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Die Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungsvorrichtung für rieselfähiges Schüttgut, umfassend einen Schüttgutträger mit einer geneigten Behandlungsfläche, eine Gegenschwingeinrichtung, die sich längs unter dem Schüttgutträger erstreckt und horizontal verläuft, Stützen zum Abstützen des Schüttgutträgers in Vertikalrichtung an dem Gegenschwingrahmen, eine Seilaufhängung zum Aufhängen der Gegenschwingeinrichtung an einem Tragwerk, und einen Schwingungserreger zur Erregung der Behandlungsfläche in Längs- und Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung.
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Derartige Behandlungseinrichtungen eignen sich beispielsweise für eine effektive Absiebung von empfindlichen Schüttgütern in verschiedene Kornfraktionen, können jedoch auch zu anderen Behandlungsaufgaben eingesetzt werden, bei denen das Schüttgut infolge der Schwerkraft sowie unterstützt durch eine Schwingungserregung über die geneigte Behandlungsfläche transportiert wird.
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Eine Behandlungsvorrichtung der eingangs genannten Art in Form einer Siebmaschine ist beispielsweise in
EP 0 775 532 A1 als Stand der Technik beschrieben. Bei der bekannten Siebmaschine ist ein Antriebsmotor an dem Grundrahmen befestigt, der den Schüttgutträger über einen Kurbeltrieb antreibt, so dass der Schüttgutträger an seinem Kopfende, an dem auch die Zufuhr von Schüttgut erfolgt, in eine im wesentlichen horizontale kreisförmige Schwingungsbewegung versetzt wird. Das auslaufseitige Ende des Schüttgutträgers ist über Gleitplatten auf dem Grundrahmen abgestützt und mit diesem zusätzlich durch einen Gelenkarm verbunden. Letzteres erzwingt am auslaufseitigen Ende eine elliptische Schwingung. Über die Länge des Schüttgutträgers ändert sich somit die Schwingungsbewegung von der Kreisform am Kopfende zu einer sehr flachen Ellipse am auslaufseitigen Ende. Gegebenenfalls kann am auslaufseitigen Ende auch eine nahezu lineare Schwingungsbewegung in Längsrichtung erzielt werden. Diese Veränderung der Schwingungsbewegung wirkt sich auf die Trennschärfe der Absiebung positiv aus.
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Bei der vorstehend erläuterten Siebmaschine besteht jedoch das Problem, dass sich bewegliche Maschinenteile wie der Gelenkarm und der Kurbeltrieb neben oder unter dem Schüttgutträger befinden, welche eine Schmierung benötigen und daher eine besonders in der Lebensmittelindustrie problematische Kontaminierung der Umgebung der Behandlungsfläche mit Schmiermitteln hervorrufen können.
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Zudem bedingen Lagerung und Getriebe einen hohen konstruktiven Aufwand und führen zu entsprechend hohen Kosten. Darüber hinaus ist die Lagerung des Schüttgutträgers auf dem Kurbelarm des Kurbeltriebs wenig wartungsfreundlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, den konstruktiven Aufwand einer Behandlungsvorrichtung der eingangs genannten Art sowie das Risiko einer Kontamination des Schüttguts mit Schmiermittel zu vermindern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Behandlungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße für Behandlungsvorrichtung für rieselfähiges Schüttgut umfasst einen Schüttgutträger mit einer geneigten Behandlungsfläche, eine Gegenschwingeinrichtung, die sich längs unter dem Schüttgutträger erstreckt und horizontal oder ebenfalls geneigt verläuft, Stützen zum Abstützen des Schüttgutträgers in Vertikalrichtung an dem Gegenschwingrahmen, eine Seilaufhängung zum Aufhängen der Gegenschwingeinrichtung an einem Tragwerk, und einen Schwingungserreger zur Erregung der Behandlungsfläche in Längs- und Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass der Schüttgutträger und die Gegenschwingeinrichtung durch eine mehrere Federn aufweisende Federanordnung verbunden sind, welche eine elastische Kopplung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung bereitstellt.
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Hierdurch lassen sich sowohl eine kugelgelagerter Gelenkarm und am auslaufseitigen Ende als auch ein Kurbeltrieb am Kopfende vermeiden. Infolge des einfacheren Aufbaus ergibt sich ein erhebliches Kosteneinsparungspotenzial. Gleichwohl lässt sich an der Behandlungsfläche eine vergleichbare Schwingungscharakteristik erzielen, bei der eine am Kopfende kreisförmige Schwingung in Richtung des auslaufseitigen Endes zunehmend elliptisch oder sogar linear wird.
