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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anregen eines in einen Siebrahmen
eingefassten Siebgewebes mittels Ultraschall gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Es
ist bekannt, dass durch die Anregung des Siebgutes von Siebmaschinen
mittels Ultraschallwellen der Durchsatz und die Qualität des Siebgutes
erheblich verbessert werden kann. Die Ultraschallschwingungen reduzieren
den Widerstand zwischen dem Siebgewebe und dem Korn, da die Haftreibung durch
die Bewegung der Maschendrähte
mit Ultraschallfrequenz und einer Schwingungsamplitude im Bereich
einiger μm
in Gleitreibung überführt wird.
Dadurch reduziert sich die Reibung und der Durchsatz steigt. Weiterhin
erfährt
das Korn in Abhängigkeit
von der Frequenz und Amplitude der schwingenden Drähte des
Siebgewebes eine Beschleunigungskraft, die vorhandene Pulverbrücken aufbricht
und die Bildung neuer Pulverbrücken
verhindert. Das Auflockern des Pulvers erhöht dessen Fliessfähigkeit.
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Zur
weiteren Verbesserung des Durchsatzes der Siebmaschine ist es üblich, dass
die Siebmaschine zusätzlich
niederfrequente Vibrationen durchführt, die zu hohen Beschleunigungswerten
von bis zu 4 g führen.
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Es
sind mehrere Vorgehensweisen bekannt, ein Siebgewebe mittels Ultraschall
in Schwingungen zu versetzen:
Einerseits lässt sich unmittelbar mittels
eines Ultraschallkonverters ein auf die Resonanz dieses Ultraschallwandlers
abgestimmter, an der Siebfläche
anliegender Schallleiter als Re sonator in Schwingung versetzen,
wie in der
DE 44 18
175 A1 beschrieben. Diese Ausführungsform erweist sich in
der Praxis insofern als nachteilig, als der Konverter in Folge seiner
Anordnung im Pulverfluss oft ein Zusammenbacken oder Verkleben des
Pulvers durch lokale Erwärmung
hervorruft.
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Eine
bisweilen verwendete alternative Anordnung sieht vor, den Ultraschallkonverter
ausserhalb des Pulverflusses anzuordnen und über einen Zuleitungsresonator
den mit Schwingungsmaxima des Zuleitungsresonators verbundenen Siebrahmen anzuregen,
wie beispielsweise in der
US
5,386,169 beschrieben. Insbesondere bei großen Siebflächen ist
bei dieser Anregung jedoch nachteilig, dass die Ultraschallenergie
nicht in ausreichendem Maße über das
gesamte Siebgewebe verteilt wird, so dass speziell die Mitte der
Siebfläche
nicht. in nennenswertem Maße
in Schwingungen versetzt wird.
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Daher
ist es auch bekannt, zur Anregung des Siebgewebes Schalleiter vorzusehen,
die durch ein auf den Ultraschallkonwerter abgestimmtes Schalltransportssystem,
bestehend aus einem Zuleitungsresonator und ggf. einem abgestimmten,
zwischen Zuleitungsresonator und Ultraschallkonverter angeordneten Übergangsstück angeregt
werden können.
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Solche
Anordnungen führen
aber in Verbindung mit den niederfrequenten Schwingungen, in die der
Siebrahmen durch die Siebmaschine versetzt wird, zu Problemen. Auf
Grund der hohen Beschleunigungen wirken nämlich erhebliche Kräfte auf
das gesamte System, bestehend aus Konverter, Übergangsstück, Zuleitungsresonator und
Schallleiter, die insbesondere bei länger fristigem Einsatz zur
Beschädigung
und sogar zum Abbrechen der Anordnung führen können. Zwar ist es möglich, eine
gewisse Stabilisierung mittels eines mechanischen Winkels, der an
der Aussenwand der Siebmaschine befestigt wird und den Konverter
abstützt,
zu erzielen. Allerdings ist diese Art der Befestigung unpraktisch und
es ist nicht immer gewährleistet,
dass sie auch im Feld sachgerecht umgesetzt wird.
