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Die
Erfindung betrifft eine Siebmaschine zum Klassieren oder Sortieren
von Siebgut. Solche Siebmaschinen können als Taumelsiebmaschinen
oder als Vibrationssiebmaschinen gestaltet sein.
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Maschinen
dieser Art werden in sehr vielen Industriezweigen eingesetzt, wie
beispielsweise der Lebensmittelindustrie, der Spanplattenindustrie
oder der chemischen Industrie. Die Maschinen dienen dabei zum Auftrennen
eines fließfähigen Gutes,
wie beispielsweise eine Suspension, oder eines schüttfähigen Gutes
als Haufwerk in einzelne Bestandteile. Ein möglicher Zweck einer solchen
Vorrichtung besteht beispielsweise darin, ein körniges Gut in verschiedene
Fraktionen unterschiedlicher Korngrößen zu zerlegen. Ein weiterer
Anwendungsfall ist das Abtrennen von Verunreinigungen aus einem
Siebgut. Man spricht bei dem von einem Sieb zurückgehaltenen Siebgut von dem
Rückstand
und bei dem das Sieb passierende Gut von dem Durchlass.
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Eine
Siebmaschine der genannten Art umfasst ein Gehäuse, ferner Siebaufbau mit
wenigstens einem Sieb, einen Einlass für das Siebgut und je wenigstens
einen Auslass für
den Rückstand
und wenigstens einen Auslass für
den Durchgang des Siebguts.
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Soll
ein Siebgut in zwei oder mehrere Fraktionen zerlegt werden, so benötigt man
hierzu eine entsprechende Anzahl von Sieben in dem Siebaufbau. Jedes
Sieb wird auch als Siebdeck bezeichnet. Diese Siebdecks sind im
Allgemeinen übereinander angeordnet.
Das Siebgut wird dabei zunächst
auf das obere Deck über
den Einlass aufgegeben. Während des
Sortier- beziehungsweise Klassiervorgangs entsteht eine erste Fraktion,
die durch einen ersten Siebgutauslass aus dem Gehäuse der
Siebmaschine ausgeschleust wird. Dies ist der Rückstand des ersten Siebs. Üblicherweise
weist diese erste Fraktion relativ große Partikel auf. Das somit
ein erstes Mal gesiebte, verbleibende Gut, der Durchgang, gelangt sodann
zu einem zweiten Siebdeck. Hier wird eine zweite Fraktion mit Partikeln
etwas geringerer Größe abgetrennt.
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Um
das Siebgut in Bewegung zu versetzen und aufzulockern, ist bei Siebmaschinen
der vorgenannten Art ein Antrieb vorgesehen, der dem Siebaufbau
und damit auch dem auf den Sieben befindlichen Siebgut eine Taumelbewegung
aufprägt.
Dazu wird der Siebaufbau üblicherweise über eine
zentrale Welle, die einen zu der Welle tangential und radial geneigten
Schiefzapfen antreibt, so bewegt, dass das Siebgut eine kombinierte
Wurf- und Schwingbewegung, eben die Taumelbewegung, durchführt. Dabei
wird einer kreis- oder
ellipsenförmigen
Schwingung eine dazu senkrechte Bewegungskomponente überlagert.
Diese Taumelbewegung übt
auf das Siebgut Kräfte
aus, die aufgrund der wechselnden Radial- und Tangentialneigung
der Sieboberfläche
das Siebgut in einer spiralförmigen
Bewegung über
die Sieboberfläche
wandern lassen. Die Taumelbewegung kann die über die Parameter Drehzahl,
Exzentrizität, sowie
Radial- und Tangentialneigung eingestellt werden. Je nach Anteil
der Radial- und der Tangentialneigung verändert sich die Verweildauer
des Siebgutes auf dem Sieb.
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Außer den
oben beschriebenen Antriebsarten sind noch folgende Antriebsarten
bei Vibrationssiebmaschinen denkbar:
Antrieb über Unwuchtmotor,
direkt an den Grundzylinder der Siebmaschine angeschlossen. Siehe
beispielsweise die Baureihe VRS der Allgaier Werke GmbH. Ferner
kommt als Antrieb ein Fußmotor
in Betracht, der über
einen Motorträger
mit dem Grundzylinder verbunden ist. Als weitere Antriebsarten kommen
in Betracht: ein Drehstrommotor mit Unwucht-Exzenter-Scheibe, oder
ein Unwuchtmotor, zwischen zwei Platten eingeklemmt.