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Zudem wird das Risiko einer Verunreinigung der Umgebung des Schüttgutträgers durch Schmiermittel vermindert.
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Je nach Abstimmung unter anderem über die Stützen können jedoch auch andere Schwingungsverläufe entlang des Transportwegs vom Kopfende zum auslaufseitigen Ende realisiert werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
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So können beispielsweise zumindest einige der Stützen als biegeweiche Stangen mit rundem Querschnitt ausgebildet sein. Diese ermöglichen sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung große Auslenkungen des Schüttgutträgers und begünstigen somit entsprechend große Amplituden kreisförmiger und/oder elliptischer Schwingungsbewegungen der Behandlungsfläche. Maximale Amplituden liegen in der Größenordnung von 25 bis 50 Millimetern. Insbesondere können diese Stützen in Querrichtung und Längsrichtung gleichermaßen biegeweich sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind zumindest die dem auslaufseitigen Ende nächstgelegenen Stützen in Längsrichtung der Gegenschwingeinrichtung biegeweicher als in Querrichtung desselben. Hierdurch kann am auslaufseitigen Ende eine Schwingungsellipse mit definierter Exzentrizität erzwungen werden. Besonders einfach lassen sich derartige Stützen als Blattfedern realisieren, welche in Längsrichtung biegeweich sind, in Querrichtung jedoch eine deutlich höhere Steifigkeit aufweisen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schwingungserreger als Unwuchtmotor ausgebildet und an der Gegenschwingeinrichtung angekoppelt. Dabei weist der Unwuchtmotor eine zu Längs- und Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung senkrechte Drehachse auf.
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Der Unwuchtmotor kann als gekapselte Baueinheit allein an der Gegenschwingeinrichtung angekoppelt sein und weist keinerlei mechanische Verbindungsglieder zum Schüttgutträger oder sonstigen Komponenten auf. Hierdurch wird das Risiko einer Verunreinigung der Umgebung des Schüttgutträgers durch Schmiermittel weiter vermindert.
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Alternativ ist es möglich, einen solchen Schwingungserreger lediglich am Schüttgutträger anzukoppeln, wobei auch in diesem Fall keinerlei mechanische Verbindungsglieder zu weiteren Komponenten vorgesehen sind.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Federn der Federanordnung Schraubenfedern mit horizontaler Wirklinie. Dies ermöglicht eine besonders stabile, saubere und wartungsfreie Kopplung.
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Die Federanordnung kann beispielsweise eine erste Gruppe von Federn aufweisen, deren Wirklinien in Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung verlaufen, sowie eine zweite Gruppe von Federn, deren Wirklinien in Längsrichtung der Gegenschwingeinrichtung verlaufen. Dies gestattet eine einfache Montage.
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Jedoch ist auch eine andere Anordnung der Federn möglich, solange deren Gesamtheit eine Kopplung bzw. Verbindung sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung ermöglicht. Beispielsweise ist es auch möglich, die Federn der Federanordnung sternförmig anzuordnen.
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Wie bereits ausgeführt, kann die Behandlungsvorrichtung als Siebmaschine betrieben werden, wobei dann die Behandlungsfläche als Sieb ausgebildet ist. Jedoch kann die Behandlungsvorrichtung auch zu anderen Behandlungsaufgaben eingesetzt werden, die nicht notwendigerweise mit einer Absiebung verbunden sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung,
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2 eine Ansicht auf das auslaufseitige Stirnende der Behandlungsvorrichtung gemäß 1,
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3 eine Draufsicht der Federanordnung,
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4 eine Detailansicht einer Stütze mit rundem Querschnitt,
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5 eine Detailansicht einer als Blattfeder ausgebildeten Stütze, und in
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6 eine schematische Darstellung einer alternativen Federanordnung.
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Das in den 1 bis 5 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Behandlungsvorrichtung für rieselfähiges Schüttgut am Beispiel einer Siebmaschine. Diese eignet sich insbesondere für die Absiebung von empfindlichen Siebgütern in verschiedene Kornfraktionen, insbesondere für die Trennung von staubförmigen und körnigen Partikeln aus einem überwiegend aus Granulaten oder Agglomeraten bestehenden Massenstrom.
