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Siebvorrichtungen

[100] Siebvorrichtungen bezwecken im allgemeinen die Trennung von Materialien verschiedenster Art nach der Korngröße. Bei der bergmännischen Aufbereitung reiner Rohprodukte, z.B. Kohlen, erfolgt das Sieben zuweilen als einzige Aufbereitungsarbeit lediglich mit Rücksicht auf die spätere Verwendung, das ist die Verbrennung auf Rotten mit Zwischenräumen von bestimmter Größe. Bei Rohprodukten, welche der Trennung nach verschiedenartigen Mineralien bedürfen, ist die Siebarbeit eine Vorbereitung, entweder für die trockene Aufbereitung oder für das Setzen. – Die Siebfläche besteht für grobes Gut aus parallelen Stangen, die bei mehreren Bauarten durch Wellen – runde, sich drehende Stangen, zum Teil mit aufgesetzten Körpern eigenartiger Form – ersetzt werden. Diese Siebe werden auch Roste genannt. Für Gut mittlerer Größe dienen gelochte Bleche oder Drahtgeflechte, für das allerfeinste Korn kommen ausschließlich die letzteren in Betracht. – Nach der Form der Siebfläche unterscheidet man ebene Siebe und Trommelsiebe.

1. Die ebenen Siebe. Die Siebfläche ist stets in einen Rahmen eingelegt, der das Gut zusammenhält; in diesen sind zur Unterstützung feinerer Siebe Leisten eingebaut, auch greifen an ihn die Einrichtungen für das Aufstellen oder Aufhängen und für die Bewegung des Siebes an. Durch ein Sieb kann das Gut nur in zwei Polten, die Grobe und das Feine, zerlegt werden; will man eine Korngruppe in bestimmten Grenzen, z.B. von 40–30 mm, abscheiden, so müssen hierzu zwei Siebe mit diesen Lochweiten angewendet werden; außerdem erhält man die Grobe und das Feine, also im ganzen drei Posten. Will man allgemein n Korngrößen bilden, so sind n – 1 Siebe anzuwenden. Die Siebflächen können entweder so angeordnet werden, daß das gröbste Sieb das Gut zuerst aufnimmt; dann liegen die feineren Siebe der Reihe nach unter demselben: die für gröberes Gut geeignetste Anordnung; oder das seine Sieb nimmt zuerst die Massen auf, dann schließen die übrigen Siebe in derselben Ebene mit zunehmender Lochweite an: für seines Korn üblich. – Ueber die Wahl der Siebweiten (die Siebfolge oder -skala) entscheiden bei der Kohle auch für die nasse Aufbereitung – da der Unterschied im spezifischen Gewicht der Berge und Kohlen 2,5 und 1,5 erheblich ist – lediglich die Gepflogenheiten im Kohlenhandel. Bei der Erzaufbereitung ist der größere oder kleinere Unterschied im spezifischen Gewichte der zu trennenden Mineralien zu berücksichtigen. Im ersteren Falle kann der Unterschied in der Größe der aufeinander folgenden Siebweiten bedeutender sein als bei Mineralien, die sich im spezifischen Gewichte nahestehen. – Es werden Siebweiten bis zu etwa 1 mm abwärts angewendet. – Feste Siebe sind entweder schwach geneigt, die Massen werden mit Werkzeugen auf ihnen bewegt (Reibsiebe) oder sie haben 30–45° Neigung und die Massen bewegen sich durch die eigne Schwere über das Sieb. Auf das Sturzsieb wird das Gut am oberen Ende aus den Fördergefäßen entleert, auf das Durchwurfsieb mit der Schaufel geworfen.

