[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Leichtstoffen aus mineralischen
Rohstoffen, insbesondere aus Sand und Kies, mit einem nach dem Wirbelschichtverfahren
arbeitenden Sortierbereich, mit einer Aufgabe für das Rohmaterial, einem Austrag für
das gereinigte Material und einem Überlauf für die Leichtstoffe.
[0002] Eine gattungsgemäße Vorrichtung ergibt sich aus der Firmendruckschrift "LINATEX -
LINARD", 04.83 der Firma Schauenburg Maschinen- und Anlagenbau GmbH. Die bekannte
Vorrichtung besteht aus einem zylindrisch ausgebildeten Einkammerbehälter mit einem
nahezu flachen Boden und einem darin angeordneten Austrag für den gereinigten Sand.
Oberhalb des Bodens ist ein von Unterwasser durchströmter Düsenboden angeordnet, über
welchem sich beim Betrieb der Vorrichtung der sogenannte Wirbelschichtraum aufbaut,
in welchem unter Ausnutzung der in der Rohmaterialaufgabe enthaltenen Feinanteile
des Sandes eine sehr hohe Trübedichte entsteht, die in der Rohmaterialaufgabe enthaltene
organische Verunreinigungen, insbesondere stark inkohltes Holz, aufschwimmen läßt,
so daß die Verunreinigungen mit dem Überlaufwasser ausgeschwemmt werden.
[0003] Mit der bekannten Vorrichtung ist der Nachteil verbunden, daß die Rohmaterialaufgabe
sehr feststoffreich ausgebildet sein muß; so ist bei der Trockengewinnung des zu reinigenden
Rohmaterials eine Aufgabe unmittelbar über einen Gurtförderer und bei Naßgewinnung
in Form eines Sand/Wassergemisches eine Voreindickung der Rohmaterialaufgabe beispielsweise
in Hydrozyklonen erforderlich. Da bei den heutigen Gewinnungsverfahren die Naßgewinnung
vorherrschend ist, erfordert die bekannte Vorrichtung die Vorschaltung einer zusätzlichen
Eindickungsstufe mit einem entsprechenden maschinellen und hinsichtlich der Steuerung
der Aufgabenzusammensetzung verfahrensmäßigen Aufwand.
[0004] Soweit insbesondere bei der Direktaufgabe auch größere Körnungen mit in die Rohmaterialaufgabe
für die Vorrichtung gelangen, besteht das Problem, daß groberes Material auf dem Düsenboden
nicht ausreichend bewegt wird, was zur Bildung von Nestern auf dem Düsenboden, damit
in der Folge zu einer ungleichmäßigen Strömungsverteilung und zu einer mangelhaften
Ausbildung der für den Sortiererfolg notwendigen Wirbelschicht führt. Als weiterer
Nachteil ist zu nennen, daß auch als Konsequenz der vorstehend erläuterten Merkmale
die bekannte Vorrichtung in ihrer Durchsatzleistung begrenzt ist.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung derart
zu verbessern, daß insbesondere bei der Rohmaterialaufgabe keine Einschränkungen hinsichtlich
der zu reinigenden Sande und Kiese bestehen und daß der Reinigungs- beziehungsweise
Trennungserfolg weiter verbessert ist.
[0006] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen
und Weiterbildungen aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung
nachgestellt sind.
[0007] Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß die Vorrichtung zweistufig mit
einer Innenkammer mit einer zugeordneten Aufgabeanordnung für die Rohmaterialaufgabe
und die Abtrennung des groben Sandes und mit einer die Innenkammer ringartig umgebenden
und über einen Überlauf abgetrennten Außenkammer für die Sortierung des Feinsandes
ausgebildet ist, wobei die Außenkammer als nach dem Wirbelschichtverfahren arbeitender
Sortierbereich ausgebildet ist und daran der Überlauf für die Leichtstoffe anschließt.
