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Die Erfindung betrifft einen Siebrahmen für ein Ultraschallsieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1 und ein Ultraschallsieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 5.
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Beim Ultraschallsieben insbesondere von Kunststoffpulvern im Pulverbeschichtungsprozess gibt es zwei wesentliche Probleme:
Einerseits ist es essentiell, eine Erwärmung des zu siebenden Materials zu vermeiden. Eine derartige Erwärmung führt dazu, dass das Pulver welch wird und trotz der den Pulverdurchsatz unterstützenden Wirkung des Ultraschalls die Löcher des Siebgewebes verschließt, so dass der Siebprozess sukzessive zum Erliegen kommt.
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Untersucht man die Ursachen einer möglichen Erwärmung stellt man fest, dass diese besonders häufig dann auftritt, wenn der Ultraschall durch eine Ultraschallanregung des Siebrahmens auf das Siebgewebe übertragen wird. Der Grund hierfür liegt darin, dass der Siebrahmen in der Siebmaschine abgedichtet angeordnet werden muss, da sonst nicht gesiebtes Pulver am Sieb vorbei gelangen könnte. Somit kommt es zur Ultraschallanregung von unter Druck stehenden Abdichtelementen über den Rahmen, die fast vollständig in Wärme umgesetzt und dann über den Siebrahmen abgeführt wird. Dementsprechend wird der Siebrahmen warm und beheizt dann auch das Siebgewebe und das mit diesem wechselwirkende, zu siebende Material.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine solche Erwärmung dadurch zu vermeiden, dass die Anregung nicht über den Siebrahmen selbst erfolgt, sondern stattdessen der Ultraschall unter Vermeidung einer Anregung über den Siebrahmen über auf dem Siebgewebe angeordnete, separate Gewebeschallleiter in das Siebgewebe eingeleitet wird.
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Andererseits ist naturgemäß das Bestreben darauf gerichtet, eine gegebene Siebmaschine nach möglichst kurzer Umrüst- und Reinigungszeit für unterschiedliche Siebgüter, z. B. Farbpulver unterschiedlicher Farben, nutzen zu können. In der Praxis zeigt sich, dass der Gewebeschallleiter eine zusätzliche Struktur im Pulverfluss darstellt, die Nischen, Ecken und Kanten besitzt und dadurch die Reinigung des Ultraschallsiebes erschwert.
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Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Siebrahmen für ein Ultraschallsieb und ein Ultraschallsieb bereitzustellen, bei dem einerseits eine Erwärmung des Siebgewebes weitestgehend vermieden wird, ohne dass ein erhöhter Reinigungsaufwand erforderlich ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Siebrahmen für ein Ultraschallsieb mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 und durch ein Ultraschallsieb mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Der erfindungsgemäße Siebrahmen für ein Ultraschallsieb hat eine Oberseite zur Befestigung eines Siebgewebes, eine der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite und eine vom Siebrahmen umschlossene Öffnung, durch die das Siebgut, wenn das Sieb – z. B. in einer Siebmaschine – verwendet wird, hindurchfließt.
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Wenn nachfolgend von der Begriff „Dicke” oder „Tiefe” verwendet wird, ist die jeweilige Größe stets in Richtung des direkten Wegs zwischen Ober- und Unterseite des Siebrahmens zu messen.
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Erfindungswesentlich ist, dass der Siebrahmen mindestens eine um die Öffnung herum laufende Nut aufweist, so dass der zwischen dem der Öffnung zugewandten Rand der Nut und der Öffnung liegende Teil des Siebrahmens einen Gewebeschallleiter bildet, der im Hinblick auf die Übertragung von Ultraschall von einem durch den unmodifizierten Rest des Siebrahmens gebildeten äußeren Siebrahmen zumindest partiell entkoppelt ist.
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Durch diese partielle Entkopplung im Hinblick auf die Übertragung von Ultraschall wird sichergestellt, dass auch bei einer Ultraschallanregung des den Gewebeschallleiter bildenden Teils des Siebrahmens, die notwendig ist, um die gewünschte Ultraschallanregung des Siebgewebes zu bewirken, der verbleibende Teil des Siebrahmens allenfalls schwach angeregt wird. Da dieser verbleibende Teil des Siebrahmens aber derjenige ist, an dem im in die Siebmaschine eingebauten Zustand die Dichtungselemente anliegen, wird die unerwünschte Anregung der Dichtungselemente und die daraus resultierende Erzeugung von Wärme im System weitgehend vermieden.