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Neben
den vorstehend beschriebenen Haltbarkeitsproblemen ist als Nachteil
dieser Anordnung zu nennen, dass die vom Siebrahmen abstehende Anordnung
dessen einfache Handhabung behindert.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Anregen
eines in einen Siebrahmen eingefassten Siebgewebes mittels Ultraschall
bereitzustellen, die einerseits die vorteilhafte Anordnung des Ultraschallkonverters
ausserhalb des Pulverflusses und Anregung von auf dem Siebgewebe
vorgesehenen Schallleitern erlaubt, andererseits aber die durch
die niederfrequenten Vibrationen der Siebmaschine auf diese Anordnung
ausgeübten Kräfte abfängt, die
Stabilität
des Systems erhöht
und eine einfache Handhabung des Siebringes erlaubt.
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Gelöst wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß durch
eine Vorrichtung gemäss
den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein auf die Wellenlänge des
Ultraschallkonverters abgestimmtes, aus einem Übergangsstück und/oder einem Zuleitungsresonator
bestehendes. Schalltransportsystem durch den Siebrahmen in einer
Durchführung
hindurchgeführt
und mit diesem fest verbunden ist. Diese Anordnung führt zur
optimalen Aufnahme der erheblichen Kräfte durch den Siebrahmen und
somit zu einer Entlastung der Schalltransportstruktur, insbesondere
dann, wenn das Übergangsstück optimal
abgestimmt ist. Weiter kann bei dieser Anordnung das Abstehen von
Teilen vom Siebrahmen auf eine einzige Stelle am Rand des Siebrahmens
beschränkt
werden, was die Handhabung des Siebrahmens erheblich erleichtert.
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Bevorzugt
ist an einem Bestandteil des Schalltransportsystems im Bereich der
Durchführung ein
Kragen vorgesehen. Dieser ermöglicht
eine optimale Befestigung und Abstützung des Schalltransportsystems
am Siebrahmen, so dass die von der Siebmaschine übertragenen Kräfte optimal
aufgenommen werden.
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Dabei
ist der Kragen bevorzugt an dem Übergangsstück angeordnet,
er kann sich aber auch am Zuleitungsresonator befinden.
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Besonders
vorteilhaft ist die Anordnung des Kragens anliegend an der Innenseite
des Siebrahmens, da dadurch das Eindringen von feinen Siebgutpartikeln
in die Durchführung
von vorneherein verhindert wird.
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Es
ist aber ebenfalls möglich,
den Kragen anliegend an der Aussenseite des Siebrahmens anzubringen.
Dies erleichtert beispielsweise die Montage.
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Als
besonders geeignet zur Befestigung des Kragens am Siebrahmen hat
sich das Verschweißen erwiesen.
Es ist aber möglich,
den Kragen am Siebrahmen zu verkleben, zu verstiften oder ein Gewinde am
kragen und ein passendes Gegengewinde im Inneren der Durchführung durch
den Siebrahmen vorzusehen, mittels derer der Kragen und der Siebrahmen
miteinander verschraubt werden können.
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Als
besonders einfach und effizient für die Herstellung hat sich
herausgestellt, den Kragen am abgestimmten Schalltransportsystem
durch Aufschrumpfen zu befestigen.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform,
bei welcher der. Kragen an einem Knotenpunkt der sich im abgestimmten
Schalltransportsystem bei Anregung durch den Ultraschallkonverter
ausbildenden stehenden Welle angeordnet ist, da dadurch ein ungewolltes
Einleiten von Schallenergie in den Rahmen und eine damit einhergehende
Belastung der Verbindungsnähte
vermieden wird. Falls eine partielle Einleitung von Schallenergie
in den Rahmen gewünscht
ist, kann sich durch eine entsprechende Abstimmung der Kragen auch
an einer anderen Stelle in Bezug auf die sich ausbildende stehende
Welle befinden.
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Als
besonders vorteilhaft hat sich eine weitere Ausführungsform erwiesen, bei der
im Bereich der Durchführung
eine beispielsweise aus PTFE bestehende Isolierhülse über das abgestimmte Schalltransportsystem
gestülpt
ist, so dass kein direkter Kontakt zwischen dem Schalltransportsystem
und dem Siebrahmen besteht. Auf diese Weise kann eine wirksame Dämpfung des
radialen Schalls erzielt werden.
