3 Grundsätzlicher Aufbau und Funktionsweise von Nasssetzmaschinen

Nasssetzmaschinen bestehen aus einem Setzfass mit einem geneigten Setzgutträger (in der Regel ein Siebboden aus Kunststoff), einer Einrichtung zur Flüssigkeitspulsation (mechanischer Hub, Luftpulsation) und einem Austrag (Schieber, Schwenkbett, Wehr, Zellenradschleuse). In Abb. 1 ist beispielhaft eine Nasssetzmaschine dargestellt, deren Flüssigkeitspulsation durch Auf- und Abbewegung eines beweglichen,??????Ð?ŸE??? mit Wasser gefüllten Unterkastens, der gegen das statische Setzfass mit Membranen abgedichtet ist, realisiert wird.

Abb. 1: Prinzip einer Nasssetzmaschine [1]

Es ist bekannt, dass eine Partikelschicht unter der Wirkung eines aufströmenden Fluids aufgelockert wird. Weiter ist bekannt, dass eine aufgelockerte Schicht, bei der die gegenseitige Partikelbeeinflussung weitgehend aufgehoben ist, einem stabilen Zustand zustrebt. Bei gleicher Partikelgröße bedeutet das, dass eine Schichtung nach der Partikeldichte erfolgt. Beim Setzprozess wird das zu sortierende Gut auf einen Setzgutträger aufgegeben, der aus einem Rost oder Siebbelag besteht. Beim Setzprozess strömt das Fluid periodisch auf und ab, wodurch die Gutschicht bzw. das Setzbett infolge der pulsierenden Fluidströmung jeweils kurzzeitig aufgelockert wird. In dieser Auflockerungsphase können sich die Teilchen relativ zueinander bewegen, wobei sich die Partikel mit geringeren Dichten über denen mit der höheren Dichte einordnen. Die sich so ausbildende Schichtenfolge kann dann mit Hilfe von Austragsvorrichtungen oberhalb des Setzgutträgers ausgetragen werden [2]. Neben der Schichtung muss ein Materialtransport durch die Setzmaschine realisiert werden. Das geschieht durch die Neigung des Setzgutträgers, Hubarbeit und Wasserströmung in Richtung Austrag. Das Setzgut bewegt sich somit während des Sortiervorganges in Förderrichtung. Sortiertes Leicht- und Schwergut werden anschließend getrennt ausgetragen.

Das Nasssetzvorgang lässt sich somit in folgende Einzelprozesse unterteilen [3]:

-Auflockern des Setzbettes

-Sortieren der Partikel nach der Dichte während der Sedimentationsphase

-Transport

-Austrag

Der Vorgang des Sortierens nach der Dichte hat eine bemerkenswerte Folge [4]:
Die potentielle Energie des unsortierten Aufgabegutes ist größer als die potentielle Energie
des sortierten Gutes. Somit liegt der Schwerpunkt des unsortierten Aufgabegutes über dem
Schwerpunkt des sortierten Gutes.

Versuche zur Optimierung der Setzmaschinentechnik

Die Frage, welchen Einfluss das Setzhubdiagramm auf den Setzvorgang hat, ist bis jetzt noch nicht eindeutig geklärt worden. Auf der einen Seite zeigen die Versuche, dass mit asymmetrischen Schwingungen Verbesserungen bei der Setzbarkeit erreicht werden. Hierbei wird ein schneller Anhub und ein wesentlich langsamerer Abhub gefordert. Auf der anderen Seite sind nicht wenige Autoren der Auffassung, dass das harmonische Diagramm allen Ansprüchen genügt oder sogar dass die Form des Setzhub-Diagramms von untergeordneter Bedeutung ist, wenn nur Hub, Hubzahl und Unterwasserstrom entsprechend geeignet gewählt sind [5].

In Abb. 2 sind verschiedene Geschwindigkeitsdiagramme für Setzzyklen dargestellt. Der weit verbreitete sinusförmige Verlauf ist in Abb. 2a zu sehen. Der Zyklus nach Abb. 2b liefert einen verzögerten Abstrom und ist bei druckluftgesteuerten Setzmaschinen anzutreffen. Ihm liegt der Gedanke zugrunde, den Auflockerungszustand möglichst lange zu erhalten. Mayer [4] sah auf Grundlage seiner Vorstellungen das in Abb. 2c dargestellte Geschwindigkeitsdiagramm als optimal an. Durch einen kräftigen Aufstrom soll das Bett im ganzen angehoben werden. Das Absinken soll sich im ruhigen Fluid vollziehen und schließlich der Hub bei geringem Abstrom ausklingen.

Abb. 2: Setzhub-Zeit-Diagramme u = f (t) [5]