<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine Sieb- bzw. Sortiervorrichtung mit einer Sieb- bzw. Sortierstruktur und zwei Lagern zur Montage der Sieb- bzw. Sortierstruktur an einer starren Maschinenbasis.
Herkömmlicherweise werden Sieb- bzw. Sortierstrukturen mit den Methoden des Maschinenbaus derart gelagert, dass die Lagerung so starr wie möglich ausgeführt wird. Dies bedeutet, dass die Lagerung in Bezug auf die Sieb- bzw. Sortierstruktur als unnachgiebig angesehen werden kann, wodurch bei Einleitung von Kräften in die Sieb- bzw. Sortierstruktur starke Spannungsüberhöhungen im Bereich der Lagerstellen der Sieb- bzw. Sortierstruktur auftreten. Diese Spannungs- überhöhungen sind im rauen industriellen Betrieb häufig gegeben, beispielsweise durch Schwingungen, Rütteln infolge Unwucht bei drehenden Teilen etc. verursacht. Die Spannungsüberhöhungen können die Lebensdauer der gesamten Sieb- bzw. Sortierstruktur beträchtlich herabsetzen.
Die DE 196 51 643 A1 (Voith Sulzer Stoffaufbereitung) beschreibt eine Siebvorrichtung gemäss dem Oberbegriff. Hier ist zwar ein sog. Federelement für die axiale Lagerung vorgesehen, in radialer Richtung wird jedoch eine fixe Einspannung zwischen starren Teilen gewählt, die keinerlei Nachgiebigkeit aufweisen. Damit kann das Problem der überhöhten Spannungen nicht gelöst werden. Die vorgesehenen Federelemente dienen offensichtlich dazu, ungleiche Längen der Stäbe zu kompensieren. Die WO 1997/30211 A2 (Ahlstrom Machinery) beschreibt einen Sortierer, bei dem an seinem unteren Ende ein flexibler Teil zur Lagerung vorgesehen ist, wobei der obere Teil fix mit dem Gehäuse verbunden und die Verbindung zusätzlich fixiert ist.
Auch hier besteht am oberen Ende eine fixe Verbindung und am unteren Ende im Betrieb keine Flexibilität in radialer Richtung (lediglich eine gewisse axiale Nachgiebigkeit). Auch diese Ausgestaltung kann die Probleme der Risse der Verbindung der Siebstruktur mit der Maschinenbasis nicht lösen.
In Fig. 1 sind die herkömmliche Lagerung eines Sortierkorbes 1, der in der Papier- und Zellstoffindustrie Verwendung findet, sowie die im Betrieb im Sortierkorb 1 auftretenden Spannungen, dargestellt als Spannungsverlaufskurve 4 über die Länge des Sortierkorbes, zu sehen. Der Sortierkorb 1 ist an einer Maschinenbasis 2 angeschweisst (siehe Schweissstellen 3). Die Schweissstellen 3 stellen ein starres (unnachgiebiges) Lager dar. Der Begriff Maschinenbasis 2 ist so zu verstehen, dass es sich dabei auch um ein Zwischenstück handeln kann, das selbst in starrer Weise wiederum an einem Träger befestigt ist. Man erkennt aus der Spannungsverlaufskurve 4 die starken Spannungsüberhöhungen im Sortierkorb 1 an seinen Lagerstellen.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung für die geschilderten Probleme des Standes der Technik, indem die eingangs genannte Sieb- bzw. Sortiervorrichtung derart weitergebildet ist, dass die starre Maschinenbasis ein lösbares Zwischenstück, insbesondere Zwischenring, aufweist, worin die Lager für die Sieb- bzw. Sortierstruktur vorgesehen sind und die Lager eine höhere Nachgiebigkeit aufweisen als die Sieb- bzw. Sortierstruktur.
