CH719570A1 - Maschine zum Fraktionieren von Getreidemahlprodukten. - Google Patents

Abstract

Der Plansichter oder die Griessputzmaschine weist mindestens ein Siebabteil mit einer Anordnung von mehreren Siebelementen mit Sieben (23) auf. Die Siebabteile sind in Schwingungen versetzbar, beispielsweise in Form kreisender Bewegungen. Mindestens eines der Siebe (23) ist als Flachkörper, insbesondere Metallblech, ausgebildet. Dabei sind die Sieblöcher als Durchgangslöcher vorhanden, die durch Ätzen erstellt wurden. Es kann also ein geätztes Metallsieb für den Plansichter bzw. die Griessputzmaschine verwendet werden. Es zeigt sich, dass durch diese Massnahme die Effizienz des Fraktionierprozesses markant verbessert werden kann.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Fraktionieren von Getreidemahlprodukten, beispielsweise einen Plansichter oder eine Griessputzmaschine.

[0002] Maschinen zum Fraktionieren von Getreidemahlprodukten dienen der Trennung von Bestandteilen eines Mahlguts in gröber und feiner gekörnte Bestandteile und je nachdem auch Bestandteile unterschiedlicher Dichten sowie der Entfernung von Fremdkörpern aus dem Mahlgut. Das Auftrennen des Mahlguts in unterschiedlich gekörnte Bestandteile wird auch „Klassieren“ oder „Fraktionieren“ genannt. Plansichter werden im Allgemeinen in der Müllerei zum Fraktionieren der Getreidemahlprodukte zwischen und nach Durchgängen durch den Walzenstuhl einer Getreidemühle verwendet. Auch für ein sogenanntes Kontrollsichten, d.h. das Durchsieben von an sich verkaufsfertigem Mehl, können sie zum Einsatz kommen. Griessputzmaschinen dienen dem Aufteilen von Griessbestandteilen in einem dem Mahlverfahren nachgelagerten Vorgang oder auch zwischen Mahlvorgängen.

[0003] Der Vorgang des Fraktionierens von Getreidemahlprodukten ist nicht zu verwechseln mit dem vorgelagerten Vorgang der Reinigung, welchem Getreidekörner unterworfen werden, um Stroh, Steine, Fremdkörper, Sämlinge oder Sand vom Getreide zu trennen, und für welchen ebenfalls - vergleichsweise grobe - Siebe verwendet werden. Plansichter weisen Siebabteile auf, die je einen Stapel von als Plansieben fungierenden Sieben aufweisen. Die Siebe sind jeweils auf Primärrahmen, sogenannte „Einlegerahmen“ aufgespannt, die ihrerseits in Siebrahmen (hier als „Sekundärrahmen“ bezeichnet) eingelegt sind. Die Siebabteile werden durch einen geeigneten Antriebsmechanismus in horizontal schwingende Bewegungen versetzt, insbesondere in Kreisschwingungen in der Siebebene. Im Allgemeinen kommen in Plansichtern auch sogenannte Siebreiniger zum Einsatz, d.h. bewegliche Elemente, welche durch die Bewegungen der Siebabteile angetrieben werden und durch ihre Bewegung relativ zum jeweiligen Sieb dieses von blockierten Siebgutanteilen befreien.

[0004] Bei sogenannten Griessputzmaschinen sind die verwendeten Siebe ebenfalls in mehreren Lagen angeordnet, und sie werden ebenfalls in Schwingungen versetzt. Sie schwingen aber im Gegensatz zu Plansieben, wie sie bei Plansichtern verwendet werden, nicht (nur) in der Siebebene, weshalb sie den Wurfsieben zuzurechnen sind. Ausserdem wird bei Griessputzmaschinen ein Luftstrom erzeugt, welchem das Siebgut während des Siebvorgangs ausgesetzt ist.

[0005] Innerhalb einer Maschine zum Fraktionieren von Getreidemahlprodukten kommen im Allgemeinen Siebe verschiedener Maschengrössen zum Einsatz, so dass eine Fraktionierung in mehr als zwei Bestandteile möglich ist, die je nachdem für den Verkauf abgepackt werden oder weiteren Bearbeitungsschritten, bspw. einen erneuten Durchlauf durch den Walzenstuhl, unterworfen werden.

[0006] Als Siebe solcher Plansichter oder Griessputzmaschinen sind Gewebe aus einem Kunststoffgarn oder Kunststofffilament, bspw. aus PET oder Polyamid, bekannt. Auch Gewebe aus metallischen Drähten sind erhältlich, speziell für das Vorsieben mit grosse Maschenweiten, da bei diesem Vorgang oft mit einer starken Abrasion zu rechnen ist. Da die Siebe als Gewebe ausgebildet sind, sind die entsprechenden Maschen quadratisch. Die Maschenweite ist dabei definiert als der Abstand zwischen benachbarten Fäden bzw. Drähten.

