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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Siebeinrichtung mit einer Zuführeinrichtung zum Zuführen/Dosieren eines als Fluid, Pulver und/oder Schüttgut gebildeten Fördermediums nach den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei dem Fördermedium handelt es sich beispielsweise um ein körniges Produkt, welches einer Produkt-Fördereinrichtung und/oder einer Produkt-Trenneinrichtung zugeführt werden soll. Die Produkt-Zuführeinrichtung umfasst dabei ein Einlassmittel, welches beispielsweise trichterartig gebildet sein kann oder einen Trichter und/oder ein Rohr umfasst. Das Fördermedium, also das Produkt, wird zur Etablierung eines Produktflusses über das Einlassmittel in die Zuführeinrichtung eingelassen. Die Zuführeinrichtung umfasst ferner zumindest ein Auslassmittel, aus welchem das Fördermedium die Zuführeinrichtung wieder verlässt. Zweckmäßigerweise ist die Zuführeinrichtung so beschaffen, dass das Auslassmittel mit derjenigen Vorrichtung in fluidischer/fluidmechanischer Hinsicht verbindbar ist, der das Fördermedium zugeführt werden soll.
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Das Sieben dient einem mechanischen Trennen oder Klassieren des Schüttguts, etwa nach Partikel- oder Korngröße. Üblicherweise werden durch die (Poren-)Größe der Öffnungen des Siebs Teile des Fördermediums getrennt in solche mit Überkorngröße und solche mit Unterkorngröße. Die Siebeinrichtung umfasst einen, insbesondere einen Trichter und/oder ein Rohr umfassenden, Siebeinrichtungszugang und zumindest einen Siebeinrichtungsausgang, durch den nach Korngröße getrennte Anteile des Schüttguts die Siebeinrichtung verlassen. Bezogen auf die Förderrichtung des Fördermediums ist in der Siebeinrichtung zwischen dem Siebeinrichtungseingang und dem Siebeinrichtungsausgang zumindest ein Sieb angeordnet. Das Sieb kann eine kreisrunde oder nahezu kreisrunde oder eine (recht-)eckige Geometrie aufweisen. Das Sieb kann in einer rahmenartigen Siebhalterung angeordnet sein. Hinter dem Sieb (bezogen auf die Flussrichtung des Fördermediums) befindet sich beispielsweise zumindest ein Kornaustrag, etwa ein Unterkornaustrag. Vor oder auf oder an dem Sieb kann ein Überkornaustrag vorgesehen sein.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Fördereinrichtung zum Fördern eines als Fluid, Pulver und/oder Schüttgut gebildeten Fördermediums nach den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
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Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fördern eines als Fluid, Pulver und/oder Schüttgut gebildeten Fördermediums nach Anspruch 14.
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TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
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Das Verarbeiten, Bearbeiten, oder Verpacken von körnigen Produkten bedarf einer technisch anspruchsvollen Förderung. Oft wir ein Volumenstrom erzeugt, in dem das Produkt dann „fließt”. Sofern das Produkt körnig ist, und dabei mehrere Korngrößen umfasst, oder sofern das Produkt durch die Beanspruchung beim Fließen zerbrechen kann, wodurch unterschiedlich große Produktpartikel gebildet werden, bedarf es regelmäßig einer Produkttrennung. Hierfür eignen sich Siebeinrichtungen. Damit innerhalb der Siebeinrichtung einerseits die Produkttrennung effektiv abläuft, und andererseits der Produktfluss etwa durch Stau-Bildung nicht unterbrochen wird, werden Siebeinrichtungen regelmäßig in Bewegung versetzt, wobei die kinetische Energie der sich bewegenden Siebeinrichtung auf das Produkt übertragen wird. Die Wahrscheinlichkeit für eine Stau-Bildung im Produktfluss wird so reduziert, der Fluss wird dadurch verbessert. Mit „Fluss” ist der Volumenstrom gemeint, also das das pro Zeit und (Querschnitts-)Fläche geförderte Volumen des Fördermediums. Eine gängige Methode zur Übertragung kinetischer Energie auf die Produktpartikel ist eine Schwingungsanregung. Dabei kann beispielsweise die gesamte Siebeirichtung zur Schwingung angeregt werden. Je nach Beschaffenheit der Produktpartikel kann es zweckmäßig sein, die benötigte Schwingung über eine Schwingungs-Quelle anzuregen. Energie wird so in die Siebeinrichtung eingekoppelt und von dort auf das Produkt übertragen, was innerhalb des Fördermediums zu geringen, das Fließverhalten beeinflussenden, kinetischen Effekten führt. Trotz Schwingungsanregung kommt es beim Fördern eines Fördermediums immer wieder zum Rückstau im Förderstrom, insbesondere vor oder auf dem Sieb, wodurch im schlimmsten Fall der Produktstrom unterbrochen werden kann. Außerdem wird durch inhomogenen Fluss des Fördermediums das Sieb oft nur bereichsweise beschickt. Hier setzt die Erfindung ein.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Maßnahmen anzugeben, wodurch Störungen oder Unterbrechungen des Flusses des Fördermediums zumindest reduziert werden. Eine Reduzierung von Störungen oder Unterbrechungen des Flusses eines Fördermediums wird durch eine Siebeinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die Siebeinrichtung umfasst eine Zuführeinrichtung. Die Zuführeinrichtung dient dem Zuführen/Dosieren eines als Fluid, Pulver und/oder Schüttgut gebildeten Fördermediums, insbesondere in eine Fördereinrichtung und/oder in eine Trenneinrichtung oder in eine für die Bearbeitung des Fördermediums erforderliche Vorrichtung. Zwischen dem, beispielsweise trichterartigen, Einlassmittel der Zuführeinrichtung und dem, beispielsweise leitungs- oder trichterartigen, Auslassmittel ist ein, insbesondere durch einen Förderkanal oder durch eine Förderleitung begrenzter, Transportweg vorgesehen. Vor, in oder hinter dem Transportweg ist ein flussbegrenzendes Mittel angeordnet, mit dem der Volumenstrom des Fördermediums veränderbar begrenzbar ist. Das Fördermedium ist mit einer Schwingung beaufschlagbar. Bei der Schwingung kann es sich um eine mechanische Schwingung respektive niederfrequente handeln. Alternativ oder kumulativ kann eine Ultraschall-Frequenzanregung vorgesehen sein. Es können demnach mehrere Anregungen sowie eine Kombination mehrerer dieser Anregungen und dazu entsprechende Anregungskoppler vorgesehen sein. Das Schwingungsfrequenzspektrum kann (üblicherweise) zwischen etwa 0,5 Hz und etwa 50.000 Hz liegen (1 Hz = 1/Sekunde).