Mit Hand bewegte Siebe (Handsiebe) haben kleine Abmessungen. Als Uebergang zu den maschinell bewegten Sieben hängt man wohl größere und daher schwere Siebe an Tragstangen auf und läßt sie mit der Hand in schwingende oder rüttelnde Bewegung versetzen. Die maschinell bewegten ebenen Siebe sind einzuteilen in solche, bei denen das ganze Sieb, einschließlich Siebrahmen, in Bewegung gesetzt wird, und in solche (gewisse Stangen- und Wellensiebe), bei denen sich in dem fest verlagerten Siebrahmen die einzelnen Teile, welche die Siebfläche bilden, bewegen. Es muß noch bemerkt werden, daß bei jedem Siebe die Richtung in der Siebneigung, in der sich die Körnchen über das Sieb bewegen, die Länge, die dazu rechtwinkelige Richtung, in welcher die Siebfläche in der Wage liegen soll, die Breite oder Querrichtung heißt. Von der Länge der Siebfläche hängt die Güte der Siebarbeit, von der Breite die Höhe der Leistung ab. Die Bewegung des ganzen Siebes kann erfolgen in der Siebebene[100] und dabei eine hin und her gehende, d.h. unterbrochene, oder eine kreisende oder ununterbrochene sein. Die hin und her gehende Bewegung kann Längs- oder Querbewegung und außerdem Schüttel- oder Stoßbewegung sein. Das Schüttelsieb (Fig. 1) wird gewöhnlich durch ein Exzenter e, das Stoßsieb (Fig. 2) durch eine Daumenwelle d bewegt. Die Stoßsiebe nennt man von dem Geräusch, das ihr Betrieb veranlaßt, auch Rätter, jedoch hat sich diese Bezeichnung auch auf andre Siebe übertragen, ebenso braucht man Rättern oder Durchrättern gleichbedeutend mit Sieben. – Die Siebe mit kreisender Bewegung (Kreiselrätter) haben sich neben den Schüttelsieben wegen des ruhigen Ganges und der großen Leistungsfähigkeit schnell eingeführt; die bekanntesten Bauarten sind, der Karliksche Pendelrätter (Fig. 3), der Klönne-, der Coxe-, der Seltner- und der Schwidtal-Rätter. Der Karliksche Pendelrätter besteht aus dem Siebkasten S (die Seitenwand ist zum Teil entfernt), der mittels der Hängestangen P₁ und dem Kugelgelenkzapfen Z in dem Pyramidengerüst P aufgehängt ist; dieses letztere stützt sich auf das gemauerte Fundament F. Die kreisende Bewegung des Siebkastens wird von der stehenden Welle w durch die Kurbelscheibe k vermittelt; in dem der Kurbel gegenüberliegenden Quadranten befindet sich zur Ausgleichung der Schwungmassen das Gegengewicht G g (eingegossenes Blei). Die Lenkstange L, welche am Siebkasten gegabelt und mittels Gelenk bei c beteiligt, anderseits bei r auf einer Rolle verlagert ist, führt den Siebkasten bei der Umdrehung parallel zu sich selbst, sie trägt auch den Eintragschuh E. Auf diesen wird das Gut mittelst Wipper aus den Hunden entleert und gelangt dann allmählich auf das oberste und gröbste Sieb 1, die Grobe wird bei A₁ ausgetragen, das durchfallende Gut wird durch das Rückführungsblech B veranlaßt, seinen Weg über die ganze Länge des Siebes 2 zu nehmen. Es sind noch die feineren Siebe 3 und 4 eingebaut, das allerfeinste Gut fällt auf den Boden des Siebkastens und wird bei A₅ ausgetragen. Aus den Austragschnauzen A₁–A₅ gelangt das Gut zur Weiterbeförderung auf Rutschen (geneigte Gerinne). Der Kurbelhalbmesser der Scheibe k beträgt etwa 5 cm, bei 120 Umdrehungen pro Minute und 2 qm Siebfläche pro Sieb leistet ein Pendelrätter 60 Doppelwagen zu 10000 kg in 10 Stunden und braucht etwa 1¹/₂ PS. – Der Siebkasten beim Klönne-Rätter ist ähnlich gebaut, jedoch von unten her gestützt. Beim Coxe- und Seltner-Rätter ist der Siebkasten in zwei gleich schwere Teile, einen oberen S und einen unteren S₁, geteilt (Fig. 4), der Ausgleich der Schwungmassen ist dadurch bewirkt, daß die Bewegung von doppelt gekröpften Wellen W, W₁ aus mittels der Kurbeln K, K₁ und der Lenkstange L stattfindet. Die größten Nummern des Seltner-Rätters erhalten Siebe von je 5,0 qm Fläche und verarbeiten in 1 Stunde 100 t Klarkohle. Aehnlich ist auch der Ausgleich beim Schwidtal-Rätter. Außer der Bewegung der ebenen Siebe in der Siebebene ist auch die Bewegung in der zur Siebebene normalen Richtung, welche mittels Hebelübertragung von rotierenden Exzentern aus bewirkt wird, in Anwendung. Das Gut wird hierbei auf dem Siebe, welches deshalb Wurfsieb heißt, geworfen. Die Stangen- und Wellensiebe mit selbständiger Bewegung der einzelnen Teile sind in den letzten Jahrzehnten ausgebildet worden; sie dienen zum Ablieben der großen Stücke in der Kohlenaufbereitung und haben gegenüber den im ganzen bewegten Stangenrosten den Vorteil, daß die Sieböffnungen sich nicht leicht verlegen und der ganze Apparat ruhiger arbeitet. Aus der großen Zahl seien die folgenden Bauarten herausgehoben. – Der Briartsche Stangenrost (Fig. 5) besteht nur aus Längsstäben, von diesen sind die abwechselnden Stäbe l und l₁ je an einem Querstabe q bezw. q₁ beteiligt und jedes System wird von der Welle W aus mittels Exzenter e und e₁ und gekrümmten Verbindungsstangen so bewegt, daß die einzelnen Punkte der Stäbe am oberen Ende Kreise beschreiben, während die unteren auf angehängten Querstäben Q, Q₁ aufliegenden Enden eine[101] wagerecht hin und her gehende Bewegung haben. Die Stabsysteme heben abwechselnd die großen Stücke um den Durchmesser des Exzenterkreises vorwärts, das Klare fällt durch. Die Fig. 6–9 geben einige übliche Formen von Wellenrosten. Der Rost von Borgmann & Emde (Fig. 6) besteht aus festeingebauten Längsstäben l, welche zur Aufnahme der sich drehenden Querstäbe q entsprechende Aussparungen haben, die Sieboberfläche ist eben, die Durchfallöffnungen sind Quadrate; der Antrieb der Querstäbe erfolgt durch Kettenräder und Kette ohne Ende, die in der Figur fortgelassen sind. Bei dem Roste von Karop (Fig. 7) sind auf die Querstäbe Körper von elliptischem Querschnitt aufgesetzt, und zwar sind diejenigen der benachbarten Querstäbe um 90° gegeneinander verdreht; der Antrieb erfolgt durch die Kettenräder k, die abwechselnd auf der einen und der andern Seite der Querstäbe aufgesetzt sind. Auch hier sind die Sieböffnungen Quadrate, jedoch erhält die Sieboberfläche eine Wellenbewegung, durch die eine weitgehende Auflockerung des Gutes stattfindet. Die neueren Distl-Suski-Roste (Fig. 8 und 9) erhalten auf den Querstäben aufgesetzte Körper vom Querschnitt eines Bogendreiecks; die Bauart Fig. 8 hat außer den Querstäben Längsstäbe und quadratische Oeffnungen. In Fig. 9 tragen die Querstäbe zwischen vorspringenden Rippen Einschnürungen, so daß ohne Anwendung von Längsstäben kreisförmige Sieböffnungen entliehen. Bei den Distl-Suski-Rosten findet ein eigentümliches Heben und Senken der Sieboberfläche statt. Auch Roste, bei denen an Stelle der Längsstäbe parallele über Scheiben, laufende Ketten ohne Ende treten, sind in Gebrauch (vgl. D.R.P.I. Nr. 73696, Frantz, U. Zabrze O.S.).

