DE69824052T2

DE69824052T2 - Filtersieb

Info

Publication number: DE69824052T2
Application number: DE1998624052
Authority: DE
Inventors: Gordon James Kincardinshire Cook; Andrew Edinburgh Hughes; Arthur Robert Sutton Coldfield Bailey; George Charles Gorebridge Hartnup; Dugald Steward
Original assignee: United Wire Ltd
Current assignee: Schlumberger UK Holdings Ltd
Priority date: 1997-03-01
Filing date: 1998-02-25
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: JP2007237177A; GB9803976D0; ATE256509T1; JP4869132B2; JP2007283296A; DK1205265T3; ATE237409T1; DE69825329D1; JP4799467B2; HK1024200A1; EP1205262B9; JP2001513020A; EP1205264B1; DE69827046D1; GB2337019A8; DE69819371D1; US6713190B2; EP1205261A3; EP1205261B1; EP1205263A3

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Siebe zur Verwendung als Filter in Vibrations-Filtrier-Anlagen, z. B. in Rüttlern, die in der Ölbohrindustrie verwendet werden, um Feststoffe von der flüssigen Phase bei auf Öl und Wasser basierenden Schlämmen, die bei der Durchführung von Bohrvorgängen anfallen, zu trennen.
Hintergrund
Beispiele von Filtriereinrichtungen, in denen derartige Siebe verwendet werden, finden sich in UK-Patenten 2 237 521 und 2 229 771.
Ein solches Sieb ist in PCT/GB95/00411 (WO 95/23655) beschrieben.
Die früheren Konstruktionen von Sieben verlängern die Lebensdauer eines Siebes dadurch, daß ein Verschleiß-Traggewebe aus Maschendraht unterhalb eines oberen Drahtgewebes aus härterem Verschleißmaterial als dem mindestens der Oberfläche des Drahtes eingesetzt wird, aus dem das untere Gewebe hergestellt ist, so daß ein Verschleiß auf Grund von Reibwirkung und Vibrationen während des Betriebes in höherem Maße im unteren Gewebe als im oberen Gewebe auftritt. Die Beschreibung erläutert auch eine verbesserte Konstruktion eines Rahmens, auf dem Drahtgewebe auf- gespannt und durch Kleben festgelegt werden können, damit ein Gittersieb entsteht, in welchem der Rahmen aus glasfaserverstärktem, mit Gas geblasenem Polypropylen mit länglichen Metall-Verstärkungselementen oder -stäben, die in das glasfaser verstärkte Polypropylen eingebettet sind, entstehen soll. Die verbesserte Rahmenkonstruktion ist in den 3–8 des älteren Patentes beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines derartigen Rahmens sowie einen verbesserten Rahmen zur Verwendung als Abstützung für Lagen von Drahtmaschengewebe, ein verbessertes Sieb, das aus einem solchen Rahmen besteht, und einen Rahmen, der unter bestimmten Umständen erneut benutzt werden kann, anzugeben.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Gemäß der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Filter-Gittersiebes die folgenden Schritte, nämlich, daß ein polymerer Stützrahmen ausgebildet wird, der eine Vielzahl von im wesentlichen ähnlich dimensionierten geradlinigen Öffnungen aufweist, die durch eine integrale geradlinige Matrix aus mit Draht verstärkten Streben aus polymerem Material festgelegt werden, bei dem der obere Rand einer jeden Strebe und die Oberseite einer jeden Begrenzung des Stützrahmens kammartig ausgebildet wird, bei dem die Drahtgewebe über die Kämme gesetzt, gespannt, und in ihrer Position dadurch festgelegt werden, dass mindestens die Kämme erhitzt werden, um das polymere Material darin ausreichend stark zu erweichen, damit die Drahtgewebe in die Scheitel eindringen können und beim Abkühlen darin eingebettet bleiben, so dass die Spannung des einen oder mehrerer Drahtgewebe nach dem Abkühlen aufrecht erhalten wird.
Das Verfahren nach der Erfindung umfasst ferner vorzugsweise den Schritt, dass die Drähte in einem oder mehreren Drahtgeweben relativ zu denen der anderen differentiell gespannt werden, damit unterschiedliche Spannungen in den Drähten der beiden Drahtgewebe nach dem Verbinden mit dem Rahmen vorhanden sind.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Mit der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines polymeren Tragrahmens, auf den ein Drahtmaschengewebe aufgespannt und so befestigt wird, dass ein Gittersieb entsteht, vorgeschlagen, bei dem ein Drahtrahmen in ein Formwerkzeug eingelegt wird, der aus zwei parallelen, voneinander beabstandeten Gruppen von Verstärkungsdrähten besteht, das Formwerkzeug geschlossen wird, flüssiges Polymer in das Formwerkzeug durch Spritzgießen injiziert wird, damit der Drahtrahmen vollständig eingekapselt und ein Gegenstand mit einem offenen zentralen Bereich dadurch ausgebildet wird, dass orthogonale Rippen kreuzweise angeordnet werden, die an allen Seiten durch einen starren Flansch festgelegt werden, wobei der Gegenstand so beschaffen ist, dass jede der Rippen zwei parallele, im Abstand voneinander angeordnete Drähte des Rahmens aufweist, das Polymer aushärten kann, das Werkzeug geöffnet wird, und der Gegenstand entfernt wird.
Durch Anordnen zweier paralleler im Abstand voneinander versetzter Drähte, die sich durch jede der Rippen erstrecken, von denen eine in der Nähe einer Kante und die andere in der Nähe der gegenüberliegenden Kante der Rippen verlaufen, erhält jede Rippe die Steifigkeit eines Trägers, und der resultierende Rahmen hat eine höhere Steifigkeit und Widerstandsfestigkeit gegen Biegen, hat jedoch ein verhältnismäßig geringes Gewicht.
Vorzugsweise wird der Drahtrahmen so ausgelegt, dass er eine ausreichende konstruktive Steifigkeit erhält, damit eine Durchbiegung des Drahtrahmens und infolgedessen Änderungen in der Spannung im Drahtgewebe, das mit dem Rahmen verbunden wird, vermieden werden können.
Des weiteren wird der Drahtrahmen so ausgelegt, dass er dem Tragrahmen eine ausreichende Festigkeit erteilt, damit der Tragrahmen Scherbeanspruchungen aushält, die eingeführt werden, wenn der Rahmen in eine Vibrations-Siebmaschine eingesetzt wird.
Typischerweise wird der Drahtrahmen aus in hohem Maße streckbar ausgerichtetem Stahldraht hergestellt, der in der erforderlichen Weise gebogen ist; bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Draht einen Durchmesser von 2,5 mm.
