DE202005005847U1 - Vorrichtung zum ultraschallunterstützten Sieben - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (1) zum ultraschallunterstützten Sieben,
mit einer in einem Siebrahmen (2) angeordneten Siebfläche (3)
und mit einem Ultraschallwandler (4), mit welchem die Siebfläche (3) in Schwingung versetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Siebfläche in einer Betriebslage (B) unter einem Winkel (α) zur Horizontalen (A) angeordnet ist.

Description

• Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum ultraschallunterstützten Sieben mit den Merkmalen des Oberbegriffs der unabhängigen Schutzansprüche.
• Es ist bereits seit längerem bekannt, Siebflächen bei Siebmaschinen mit Ultraschall zu beaufschlagen, um den Durchsatz zu erhöhen. Eine solche Siebmaschine ist beispielsweise in EP 652 810 A gezeigt. Der Anwendungsbereich solcher Ultraschallsiebe erstreckt sich auf die industrielle Siebung, beispielsweise die Siebung und Fluidisierung von Farbpulvern in der Oberflächenindustrie. Der Durchsatz des zu siebenden Pulvers durch das Siebgewebe wird durch Ultraschall erhöht. Das Verstopfen des Siebgewebes stark reduziert oder sogar vermieden.
• Bei der Beschallung sind unterschiedliche Methoden bekannt. Das Siebgewebe kann mit ringförmig oder stabförmig geformten Ultraschallresonatoren angeregt werden. Bei diesen bekannten Ausführungen wird der Resonator direkt auf dem Siebgewebe angebracht und zu einem äusseren fest in der Siebmaschine befestigten Siebrahmen hin schwingungsentkoppelt abgestützt. Eine andere bekannte Möglichkeit ist die Anregung des Siebgewebes über eine kreisförmige Platte, welche zentrisch aufgebracht wird. Diesen Lösungen ist gemeinsam, dass sich die Resonatoren mit ihren Ultraschallwandlern auf dem Siebgewebe im Pulverfluss befinden. Dadurch lässt sich eine günstige Verteilung des Ultraschalls auf dem Siebgewebe ermöglichen, sodass möglichst keine schalltoten Inseln entstehen.
• Bei der Siebung von Farbpulvern für die Pulverbeschichtung ist diese zentrische Anbringung auf dem Siebgewebe ein gewisser Nachteil. Bei häufigen Farbwechseln ist die Reinigung von sol chen Strukturen aufwendiger als bei einem System, bei dem Resonatoren ausserhalb des Pulverflusses angeordnet sind. Wenn sich der Resonator ausserdem auf der Oberseite des Siebgewebes befindet, wird die Separation und Austragung von Überkorn oder Grobkorn von Feinkorn während des Siebprozesses erschwert. Die Austragung des Überkornanteils wird bei Siebmaschinen üblicherweise durch eine niederfrequente, mechanische Taumelbewegung des Siebrahmens errecht. Diese führt dazu, dass der Überkornanteil an den Rand des Siebgewebes gedrückt wird und dort abgesaugt oder durch einen Ausgang hinaus befördert wird. Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist das zusätzliche Erfordernis einer mechanischen Taumelbewegung. Ausserdem ist das Überkorn gleichmässig über den ganzen Umfang eines Siebrahmens verteilt, was die Entfernung komplizierter macht.
• Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Neuerung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere also eine Vorrichtung zum ultraschallunterstützten Sieben zu schaffen, mittels welcher eine Beeinträchtigung des Pulverfluss durch den Resonator vermieden wird und mittels welcher der Überkornanteil vom Feinkorn auf einfache Weise separierbar ist.
• Gemäss der Neuerung werden diese Aufgaben mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils der unabhängigen Schutzansprüche gelöst. Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird typischerweise in einem herkömmlichen Pulverzentrum oder als Einzelmaschine im Pulverfluss eingesetzt.