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Der
Siebrahmen des erfindungsgemäßen Systems
kann an sich eine beliebige Form haben, bevorzugst sind eckige oder
kreisringförmige
Ausgestaltungen.
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Wenn
ein abgestimmtes Übergangsstück im abgestimmten
Schalltransportsystem vorgesehen ist, kann dieses so ausgeführt werden,
dass es die Schallamplitude moduliert.
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Am
Zuleitungsresonator können
Schalleiter und/oder Resonatoren angebracht sein, um den Eintrag
der Schallenergie auf das Siebgewebe zu optimieren, wobei die Resonatoren
beispielsweise tellerförmig
oder quadratisch geformt sein können.
Vorteilhaft ist es, wenn die Resonatoren an Stellen des Zuleitungsresonators,
an denen die Schwingungsamplitude nahezu maximal oder maximal ist
angeordnet sind, da dadurch die Einleitung besonders effizient erfolgt.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform sieht
vor, außer
einem abgestimmten Übergangsstück einen
Zuleitungsresonator vorzusehen, dessen dem Übergangsstück abgewandte Seite syphonartig geformt
ist. Durch diese spezielle Bauform wird sichergestellt, dass trotz
der Durchführung
durch einen gegebenenfalls schmal ausgeführten Siebrahmen ein mit dem
Zuleitungsresonator verbundener Schallleiter von unten angeregt
werden kann.
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Anhand
der folgenden Figuren sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung
im Detail erläutert werden.
Es zeigen:
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1:
eine erfindungsgemäße Anordnung mit
kreisförmiger
Schalleiterstruktur und Zuleitungsresonator mit syphonförmigem Endbereich.
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2a:
die erfindungsgemäße Anordnung aus 1 in
vergrößerter Darstellung
unter Ausblendung von Schalleiter, Siebrahmen und Siebgewebe.
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2b:
Anordnung analog 2a in einer Ausführungsvariante.
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3:
eine Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen abgestimmten Zwischenstücks mit Kragen.
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4a:
eine erfindungsgemäße Anordnung mit
einem kreisförmigen
Siebrahmen, bei der zwischen abgestimmtem Schalltransportsystem
und Siebfläche
ein tellerförmiger
Resonator im Zentrum der Siebfläche
angeordnet ist.
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4b:
eine erfindungsgemäße Anordnung, mit
einem rechteckigen Siebrahmen, bei der zwischen abgestimmtem Schalltransportsystem
und Siebfläche
zwei tellerförmige
Resonatoren angeordnet sind.
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5:
einen Ausschnitt des Durchführungsbereiches
in der in 4b gezeigten Anordnung in einer
Schnittperspektive entlang der Verbindungslinie AA' in 4b.
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6:
eine Anordnung mit einer alternativen Durchführung durch den Siebrahmen.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Erregung des Siebgewebes 1 mittels Ultraschall. Ein
außerhalb
des Siebrahmens 3 angeordneter Ultraschallkonverter 4 erzeugt
eine Ultraschallwelle, die in die auf den Ultraschallkonverter 4 abgestimmte
Schalltransportstruktur 7 (2a, 2b)
eingeleitet wird. Das in der Zeichnung zylindersymmetrisch dargestellte
angepasste Übergangsstück 5, 5' führt durch
den Siebrahmen 3 hindurch und hat einen ausserhalb des
Siebrahmens gelegenen Teil 5 und einen innerhalb des Siebrahmens
gelegenen Teil 5'.
Dabei ist an dem angepassten Übergangsstück 5, 5' auf der Siebinnenseite
ein Kragen 8 vorgesehen, der am Siebrahmen 3 befestigt
ist. Die Befestigung kann durch Schweißen, Kleben oder Nieten oder
bei Vorhandensein geeigneter Gewinde auch durch Verschrauben erreicht werden.
Eine genauere Darstellung des Kragens 8 ist den 2 bis 4 zu
entnehmen.
