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Die Erfindung betrifft ein Sieb gemäß der im Oberbegriff des Schutzanspruches 1 angegebenen Art.
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Derartige Siebe sind für Vorrichtungen zum Zerkleinern von Material, insbesondere zum Zerkleinern von Papierstoff-Ausgangsmaterialien, wie Altpapier, Zellstoff und dergleichen, bekannt. Beispielsweise aus der
DE 196 49 764 C2 ist ein derartiges Sieb als Teil einer solchen Vorrichtung offenbart. Bei dieser Vorrichtung sind in einem Zerkleinerungsbehälter ein Sieb in horizontaler Anordnung stationär und darüber ein mehrarmiger Rotor angeordnet, der um eine etwa mittige und im Bezug zum Sieb vertikal verlaufende Drehachse drehbar gelagert ist. Der Rotor ist über einen Antrieb drehbar. Auf den einander zugewandten Zerkleinerungsseiten, das heißt, an der Zuflussseite des Siebes und an der Abflussseite des Rotors, sind jeweils Zerkleinerungs-Werkzeuge angeordnet, die miteinander zusammenwirken und im Betrieb das Material zerkleinern. Die Werkzeuge des Siebes werden beispielsweise durch Störleisten, aber auch durch Sieblöcher gebildet, welche sich durch den Siebkörper von der Zuflussseite zu der Abflussseite des Siebkörpers erstrecken.
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Des Weiteren ist aus der
DE 102 48 261 B3 ebenfalls ein Sieb für eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Material bekannt. Das Sieb weist einen Siebkörper auf, der mit einer Vielzahl von durch den Siebkörper von einer Zuflussseite des Siebkörpers zu einer Abflussseite hindurch erstreckenden Sieblöchern versehen ist. Um eine einfache Bauweise eines Siebes mit hoher Lebensdauer zu erreichen, wird dort vorgeschlagen, an den Eingängen der Sieblöcher Lochränder aus Hartmaterial mit Lochrandkanten an den Siebkörper anzusetzen und materialschlüssig mit dem Sieblochkörper zu verbinden. Dieser Verschleißschutz ist sehr effektiv, jedoch sehr aufwendig und damit teuer.
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Die
DE 195 41 984 A1 betrifft ein Verfahren zum Panzern zylindrischer Siebe mit dem Prinzip des Hochgeschwindigkeitsauftragens von Pulver für die Panzerungsschicht. Bei dem Sieb handelt es sich dabei um eine Vielzahl von Siebstäben, welche von darunterliegenden Stützstäben gehalten werden.
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Diese Stützstäbe sind so verformbar, dass aus einer rechteckigen Siebplatte ein zylindrisches Sieb geformt werden kann, wobei die Siebstäbe parallel zur Zylinderachse verlaufen. Die Siebstäbe sind im Querschnitt dreieckig ausgebildet. Hierdurch wird erreicht, dass die gepanzerten Siebstäbe in axialer Richtung durch den Rollvorgang nicht verformt und damit die Verbindungsflächen zwischen der harten Schicht und dem Grundmaterial nicht belastet werden. Dies ist für das Verfahren wesentlich.
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Die
DE 75 23 044 U beschäftigt sich vor allem mit der Verstärkung der in Bewegungsrichtung des Siebgutes gesehenen Mündungsöffnung des Siebloches, somit mit der anderen Seite des Siebes.
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Des Weiteren ist es bekannt, Störleisten auf die Sieboberfläche durch Schweißaufträge aufzubringen. Alternativ werden die Störleisten formschlüssig mit dem Siebkörper verbunden. Beides schwächt ebenfalls die Wechselfestigkeit des Siebkörpers und führt zu vorzeitigem Ausfall des Siebkörpers.
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Des Weiteren sind grundsätzlich Beschichtungsverfahren im Zusammenhang mit Verschleißschichten bekannt, bei denen Bauteile bereichsweise kleinflächig, also kleiner als 50% der Wirkfläche, durch Schweißauftrag oder durch Plasma-Beschichten verchromt werden. Diese Verfahren gehen mit einem hohen Temperatureintrag in das zu beschichtende Bauteil einher. Hierdurch verändern sich die Gefügestrukturen bereichsweise, so dass das Bauteil unterschiedliche Materialeigenschaften aufweist und somit unterschiedlich ermüdet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sieb gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile der Siebkörper einen aufgebrachten Verschleißschutz ohne Veränderung der Materialeigenschaften des Siebkörpers während des Auftrags aufweist, insbesondere ohne Veränderung der Gefügestruktur. Zudem soll eine sichere Verbindung zwischen dem Verschleißschutz und dem Siebkörper gewährleistet sein.
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Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Schutzanspruches 1 gelöst.
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Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein wirksamer Verschleißschutz auch durch Aufbringen einer Beschichtung erfolgen kann, welche die Materialeigenschaften des Siebkörpers des Siebes nicht negativ beeinflusst, und dass dies durch ein Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (High Velocity Oxygen Fuel; HVOF) ohne weiteres erreicht werden kann.