• Die Vorrichtung zum ultaschallunterstützten Sieben weist eine Siebfläche auf, die in einem Siebrahmen angeordnet ist. Mittels eines Ultraschallwandlers ist die Siebfläche in Schwingungen versetzbar. Erfindungsgemäss ist die Siebfläche in Betriebslage der Vorrichtung unter einem Winkel zur Horizontalen angeordnet.
• Unter Betriebslage wird die Lage der Vorrichtung beim bestimmungsgemässen Einsatz verlangt. Dadurch, dass die Siebfläche geneigt ist, fliesst das Siebgut während der Siebung automatisch über die Siebfläche gegen den untersten Punkt der Siebfläche hin. Feinkorn wird dabei durch die Maschen des Siebgewebes gesiebt. Grobkorn oder Schmutz gerät auf diese Weise in einem Bereich benachbart zum untersten Punkt.
• Bevorzugt ist zum Entfernen des Überkorns in einem Bereich benachbart zum tiefsten Punkt der Siebfläche ein Überkornaustrag gebildet. Dies kann beispielsweise eine im Siebrahmen angeordnete Öffnung sein. Es ist auch denkbar, Überkorn oder Schmutz abzusaugen.
• Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Neuerung ist in einem Bereich benachbart zum in Betriebslage unteren Rand des Siebrahmens eine Sperrplatte angeordnet. Zwischen einem unteren Rand der Sperrplatte und der Siebfläche wird ein Durchtrittsspalt für auszubringendes Überkorn gebildet. Typischerweise liegt die Sperrplatte etwa im unteren Drittel der Oberfläche der Siebfläche. Dank der Sperrplatte wird das zu siebende Gut im oberen Teil zurückgehalten. Insbesondere wird verhindert, dass zu siebendes Gut, in dem sich noch Feinanteile befindet, in den Bereich des Überkornaustrags gelangt. Feinanteile werden im Bereich oberhalb der Sperrplatte ausgesiebt. Grobkorn tritt durch den Durchtrittsspalt. Die Spaltbreite des Durchtrittspalts ist typischerweise der Dimension des auszutragenden Überkorns und daher der Maschengrösse des Siebs angepasst.
• Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die Höhe des Durchtrittspaltes einstellbar. Sie kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,1 und 5 mm, typischerweise 1 bis 2 mm eingestellt werden.
• Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ausserdem der Winkel zwischen der Siebfläche und der Horizontalen variabel einstellbar. Die Siebfläche kann insbesondere in Art einer Wippe drehbar befestigt sein. Bevorzugt wird dazu die ganze Siebmaschine mit Siebrahmen und Siebfläche kippbar ausgebildet.
• Bevorzugt wird benachbart zu dem Überkornaustrag ausserdem ein Auffangbehälter für das Überkorn angeordnet. Überkorn sammelt sich im Bereich des Überkornaustrags und gelangt von da automatisch in den Auffangbehälter.
• Um einen genau lokalisierten Punkt zu schaffen, in dem das Überkorn sich ansammelt, kann insbesondere bei einer rechteckförmigen Siebfläche das Sieb derart geneigt sein, dass der tiefste Punkt in einem Bereich einer Ecke des Siebrahmens liegt.
• Es ist ausserdem denkbar, oberhalb der Siebfläche ein Grobsieb anzuordnen, um Grobkorn oberhalb einer vorbestimmten Korngrösse abzusieben. Damit wird sichergestellt, dass kein Grobkorn auf die Siebfläche gelangt, welches einen Durchmesser aufweist, der nicht durch den Durchtrittsspalt passen würde. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Durchtrittspalt durch übergrosses Grobkorn verstopft wird.
• Daher sind die Maschenweite des Grobsiebs und die Höhe des Durchtrittspaltes vorteilhaft aufeinander abgestimmt.
• Bevorzugt ist ausserdem der Ultraschallwandler ausserhalb der Siebfläche angeordnet. Typischerweise kann der Ultraschallwandler an einem das Siebgewebe tragenden Resonatorring angebracht sein, welcher schwingungsentkoppelt in der Siebvorrichtung ein gesetzt werden kann. Die Schwingungsrichtung ist typischerweise parallel zur Siebfläche (könnte aber auch senkrecht dazu sein).