Der Begriff "Nachgiebigkeit" ist dabei als die Verschiebung des Lastangriffspunkts infolge einer angreifenden Kraft zu verstehen. Bei vorgegebener Kraft ist die Verschiebung des Lastangriffspunktes umso grösser, je höher die Nachgiebigkeit ist. Die Nachgiebigkeit ist vom E-Modul des verwendeten Werkstoffs und von der Geometrie abhängig. Die Verschiebung des Lastangriffspunktes ist reversibler Natur, d. h. dauerhafte Verformungen der genannten Maschinenteile treten im Rahmen des widmungsgemässen Einsatzzweckes nicht auf, wofür bei der Konstruktion durch entsprechende Auslegung der Materialien und Dimensionierung der Teile Sorge getragen wurde.
Bei Wegfall der Belastung stellt sich wieder der ursprüngliche Zustand ein.
Durch die erfindungsgemässen Massnahmen ist der Spannungsverlauf in der Sieb- bzw. Sortierstruktur viel gleichmässiger als bei der Lagerung nach dem Stand der Technik. Die Vorteile der Erfindung sind in Fig. 2 dargestellt, die den Siebkorb 1 von Fig. 1 in einer erfindungsgemässen Lagerung zeigt, indem der Sortierkorb 1 mittels eines elastischen Bettungselementes 5 an der Maschinenbasis 2 befestigt ist. Das Bettungselement 5 weist höhere Nachgiebigkeit auf als der Sortierkorb 1, wodurch ein gleichmässiger Spannungsverlauf erzielt wird, wie aus der Spannungsverlaufskurve 4' ersichtlich ist. Aus dieser Kurve 4' erkennt man, dass keinerlei Spannungsüberhöhungen an den Lagerstellen auftreten und sich stattdessen ein gleichmässiger Spannungsverlauf über die gesamte Länge des Sortierkorbes 1 ergibt.
Durch die Erfindung wird, wie vorhin gezeigt, die Spannungsüberhöhung im Bereich der Lagerung der Sieb- bzw. Sortierstruktur reduziert oder sogar völlig eliminiert. Als Folge dessen ergibt sich eine verlängerte Lebensdauer bzw. die Möglichkeit, die Sieb- bzw. Sortierstruktur weniger massiv auszuführen und dadurch beträchtliche Kosten zu sparen. Die Kostenersparnis betrifft
<Desc/Clms Page number 2>
sowohl den Materialverbrauch als auch den verringerten Verarbeitungsaufwand.
Die Sieb- bzw. Sortierstruktur kann vorzugsweise Sortierkörbe, Siebkörbe, etc. umfassen, wie sie in der Papier- und Zellstoffindustrie Verwendung finden.
Wie bereits anhand der Fig. 2 erläutert, kann die erhöhte Nachgiebigkeit des Lagers in Bezug auf die Sieb- bzw. Sortierstruktur dadurch erreicht werden, dass im Lager nachgiebige Bettungselemente zum Einsatz kommen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Bettungselemente aus Materialien mit einem kleineren E-Modul als jener des Materials der Sieb- bzw. Sortierstruktur. Vorteilhaft kommen dabei für die Bettungselemente elastische Materialien, wie z. B. Polymere, insbesondere Kautschuk, zum Einsatz. Die Sieb- bzw. Sortierstruktur besteht meistens aus Metall, insbesondere rostfreiem Stahl mit E-Modulwerten zwischen 190. 000 und 210. 000 MPa.
In einer fertigungstechnisch günstigen und den Zusammenbau erleichternden Ausgestaltung der Erfindung sind die Bettungselemente an der Sieb- bzw. Sortierstruktur angeformt, wobei vorzugsweise die Bettungselemente zur formschlüssigen Aufnahme in einem Lagerelement der Maschinenbasis ausgebildet sind. Den Bettungselementen kann gleichzeitig die Funktion von Dichtungselementen verliehen werden, insbesondere, wenn sie aus einem Kautschuk o. dergl. geformt sind. Die Bettungselemente können auch mit separaten Dichtungselementen verbunden sein.
In einer alternativen Ausführungsform sind die Bettungselemente als Federelemente ausgeführt, wobei die Federelemente aus demselben Material gefertigt sein können wie die Sieb- bzw.