[0007] Ein Sieb wird jeweils für die Befestigung auf den dafür vorgesehenen Einlegerahmen aus Holz, Kunststoff oder Metall aufgelegt, vorgespannt und im gespannten Zustand aufgeklebt, beispielsweise mittels Cyanacrylat. Die Verwendung solcher Kleber, die mit den zu bearbeitenden Lebensmitteln in Kontakt kommen können, wird zunehmend als nachteilig empfunden.

[0008] Im Müllereiwesen besteht ein ständiges Bedürfnis, die Effizienz des FraktionierProzesses zu erhöhen. Der Durchsatz pro Siebfläche ist für eine bestimmte Maschengrösse von der Anzahl Maschen pro Siebfläche abhängig. Diese Anzahl kann zwar dadurch optimiert werden, dass durch Verwendung dünnerer Fäden oder Drähte das Verhältnis zwischen offener Siebfläche und Gesamtsiebfläche, oder präziser definiert, zwischen offener Siebfläche und Nettosiebfläche (Fläche des Siebes abzüglich Rahmen und eventuelle Stäbe, d.h. Fläche, über die das Sieb frei hängt) noch vergrössert wird. Der Optimierung auf diese Weise sind aber dadurch Grenzen gesetzt, dass die Stabilität gewährleistet sein muss, was faktisch für jedes verwendete Material eine Untergrenze für den zulässigen Faden- bzw. Drahtdurchmesser setzt. Auch andere Optimierungsmöglichkeiten, bspw. die Verwendung von optimierten Siebreinigern, führen nur noch im beschränkten Mass zu weiteren Effizienzverbesserungen.

[0009] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Maschine zum Fraktionieren von Getreidemahlprodukten sowie ein Siebelement für eine solche Maschine zur Verfügung zu stellen, welche Nachteile des Standes der Technik überwinden und welche den Siebprozess von in Getreidemühlen anfallendem Mahlgut effizienter machen.

[0010] Maschinen der hier beschriebenen Art weisen mindestens ein Siebabteil - oft mehrere bspw. nebeneinander angeordnete Siebabteile - mit je einer Anordnung von mehreren Siebelementen mit Sieben auf. Die Maschine ist eingerichtet, die Siebelemente in Schwingungen zu versetzen, beispielsweise in Form kreisender Bewegungen, die durch die Rotation einer Unwucht ausgelöst werden; auch zwangsgeführte Bewegungen sind denkbar. Im Kontext des vorliegenden Texts sind Kreisbewegungen unabhängig von der Art ihrer Anregung mitgemeint, wenn von „Schwingungen“ die Rede ist.

[0011] Gemäss der Erfindung ist das Sieb als (mindestens) ein Flachkörper, insbesondere Metallblech, ausgebildet. Dabei sind die Sieblöcher als Durchgangslöcher vorhanden, die durch Ätzen erstellt wurden. Das Siebelement kann also ein geätztes Metallsieb aufweisen.

[0012] Ein „Flachkörper“ ist eine Folie oder Platte (englisch: sheet), d.h. ein sich in zwei Dimensionen erstreckendes zusammenhängendes Objekt mit einer insbesondere konstanten Dicke (Ausdehnung in der dritten Dimension), welche um mindestens eine Grössenordnung kleiner ist als die Ausdehnungen in die beiden anderen Dimensionen (Länge und Breite). Je nach Dicke wird ein solcher Flachkörper eher als Folie oder als Platte wahrgenommen. Ein Flachkörper ist insbesondere ein Blech im weiteren Sinne des Begriffs; in Ausführungsformen ist der Flachkörper im hier vorliegenden Kontext ein Blech auch im engeren Sinne des Begriffs, das heisst ein durch Walzen hergestelltes Metallerzeugnis.

[0013] Es hat sich überraschend gezeigt, dass die Ausgestaltung als Flachkörper mit geätzten Durchgangslöchern - anstatt wie vom Stand der Technik her bekannt als Gewebe von Fäden oder Drähten - die Effektivität markant steigert. Die Zeit, die benötigt wird, um eine bestimmte Menge des Siebgutes (Mehl, Dunst, Griess, Schrot etc.) durch eine bestimmte Siebfläche zu bringen, wenn alle anderen relevanten Parameter (mechanische Anregung, Grösse der Sieblöcher, Anzahl der Sieblöcher) gleich sind, kann deutlich verringert werden.

[0014] Ätzen erzeugt Durchgangslöcher mit Wänden, die ungefähr senkrecht auf die Siebfläche stehen. Siebe der erfindungsgemässen Art haben daher Stege zwischen den Sieblöchern, die in Querschnitt rechteckig (d.h. im Wesentlichen rechteckig, wie nachstehend noch eingehender beschrieben) sind, im Gegensatz zu runden Querschnitten der Fäden bzw. Drähte der gewobenen Siebe. Ausserdem bildet das Sieb eine ebene Struktur, im Gegensatz zu gewobenen Sieben, bei denen die Fäden bzw. Drähte an Kreuzungspunkten übereinander liegen.