[0008] Mit der zweistufigen Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Vorteil verbunden, daß
in der Innenkammer aus der Rohmaterialaufgabe zunächst die groben Sande abgetrennt
werden, bevor in der Außenkammer die Sortierung und Reinigung der Feinsande mit der
Abtrennung der Verunreinigungen erfolgt; damit erlaubt die Vorrichtung einen hohen
Durchsatz, weil die Sortierstufe ganz wesentlich entlastet ist. Als weiterer Vorteil
ist zu nennen, daß keine besondere Anforderungen an den Feststoffgehalt in der Rohmaterialaufgabe
zu stellen sind; es kann das Rohmaterial in nahezu jeder Verdünnung aufgegeben werden,
da in der Innenkammer neben der Abtrennung der groben Sande auch eine Vergleichmäßigung
des Überlaufes in die Außenkammer mit dem Sortierbereich erfolgt beziehungsweise eingestellt
werden kann. Damit ergibt sich bei Verwirklichung der Erfindung der Vorteil, daß auf
alle Vorbehandlungsstufen der Rohmaterialaufgabe verzichtet werden kann; das Rohmaterial
kann aus der Gewinnung oder Vorabsiebung kommend unmittelbar in die erfindungsgemäße
Vorrichtung aufgegeben werden. Es versteht sich dabei, daß die Baugröße der erfindungsgemäßen
Vorrichtung der erwarteten Durchsatzleistung anzupassen ist, jedoch sind den Abmessungen
der Vorrichtung und damit den zugeordneten Durchsatzleistungen keine engen Grenzen
gesetzt.
[0009] Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Innenkammer zentrisch
ein einen äußeren Ringspalt freilassender Prallkörper angeordnet, wobei ein Aufgaberohr
mit Abstand über dem Prallkörper endet. Hiermit ist der Vorteil verbunden, daß eine
Vergleichmäßigung der Rohmaterialaufgabe vor dem Eintritt in den Klassierbereich erfolgt,
der durch den verbleibenden Ringspalt zwischen Prallkörper und der Außenwandung der
Innenkammer vorgegeben ist. Die durch Zugabe von Unterwasser in die Innenkammer zu
regelnde Strömungsgeschwindigkeit in dem Ringspalt ist maßgeblich für die Abtrennung
der groben Sande.
[0010] Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Oberfläche des Prallkörpers zum
Ringspalt hin geneigt abfallend ausgebildet sein, wobei es alternativ zweckmäßig sein
kann, die Oberfläche des Prallkörpers bei einer Generalneigung zum Ringspalt hin wellenförmig
auszubilden, wodurch eine gewisse Sedimentation der Rohmaterialaufgabe vor Eintritt
in den Ringspalt erfolgt.
[0011] Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in dem Aufgaberohr ein mit einer
Zuleitung für das Rohmaterial verbundenes Zufuhrrohr angeordnet; weiterhin ist das
Aufgaberohr längsverschiebbar angeordnet, so daß sich der Abstand zwischen dem Austritt
des Rohmaterials aus dem Aufgaberohr und dem Auftreffen auf den Prallkörper einstellen
läßt. Die Abmessungen der Innenkammer beziehungsweise des zugehörigen Prallkörpers
und die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit in dem Ringspalt sind im einzelnen
derart vorzugeben, daß die Trennkorngröße der in der Innenkammer erfolgenden Trennung
zwischen groben und feinen Sanden zwischen 2 mm und 0,5 mm liegt.
[0012] Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Überlauf zwischen
Innenkammer und Außenkammer als eine zur Außenkammer hin geneigte, die Innenkammer
ringförmig umgebende Fläche ausgebildet. Damit weicht die Erfindung von einer einfachen
Überlaufregelung in Form eines als Kante ausgebildeten Überlaufes ab und sieht bei
gegenseitigem Abstand von Innenkammer zu Außenkammer einen als geneigte Fläche ausgebildeten
Überlauf vor. Damit ist der Vorteil verbunden, daß auf der Überlauffläche wiederum
eine Vergleichmäßigung des Überlaufes der feinen Sande mit den darin noch enthaltenen
Verunreinigungen erfolgt; gleichzeitig stellt sich eine gewisse Sedimentation und
Voreindickung des Materialüberlaufes ein, da das Überlaufwasser schneller abfließt.
Damit ist der Sortiererfolg des der Außenkammer zugeordneten Sortierbereiches weiter
verbessert.
[0013] Gemäß der Erfindung ist ein an sich bekannter von Unterwasser durchströmter Düsenboden
in der ringförmigen Außenkammer angeordnet, wobei der Düsenboden mit einem steuerbaren
Feinsandaustrag versehen ist. Dabei kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
vorgesehen sein, den Düsenboden stufenlos höhenverstellbar einzurichten.
