Taumelt und hat Luft

Taumelsiebmaschinen arbeiten mit einer niederfrequenten, produktschonenden Schwingung; die dreidimensionale Siebbewegung kann nach Bedarf reproduzierbar eingestellt werden. Deshalb sind Taumelsiebmaschinen besonders gut für fein- und feinstkörnige Schüttgüter geeignet. Um zu verhindern, dass sich das Siebgewebe zusetzt, wird der Siebvorgang bisher häufig mit Reinigungshilfsmitteln wie Bällen, Ultraschall oder Luftstrahlen unterstützt. Wenn besonders siebschwierige Produkte fraktioniert werden, können die Durchsätze aber trotzdem sinken. Abhilfe kann hier die neue kombinierte Siebreinigung aus Ultraschall und Luft schaffen, welche die Siebleistung erheblich verbessert. Mit dieser Reinigungsmethode bleibt das etablierte Feinsiebsystem auch unter sehr kritischen Produktbedingungen leistungsstark hinsichtlich Trennschärfe, Ausbeute und Durchsatz.

Bei einer Taumelsiebmaschine mit der neuen Reinigungsmethode wird das Siebgut wie bisher zentral zugeführt und der runde Siebaufbau in eine dreidimensionale Schwingung versetzt. Die Taumelbewegung sorgt über das Zusammenwirken von Exzentrizität, radialer und tangentialer Neigung für eine spiralförmige Bewegung des Siebgutes. Je nach Anteil der drei Bewegungskomponenten verändert sich die Verweildauer des Siebgutes. Somit kann die Leistung fein auf den Siebgütegrad eingestellt werden.
Für die Reinigung mit Ultraschall werden von einem Ultraschallgenerator hochfrequente Schwingungen erzeugt und über einen Ringresonator gleichmäßig auf das Siebgewebe geleitet. Die Schwingungen bewirken Beschleunigungswerte von bis zu 15000 g, so dass selbst starke Haftkräfte zwischen Einzelpartikeln überwunden werden können.

Luftstrahl bläst zweimaldurch das Siebgewebe

Parallel dazu bläst ein Luftstrahl durch die Siebmaschen nach oben, wird aber kurz oberhalb des Siebes durch die unter dem Siebdeck angeordnete Absaugung wieder umgelenkt und durch das Siebgewebe zurückgeführt. Der Luftstrahl wirkt somit doppelt. Beim ersten Durchströmen des Siebes bläst er die Maschen frei und zieht beim zweiten Durchgang feine Partikel mit durch das Siebgewebe. Der Abstand zwischen dem Luftstrahlaustritt an den rotierenden Düsenarmen und dem Sieb spielt dabei eine Rolle und ist während der Entwicklung optimiert worden. Die Überlagerung der beiden Siebreinigungsverfahren in der neuentwickelten Kombination von Ultraschall und Luft ist am äußeren Rand des Siebeinsatzes besonders wirkungsvoll, denn in diesem Bereich wird das Grenzkorn gesiebt. Die Luft lockert das Siebgut hier sehr wirksam auf und die durch den Ultraschall erzeugten Mikroschwingungen überwinden zusätzlich die Haftkräfte zwischen den Partikeln. Dies führt zu optimierter Trennschärfe bei gleichzeitig erhöhtem Durchsatz.

Erfolgreiche Tests mit Polyamidpulver

Wie effektiv dieses System wirkt, zeigen Testsiebungen mit einem Polyamidpulver, das als siebschwierig einzustufen ist. Der Trennschnitt soll bei 63µm liegen. Die Feinfraktion ist das Produkt, das selbst im theoretischen Idealfall mit einer Ausbeute von maximal 90% abgesiebt wird, die restlichen 10% werden zwangsläufig mit dem Grobgut ausgetragen. Die sehr steile Korngrößenverteilung bedeutet zudem, dass schon geringe Änderungen der Maschenweiten zu großen Fehlkornwerten führen. Eine Siebaufgabe, die bisher sehr schwierig zu lösen war. Die neue Ultraschall-Luft-Reinigung führt zu einer deutlichen Verfahrensverbesserung.