[0015] Diese geometrischen Unterschiede können einen Ansatz darstellen, die höhere Effizienz des erfindungsgemässen Vorgehens im Vergleich zum Stand der Technik zu erklären. Insbesondere kann es sein, dass die Kanten, die sich bei einem erfindungsgemässen Sieb oberseitig der Stege ergeben, einen wichtigen Einfluss haben. Sie können erstens dazu führen, dass ein zufälligen Bewegungen unterworfenes Teilchen mit weniger grosser Wahrscheinlichkeit auf eine Fläche stösst, an welcher es hängen bleibt und mit grösserer Wahrscheinlichkeit an ein Kante des geätzten Siebes stösst. Zweitens können sie dazu führen, dass die Wahrscheinlichkeit geringer ist, dass sich temporär stabile Strukturen aus dem Siebgut ergeben, die sich über das Siebloch hinweg erstrecken.

[0016] Die Erkenntnisse der vorliegenden Erfindung hängen jedoch nicht von einer bestimmen Erklärung des beobachteten vorteilhaften Effekts ab.

[0017] Eine weitere Eigenschaft von geätzten Sieben ist auch, dass sie frei von über die Siebebene vorstehenden Strukturen sind. Das unterscheidet sie bspw. von gestanzten Strukturen, wie man sie von groben Lochblechen her kennt, die jeweils auf der einen Seite einen scharfen Grat aufweisen, während sie sich von der anderen Seite her konisch verjüngen. Es zeigt sich, dass die Abwesenheit solcher Strukturen die Effizienz der geätzten Siebe positiv beeinflusst.

[0018] Ein weiterer Vorteil ist, dass das Sieb als Flachkörper mit Durchgangslöchern im Vergleich zum Stand der Technik einfacher reinigbar ist, insbesondere mittels Ultraschall.

[0019] Die Durchgangslöcher können in einer hexagonalen Struktur, also von Reihe zu Reihe zueinander versetzt, angeordnet sein. Damit wird ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Vorgehens genutzt: die Anordnung der Sieblöcher kann frei gewählt werden: man ist nicht an eine rechtwinklige Anordnung gebunden. Die hexagonale Struktur hat den Vorteil, dass bei gegebener minimaler Stegbreite eine möglichst hohe Anzahl von Sieblöchern pro Siebfläche angeordnet werden kann. Dadurch kann der Effizienzgewinn noch einmal vergrössert werden.

[0020] Ähnliches gilt auch für die Form der Sieblöcher: Innerhalb von Grenzen, die durch das Ätzverfahren definiert werden, kann auch die Form frei bestimmt werden. Daher gilt: nicht nur die Anordnung, sondern auch die Form der Sieblöcher kann näherungsweise hexagonal sein. Damit kann für eine gegebene minimale Stegbreite das Verhältnis zwischen offener Siebfläche und Nettosiebfläche maximiert werden.

[0021] Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Durchgangslöcher von sehr feinen Sieben der Maschine, bspw. bis zu einer Maschenweite von ca. 0.3 mm, näherungsweise rund sind, während grössere Durchgangslöcher hexagonal sind.

[0022] Die Verwendung geätzter Siebe, d.h. von Sieben mit durch Ätzen hergestellten Durchgangslöchern ist besonders vorteilhaft bei Maschengrössen zwischen 0.08 mm und ca. 1 mm. Dementsprechend weist eine erfindungsgemässe Maschine beispielsweise mindestens ein geätztes Sieb mit Durchgangslöchern einer Maschenweite zwischen 0.08 mm und 1 mm auf. Sie kann insbesondere mindestens ein geätztes Sieb mit einer Maschenweite von mehr als 0.3 mm und mit hexagonalen Durchgangslöchern aufweisen.

[0023] Bei nicht-quadratischen Durchgangslöchern ist im vorliegenden Text die Maschenweite definiert als die Quadratwurzel der Fläche der Durchganglöcher im Horizontalschnitt.

[0024] Die Breite der Stege zwischen den Durchgangslöchern kann knapp der Dicke des Flachkörpers entsprechen. Bei Stegen mit nicht-konstanter Breite gilt das für die Breite and der engsten Stelle. „Ungefähr der Flachkörperdicke entsprechend“ bedeutet hier, dass die Stegbreite nicht weniger 40% oder nicht weniger als 50% der Flachkörperdicke und nicht mehr als 160% oder nicht mehr als 130% der Flachkörperdicke entspricht, und insbesondere zwischen 60% und 100% der Flachkörperdichte liegen kann.

[0025] Die Herstellung des Siebs geschieht wie bereits erwähnt durch Ätzen (industrielle Ätzprozesse werden manchmal auch mit dem englischsprachigen Begriff „chemical milling“ bezeichnet; im vorliegenden Text werden mit „Ätzen“ generell materialabtragende Verfahren unter Verwendung von das Material angreifenden Stoffen bezeichnet). Ätzen hat den Vorteil, dass der Prozess parallel ist, im Unterschied beispielsweise zum Lasern, was insbesondere bei feinmaschigen Sieben entscheidend für die Effizienz der Herstellung sein kann. Die Sieblöcher (Durchgangslöcher) können insbesondere von beiden Seiten her, d.h. von oben und von unten geätzt sein.

