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Setzmaschine Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, den Setzvorgang
in der Setzmaschine so zu beeinflussen, daß die einzelnen Stoffschichten des vorher
aus dem Haufwerk, z. B. der Rohwaschkohle nach Korngröße abgesiebten Setzgutes möglichst
sauber voneinander getrennt werden können, damit im Endergebnis die einzelnen Produkte
als Vollwertstoffe (z. B. reine bzw. reinste Kohle), Halbballaststoffe als Mittelprodukt
und Ballaststoffe (sogenannte Waschberge) möglichst stoffrein, d. h. ohne Fehlkorn
vorliegen.
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Mit den bisher bekannten Setzmaschinen und der für diese charakteristischen
flachen Lagerung der einzelnen Schichten ist eine solche klare Scheidung nach Korngröße
und spezifischem Gewicht nur sehr unvollkommen zu erreichen, weil hier jede Schicht
des Setzgutes, im Profil gesehen, nur sehr dünn sein kann. Die Folge davon ist,
daß die benachbarten Stoffschichten in ihren Grenzzonen sich verwischen und flach
werden. Diese, für eine saubere Trennung sehr nachteilige Vermischung der Stoffe
an den Zonengre-^zen wird noch durch den Umstand begünstigt, daß die Anteile der
sogenannten Grenzschichten, die hinsichtlich ihres spezifischen Gewichtes zwischen
den klar abgegrenzten Endprodukten liegen, bis zum Nullwert absinken können. Außerdem
ist ohnehin in den meisten Fällen der Anteil an Halbballaststoffen in der Aufgabe
geringer als etwa der Anteil an Vollwert- und Vollballaststoffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe und Beseitigung der gekennzeichneten Mängel
an den bekannten Setzmaschinen
benutzt die Erfindung den allgemeinen
Gedanken, die einzelnen Anteile der Grenzschichten so stark anzureichern, daß möglichst
dicke Grenzschichtlagen entstehen, wonach dann beim Austrag ein Übergreifen der
einen Schichtzone in die andere, d. h. in darüber oder darunter liegende Stoffsorten,
mit der dadurch bedingten Vermengung ihrer heterogenen Bestandteile ganz vermieden
wird.
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1 ittel zur Verwirklichung dieses allgemeinen Erfindungsgedankens
ist nun eine mit einem sogenannten Kammersetzbett ausgestattete Setzmaschine. Das
Kammersetzbett besteht dabei aus mehreren nebeneinandergereihten einzelnen Kammern,
die der Form nach schachtartige Kästen prysmatischer, trapezoidischer, muldenförmiger
oder ähnlicher Gestalt bilden und allseitig mit Siebwänden ausgestattet sind. Hierdurch
wird erreicht, daß sich in diesen Kästen gegen= über früher die verschiedenen Bestandteile
in wesentlich höheren Schichten trennen. Dabei werden auch die in der Grenzlinie
liegenden dünnen Schichten in ein günstigeres Höhenverhältnis übersetzt, so daß
insgesamt eine praktisch fehlkornfreie Austragung erfolgen kann.
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Auch der Setzvorgang selbst wird mit dem Kammersetzbett nach dieser
Erfindung in ganz besonderer Weise beeinflußt: dadurch nämlich, daß das Setzmedium
außer von unten auch von allen Seiten her durch die Siebwände der Kammern einströmen
kann, wird das Setzgut in seiner Gesamtheit weitestgehend aufgelockert, wodurch
naturgemäß der Setzvorgang außerordentlich begünstigt wird.
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In den Zeichnungen sind die Einrichtungen der Setzmaschine, soweit
sie für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind, nebst den Setzgängen schematisch
dargestellt. Es zeigt Abb. i das Flachsiebbett der bekannten Setzmaschine im senkrechten
Szhnitt, Abb. 2 vier Kammern, gemäß der Erfindung, im senkrechten Schnitt, Abb.
3 im gleichen Schnitt, vergrößert eine Kammer, Abb. 4 drei Kammern schematisch mit
trapezförmigem Querschnitt, Abb. 5 dasselbe, wie Abb. q, mit recheckigem Querschnitt,
Abb. 6 die Kennzeichnung der verschiedenen Setzschichten, Abb. 7 die Anordnung von
fünf Kammern mit ihren zugehörigen Setzkästen im senkrechten Längsschnitt und Abb.