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In
der Ausführungsvariante
gemäß 2a ist
am im Siebinneren befindlichen Ende des angepassten Übergangsstücks ein
im Endbereich syphonförmig
gestalteter Zuleitungsresonator 6 vorgesehen, der hier
in einer Ausführungsform
mit quadratischem Querschnitt gezeigt wird. Die syphonförmige Formgebung
erlaubt die Anregung eines Schalleiters 2 von unten durch
den in ihn übergehenden
Zuleitungsresonator 6, wobei dennoch bis auf die U-förmige Biegung
an der Unterseite des „Syphons" die Vorrichtung
im wesentlichen in der Ebene des Siebrahmens 3 liegt, was
eine einfache Handhabung des Rahmens erlaubt.
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Die
in 2b dargestellte Variante mit einem linearen Zuleitungsresonator 6' erlaubt eine
weitere verbesserte Handhabung, da die gesamte Anordnung in der
Ebene des Siebrahmens 3 liegt.
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Es
ist zur Minimierung der in den Siebrahmen 3 eingeleiteten
Ultraschallenergie vorteilhaft, den Kragen in unmittelbarer Umgebung
eines Schwingungsknotens des abgestimmten Übergangsstücks 7 anzuordnen,
er kann aber auch an anderen Stellen positioniert werden. Der Kragen 8 ist
im befestigten Zustand vorteilhafterweise im Inneren des Siebrahmens 3 angeordnet,
da dadurch Dichtigkeit der Durchführung 12 gegen das
Eindringen von feinen Siebgut-Pulvern sichergestellt wird. Es ist
aber auch denkbar, ihn von außen
am Siebrahmen 3 anzuordnen. Die Befestigung des Kragens 8 am
Siebrahmen 3 erfolgt zweckmäßigerweise durch Schweißen, es
ist aber auch möglich,
dem Kragen ein Gewinde aufzuprägen,
das in ein in die Durchführung (12)
des Siebrahmens 3 eingeschnittenes Gegengewinde eingeschraubt
werden kann, oder den Kragen 8 mit dem Siebrahmen 3 zu
verkleben, zu vernieten oder zu verstiften.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung
aus 1 in vergrößerter Darstellung
unter Ausblendung von Schalleiter 2, Siebrahmen 3 und Siebgewebe 1.
In dieser Darstellung lassen sich insbesondere der Kragen 8 und
die exakte Ausgestaltung des Zuleitungsresonators 6 klarer
erkennen. Es wird deutlich, dass der Kragen 8 im hier dargestellten Ausführungsbeispiel
an einer Hülse 9 angeformt
ist. Diese kann zusammen mit dem angeformten Kragen 8 auf
das Übergangsstück 5, 5' aufgeschoben
und dann durch Schrumpfen, Kleben, Schweißen oder dergleichen fixiert
werden.
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Weitere
mögliche
Details der erfindungsgemäßen Anordnung
sind in der Schnittzeichnung des Übergangsstücks 5, 5' gemäß 3 dargestellt.
Hier tritt der Kragen 8 besonders deutlich hervor. Man sieht
auch, dass das Übergangsstück 5, 5' aus zwei Axialabschnitten
unterschiedlichen Durchmessers aufgebaut ist. Außerdem ist in 3 ein
Führungsring 11 gezeigt,
der das passgenaue Einsetzen des Übergangsstücks 5, 5' in die Durchführung 12 des Siebrahmens 3 ermöglicht.
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Die 4a und 4b zeigen
weitere erfindungsgemäße Ausges
taltungsformen der Vorrichtung. Beispielsweise kann man rechteckige
oder kreisringförmige
Siebrahmen 3 vorsehen. Weiterhin zeigen diese Figuren erfindungsgemäße Systeme,
in denen statt eines Schalleiters 8 ein oder mehrere tellerförmige Resonatoren 10 angeregt
werden, die vorzugsweise an solchen Positionen des abgestimmten Schalltransportsystems 7 angebracht
sind, an denen bei Anregung durch den Ulraschallkonverter 4 Maxima
der Schwingungsamplitude liegen. Dadurch sind eine gute Einleitung
der Schallenergie und eine verbesserte Verteilung der Schallenergie über das
Siebgewebe 3 hinweg erzielbar.