[0026] In Ausführungsformen sind die Siebe so ausgestaltet, dass die Ätzung von oben und unten asymmetrisch ist, wobei von unten her mehr Material abgetragen wurde und sich entsprechend die engste Stelle der Durchgangslöcher oberhalb einer Mittelebene des Flachkörpers befinden. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit minimiert, dass sich ein Teilchen des Siebguts in einem Durchgangsloch verkantet.

[0027] Wenn der Flachkörper, aus welchem das Sieb gefertigt ist, metallisch ist, besteht auch die Option, dass es aus einem magnetischen (d.h. magnetisierbaren, also ferromagnetischen oder ferrimagnetischen) Material gefertigt ist, bspw. einem magnetischen Stahl. Ferromagnetische rostfreie Stähle (insbesondere Martensitische oder ferritische Stähle oder Stähle mit entsprechenden Anteilen) sind sowohl als Hartmagnete als auch als Stähle mit weichmagnetischen Eigenschaften bekannt. Die Verwendung eines magnetisierbaren Materials hat folgenden Vorteil: Bei Siebbrüchen, welche im Verlauf der Zeit vorkommen können, besteht die Möglichkeit, ein magnetisches Siebfragment aus dem Siebgut zu entfernen werden, indem man den Bereich mit dem Fragment einem Magnetfeld aussetzt.

[0028] Die Verwendung von Metallen oder gewissen Kunststoffen als Material des Flachkörpers hat einen weiteren möglichen Vorteil: das Sieb kann mittels Verschweissens an einem Primärrahmen befestigt sein. Daher erübrigt sich die Verwendung eines Klebers. Eine Voraussetzung für die Verschweissbarkeit ist die Gestaltung des Siebs als Flachkörper mit den Durchgangslöchern. Nur aufgrund dieser Ausgestaltung können Kräfte, die auf die Stege zwischen den Durchgangslöchern wirken, ausreichend gut auf die ganze Peripherie des Siebs und von dort auf den Primärrahmen abgeleitet werden. Ein Anschweissen von Drähten, die ein Drahtgewebesieb wie aus dem Stand der Technik gekannt bilden, wäre zwar theoretisch ebenfalls möglich; es wäre jedoch aufwändig und unpraktisch.

[0029] Nebst einem Primärrahmen, mit welchem das Sieb unmittelbar verbunden ist, und welcher daher auch als Teil des Siebs aufgefasst werden kann, kann das Siebelement einen Sekundärrahmen aufweisen, auf welchen der Primärrahmen aufgelegt ist oder der den Primärrahmen auf andere Weise hält und/oder aufnimmt. Die Sekundärrahmen eines Siebabteils können aufeinander gestapelt sein, und/oder sie können von einem Siebabteil-Gehäuse gehalten sein und als Module eines solchen dienen. Ein zum Primärrahmen zusätzlicher Sekundärrahmen ist jedoch keine Notwendigkeit. Es ist auch möglich, dass die Primärrahmen direkt am Siebabteil-Gehäuse angebracht und/oder aufeinander gestapelt werden und so als Siebrahmen dienen. Dann bestehen die Siebelemente lediglich aus den Primärrahmen mit den daran befestigten Sieben.

[0030] Nebst einer Maschine zum Fraktionieren von Getreidemahlprodukten, beispielsweise Plansichter oder Griessputzmaschine, sind auch ein Sieb zur Verwendung in einer solchen Maschine sowie diese Verwendung an sich sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Siebs für eine solche Maschine Gegenstände der vorliegenden Erfindung. Siebe für Maschinen zum Fraktionieren von Getreidemahlprodukten haben in vielen Ausführungsformen eine verhältnismässig grosse Fläche von mehr als 100 cm<2>, oft mindestens 0.35 m<2>.

[0031] Ein Sieb gemäss dem erfindungsgemässen Ansatz kann einstückig sein, d.h. aus einem einzigen Flachkörper gefertigt sein. Es ist aber auch möglich, dass mehr als ein Flachkörper verwendet wird, wobei bspw. zwei oder mehr Flachkörper als Streifen oder Stücke nebeneinander gelegt und am Primärrahmen befestigt werden.

[0032] Der Primärrahmen, an welchem das Sieb unmittelbar befestigt ist, kann nebst einem äusseren Rahmenteil, welcher die Siebfläche umspannt, auch vom Sieb überspannte Stäbe aufweisen. In diesem Fall ist das Sieb beispielswiese nicht nur am äusseren Rahmenteil, sondern auch an den Stäben befestigt.

[0033] Das Herstellungsverfahren umfasst das Zur-Verfügung-Stellens des Flachkörpers und das Erzeugen der Durchgangslöcher, insbesondere in einem materialabtragenden Verfahren, bspw. Ätzen, bspw. von beiden Flachseiten her. Ausserdem kann das Verfahren das Befestigen des Flachkörpers an einem Primärrahmen umfassen, bspw. durch Schweissen, insbesondere Laserschweissen oder Punktschweissen. Es ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Vorgehens, dass der Flachkörper dabei nicht besonders fest gespannt sein muss - es kann ausreichen, dass er korrekt dimensioniert auf den Primärrahmen aufgelegt und dann daran befestigt wird. Dadurch kann sowohl auf das unvorteilhafte Kleben als auch auf die Verwendung einer Spannvorrichtung verzichtet werden.