Sortierstruktur. Auch die Federelemente können als dichtende Elemente ausgeführt sein oder mit Dichtelementen verbunden sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Sortierkorb in herkömmlicher Lagerung sowie die im Sortierkorb auftretenden Spannungen;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Sortierkorb in erfindungsgemässer Lagerung sowie die im Sortierkorb auftretenden Spannungen;
Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch einen Stabsiebkorb in herkömmlicher Lagerung;
Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch einen Stabsiebkorb in erfindungsgemässer Lagerung;
Fig. 5 ein Detail eines erfindungsgemässen Stabsiebkorbes;
Fig. 6 eine Teilansicht eines erfindungsgemässen Stabsiebkorbes in einer erfindungsgemässen Lagerung ;
Fig. 7 eine Teilansicht eines erfindungsgemässen Stabsiebkorbes in einer anderen erfindungsgemässen Lagerung;
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform eines Stabsiebkorbes in einer erfindungsgemässen Lagerung ;
Fig. 9 ein Diagramm des Spannungsverlaufs im Stabsiebkorb in der herkömmlichen Lagerung von Fig. 3 ; Fig. 10 ein Diagramm des Spannungsverlaufs im Stabsiebkorb in der erfindungsgemässen La- gerung von Fig. 4.
Zunächst auf Fig. 3 Bezug nehmend, ist darin eine Sieb- bzw. Sortierstruktur in Form eines Stabsiebkorbes dargestellt, wie er in Sortierern in der Papier- und Zellstoffindustrie Verwendung findet. Der Stabsiebkorb besteht aus einer Vielzahl an Stäben 6a aus rostfreiem Stahl, die parallel zueinander am Umfang eines Ringes 6b angeschweisst (bei 6c) sind, wobei der Ring 6b als Flanschring ausgebildet ist. Der Flanschring 6b ist mittels Schrauben 8 mit einem Zwischenring 7 verbunden, der wiederum über Schrauben 9 mit einer Maschinenbasis in Form eines Gehäuseflansches 10 verbunden ist, der Teil eines Gehäuses 11 des Sortierers ist. Der Flanschring 6b hat für die Stäbe 6a die Funktion eines Lagers, wobei die Lagerung der Stäbe aufgrund der Schweissung 6c als unnachgiebig bzw. starr anzusehen ist.
Ebenso stellt die Verschraubung des Flanschringes 6b mit dem Zwischenring 7 und dem Gehäuseflansch 10 ein starres Lager dar. Die in der Verwendung im Stabsiebkorb auftretenden Spannungen sind im Diagramm von Fig. 9 dargestellt, das die in den Stäben 6a auftretenden Spannungen in MPa über der Stablänge in m (Meter) zeigt, ausgehend von der Schweissstelle 6c (= 0,0 m). Man erkennt deutlich, dass die an der Schweissstelle auftretende Spannung mit mehr als 55 MPa ein Vielfaches der durchschnittlichen Spannungen beträgt, was die Lebensdauer des Siebkorbes natürlich reduziert oder eine sehr massive und damit
<Desc/Clms Page number 3>
teure Auslegung des Siebkorbes verlangt.
In Fig. 4 ist eine erfindungsgemässe Fortbildung des Stabsiebkorbes von Fig. 3 dargestellt. Diese unterscheidet sich dadurch von der Ausführungsform von Fig. 3, dass die Stäbe 6a nicht mehr direkt am Flanschring angeschweisst sind, sondern statt dessen in ein ringförmiges Bettungselement 12 aus einem Polymer, wie z. B. Kautschuk eingegossen sind. Das Bettungselement 12 wiederum ist in eine ringförmige Ausnehmung im Flanschring 6b' eingepasst und wirkt gleichzeitig als Dichtring. Der Flanschring 6b' wiederum ist in bekannter Weise in den Zwischenring 7 eingepasst (bzw. durch nicht dargestellte Schrauben damit verschraubt). Der Zwischenring 7 ist mittels Schrauben 9 mit dem Gehäuseflansch 10 des Gehäuses 11 starr verbunden.
