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Die
Erfindung betrifft eine Schleifmittelkorn-Siebvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Durch
Sieben wird ein Schüttgut
mit Hilfe eines Siebbelags in Korngrößenklassen zerlegt. Die sogenannte
Trennkorngröße ist dabei
maßgeblich durch
die Weite der Sieböffnungen
bestimmt. Wichtige Parameter sind die Korngrößenverteilung des Schüttgutes,
die Aufgabemenge, die Bewegung des Siebbelags und die Siebzeit.
Die für
die Siebung wirksamen Kräfte
sind die Schwerkraft, Strömungskräfte sowie
Stoß-
und Reibungskräfte.
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Um
bei einer großen
Aufgabemenge von Schüttgut
möglichst
alle Feinkörner
in Kontakt mit dem Siebbelag zu bringen, um eine vollständige Trennung
von Grobkorn zu erreichen, sind z. B. Rüttelsiebe bekannt. Derartige
Rüttelsiebe
bestehen meist aus einem fest an einem Tragrahmen angebrachten Siebbelag,
der als Siebrost, Spaltsieb, Lochsieb oder dergleichen ausgebildet
sein kann, wobei der Tragrahmen mittels eines Vibrationsorgans zu
Schwingungen angeregt werden kann. Nachteilig hierbei ist, dass
bei einem beispielsweise als Spaltsieb ausgebildeten Siebbelag Körner, deren Korngröße die Trennkorngröße geringfügig übertrifft, zwischen
den Siebstäben
des Siebbelags stecken bleiben, was einerseits zur Verstopfung des
Siebs und andererseits zum Verschleiß des Siebbelags durch Reibung
der oft scharfkantigen und abrasiven Körner führt.
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Die
DE 944 841 B einer
Brückenbau-Firma aus
dem Jahre 1950 zeigt ein Sieb für
Setz- und Siebanlagen und demgemäß offensichtlich
zum Sieben von Baumaterial-Schüttgut
mit nebeneinander angeordneten profilierten Lamellen, die mindestens an
einem Ende einen Lamellensteg abgewinkelten Fuß aufweisen, über den
die Lamellen in Abständen nebeneinanderliegend
zu einem Siebkamm vereinigt sind, wobei weiterhin jeweils zwei nebeneinanderliegende
Lamellen an ihrem einen Ende über
einen U-förmigen
Steg zu einer Doppellamelle vereinigt sind. Weiterhin sind von den
beiden Stegen der Doppellamelle der eine beiderseitig eingespannt,
während
das den Verbindungssteg der Doppellamelle abgekehrte Ende des anderen
Stegs frei schwingend gelagert ist. Hierdurch ergibt sich ein Siebboden
mit abwechselnd frei tragenden und zweiseitig eingespannten Siebstäben, die
durch konstruktiv unterschiedliche Lagerung ein unterschiedliches
Schwingungsverhalten haben.
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Die
GB 958,739 A zeigt
ein Sieb mit einer Reihe von parallel angeordneten, lediglich an
einem Ende gehaltenen Stäben
mit solchen Stäben,
die einen solchen Abstand haben, dass sie relativ grobe Materialteilchen
zurückhalten
und zwischen diesen Stäben
weitere Stäbe,
die in Biegung weniger widerständig
sind. Hierdurch soll ein Verstopfen verhindert werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifmittelkorn-Siebvorrichtung
der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass während des Betriebs
zwischen den Siebstäben
keine oder nur eine geringe Anreicherung von Körnern erfolgt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einer Schleifmittelkorn-Siebvorrichtung durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß sind Siebstäbe unterschiedlicher
Massen des als Spaltsiebs ausgebildeten Siebes federnd an einem
Vibrationsorgan gelagert, während
der Tragrahmen unbewegt sein kann. Die Siebstäbe können am Vibrationsorgan fest
oder elastisch gelagert sein, weiterhin können sie an ihren dem Vibrationsorgan
abgewandten Enden elastisch an einem Tragrahmen gelagert sein. Bei
geeigneten Schwingungen des Vibrationsorgans schwingen dadurch die
Siebstäbe,
die vorzugsweise alternierend unterschiedliche Massen aufweisen,
z. B. alternierend als massive Stäbe bzw. als Hohlstäbe ausgebildet
sein können,
mit unterschiedlichen Amplituden und eine Verstopfung des Siebbelags
wird weitestgehend verhindert.
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Ein
zu Sinusschwingungen befähigtes
System – z.
B. ein quasielastisch gelagerter Siebstab mit der Masse m – der Dämpfungskonstanten
D und der Reibungskonstanten k würde,
sich selbst überlassen, gedämpfte Schwingungen
mit der Eigenfrequenz ω0 = (D/m – k2/4m2)0,5 (1)ausführen. Setzt
man ein solches System einer periodischen, insbesondere einer harmonisch
veränderlichen
Kraft mit der Kreisfrequenz ω aus,
so schwingt das System nach einer gewissen Einschwingzeit mit der
Frequenz ω der äußeren Kraft: F = F0·cos(ωt) (2)
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Die
Amplitude x dieser erzwungenen Schwingung ist abhängig vom
Verhältnis
der Eigenfrequenz ω0 des Systems und der erzwungenen Frequenz ω der äußeren Kraft,
in diesem Fall der Frequenz des Vibrationsorgans, wodurch die Amplitude des
Siebstabs über
die Frequenz des Vibrationsorgans steuerbar ist. Die Amplitude x
des Systems hat im Resonanzfall ein Maximum, für den die erzwungene Frequenz ω gleich
der Eigenfrequenz ω0 des schwingungsfähigen Systems ist.