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5 zeigt
Details der Befestigung des Übergangsstücks 5, 5' am Siebrahmen 3 anhand
eines Schnitts durch die in 4b dargestellte
Ausführungsform
längs der
Linie AA', wobei
die Abbildung auf einen linken Teilausschnitt des Siebrahmens 3 beschränkt ist.
Auf den Ultraschallkonverter 4 folgt das Übergangsstück mit dem
ersten Axialabschnitt 5 außerhalb des Siebrahmens 3 und
dem zweiten Axialabschnitt 5' innerhalb
des Siebrahmens 3. Der Durchgang durch den Siebrahmen 3 erfolgt
in der Durchführung 12.
Im hier abgebildeten Ausführungsbeispiel
ist der Kragen 8 einstückig
an einer Hülse 8 angeformt,
die auf das Übergangsstück 5, 5' aufgeschoben
und dort z. B. durch Schweißen
befestigt ist.
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Eine
alternative Befestigung des Übergangsstücks 5, 5' am Siebrahmen 3 zeigt 6.
Hier wird die Abdichtung nicht durch den aufgeschweißten Kragen 8,
sondern durch eine Isolierhülse 13 erreicht,
die den Spalt zwischen Übergangsstück 5' und Innenlochfläche des
Siebrahmens 3 schließt. Vorteile
dieser Lösung
sind, dass das Übergangsstück 5' als solches
nicht abgestimmt sein muss, sondern lediglich das Gesamtsystem (Übergangsstück und Zuleitungsresonator),
und dass keine positionsgenaue Platzierung des Schallleiters 2 nötig ist.
Auch gestaltet sich die Befestigung an der Durchführung besonders
einfach.
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Zur
Aufnahme der Beschleunigungskräfte wird
ein Loch 14 mit einem Durchmesser von 4 mm gebohrt und
verstiftet. Akustisch hat diese Lösung den Vorteil, dass über die
kleine Kontaktfläche
des Stiftes zum Siebrahmen 3 nur sehr wenig Schallenergie
auf den Siebrahmen 3 übertragen
wird, selbst wenn der Stift im Bewegungsmaximum positioniert ist.
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Wie
vorstehend im Detail beschrieben ist es also möglich, eine Vorrichtung zum
Anregen eines in einen Siebrahmen 3 eingefassten Siebgewebes 1 mittels
Ultraschall bereitzustellen, die die vorteilhafte Anordnung des
Ultraschallkonverters 4 ausserhalb des Pulverflusses und
die Anregung von auf dem Siebgewebe 1 vorgesehenen Schallleitern 8 erlaubt. Gleichzeitig
ist sie in der Lage, die durch die niederfrequenten Vibrationen
der Siebmaschine auf diese Anordnung ausgeübten Kräfte abzufangen, die Stabilität des Systems
zu erhöhen
und eine einfache Handhabung zu ermöglichen. Dies gelingt auf einfache
Art und Weise durch Hindurchführen
des eines abgestimmten Schalltransportsystems 7 durch den Siebrahmen 3,
wobei das abgestimmte Schalltransportsystem einen Kragen 8 aufweist,
der am Siebrahmen 3 befestigt ist oder alternativ mittels
Isolierhülse 13 und
Verstiftung, wobei in diesem Fall das Übergangsstück 5, 5' nicht abgestimmt
sein muss.
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- 1
- Siebgewebe
- 2
- Schallleiter
- 3
- Siebrahmen
- 4
- Ultraschallkonverter
- 5
- Übergangsstück, Abschnitt
außerhalb
des Siebrahmens
- 5'
- Übergangsstück, Abschnitt
innerhalb des Siebrahmens
- 6
- Zuleitungsresonator
(„Syphon")
- 6'
- Zuleitungsresonator
- 7
- abgestimmtes
Schalltransportsystem
- 8
- Kragen
- 9
- Hülse
- 10
- Resonator
- 11
- Führungsring
- 12
- Durchführung
- 13
- Isolierhülse
- 14
- Loch,
Bohrung