Numerische und experimentelle Untersuchung des Sortiervorgangs im Zick-Zack-Sichter

In der vorliegenden Arbeit wird der Zick-Zack-Sichter untersucht. Als Basis für Optimierungsmaßnahmen sollte ein tiefergehendes Verständnis der Vorgänge im Sichter erreicht werden. Eine weitere Zielstellung war es, den Einfluss der verschiedenen geometrischen Größen (Breite, Höhe, Tiefe, Leerraumlänge und Winkel der Sichtstufe) auf den Sortierprozess zu untersuchen.
Die Analyse des Prozesses im Zick-Zack-Sichter wird mithilfe eines numerischen Modells durchgeführt. Zur Absicherung der Ergebnisse wurde das Berechnungsmodell experimentell anhand von Laser-Doppler-Anemometrie- und Particle-Tracking-Velocimetry-Messungen validiert.
Es konnte gezeigt werden, dass die Sichtstufen, abgesehen von den Untersten sowie im Bereich der Materialaufgabe, ein vergleichbares Stromfeld aufweisen.
Die Bewegung monodipserser Partikel wurde unter Variation der Leerrohrgeschwindigkeit simuliert. Es konnten die Teilprozesse wie Auf- und Abwärtstransport der Teilchen und darüber hinaus Sekundärbewegungen der Partikel identifiziert und analysiert werden.
Durch die Simulation des Sortierprozesses wurden Mechanismen, die zum Leicht- bzw. Schwergutaustrag oder zur Anreicherung von Partikeln führen, identifiziert. Die der Sortierung zugrundeliegenden Bewegungsmuster der Teilchen konnten grundsätzlich abgebildet und mit der gängigen Modellvorstellung verglichen werden. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse wurden Optimierungsmaßnahmen erarbeitet.
Des Weiteren wurde der Einfluss der geometrischen Abmaße der Sichtstufe analysiert und quantifiziert. Zu diesem Zweck wurden 45 verschiedene geometrische Varianten der Sichtstufengeometrie simuliert. Auf dieser Basis wurden Empfehlungen für die Gestaltung der Sichtergeometrie erarbeitet.