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Die Behandlungsvorrichtung kann jedoch auch für andere Behandlungsaufgaben eingesetzt werden, welche eine Schwingungserregung des zu fördernden Schüttguts in einer im Wesentlichen horizontalen oder leicht geneigten Behandlungsebene erfordern.
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Die Behandlungsvorrichtung umfasst einen Schüttgutträger 10 mit einer Behandlungsfläche 11, die, sofern der Transport des Schüttguts vorwiegend durch die Schwerkraft bewirkt werden soll, zu einer Horizontalebene zumindest leicht geneigt ist. Für die meisten rieselfähigen Schüttgüter geeignete Neigungswinkel α liegen in der Größenordnung von 0° bis 20°, vorzugsweise von 1,0° bis 10°.
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Die Behandlungsfläche 11 erstreckt sich dabei von einem Kopfende 12 des vorzugsweise länglichen Schüttgutträgers 10, an dem die Zufuhr von Schüttgut erfolgt, zu einem auslaufseitigen Ende 13, an dem das Schüttgut nach Passieren der Behandlungsfläche 11 den Schüttgutträger 10 wieder verlässt. Bei Siebmaschinen wird der Schüttgutträger 10 auch als Siebkasten bezeichnet.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Behandlungsfläche 11 als Sieb 14 ausgebildet, so dass auslaufseitig zwei Massenströme abgegeben werden, nämlich die ausgesiebte Fraktion, welche über eine unter dem Sieb 14 verlaufende Wanne 15 des Schüttgutträgers 10 zu einem Auslauf 16 geführt wird, und die Restfraktion, welche vorliegend über das auslaufseitige Stirnende abgeführt wird.
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Unterhalb des Schüttgutträgers 10 erstreckt sich längs eine Gegenschwingeinrichtung 20. Die Gegenschwingeinrichtung 20 verläuft in ihrer Längsrichtung horizontal. Sie ist über eine Seilaufhängung 30 an einem Tragwerk aufgehängt. Das Tragwerk kann beispielsweise eine Rahmenkonstruktion sein, die am Aufstellungsort der Behandlungsvorrichtung angebracht wird. Es kann aber auch ein Teil eines Gebäudes sein. Vorliegend ist eine Seilaufhängung 30 mit vier Seilen 31 gezeigt, wobei die Seile 31 an in Längsrichtung von einander beabstandeten Endabschnitten der Gegenschwingeinrichtung 20 angekoppelt sind. Jedoch kann insbesondere bei längeren Behandlungsvorrichtungen auch eine größere Anzahl von Seilen vorgesehen werden. Über die Seilaufhängung 30 wird eine sehr gute Entkopplung zwischen der Behandlungsvorrichtung und dem Tragwerk erzielt. Insbesondere wird eine Übertragung von Reaktionskräften in Längsrichtung und horizontaler Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung 20 vermieden. Die dynamischen Vertikalkräfte sind hingegen gering, da die Schwingungserregung in einer durch Längs- und Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung 20 aufgespannten Horizontalebene erfolgt.
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In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann die Gegenschwingeinrichtung 20 zur Horizontalen etwas geneigt werden, so dass deren Längsrichtung dann nicht horizontal verläuft. Insbesondere kann die Längsrichtung der Gegenschwingeinrichtung 20 die gleiche Neigung aufweisen, wie die Behandlungsfläche 11.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Gegenschwingeinrichtung 20 durch einen massiven Doppel-T-Träger 21 gebildet, an dessen Enden Querstreben 22 zur Anbindung der Seile 31 befestigt sind. Jedoch kann die Gegenschwingeinrichtung 20 auch in anderer Art und Weise, beispielsweise in Form eines geschlossenen Rahmens ausgeführt werden.
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Der Schüttgutträger 10 ist an dem Gegenschwingrahmen 20 in Vertikalrichtung über Stützen 40 abgestützt und im Übrigen bis auf die Federn 53 bzw. Federgruppen 51, 52 nicht weiter mit dem Tragwerk verbunden. Die Stützen 40 sind als biegeweiche Stangen oder Stäbe ausgebildet, die sich in Vertikalrichtung erstrecken, so dass der Schüttgutträger 10 schwimmend gelagert ist und senkrecht zur Vertikalrichtung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung frei schwingen kann.
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Erfindungsgemäß wird der Übergang von zunächst einer kreisförmigen zu einer elliptischen Schwingungsbewegung vom Prinzip her – partielle Resonanz-Schwingsysteme ähnlicher Frequenz in Längs- und Querrichtung mit Federn 53 oder Federgruppen 51, 52 sowie Positionierung des Querschwingsystems im ersten Drittel des Schüttgutträgers – erzielt.