[0034] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder analoge Elemente. Die Zeichnungen zeigen teilweise einander entsprechende Elemente in von Figur zu Figur unterschiedlichen Grössen. Es zeigen: Fig. 1: eine Ansicht eines Plansichters; Fig. 2: einen Siebstapel; Fig. 3: eine Explosionsdarstellung eines Siebelements mit Sieb, Primärrahmen und Sekundärrahmen; Fig. 4: einen Primärrahmen mit Sieb; Fig. 5: schematisch einen Ausschnitt aus einem Sieb mit hexagonaler Struktur; Fig. 6 ebenfalls schematisch einen Ausschnitt aus einem Sieb mit einer Quadratgitter-Anordnung; Fig 7: einen Querschnitt durch das Sieb gemäss Fig. 5; Fig. 8 einen Querschnitt durch ein Sieb nach dem Stand der Technik; und Fig. 9 schematisch eine alternative Querschnittform.

[0035] Figur 1zeigt als Beispiel für eine Maschine zum Fraktionieren von Getreidemahlprodukten einen Plansichter 1 wie er in Getreidemühlen zum Einsatz kommt. Der Plansichter umfasst eine Mehrzahl von Siebabteilen 3, die über eine gemeinsame Aufhängevorrichtung 4 so in einem Raum montiert sind, dass gemeinsame horizontale schwingende Bewegungen möglich sind. Ein Antrieb (in Fig. 1 nicht sichtbar) ist eingerichtet, das Ensemble der Siebabteile in bspw. horizontal kreisende Schwingungen zu versetzen. Ausserdem weist der Plansichter flexible Zuführleitungen 6 als Siebgut-Einlauf sowie ebenfalls flexible Auslaufleitungen 7 als Siebgut-Auslauf auf.

[0036] Jedes Siebabteil 3 weist einen Stapel von inFigur 2schematisch dargestellten Siebelementen 11 mit je einem Sieb auf, wobei die Siebe unterschiedliche Maschenweiten haben können. Ausserdem ist eine in Bezug auf die Siebe bspw. seitliche Siebgutführung vorhanden, durch welche bei jedem Sieb nicht durchgesiebte Siebgutanteile (die bspw. seitlich abgeführt und bspw. zu einer anderen, weiter unter liegenden Siebelement geführt werden) und eventuell auch durchgesiebte Siebgutanteile weitertransportiert werden. Insgesamt sind die Siebabteile so ausgebildet, dass eine Selektion des zugeführten Siebguts in gesiebte Siebgutanteile unterschiedlicher Körnungen erfolgt, so dass - je nach zugeführtem Siebgut - die in die verschiedenen Siebgut-Abführleitungen 7 geführten Siebgutanteile verschiedene Eigenschaften aufweisen.

[0037] Dieses an sich bekannte Prinzip wird gemäss der vorliegenden Erfindung so umgesetzt, dass mindestens einige der verwendeten Siebe geätzte Metallsiebe sind.

[0038] Bei Griessputzmaschinen sind wie bei Plansichtern ebenfalls mehrere Siebelemente vorhanden, die übereinander angeordnet sein können. Bei Griessputzmaschinen spricht man im Allgemeinen nicht von „Siebstapeln“ - die Anzahl von übereinander angeordneten Sieben ist oft auch geringer als bei Plansichtern - sondern von Sieblagen. Im Gegensatz zu Plansichtern ist die Schwingbewegung, welcher die Siebe unterworfen werden, eine andere, weshalb die Siebe als Wurfsiebe wirken. Die nachstehenden Ausführungen zur Beschaffenheit der Siebelemente und Siebe betreffen generell Maschinen zum Fraktionieren von Getreidemahlprodukten, darunter sowohl Plansichter als auch Griessputzmaschinen

[0039] Figur 3zeigt schematisch eine Explosionsdarstellung eines Siebelements 11. Ein Siebrahmen 21 (Sekundärrahmen) wirkt als tragende Struktur. Er kann ausserdem eine in Figur 3 nicht dargestellte Struktur zum Führen von sogenannten Siebreinigern aufweisen, die in den Zeichnungen ebenfalls nicht dargestellt sind, und die optional vorhanden sein können um bspw. von unten auf das Sieb zu klopfen. Das eigentliche Sieb 23 ist an einem Primärrahmen 25 befestigt, der in den Siebrahmen 21 gelegt werden kann und von diesem geführt wird.

[0040] Der Primärrahmen 25 weist einen äusseren Rahmenteil 26 auf, der ein Rechteck bildet, sowie vom Sieb 23 überspannte Stäbe 27. Die Rahmenelemente des äusseren Rahmenteils 26 sowie die vom Sieb überspannten Stäbe 27 können je rechteckige oder auch andere Querschnitte aufweisen.

[0041] InFigur 4ist der Primärrahmen 25 mit dem daran befestigten Sieb 23 gezeichnet. Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass die Befestigung optional durch eine Schweissverbindung, bspw. eine Punktschweissverbindung geschehen kann. In Fig. 4 sind schematisch entsprechende Schweisspunkte 31 dargestellt.

