtritt von Luft, gestattet. Hierzu eignen sich beispielsweise Zellenräder
40, 41, 42. Statt der Zellenräder kann man auch andere Abschlußorgane vorsehen,
z. B. Klappen, die im Schließsinn belastet sind und sich erst bei Erreichen ein-er
bestimmten Gutssäule im Bunker selbsttätig öffnen. In diesem Falle bildet die ständig
im Bunker verbleibende Gutsmenge einen wirksamen Materialabschluß gegen den Durchtritt
von Luf t.
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Im Betrieb wird mittels des Gebläses 9 ein Luftstrom erzeugt,
welcher den Sichtkanal 1 mit der oben angegebenen Gesamtgeschwindigkeit c
von etwa 2,54 m/s durchströmt. Aus dem Sichtkanal zieht die Luft durch das Rohr
26 in den Zyklon 27, aus dem es in ständigem Kreislauf über die Teile
30, 31, 32
wieder in das Gebläse 9 gelangt. Vorteilhaft wird ständig
ein Teil der Sichtluft durch den Stutzen 7 abgeleitet. Hierdurch vermeidet
man, daß sich die umlaufende Luft im Laufe der Zeit übermäßig mit Feuchtigkeit,
welche dem Sichtgut entzogen wird, anreichert. Eine der abgeleiteten Luftmenge entsprechende
Menge Frischlu.ft wird dem Kreislauf durch den Stutzen 35 wieder zugeführt.
Da bei dem Ausführungsbeispiel der Abgasstutzen7 zwischen dem Gebläse und dem Sichtkanal
liegt, wird die Anlage mit Unterdruck betrieben. Das zu sichtend-- Gut, beispielsweise
Feinkohle von 0 bis 10 mm, wird dem Trichter 19 aufgegeben,
an dessen Auslauf sie sich auf den Vibrationsförderer abböscht. Die Zuführung der
Feinkohle in den Trichter 19 erfolgt vorteilhaft so, daß er ständig etwa
gefüllt ist. Hierdurch ist ein guter Materialabschluß gegen den Durchtritt von Luft
durch den Trichter gegeben. Da außerdem der Vibrationsförderer in einem allseitig
geschlossenen Kasten 18 untergebracht ist, kann also praktisch keine Falschluft
durch die Öffnung 17 in den Kanal eintreten. Von dem Vibrationsförderer wird
die Feinkohle in einer dünnen Schicht dem Sichtkanal 1 zugeführt. Als Zuführungseinrichtung
für das Sichtgut in den Sichtkanal ist ein Vibrationsförderer besonders am Platze.
Man kann ihn nämlich leicht so betreiben, daß die Feinkdhle in einem gleichmäßigen
Schleier und mit geringer Anfangsgeschwin#digkeit in den Sichtkanal eingebracht
wird. In dem Sichtkanal erfolgt die Trennung in grobes und feines Korn in der oben
erläuterten Weise. Dadurch, daß der Teil 50 der unteren Kanalwand etwa senkrecht
verläuft, fällt ein sehr großer Teil des Grobgutes unmittelbar der Öffnung
13 zu, durch die es aus dem Sichtkanal ausgetragen wird. Hierdurch ist in
vorteilhafter Weise dafür gesorgt, daß die Siebfläche 12 weitgehend frei von abprallenden
Gutsteilen bleibt. Aus der Öffnung 13 gelangt das Grobgut über das Rohr 14
in den Bunker 15.
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Das Grenzkorn verläßt den Sichtkanal erfindungsgemäß durch die Öffnung
4" und zwar'zusammen mit den feinen Gutsteilen, welche auf die Wand 51 auftreffen
und auf ihr abrutschen. Das Gemisch atus dem Grenzkorn und den abrutschenden feinen
Teilchen gelangt über das Rohr 23,in den Bunker 24.