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So werden bereits beim Zuführen des Fördermediums Störungen des Flusses vermieden, weil durch das Beaufschlagen des Fördermediums mit der (Ultraschall-)Schwingung das Fördermedium respektive dessen dynamisches Verhalten derart gestört wird, dass ein Stau des Fördermediums im Wesentlichen unterbleibt. Es gelingt, das Fördermedium mittels Zuführeinrichtung in dosierter Menge, im Wesentlichen konstant und im Wesentlichen homogen, derjenigen Vorrichtung zuzuführen, die an der Zuführeinrichtung in fluidmechanischer Hinsicht anschließbar ist oder angeschlossen ist. Insofern kann die Zuführeinrichtung auch als Dosiereinrichtung oder als Dosierhilfe verwendet werden. Das Einlassmittel der Zuführeinrichtung kann als Trichter und/oder Rohr gebildet sein, der wiederum eine Einlass- und eine Auslassseite aufweist. An der Trichterauslassseite kann ein Trichterrohr angeordnet sein. Die Zuführeinrichtung kann als fördertechnische Komponente für Herstellungs-, Transport-, Verpackungs- oder sonstige Anlagen/Vorrichtungen konzipiert sein. Ein Aktivieren respektive Deaktivieren des Flusses des Fördermediums kann erfolgen durch Betätigen des flussbegrenzenden Mittels und/oder durch Aktivieren/Deaktivieren der mit der Zuführeinrichtung erzeugten Schwingung.
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Die Zuführeinrichtung ist so beschaffen, dass der Transportweg und/oder das flussbegrenzende Mittel zumindest eine, insbesondere als (bevorzugt flache) Dosierplatte gebildete, (bevorzugt flache) Transportfläche umfassen. Alternativ kann der Transportweg in eine, insbesondere als, insbesondere flache, Dosierplatte des flussbegrenzenden Mittels gebildete, insbesondere flache, Transportfläche münden. Sowohl bei der einen als auch bei der anderen Variante bildet der Transportflächenrand der flachen Transportfläche, insbesondere der Dosierplattenrand oder der Dosierplattenrandbereich oder die Plattenkante, das Auslassmittel der Zuführeinrichtung. Im der Dosierplattenrand kann eine Wulst oder Stufe oder hervorstehenden Kante umfassen. Der Dosierteller kann eine konkave oder konvexe Wölbung aufweisen. Die Transportfläche kann auch ringförmig oder stufig gebildet sein. Der Produktfluss erfolgt demnach wie folgt: Das Fördermedium gelangt in das (trichter- oder rohrartige) Einlassmittel. Das Fördermedium fließt, „fällt” oder strömt entlang des Transportweges, etwa durch einen Förderkanal, und gelangt zu der Dosierplatte. Wenn die Dosierplatte oder der Dosierteller mit einer Schwingung (mechanische Schwingung und/oder niederfrequente Schwingung und/oder Ultraschallschwingung und/oder Kombinationen dieser Schwingungen) angeregt wird, vibriert die Dosierplatte oder der Dosierteller und eine (Rück-)Stau-Bildung des Fördermediums auf dem gesamten Transportweg und dahinter wird vermieden. Anschließend verlässt das Fördermedium die Zuführeinrichtung, indem es über den Rand der vibrierenden Dosierplatte hinab fällt. Von dort gelangt der im Wesentlichen konstante und homogene Strom des Fördermediums in die an dem Fördermedium angeschlossene Vorrichtung.