[0042] In Ausführungsformen ist das Sieb nicht nur an den äusseren Rahmenteil 26, sondern auch an die vom Sieb 23 überspannten Stäbe 27 geschweisst, beispielsweise ebenfalls durch eine Punkt- oder Laserschweissverbindung.

[0043] Metallbleche haben in ihrer Ebene eine gewisse, moderate Elastizität. Diese Eigenschaft ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft: Das Sieb kann am Einlegerahmen 25 befestigt werden, ohne dass eigens dafür vorgesehene Mittel zum Anlegen einer Spannkraft entlang der Ebene verwendet werden müssten, wie man das von gewobenen Sieben kennt. Vielmehr muss der Flachkörper mit den Durchgangslöchern lediglich auf den Rahmen aufgelegt und dann mit diesem verbunden werden, bspw. durch die erwähnte Punktschweissverbindung oder durch Laserschweissen. Auch die Verwendung eines Klebers erübrigt sich, was als vorteilhaft anzusehen ist für ein Bauteil, das in direkten Kontakt mit Lebensmitteln kommt.

[0044] Figur 5zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem Sieb 23. Die Durchgangslöcher 42 sind in einer hexagonalen Anordnung vorhanden. Ausserdem ist auch die Form der Durchgangslöcher 42 näherungsweise hexagonal. Abhängig von der Grösse der Durchgangslöcher 42 lässt sich eine solche hexagonale Form herstellungsbedingt besser (bei grösseren Durchgangslöchern, d.h. wenn das Sieb vergleichsweise grobmaschig ist) oder weniger gut annähern, wenn das Sieb durch Ätzen hergestellt ist. Bei sehr engmaschigen Sieben ergibt sich für eine näherungsweise runde Form der Durchgangslöcher. Die Vorteile der hexagonalen Anordnung bleiben aber unabhängig von der realen Form bestehen.

[0045] Auch wenn eine hexagonale Anordnung und Form besonders vorteilhaft sind, kann das Sieb grundsätzlich beliebige - im Allgemeinen regelmässige - Anordnungen und beliebige Formen von Durchgangslöchern aufweisen.Figur 6zeigt eine Quadratgitter-Anordnung mit quadratischen Durchgangslöchern, wie sie sich bei gewobenen Sieben zwangsläufig ergibt, und wie sie bei optional auch bei Sieben der hier beschriebenen Art aus einem Blech oder anderen Flachkörper vorhanden sein kann. Figur 6 zeigt auch die Definition der Maschenweite w, die definiert ist als die Breite des Zwischenraums zwischen benachbarten Fäden (und nicht etwa bspw. der Abstand der Achsen der Fäden); bei einem nicht-ebenen Gitter in Projektion auf die Siebfläche.

[0046] Bei einem Sieb mit nicht-quadratischen Durchgangslöchern, wie demjenigen von Fig. 5, kann die Maschenweite definiert sein als die Quadratwurzel der Fläche a der Durchganglöcher im Horizontalschnitt, d.h. die Maschenweite, die sich ergäbe, wenn die Durchgangslöcher die Fläche a aufwiesen, aber quadratisch wären.

[0047] Es kann auch vorgesehen sein, dass je nach Form der Durchgangslöcher die Fläche bewusst etwas kleiner - oder eventuell etwas grösser - gewählt wird als bei quadratischen Durchgangslöchern um dieselbe Klassierung zu erreichen. Beispielsweise kann bei näherungsweise runden Durchgangslöchern - solche ergeben sich beim Ätzen von sehr kleinen Durchgangslöchern von bspw. weniger als 0.3 mm Durchmesser - ein Durchmesser gewählt wird, der eine Fläche von nur ca. 95% der Fläche a ergibt, was dann in etwa dieselbe Selektion ergibt wie bei quadratischen Durchgangslöchern der Maschenweite √(a). Auch bei hexagonalen Durchgangslöchern - solche können bei geätzten Sieben mit etwas grösserer Maschenweite von bspw. mindestens 0.3 mm erzeugt werden - kann das Durchgangsloch auch eine um wenig kleinere Fläche a aufweisen als das entsprechende quadratische Durchgangsloch mit gleicher Klassierungswirkung.

[0048] Der Vergleich zwischen Figuren 5 und 6 illustriert auch, dass bei gegebener Stegbreite bst und Maschenweite das Verhältnis zwischen offener Siebfläche (die für den Durchsatz durch das Sieb wichtige Grösse) und Nettosiebfläche (die im Allgemeinen durch die Abmessungen des Siebelements gegeben ist und nicht beeinflusst werden kann) bei einer hexagonalen Anordnung und bei näherungsweise hexagonalen Durchgangslöchern besser ist als bei der konventionellen quadratischen Anordnung. Es lässt sich zeigen, dass sich beispielsweise bei hexagonalen Durchgangslöchern die offene Siebfläche gegenüber Stahlgeweben um etwa 4% und gegenüber Kunststoffgeweben (die etwas dickere Fäden bedingen) um etwa 11% vergrössern lässt, was bei industriellen Prozessen wie denjenigen, die in einer Getreidemühle ablaufen, eine sehr bedeutende Effizienzsteigerung bedeutet.