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Durch den senkrechten Wandteil 48 erfährt der Sichtkanal eine wenn
auch nur geringe Verengung. Sie bewirkt jedoch, daß die Geschwindigkeit des Sichtluftstromes
hier ansteigt. Die Folge ist, daß an der öffnugg 4 -ein; Druckabfall entsteht.
Das Rohr 45 mit dem Krümmer 46 bietet nun ein gutes Hilfsmittel, um zu, verhindern,
daß sichinfolge des erwähnten Druckabfalls an der Kante 21 schädliche Wirbel bilden.
Hierzu wird der Krümmer 46 mittels des Handgriffes 47 so eingestellt, daß sein freier
Schenkel in die Richtung des Sichtluftstromes weist. An seiner Mündung entsteht
dann ebenfalls ein Unterdruck. Durch Schwenken des Krümmers kann man leicht erreichen,
daß der Druck an seiner Mündung praktisch gleich dem Druck in der Öffnung 4 ist.
In diesem Falle tritt keine Luf tbewegung in den Rohren 45 und 23 auf, und
der Sichtluftstrom legt sich infolgedessen hinter der Kante 21 wieder glatt an die
Wand 51 an.
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Die feinsten Steinkohlenteile, die in der Sichtluft verbleiben, werden
von ihr durch -das Rohr 26 in den Zyklon 27 geführt. Sie fall-en in
ihm aus und gelangen über das Staubaustragsrohr 28 in den Bunker
29. Da dess,en Auslaß in der gleichen Weise wie die Auslässe der Bunker
15 und 24 ausgebildet ist, kann ebenfalls keine Falschluf t durch den Bunker
29 in den Zyklon 27 gelangen.
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Der Ventilator 9 ist vorteilhaft so bemessen, daß er eine größere
Luftmenge fördert als für die Sichtung erforderlich ist. Damit nun nicht d.ie gesamte
Luft durch den Sichtkanal fließt, wird die Drosselklappe, 38
an der Kurzschlußleitung
37 etwas geöffnet. je nach Stellung der Drosselklappe fließt dann ein größerer
oder kleinerer Teil der Luft aus dem Stutzen 6 durch die Leitung
36 in das Gebläse 9 zurück. Auf diese Weise hat man es in der Hand,
die Luftgcschwin-digkeit im Sichtkanal in weiten Grenzen zu ändern und auf die jeweils
gewünschte Trenngrenze einzustellen.
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Die beschriebene Betrichsweis-e der Sichtanlage mit Unterdruck bietet
den Vorteil, daß mit Sicherheit jeg-
licher Staubaustritt in den Aufstellungsraum
vermieden wird. Es ist aber auch möglich, die Anlage, mit Überdruck zu betreiben.
Weiterhin kann man auf die Kreislaufführung der Sichtluft verzichten und die Luft
nach dem Austritt aus dem Zyklon ins Freie ableiten. Schließlich ist auch eine Ausführungsform
des Sichtkanals denkbar, bei welcher die Luftführung so angeordnet ist, daß die
Siebfläche 12 wegfallen kann und dennoch das gröbere Korn unten sicher aufgefangen
und abgeleitet wird.
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Wollte man dem Grenzkorn eine Bewegungslinie aufzwingen, die genau
waagerecht verläuft, so müßte man das Sichtgut mit einer senkrecht abwärts gerichteten
Geschwindigkeit in den Sichtkanal einführen, welche mit der Geschwindigkeit übereinstimmt,
welche
da§ Grenzkorn beim Fällen in ruhendecLuf t erreicht. Da dies
praktisch nicht- Möglich ist"m.%n vielmehr das Sichtgut nur mit sehr geringer Geschwindigkeit
und wohl meinst auch in waagerechter Richtung in den Sichtkanal einbringt, wird
in derTraxis das Grenzkörn stets eine Bewegungskurve einnehmen, die mehr oder we#niger
schwach nach aufwärts gerichtet ist. Hi-drä,üs efgibt sich, daß die Austragskante
21 höher .liegt adis die Zuführungseinrichtung für das Sichte gut.