Ein Verfahren zum Herstellen eines verstärkten Drahtrahmens zur Verwendung bei dem oben beschriebenen Verfahren für die Herstellung eines Tragrahmens umfaßt folgende Schritte:
In gleichem Abstand voneinander versetzte geschnittene Drahtlängen werden in einer Aufspannvorrichtung festgelegt, um eine erste Gruppe auszubilden,
darüber wird eine zweite, in gleichem Abstand versetzte Gruppe von geschnittenen Drahtlängen im rechten Winkel zur ersten Gruppe angeordnet,
die Drähte der beiden Gruppen werden an allen Schnittstellen durch Widerstandsschweißen miteinander verbunden, so dass eine erste geradlinige Matrix entsteht, zwei ähnliche Gruppen von etwa gleich lang geschnittenen Drahtstücken werden in einer Aufspannvorrichtung positioniert und die Schnittstellen der orthogonalen Drähte durch Widerstandsschweißen verbunden, so dass eine zweite, ähnliche geradlinige Matrix entsteht,
in einer Abkantpresse werden die überstehenden Drahtstücke an wenigstens zwei der vier Seiten einer der geradlinigen Matrizen so gebogen, dass jeder überstehende Abschnitt zuerst in einem nach oben gerichteten Sinn und dann an einer Stelle näher dem Ende in einem nach abwärts gerichteten Sinn gebogen wird, damit der Endbereich eines jedne überstehenden Drahtstückes sich parallel zu der Ebene, die die Matrix enthält, erstreckt, jedoch gegenüber dieser versetzt ist, und
im Anschluss daran werden die versetzten Enden der überstehenden Drähte der einen Matrix mit den überstehenden Enden der Drähte der anderen Matrix durch Widerstandsschweißen verbunden.
Der Schweißvorgang kann teilweise durch Dazwischenlegen von quer verlaufenden Fülldrähten vorgenommen werden, so dass Kreuzungsstellen entstehen, an denen Schweißstellen zwischen parallel vorstehenden Enden der Verstärkungsdrähte ausgebildet werden, wobei die Fülldrähte das Widerstandsschweißen der parallelen überstehenden Enden erleichtern.
Vorzugsweise wird die Montage bei der Drahtrahmenherstellung so vorgenommen, dass jede Matrix in einem nach außen gerichteten Sinn gegenüber der anderen gebogen wird.
Während des Gießens wurde festgestellt, dass der Druck innerhalb des Gießwerkzeuges den Rahmen verformen kann, so dass die nach außen gerichtete Verbiegung der entgegengesetzten Stirnseiten des Rahmens durch eine erhebliche, nach innen gerichtete Verbiegung ersetzt werden kann, und damit die Ausrichtung der langen Stäbe innerhalb der oberen und unteren Ränder der Zwischenräume des gegossenen Rahmens gestört wird. Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Abstandshalter innerhalb des Rahmenwerkes angeordnet wird, derart, dass jede Gefahr, dass die Stabgruppen nach innen zusammenfallen, der Abstandshalter das Auftreten dieses Zusammenfallens verhindert.
Vorzugsweise sind eine Vielzahl von Abstandshaltern innerhalb der Drahtrahmen-Konstruktion angeordnet, deren jeder mit der einen oder anderen Matrize so befestigt ist, dass sie aufeinander zu ausgerichtet sind, wobei einer Tendenz, dass die Matrizen während des Gießens nach innen zusammenfallen, durch die Abstandshalter entgegengewirkt wird.
Jeder Abstandshalter kann ein Stück Draht aufweisen, das so gebogen ist, dass es ein U geringer Tiefe bildet, wobei die beiden Enden so nach außen gebogen sind, dass zwei in Reihe liegende Ansätze ausgebildet werden, durch die der Draht mit der Unterseite eines der Drähte verschweißt werden kann, die eine der Matrizen bilden, wobei der Scheitel des U-Abschnittes in unmittelbarer Nähe eines der Drähte der anderen Matrix liegt; dadurch behält der Abstandshalter eine gegebene Dimension zwischen den beiden Matrizen bei, wenn die Konstruktion bei der Herstellung der Gefahr einer Knickkraft beim Vergießen ausgesetzt ist, so dass der Scheitel mit dem Draht der anderen Matrix in Eingriff kommt.
Ein Stützrahmen kann in einem Gießwerkzeug der vorerwähnten Art um einen Drahtrahmen der vorerwähnten Art herum vergossen werden, wobei eine nach innen gerichtete Kraft auf entgegengesetzte Stirnseiten der Konstruktion innerhalb des Gießwerkzeuges durch Finger ausgeübt wird, die von den innenseitigen Stirnflächen des Werkzeuges nach innen vorstehen, damit außen die entgegengesetzten Matrizen der Konstruktion in Eingriff kommen, wenn das Werkzeug geschlossen wird.
Die Finger halten die Konstruktion sandwichartig in Position und ergeben genau die gewünschte Bewegung der beiden entgegengesetzt gebogenen Matrizen nach innen, damit sie parallel und in dem gewünschten Abstand voneinander versetzt gehalten werden.
Typischerweise besitzen die Finger nach innen vorstehende Ansätze, die mit Kreuzungsstellen der Drähte in den oberen und unteren Verstärkungsmatrizen ausgerichtet sind, um die Matrizen von den entsprechenden oberen und unteren Innenflächen des Gießwerkzeuges beabstandet zu halten und sicher zu stellen, dass die Matrizen in das Kunststoffmaterial eingebettet sind, das in das Gießwerkzeug während des Herstellvorganges injiziert wird.
Vorzugsweise verlaufen die Enden der Ansätze auf eine Kante oder eine punktförmige Stelle zu.
Nachdem das Gießwerkzeug geöffnet ist und die vorstehenden Ansätze sich von den Streben gelöst haben, verbleiben Öffnungen in dem Polymer. Vorzugsweise werden bei dem Verfahren die Öffnungen mit Kunststoffmaterial oder Füllstoff geschlossen.
Typischerweise wird die Drahtrahmen-Konstruktion innerhalb der Werkzeugbestückung mit Hilfe von zurückziehbaren Bolzen abgestützt, die durch die Werkzeugwandung hindurch vorstehen, so dass sie mit der Konstruktion in Eingriff stehen und innerhalb der Werkzeugbestückung genau in Position sind.
Die Stifte können dann zurückgezogen werden, wenn die Werkzeugbestückung geöffnet wird, nachdem der Gießschritt abgeschlossen worden ist.
Zweckmäßigerweise sind die Stifte mit überstehenden Enden von Drähten ausgerichtet, die die Konstruktion bilden, und werden getrennt mit den Enden der Drähte mit Hilfe von Hülsen aus Kunststoffmaterial verbunden, deren entgegengesetzte Enden die Stifte und die verstärkenden Drahtenden aufnehmen.
Vorzugsweise wird der Durchgang durch jede Hülse blockiert, so dass zwei koaxiale Blindbohrungen ausgebildet werden und jede Hülse wird in das polymere Material während des Gießens eingebettet und bleibt in dem polymeren Material, wenn der Stift, der damit in Eingriff kommt, beim Öffnen der Werkzeugbestückung zurückgezogen wird; der blockierte Durchgang dient zum Einkapseln des Enden des Drahtendes, das in dem inneren Ende der Hülse positioniert ist.
Vor dem Vergießen kann das Werkzeug mit Zapfen ausgestattet werden, die aus Kunststoffmaterial hergestellt sind, das kompatibel mit oder gleich dem polymeren Material ist, das in die Gießform injiziert wird, um die Drahtrahmen-Konstruktion einzukapseln, und die Zapfen werden integral darin während des Gießvorganges verbunden, so dass dann, wenn das Werkzeug geöffnet wird, die Zapfen sich von dem Werkzeug lösen und im Rahmen verbleiben.
Überstehende Teile eines jeden Zapfens können durch Schleifen, Feilen oder Schneiden entfernt werden.
