Sieben oder Sortieren

Sei es das unter Klassierung verstandene Zerlegen eines Korngemisches in einzelne Kornklassen mit danach unterschiedlichen Korngrößenbereichen, oder schlicht ein Zerlegen, Sortieren  in Einzelkomponenten unterschiedlicher Stoffarten, oder Eigenschaften, die hierfür eingesetzten Techniken sind oft gleich, zumindest ähnlich. Die theoretische Rechnung z.B. über Beschleunigungskräfte usw. bleibt lediglich richtungweisend. Übrig bleiben meist lange Versuchsreihen, die unter Anwendung der praktischen Möglichkeiten und Anpassungen verglichen werden müssen, um die optimale Lösung des jeweiligen Problems zu finden.

Sieben, Klassieren

Für die verschiedenen Aufgabenstellungen stehen in der Siebtechnik  unterschiedliche Prinzipien zur Verfügung. Abgestimmt auf den konkreten Anwendungsfall berücksichtigt dies über die beispielsweise möglichen Beschleunigungskräfte und Siebbewegungen die immer unterschiedlichen produktspezifischen Eigenschaften. Des Weiteren sind sie durch die Anforderungen der Industriebereiche unterschiedlich. So zum Beispiel das Sieb-Klassieren von Schleifmittelkörnungen nach Norm, bei welchen meist hohe Beschleunigungen bei geringen Durchsatzleistungen gefragt sind, um die Produkte noch bei geringen Maschenweiten bis ca. 45 (30) µ trennen zu können. Oder die Baustoffindustrie, bei welcher die Kornklassen definiert sind, aber die Trenngrenzen größere Toleranzen haben.

Die grundsätzliche Aufgabenstellung kann sein, ein nachgeschaltetes Zerkleinerungssystem zu entlasten, um z.B. Durchsatzleistungen zu minimieren oder damit die Körnungskurve zu korrigieren, das Herstellen von vorgeschriebenen Kornzusammensetzungen, wie in der Bauschuttindustrie gefordert, oder das Herstellen  erforderlicher Kornzusammensetzungen für unterschiedliche Rezepturen oder als direkt verkaufsfähige Produkte.

Weiterhin lässt sich die Siebtechnik unterteilen in die Fein- und Grobsiebung. So liegen die Trenngrenzen in der Fein-Trockensiebung produktabhängig bei ca. 100 µ, bestenfalls bei 45 (30) µ. Der Siebgütegrad ist beeinflusst durch die Sieböffnung (Maschenweite und Drahtstärke), die Durchsatzleistung und die Kornverteilung des Aufgabematerials. Ebenso spielt die Feuchte des Produktes und deren Bewegung auf den Siebböden eine wesentliche Rolle. Grundsätzlich gilt hier die Regel: lange Verweilzeit, intensiver Kontakt. Somit sind die Wege lang, die Geschwindigkeit klein. Meist werden die hierdurch erreichten hohen Beschleunigungen durch zusätzliche Siebhilfen (Klopfkörper wie Gummibälle, Bürsten oder zusätzliche Klopfeinrichtungen) unterstützt. Siebe dieser Art sind als Plan- oder Wurfsiebe entweder längs bzw. quer arbeitend eingesetzt.

Anders gestaltet sich dies bei den gröberen Siebungen. Hier werden eher überkritische Schwingfrequenzen eingesetzt. Für mittlere Körnungen stehen z.B. Linearschwingsiebe zur Verfügung, bei denen durch horizontalen Einbau der Gewebe und die schwerpunktunabhängige Antriebsart die Möglichkeit besteht, die Siebtypen als Mehrdecksiebmaschinen auszuführen. Jedoch ist durch die Anordnung der Antriebe die Größe der Siebmaschine begrenzt. So bietet diese Maschinenart die Möglichkeit, entweder in Kornklasse zu fraktionieren oder einlaufseitig auf mehrere Siebböden zu verteilen, um so die Siebfläche zu vergrößern. Auslaufseitig wird dann der Über- bzw. Unterkornanteil jeweils gefasst. Selbstverständlich lassen sich in Anpassung an den Siebgütegrad auch hier zusätzliche Reinigungshilfen einsetzen.

Ein weiteres Siebprinzip, ebenfalls im überkritischen Bereich eingesetzt, ist das Kreisschwingsieb. In Abstimmung zu den produktspezifischen Eigenschaften gelten die allgemeinen Regeln hohe Frequenzen - kleine Schwingkreisradien für feinere Siebungen, um die Transportgeschwindigkeit klein zu halten. Für gröbere Siebungen gilt größere Schwingkreisradien - kleinere Frequenzen für große Transportgeschwindigkeiten. Bei kleineren Ausführungen, meistens als Eindecksiebmaschinen ausgeführt, werden die Kreisschwingungen durch aufgesetzte Unwuchtmotoren erzeugt. Hierbei wird leichte Ellipsenbildung ein- und auslaufseitig in Kauf genommen. Diese ist abhängig von der Länge der Siebmaschine und der damit verbundenen Schwerpunktlage. Bei größeren Kreisschwingsieben, ab 1 x 2 m, werden aus diesem Grund eigene schwere, massezentrale Abtriebseinheiten eingesetzt. Das Kreisschwingerprinzip wird eingesetzt für Siebungen > 0,5 - 1,0 mm. Die Gewebe sind für mittlere Maschenweiten ein- und auslaufseitig in S-Form gespannt. Die für die Siebreinigung freien Kräfte können bei siebschwierigen Produkten durch pneumatische Siebabreinigung unterstützt, vergrößert werden. Eine weitere Alternative sind aufgesetzte Ketten.