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Unabhängig vom
Antrieb der Siebmaschine gilt Folgendes: Der Siebaufbau befindet
sich im Ruhezustand der Siebmaschine praktisch in einer Horizontalebene – bei Vibrationssiebmaschinen – oder er ist
gegen die Horizontale leicht geneigt – bei Taumelsiebmaschinen –. Durch
Einschalten des Antriebs wird der Siebaufbau in eine dreidimensionale
Bewegung versetzt, die aus Exzentrizität, Radial- und Tangentialneigung
besteht. Die Drehzahl, Exzentrizität, Radial- und Tangentialneigung
unterscheiden sich je nach Antriebsart oder Bauart.
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Das
Grundmuster der Bewegung des Siebaufbaus ist im Wesentlichen eine
Kreisbewegung. Entsprechend sind Taumelsiebmaschinen im Stand der
Technik ausschließlich
mit kreisförmigen
Sieben beziehungsweise einem zylinderförmigen Siebaufbau versehen.
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Insbesondere
in der Steine-Erden-Industrie werden Taumelsiebmaschinen mit besonders
großer Siebfläche eingesetzt,
um eine bestimmte Leistung, das heißt die Verarbeitung einer bestimmten
Menge von Siebgut pro Zeiteinheit, zu erreichen. Dabei hat es sich
gezeigt, dass bei Siebflächen
von über
fünf Quadratmeter
die Gesamtgröße einer
derartigen Taumelsiebmaschine keinen normalen Transport mittels
Lkw erlaubt, da diese Maschinen die maximal zulässige Breite von 2,5 m überschreiten.
Folglich müssen
Sondertransporte durchgeführt
werden, die teuer und aufwendig sind.
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Ein
weiterer konstruktionsbedingter Nachteil der Taumelsiebmaschinen
des Standes der Technik ist insbesondere bei großen Maschinen die Verwendung
eines rahmenbespannten Siebes. Bei einem Siebgewebebruch muss bei
dieser Technologie der Siebrahmen ausgebaut und neu bespannt werden. Dies
ist aufwendig und unter Umständen
problematisch und teuer, wenn kein Bespannservice sich in der Nähe des Standortes
der Taumelsiebmaschine befindet.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Siebmaschine mit
verbesserter Leistung bei gleichen Außenabmessungen anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine
rechteckige Grundform des Siebs, die bislang aufgrund der im Wesentlichen
kreisförmigen Bewegung
einer Taumelsiebmaschine ungeeignet erschien, bietet den Vorteil,
dass sich eine Maschine mit beispielsweise 2,5 m Breite bauen lässt, die
gerade noch auf einen konventionell breiten Lkw verladen werden
kann. Mit einer rechteckigen Siebgrundform kann beispielsweise eine
Siebfläche
von 7,9 Quadratmetern bei einer maximalen Maschinenbreite von 2,5
m realisiert werden, was einem Flächenzugewinn von 26 Prozent
gegenüber
einer vergleichbaren kreisförmigen
Bauform entspricht, die etwa 6,3 Quadratmeter Siebfläche erlaubt.
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Die
spiralförmig
von innen nach außen
gerichtete Bewegung des Siebguts bewirkt, dass sich der Rückstand
beziehungsweise das Grobgut an dem äußeren Umfang des Siebes sammelt.
Versuche haben gezeigt, dass das Siebgut dabei wider Erwarten auch
in die Eckbereiche des Siebes gelangt und die Taumelbewegung einen
Austrag des Materials ermöglicht.
Aufgrund des größeren Umfangs
beziehungsweise der größeren Grundfläche des
Rechtecks im Vergleich zu der herkömmlichen Kreisfläche kann
sich die gleiche Materialmenge auf einem längeren Umfang beziehungsweise
einer größeren Fläche verteilen.
Somit kann bei einer vorgegebenen maximalen Maschinenbreite eine
höhere
Leistung der Maschine realisiert werden.
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Neben
der allgemeinen rechteckigen Grundform ist insbesondere eine quadratische
Grundform besonders vorteilhaft, da sich so eine besonders gleichförmige Beanspruchung
der Sieboberfläche
ergibt. Zwar erreicht das Siebgut aufgrund der spiralförmigen Bewegung
auch bei einer beliebigen Rechteckform die Eckbereiche, bei einer
quadratischen Grundform jedoch wird eine gleichförmigere Beanspruchung dieser
Eckbereiche erreicht.