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Nach der Erfindung begrenzt daher der Siebkörper die Siebbohrungen durchgehend und ist zumindest auf der Zuflussseite bereichsweise beschichtet ist, wobei die Beschichtung mit dem Siebkörper eine stoffschlüssige Verbindung eingeht und die Schicht durch ein Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebracht ist. Der Siebkörper ist dabei zumindest im Bereich der Siebbohrungen beschichtet, wobei die Beschichtung sich zumindest bereichsweise von der Zuflussseite in Richtung Abflussseite in die Siebbohrungen hinein erstreckt und die Siebbohrungen bis zu einer Tiefe vollständig beschichtet sind, welche einem Durchmesser einer Siebbohrung entspricht. Hierbei wird das Beschichtungsmaterial unter hoher Geschwindigkeit durch eine Flammendüse unter Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs auf das Material des Siebkörpers aufgebracht. Durch die Verbrennung wird neben der oberflächlichen Erwärmung das Beschichtungsmaterial auf sehr hohe Geschwindigkeit gebracht. Mit dieser hohen Geschwindigkeit trifft das erwärmte Beschichtungsmaterial auf den Siebkörper. Dies führt zu einer stoffschlüssigen Verbindung der Beschichtung mit dem Siebkörper. Die Beschichtung zeichnet sich dabei durch hohe Anhaftung am Siebkörper und enorm dichte Gefügestruktur aus. Dabei ist der Wärmeeintrag in die Oberfläche des Siebkörpers erheblich geringer als zum Beispiel beim Plasmaaufspritzen oder Aufschweißen. Es hat sich gezeigt, dass die in der Oberfläche des Siebkörpers zu erwartende Temperatur bei wenigen 100°C liegt. Damit ergeben sich eine geringe thermische Belastung der Oberfläche des Siebkörpers im Bereich der Beschichtung und entsprechend geringe thermische Spannungen. Im Gegensatz zu einem Plasmaaufspritzverfahren ist bei einem Hochgeschwindigkeitsflammspritzverfahren keine Ionisierung des Strahlgutes notwendig.
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Vorzugsweise umfasst die Beschichtung einen oder mehrere Hartstoffe und einen oder mehrere Binder. Hierdurch kann das Verschleißverhalten der Beschichtung, aber auch die Eindringtiefe in den Siebkörper mit eingestellt werden.
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Die Beschichtung kann je nach Einsatzgebiet und Anforderung aus elektrisch leitendem und/oder nichtleitendem Material bestehen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Beschichtung Wolframkarbid, Chromkarbid, und/oder Vanadiumkarbid als Hartstoff. Diese Hartstoffe haben sich in der Verschleißtechnik bewährt.
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Vorzugsweise ist der Siebkörper zumindest auf der Zuflussseite großflächig, also mehr als 50% der Fläche der Zuflussseite, beschichtet. Durch das Hochgeschwindigkeitsflammspritzverfahren ist wirtschaftlich eine großflächige Beschichtung ohne weiteres darstellbar.
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Insbesondere weist die Beschichtung eine Schichtdicke auf, die in einem Bereich von 0,001 mm bis einschließlich 2,0 mm liegt. Durch diese Schichtdicke wird gewährleistet, dass auf der einen Seite ausreichend Abriebfestigkeit gegeben ist und auf der anderen Seite die Bauteilgeometrie des Siebes nicht negativ beeinflusst wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Siebkörper während des Beschichtens eine Temperatur auf, welche unterhalb der Curie-Temperatur des Werkstoffs des Siebkörpers liegt, so dass vor und nach dem Beschichten im Siebkörper dieselbe Gefügestruktur vorhanden ist. Auf einfache Weise werden hierbei die Werkstoffeigenschaften beibehalten, und der Siebkörper kann durch geeignete Materialauswahl exakt auf die Beanspruchung im Betrieb eingestellt werden.
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Um den Zerkleinerungsprozess zu erleichtern, sind Störleisten in den Siebkörper eingesetzt, welche vorzugsweise aus Hartmaterial bestehen. Das Hartmaterial verhindert einen vorzeitigen Verschleiß besonders belasteter Störleisten. Diese können dabei formschlüssig oder stoffschlüssig in den Siebkörper eingesetzt sein.
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Vorzugsweise ist der Siebkörper vollständig materialeinheitlich ausgebildet. Dies erleichtert die Herstellung erheblich.
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Um insbesondere die Montage des Siebes zu vereinfachen, ist der Siebkörper bedarfsweise einstückig oder zweigeteilt oder dreigeteilt ausgebildet. Das Sieb wird bei einer mehrstöckigen Ausbildung vor Ort zusammengesetzt.
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Das Sieb kann je nach Einsatzgebiet ein Siebblech, eine Siebtrommel oder ein Siebkorb sein.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
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1 eine Draufsicht der Zuflussseite des Siebes nach der Erfindung;
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2 eine Schnittansicht gemäß der Linie A-A' von 1, und
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3 eine Detailschnittansicht des in 2 mit I gekennzeichneten Bereichs.