Aus dem Diagramm von Fig. 10, das die bei dieser erfindungsgemässen Ausführungsform in den Stäben 6a auftretenden Spannungen in MPa über der Stablänge in m zeigt, ist sofort ersichtlich, welch grossen Vorteil die erfindungsgemässe nachgiebige Lagerung der Stäbe des Stabsiebkorbes mit sich bringt, da an den Lagerstellen, d. h. an den in das Bettungselement 12 eingegossenen Enden der Stäbe, die auftretenden Spannungen kaum grösser sind als im weiteren Längenverlauf der Stäbe. Dadurch ergibt sich für den erfindungsgemässen Stabsiebkorb eine wesentlich erhöhte Lebensdauer als bei den bekannten Stabsiebkörben.
In einer Ausgestaltung der Erfindung können die Stäbe des Siebkorbes - wie in der bekannten Ausführungsform - am Flanschring angeschweisst, dafür aber der Flanschring über ein nachgiebiges Bettungselement mit dem Zwischenring oder einer Maschinenbasis verbunden sein. Es kann weiters erwähnt werden, dass der Siebkorb anstatt aus einzelnen Stäben auch aus Lochblechen bestehen kann, deren Ränder in die Bettungselemente aufgenommen sind.
In Fig. 5 ist die Siebstruktur in Form von in den Bettungsring 12 aus Polymer eingegossenen Stäben 6a des Siebkorbes vergrössert dargestellt. Auf die Stäbe 6a einwirkende Querkräfte Pi werden über den nachgiebigen Bettungsring 12 abgeleitet und an eine Maschinenbasis übertragen.
Fig. 6 zeigt eine Variante eines Flanschringes 13 zur Aufnahme der Siebstruktur von Fig. 5. Im Flanschring 13 ist eine umlaufende Nut 13a ausgebildet, die so dimensioniert ist, dass der Bettungsring 12 darin dichtend aufgenommen werden kann. Da der Bettungsring 12 zusammenpressbar ist, ist die Breite der umlaufenden Nut 13a etwas kleiner als jene des Bettungsringes, so dass eine Presspassung erzielt und damit die Dichtwirkung sichergestellt wird.
Fig. 7 zeigt einen anderen Flanschring 14 zur Aufnahme der Siebstruktur von Fig. 5. Dieser Flanschring 14 verfügt über eine Umfangsausnehmung 14a, in der der Bettungsring 12 aufgenommen ist. Der Bettungsring 12 wird durch einen Deckel 17, der mittels Schrauben 18 am Flanschring 14 befestigt ist, gegen die Ausnehmung 14a gedrückt, so dass der Bettungsring 12 dichtend am Flanschring 14 gehalten wird.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Sieb- bzw. Sortierstruktur, bei der die Siebstruktur in Form von Stäben 6a über Federelemente 15 in einer Umfangsnut 16a eines Flanschringes 16 befestigt sind. Das Federelement 15 nimmt die auf die Stäbe 6a wirkenden Querkräfte Pi auf und leitet sie an den Flanschring 16 ab. Die Breite und Tiefe der Umfangsnut 16a ist so bemessen, dass sich die Stäbe im Rahmen der normalerweise im Betrieb auftretenden Lasten frei innerhalb der Umfangsnut bewegen können. Das Federelement 15 kann zweckmässigerweise aus demselben Material gefertigt sein wie die Stäbe und der Flanschring, z. B. aus rostfreiem Stahl.
Auch hier kann die Dichtheit der Lagerung dadurch gewährleistet werden, dass das symbolisch dargestellte - Federelement 15 formschlüssig mit der Umfangsnut ausgeführt ist oder durch eine umlaufende, dichte Schweissnaht mit der Siebstruktur und dem Flanschring verbunden ist.
Alle vorgenannten Ausführungsformen der Erfindung stellen Sieb- bzw. Sortiervorrichtungen dar, bei denen eine Sieb- bzw. Sortierstruktur über ein Lager mit einer starren Maschinenbasis verbunden sind, wobei das Lager eine höhere Nachgiebigkeit aufweist als die Sieb- bzw. Sortierstruktur. Die Nachgiebigkeit des Lagers wird durch Bettungs- bzw. Federelemente gewährleistet, die die Lagerkräfte und Momente auf die Maschinenbasis übertragen.