8 dasselbe im Schnitt nach Linie A-B der Abb. 7.
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Das in Abb. i dargestellte, bisher übliche Flachbett mit dem Siebboden
i und den geschlossenen, senkrechten Wänden 2,3 trägt von unten nach oben die in
Abb. 6 bezeichneten Setzgutschichten. Die besondere Eigenart der bisher verwendeten
Setzmaschinen ist die flache Lagerung der einzelnen Schichten. Über dem Siebboden
i ist das Haufwerk bis zur Höhe h ausgebreitet. Das Setzmedium, z. B. Setzwasser,
Schwerflüssigkeit oder auch Setzluft, füllt bis zu dieser Höhe h die Zwischenräume
des Haufwerks aus. Es liegen also spezifisch leichtere und zpezifisch schwerere
Körper in buntem Durcheinander in der Mischung von Feststoff und Setzmedium. Das
Setzhaufwerk steht unter potentieller Spannung, weil den regellos verteilten wichteunterschiedlichen
Einzelkörnern im Haufwerk selbstverständlich eine Energie der Lage innewohnt. Der
Setzvorgang und damit die Entspannung der nicht nach der Wichte geordneten Schichten
beginnt durch einen rhythmisch bewegten Auf- und Abstrom des Setzmediums. Es wird
dabei so gearbeitet, daß der Haufwerksquerschnitt durch Zuführung weiterer :Mengen
des Setzmediums bis zur Höhenlinie H vergrößert wird und gleich anschließend wieder
bis zur Höhe h absinkt. Durch diese in bestimmtem Rhythmus sich wiederholende Auflockerung
und anschließende Verdichtung des Haufwerks sinken die spezifisch schwereren Bestandteile
wie in einer Schwerflüssigkeit nach unten und die spezifisch leichteren verlagern
sich nach oben. Dieses Spiel wird so lange wiederholt, bis eine möglichst genaue,
nach der Wichte geordnete Stoffschichtung erreicht ist.
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Durch spezielle Vorrichtungen, z. B. sogenannteLeitroste, wird dem
Setzgut neben der auf- und abwärtsgerichteten Setzkomponente auch eine leichte Antriebskomponente
vermittelt, die ein rhythmisches Vorwärtsschieben des Setzgutes bewirkt.
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Geht der Setzvorgang seinem Ende zu, dann wird die Höhenlage der einzelnen
Schichten durch Tastorgane abgetastet, die gleichzeitig Austragsschieber steuern
und sicherstellen sollen, daß eine bestimmte Gutsorte, z. B. reine Kohle oder reines
Mittelprodukt, nunmehr das Setzbett verläßt. Die im spezifischen Gewicht höher liegende
Gutsorte dagegen wandert über einen Austragschieber hinweg und wird einer erneuten
Setzbehandlung unterzogen.
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Es leuchtet nun ein, daß eigentlich nur in der Phase des Aufgelockertseins
des Haufwerks eine Schichtwirkung eintreten kann. Denn mir in diesem Zustand verhalten
sich der Feststoff und das Setzmedium im Zusammenwirken wie eine Schwerflüssigkeit.
Bei den bekannten Setzmaschinen ist das aber während einer Hub- und Senkperiode
nur in einer zeitlich sehr kurzen Phase der Fall, denn beim Anströmen des Setzmediums
von unten trifft die Druckwelle zunächst nur die unterste Schicht des Setzgutes.