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Zumindest einige der Stützen 40 sind als biegeweiche Stangen 41 mit rundem Querschnitt ausgebildet, wie dies in 4 dargestellt ist. Diese sind in Längs- und Querrichtung gleichermaßen biegeweich und ermöglichen an der Behandlungsfläche 11 maximale Bewegungsamplituden in Längsrichtung und Querrichtung bis zu etwa 100 mm. Hierdurch ist es möglich, die durch die partiellen Resonanz-Schwingsysteme in Längs- und Querrichtung mit Federn 53 oder Federgruppen 51, 52 sowie deren Positionierung im ersten Drittel des Schüttgutträgers vorgeprägte kreisförmige Schwingungsbewegung zu erzielen. Schränkt man die Elastizität der Stützen 40 in einer Richtung ein, so ist dies gleichbedeutend mit einer Verminderung der maximalen Schwingungsamplituden in der betreffenden Richtung. Auf diese Weise kann die Form der Ellipse am auslaufseitigen Ende 13 gezielt beeinflusst werden. Soll die elliptische Schwingungsbewegung beispielsweise von einer zunächst kreisförmigen Schwingungsbewegung zu einer flacheren elliptischen Schwingungsbewegung verwirklicht werden, können die dem auslaufseitigen Ende 13 nächstgelegenen Stützen 40 in einer Richtung, zum Beispiel in Längsrichtung der Gegenschwingeinrichtung 20 biegeweicher ausgeführt werden, als in Querrichtung desselben. 5 zeigt lediglich beispielhaft entsprechend geeignete Stützen 40 in Form von Blattfedern 42 mit einem rechteckigen Querschnitt.
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Weiterhin sind der Schüttgutträger 10 und die Gegenschwingeinrichtung 20 durch eine mehrere Federn aufweisende Federanordnung 50 verbunden. Diese Federanordnung 50 bewirkt eine elastische Abstützung senkrecht zur Vertikalrichtung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung 20. Eine Abstützung in Vertikalrichtung ist an dieser Stelle nicht vorgesehen.
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Die Federanordnung 50 ist in der Nähe des Kopfendes 13 zwischen dem Schüttgutträger 10 und der Gegenschwingeinrichtung 20 angeordnet. Vorzugsweise befindet sich diese in Bezug auf die Längserstreckung des Schüttgutträgers 10 unterhalb der das Kopfende 13 aufweisenden Hälfte, vorzugsweise dem das Kopfende 13 aufweisenden Drittel des Schüttgutträgers 10.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind gemäß 3 die Federn der Federanordnung 50 Schraubenfedern 51 und 52 mit horizontaler Wirklinie. Diese Federn unterteilen sich in eine erste Gruppe von Federn 51, deren Wirklinien in Längsrichtung der Gegenschwingeinrichtung 20 verlaufen, sowie eine zweite Gruppe von Federn 52, deren Wirklinien in Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung 20 verlaufen. An der Unterseite des Schüttgutträgers 10 befindet sich ein kastenförmiger Vorsprung 17, dessen in Längs- und Querrichtung weisende Seitenwände 18 und 19 Stützflächen für die Schraubenfedern 51 und 52 bilden. An der Gegenschwingeinrichtung 20 ist eine Konsole 23 vorgesehen, insbesondere befestigt oder ausgebildet, welche korrespondierende Stützflächen 24 und 25 für die Schraubenfedern 51 und 52 aufweist. Die Schraubenfedern 51 und 52 sind somit jeweils zwischen einer Stützfläche 18 bzw. 19 des Schüttgutträgers 10 und einer Stützfläche 24 bzw. 25 der Gegenschwingeinrichtung 20 aufgenommen.
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Von der in 3 dargestellten räumlichen Anordnung der Federn kann abgewichen werden, solange sichergestellt ist, dass eine elastische Abstützung des Schüttgutträgers 10 an der Gegenschwingeinrichtung 20 senkrecht zur Vertikalrichtung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung 20 bereitgestellt wird.
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Beispielsweise ist es möglich, wie in 6 dargestellt, die Federn 53 der Federanordnung 50' sternförmig anzuordnen.