[0014] Aufgrund der ringförmigen Ausgestaltung der Außenkammer ist es nach der Erfindung
zweckmäßig, den in der Außenkammer angeordneten Düsenboden aus einzelnen, miteinander
verbundenen Einzelsegmenten zusammenzusetzen, wobei jedes Segment des Düsenbodens
einen über eine Mechanik und/oder Elektronik steuerbaren Feinsandaustrag aufweist.
[0015] Als Bemessungsregel für die Zuordnung der Flächenverhältnisse von Innenkammer zu
Außenkammer gilt nach der Erfindung, daß das Flächenverhältnis bevorzugt zwischen
1 : 3,5 bis 1 : 5,5 beträgt.
[0016] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches
nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt,
- Fig. 2
- den Gegenstand der Figur 1 in einer Aufsicht.
[0017] Die Vorrichtung besteht aus einer zylindrischen Innenkammer 10 mit einer Aufgabeanordnung
11. Die Innenkammer 10 weist an ihrem unteren Ende einen kegelartig sich verjüngenden
Abzugsbereich 12 mit einem steuerbaren Abzug 13 auf, der über eine Mechanik 14 zu
betätigen ist. Wie Figur 2 besser zu entnehmen ist, sind am äußeren Umfang der Innenkammer
10 Zuleitungen 22 für die Zufuhr von Unterwasser angeordnet.
[0018] Die Aufgabeanordnung 11 besteht aus einem zentrisch über der Innenkammer 10 angeordneten
Aufgaberohr 15, welches längsverschiebbar eingerichtet ist. Im Inneren des Aufgaberohres
15 ist ein Zufuhrrohr 16 angeordnet, welches an seinem oberen Ende mit einer Zuleitung
17 für die Rohmaterialaufgabe verbunden ist; zusätzlich ist eine Entlüftung 18 in
der Aufgabeanordnung 11 ausgebildet.
[0019] Unterhalb des Aufgaberohres 15 ist zentrisch in der Innenkammer 10 ein Prallkörper
19 angeordnet, der bei einer Generalneigung nach außen eine wellenförmige Oberfläche
aufweist. Zwischen der äußeren Wandung 20 der Innenkammer 10 und dem Prallkörper 19
verbleibt ein Ringspalt 21.
[0020] Die Innenkammer 10 mit Abstand ringförmig umgebend ist eine Außenkammer 23 angeordnet,
deren Innenwandung 24 die Außenwandung 20 der Innenkammer 10 mit Abstand umgibt. Dieser
Abstand zwischen Innenkammer 10 und Außenkammer 23 wird durch einen Überlauf 25 überbrückt,
der als zur Außenkammer 23 hin geneigte Fläche 26 ausgebildet ist. In der Außenkammer
23 ist ein Düsenboden 27 angeordnet, der entsprechend der Darstellung in Figur 2 aus
sechs einzelnen Segmenten 28 besteht. Jedes einzelne Segment 28 des Düsenbodens 27
weist ein über eine Mechanik 29 beziehungsweise zugehörige Elektronik gesteuertes
Austragsorgan 30 auf. Ferner ist die Außenkammer 23 mit einem Zulauf 31 für das erforderliche
Unterwasser versehen. Am oberen Rand der Außenkammer 23 schließt ein Überlauf 32 mit
Abzug 33 für das Überlaufwasser und die ausgeschwemmten Leichtstoffe an.
[0021] Bei Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Zufuhr der Rohmaterialaufgabe
über die Zuleitung 17 und das in dem Aufgaberohr 15 angeordnete Zufuhrrohr 16; aufgrund
der Längsverschiebbarkeit des Aufgaberohres 15 kann der Abstand zwischen dem Austritt
des Rohmaterials und dem Prallkörper 19 eingestellt werden, so daß an dieser Stelle
eine entsprechende Vergleichmäßigung des Aufgabeflusses in Anpassung an die nachfolgende
Korngrößentrennung möglich ist. Das Material trifft auf den Prallkörper 19 und verteilt
sich über diesen, bis es in den Ringspalt 21 gelangt, wo sich je nach der dort eingestellten
Strömungsgeschwindigkeit eine Korngrößentrennung der Rohmaterialaufgabe bei einer
Korngröße zwischen 2 mm und etwa 0,5 mm ergibt.