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Bevorzugt wird die Transportfläche durch eine geschlossene und ununterbrochene Fläche gebildet. Die Transportfläche kann an die Dosierscheibe angrenzen oder auf der Dosierscheibe angeordnet sein. Wahlweise kann die Transportfläche der Zuführeinrichtung eine oder mehrere Öffnungen umfassen. Gemäß einer Variante kann die Transportfläche als (austauschbares) Sieb gebildet sein. Die Transportfläche kann mehrteilig gebildet sein, beispielsweise kann die Transportfläche einen ersten Transportflächenanteil und zumindest einen zweiten Transportflächenanteil umfassen, wobei die Lage der Transportflächenanteile, insbesondere die Lage der Transportflächenanteile zueinander, veränderbar sein kann. Die Transportflächenanteile können mehrere Ebenen der Transportfläche bilden. Es kann beispielsweise ein erster Transportflächenanteil vorgesehen sein, der aus Kreissegmenten gebildet ist, sowie ein unmittelbar darüber angeordneter Transportflächenanteil, der aus versetzt angeordneten Kreissegmenten gebildet ist. Durch Variation des Versatzes kann die Größe und/oder Geometrie der Transportfläche, und/oder die Größe oder Geometrie der Austrittsöffnung, beinflussbar sein. Die flache Transportfläche kann einen ovalen, (kreis-)runden, (recht-)eckigen Grundriss aufweisen. Die Schwingung des Dosiertellers kann beliebig ausgerichtet sein, d. h. mit Schwingungs-Richtungskomponenten, die im Mittel alle (Raum-)Richtungen umfassen. Die Schwingungsanregung kann so erfolgen, dass die Schwingung aus zumindest einer bevorzugten Schwingungs-Richtungskomponente gebildet ist, oder dass zumindest eine bevorzugte Richtungskomponente umfasst ist. Eine bevorzugte Richtungskomponente kann beispielsweise in der Ebene der Transportfläche (Dosierteller-Ebene) liegen. Eine bevorzugte Schwingungs-Richtungskomponente kann, beispielsweise vertikal, aus der Ebene der Transportfläche herausweisen. Es kann zumindest eine Rotationsschwingungs-Richtungskomponente vorgesehen sein, die etwa durch einen Drehantrieb respektive durch eine Drehschwingungs-Aktorik, insbesondere auf den Dosierteller einwirkend, anregbar ist. Etwa durch Anregung mittels Shaker/Wobbler kann eine Vertikal-Schwingung von Transportfläche/Dosierteller vorgesehen sein.
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Es ist vorgesehen, dass das flussbegrenzende Mittel eine Austrittsöffnung, insbesondere einen Austrittsspalt, umfasst oder daraus gebildet ist. Die Austrittsöffnungsgröße, insbesondere das Austrittsspaltmaß, kann zum Verändern des die Austrittsöffnung (Austrittsspalt) passierenden Volumenstroms des Fördermediums veränderbar sein. Es kann beim Verändern der Größe der Öffnung (Austrittsspalt) ein Steuern und/oder Regeln vorgesehen sein. Die Austrittsöffnung (Austrittsspalt) ist am Ende eines Förderkanals (Förderleitung) der Zuführeinrichtung angeordnet. Die Austrittsöffnung (Austrittsspalt) ist zwischen dem Förderkanal (Förderleitung) und dem Auslassmittel angeordnet. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Austrittsöffnung unmittelbar vor oder an der Transportfläche angeordnet ist. Der Produktfluss wird demnach durch die Geometrie der Austrittsöffnung mitbestimmt und eine Produktfluss-Steuerung/-Regelung erfolgt durch Variation sämtlicher oder einer Auswahl folgender Parameter: Austrittsöffnungsgeometrie (Austrittsspaltmaß), Stärke/Frequenz/Modulation/Richtung der Schwingungsanregung und Aktorik/Wirkung der Schwingungsanregung (Kopplung der Aktorik an die gesamte Einrichtung oder nur komponentenweise, beispielsweise an die Dosierplatte).
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Bevorzugt kann das Verändern der Austrittsöffnungsgröße durch Verändern eines Abstands erfolgen, etwa des Abstands zwischen einem Förderkanal (Förderleitung) und der Transportfläche. Der Förderkanal (Förderleitung) mündet dabei auf die Transportfläche der Zuführeinrichtung. Die Variation des Abstands kann den Produktfluss in Richtung Transportfläche steuern. Ein homogener Produktfluss hinter der Austrittsöffnung wird durch das schwingungsinitiierten Verteilen des Fördermediums auf der Transportfläche gewährleistet. Indem der Abstand sehr klein oder nahezu verschwindend klein gewählt wird, kann der Produktfluss zumindest zeitweise unterbrochen werden, etwa wenn an den Vorrichtungen hinter der Zuführeinrichtung Reinigungs- oder Wartungsarbeiten erforderlich werden. Zur Gewährleistung eines möglichst homogenen und konstanten Produktflusses kann ein Regelkreis vorgesehen sein, der den Volumenstrom regeln und dabei die Austrittsöffnungsgröße sowie ggf. weitere Zustände/Parameter steuern kann.
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Die Zuführeinrichtung kann über eine eigene, insbesondere steuer- und/oder regelbare, Zuführeinrichtungs-Schwingungseinrichtung, verfügen. Hierbei kann es sich um eine Zuführeinrichtungs-Schwingungsquelle handeln, welche auf die Zuführeinrichtung, insbesondere auf das Einlassmittel, einen Förderkanal oder eine Förderleitung, auf das flussbegrenzende Mittel, und/oder das Auslassmittel, eine Schwingung, insbesondere Ultraschallschwingung, überträgt. Zur Schwingungserzeugung kann eine piezoelektrische Aktorik verwendet werden oder eine Unwucht oder – sofern Schallschwingungen beteiligt sein sollen – eine Sonotrode. Die Schwingung ist über die Zuführeinrichtung, insbesondere über das Einlassmittel, den Förderkanal oder die Förderleitung, über das flussbegrenzende Mittel, und/oder über das Auslassmittel, auf das Fördermedium übertragbar. Ein entsprechender Regelkreis kann eine Steuerung der Zuführeinrichtungs-Schwingungseinrichtung umfassen. Es kann dazu eine Messwerterfassung vorgesehen sein, die Messwerte erfasst, wie etwa geometrische Größen, Flusswerte, Schwingungsdaten, Zeitdaten, Temperaturdaten, und weitere für den Betrieb der Einrichtung zweckmäßige Daten respektive Werte. Die erfassten Werte/Daten können an die Steuerungs-/Regeltechnik übermittelbar sein.