Es ist generell erwünscht, dass die Drähte der Gewebe im fertigen Produkt straff gespannt sind und unter Spannung stehen. Hierzu werden die Drähte der Drahtgewebe unter Spannung gesetzt, während das Kunststoffmaterial Gelegenheit erhält, sich abzukühlen und zu härten, damit die Drahtgewebe mit dem Rahmen fest verbunden werden.
Dieser Aspekt ist von besonderem Vorteil insoferne, als ein geeignetes Polymer für das Rahmenmaterial verwendet wird und die Oberflächen in Kontakt mit den Drahtgeweben erhitzt werden, so dass sowohl auf einen Klebstoff verzichtet werden kann als auch das Aufbringen des Klebstoffes enfällt.
Es ist natürlich erforderlich, ein Kunststoffmaterial auszuwählen, das geeignet ist, dass es als Bindemedium für Drahtgewebe eingesetzt werden kann; es wurde festgestellt, dass Polyproylen und Polyäthylen geeignete Kunststoffmaterialien sind, obgleich die Erfindung nicht auf die Verwendung von Polypropylen und Polyäthylen begrenzt ist.
Gleichgültig, ob Polyäthylen oder Polypropylen verwendet wird, hat sich als vorteilhaft für beide Materialien herausgestellt, dass sie mit Gas geblasen und mit Glasfaser verstärkt werden.
Bei einer bevorzugten Anordnung ist das Drahtgewebe, das zuerst über den Stützrahmen gesetzt wird, mit einer groberen Maschenbreite ausgestattet als eine nachfolgende Lage von Drahtgewebe, die darüber angeordnet wird.
Ein Filtergitter hat vorzugsweise zwei Schichten aus Drahtgewebe, die darüber gesetzt und damit verbunden werden, wobei das untere Drahtgewebe eine grobere Maschenbreite als das obere Drahtgewebe hat, und wobei die Spannung in den Drähten, die das obere Drahtgewebe ausbilden, geringer ist als die Spannung in den Drähten, die das untere Drahtgewebe ausbilden.
Typischerweise wird eine mit Drahtrahmen verstärkte Konstruktion für einen vorbeschriebenen Stützrahmen aus widerstandsgeschweißten Stahldraht-Matrizen ausgebildet, die in zwei parallelen, im Abstand versetzten Ebenen angeordnet sind und die selbst miteinander längs mindestens zweier Randbereiche durch Schweißverbindungen zwischen überstehenden Enden der Drähte der beiden Matrizen zusammengeschweißt sind.
Bei einem Verfahren zum Ausbilden eines Drahtrahmen-Verstärkungskäfigs zur Aufnahme in einem Gießwerkzeug zum Vergießen eines polymeren Materials um den Käfig herum und zur Ausbildung eines Stützrahmens für ein Filtersieb wird der Käfig typischerweise aus zwei ähnlichen geradlinigen Anordnungen von durch Widerstandsschweißung verbundenen Drähten hergestellt, und das Verfahren sieht ein Verbiegen von überstehenden Drähten längs mindestens zweier Seiten einer der Gruppen, und Verschweißen der Enden der gebogenen Teile der Drähte der einen Gruppe mit den überstehenden Enden der Drähte der anderen Gruppe vor, so dass eine Trennung zwischen den beiden Matrizen beibehalten wird.
Die Verstärkungsmatrix wird vorzugsweise aus stark streckbarem Stahldraht mit einem Durchmesser von nominell 2,5 mm gebildet, und glasfaserverstärktes, gasgeblasenes Polypropylen-Polymer wird in das Gießwerkzeug unter Druck injiziert und über eine bestimmte Zeitperiode stehen gelassen, damit es aushärtet; dann wird der gegossene Stützrahmen entfernt, ein erstes Drahtgewebe mit nominell 30 Maschen wird aus korrosionsbeständigem Stahl mit einem Durchmesser von nominell 0,28 mm über dem Stützrahmen angeordnet und unter Spannung gesetzt, ein zweites Drahtgewebe wird über das erste Drahtgewebe gesetzt, wobei das zweite Drahtgewebe aus Draht mit einem kleineren Durchmesser und einer feineren Maschengröße als das erste Gewebe ausgebildet ist, und wird in gleicher Weise unter Spannung gesetzt, es wird eine Kraft auf die Stirnfläche des Stützrahmens aufgebracht, der die darübergelegten Drahtgewebe aufnimmt, es wird Wärme aufgegeben, um die Scheitel der Kämme zu erweichen und zu ermöglichen, dass die beiden Gewebe in die Scheitel der Kämme eingebettet werden, derart, dass nach Einstellung der Erwärmung und Wegnahme der Kraft sowie nach Abkühlen des Rahmens die Gewebe mit den Scheitel der Kämme verbunden bleiben und Restspannungen in den die beiden Gewebe bildenden Drähten verbleiben.
Bei einem Stützrahmen, bei dem Drahtgewebe mit der einen Stirnseite durch lokales Erhitzen des Rahmenmaterials und Eindrücken der Drähte des Drahtgewebes in das erweichte Material vor dem Abkühlen und Wiedererhärten festgelegt wird, und der aus glasverstärktem Kunststoffmaterial hergestellt ist, in das ein Verstärkungs- Drahtrahmen, der in der vorbeschriebenen Weise aufgebaut ist, eingebettet ist, wird vorzugsweise die Dicke des Kunststoffmaterials zwischen den Verstärkungs-Drähten und der Stirnseite der Stützrahmen-Teile, mit denen das Drahtgewebe verbunden werden soll, so gewählt, dass sie ausreichend groß ist, damit das Drahtgewebe darin eingebettet werden kann, ohne dass Kontakt mit den Verstärkungs-Drähten hergestellt wird.
Vorzugsweise ist das Kunsstoffmaterial ein Polypropylen oder ein Polyäthylen, und kann gasgeblasen und glasfaserverstärkt sein.
Bei einem Stützrahmen, der aus glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial hergestellt wird, können die Stirnseiten der Umfangsrandbereiche des Stützrahmens, über denen das Drahtgewebe liegen, und mit denen das Gewebe durch Erhitzen fest verbunden werden soll, mit einer Vielzahl von eng benachbarten parallelen Kämmen so ausgebildet werden, dass dann, wenn die Oberfläche erhitzt wird, die Scheitel der Kämme weich werden und Drahtgewebe, das darüber gelegt und unter Spannung gesetzt wird, bei einer entsprechenden, nach abwärts gerichteten Belastung in die weich gemachten Kämme eindringen und darin eingebettet werden kann.
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Filtersiebes unter Verwendung eines Stützrahmens der vorgenannten Art wird die Wärme vorzugsweise über das Drahtgewebe aufgebracht, so dass insbesondere die Scheitel der Kämme anstatt des übrigen Teils des Stützrahmens erhitzt werden.
Bei einem Stützrahmen der vorerwähnten Art, der üblicherweise rechteckförmig ausgebildet ist, verlaufen die Kämme längs jeder der vier Seiten parallel zur Längenabmessung einer jeden Seite, so dass die Kämme in den Oberflächen der vier Kanten des Rahmens rechtwinklig zur Richtung verlaufen, in der das Drahtgewebe relativ zu diesen Kanten gespannt ist.