[0049] Zusätzlich zeigt sich jedoch in Versuchen, dass der Siebdurchsatz durch ein Sieb der erfindungsgemässen Art im Vergleich zum Stand der Technik noch viel weiter gesteigert werden kann als das durch eine grössere offene Siebfläche erklärt werden könnte, was nachstehend noch erläutert wird.

[0050] InFigur 7ist ein vertikaler Querschnitt durch ein Sieb der erfindungsgemässen Art gezeichnet. Figur 7 illustriert auch das Merkmal, dass die Stegbreite bst beispielsweise ungefähr der Dicke d des Flachkörpers entspricht, d.h. die Stege haben ein Aspektverhältnis von ungefähr 1. In Fig. 7 sieht man auch, dass die Stege 41 im Querschnitt rechteckig, beispielsweise ungefähr quadratisch sind, wobei bei einer Herstellung durch Ätzen insbesondere von beiden Seiten, also von oben und von unten her geätzt wird, weshalb sich zur Mittelebene hin eine ganz leichte Verengung des Durchgangslochs ergibt, was aber keinen signifikanten negativen Einfluss auf die erzielbaren Ergebnisse hat.

[0051] Ein entsprechender Schnitt durch ein gewobenes Sieb gemäss dem Stand der Technik ist inFigur 8dargestellt.

[0052] Ein Vergleich zwischen Fig. 7 und Fig. 8 zeigt, dass sich bei Sieben der erfindungsgemässen Art den Stegen entlang Kanten 44 ergeben, was bei einem gewobenen Sieb nicht der Fall ist. Die Existenz solcher Kanten 44, insbesondere oberseitig, d.h. zum zu siebenden Gut hin, stellt eine mögliche Erklärung dafür dar, dass der erfindungsgemässe Ansatz die Effizienz so stark erhöht. Ein Mehl- oder Schrotteilchen oder eine Gruppe solcher Teilchen wird mit einer viel kleineren Wahrscheinlichkeit an der Oberseite des Siebs Teil einer stabilen Struktur bilden und wird mit grösserer Wahrscheinlichkeit an der Kante in seiner Bewegung nach unten abgelenkt als das beim gewobenen Sieb mit seinen runden Querschnittstrukturen der Fall ist.

[0053] Figur 9illustriert erstens schematisch das Prinzip, dass bei der Herstellung durch Ätzen nicht von beiden Seiten her gleich tief geätzt werden muss, sondern dass auch asymmetrische Konfigurationen möglich sind. In Fig. 9 wurde von unten her etwa doppelt so tief geätzt wie von oben her, so dass entsprechend die Stelle mit der grössten Verengung oberhalb der Mittelebene ist. Eine solche asymmetrische Konfiguration mit der engsten Stelle oberhalb der Mittelebene kann vorteilhaft sein, weil dadurch die Wahrscheinlichkeit kleiner ist, dass sich Partikel im Durchgangsloch verklemmen. Das ergibt eine potentielle weitere Effizienzsteigerung.

[0054] Zweitens illustriert Fig. 9, dass die Stegbreite bst auch kleiner als die Dicke d sein kann, was vorstehend bereits diskutiert wurde.

[0055] Beispiel 1: Ca. 100 g eines handelsüblichen Weissmehls wurde auf ein durch Ätzen hergestelltes Sieb der Abmessung 275 mm* 175 mm (Nettosiebfläche) mit einer hexagonalen Anordnung von insgesamt 427'000 Durchgangslöchern gegeben. Die Durchgangslöcher hatten eine mittels einer CAD-Software ausgemessene Fläche von a= 0.05309mm^2, was einer Maschenweite von 0.23 entspricht. Das Sieb wurde in horizontal kreisende Bewegungen (ca. 3 Rotationen pro Sekunde; Durchmesser des Bewegungskreises: 5 cm) versetzt. Nach insgesamt ca. 25 s war das Mehl bis auf eine kleine Rest-Menge durch das Sieb durchgetreten.

[0056] Unter denselben Bedingungen (gleiche Sieb-Abmessungen und Nettosiebfläche), gleiche kreisenden Bewegungen wurde eine gleiche Menge desselben Mehls auf ein vergleichbares handelsübliches Nylonsieb (Maschenweite 0.236 mm; Anzahl Durchgangslöcher 426'000) gegeben und durchgesiebt. Nach 40 s waren immer noch signifikante Mehlanteile nicht durch das Sieb durchgetreten, weshalb zusätzlich ein Siebreiniger auf das Sieb gelegt wurde um den Vorgang zu unterstützen. Erst nach weiteren 20 s - also nach insgesamt 60 s war das Mehl bis auf einen kleinen Rest einer vergleichbaren Rest-Menge durchgetreten.

[0057] Die Effizienz wurde also bei diesem Beispiel um deutlich mehr als einen Faktor 2 erhöht.