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Die Siebeinrichtung ist zum Sieben eines als Fluid, Pulver und/oder Schüttgut gebildeten Fördermediums geeignet. Die Siebeinrichtung umfasst einen, insbesondere einen Trichter und/oder ein Rohr umfassenden, Siebeinrichtungszugang und zumindest einen Siebeinrichtungsausgang sowie zumindest ein zwischen dem Siebeinrichtungszugang und dem Siebeinrichtungsausgang angeordnetes, vorzugsweise kreisrundes oder nahezu kreisrundes oder (recht-)eckiges, Sieb. Die Siebeinrichtung umfasst eine, bezogen auf die Förderrichtung des Fördermediums vor dem Siebeinrichtungszugang und/oder vor dem Sieb angeordnete, hierin beschriebene Zuführeinrichtung. Mit der Siebeinrichtung kann ein mechanisches Trennverfahren zur Größentrennung oder zum Klassieren des Schüttguts umgesetzt werden. Das Sieb der Siebeinrichtung kann in einer rahmenartigen Siebhalterung angeordnet sein. Es können mehrere, hintereinander angeordnete, Siebe oder ein mehrstufiges, aus mehreren Siebbestandteilen gebildetes Sieb, vorgesehen sein. Bezogen auf die Fördermediums-Flussrichtung befinden sich hinter dem Sieb zumindest ein Kornaustrag, etwa ein Unterkornaustrag. Ein Überkornaustrag kann an oder vor dem Sieb vorgesehen sein. Das Sieben wird durch die Wirkung der Schwingung effektiver, es wird ein Stau des Fördermediums vermieden. Außerdem wird das Sieb effektiver mit dem Fördermedium beschickt. Das oben beschriebene Spaltmaß, der Durchmesser beteiligter Trichteröffnungen, die Abmessungen insbesondere der Dosierplatte/Dosierscheibe und die Schwingungsparameter (Frequenz, Amplitude, Modulation, Richtung) innerhalb der Siebeinrichtung beeinflussen den Fluss des Fördermediums respektive den Produktfluss in der Siebeinrichtung oder durch sie hindurch. Jede Einflussgröße kann als Stellgröße zum Steuern/Regeln des Produktstroms verwendet werden. Die Parameter an der Dosierscheibe können fest eingestellt sein, der Schwingungszustand auf dem Sieb kann sich mit der Produktbelegung des Siebs ändern.
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Vorteilhafter Weise umfasst die Siebeinrichtung eine Siebeinrichtungs-Schwingungseinrichtung. Mit der Schwingungseinrichtung ist das Fördermedium, respektive das Fördermedium und eine oder sämtliche Komponenten der Siebeinrichtung, mit einer mechanischen Schwingung beaufschlagbar. Die Schwingung kann im Frequenzbereich zwischen etwa 0,5 Hz und etwa 50.000 Hz liegen, beispielsweise im Infraschallbereich oder im Ultraschallbereich oder im niederfrequenten Bereich. Die Schwingung der Siebeinrichtungs-Schwingungs-einrichtung kann auf die Zuführeinrichtung der Siebeinrichtung respektive auf sämtliche oder einzelne Komponenten der Zuführeinrichtung übertragbar sein, insbesondere wenn sie im niederfrequenten Bereich liegt oder zumindest einen niederfrequenten Anteil umfasst. Es kann vorgesehen sein, dass das Sieb mit einer Schwingung beaufschlagt wird (Ultraschallschwingung und/oder niederfrequente Schwingung und/oder mechanische Schwingung). Hierfür kann ein Schwingungsgeber vorgesehen sein, etwa ein Ultraschallgeber, der etwa über einen am Sieb angeordneten Einkopplungsring die (zusätzliche Ultraschall-)Schwingung auf das Sieb und von dort auf das Fördermedium (zumindest anteilig) überträgt. Es kann aber auch eine andere Komponente der Siebeinrichtung mit der Schwingung beaufschlagbar sein, etwa das Siebeinrichtungs- oder Zuführeinrichtungs-Gehäuse, sofern jeweils vorgesehen. Insbesondere kann das flussbegrenzende Mittel (die Dosierplatte) der Zuführeinrichtung über die Siebeinrichtungs-Schwingungseinrichtung in Schwingungen versetzbar sein. Es können wahlweise zwei oder mehrere Schwingungseinrichtungen vorgesehen sein, nämlich eine Zuführeinrichtungs-Schwingungseinrichtung und eine Siebeinrichtungs-Schwingungs-Einrichtung, insbesondere eine oder mehrere Ultraschallschwingungs-Einrichtungen. Es kann eine Siebbewegungseinrichtung vorgesehen sein, die insbesondere die treibende (Dosier-)Schwingung anregt, und die eine lineare und/oder rotierende Bewegung des Fördermediums bewirkt, etwa mittels einer dem Sieb oder einem Masseelement (s. u.) zugeordneten Unwucht oder Aktorik.
