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Die
Erfindung betrifft eine Sieb- bzw. Sortiervorrichtung mit einer
Sieb- bzw. Sortierstruktur und einem Lager zur Montage der Sieb-
bzw. Sortierstruktur an einer starren Maschinenbasis.
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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
Spannungsüberhöhungen 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.
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In 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.
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Die
vorliegende Erfindung bietet eine Lösung für die geschilderten Probleme
des Standes der Technik, indem die eingangs genannte Sieb- bzw. Sortier vorrichtung
derart weitergebildet ist, dass das Lager, mit dem die Sieb- bzw.
Sortierstruktur an einer starren Maschinenbasis montiert ist, eine
höhere Nachgiebigkeit
aufweist als die Sieb- bzw. Sortierstruktur selbst.
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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.
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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 2 dargestellt, die
den Siebkorb 1 von 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.
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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 sowohl den Materialverbrauch
als auch den verringerten Verarbeitungsaufwand.
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Die
Sieb- bzw. Sortierstruktur kann vorzugsweise Sortierkörbe, Siebkörbe, Bogen-,
Plan-, Schräg-,
Wellensiebflächen
etc. umfassen, wie sie in der Papier- und Zellstoffindustrie Verwendung
finden.
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Wie
bereits anhand der 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.
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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.
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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.
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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 Feder elemente können als
dichtende Elemente ausgeführt
sein oder mit Dichtelementen verbunden sein.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch einen Sortierkorb in herkömmlicher
Lagerung sowie die im Sortierkorb auftretenden Spannungen;
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2 einen
Längsschnitt
durch einen Sortierkorb in erfindungsgemäßer Lagerung sowie die im Sortierkorb
auftretenden Spannungen;
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3 einen
Teilquerschnitt durch einen Stabsiebkorb in herkömmlicher Lagerung;
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4 einen
Teilquerschnitt durch einen Stabsiebkorb in erfindungsgemäßer Lagerung;
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5 ein
Detail eines erfindungsgemäßen Stabsiebkorbes;
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6 eine
Teilansicht eines erfindungsgemäßen Stabsiebkorbes
in einer erfindungsgemäßen Lagerung;
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7 eine
Teilansicht eines erfindungsgemäßen Stabsiebkorbes
in einer anderen erfindungsgemäßen Lagerung;
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8 eine
weitere Ausführungsform
eines Stabsiebkorbes in einer erfindungsgemäßen Lagerung;
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9 ein
Diagramm des Spannungsverlaufs im Stabsiebkorb in der herkömmlichen
Lagerung von 3; und
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10 ein
Diagramm des Spannungsverlaufs im Stabsiebkorb in der erfindungsgemäßen Lagerung
von 4.
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Zunächst auf 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 Flansch ring 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 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 teure Auslegung des Siebkorbes verlangt.
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In 4 ist
eine erfindungsgemäße Fortbildung
des Stabsiebkorbes von 3 dargestellt. Diese unterscheidet
sich dadurch von der Ausführungsform
von 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 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.
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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.
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In 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.
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6 zeigt
eine Variante eines Flanschringes 13 zur Aufnahme der Siebstruktur
von 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.
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7 zeigt
einen anderen Flanschring 14 zur Aufnahme der Siebstruktur
von 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.
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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.
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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.