Sortieren

Auf dem Gebiet der mechanischen Sortierung sind in den vergangenen Jahren viele neue Systeme entwickelt worden. Wohl der größte Teil entstand durch die wachsende Branche der Recyclingtechnik. Oft sind hiermit auch Problemstellungen verbunden gewesen, einen beispielsweise hakenden, zu Verstopfung neigenden Überlängenanteil wie Drahtmaterial, Kunststoffe, Papier oder Flusen von Restmaterial, das als Sprödproduktmaterial vorliegt, abzutrennen. Normale Siebtechnik bringt hierbei keinen bzw. nur unzureichenden Erfolg. Lochbleche oder Siebbeläge setzen sich zu. Die Folge ist ein hoher Reinigungsaufwand bzw. Verunreinigungen des Gutproduktes, als Granulat bzw. als gleichmäßiges Kornband vorliegend.

Um das gleiche Problem auf dem Gebiet der Kunststoffgranulierung zu lösen, wurde bereits vor Jahren der Überlängenabscheider - Kaskadenscheider entwickelt, der heute weltweit eingesetzt wird. Seine Aufgabe ist es, aus einem Granulat gleichförmiger Größe den  Ausschussanteil wie Überlängen, Feinanteil etc., abzutrennen. Über terrassenförmig angelegte Einzelbahnen werden durch reine Vibrationstechnik die Produkte in den Bahnen bewegt. Die gleichförmigen Granulate folgen hierbei anderen Gesetzmäßigkeiten als z.B. die Überlängen und Feinanteile. Diese richten sich aus und werden gemeinsam nach vorne ausgetragen. Der Trenngrad ist ähnlich der Siebtechnik dann am optimalsten, wenn sich Überlängen und Staub  (Feinanteile) vom Gutprodukt als Granulat im Größenvergleich visuell deutlich unterscheiden. Der eindeutige Vorteil zur Siebtechnik ist die verstopfungsfreie Separierung und ein sauberes Gutprodukt.

 Durch die umwelttechnischen (Recycling) Bereiche erfährt jedoch der Kaskadenscheider als Separiersystem neue zusätzliche Anwendungsgebiete. So z.B. in der Aufbereitung alter Reifen, die Abtrennung von Textilien und Drahtmaterial (Karkassen), von Gummigranulat, das Abtrennen von Überlängen und sonstigen Bestandteilen aus verbranntem Müll, oder das Abtrennen von Litzen von Gummiteilen bei geschredderten Kabeln u.s.w.. Wesentlich jedoch ist, dass das in der Siebtechnik bekannte Prinzip der Entlastung von Zerkleinerungssystemen durch eine Vorsiebung hierbei gerade umgedreht wird. Durch die Zerkleinerung mit Walzenbrechern / -mühlen wird bei Druck- bzw. Druckscherzerkleinerung der spröde Anteil auf ein möglichst steiles, d.h. enges Kornband gebrochen. Die Fremdstoffe, meist zähelastisch, werden hierbei ausgewalzt bzw. nicht zerkleinert. Durch den Einsatz eines Kaskadenscheiders ist dann eine Granulattrennung bzw. Trennung der Sprödprodukte von Verunreinigungen wie Überlängen, NE-Produkten, Kunststoffen usw. möglich. Ausgehend von normalen Kaskaden in breiten oder schmalen Bahnen sollte das Gutprodukt eine ca. Größe von 3 - 4 mm haben.

Was jedoch bleibt, ist das Problem der Feinanteile < 1,0 (0,5 mm). Dieser Anteil wird in der Regel mit den Überlängen abgeschieden. Jedoch wurde durch eine neue Entwicklung auf dem Prinzip des Kaskadenscheiders ein Profil entwickelt, welches je nach den Mengen der Feinanteile durch den Kaskadenscheidernormalrost ersetzt wird bzw. mit diesem kombiniert werden kann. Dieses als Fischgrätprofil entwickelte neue Separiersystem durchbricht den geraden Transportweg des Feinanteils und ermöglicht so die Abtrennung von den Überlängen. Auch hier gilt die Regel, um so steiler das Kornband und um so eindeutiger die Abgrenzung zu den Überlängen, um so besser der Trennungsgrad. Auch hier entfällt die Verstopfungsneigung, bei gleichzeitigem Vorteil ein sauberes Gutgranulat vorliegen zu haben. 

Aufgrund der vielseitigen, unterschiedlichen Aufgabenstellungen in der Sieb- und Sortiertechnik bzw. in überschneidenden Bereichen zu der geringen theoretischen Auslegung und Betrachtungsweise, zählt nur die fundierte, praxisnahe Erkenntnis. So steht für jedes Siebprinzip im Technikum der MERZ AUFBEREITUNGSTECHNIK GMBH die entsprechende Einrichtungen zur Verfügung, um dem Kunden praxisnahe Auslegung und problembezogene Anpassung zu demonstrieren.

 

Bild 1: Vibrationssiebmaschine Typ UKA-I-1,0-2,0 mit Bedüsungs-Einrichtung, Waschsieb
Bild 2: Vibrationssiebaschine Typ NSO-III-1,3-3,5 - geschlossene staubdichte Ausführung - mit Antrieb über Kupplung - produktberührte Teile in VA 1.4571
Bild 3: Vibrationssiebaschine Typ NSO-II-1,5-4,0 - offene Ausführung - mit Antrieb über Kupplung (nicht sichtbar) - produktberührte Teile in Normalstahl

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