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Gemäß einer Ausgestaltung kann zumindest eine, insbesondere steuer- und/oder regelbare, mechanische Kopplung vorgesehen sein, durch welche mechanische Schwingungen, insbesondere Ultraschallschwingungen, von der Zuführeinrichtung auf den Siebeinrichtungszugang, den Siebeinrichtungsausgang und/oder auf das Sieb der Siebeinrichtung übertragbar sind. Alternativ oder kumulativ können durch die mechanische Kopplung (Ultraschall-)Schwingungen von dem Siebeinrichtungszugang, dem Siebeinrichtungsausgang und/oder dem Sieb der Siebeinrichtung auf die Zuführeinrichtung übertragbar sein. Die Schwingungen können auch von anderen oder weiteren Komponenten der Siebeinrichtung übertragbar sein. Es erfolgt demnach ein Übertragen der Schwingungsanregung von der Zuführeinrichtung oder auf die Zuführeinrichtung. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Schwingungsanregung einer (Ultraschall-)Siebeinrichtung auf die Zuführeinrichtung übertragen. In Verbindung mit der dosierenden Wirkung der Zuführeinrichtung wird so ein homogenisierter und im Wesentlichen unterbrechungsfreier Fördermedium-Fluss einstellbar.
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Es kann (alternativ) auch zumindest eine Entkopplung vorgesehen sein, insbesondere wenn die Siebeinrichtung und die daran angeschlossene Zuführeinrichtung jeweils eine eigene Schwingungseinrichtung aufweisen. Durch die Entkopplung sind mechanische Schwingungen, insbesondere Ultraschallschwingungen, zwischen der Zuführeinrichtung und weiteren Komponenten der Siebeinrichtung mechanisch blockierbar, etwa um schwingungsbedingte Materialbeeinträchtigungen bei Komponenten der Einrichtungen zu vermeiden.
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Die Siebeinrichtung kann zumindest ein Masseelement umfassen, etwa eine Schwingmasse, mit der die Siebeinrichtung verbunden/befestigt ist. Das Masseelement kann auf dem Boden aufgestellt sein, beispielsweise mittels gedämpfter Tragelemente. Das Masseelement kann mit der Siebeinrichtungs-Schwingungs-einrichtung, insbesondere mechanisch, gekoppelt sein. Das Massenelement bildet ein schwingungsanregbares (Gegen-)Gewicht oder einen Trägheitskörper, wodurch (niederfrequente) Schwingungen auf Komponenten der Siebeinrichtung übertragbar sind. Das Sieb kann mit einem (Ultra- oder Infra-)Schall-Aktuator gekoppelt sein.
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Die Siebeinrichtung – wie auch die Zuführeinrichtung – kann ein Gehäuse umfassen. Das (Siebeinrichtungs-)Gehäuse kann mehrteilig respektive modular gebildet sein. Es können Flansch- oder Klemmverbindungen zwischen den (Siebeinrichtungs-)Gehäuseteilen vorgesehen sein, wodurch die Gehäuseteile untereinander insbesondere dichtend verbindbar sind. Das Gehäuse kann zumindest abschnittsweise zylindrische Geometrie aufweisen. In dem Gehäuse kann ein Fenster vorgesehen sein, damit der Produktfluss außerhalb des Gehäuses vom Anwender sichtbar ist.
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Das Gehäuse kann schwingungsanregbar sein oder schwingungsentkoppelt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Dosierplatte oder Dosierscheibe der Zuführeinrichtung an das schwingungsanregbare Gehäuse mechanisch so gekoppelt, dass die Schwingung von dem Siebeinrichtungs-Gehäuse oder von dem Masseelement auf die Zuführeinrichtung respektive auf die Dosierplatte übertragbar ist.
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Insbesondere wenn eine sehr kompakte Bauweise zweckmäßig ist, kann vorgesehen sein, dass das die Dosierplatte umfassende, flussbegrenzende Mittel der Zuführeinrichtung in oder auf dem Sieb oder im Bereich des Siebs der Siebeinrichtung angeordnet ist.
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Im Hinblick auf eine weitere Optimierung des Produktflusses kann vorgesehen sein, dass ein Positioniermittel vorgesehen ist, welches zum Positionieren des Volumenstroms vor und/oder hinter der Zuführeinrichtung angeordnet sein kann. Das Positioniermittel kann als Aufgabetrichter gebildet sein. Durch das Positioniermittel wird auch außerhalb der Zuführeinrichtung zu einer homogenen Verteilung des Fördermediums auf dem Sieb beigetragen. Es kann wahlweise vorgesehen sein, dass das Sieb eine i. W. für das Fördermedium undurchlässige Aussparung umfasst, wobei das die Zuführeinrichtung verlassende Fördermedium zunächst auf die Aussparung trifft und von dort gleichmäßig, etwa durch die Schwingungsanregung, auf den durchlässigen Teil des Siebs verteilbar ist.
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Eine Reduzierung von Störungen oder Unterbrechungen des Flusses eines Fördermediums wird ferner durch eine Fördereinrichtung nach Anspruch 12 erzielt. Die Fördereinrichtung ist zum Fördern eines als Fluid, Pulver und/oder Schüttgut gebildeten Fördermediums geeignet. Erfindungsgemäß umfasst die Fördereinrichtung eine hier beschriebene Siebeinrichtung oder eine hier beschriebene Zuführeinrichtung. Bevorzugt kann die Fördereinrichtung modular aufgebaut sein
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Sämtliche hier beschriebene Einrichtungen, d. h. die Zuführeinrichtung, die Siebeinrichtung und/oder die Fördereinrichtung, können so beschaffen sein, dass das Fördermedium (Schüttgut) in einer zumindest ein Inertfluid enthaltenden, vorzugsweise abgeschlossenen, Umgebung förderbar ist. Das Interfluid kann als Inertgas gebildet sein, also beispielsweise als schwach reagierendes (Edel-)Gas. Die Vorrichtung kann ein im Wesentlichen gasdichtes Gehäuse oder zumindest einen im Wesentlichen Gasdichten Kanal umfassen, in dem eine Inertgasatmosphäre erzeugbar ist. Es können daher dichtende Mittel zum Abdichten der Inertgasatmosphäre von der Außenatmosphäre respektive von der Umwelt vorgesehen sein.