Wegen des dem Setzgut durch seine Massenträgheit innewohnenden Beharrungsvermögens
drückt die unterste Druckschicht zunächst auf die darüberliegende. So pflanzt sich
durch das Setzgut eine Druckwelle weiter, die bis zur Überwindung der Massenträgheit
die Setzgutschichten nur zusammenpreßt. Erst anschließend wandern alle Haufwerksteile,
je nach ihrer Größe und ihren spezifischen Gewicht, mehr oder weniger schnell nach
oben. In diesem Augenblick beginnt die Setzwirkung. Diese Zeitspanne, der allein
der Nutzeffekt innewohnt, ist nun aber nur sehr kurz bemessen, da unmittelbar anschließend
das Setzmedium weiter nach oben wandert. Es tritt dann eine Saugwirkung ein, die
eine zu schnelle Wiederverdichtung des Haufwerkquerschnitts mit sich bringt. Man
hat deshalb versucht, den der Trennung und Schichtung besonders günstigen Abschnitt
zu verlängern. Das kann z. B. dadurch geschehen, daß das Bewegungsdiagramm des Mediums
folgendermaßen gestellt wird: Auf einen sehr steilen Anstrom folgt ein künstlich
verlängerter sehr flacher Abstrom. Aber auch
mit dieser an sich
richtigen Erkenntnis ist eine merkliche Verbesserung des Setzvorgangs nicht möglich.
Weil nämlich das Setzmedium nur in senkrechter Richtung und auch dann nur auf die
waagerechte Ebene des Setzgutes wirkt, kann die schädliche und schichtungshemmendeWirkung
nicht beseitigt werden. Es muß gelingen, das einzelne Korn des S°tzgutes nicht nur
von unten anzuheben, sondern möglichst von allen Sciten sehr schnell dem Anstrom
des S2tzmeliums auszusetzen. Dann stellt sich der Zustand der Schwerflüssigkeit
sehr schnell ein, und die schälliche, schichtungshem,nende Wirkung bleibt vermieden.
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Von diesen Erkenntnissen ausgehend, bringt die Erfindung ein Svstem
von Setzkammern 4, 5 in Anwendung, deren verschied-,neGestaltung ausdenAbb.4 und
5 ersichtlich ist.
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Das Kammersetzbett 5 (Abb. 2) ist mit der gleichen S°tzmenge angefüllt
wie das bekannte Flachsiebbett der Abb. i. Das ermöglicht die verhältnismäßig große
Höhe der Kammer, die dann aber auch höhere Stoffschichtungen zul<ißt, die ihrerseits
den Austrag erleichtern und das Cbergreifen des Auftragschiebers in benachbarte
Schichten weniger gefährlich machen. Die SetzgutschichtenfAge ist die gleiche wie
die in der Abb. i dargestellte, nur mit dem Unterschiede, daß die Schichten viel
dicker und daher bedeutend leichter zu trennen sind.
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Durch die kammerartigeAusbildung des S°tzkastens 5 und dessen allseitige
Ausstattung mit Öffnungen zum Eintritt des Setzmittels (Abb.3) wird das gesamte
Haufwerk nicht nur von unten, sondern auch seitlich in Bewegung versetzt. Das Setzmedium
bewirkt daher eine schlagartige Auflockerung des Setzgutes in der Kammer, die eine
Trennung und Absonderung seiner Bestandteile nach Korngröße und spezifischem Gewichte
im Gefolge hat. In Abb. 3 ist dieser Vorgang veranschaulicht: Der Kreis 6 in der
Mitte der Kammer mit dem darin befindlichen kleinen S°tzgutstück 7 soll zeigen,
wie das Sitzgut von allen S°iten her durch das S°tzmedium angehoben wird. Eine Verdichtung
des Haufwerks in der Kammer kann also hier beim Rufstrom nicht mehr eintreten.
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Beim Abstrom des S--tzmediums wirkt nicht .mehr die volle vertikale
Ablaufkraft des Wassers, sondern eben nur die vertikaleTeilkomponente. Diese ergibt
sich aus dem seitlichen Abfluß und dem durch den Haufwerkswiderstand sehr geringen
vertikalen Abfluß als Resultierende. Dadurch wird die bisher so schädliche S,)gwirkung
auf das zusammensinkende Haufwerk ganz vermieden.