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Die
im Allgemeinen rechteckige Grundform des Siebs erlaubt es, einen
Siebbelag für
das Sieb bereitzustellen, der in den Siebaufbau einhängbar ist. Während, wie
bereits einleitend erwähnt,
bei kreisförmigen
Grundkonstruktionen ein bespannter Siebrahmen eingesetzt wird, erlaubt
eine rechteckige beziehungsweise quadratische Grundform des bzw.
der Siebe einer Taumelsiebmaschine eine Konstruktion ohne Siebrahmen.
Beispielsweise können
die Siebbeläge
einhängbar
vorgesehen werden. Alternativ können
auch Siebbeläge
rahmenlos einspannbar vorgesehen sein. Dies erlaubt eine erhebliche
Senkung der Betriebskosten, da der aufwendige und teure Bespannvorgang
eines runden Siebrahmens entfällt.
Stattdessen kann Siebgewebe mit geeignet gewählten Spannkanten und gegebenenfalls
U-Profil-Dichtungen eingesetzt werden. Die Ausdrucksweise „rechteckige
Grundform” ist
sehr weit auszulegen. Hier kommen beispielsweise auch rechteckige
Formen mit abgerundeten Ecken in Betracht. Auch kommen Rechtecke
mit abgeschnittenen Ecken in Betracht, sodass es sich um ein Achteck
handelt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Einlass das Siebgut zentral auf das Sieb
aufgibt. Auf diese Weise startet der Siebvorgang im mittleren zentralen
Bereich des Siebs. Dort wirkt das Sieb wie ein Plansieb und es wird
vermieden, dass das Siebgut durcheinander geworfen wird und sich
gegenseitig abreibt. Das Siebgut hat Zeit, sich entsprechend der
Korngröße zu schichten
und wandert gleichzeitig vom Mittelpunkt spiralförmig nach außen. Erst
am äußeren Rand
des Siebes wirkt die höchste
Vertikalbeschleunigung auf das Siebgut und begünstigt dort ein genaues Absieben.
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Da
insbesondere im äußeren Bereich
eines rechteckig geformten Siebes die Gefahr besteht, dass sich
Siebgut dort ansammelt, ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass
der Siebaufbau Leitvorrichtungen aufweist, die insbesondere in Eckbereichen
des Siebes angeordnet sein können.
Diese Leitvorrichtungen können
beispielsweise als Leitbleche direkt am Sieb angebracht sein. Sie
können
aber auch auf andere Weise in das Sieb oder in den Siebaufbau, beispielsweise
mittels Befestigungsmitteln, integriert werden. Die Leitvorrichtungen
erlauben eine gezielte Kontrolle des Siebweges, den das Siebgut
nimmt und ermöglichen
so eine möglichst
gleichförmige
Beanspruchung der Sieboberfläche.
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Alternativ
oder zusätzlich
zur Anbringung von Leitvorrichtungen kann bei der Taumelsiebmaschine
vorgesehen sein, dass bestimmte Beschleunigungskurven vorgesehen
sind, die ein Ansammeln des Siebguts in Eckbereichen verringern.
Dies kann ebenfalls einer ungleichförmigen Beanspruchung der Sieboberfläche entgegenwirken.
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Neben
der bereits erwähnten
Möglichkeit, eingehängte und
gespannte Siebe zu verwenden, besteht bei dem vorgeschlagenen Konstruktionsprinzip
eines rechteckförmigen
Siebes auch die Möglichkeit,
durchgehende oder segmentierte Siebrahmen zu verwenden. Auch besteht
hier die Möglichkeit
auf konventionelle Rahmenkonstruktionen mit fest aufgebrachten Siebbelägen zurückzugreifen.
Die Rahmengröße kann
dabei gleich der Siebfläche
sein oder die Siebfläche
kann auch in Teilsegmente unterteilt sein (segmentierte Siebe).
Somit ist auch der Einsatz von Ultraschall zur Unterstützung des
Siebvorgangs insbesondere im feinmaschigen Bereich von 20–600 μm möglich. Des
Weiteren sind auch die herkömmlichen
Verfahren zur Reinigung des Siebaufbaus mittels Bällen, Luft,
Bürsten
oder eine geeignete Kombination dieser Maßnahmen möglich.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es
stellen dar:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
einer Siebmaschine,
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2 eine
schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Ausführungsform der Siebmaschine
gemäß 1.
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Die 1 und 2 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Siebmaschine 10.
Wie in 1 gezeigt weist diese ein Gehäuse 12 auf, das im
oberen Bereich eine Haube 38 bildet, die abnehmbar oder
aufklappbar ausgeführt
sein kann. In der Haube 38 ist ein Siebgut-Einlass 42 vorgesehen.