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Eine Reduzierung von Störungen oder Unterbrechungen des Flusses eines Fördermediums wird ferner durch ein Verfahren nach Anspruch 14 erreicht. Das Verfahren dient zum Fördern eines als Fluid, Pulver und/oder Schüttgut gebildeten Fördermediums. In einem Verfahrensschritt wird das Fördermedium dadurch zugeführt oder dosiert, dass der Fluss des Fördermediums auf dem Förderweg des Fördermediums begrenzt wird, indem das Fördermedium durch einen Förderdurchgang gegen eine Förderbarriere gefördert wird, wobei der die Größe/Gestalt des Förderdurchgangs veränderbar ist, und wobei der Förderdurchgang und/oder die Förderbarriere mit einer mechanischen Schwingung, insbesondere mit einer Ultraschallschwingung, beaufschlagt wird, die auf das Fördermedium übertragbar ist. Der Förderdurchgang kann eine (veränderbare) Austrittsöffnung respektive einen (veränderbaren) Austrittsspalt, etwa eines hier beschriebenen flussbegrenzenden Mittels umfassen. Der Spalt kann zwischen einem Förderkanal respektive Trichter und der Förderbarriere angeordnet sein. Die Förderbarriere kann eine hier beschriebene Transportfläche respektive (schwingende, vibrierende) Dosierscheibe umfassen.
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Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung, in der – beispielhaft – ein Ausführungsbeispiel einer Siebeinrichtung mit Zuführeinrichtung dargestellt ist. Auch einzelne Merkmale der Ansprüche oder der Ausführungsformen können mit anderen Merkmalen anderer Ansprüche und Ausführungsformen kombiniert werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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In der Zeichnung zeigen
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1 eine Zuführeinrichtung in schematischer Ansicht,
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2 eine Siebeinrichtung in (schematischer) Schnittansicht,
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3 eine Siebeinrichtung in perspektivischer Ansicht gemäß 2 und
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4 eine Aufsicht auf die Siebeinrichtung gemäß 2.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Eine schematische und stark vereinfachte Darstellung einer Zuführeinrichtung 1 kann der 1 entnommen werden. Mit der Zuführeinrichtung 1 kann beispielsweise ein Schüttgut einer weiteren Vorrichtung, etwa einer ein Sieb 3 umfassenden Siebeinrichtung, zugeführt werden. Von der Siebeinrichtung ist in 1 nur das Sieb 3 andeutungsweise dargestellt. An dem Sieb 3 kann eine Ultraschall-Schwingungseinrichtung 33 angeordnet respektive angekoppelt sein. Die Zuführeinrichtung 1 befindet sich in dem Gehäuse 2. Die Zuführeinrichtung 1 umfasst ein Einlassmittel 4. Von dort wird das Schüttgut über einen Transportweg 5 durch die Zuführeinrichtung 1 transportiert. Es kann eine Transporthilfe in Form eines Fluidstroms (Gas-, Luft- oder Vakuumförderer) oder eine mechanische Transporthilfe innerhalb der Zuführeinrichtung 1 vorgesehen sein. Der Transport des Schüttguts kann auch durch die auf das Schüttgut wirkende Gewichtskraft unterstützt werden. Der Transportweg 5 wird in 1 durch Pfeile symbolisiert. Von dem Einlassmittel 4 gelangt das Schüttgut in einen Förderkanal 6. Bezogen auf die Transportrichtung des Schüttguts befindet sich hinter dem Förderkanal 6 ein eine Förderbarriere 7 umfassendes flussbegrenzendes Mittel 8. Mit Hilfe des flussbegrenzenden Mittels 8 lässt sich der Volumenstrom des Schüttguts verändern.
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Die Förderbarriere 7 ist als Dosierplatte 9 gebildet und umfasst für das Schüttgut eine Transportfläche 12. Die Dosierplatte 9 kann rechteckig oder nahezu rechteckig gebildet sein und sie ist oberhalb des Siebs 3 angeordnet. Es kann auch eine runde oder nahezu runde oder eine ovale oder nahezu ovale Form der Dosierplatte 9 vorgesehen sein. An der Dosierplatte 9 ist über eine mechanische Kopplung 10 eine Zuführeinrichtungs-Schwingungseinrichtung 11 verbunden. Die Zuführeinrichtungs-Schwingungs-einrichtung 11 erzeugt eine Schwingung (Ultraschallschwingung und/oder niederfrequente Schwingung und/oder mechanisch gekoppelte Schwingung und/oder Kombinationen daraus), die auf die Dosierplatte 9 übertragen wird. Die Schwingungsanregung kann über einen piezoelektrischen oder elektromagnetischen oder mechanischen Geber erfolgen.