• Bevorzugt ist ausserdem der Ultraschallwandler im Abstand zum Überkornaustrag angeordnet. Auf diese Weise lässt sich eine Verschmutzung des Ultraschallwandler durch Überkorn verhindern.
• Die Neuerung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen und Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische, dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung,
• 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung in der Seitenansicht und
• 3 eine vergrösserte Darstellung aus 2 im Bereich der Sperrplatte.
• In 1 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 schematisch in einer Betriebslage B dargestellt. Eine Siebfläche 3 aus einem Siebgewebe mit typischerweise 125 μm Maschenweite ist auf einem Resonator 2 angebracht. Der Resonator 2 lässt sich in an sich bekannter Art und Weise mit einem Ultraschallwandler 4 in Schwingung, z.B. mit 37 KHz versetzt. Die Betriebsfrequenz des Ultraschallwandlers 4 und der Resonator 2 werden dabei so aufeinander abgestimmt, dass der Resonator 2 in Resonanz schwingt. Der Resonator 2 ist in zwei gestrichelt dargestellte Rahmenteile 14a, 14b einer Siebmaschine eingesetzt. Die Befestigung erfolgt derart, dass keine Schwingungen vom schwingenden Resonator 2 auf die Rahmenteile 14a, 14b übertragen werden. Dies kann beispielsweise durch Anbringen von elastischen Verbindungen oder durch eine Befestigung in Schwingungsnullpunkten erfolgen. Die Vor richtung 1 ist gegenüber der Horizontalen H unter einem Winkel α angeordnet. Dadurch verläuft die Ebene der Siebfläche 3 geneigt. Siebgut F, G, das auf die Siebfläche 3 gegeben wird, bewegt sich aufgrund der Gravitation automatisch in Richtung eines Bereichs 5 benachbart zum tiefsten Punkt P der Siebfläche 3. Wenn aus Feinbestandteilen F und Grobbestandteilen G bestehendes Siebgut auf die Siebfläche 3 gegeben wird, fällt der Feinanteil F durch die Maschen der Siebfläche 3. Unter der Siebfläche 3 ist ein nicht dargestellter Auffangbehälter für das gesiebte Feinkorn F angeordnet. Aufgrund der Gravitation und der Vibrationen der Siebfläche 2 bewegt sich der Grobanteil G über die Siebfläche 3 in den Bereich 5 beim tiefsten Punkt P. In diesem Bereich ist eine Öffnung 6 angeordnet, welche einen Grobkornaustrag bildet.
• Um zu verhindern, dass bei der Zugabe von grösseren Mengen von Siebgut sich Siebgut mit Feinkorn und Grobkornanteil im Bereich des Grobkornaustrags ansammelt, ist ausserdem in einem Bereich 8 benachbart zum unteren Rand 7 des Resonators 2 eine Sperrplatte 9 vorgesehen. Typischerweise befindet sich die Sperrplatte 9 im unteren Drittel der Siebfläche 3. Die Sperrplatte 9 ist mit ihrem unteren Rand 10 beabstandet zur Siebfläche 3 angeordnet, sodass sich ein Spalt 11 zwischen der Oberfläche der Siebfläche 3 und den unteren Rand 10 der Sperrplatte 9 bildet. Durch diesen Spalt 11 kann Grobanteil G und Schmutz im Siebgut durchtreten und durch den Grobkorn-Schmutz-Ausstoss 6 in einem Auffangbehälter 12 (schematisch dargestellt) gegeben werden. Die Sperrplatte 9 erstreckt sich über die ganze Breite der Siebfläche 3 und liegt im Wesentlichen dicht an der Innenseite des Rahmenteils 14b an.
• Der Ultraschallwandler 4 schwingt in einer Schwingungsrichtung S, welche parallel zur Oberfläche der Siebfläche ist. Es wäre aber auch denkbar, andere Schwingungsrichtungen vorzusehen. Der Ultraschallwandler 4 ist in einem Abstand a zum Grobkornaustrag 6 angeordnet.
