Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Klassierung von Holzspänen und Holzhackschnitzeln.
In einem Sägewerk anfallende Holzspäne und Hackschnitzel werden üblicherweise einem Klassiervorgang unterzogen, d.h. das Ausgangsgemisch aus Holzspänen und Hackschnitzeln unterschiedlicher Größe wird in einem großtechnischen Trennverfahren nach dem Kriterium Korngröße oder Sinkgeschwindigkeit zerlegt. Die Klassierung erfolgt z.B. zur Abtrennung unerwünschten Feinanteils aus Hackschnitzeln oder zur Abtrennung von Hackschnitzeln aus Sägespänen. Die weiterverarbeitende Industrie, z.B. Spanplattenfertigung, Zellstoffindustrie, unterzieht Sägespäne und Hackschnitzel typischer Weise weiteren Klassierschritten, um die für die jeweilige Anwendung geeignetste Fraktion zu erhalten.
Als Stand der Technik sind Siebanlagen bekannt, mit denen Holzspäne und Hackschnitzel abgesiebt und vermarktungsfähig bereitgestellt werden. Durch die Verwendung verschiedener Siebplatten mit unterschiedlichen Maschenweiten sind verschiedene Körnungen herstellbar.
So ist aus DE 35 01 960 C2 ein Holzhackschnitzelreiniger bekannt, der aus einem kastenartigen Hauptsieb mit Siebebenen, die kreisförmige Siebbewegungen durchführen, und einem nachfolgenden Schwermaterialanreicherer besteht.
Aus DE 34 46 701 C2 ist eine Vorrichtung zur Klassierung von Hackschnitzeln in zwei Fraktionen unterschiedlicher Größe bekannt, die aus einer Schwingförderrinne mit hintereinander angeordneten Zwischendecks besteht. Die Zwischendecks sind mit Sieben belegt, deren Überlauf in einen Messerringzerspaner ausmündet, während der Boden der Förderrinne in eine Schlägermühle einspeist.
Nachteile dieser Vorrichtungen zur Klassierung von Holzspänen und Hackschnitzeln mittels Siebanlagen sind jedoch:
- Feste Siebplatten lassen eine Variation der Trennkorngröße nur durch Austausch der Siebe zu. Der Betrieb der Klassieranlage muss hierfür unterbrochen werden. Stufenlose Einstellung der Trennkorngröße insbesondere während des Betriebes ist nicht möglich.
- Die Siebanlagen verstopfen häufig durch Verklemmen der Holzspäne und Hackschnitzel in den Sieböffnungen, so dass die Anlagen stillgesetzt und gereinigt werden müssen.
- Auf Sieben verknäulen sich lange dünne Späne und gelangen so fälschlich in den Grobanteil oder setzen die Siebflächen zu.
Aus DE 26 36 989 ist eine Zerkleinerungsmaschine für leichtes Gut, insbesondere Hackschnitzel, bekannt, bei der die Hackschnitzel von einer Ausgabevorrichtung nach unten fallen und von einer zu ihrer Fallrichtung quer verlaufenden Querströmung durchsetzt sind. Hierdurch werden aus dem Aufgabegut unerwünschte grobe und spezifisch schwerere Fremdkörperpartikel, wie Metallteile oder Steine, entfernt. Die Querströmung trifft hierbei auf das nach unten fallende, ungereinigte Gut, durchwirbelt dieses und reißt nur die spezifisch leichteren zu zerkleinernden Gutteilchen mit. Die Fremdkörperpartikel haben infolge ihres höheren spezifischen Gewichts eine wesentlich größere Fallenergie als die zu zerkleinernden Gutteilchen, so dass diese von der Querströmung kaum abgelenkt werden, nach unten fallen und von den übrigen Gutteilchen ausgesondert werden.
Mit dieser Zerkleinerungsmaschine ist jedoch nur eine Trennung von Teilchen möglich, deren spezifisches Gewicht eine große Differenz aufweist, wie Hackschnitzel und Steine. Eine Trennung von Hackschnitzeln oder Sägespänen nach deren unterschiedlicher Größe ist nur unzureichend möglich, da deren spezifisches Gewicht keinen derart großen Unterschied aufweist.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen Klassierung von Holzspänen und Hackschnitzeln gewährleistet wird, die nicht die Nachteile des Standes der Technik aufweisen.
Diese Aufgabe wird für das Verfahren erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale sowie für die Vorrichtung erfindungsgemäß durch die in Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst.
Ansprüche 2 bis 7 sowie 9 bis 16 beinhalten vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung aus Anspruch 1 bzw. Anspruch 8.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Zentrifugalklassiereinheit, einer Gegenstromklassiereinheit, einem Abscheidetrichter für die Grobfraktion und einem Abscheidezyklon für die Feinfraktion.
