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Mechanische Verfahrenstechnik - Sieben von Partikeln

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Mechanische Verfahrenstechnik

Sieben von Partikeln

Die Siebanalyse beinhaltet eine Trennung nach Partikeldurchmessern und -längen unter Verwendung von mechanischer Kraft.

Sieben im Industriemaßstab
Sieben im Industriemaßstab

Die Richtung, Intensität und Art der Kraft kann je nach Siebverfahren stark variieren. So kann eine Probe in horizontale, vertikale oder beide Richtungen bewegt werden. 

Merke

Hier klicken zum AusklappenEine genaue Definition der unterschiedlichen Siebverfahren, sowie eine Anleitung zu deren Durchführung findet sich in DIN 66165.

Auftretende Kräfte während eines Siebvorgangs

  • Schwerkraft
  • Strömungskraft
  • Stroßkraft
  • Reibungskraft
  • Haftkraft
  • Klemmkraft 

Fraktionen

Als Fraktionen bezeichnet man die verschiedenen voneinander getrennten Siebböden. Zusammengefasst spricht man auch von einem Siebturm. Wie viele Fraktionen gewählt werden, hängt von der zuvor festgelegten Einteilung ab. 

Sieben - Bedingungen

Das Sieben setzt mehrere Bedingungen voraus:

  1. Auflockern der Schüttung - Damit wird gewährleistet, dass die Partikel auf ihrem Weg über das Sieb die Möglichkeit haben, sich über den Öffnungen des Siebes einzuordnen.
  2. Beförderung der Partikel - Es muss eine ausreichende Kraft vorliegen, die die Partikel durch die Sieböffnungen befördert. 
  3. Verweilzeit des Siebgutes - Hierbei muss die Transportgeschwindigkeit und die Sieblänge so gewählt werden, dass die Verweilzeit auf dem Siebboden ausreichend ausfällt, damit die Trennung erfolgreich ist. 
  4. Grenzkörner beachten - Anders als kleine Partikel, die schnell durch viel größere Maschen fallen, sind Grenzkörner die Partikel, die gerade noch so durch eine Masche fallen würden. Eine längere Verweilzeit auf dem Sieb ist hier anzuraten.

Sieben - Verfahren

Nachfolgend haben wir dir Verfahren aufgeführt, die sich zu einer Siebung eignen:

Trockensiebung

$ rightarrow $ anwendbar wenn die Partikel $ > 40 \mu m - 125 mm$. 

Liegen trockene Schüttgüter vor, so können Wurf-, Plan-, oder Klopfsiebmaschinen genutzt werden. 

Schema einer Trockensiebmaschine
Schema einer Trockensiebmaschine

In der obigen Abbildung siehst du eine zugehörige Darstellung einer Trockensiebung mit Siebmaschine. Die verwendeten Siebböden gibt es in unterschiedlichen Ausführungen. Häufig werden Rundlochplatten oder Quadratlochplatten für die Siebung verwendet. In Fällen mit besonderen Anforderungen kommen Drahtsiebeböden und elektrisch geätzte Siebeböden zum Einsatz. Letztere eignen sich vorrangig zur Ultraschallsiebung. 

Luftstrahlsiebung

Hier trennt ein Luftstrahl den Feinanteil vom Großanteil durch Austragung aus dem Siebraum. Es bleibt der Grobanteil im Siebraum zurück. Diese Variante kommt ab einer Partikelgröße von weniger als $ 40 \mu m $ zum Einsatz. Die Grenzen liegen bei modernen Verfahren zwischen $ 10 \mu m - 200 \mu m $ 

Nass-Siebung

Agglomerierende Partikelkollektive werden nass gesiebt. Dies erlaubt eine Größenbestimmung von Partikeln $ > 20 \mu m - 20 mm $.  Die Nasssiebung lässt sich als besonderer Fall der Wurfsiebung bezeichnen. Die Probe wird hierbei  mit einem geeigneten Fluid [bsp. Wasser] vermischt und durch unterschiedlichen Siebe geschwemmt. 

Ultraschallsiebung

Die Verwendung von geätzten Sieben und die Durchführung einer Ultraschallerregung erlauben eine Größenbestimmung von Partikeln $ > 5 \mu m $

Plansiebung

Bei der Plansiebung werden die Proben in eine kreisende horizontale Bewegung [2 dimensional] versetzt. Gerade längliche, faserige oder plättchenförmige Partikel eignen sich für dieses Verfahren. Es kann eine Partikelgröße von $ 45 \mu - 64 mm $ gesiebt werden. 

Klopfsiebung

Anders als bei der Plansiebung wird bei der Klopfsiebung zusätzlich ein vertikaler Klopfimpuls erzeugt, welcher die Rotation überlagert. 

Siebmaschinen - Ausführungen

Nun folgt eine Auswahl von Siebmaschinen, die für Siebvorgänge genutzt werden können. 

  • Siebmaschinen mit bewegten Rosten
  • Siebmaschinen mit Schwingsieben
  • Siebmaschinen mit Planschwingsieben
  • Siebmaschinen mit Wurfsieben [vergleichsweise sehr beliebt]
  • Siebmaschinen mit erregten Siebbelägen
  • Siebmaschinen mit erregten Siebkästen
  • Siebmaschinen mit Trommelsieben
  • Sonderformen