Wenn der Rahmen eine Matrix aus Streben mit verstärktem Draht aufweist, die innerhalb der Begrenzung des Rahmens eine Vielzahl von Öffnungen festlegen, ist in jeder der Streben zwischen der Innendrahtverstärkung und der mit dem Gewebe in Eingriff stehenden Oberfläche eine ausreichende Menge an Kunststoffmaterial vorhanden, um sicher zu stellen, dass die Drahtlitzen, die das Drahtgewebe ausbilden, auch in die Streben eingebettet werden, wenn der Rahmen erhitzt wird und eine entsprechende Kraft aufgebracht wird, ohne dass das Drahtgewebe, das mit den Innenverstärkungsdrähten in Kontakt kommt, eine elektrolytische Wirkung zwischen Drahtgewebe und Verstärkungsdrähten verhindert, wenn unterschiedliche Metalle verwendet werden.
Bei einem Stützrahmen der vorbeschriebenen Art, der aus glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial hergestellt ist, über das Drahtgewebe gespannt wird und mit ihm verbunden ist, damit ein Filtersieb ausgebildet wird, und der eine Matrix von Streben innerhalb eines Umfangsflansches des Rahmens aufweist, kann die Dicke der mit dem Gewebe in Eingriff stehenden Enden der Streben geringer sein als die der weiter entfernten Bereiche der Streben.
Vorzugsweise besitzt die mit dem Drahtgewebe in Eingriff stehende Kante einer jeden Strebe einen reduzierten Abschnitt, und beim Erhitzen werden die Drahtgewebe-Drähte in die reduzierten Strebenabschnitte eingebettet.
Der reduzierte Strebenabschnitt wird vorzugsweise dadurch hergestellt, dass ein Kamm längs der den Draht aufnehmenden Kante gebildet wird.
Bei einer bevorzugten Anordnung ist der Stützrahmen aus glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial hergestellt, über den Drahtgewebe gespannt und damit verbunden ist, damit ein Separiersieb gebildet wird, und der Rahmen weist einen äußeren Umfangsflansch auf, der einen zentralen Bereich umschließt, welcher durch eine integrale Matrix aus miteinander in Verbindung stehenden Streben besetzt wird, wobei der Flansch und die Streben dort als kammartige Erhebung geformt sind wo sie in Eingriff mit dem Drahtgewebe kommen sollen, und die Kämme sich bis zu unterschiedlichen Höhen erstrecken, so dass die Scheitel in unterschiedlichen parallelen Ebenen liegen.
Vorzugsweise liegen die Scheitel der Kämme der Streben, die die integrale Matrix festlegen, in einer ersten Ebene, die unterhalb einer zweiten Ebene liegt, die die Scheitel der Kämme auf dem umgebenden Flansch enthalten.
Bei einem Verfahren zum Abdecken eines Stützrahmens der vorbeschriebenen Art wird Wärme vorzugsweise gleichförmig über die gesamte Stirnseite des Stützrahmens mit Hilfe einer flachen, beheizten Druckplatte aufgebracht, die das Drahtgewebe in die Scheitel der Kämme eindrückt; das Drahtgewebe muss in die Scheitel der Kämme auf dem umgebenden Flansch gedrückt werden, bevor es in die Scheitel der Kämme auf den Streben zur Ausbildung der integralen Matrix eindringen kann.
Bei einem derartigen Stützrahmen können die äußeren Kämme auf einem Teil oder auf dem gesamten umschließenden Flansch sich bis zu einer größeren Höhe als die inneren Kämme auf dem Flansch erstrecken, so dass die Scheitel der äußeren Kämme eine dritte Ebene oberhalb der zweiten Ebene einnehmen, wobei dort ein größeres Volumen an Polymer und durch Aufbringen von Wärme und Druck auf das Drahtgewebe in der Nähe der äußeren Ränder des Umfangsflansches geschmolzen und ausgebreitet werden muss, als dies näher den inneren Bereichen des Flansches der Fall ist.
Durch Ausbilden von Kämmen längs der mit dem Drahtgewebe in Eingriff kommenden Ränder der Streben ist die Fläche des Drahtgewebes, die durch Einbetten in Kunststoffmaterial verschlossen wird, auf das Minimum reduziert, das erforderlich ist, um eine Abstützung für die Gewebe zu erzielen. Obgleich die Streben eine seitliche Breite haben können, die wesentlich größer ist als die Breite der Scheitel, wird die Fläche des Drahtgewebes, die zum Filtern von Flüssigkeit zur Verfügung steht, nur um die schmale Breite der geschmolzenen Scheitel reduziert, und nicht um die gesamte Fläche der Streben, was der Fall wäre, wenn die Breite der mit dem Gewebe in Eingriff stehenden Stirnfläche der Streben die gleiche Breite wie die Streben selbst haben würde.
Die Streben sind bisher als kammartige Erhebungen beschrieben worden und sie haben generell einen symmetrischen Querschnitt, in welchem der Scheitel mittig zwi schen zwei parallelen Seiten der Strebe angeordnet ist; die Kämme können als gleichschen-kelige Dreiecksausbildung am oberen Ende eines rechteckförmigen Querschnittes des übrigen Teiles der Strebe angesehen werden. Diese Konfiguration ist jedoch lediglich eine bevorzugte Ausführungsform und der dreieckförmige Querschnitt des oberen Bereiches der Strebe kann so versetzt sein, dass der Scheitel des Kammes gegen die eine oder die andere Seite der Strebe – vom Ende aus betrachtet – verschoben ist; wenn das Dreieck ein rechtwinkeliges Dreieck ist, ist der Scheitel mit der einen oder der anderen Seite des rechteckförmigen Schnittes der Strebe ausgerichtet, wobei die Hypotenuse des Dreiecks eine geneigte Fläche zwischen dem Scheitel des Kammes und der anderen Kante des rechteckförmigen Strebenbereiches ausbildet.
Im allgemeinen ist Hauptzweck der Kammbildung der Streben, die Breite des Kunststoffmaterials zu reduzieren, die mit dem Drahtgewebe in Eingriff kommt; der Kammbildungseffekt kann einfach dadurch erzielt werden, dass die Breite der Strebe unmittelbar unterhalb der Stirnfläche reduziert wird, die mit dem Drahtgewebe befestigt werden soll. Diese Reduzierung der Breite kann mit Hilfe einer Stufe erreicht werden, so dass eine Schulter ausgebildet wird (oder zwei Stufen auf entgegengesetzten Seiten, die zwei Schultern bilden) und der Bereich reduzierter Breite über der bzw. den Schultern ergibt die reduzierte Breite der Kunststofffläche für den Eingriff mit dem Drahtgewebe. Die Differenz zwischen einer derartigen Anordnung und einem dreieckförmigen Kamm ist, dass im ersteren Fall die Unterseite des Drahtgewebes unmittelbar links oder rechts von einem verbundenen Scheitel zumindest bis zu der bzw. den Schultern herab vollständig unbehindert ist, während im Falle eines dreieckförmigen Kammes eine geneigte Fläche der Flüssigkeitsfilterung durch das Drahtgewebe hindurch dargeboten wird. In der Praxis jedoch wird der stärkere dreieckförmige Abschnitt bevorzugt, insbesondere, weil ein unterschiedliches Erweichen entlang der Höhe des Kammes beim Aufbringen von Wärme auf die Scheitel auftritt.