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Der Begriff „Nut” ist dabei breit und funktionell auszulegen. Die partielle Entkopplung folgt daraus, dass beim Vorsehen einer umlaufenden Nut im Sinne einer Vertiefung oder Ausnehmung im Siebrahmen, deren Anfang und deren Ende ineinander Übergehen, in dem Bereich des Siebrahmens, in dem die Nut angeordnet ist, Ultraschall lediglich noch über den zur Nut komplementären Steg übertragen werden kann. „Komplementär” bedeutet dabei, dass die Dicke des Stegs und die Tiefe der Nut, gemessen jeweils in der Richtung von der Oberseite des Siebrahmens zu dessen Unterseite, zusammen die Dicke des Siebrahmens an einer Stelle, an der keine Nut angeordnet ist, ergeben.
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Besonders vorteilhaft ist eine Nut mit einem rechteckigen Querschnitt, dieser ist aber nicht zwingend erforderlich.
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Insbesondere ist eine Nut im Sinne dieser Schutzrechtsanmeldung sowohl dann vorhanden, wenn die Vertiefung durch Abtragen von Material des Siebrahmens erzeigt wurde, als auch dann, wenn der Siebrahmen aus einem ersten, den Gewebeschallleiter bildenden Teil, einem äußeren Rahmen und einem zwischen dem Gewebeschallleiter und dem äußeren Rahmen angeordneten und an diesen befestigten oder mit diesen verbundenen Steg mit einer Dicke, die geringer als die Dicke von Gewebeschallleiter und äußerem Rahmen ist, zusammengesetzt ist. Die Verwendung des Begriffs „Steg” soll dabei nicht implizieren, dass der zwischen Gewebeschallleiter und äußerem Rahmen verlaufende Steg in einer Richtung seitlich zu seiner Verlaufsrichtung einen Rand haben muss, insbesondere wird das Komplement zu einer umlaufenden Nut, deren Anfang und Ende zusammenfallen, ebenfalls aus Steg bezeichnet.
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Wesentlich für die Lösung des Teilproblems, ein einfach zu reinigendes System zu schaffen ist allerdings, dass eine Nut stets einen Boden hat. Ohne einen solchen Boden kommt es zum Eindringen signifikanter Mengen von Siebgut in den dann zumindest lokal vorhandenen, durchgehenden Zwischenraum zwischen Gewebeschallleiter und dem äußeren Siebrahmen, das in einem aufwändigen Reinigungsprozess entfernt werden muss. Wie schon bei intuitiver Würdigung des Begriffs „Nut” klar wird, unterfällt daher ein Siebrahmen umfassend einen äußeren Siebrahmen, der mit einem Gewebeschallleiter nur über einzelne Streben verbunden ist, zwischen denen ein Materialdurchtritt von der Oberseite zur Unterseite des Siebrahmens möglich ist, nicht der Erfindung.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Nut auf der Oberseite des Siebrahmens angeordnet ist. Die Oberseite des Siebrahmens ist, wie bereits weiter oben definiert wurde, die Seite des Siebrahmens, über die das Siebgewebe gezogen wird. Bei dieser Anordnung kann bei der Befestigung des Siebgewebes eine Klebeschicht verwendet werden, die die Nut bedeckt, so dass von keiner Seite der Nut zu siebendes Material in diese eindringen kann, was die Reinigung des Siebrahmens signifikant vereinfacht.
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Es hat sich ferner für eine schnelle und einfache Reinigung des Siebrahmens als Vorteil erwiesen, wenn die Oberfläche der Unterseite des Siebrahmens durchbrechungsfrei ist.