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Beim Durchtritt durch die Siebkammerwände kann die Richtung des Setzmediums
je nach Lochstellung und -anordnung bzw. Loch- bzw. Spaltform horizontal bis vertikal
gesteuert werden. Die Verteilung des Sctzmediums über dem Haufwerkquerschnitt kann
man durch eine entsprechende Verteilung der offenen Siebfläche in den einzelnen
Abschnitten der Kammern bewußt steuern. '.Ulan kann z. B. unten oder oben mehr oder
weniger wler auch größere oder kleinere Sieböffnungen anordnen. Es ist auch möglich,
die untere, das Haufwerk tragende Setzbodenfläche aus lochfreiem, also dichtem Boden
herzustellen. Das kann sogar zur Erzielung gewisser Wirkungen auch bei Teilen der
Siebkammerwände geschehen. In diesem Fall ist besonders zu beachten, daß dann das
sogenannte Durchsatzgut (Unterfaßgut) auf ein Minimum beschränkt werden kann. Die
Setzgutkanäle können in besonderen Fällen auch in strömungstechnisch günstigen,
z. B. muldenförmigen oder stromlinienförmigen Querschnitten ausgebildet werden.
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Die doppelwandigen Kammern können verschiedene Höhen haben, z. B.
bis unter oder über den höchsten Spiegel des Setzbettes reichen. Ihre Querschnittsform
kann beliebig sein, rechteckig, dreieckig, mulden- oder stromlinienförmig o. dgl.
Auch können in den Kammern bzw. Kammerwänden Vorrichtungen angebracht sein, die
das ausströmende Medium im Sinne eines Vorschubes des Haufwerks steuern.
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Die Setzbettkanäle 8 (Abb. 7 und 8) können. in üblicher Setzbettiefe
über die ganze Länge des Setzbettes mit oder ohne Gefälle 9 durchgeführt werden.
Um aber einen möglichst fehlkornfreien Austrag der verschiedenen fertig geschichteten
Stoffsorten zu ermöglichen, wird zweckmäßig die in den Abb. 7 und 8 veranschaulichte
Ausbildung des Kammersetzbettes angewendet Mit fortschreitender Schichtung ist das
Setzbett, bestehend aus den fünf Kammern 4, stufenweise oder auch stufenlos vertieft
bis zu einem am Austrag liegenden Maximum. Durch die Stufensprünge io wird die Schichtung
in besonderem Maße begünstigt, weil ja beim Querschnittswechsel eine gute Umschichtung
des Haufwerks und das Absinken der schweren Stoffe erleichtert wird. Außerdem wird
das Speichervermögen für das schwere Haufwerk beachtlich vergrößert. Das hat eine
erhebliche Stabilitjt der Stoffsorten zur Folge, weil die fast immer vorhandenen
Streuungen in Anteilen der einzelnen Sorten besser überbrückt werden können. Damit
ist bereits eine erhebliche Sicherung für fehlkornfreien Austrag gegeben. Weiterhin
wird die als schädlich erkannte aufwärtsgerichtete Strömung aus der Öffnung des
Auftragschiebers in das Bett hinein nunmehr vermieden, da sie durch das tiefe Bett
für die schweren Stoffsorten abgeriegelt wird, so daß sich die Strömung nicht mehr
bis nach oben hin auswirken kann. Dadurch ist der Überschlag der leichten Stoffsorten
über die Austragbrücke hinweg von dieser schädlichen Strömung nicht mehr behindert.
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In den Abb. 7 und 8 sind die Druckleitungen ii für jede Kammer mit
einem Ventil 12 ausgestattet. Gegenüber der bei den bekannten Setzmaschinen nur
erreichbaren flachen Schichtung, die der Form nach ein liegendes Rechteck von geringer
Höhe darstellt, ergibt sich bei der Setzmaschine nach dieser Erfindung eine Setzgutschichtung,
in Form eines stehenden Rechtecks mit großer Höhe. Dadurch sind die erwähnten in
per Grenzlinie liegenden dünnen Schichten des Haufwerks in ein günstigeres Höhenverhältnis
übersetzt worden, was eine fehlkornfreie Ausbiingur g begünstigt.
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Der Austragschieber kann nun gewisse Höhenverschiebungen ausführen,
ohne daß man, wie es bei einer flachen Schichtung der Fall ist, Gefahr läuft, Bereiche
der darüber oder darunterliegenden leichten odcr schweren Schichten zu erfassen.
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Mit der Setzmaschine nach der Erfindung wird insgesamt ein sehr trennscharfer
Austrag der einmal
geschichteten Stoffe und damit eine weitgehende
Annäherung an das statische Aufbereiten mit Hilfe von Schwerflüssigkeit erreicht.