Der Stangenrost Seltner besteht aus zwei Systemen Querstäbe, von denen das eine a in dem festliegenden Rahmen C eingebaut ist, während das andre b in dem beweglichen Rahmen c befestigt ist. Letzterer ruht mit vier Stützen d auf den beiden Wellen w und wird von der mittels Riemenscheibe R in Umdrehung gesetzten Welle g durch Kurbeln und Schubstangen f in auf- und abwärts schwingende Bewegung gesetzt. Dementsprechend sind die feststehenden Roststäbe auf der Rückseite konvex, die bewegten Stäbe entsprechend konkav. Fig. 10 zeigt das Stabsystem b in der höchsten Stellung, punktiert ist die niedrigste Stellung bei den mittelsten Stäben angedeutet; die Gegengewichte G g gleichen das Gewicht des bewegten Systems aus.

Während die Rückseite der Roststäbe voll ist, besteht die arbeitende Fläche aus kurzen, rippenartigen Ansätzen (Fig. 10a), zwischen denen quadratische Oeffnungen verbleiben, und zwar verlaufen diese Rippen nach unten schwächer, um das Durchfallen der Stücke zu erleichtern. Die Rostoberfläche, deren gesamte Neigung etwa 12° beträgt, wird daher aus schrägliegenden, sich hebenden und senkenden Stufen gebildet, über welche das Siebgut in schonender Weise vorwärts geschoben wird. Die Roste erhalten bis zu 2,0 m Breite und 4,0 m Länge; bei 40–45 Spielen in der Minute beträgt der Arbeitsbedarf 3 PS.

2. Die Trommelsiebe bestehen aus Siebflächen, welche um eine Achse symmetrisch angeordnet sind; entweder ist die Siebfläche gekrümmt (konische, zylindrische Siebtrommel) oder es sind mehrere ebene Siebflächen vorhanden (prismatische, abgestumpft pyramidale Siebtrommel). Die Achse der zylindrischen und prismatischen Trommel muß etwas geneigt verlagert werden,[102] damit von dem Gute, welches an dem einen Ende eingetragen wird, die Grobe an das andre Ende zum Austrage gelangt. Bei der konischen und pyramidalen Trommel ist die Achse wagerecht verlagert, die Siebfläche schließt mit der Achse einen Winkel von etwa 4° ein. Am häufigsten wird die konische Trommel (Fig. 11 und 12) angewendet; die Verbindung des Siebmantels mit der Achse geschieht durch Sterne; an der Eintrag- und Austragseite wird das Sieb durch Eisenblechkegel verlängert. Man nennt die Siebtrommeln auch Separations- oder Klassiertrommeln.