Vorzugsweise ist die Gesamtform des Rahmens rechteckförmig, der Flansch, der sich längs der beiden längeren Seiten erstreckt, ist breiter als der Flansch längs der beiden kürzeren Seiten und mindestens eine der kürzeren Seiten kann mit der entsprechen den kürzeren Seite eines ähnlichen Sieb-Abstützrahmens, der in gleicher Weise wie der erste konstruiert ist, verbunden werden.
Gegenstand der Erfindung sind auch zwei Siebe, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren konstruiert sind, soweit sie in einem Stützrahmen innerhalb einer Vibrations-Siebmaschine befestigt sind, wobei die kürzeren Ränder der Sieb-Stützrahmen so miteinander verbunden sind, dass die beiden Siebe eine größere Filterfläche bilden.
Die Erfindung wird auch in einer Vibrations-Siebmaschine gesehen, die mit zwei solchen Sieben ausgerüstet ist, bei denen eines der Siebe so befestigt ist, dass es im Betrieb im wesentlichen horizontal angeordnet, und das andere Sieb stromabwärts in bezug auf das erste befestigt ist und nach oben in Richtung der Bewegung des partikelförmigen Materials durch die Maschine hindurch geneigt angeordnet ist.
Typischerweise ist eines der kürzeren Enden des Stützrahmens in der Lage, dass es mit einer entsprechenden Kante eines anschließenden ähnlichen Stützrahmens verriegelnd und abdichtend so in Eingriff steht, dass dann, wenn die beiden Rahmen aufeinander zu verschoben werden, ein Eingriff und eine Abdichtung lediglich durch die Gleitbewegung des einen Rahmens relativ zum anderen erzielt wird.
Der Abdichteingriff eines Rahmens mit dem anderen kann so ausgelegt sein, dass er auftritt, wenn die beiden Rahmen in einer Reihe angeordnet sind, oder wenn die beiden Rahmen gegenseitig im Winkel zueinander angeordnet sind.
Es ist vorteilhaft, Siebe auf diese Weise auszubilden und eine Anzahl solcher Siebe in einem Stütz-Rahmenwerk innerhalb einer Vibrations-Siebmaschine zu befestigen, wobei die Ränder bündig so aneinander anliegen, dass eine größere Fläche für die Filterung entsteht, und zwar aus folgenden Gründen:
Zunächst machen, wie bereits ausgeführt, einige Konstruktionen von Rüttlern erforderlich, dass eine erste Filterfläche im wesentlichen horizontal und eine zweite Fläche nach oben in Richtung der Partikelbewegung über das gesamte Sieb geneigt ausgebil det wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das gesamte Sieb aus zwei kleineren Sieben besteht, deren jedes in der vorbeschriebenen Weise konstruiert und in der Lage ist, dass die beiden Siebe Kante an Kante miteinander verbunden werden, wenn die Änderung in der Neigung auftreten soll.
Zweitens kann jedes individuelle Sieb solche Abmessungen und ein solches Gewicht haben, dass es auf einfache Weise von einem Mann getragen werden kann.
Drittens kann das Sieb im Falle einer Beschädigung, die in nur einem einzelnen Sieb auftritt, auf einfache Weise entfernt und ein neues Sieb eingesetzt werden (manchmal ohne dass es erforderlich ist, das nicht beschädigte Sieb zu stören).
In einem Stützrahmen der vorerwähnten Art ist vorzugsweise der Querschnitt einer jeden Strebe etwa rechteckförmig, die längere Abmessung verläuft etwa rechtwinklig zur Ebene des Rahmens, ein erster Verstärkungsdraht erstreckt sich durch jede Strebe in der Nähe der Kante, die mit einem Drahtgewebe verbunden ist und ein zweiter paralleler Verstärkungsdraht verläuft durch jede Strebe in der Nähe der entgegengesetzten Kante, und die Drähte sind mit dem Kunststoffmaterial durch den Gießschritt verbunden und bilden damit einen Träger, durch den der Konstruktion eine hohe Steifigkeit erteilt wird.
Ferner kreuzen in einem Stützrahmen der vorerwähnten Art die Streben vorzugsweise ähnliche Streben, die in rechten Winkeln verlaufen, und eine zweite Anordnung aus parallelen Verstärkungsdrähten ist so ausgebildet, dass sie rechtwinklig zur ersten Anordnung von Drähten in Ebenen in unmittelbarer Nähe der Ebenen verlaufen, die die erste Anordnung aufnehmen, so dass ein Paar von parallelen, voneinander beabstandeten Drähten sich durch jede der Streben erstreckt.
Bei einem solchen Stützrahmen erstreckt sich jeder Verstärkungsdraht, der mit dem Umfangsflansch des Rahmens ausgerichtet ist, vorzugsweise in den Flansch an jedem seiner Enden, wodurch die Steifigkeit des Flansches erhöht wird.
Zweckmäßigerweise sind die Enden des anderen Drahtes eines jeden Paares so gebogen, dass sie ebenfalls mit dem Flansch des Rahmens ausgerichtet sind, und die gebogenen Enden erstrecken sich in diese Flansche nahe den Enden des ersterwähnten Drahtes, damit eine weitere Verstärkung der Flansche erzielt wird.
Typischerweise berühren die Drähte sich an allen Schnittstellen und sind vorzugsweise an all diesen Punkten miteinander verschweißt.
Vorzugsweise sind die Enden eines jeden Paares von Drähten dort verschweißt, wo sie den Flansch aufnehmen.
Bei einer Drahtrahmen-Anordnung für einen Stützrahmen der vorbeschriebenen Art kann ein Eingriff an Kreuzungsstellen zwischen parallelen Drähten im Flansch dadurch erreicht werden, dass quer verlaufende, dazwischenliegende Fülldrähte oder Schweißdrähte zwischen den Drahtenden eingesetzt sind.
Eine weitere Verstärkung kann im Flansch mit Hilfe von zusätzlichen Verstärkungsdrähten erreicht werden, die parallel zur Längsrichtung des Flansches verlaufen, derart, dass sie über oder unter den vorstehenden Verstärkungsdrähten liegen und von den Streben in den Flansch eintreten, und die zusätzlichen Verstärkungsdrähte werden mit den vorstehenden Verstärkungsdrahtenden verschweißt.
Bei einem Verfahren zum Reparieren oder Wiederaufbereiten eines Filtersiebes in der vorbeschriebenen Art kann das abgenutzte oder beschädigte Drahtgewebe von der Oberfläche des polymeren Rahmens abgestreift werden, frisches Gewebe kann über den Rahmen gesetzt und in geeigneter Weise gespannt werden und Wärme kann so augebracht werden, dass die Oberflächen des Rahmens, über dem das Drahtgewebe gespannt ist, weich werden, so dass letzteres das weich gewordene Kunststoffmaterial durchdringen und darin eingebettet werden kann. Im Anschluss daran kühlt die Anordnung ab, die Spannkraft wird entfernt, und die Drahtgeweberänder werden auf den umgebenden Flansch des Rahmens zurückgeschnitten.
Bei einem Verfahren zum Reparieren oder Wiederaufbereiten der vorerwähnten Art kann Kunststoffmaterial auf die Oberfläche des Rahmens aufgebracht werden, das das Drahtgewebe aufnehmen soll, bevor letzteres darüber gelegt wird, um zusätzliches Kunststoffmaterial zum Verbinden des Drahtgewebes mit dem Rahmen bereit zu stellen.