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1 zeigt eine Draufsicht auf die Zuflussseite eines Siebes 10 nach der Erfindung. Das Sieb 10 ist kreisscheibenförmig ausgebildet und weist eine konzentrisch zu einem Mittelpunkt M eingebrachte Ausnehmung 12 auf. Die Ausnehmung 12 wird im montierten Zustand des Siebes 10 von einer nicht dargestellten Welle durchgriffen, auf der ein der besseren Übersichtlichkeit wegen ebenfalls nicht dargestellter Rotor lagert.
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Benachbart zur Ausnehmung 12 ist ein konzentrisch ausgebildeter innerer Befestigungsbereich 16 angeordnet, in dem gleichmäßig voneinander beabstandete Ausnehmungen 16a vorgesehen sind, die im montierten Zustand des Siebes 10 von nicht dargestellten Zentrierstiften durchgriffen werden. Ebenso sind Ausnehmungen 16b für Schrauben vorgesehen, mittels derer das Sieb 10 im montierten Zustand mit einem Gehäuse verschraubt ist.
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Am äußeren Umfang des Siebes 10 ist ein konzentrisch ausgebildeter äußerer Befestigungsbereich 18 angeordnet, in dem analog zum inneren Befestigungsbereich 16 Ausnehmungen 18a für Zentrierstifte und Ausnehmungen 18b für Schrauben vorgesehen sind.
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Zwischen dem inneren Befestigungsbereich 16 und dem äußeren Befestigungsbereich 18 erstreckt sich ein Lochfeld 20, in dem eine Vielzahl von Siebbohrungen 22 in einen Siebkörper 20a eingebracht ist. Die Siebbohrungen 22 und der Siebkörper 20a sind der besseren Übersichtlichkeit halber nur in den 2 und 3 dargestellt.
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Ferner weist das Sieb 10 sechs Störleisten 14 auf, die mit Werkzeugen des Rotors zusammenwirken und die Effizienz der Zerkleinerung von eingebrachtem Material steigern. Die Störleisten 14 erstrecken sich vom äußeren Umfang der Ausnehmung 12 bis zum äußeren Umfang des Lochfelds 20 und sind in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet. Dabei sind die Störleisten 14 nicht radial zum Mittelpunkt M ausgerichtet, sondern in einem bezogen auf eine durch den inneren Befestigungsbereich 16 verlaufende beliebige Kreislinie angestellten Winkel, so dass jeweils zwei bezogen auf den Mittelpunkt M einander gegenüber angeordnete Störleisten 14 parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Je nach den Anforderungen, die an das Sieb 10 gestellt werden bzw. je nach Verwendung und Größe des Siebes 10 können die Zahl, Anordnung und Ausrichtung der Störleisten 14 entsprechend verändert werden.
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2 zeigt eine Schnittansicht gemäß der in 1 eingezeichneten Linie A-A'. Der größeren Deutlichkeit halber ist der in 2 mit I gekennzeichnete Bereich in 3 vergrößert wiedergegeben.
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In 3 sind vier Siebbohrungen 22 in ihrer vollständigen vertikalen Ausdehnung dargestellt. Die Siebbohrungen 22 erstrecken sich durch den gesamten Siebkörper 20a hindurch.
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Eine durch Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (High Velocity Oxygen Fuel; HVOF) aufgebrachte Beschichtung 24 aus Wolframkarbid in einer Bindematrix mit einer Schichtdicke von 0,4 mm bedeckt auf der Zuflussseite des Siebes 10 die Oberfläche des Lochfelds 20. Zudem bedeckt die Beschichtung 24, ausgehend von der Oberfläche der Lochfelds 20, etwa zwei Drittel der durch den Siebkörper 20a gebildeten Wandung der Siebbohrungen 22. Dieser von der Beschichtung 24 bedeckte Bereich der Siebbohrungen 22 ist durch Punkte gekennzeichnet.
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Je nach Anforderung an die Verschleißbeständigkeit des Siebes 10 kann anstelle von Wolframkarbid in einer Bindematrix auch eine andere Legierung wie zum Beispiel Hartchrom gewählt werden. Zudem kann die Schichtdicke innerhalb des Bereichs von 0,001 mm bis 2 mm variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sieb
- 12
- Ausnehmung (Welle)
- 14
- Störleiste
- 16
- innerer Befestigungsbereich
- 16a
- Ausnehmungen (Zentrierstifte)
- 16b
- Ausnehmungen (Schrauben)
- 18
- äußerer Befestigungsbereich
- 18a
- Ausnehmungen (Zentrierstifte)
- 18b
- Ausnehmungen (Schrauben)
- 20
- Lochfeld
- 20a
- Siebkörper
- 22
- Siebbohrungen
- 24
- Beschichtung
- M
- Mittelpunkt
- I
- Einzelheit