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Wird die Gegenschwingeinrichtung 20 leicht geneigt eingebaut, kann die elastische Abstützung bzw. Kopplung in einer Ebene erfolgen, die parallel zu einer durch die geneigte Längsrichtung und die horizontale Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung 20 aufgespannten Ebene ist. Ferner kann die elastische Abstützung bzw. Kopplung auch in einer zur Behandlungsfläche parallelen Ebene erfolgen, und zwar unabhängig davon, ob die Gegenschwingeinrichtung 20 horizontal oder leicht geneigt eingebaut wird.
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Schließlich umfasst die Behandlungsvorrichtung einen Schwingungserreger 60 zur Erregung der Behandlungsfläche 11 in Längs- und Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung 20.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schwingungserreger 60 als Unwuchtmotor 61 ausgebildet und an der Gegenschwingeinrichtung 20 angekoppelt. Die Ankopplung kann dabei auf der Seite des Kopfendes 13 erfolgen, wie dies in 1 dargestellt ist. Jedoch ist eine Platz sparende Ankopplung auch am gegenüberliegenden Ende der Gegenschwingeinrichtung 20 möglich. Grundsätzlich kann der Schwingungserreger 60 jedoch an beliebiger Stelle an der Gegenschwingeinrichtung 20 angeschlossen werden. Dabei ergibt sich aber keine kreisförmige Schwingung am einlaufseitigen Ende.
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In sämtlichen Fällen weist der Schwingungserreger 60 eine zu der Längs- und Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung 20 senkrechte Drehachse A auf, um die eine Unwucht rotiert. Der Schwingungserreger 60 bzw. Unwuchtmotor 61 ist allein und ausschließlich an der Gegenschwingeinrichtung 20 angekoppelt und weist keinerlei mechanische Verbindungsglieder zum Schüttgutträger 10 und zu sonstigen Komponenten der Behandlungsvorrichtung und des Tragwerks auf. Der Schwingungserreger 60 bzw. Unwuchtmotor 61 kann somit als gekapselte Baueinheit bereitgestellt werden, wodurch der Gefahr einer Verunreinigung der Umgebung des Schüttgutträgers durch Schmiermittel begegnet wird.
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In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels ist es auch möglich, einen solchen Schwingungserreger 60 bzw. gekapselten Unwuchtmotor 61 lediglich am Schüttgutträger 10 anzukoppeln, wobei auch in diesem Fall keinerlei mechanische Verbindungsglieder zu weiteren Komponenten vorgesehen sind.
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Ferner ist es möglich, den Schwingungserreger 60 so anzuordnen, dass dessen Drehachse A senkrecht zur Behandlungsfläche ist. Ist die Gegenschwingeinrichtung 20 geneigt, kann die Drehachse A des Schwingungserregers 60 zur Vertikalen ausgerichtet werden oder aber senkrecht zur durch Längs- und Querachse der Gegenschwingeinrichtung 20 aufgespannten Ebene.
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Die vorstehend erläuterte Behandlungsvorrichtung bildet ein Zweimassenschwingsystem, bei dem der Schüttgutträger 10 und die Gegenschwingeinrichtung 20 mit Hilfe der Federanordnung 50 derart aufeinander abgestimmt sind, dass sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung der Gegenschwingeinrichtung 20 partielle Resonanzsysteme entstehen, deren Eigenfrequenzen gleich oder zumindest annähernd gleich sind. Beim Rotieren des Schwingungserregers 60 bzw. des Unwuchtmotors 61 in der Nähe dieser Eigenfrequenzen kann die Behandlungsvorrichtung zu Schwingungen dahingehend angeregt werden, dass über die Länge der Behandlungsfläche 11 sich die Schwingungsbewegung von einer Kreisform zu einer in Längsrichtung liegenden sehr flachen Ellipse, gegebenenfalls auch zu einer reinen linearen Hin- und Herbewegung, verändert. Hierdurch wird beispielsweise an einer Siebmaschine eine hohe Trennschärfe der Absiebung erzielt.
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Aufgrund der Vermeidung von offenen drehenden mechanischen Elementen, wie Lagern, Gelenken und Getrieben wird die Gefahr einer Kontamination der Umgebung des Schüttguts oder des Schüttguts selbst mit Schmiermittel vermindert.
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Zudem ergibt sich ein vergleichsweise einfacher und damit kostengünstiger Aufbau, bei dem zudem alle relevanten Komponenten für Wartungszwecke gut zugänglich sind.
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Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels sowie weiterer Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Ansprüche definierten Ausgestaltungen. Insbesondere können beschriebene technische Merkmale auch dann miteinander kombiniert werden, wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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