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Das erfindungsgemäße Ultraschallsieb hat einen Siebrahmen, ein auf dem Siebrahmen gespanntes Siebgewebe, einen Gewebeschallleiter zur Einleitung von Ultraschall in das auf dem Siebrahmen gespannte Siebgewebe, einen Ultraschallkonverter zur Erzeugung von Ultraschall und einem Zuführungsschallleiter zur Zufuhr des vom Ultraschallkonverter erzeugten Ultraschalls zum Gewebeschallleiter. Erfindungsgemäß weist der Siebrahmen zumindest eine Oberseite, an der das Siebgewebe befestigt ist, eine der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite und eine vom Siebrahmen umschlossene Öffnung, durch die das Siebgut hindurchfließen kann, wenn es durch das Siebgewebe hindurchgelangt. Dabei weist der Siebrahmen mindestens eine um die Öffnung herum laufende Nut auf, so dass der zwischen dem der Öffnung zugewandten Rand der Nut und der Öffnung liegende Teil des Siebrahmens einen Gewebeschallleiter bildet, der im Hinblick auf die Übertragung von Ultraschall vom unmodifizierten Rest des Siebrahmens gebildeten äußeren Siebrahmen des Siebrahmens zumindest partiell entkoppelt ist.
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Mit anderen Worten gesagt ist also erfindungsgemäß der Gewebeschallleiter ein durch eine um eine vom Siebrahmen umschlossene Öffnung herum laufende, im Siebrahmen angeordnete Nut definierter Abschnitt des Siebrahmens, der im Hinblick auf die Übertragung von Ultraschall zumindest partiell vom Rest des Siebrahmens entkoppelt ist.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Ultraschallsiebs ist das Siebgewebe mit einer Klebstoffschicht am Siebrahmen befestigt und die Klebstoffschicht erstreckt sich über die Nut hinweg erstreckt so dass die Nut bzw. deren Öffnung in Richtung auf die Oberseite des Siebrahmens durch die Klebstoffschicht verschlossen ist. Ergänzend zur Wirkung des zur Nut komplementären Stegs, der zugleich den Boden der Nut bildet, wird durch diese Maßnahme ein Eindringen von Siebgut in die Nut sicher verhindert, was eine besonders einfache und zeitsparende Reinigung ermöglicht.
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Dies gilt in noch stärkerem Ausmaß dann, wenn zusätzlich das Siebgewebe über den Gewebeschallleiter bis zum von der Öffnung abgewandten Rand des Siebrahmens gespannt ist und wenn die Klebstoffschicht sich vom von der Öffnung abgewandten Rand des Siebrahmens bis zum der Öffnung zugewandten Rand des Gewebeschallleiters erstreckt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, näher beschrieben. Es zeigen:
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1a: eine Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Ultraschallsiebs
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1b: eine Querschnittsdarstellung der Ausführungsform gemäß 1a
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2a: eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Ultraschallsiebs, und
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2b: eine Querschnittsdarstellung der Ausführungsform gemäß 2a.
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In unterschiedlichen Darstellungen gleicher Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche Bezugszeichen verwendet, sofern nichts anderes angegeben ist.
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1a zeigt eine Aufsicht von schräg oben auf ein Ultraschallsieb 10 mit einem Siebrahmen 1, der eine Öffnung 20 definiert und mit einem auf der Oberseite des Siebrahmens angeordneten Siebgewebe 6. Ferner erkennt man einen Ultraschallkonverter 5 zur Erzeugung von Ultraschall und einen Zuführungsschallleiter 4. Wie der Ultraschall vom Ultraschallkonverter 5 unter Verwendung des Zuführungsschallleiters 4 in das Siebgewebe 6 eingeleitet wird, wird weiter unten detailliert erläutert.
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Der Aufbau des in 1a gezeigten Siebrahmens 1 lässt sich besonders gut in der Querschnittsdarstellung der 1b erläutern. Da es sich um einen Querschnitt durch eine symmetrisch aufgebaute Struktur handelt, wurde nur die rechte Seite der Figur mit Bezugszeichen versehen, die linke Seite der 1b ist aber von außen nach innen betrachtet identisch aufgebaut wie die rechte Seite von außen nach innen betrachtet.
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Dieser Figur entnimmt man, dass der Siebrahmen 1 eine Nut 9 aufweist, deren Boden durch einen Steg 2 gebildet wird, der zur besseren Veranschaulichung bzw. Hervorhebung in 1b als fette Linie dargestellt ist. Diese Nut 9 teilt den Siebrahmen 1 in einen Gewebeschallleiter 3, der durch den Bereich des Siebrahmens 1, der zwischen dem der Öffnung 20 zugewandten Rand 8 des Siebrahmens 1 und dem der Öffnung 20 zugewandten (d. h. der Öffnung 20 näher liegenden) Rand 22 der Nut 9 und einen äußeren Siebrahmen 23, der durch den unmodifizierten Rest des Siebrahmens 1 gebildet wird, auf.