Der abgestreifte Stützrahmen kann in eine Gießform eingesetzt werden, und es kann frisches Polymermaterial in die Gießform injiziert werden, damit die Oberflächen der Rahmenkämme ähnlich denen neu geformt werden, die vorhanden waren, als der Rahmen zuerst hergestellt worden ist, bevor das Drahtgewebe aufgebracht wird.
Eine Einrichtung zum Reparieren oder Wiederaufbereiten eines Filtersiebes, von dem abgenutztes Drahtgewebe abgestreift worden ist, weist vorzugsweise einen Trog auf, in den der abgestreifte Rahmen eingesetzt wird, eine Drahtgewebe-Streckvorrichtung, die den Trog umgibt, ferner eine Befestigungsvorrichtung zum Festlegen mit den Kanten einer Drahtgewebebahn, die über die Oberseite des Rahmens im Trog gelegt wird, eine Spannvorrichtung, um eine Spannung auf das Drahtgewebe in mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen auszuüben, während das Drahtgewebe dabei über den Rahmen gespannt wird, eine Vorrichtung zum Erhitzen des Rahmens, um die obersten Ränder der Matrix der Streben und des Umfangs des Rahmens zu erweichen, und eine Vorrichtung, die das Drahtgewebe in das erweichte Material so eindrückt, dass nach dem Kühlen das Drahtgewebe mit dem polymeren Rahmen verbunden bleibt und dann auf die Ränder des Rahmens zurückgeschnitten werden kann.
Eine derartige Einrichtung kann ferner auch eine Befestigungs- und eine Spannvorrichtung aufweisen, damit mindestens eine zweite Bahn eines Drahtgewebes über der ersten festgelegt werden kann, um sie mit dem Rahmen zu verbinden, vorzugsweise zur gleichen Zeit wie die erste Bahn.
Bei einer solchen Einrichtung können zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden, um Kunststoffmaterial längs jeder der Oberflächen aufzubringen, mit denen das Drahtgewebe befestigt werden soll und zwar vor oder nach dem Zeitpunkt, zu dem das Drahtgewebe über den Stützrahmen gespannt wird, so dass die Menge an Kunststoffmaterial, die zum Verbinden des Drahtgewebes mit dem Rahmen zur Verfügung steht, vergrößert wird.
Bei einem Verfahren zum Reparieren oder Wiederaufbereiten wird eine Kunststoffbahn, die in Größe und Schema von Öffnungen ählich dem Stützrahmen – in Aufsicht gesehen – ist, auf den zu reparierenden Rahmen damit ausgerichtet aufgesetzt, nachdem das abgenutzte oder beschädigte Drahtgewebe von dem Stützrahmen entfernt ist, und bevor oder nachdem ein neues Drahtgewebe darüber gespannt wird und bevor Wärme und Druck aufgegeben werden, um zusätzliches Kunststoffmaterial anzu- bringen, damit das neue Drahtgewebe mit dem Rahmen verbunden wird.
Filtermaschinen der Art, in die Siebe der vorbeschriebenen Art eingesetzt werden können, sind in den GB-Patentschriften Nr. 2237521 und 2299771 beschrieben; diese Druckschriften dienen jedoch nur als Beispiel und die Erfindung ist nicht auf die Verwendung derartiger Siebe in solchen Maschinen beschränkt.
Nachstehend wird anhand von Ausführungsbeispielen die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
1 eine Aufsicht auf einen Rahmen, auf dem Drahtgewebe aufgespannt und befestigt sind, so daß sie ein Sieb zur Verwendung als Filter in einer Vibrations-Filtriereinrichtung, z. B. einem Rüttler zum Trennen der Feststoffe von der Flüssigphase aus Öl und Wasser auf der Basis von Schlämmen gebildet wird,
2 eine Schnittansicht längs der Schnittlinie C–C der 1,
3 einen Teilschnitt längs der Schnittlinie B–B in 1,
4 einen Teilschnitt längs der Linie A–A in 1,
5 eine Teilendansicht des Rahmens in Richtung des Pfeiles D der 1 in vergrößertem Maßstab,
6 eine Aufsicht in verkleinertem Maßstab, wobei zwei Gitter gezeigt sind, deren jedes unter Verwendung eines Rahmens, wie er in 1 gezeigt ist, in aneinander stoßender, aufeinander ausgerichteter Position angeordnet sind, um eine größere Siebfläche zu bilden,
7 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles VII der 6,
8 und 9 in vergrößertem Maßstab die beiden miteinander in Eingriff stehenden Randbereiche der beiden Rahmen nach den 6 und 7,
10 in vergrößertem Maßstab und im Schnitt den aneinander stoßenden Bereich der beiden Rahmen, die in 7 mit Kreis VIII dargestellt sind,
11 eine Aufsicht auf einen anderen Rahmen ähnlich dem nach 1, der jedoch in an den Kanten anliegender Position mit einem anderen ähnlichen Rahmen verbunden ist, so daß die beiden Rahmen relativ zueinander von der Seite gesehen winkelig ausgebildet sind,
12 eine Endansicht bei B in 11,
13 einen Schnitt längs der Schnittlinie D-D in 11,
14 eine Teilendansicht (in vergrößertem Maßstab) bei B in 11,
15 einen Teilschnitt längs der Linie A-A des linken Endes des Rahmens, der in 11 gezeigt ist,
16 einen Teilschnitt bei A-A des rechten Endes des Rahmens der 11, wobei im einzelnen die Drahtverstärkungs-Struktur gezeigt ist, und wobei Einsätze verwendet werden, um die Struktur innerhalb eines Formwerkzeuges abzustützen,
17 einen Teilschnitt längs der Schnittlinie C-C (in einem vergrößertem Maßstab) des Rahmens nach 11,
17A und 17B die Art und Weise, wie der Drahtrahmen innerhalb eines Formwerkzeuges durch Zwingen (ferrules) aufgenommen werden kann, die einen integralen Teil des vergossenen Rahmens darstellen, um die Enden der Drähte zu bedecken,
17C einen gebogenen Draht-Abstandshalter, um ein Zusammenfallen des Drahtrahmens innerhalb des Gießwerkzeuges zu verhindern, wenn polymeres Material unter Druck injiziert wird,
18 eine Seitenrandansicht der beiden Rahmen des in 11 gezeigten Typs in einem an den Kanten anliegenden Eingriff,
18A eine Ansicht der Verbindung in vergrößertem Maßstab,
19 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine Schnittstelle zwischen den Reihen- und Spalten-Tragbauteilen eines Rahmens, z. B. in 1,
20 eine Aufsicht des Rahmenteiles nach 19,
21 eine Aufsicht auf eine Abstützung zum Positionieren der Drahtverstärkungsstruktur an einer Schnittstelle, wie in den 19 und 20 gezeigt,
22 eine Endansicht in vergrößertem Maßstab des unteren Endes der Abstützung nach 21,
23 in vergrößertem Maßstab den bevorzugten Eingriff des Meißelendes des Abstands-Halters mit einem verstärktem Stab, und
24 einen Teil eines vollständigen Gitters.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Rahmen, auf den Maschendrahtgewebe aufgespannt und in der hier beschriebenen Weise verbunden sind. Der Rahmen ist generell mit 10 bezeichnet, und besitzt eine große Anzahl von ähnlich dimensionierten rechteckförmigen Öffnungen, von denen eine mit 12 bezeichnet ist, die aus einer geradlinigen Matrix von sich orthogonal schneidenden Querteilen gebildet wird, von denen einer mit 14 und ein anderer mit 16 bezeichnet ist.