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In
der nachfolgenden Gleichung (3) ist die Bewegungsgleichung eines
derartigen schwingungsfähigen
Systems dargestellt, welche sich aus einem Anteil an Trägheitskraft
mẍ, einem Anteil an Reibungskraft kẋ und einem
Anteil aus Rückstellkraft
D x zusammensetzt: mẍ + kẋ +
Dx = F0·cos(ωt) (3)
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Während für sehr kleine ω bzw. für bezüglich der
Eigenfrequenz des schwingungsfähigen
Systems kleine ω die
zeitlichen Ableitungen der Amplitude verschwinden und die Amplitude
x somit nur von der äußeren Kraft
F sowie der Dämpfungskonstanten
D abhängt, überwiegt
für große ω das Trägheitsglied
m ẍ und man erhält
als Lösung
der Differentialgleichung (3) eine über die äußere Kraft steuerbare und von
der Masse m abhängige
Amplitude x: x = –(F0/mω)·cos(ωt) (4)
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Folglich
werden Siebstäbe
unterschiedlicher Massen bei Anregung mit einer gegen die Eigenfrequenz
hinreichend großen
erzwungenen Frequenz in Schwingungen mit unterschiedlichen Amplituden
versetzt, wodurch sich die Trennkorngröße des Siebbelags ständig geringfügig ändert und
sich nicht oder nur in geringem Ausmaß Körner des Schüttguts zwischen
den Siebstäben
anreichern.
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Die
unterschiedlichen Massen. der Siebstäbe können beispielsweise dadurch
erreicht werden, daß sie
jeweils alternierend als massive Stäbe bzw. als Hohlstäbe ausgebildet
sind. Die Stäbe
können beispielsweise
einen im wesentlichen runden Querschnitt haben, wobei sie vorzugsweise
aus Metall bestehen. In bevorzugter Ausführung weisen die Siebstäbe eine
Kunststoffbeschichtung, insbesondere aus Polyurethan auf, welches
Vorteile hinsichtlich der Abriebeigenschaften gegenüber insbesondere scharfkantiger
und abrasiver Schüttgüter aufweist.
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Nachfolgend
ist die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen im einzelnen erläutert.
Dabei zeigen
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vibrationssiebvorrichtung;
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2 eine
Draufsicht auf eine Vibrationssiebvorrichtung gemäß der 1;
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3 einen
Querschnitt durch den Siebbelag einer erfindungsgemäßen Vibrationssiebvorrichtung
und
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4 einen
mittels eines Vibrationsorgans in Schwingungen versetzten Siebbelag
gemäß der 3.
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Die
in 1 dargestellte erfindungsgemäße Vibrationssiebvorrichtung 1 weist
einen schwingfähig an
einem Siebrahmen 3 angeordneten Siebbelag 2 auf.
Der Siebbelag 2 besteht, wie aus 2 ersichtlich,
aus parallel angeordneten Siebstäben 4,
die elastisch an einem (nicht abgebildeten) Vibrationsorgan gelagert
sind. In der 2 sind lediglich zwei Siebstäbe 4 stellvertretend
für eine
die gesamte Siebfläche 2 bedeckende
Anordnung paralleler Siebstäbe 4 dargestellt.
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In
der 3 ist ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Siebbelag
gezeigt, der aus mehreren parallel angeordneten und schwingfähig an einem
(nicht abgebildeten) Siebrahmen angeordneten Siebstäben 4 besteht.
Die Siebstäbe 4 weisen
jeweils alternierend unterschiedliche Massen auf, was dadurch erreicht
wird, daß sie
jeweils alternierend als massive Stäbe 4a bzw. als Hohlstäbe 4b ausgebildet sind.
Während
sich bei einem konstanten Abstand zwischen den Siebstäben 4a, 4b in
deren Zwischenräumen
Körner 5 des
aufgebebenen Schüttgutes, wie
Schleifmittelkörner
anreichern, deren Korngröße die durch
den Abstand der Siebstäbe 4a, 4b vorgegebene
Trennkorngröße geringfügig übertrifft,
wird diese Anreicherung, wie in 4 veranschaulicht,
durch das Schwingen der Siebstäbe 4a, 4b mit
unterschiedlichen Amplituden verhindert, indem bei maximaler Auslenkung
der Siebstäbe 4a, 4b,
deren Zwischenraum kurzfristig vergrößert wird und die Körner 5 durch
die Stäbe 4 hindurchtreten.
Durch die elastische Lagerung der Siebstäbe 4a, 4b an
einem Vibrationsorgan führen
diese erzwungene Schwingungen in Richtung Pfeil 6 aus,
wobei die Schwingfrequenz durch die erzwungene Frequenz des Vibrationsorgans
für alle
Siebstäbe 4a, 4b gleich
ist, die Schwingungsamplitude jedoch aufgrund der unterschiedlichen
Massen der Siebstäbe 4a, 4b verschieden
ist.