Die hohe Wirksamkeit des Verfahrens wird im Direktvergleich aller drei Siebreinigungsverfahren deutlich. In einem Test wurde das Polyamidpulver nacheinander auf einer Taumelsiebmaschine mit dem Durchmesser 1200mm jeweils mit Ultraschall- und Luftsiebreinigung sowie mit kombinierter Ultraschall-Luft-Reinigung gesiebt. Die Messergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst. Bei der reinen Ultraschallsiebung bei 63µm ließ sich nur eine Ausbeute von 50,3% erreichen. Die als Grobgut abgeführte Fraktion bestand zu 90% aus Produkt, das somit verloren ging. Auch der Durchsatz von 306kg/h mit Ultraschalleinsatz war nicht optimal. Mit Hilfe der Luftreinigung stieg die Ausbeute dank des im Filter abgeschiedenen Anteils immerhin auf 58,3%. Der Durchsatz erreichte jedoch nur 277kg/h. Das Grobgut bestand zu 78% aus Produkt.
Die Kombination der beiden Siebreinigungsverfahren als Ultraschall-Luft-Reinigung führte dagegen zu einem signifikanten Leistungssprung. Die Ausbeute im Anwendungsbeispiel betrug 83,3% und lag damit um 65% über der Ausbeute beim reinen Ultraschallverfahren bzw. um 43% über der Ausbeute, wenn nur per Luftstrahl gereinigt wird. Der Durchsatz erhöhte sich auf 515kg/h. Er lag damit um 68 bzw. 86% über den Werten der jeweils einzeln angewandten Ultraschall- oder Luftreinigung. Die Messwerte, die im Technikum ermittelt wurden, konnten in der für dieses Produkt realisierten Produktionsanlage sogar noch übertroffen werden.

Das Verfahren kann die aufwändigeTrennung per Sichter ersetzen

Weitere Versuche haben gezeigt, dass sich mit dem kombinierten Reinigungsverfahren in der Feinstsiebung ganz neue Anwendungsmöglichkeiten erschließen. Produkte, die in der Vergangenheit nur sehr aufwändig und mit hohen Kosten über Sichter getrennt werden konnten, lassen sich jetzt wirtschaftlich über Taumelsiebmaschinen mit Ultraschall-Luft-Reinigung mit genau definiertem Trennschnitt selektieren. Mit dem neuen Verfahren können sogar viele Produkte über sehr feine Maschenweiten, beispielsweise 0,032mm, gesiebt werden.

Bestehende Taumelsiebmaschinen lassen sich einfach nachrüsten. Wenn diese bereits mit einer Luftreinigung ausgestattet sind, können sie problemlos und schnell mit einer entsprechenden Ultraschallreinigung kombiniert werden. Haupteinsatzbereich der neuen Siebreinigungstechnologie sind vor allem Kunststoffe wie PA, PE, HDPE, PVC, PP, PS, EPS, CMC, Cellulose sowie Pulverlacke, Toner, Wachs, Metalle, Perlite, Silizium, Schleifmittel, Koks, Gips, Quarzsand, Emailpulver, Stärke, Reismehl und weitere Pulver. Technikumsversuche zum Nachweis der Effektivität sind jedoch unausweichlich.

Fazit: Taumelsiebmaschinen sind allein durch ihre besondere Siebbewegung gut für die Fein- und Feinstsiebung geeignet. Hilfseinrichtungen wie Bälle, Ultraschall oder Luftstrahlen beschleunigen den Siebvorgang. Bei besonders schwer zu siebenden Produkten reicht das aber nicht immer aus, um befriedigende Ergebnisse zu erreichen. Ein neues Reinigungsverfahren kombiniert die Wirkung von Ultraschall und Luft. Die Luft bläst von unten durch die Maschen, hält diese frei und lockert das Siebgut auf. Danach wird die Luft wieder nach unten auf das Gewebe zurückgeführt, um beim zweiten Durchgang weiteres Produkt mitzunehmen. Der Ultraschall überwindet zusätzlich die Haftkräfte zwischen den Partikeln. Auf diese Weise lassen sich auch schwierige Produkte wie Polyamid effizient sieben.