Auf zwei entgegengesetzten Seiten, nämlich 18 und 20, weist der Rahmen einen verhältnismäßig breiten Flansch auf, dessen Oberseite gewellt ist, so daß Wellenberge und Wellentäler 22 entstehen. Die anderen beiden Kanten 24, 26 und 28 sind relativ schmal und weisen nur zwei oder drei Kämme 30, 32 auf. Durch Ausbilden mindestens der Kämme aus Kunststoffmaterial, das bei Erwärmung weich werden kann, und das beim Abkühlen erhärtet, können Maschendrahtgewebe (nicht dargestellt) über die kammförmigen Umfangsbereiche des Rahmens gesetzt und in die Kämme eingebettet werden, indem die Umfangskanten des Rahmens erhitzt und die Drahtmaschen in die erweichten Spitzen der Kämme eingedrückt werden. Wenn das Kunststoffmaterial abkühlt, werden dann die Drahtmaschen sicher an Ort und Stelle gehalten, und wenn sie in beiden Richtungen vor dem Aufheizschritt unter Spannung gesetzt werden und die Spannungen durchgehend aufrechterhalten werden, nachdem das Kunststoff-material abgekühlt ist, verbleiben Restspannungen in den gestreckten Schichten des Drahtgewebes. Wenn, wie üblich bevorzugt, die Drahtgewebe differenziell gespannt werden, so daß die Spannung in dem einen Gewebe höher als in dem anderen ist, bleibt der Unterschied in den Restspannungen, die in den Drahtgeweben zurückbleiben, erhalten.
Durch Ausbilden ähnlicher Kämme auf der Oberseite eines jeden orthogonalen Querbauteiles und durch eine Anordnung in der Weise, daß die Kämme der Querbauteile in Eingriff mit dem Drahtgewebe bestehen, nachdem letzteres in die Kämme der umgebenden Flansche eingebettet worden ist, sowie durch Erhitzen des gesamten Oberflächenbereiches des Rahmens werden die gewobenen Drahtmaschen mit den Spitzen der Querbauteile befestigt, die bei einer Abkühlung der Anordnung die Drahtgewebe einwandfrei an ihrem Platz halten und eine zusätzliche Stütze ergeben.
Bei einem typischen Ausführungsbeispiel hat das erste Drahtgeflecht eine Maschenweite von etwa 30 und das zweite Geflecht eine Maschenweite im Bereich von 100 bis 300. Jedes dieser Geflechte ist aus vergütetem korrosionsbeständigem Stahldraht hergestellt – das erste Gewebe weist dabei einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,28 nm auf.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung wird der Rahmen aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, das mit Glasfasern oder ähnlichem Verstärkungsmaterial verstärkt wird, und die Kantenbereiche sowie die Querbauteile des Rahmens sind alle mit länglichen Stahldrähten verstärkt, die miteinander verschweißt werden, so daß sie eine den Drahtrahmen verstärkende Struktur ausbilden, wie dies weiter unten beschrieben wird. Ein typischer Stahldraht von 2,5 mm Durchmesser wird verwendet, um den Verstärkungs-Drahtrahmen zu konstruieren.
Ein Rahmen, wie er beispielsweise in 1 gezeigt ist, wird in typischer Weise dadurch hergestellt, daß das verstärkende Rahmenwerk in ein geeignetes Formwerk-zeug eingesetzt wird, und das Kunststoffmaterial unter Druck in das Werkzeug injiziert wird, so daß der Drahtverstärkungsrahmen vollständig von Kunststoffmaterial umge ben wird (typischerweise verstärkt mit Glasfasern), so daß bei einer Entnahme aus der Form die Verstärkungsdrähte vollständig von Kunststoffmaterial umschlossen sind.
Der Schnitt C-C in 2 zeigt das Querbauteil 14 im Schnitt, und das dazu rechtwinklig verlaufende Querbauteil 16 erstreckt sich zu beiden Seiten des Querbauteils 14. Die Randbereiche 18, 20 sind durch Rahmenbauteile 34 und 36 verstärkt.
Der Schnitt B-B in 1 ist in 3 dargestellt. Das Querbauteil 14 ist sichtbar, das rechtwinklig dazu verlaufende Querbauteil 38 ist jedoch so dargestellt, daß es das Querbauteil 14 schneidet, und die Öffnung, die durch B-B geschnitten wird, ist mit 40 bezeichnet.
Kämme, z. B. 24 in der Oberseite des relativ breiten Randflansches 20 sind in der Zeichnung sichtbar, ebenso ist der innere der beiden Kämme längs der schmaleren Kante 28, nämlich der Kamm 42 sichtbar, der ebenfalls in 1 zu Bezugszwecken identifiziert ist. Das Kammende 28 ist an entgegengesetzen Enden bei 44, 46 weggeschnitten, wie in 1 gezeigt.
In 3 sind einige der Metall-Verstärkungsstäbe, die das Verstärkungs-Rahmenwerk bilden, dargestellt. Zwei Stäbe, die mit 48 und 50 bezeichnet sind, erstrecken sich durch die oberen und unteren Bereiche des Querbauteiles 38.
Ähnliche Paare von Stäben erstrecken sich durch die oberen und unteren Bereiche eines jeden der parallelen Querbauteile, z. B. 16.
Durch jedes der rechtwinklig zueinander verlaufenden Querbauteile, die mit 14 und 52 bezeichnet sind, erstrecken sich zwei ähnliche Paare von Stäben 54 und 56 sowie 58 und 60. An den Schnittstellen zwischen den Stäben sind sie miteinander verschweißt, z. B. durch elektrisches Widerstandsschweißen.
Weitere Verstärkungs-Stäbe 62 und 64 verlaufen parallel zu den Stäben 54 und 58 durch den Randbereich 20, und dieser ist durch Widerstandsschweißen mit den ver längerten Enden der Stäbe 48 usw. verbunden, wo sie sich in den Flansch 20 erstrecken
Die Verlängerungen der unteren Stäbe, z. B. 50, werden nach oben gebogen, wie mit 66 bezeichnet, so daß sie sich gleich weit wie oder in Kontakt mit der Unterseite der oberen Stange des Paares, z. B. die Verlängerung des Stabes 48, erstrecken, und damit durch Widerstandsschweißen verbunden sind. Auf diese Weise wird die obere Lage von sich kreuzenden und verschweißten Stäben, z. B. 48, 54, 58, 62, 64 mit der unteren Lage von Stäben, z. B. 50, 56, 60 befestigt, so daß eine einteilige verstärkte Konstruktion entsteht.
4 ist ein Teilschnitt längs der Schnittlinie A-A in größerem Maßstab als in 1, wobei die Kämme 30 und 32 im Schnitt an den Enden des Rahmens sichtbar sind, die stumpf aneinander stoßen.
4 zeigt im Detail die patrizenförmigen und die matrizenförmigen Verriegelungs-Anordnungen auf entgegengesetzten Seiten des Rahmens. So steht am linksseitigen Ende ein länglicher Vorsprung 68 aus der linksseitigen Endfläche 70 hervor und erstreckt sich über die gesamte Breite des Rahmens, während am anderen Ende des Rahmens die Endfläche 72 abgeschnitten ist, damit ein Falz 74 entsteht, der den Ansatz 68 eines angrenzenden Rahmens aufnimmt.