Ein Gas oder Gasgemisch wird durch das Gebläse in der Anlage zirkuliert. Es tritt tangential in die untere Klassierkammer ein, durchströmt erst den Gegenstromklassierer, anschließend die Spalte zwischen den Blättern des Zentrifugalklassierers, gelangt danach in den Abscheidezyklon und kehrt von dort zum Gebläse zurück
Das Produkt wird oben an der Zentrifugalklassiereinheit aufgegeben und fällt in die obere Klassierkammer, entgegenströmendes Gas zieht einen Großteil des Produkts in den Rotor. Gröbere Teilchen werden durch den Rotor gegen den Gasstrom in die obere Klassierkammer zurückgeworfen, feinere Teilchen werden vom Gasstrom gegen die Zentrifugalwirkung des Rotors mitgenommen. Die feine Fraktion wird nun im Abscheidezyklon abgeschieden.
Die Teilchen, die entweder durch den Rotor ausgeworfen wurden, oder am Rotor vorbeigefallen sind, gelangen in den Bereich der Gegenstromklassierung. Hier fallen gröbere Teilchen aufgrund der Gravitationskraft gegen die Gasströmung durch die den Umströmungskörper umgebende Ringfläche hindurch. Leichtere Teilchen werden von der Strömung nach oben mitgenommen und erneut dem Rotor zugeführt. Die grobe Fraktion wird nun im Abscheidetrichter ausgetragen.
Durch Einsatz der aerodynamischen Klassierung entstehen folgende Vorteile:
- Schnitte können während des Betriebes stufenlos variiert werden, wodurch eine Berücksichtigung verschiedener Kundenanforderungen möglich ist.
- die Anlage ist regelbar, wodurch optimale Produktqualität bei wechselnden Lasten und Materialeigenschaften (Feuchte, Harzgehalt, Winterholz, etc.) möglich ist; Siebanlagen des Standes der Technik weisen hingegen keine Regelbarkeit auf,
- die Anlage kann nicht verstopfen, so dass die Verfügbarkeit zunimmt,
- lange dünne Späne können sich nicht zu sog. Wolle verknäulen.
Die Trennkorngröße des Zentrifugalklassierers ist abhängig von der Rotordrehzahl bzw. dessen Umfangsgeschwindigkeit und der Gebläseleistung bzw. der Gasgeschwindigkeit beim Durchtritt zwischen den Rotorblättern. Höhere Rotordrehzahl oder geringere Gebläseleistung führen zu feinerem Trennkorn.
Die Trennkorngröße des Gegenstromklassierers ist abhängig von der Gasgeschwindigkeit im engsten Querschnitt und damit von der Gebläseleistung und der freien Querschnittsfläche. Höhere Gebläseleistung oder geringerer Querschnitt führen zu einem gröberen Trennkorn.
Die Gebläseleistung hat darüber hinaus erheblichen Einfluss auf das Ausbringen an feinem Material. Höhere Gebläseleistung führt zu höherem Ausbringen.
Der zugeführte Materialstrom beeinflusst ebenfalls das Ausbringen an feinem Material. Größerer Materialstrom führt zu geringerem Ausbringen.
Da möglichst hohes Ausbringen an feinem Material und möglichst hoher Materialdurchsatz erwünscht sind, wird die Gebläseleistung auf möglichst hohem Wert konstant gehalten. Um die Trennkorngröße im Gegenstromklassierbereich dennoch variieren zu können, ist dort der freie Querschnitt einstellbar. Zu diesem Zweck ist der Umströmungskörper justierbar angeordnet. Durch Anheben des Umströmungskörpers wird der freie Querschnitt vergrößert, durch Absenken verkleinert.
Wichtig ist diese Justagemöglichkeit zur Abstimmung der beiden Trennvorgänge. Wird im Zentrifugalklassierer feiner getrennt, als im Gegenstromklassierer, entsteht eine mittlere Fraktion, die die Anlage nicht mehr verlassen kann. Diese mittlere Fraktion ist somit zu grob, um den Zentrifugalklassierer zu passieren und zu fein, um den Gegenstromklassierer zu passieren. D.h., die Parameter sind so einzustellen, dass die Trennkorngröße des Gegenstromklassierers etwas feiner ist als die des Zentrifugalklassierers. Unterscheiden sich die Trennkorngrößen zu sehr, verringert sich das Ausbringen an feinem Material. D.h., es befindet sich zu viel Feines im Groben.
Als Gasgemisch wird vorteilhaft Luft verwendet. Bei brand- oder explosionsgefährdeten Stoffen wird als Gas besonders vorteilhaft Stickstoff verwendet, da dieses die Brand- oder Explosionsgefahr reduziert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung mit zwei Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen in
- Fig. 1
- schematisch eine erfindungsgemäße Anlage aus einer Zentrifugalklassiereinheit, einer Gegestromklassiereinheit, einem Abscheidetrichter für die Grobfraktion und einem Abscheidezyklon für die Feinfraktion,
- Fig. 2
- schematisch den Gasstrom sowie den Weg von Teilchen unterschiedlicher Masse durch die erfindungsgemäße Anlage.