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Der Abstand A zwischen Förderkanal 6 und Dosierplatte 9 kann (mechanisch) verändert werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Position der Dosierplatte 9 relativ zu dem Ende 13 des Förderkanals 6 verändert wird. Alternativ oder kumulativ kann die Position des Förderkanals 6 relativ zu der Dosierplatte 9 verändert werden. Hierzu kann eine verschiebbare Manschette im Endbereich des Förderkanals 6 vorgesehen sein. Die Positionsveränderung von Dosierplatte 9 oder Förderkanal 6 kann manuell oder (elektro-)mechanisch erfolgen, beispielsweise mit einem Stellmotor.
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Durch den Abstand A zwischen Förderkanal 6 und Dosierplatte 9 wird eine als ein Austrittsspalt 14 gebildete Austrittsöffnung definiert und durch das Verändern des Abstands A zwischen Kanal 6 und Platte 9 wird die Größe von Austrittsöffnung/Austrittsspalt 14 verändert. Dadurch wird der Fluss des Schüttguts durch die Zuführeinrichtung 1 regulierbar.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform wird das Schüttgut mittels der Dosierplatte 9 durch die Schwingungseinrichtung 11 mit einer Schwingung beaufschlagt, welche in dem Schüttgut in eine kinetische Energie überführt wird. Das Schüttgut vibriert (mit der Platte) und bewegt sich dadurch auf der Dosierplatte 9 in Richtung Plattenkante 15. Die Kante 15 bildet den Transportflächenrand (15) und somit das Auslassmittel 16 der Zuführeinrichtung 1. Über das als Trichter geformte respektive einen Trichter umfassende Auslassmittel 16 verlässt das Schüttgut die Zuführeinrichtung 1 und fließt oder fällt auf das Sieb 3.
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Gemäß einer in 1 nicht dargestellten Ausgestaltung kann die Zuführungs-Schwingungseinrichtung 11 auch mit dem Gehäuse 2 der Zuführeinrichtung 1 verbunden respektive gekoppelt sein. Dadurch vibriert nicht nur die in dem Gehäuse 2 befestigte Dosierplatte 9 sondern auch der Förderkanal 6 und das Gehäuse 2. Indem so nahezu die gesamte Zuführeinrichtung 1 vibriert, wird das Schüttgut nahezu auf dem gesamten Transportweg 5 mit der Schwingung beaufschlagt.
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Die 2 zeigt eine vertikale Schnittansicht einer Siebeinrichtung 20, in der ein rundes oder nahezu rundes Sieb 3 in einem Siebbehälter 21 befestigt ist. In einer Aufsicht hätte die Siebeinrichtung 20 im Wesentlichen eine runde Geometrie (4). Das Gehäuse 29 der Siebeinrichtung 20 umfasst den Siebbehälter 21 und ist auf einem Massenelement 22 befestigt. Auf dem Massenelement 22 ist eine Siebeinrichtungs-Schwingungseinrichtung 23 zur Schwingungserzeugung (ca. 0,5 Hz bis 50.000 Hz) angeordnet, welche die Siebeinrichtung 20 mit einer (niederfrequenten) Schwingung beaufschlagt, die die treibende Dosierschwingung verursacht. Die Schwingung wird auf wesentliche Komponenten (21, 22, 24, 25, 26, 27, 28) der Siebeinrichtung 20 übertragen, insbesondere auf den Dosierteller 9 und/oder das Sieb 3, von dort auf das Schüttgut, welches in der Siebeinrichtung 20 hinsichtlich der Schüttgut-Korngröße mit dem Sieb 3 getrennt werden soll. Zusätzlich kann eine Ultraschallschwingungs-Einkopplung über einen Ultraschall-Erzeuger 33 aktivierbar sein, mit der hauptsächlich das Sieb mit einer Ultraschall-Schwingung beaufschlagt wird.
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Nicht dargestellt in den Figuren sind eine Aktorik respektive ein Shaker, womit eine flussbeeinflussende Dreh- und/oder Vertikalschwingung des Dosiertellers erzeugbar ist. Mit einem Linearschwinger etwa kann ein vertikales Pulsieren des Tellers erreicht werden, wodurch eine Auf- und Abbewegung auf die Partikel des Fördermediums übertragen wird. Mit einer rechts-links-alternierenden Drehauslenkung des Tellers wird bevorzugt eine in radiale Richtung (nach außen) weisende Bewegung auf die Partikel übertragen.
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Die Siebeinrichtung 20 umfasst einen Siebeinrichtungszugang 24 mit einem Trichter 25, der ein Positioniermittel oder eine Positionierhilfe respektive Führungshilfe für das Schüttgut bildet. Dem Siebeinrichtungszugang 24 ist eine Zuführeinrichtung 1' zugeordnet, über welche das Schüttgut einem dem Sieb 3 vorgeschalteten Aufgabetrichter 26 zugeführt wird. Die Zuführeinrichtung 1' umfasst einen trichterartig geformten Förderkanal 6' für einen Abschnitt des Transportwegs 5' des Schüttguts, der das Einlassmittel 4' der Zuführeinrichtung 1' umfasst. Zwischen dem Trichterausgang 27 und der dahinter angeordneten, runden Dosierscheibe 9' ist ein hinsichtlich seiner Abmessungen veränderbarer Austrittsspalt 14'. Das Verändern der Abmessungen des Austrittsspalts 14' erfolgt durch Verschieben des Trichters 25 und/oder des Trichterausgangs 27.