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Ebenfalls insbesondere in 1b erkennt man, dass das Siebgewebe 6 bis zum von der Öffnung 20 abgewandten Rand 7 des Siebrahmens 1 gezogen ist und ferner im Bereich zwischen dem der Öffnung 20 zugewandten Rand 8 des Siebrahmens 1 und dem von der Öffnung 20 abgewandten Rand 7 des Siebrahmens 1 mit in 1b als punktierte Linie dargestellten einer Klebstoffschicht 21 am Siebrahmen 1 befestigt ist. Die Klebstoffschicht 21 überdeckt vorteilhafterweise auch die Nut 9, so dass die Nut 9 allseitig vor dem Eindringen von Siebgut geschützt ist.
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Zweckmäßigerweise ist der Zuführungsschallleiter 4 derart entkoppelt durch den äußeren Siebrahmen 23 hindurchgeführt, dass er keine Schwingungen auf diesen Teil des Siebrahmens überträgt, so dass lediglich eine direkte Anregung des den Gewebeschallleiter 3 bildenden Teils des Siebrahmens 1 erfolgt. Dies kann auf eine besonders vorteilhafte Weise erreicht werden, wenn der Zuführungsschallleiter 4 durch ein Loch im äußeren Siebrahmen 23 geführt wird, und der Bereich dieser Durchführung durch das Loch mit einer Dichtungsmasse abgedichtet ist, weil so das Eindringen von Pulver effektiv verhindert wird, obwohl eine weitgehende schwingungsmäßige Entkopplung zwischen Zuführungsschallleiter 4 und äußerem Siebrahmen 23 besteht. Der Gewebeschallleiter 3 leitet dann den Ultraschall in das Siebgewebe 6 ein.
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Eine Übertragung von Ultraschall vom Gewebeschallleiter 3 auf den Rest des Siebrahmens 1, der den äußeren Siebrahmen 23 bildet, ist lediglich über den Steg 2 möglich. Diese unerwünschte Übertragung ist umso schwächer, je dünner der Steg 2 ausgeführt ist. Da der Gewebeschallleiter 3 mit dem Siebgewebe 6 verklebt ist, kann der Steg 2 sogar so dünn gefertigt sein, dass er den Gewebeschallleiter 3 nicht allein tragen kann. Der Siebrahmen 1 sollte aber durch die Nut 2 am besten nicht einmal abschnittsweise vollständig durchbrochen sein, da dann die Verschmutzung der Nut durch Siebgut nicht mehr blockiert wird, was dann die durch die Erfindung erzielten Vorteile im Hinblick auf die schnelle Reinigung zumindest partiell zunichte macht.
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Die konkrete Dimensionierung von Steg 2 bzw. der zu diesem komplementären Nut 9 hängt von Material und Geometrie des Siebrahmens 1 ab, es hat sich aber als besonders zweckmäßig erwiesen, eine Stegdicke von 1 mm anzusetzen.
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Die in den 2a und 2b gezeigte Ausführungsform eines Ultraschallsiebs 50 mit Siebrahmen 51, Steg 52, Gewebeschallleiter 53, Zuführungsschallleiter 54, Ultraschallkonverter 55, Siebgewebe 56, Öffnung 60, von der Öffnung abgewandtem Rand 57, der Öffnung zugewandtem Rand 58, Nut 59, Klebstoffschicht 61, der Öffnung zugewandtem Rand der Nut 62 und Rest oder äußerem Teil des Siebrahmens 63 unterscheidet sich nur durch die geometrische Form des Siebrahmens 51, der rechteckig ist. Grundsätzlich ist die Siebgeometrie lediglich durch die Erfordernisse der Anwendung beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 51
- Siebrahmen
- 2, 52
- Steg
- 3, 53
- Gewebeschallleiter
- 4, 54
- Zuführungsschallleiter
- 5, 55
- Ultraschallkonverter
- 6, 56
- Siebgewebe
- 7, 57
- von der Öffnung abgewandter Rand
- 8, 58
- der Öffnung zugewandter Rand
- 9, 59
- Nut
- 10, 50
- Ultraschallsieb
- 20, 60
- Öffnung
- 21, 61
- Klebstoffschicht
- 22, 62
- der Öffnung zugewandter Rand der Nut
- 23, 63
- Rest des Siebrahmens