[0022] Die groben Sande mit einer Korngröße von mehr als 0,5 mm sinken in den Abzugsbereich
12 der Innenkammer 10 ab und werden über den Abzug 13 in geregelter Form ausgetragen.
Die Feinsande mit einer Korngröße < 0,5 mm und die darin enthaltenen organischen Verunreinigungen,
insbesondere inkohltes Holz, folgen der Strömung und gelangen auf die geneigte Fläche
26 des Überlaufes 25; hier erfolgt eine mit einer gewissen Voreindickung verbundene
Sedimentation, so daß die Feinsande mit Verunreinigungen in einer schon vorgeschichteten
Form von dem Überlauf 25 in den als nach dem Wirbelschichtverfahren arbeitenden Sortierbereich
der Außenkammer 23 gelangen.
[0023] In an sich bekannter Weise erfolgt hier oberhalb des in der Außenkammer 23 angeordneten
Düsenbodens 27 die Erzeugung der Wirbelschicht, um die organischen Verunreinigungen
und die in den Feinsanden noch enthaltenen Feinstanteile von den Feinsanden zu trennen
und über den Überlauf 32 mit Abzug 33 daraus abzuscheiden. Die gereinigten Feinsande
werden über die in den einzelnen Segmenten 28 des Düsenbodens 27 angeordneten Austragsorgane
30 abgezogen.
[0024] Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und
der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln
als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung
in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
1. Vorrichtung zum Abscheiden von Leichtstoffen aus mineralischen Rohstoffen, insbesondere
aus Sand und Kies, mit einem nach dem Wirbelschichtverfahren arbeitenden Sortierbereich,
mit einer Aufgabe für das Rohmaterial, einem Austrag für das gereinigte Material und
einem Überlauf für die Leichtstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zweistufig
mit einer Innenkammer (10) mit einer zugeordneten Aufgabeanordnung (11) für die Rohmaterialaufgabe
und die Abtrennung des groben Sandes und mit einer die Innenkammer (10) ringartig
umgebenden und über einen Überlauf (25) abgetrennten Außenkammer (23) für die Sortierung
des Feinsandes ausgebildet ist, wobei die Außenkammer (23) als nach dem Wirbelschichtverfahren
arbeitender Sortierbereich ausgebildet ist und an diese der Überlauf (32) für die
Leichtstoffe anschließt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenkammer (10) zentrisch
ein einen äußeren Ringspalt (21) freilassender Prallkörper (19) angeordnet ist und
daß ein Aufgaberohr (15) mit Abstand zentrisch über dem Prallkörper (19) endet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Prallkörpers
(19) zum Ringspalt (21) hin geneigt abfallend ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des
Prallkörpers (19) bei einer Generalneigung zum Ringspalt (21) wellenförmig ausgebildet
ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren
des Aufgaberohres (15) ein mit einer Zuleitung (17) für das Rohmaterial verbundenes
Zufuhrrohr (16) angeordnet und das Aufgaberohr (15) längsverschiebbar eingerichtet
ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkammer
(10) einen regelbaren Abzug (13) für die groben Sande und wenigstens einen Zulauf
(22) für die Zugabe an Unterwasser in die Innenkammer (10) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkorngröße
zwischen groben und feinen Sanden in der Innenkammer zwischen 2 mm und 0,5 mm beträgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf
(25) zwischen Innenkammer (10) und Außenkammer (23) als zur Außenkammer (23) geneigte,
die Innenkammer (10) ringförmig umgebende Fläche (26) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der ringförmigen
Außenkammer (23) ein von Unterwasser durchströmter Düsenboden (27) mit einem steuerbaren
Feinsandaustrag (30) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenboden (27) in der
Außenkammer (23) stufenlos höhenverstellbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenboden (27)
aus einzelnen miteinander verbundenen Einzelsegmenten (28) besteht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (28) des Düsenbodens
(27) einen über eine Mechanik (29) und/oder Elektronik steuerbaren Feinsandaustrag
(30) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenverhältnis
von Innenkammer (10) zu Außenkammer (23) zwischen 1 : 3,5 bis 1 : 5,5 beträgt.