Sollen mehrere Siebgrößen angewendet werden, so sind vorwiegend drei Anordnungen üblich: die Stufentrommel, die Langtrommel und die konzentrische Trommel. Die Stufentrommel besteht aus einer Anzahl Trommeln, deren jede die Bauart der Fig. 11 hat; das Grobe wird am weiteren Ende ausgetragen und sammelt sich in einem Abfallrohre, das durch das Sieb durchfallende Gut in einem unter der Trommel eingebauten Gerinne, es wird einer zweiten Trommel mit feinerem Siebe zugeführt, deren Einrichtung ganz dem der ersten entspricht. Es werden zuweilen fünf, auch noch mehr Trommeln untereinander angewendet. – Bei der Langtrommel bilden sämtliche angewendete Siebweiten eine konische Trommel; das Gut gelangt zunächst auf das feinste Sieb, dann der Reihe nach auf die anschließenden gröberen Siebe.

Unter jedem Trommelteile sammelt sich die betreffende Korngröße. In der konzentrischen Trommel bildet jedes Sieb einen Kegelmantel, das gröbste Sieb liegt innen, das feinste außen. Man baut Trommeln mit drei bis vier konzentrischen Sieben. Trommelsiebe haben den Nachteil, daß das Gut starken Abrieb erleidet; bei der konzentrischen Trommel tritt das besonders hervor, wenn, um den Durchmesser nicht zu groß werden zu lassen, der Abstand zwischen den einzelnen Sieben klein bemessen wird. – Das Schmitt-Manderbachsche Spiralsieb, dessen schematischen Querschnitt die Fig. 13 wiedergibt, vermeidet diesen Uebelstand dadurch, daß zwischen die einzelnen Siebe nach Schraubenlinien verlaufende Austragrinnen a eingebaut werden. Durch diese wird bei jedem Umlaufe das zwischen zwei Sieben befindliche Gut ausgetragen. In neuerer Zeit werden auch konzentrische Trommeln mit derartigen Austragrinnen versehen.

Häufig wird auf die Siebapparate reichlich Wasser gegeben, um neben dem Sieben ein Abläutern (Abwaschen) des Kornes herbeizuführen (Siebwäsche, Rätterwäsche); auch werden besondere Trommeln aus Eisenblech gebaut (Waschtrommeln), welche nur das Abläutern bezwecken, sie erhalten die durch Fig. 14 im Längsschnitt ersichtliche, aus drei abgestumpften Kegeln zusammengesetzte Form; hierdurch wird das Wasser samt den Körnern nach Maßgabe der in der Zeiteinheit eingetragenen Menge Gut längere Zeit in der Trommel zurückgehalten.

In seltenen Fällen werden in der Aufbereitung Einrichtungen angewendet, welche die Trennung nach der Form der Körner bezwecken; so kommen in der Steinkohlen- und Anthrazitaufbereitung Apparate vor [1], [2], welche die in flachen Stücken brechenden Berge von den in würfeligen Stücken brechenden Kohlen selbsttätig sondern. Die bei der pennsylvanischen Anthrazitaufbereitung durch Coxe eingeführten Vorrichtungen (Fig. 15) schließen an die eigentlichen Siebvorrichtungen an. Sie bestehen aus rechteckigen Rinnen mit einer steil- und einer flachgelegten Seite. Würfelige Körner rollen über die Rinne fort, plattenförmige legen sich auf die flache Seite der Rinne und rutschen dann durch die in der steilen Seite angebrachten Schlitze ab. Da sie das Auslesen (Klauben) der Schiefer mit der Hand ersetzen, werden diese Einrichtungen selbsttätige Klaubetafeln genannt.

Literatur: Vgl. die bei Aufbereitung, Bd. 1, S. 350 unter [1]–[5] genannten Werke. – [1] Schulz, W., Mitteilungen über eine bergmännische Studienreise, Essener Glückauf, 1894, S. 67. – [2] Rochelt, F., Neuerungen an Sortiervorrichtungen bei der Kohlenaufbereitung u.s.w., Oesterr. Zeitschr. f. Berg- u. Hüttenwesen, 1894, S. 85.

Treptow.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6.

Fig. 7., Fig. 8., Fig. 9.

Fig. 10.

Fig. 11 und 12.

Fig. 13.

Fig. 14., Fig. 15.