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Die Dosierscheibe 9' ist über die Scheibenhalter 28 mit dem Gehäuse 29 verbunden und hinsichtlich der Schwingungsübertragung über die Halter 28 mechanisch gekoppelt. Die Schwingungen der Schwingungseinrichtung 23 werden somit auch auf die Dosierscheibe 9' übertragen. Das flussbegrenzende Mittel 8' der Zuführeinrichtung 1' wird demnach durch den veränderbaren Austrittsspalt 14' (Spaltmaß A') und die schwingungsanregbare Dosierscheibe 9' gebildet. Durch die schwingungsinduzierte Vibration des Trichters 25 und der Dosierscheibe 9' wird das Schüttgut auf dem Transportweg 5' kinetisch angeregt. Das Schüttgut bewegt sich auf der Dosierscheibe 9' im Wesentlichen in radialer Richtung nach Außen zum Rand der Scheibe 9'. Dort fällt das Schüttgut über die Kante 15' in den Aufgabetrichter 26, von wo aus es auf das Sieb 3 gelangt. Große Korngrößen des Schüttguts gelangen in Folge der Vibration des Siebs 3 zu einem Überkornaustrag 32, kleine Korngrößen gelangen durch das Sieb 3 zu dem von dem Überkornaustrag 32 getrennten Unterkornaustrag 31.
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Nicht dargestellt in 2 ist eine Ausgestaltung der Siebeinrichtung, bei der im Bereich der Halter 28 eine Entkopplung vorgesehen ist, durch die die Schwingung, einer Schwingungseinrichtung (23, 33) nicht auf die Dosierscheibe 9' übertragen wird. Es kann eine zusätzliche Schwingungseinrichtung (11, siehe 1) vorgesehen sein, mit der die Dosierscheibe 9' unabhängig von der Schwingungseinrichtung (23, 33) mit einer Schwingung versorgbar ist. Diese Zusatz-Schwingungseinrichtung (11) der Siebeinrichtung eröffnet die Möglichkeit, die Schwingung des Siebs 3 und die der Dosierscheibe 9' getrennt voneinander zu steuern. Es können so Schwingungsamplitude und/oder Schwingungsfrequenz und/oder Schwingungsmodulation und/oder Schwingungsdauer am Sieb 3 und/oder an der Dosierscheibe 9', insbesondere getrennt voneinander, eingestellt werden, wodurch die Homogenität des Flusses individueller an das Fließverhalten des Produktes anpassbar ist.
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Ebenfalls nicht dargestellt in 2 sind eine oder mehrere Messeinrichtungen zum Messen einiger fließrelevanter Messdaten innerhalb der Siebeinrichtung 20. Zu diesen Messdaten kann beispielsweise der Fluss (Volumenstrom) des Schüttguts gehören. Mithilfe der Messdaten der Messeinrichtungen kann ein Regelkreis versorgt werden, so dass etwa Spaltmaß (A, A') und/oder die Parameter der Schwingung (Amplitude, Frequenz, Modulation) in Abhängigkeit der Messwerte gesteuert werden können. Lässt der Fluss beispielsweise unerwünscht nach, kann die Schwingungsamplitude erhöht werden; soll der Fluss erwünscht nachlassen, könnte die Schwingungsamplitude reduziert oder deaktiviert werden.
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Eine perspektivische Ansicht einer Siebeinrichtung 20 gemäß 2 kann der 3 entnommen werden. Anhand von 3 kann der im Wesentlichen nach unten verlaufende Transportweg des Schüttguts nachvollzogen werden. Das Schüttgut wird oben eingefüllt und kommt – nach Korngröße getrennt – unten wieder aus der Einrichtung 20 heraus. Im Bereich der Zuführeinrichtung 1' kann ein (in 3 nicht dargestelltes) zylindrisches Fenster vorgesehen sein, durch welches der Produktfluss kontrollierbar ist. Das Fenster kann an den Anschlussringen 30 mit der Siebeinrichtung verbunden sein. Die Siebeinrichtung 20 kann so konstruiert sein, dass das Schüttgut stets innerhalb einer gasdichten oder nahezu gasdichten Vorrichtung förderbar ist. Die Siebeinrichtung 20 kann beispielsweise mit einem Inertgas befüllbar sein, so dass das Schüttgut innerhalb der Siebeinrichtung 20 in einer Inertgasatmosphäre gefördert wird.
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Die Siebeinrichtung 20 gemäß der 2 und 3 kann integrierter oder integrierbarer (modularer) Bestandteil einer (modular konzipierten) Fördereinrichtung sein, mit der das Schüttgut von einer ersten Förderstation an eine zweite Förderstation oder an weitere Förderstationen förderbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- Zuführeinrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Sieb
- 4, 4'
- Einlassmittel
- 5, 5'
- Transportweg
- 6, 6'
- Förderkanal
- 7
- Förderbarriere
- 8, 8'
- flussbegrenzendes Mittel
- 9, 9'
- Dosierplatte, Dosierscheibe
- 10
- mechanische Kopplung
- 11
- Schwingungseinrichtung
- 12
- Transportfläche
- 13
- Ende
- 14, 14'
- Austrittsspalt
- 15, 15'
- Kante, Rand
- 16
- Auslasseinrichtung
- 20
- Siebeinrichtung
- 21
- Siebbehälter
- 22
- Massenelement
- 23
- Schwingungseinrichtung
- 24
- Siebeinrichtungszugang
- 25
- Trichter
- 26
- Aufgabetrichter
- 27
- Trichterausgang
- 28
- Scheibenhalter
- 29
- Gehäuse
- 30
- Anschlussring
- 31
- Unterkornaustrag
- 32
- Überkornaustrag
- 33
- Ultraschall-Schwingungs-Einrichtung
- A, A'
- Abstand