• Der Winkel α wird je nach zu siebendem Siebgut eingestellt. Typischerweise kann er 10° betragen. Es ist in diesem Zusammenhang auch denkbar und bevorzugt, die Vorrichtung 1 um einen Drehpunkt kippbar zu befestigen (nicht dargestellt). Typischerweise kann eine Drehachse im Bereich des unteren Rahmenteils 14a vorgesehen werden.
• 2 zeigt die Vorrichtung 1 in einer Seitenansicht. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Teile wie in 1. Zwischen dem unteren Rand 10 der Sperrplatte 9 und der Siebfläche 3 ist ein Spalt 11 gebildet. Durch diesen Spalt 11 kann Grobkorn G und Schmutz in den Bereich 5 benachbart zum tiefsten Punkt P treten. In der Betriebslage B beträgt der Winkel α typischerweise 10°. Zusätzlich zur Ausführung in 1 ist in 2 schematisch ein Grobsieb 13 dargestellt. Mit dem Grobsieb 13 lassen sich übergrobe Teile im Siebgut vorab aussieben. Typischerweise werden Anteile ausgesiebt, deren Durchmesser zu gross ist, um durch den Spalt 11 zum Grobkornaustrag 6 zu gelangen.
• Eine vergrösserte Darstellung der Sperrplatte 9 ist in 3 gezeigt. Der Spalt 11 zwischen dem unteren Rand 10 der Sperrplatte und der Siebfläche 3 hat typischerweise eine Höhe h von 0,5 bis 2 mm. Die Sperrplatte 9 ist in vertikaler Richtung höhenverstellbar angeordnet, sodass sich die Höhe h des Spaltes dem zu bearbeitenden Siebgut anpassen lässt. In 3 schematisch dargestellt ist eine Anhäufung von Siebmaterial dargestellt, welches aus Feinanteil F Grobanteil G und Schmutz besteht. Aufgrund der Neigung der Siebfläche 3 bewegt sich das Material in Pfeilrichtung gegen den tiefsten Punkt hin. Dabei wird Feinmaterial F durch die Siebfläche gesiebt. Grobkorn G und Schmutz wird nicht gesiebt und bewegt sich über die Siebfläche 3 durch den Spalt 11 hindurch.

Claims (10)

1. Vorrichtung (1) zum ultraschallunterstützten Sieben, mit einer in einem Siebrahmen (2) angeordneten Siebfläche (3) und mit einem Ultraschallwandler (4), mit welchem die Siebfläche (3) in Schwingung versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebfläche in einer Betriebslage (B) unter einem Winkel (α) zur Horizontalen (A) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu einem in Betriebslage (B) tiefsten Punkt (5) der Siebfläche ein Überkornaustrag (6) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich (8) benachbart zum in Betriebslage (B) unteren Rand (7) des Siebrahmens (2) eine Sperrplatte (9) angeordnet ist, wobei zwischen einem unteren Rand (10) der Sperrplatte und der Siebfläche (3) ein Durchtrittspalt (11) für auszubringendes Überkorn oder Schmutz (G) gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) des Durchtrittspaltes (11) einstellbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen der Siebfläche (3) und der Horizontalen (H) einstellbar ist, dass insbeson dere die Siebfläche (2) in Art einer Wippe drehbar befestigt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zum Überkornaustrag (6) ein Auffangbehälter (12) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Siebfläche (3) ein Grobsieb (13) angeordnet ist, um Grobkorn oberhalb einer vorbestimmten Korngrösse abzusieben.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Grobsieb (13) und die Höhe (h) des Durchtrittspaltes (11) aufeinander abgestimmt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallwandler (4) ausserhalb der Siebfläche (2) angeordnet ist, vorzugsweise mit einer Schwingungsrichtung (S) parallel zur Siebfläche (3).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallwandler (4) im Abstand (a) zum Überkornaustrag (6) angeordnet ist.