[0058] Dieses Beispiel entspricht einer durchaus realistischen Anwendungssituation. Es ist üblich, dass verkaufsfertiges Mehl vor dem Ausliefern in sogenannten Kontrollsichtem noch einmal durchgesiebt wird, um eventuelle Fremdkörper herauszufiltern. Ein Sieb wie das handelsübliche Nylonsieb mit einer Maschenweite von 0.236 mm kann bei solchen Vorgängen zum Einsatz kommen.

[0059] Beispiel 2: Wie Beispiel 1, aber mit Roggenmehl anstatt Weissmehl als Siebgut. Roggenmehl ist stark agglomerierend und daher schwierig zu sieben. Die Effizienzsteigerung gemäss Beispiel 1 wurde bestätigt.

[0060] Beispiel 3: Analog zu Beispiel 1, aber es wurde ein hergestelltes Sieb mit einer quadratischen Anordnung von näherungsweise quadratischen Sieblöchern verwendet (durch den Ätzprozess ist die Form der Sieblöcher diejenige von Quadraten mit deutlich abgerundeten Ecken). Die effektive Fläche der Durchgangslöcher wurde mit CAD nachgemessen. Sie entsprach der Fläche des Quadrats mit der Maschenweite 236, d.h. 0.236 mm. Bereits nach 16 s war aufgrund der kreisenden Bewegungen praktisch die gesamte Menge der 100 g Weissmehl durch das Sieb durchgetreten. Eine erneute Vergleichsmessung mit der derselben Menge Weissmehl und mit dem Nylonsieb aus Beispiel 1 und einer Maschenweite 0.236 mm, aber ohne die Verwendung eines Siebputzers, ergab auch nach 93 Sekunden einen noch nicht vollständigen Durchtritt des Weissmehls, d.h. der verbleibende Rest war grösser als beim geätzten Sieb nach bereits 16 s.

[0061] Beispiel 3 bestätigt, dass die Anordnung und auch die Form der Sieblöcher eher sekundär sind, und dass der Effekt der Erfindung dadurch begründet ist, dass das geätzte Sieb eine intrinsisch andere Struktur hat als ein gewobenes Sieb.

Claims (15)

1. Maschine (1) zum Fraktionieren von Getreidemahlprodukten für eine Getreidemühle, aufweisend mindestens ein Siebabteil (3) mit einer Mehrzahl von Sieben (23), einem Siebgut-Einlauf (6) und einem Siebgut-Auslauf (7) wobei die Maschine eingerichtet ist, die Siebe (23) in Schwingbewegungen zu versetzen, um das mindestens teilweise Durchtreten von durch den Siebgut-Einlauf eingebrachtem Siebgut durch die Siebe zu fördern,dadurchgekennzeichnet, dass mindestens eines der Siebe (23) als ein Flachkörper mit durch Ätzen erstellten Durchgangslöchern (42) ausgebildet ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, wobei der Flachkörper ein Metallblech ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, wobei das Metallblech magnetisch ist.

4. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Sieb (23) auf einem Primärrahmen (25) befestigt ist.

5. Maschine nach Anspruch 4, wobei der Primärrahmen einen äusseren Rahmenteil (26), welcher entlang eines Umfangs des Siebs verläuft, sowie vom Sieb überspannte Stäbe (27) aufweist, und wobei das Sieb sowohl am äusseren Rahmenteil (26) als auch an den Stäben (27) befestigt ist.

6. Maschine nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Sieb (23) mit dem Primärrahmen (25) verschweisst ist.

7. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Durchgangslöcher (42) mindestens eines der Siebe eine hexagonale Anordnung bilden.

8. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Durchgangslöcher (42) mindestens eines der Siebe eine hexagonale Form aufweisen.

9. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei für Stege (41), welche zwischen benachbarten Durchgangslöchern (42) ausgebildet sind, gilt: 0.5*d<bst<1.6*d, wobei d die Dicke des Flachkörpers und bst die Breite der Stege (41) an ihrer engsten Stelle bezeichnet.

10. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Flachkörper um die Durchgangslöcher (41) herum eine Kante (44) ausbildet.

11. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, der frei von Klebstoff in Kontakt mit dem Sieb (23) ist.

12. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, die eingerichtet ist, die Siebe (23) in Schwingungen in einer horizontalen Siebebene zu versetzen, wodurch die Maschine ein Plansichter ist.

13. Maschine nach einem der Ansprüche 1-11, die eingerichtet ist, die Siebe (23) so in Schwingungen zu versetzen, dass eine Siebebene Schwingungen unterworfen ist, wodurch die Siebe als Wurfsiebe wirken.

14. Siebelement für eine Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend einen Flachkörper mit einer Fläche von mindestens 100 cm<2>mit einer regelmässigen Anordnung von Durchgangslöchern (42), sowie einen Primärrahmen (25), an welchem der Flachkörper befestigt ist.

15. Verwendung eines Siebs, welches als Flachkörper mit Durchgangslöchern (42) ausgebildet ist, als Sieb (23) einer Maschine zum Fraktionieren von Getreidemahlprodukten.