Gemäß Fig. 1 besteht eine erfindungsgemäße Anlage aus einer Zentrifugalklassiereinheit 1, einer Gegestromklassiereinheit 2, einem Abscheidetrichter für die Grobfraktion 3 und einem Abscheidezyklon für die Feinfraktion 4.
Das Gasgemisch 12, insbesondere Luft, wird gemäß Fig. 2 durch das Gebläse 5 in der Anlage zirkuliert. Es tritt tangential in die untere Klassierkammer ein, strömt mit einer spiralförmigen Bewegung nach oben, durch die Blätter des zirkulierenden Rotors 6 in Richtung des Abscheidezyklons 4. Dort wird das Gasgemisch auf einer spiralförmig enger werdenden Bahn nach unten geführt, dreht dann vor Erreichen der Austrittsöffnung 11 um, strömt in der Mitte des Abscheidezyklons 4 nach oben und folgt dann der Rohrleitung zur Saugseite des Gebläses 5.
Ein Gemisch aus Holzspänen und Hackschnitzeln, das aus gröberen 14 und feineren 15 Teilchen mit unterschiedlicher Masse besteht, wird oben an der Zentrifugalklassiereinheit 1 aufgegeben und fällt in die obere Klassierkammer, entgegenströmendes Gas 1 zieht einen Großteil des Produkts in den Rotor 6. Gröbere Teilchen 14 werden durch den Rotor 6 gegen den Gasstrom in die obere Klassierkammer zurückgeworfen, feinere Teilchen 13 werden vom Gasstrom gegen die Zentrifugalwirkung des Rotors 5 mitgenommen. Die feine Fraktion wird nun im Abscheidezyklon 4 abgeschieden.
Die Teilchen, die entweder durch den Rotor ausgeworfen wurden, oder am Rotor vorbeigefallen sind, gelangen in den Bereich der Gegenstromklassierung 2. Hier fallen gröbere Teilchen 14 aufgrund der Gravitationskraft gegen die Gasströmung durch die Durchtrittsöffnung, während leichtere 13 Teilchen mit der Strömung nach oben mitgenommen und erneut dem Rotor 6 zugeführt werden. Die Grobe Fraktion 14 wird nun im Abscheidetrichter 3 ausgetragen.
Das erfindungsgemäße Trennprinzip ist insbesondere für folgende Trennaufgaben geeignet:
- Trennung von Hackschnitzeln aus Sägespänen bei geringem Hackschnitzelanteil (ca. 1 bis 10 Gew.-%),
- Trennung von Feinanteilen aus Hackschnitzeln bei geringem Feinanteil (ca. 1 bis 10 Gew.-%),
- Fraktionierung von Sägespänen mit beliebigen Schnitten.
Mit Hilfe des justierbaren Umströmungskörpers 8, der Anpassung der Anzahl der Rotorblätter und der Einstellung der optimalen Rotor- und Gebläsedrehzahlen können alle diese Trennungen auf derselben Anlage durchgeführt werden.
Analysenvergleich Siebtechnik ↔ Aerodynamische Klassierung
Trennaufgabe: Entfernung des Feinanteils aus Hackschnitzeln
Prüfsieb
Fraktion
Anteil [%]
Siebtechnik (typische Werte)
Aerodynamische Klassierung (Vollastbetrieb)
45mm Rundloch
F1 Grobanteil
0,63
0
8mm Stab
F2 Dickanteil
10,49
15,63
13mm Rundloch
F3-1 Normalanteil
56,36
74,22
7mm Rundloch
F3-2 Normalanteil
22,63
8,6
3mm Rundloch
F4 Feinanteil
7,97
1,56
Bodenwanne
F5 Siebmehl
1,92
0
Den Siebanalysenwerten ist zu entnehmen, dass durch den Einsatz der aerodynamischen Klassierung der Feinanteil (F4-Fraktion) selbst bei ungünstigsten Bedingungen (Volllastbetrieb, s. Anspruch 7) im Vergleich zur Siebtechnik von knapp 8% auf 1,56% - weniger als ein Fünftel - reduziert werden kann. Die Restmengen an Siebmehl, bei Siebtechnik immerhin rund 2%, werden sogar unter die Messbarkeitsgrenze reduziert. Besonders vorteilhaft an der aerodynamischen Klassierung ist darüber hinaus die Möglichkeit, den Anteil der F4/F5-Fraktion stufenlos einzustellen. Dadurch können die Toleranzbereiche der Abnehmer voll ausgeschöpft werden, wodurch die absetzbare Produktmenge maximiert wird.
Bezugszeichenliste
- 1
- Zentrifugalklassiereinheit
- 2
- Gegenstromklassiereinheit
- 3
- Abscheidetrichter für die Grobfraktion
- 4
- Abscheidezyklon für die Feinfraktion
- 5
- Gebläse
- 6
- Rotor
- 7
- Rotorantrieb
- 8
- Umströmungskörper
- 9
- Produkteintritt
- 10
- Produktaustritt Grobfraktion
- 11
- Produktaustritt Feinfraktion
- 12
- Gasgemisch
- 13
- Feinfraktion
- 14
- Grobfraktion