Im unteren Bereich bildet das Gehäuse eine Bodenwanne 40.
Zwischen der Bodenwanne 40 und der Haube 38 befindet
sich ein Siebaufbau. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Siebdecks 14, 16, 18, 20 dargestellt,
die den Siebaufbau bilden. Jedes der Siebdecks weist einen Rückstand-Auslass 24, 26, 8, 30 auf.
Die Bodenwanne 40 weist ebenfalls einen Rückstand-Auslass 32 auf.
Somit können
insgesamt aus dem Siebgut, das über den
Einlass 42 auf das erste Siebdeck 14 gelangt, fünf Fraktionen
abgetrennt werden.
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An
die Bodenwanne 40 schließt sich nach unten ein Grundkörper 42 an,
der über
elastische Verbindungen 44 mit einer Basis 46 verbunden
ist. Zwischen der Basis 46 einerseits und dem Grundkörper 42 sowie
dem sich nach oben hin anschließenden
gesamten Siebaufbau andererseits besteht somit eine weitgehende
Bewegungsfreiheit, die aber keine vollständige Drehung des Siebaufbaus
gegenüber
der Basis 46 zulässt.
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Ein
Antrieb 34 treibt beispielsweise über einen Riemenantrieb eine
nicht näher
dargestellte Antriebswelle so an, dass eine Taumelbewegung des Siebaufbaus
bewirkt wird. Diese kann beispielsweise über einen in dem Grundkörper angeordneten Schiefzapfen
und geeignete Platten übertragen
werden.
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2 zeigt
schematisch eine Draufsicht auf die genannte Siebmaschine 10.
Unterhalb des zentral angeordneten Einlass 22 ist das oberste
Siebdeck 14 zu erkennen. Dieses weist eine quadratische Grundform
auf. Des Weiteren sind in den vier Eckbereichen des Siebdecks 14 Leitvorrichtungen 36 angeordnet.
Die Leitvorrichtungen 36 sind Aufnahmeplatten der elastischen
Verbindungen 44 (Gummielemente) am Pyramidenfuß.
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Bei
Aufgabe des Siebguts durch den zentralen Einlass 22 auf
das erste Siebdeck 14 erfährt dieses zunächst im
zentralen Bereich eine Plansiebung. Das Siebgut schichtet sich entsprechend
seiner Korngröße und wandert
durch die von dem Antrieb 34 auf den Siebaufbau übertragene
Taumelbewegung vom Mittelpunkt spiralförmig nach außen. Am äußeren Rand
des Siebdecks 14 wirkt die höchste Vertikalbeschleunigung
auf das Siebgut. Dies begünstigt
ein sehr genaues Absieben. Bei der abgebildeten Mehrdecker-Taumelsiebmaschine
wiederholt sich dieser Vorgang in den nachfolgenden Siebdecks 16–20.
Jede Kornfraktion legt dadurch systembedingt den gleichen langen
Siebweg zurück.
Dies erlaubt eine ehr hohe Siebgüte
bei einem sehr geringen Fehlkornanteil. Durch die niederfrequente,
fein einstellbare dreidimensionale Taumelbewegung gelangt das Siebgut
schließlich
in die Randbereiche jedes Siebes. Dort bewirken die Leitbleche 36 eine
gleichmäßige Umverteilung
des sich dort gegebenenfalls ungleichmäßig ansammelnden Siebguts.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann auch dem Siebaufbau eine Beschleunigungskurve aufgeprägt werden,
die eine solche Ansammlung verhindert, die andernfalls zu einer
einseitigen Belastung und damit zu einem vorzeitigen Verschleiß des Siebes
führen kann.
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Neben
dem bereits erwähnten
Einsatz zur Korngrößenfraktionierung
eignen sich derartige Taumelsiebmaschinen auch für die Schutzsiebung oder die
Entstaubung. Durch die Einstellbarkeit der Antriebsparameter wie
Drehzahl, Exzentrizität,
Radial- und Tangentialneigung, aus denen die Taumelbewegung resultiert
sowie deren Reproduzierbarkeit und die einfache Möglichkeit
der Feineinstellung lässt sich
ein großer
Anwendungsbereich abdecken.
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Die
Erfindung lässt
sich bei jeglichen Arten von Siebmaschinen einsetzen. Es kommen
Siebmaschinen mit eingehängten
oder eingespannten Sieben in Betracht, aber auch mit konventionellen
Siebeinsätzen
mit Rahmenkonstruktionen – durchgehend
oder segmentiert – und
hierauf befestigtem Gewebe.