Die Endfläche 72 weist einen Ansatz 76 auf, der mit dem gegenüberliegenden Endbereich der Endfläche 70 des angrenzenden Rahmens zusammenwirkt, damit die beiden Endflächen voneinander um die Dicke des Ansatzes 76 im Abstand gehalten werden. Dies unterstützt auch das Einsetzen des Falzes in den Vorsprung 68 genau unterhalb der Lippe 80 längs der oberen Kante des Falzes 74.
4 zeigt ferner die kleinen Öffnungen, die oberhalb der Schnittstelle des Verstärkungsgitters verbleiben können, wenn Abstandsmulden oder Auflagen in der Formwerkzeugbestückung verwendet werden, um das Verstärkungsgitter innerhalb der Werkzeugbestückung zu positionieren. Zwei hiervon sind mit 82 und 84 dargestellt.
5 ist eine Teil-Endansicht in Richtung des Pfeiles D der 1 und zeigt den Ansatz 76 und die Endfläche 72 des rechtsseitigen Endes, wie in 4 dargestellt. Entsprechend ist die Lippe 80 zusammen mit der Unterschneidung 86 in der Unterseite der durch den Falz 74 geschaffenen Schulter gezeigt.
6 zeigt, wie zwei Rahmen 10 und 10', deren jeder ähnlich dem in 1 gezeigten Rahmen ist, miteinander verbunden werden können, wobei die beiden Kanten 26', 28 aneinander stoßen/miteinander in Eingriff stehen, wie in Verbindung mit nachstehend erläuterten Figuren der Zeichnung besser dargestellt wird.
Im Betrieb werden die breiteren Flansche 18 und 20, 18' und 20', sowie ein Endflansch 28' in entsprechender Weise innerhalb des Korbes einer Rüttelanordnung erfaßt. Der Endflansch 20 kann nur auf seiner Unterseite abgestützt sein, damit die Möglichkeit besteht, daß das Feststoffmaterial über diese Kante während des Rüttelns unbehindert fortschreiten kann.
Eine aufblasbare Klemmdichtung kann längs der Kanten 20, 20', 28', 18' und 18 verwendet werden.
Wie in 7 gezeigt, können die beiden Rahmen 10 und 10' aufeinander ausgerichtet sein, und bei manchen Rüttlern ist es von Vorteil, daß die aufeinander ausgerichteten Rahmen so befestigt werden, daß sie gegen die Horizontale geneigt sind, so daß sie eine aufwärts geneigte Ebene darstellen, auf der der Schlamm, der gefiltert werden soll, auf Grund der Rüttelbewegung transportiert wird. Typischerweise hat die Rüttelbewegung Komponenten, die in Richtung der Ausrichtung der beiden Rahmen und etwa senkrecht dazu verlaufen.
Die beiden getrennten Teile, die die Stoßstelle bilden, sind in vergrößertem Maßstab in den 8 und 9 gezeigt, und eine Einzelheit des Eingriffes ist in 10 dargestellt. 9 zeigt die Kante 28, die die vorstehende Nase aufweist, die generell mit 68 bezeichnet ist und die sich quer zur Breite des Rahmens erstreckt sowie unter die Schulter 80 des Falzes 74 des Rahmens 10 paßt.
Der Ansatz 76 kann ein getrenntes Bauteil in Form einer Dichtung aufweisen, die aus Kunststoff oder Gummi oder einem Verbund daraus besteht. Andererseits kann er, wie dargestellt, einfach einen vorstehenden Kamm ausbilden, der bei dem Formvorgang in dem Material gebildet wird, aus dem der Rest des Rahmens hergestellt ist.
Wenn die beiden Rahmen in einem Rüttler angeordnet sind, wird der Rahmen 10' zuerst in den Rüttlerkorb eingeführt, und anschließend daran der Rahmen 10. Durch Anheben des rechten Endes des Rahmens 10 (wie in 6 dargestellt), in der Weise, daß der Rahmen 10 im Winkel relativ zur Ebene des Rahmens 10' angeordnet ist, kann die Nase 68 unterhalb der Schulter 80 in die Unterschneidung des Falzes 74 eingesetzt werden, so daß der Kamm 88 des Vorsprungs 68 mit der Unterschneidung 86 hinter der Schulter 80 in Eingriff kommt. Wenn der Kamm 88 in der Unterschneidung 86 angeordnet ist, kann der Rahmen 10 so abgesenkt werden, daß er mit 10' ausgerichtet ist, und durch sorgfältige Wahl der Dimension kommt – nur in diesem Zustand – die geneigte Fläche 90 in Eingriff mit der geneigten Unterseite 92, und der Ansatz 76' steht in Kontakt mit der Stirnseite 70 des anderen Rahmenendes. Dies ist deutlicher in 10 gezeigt.
Wenn eine derartige Dimensionierung vorgenommen wird, kann die gesamte Flüssigkeit, die zwischen den Enden des Rahmens eingeschlossen ist, wenn die beiden Rahmen zusammengefügt werden, durch den Spalt gedrückt werden, der zwischen den Oberflächen belassen ist, um einen Abfluß durch den untersten Spalt, der in 10 sichtbar ist, zu erleichtern.
Bei manchen Rüttlern wird bezvorzugt, daß die beiden Gitter, die in 6 gezeigt sind (wobei jedes Gitter durch einen Rahmen mit darüber gespanntem Maschengewebe ausgebildet ist) relativ zueinander geneigt angeordnet werden, anstatt daß sie so wie in 7 gezeigt, aufeinander ausgerichtet sind. Hierzu kann eine alternative Kanten-Konfiguration verwendet werden, wobei die Anordnung so gewählt wird, daß ein Rahmenende in das andere mit einer kleinen Stufe zwischen den beiden Oberseiten eingepaßt wird. 11 ist eine Aufsicht auf einen solchen Rahmen.
Die 12, 13 und 14 stellen Rand- und Schnittansichten (in vergrößertem Maßstab im Falle der 14) des in 11 gezeigten Rahmens dar.
Im Prinzip ist die Konstruktion des zentralen Bereichs des Rahmens ähnlich der des Rahmens nach 1. So sind die Maschengitter mit externen Flanschen 100, 102, 104 und 106 verbunden, ferner mit den oberen Kanten von sich schneidenden orthogonalen Querbauteilen, wie z. B 108, 110, 112 usw.
Die verhältnismäßig breiten Flansche 100 und 102 sind in den 12–14 zusammen mit den Querbauteilen 110, 112 sichtbar.
Jedes der einander schneidenden Querbauteile ist kammartig längs der oberen Kante ausgebildet, wie sich aus dem verdeckten Detail von Teilen 110, 112 in 14 ergibt. Die Kämme sind mit Bezugsziffern 114, 116 bezeichnet und die Spitzen der Kämme 114, 116 liegen unmittelbar unter den Spitzen der Kämme 118 längs der Kante 106 (siehe 11). Dies stellt sicher, daß dann, wenn das GRP-Material erhitzt wird, um die Drahtmaschen aufzunehmen, das Beheizen und Verschweißen der Maschen mit den äußeren Bereichen 100 bis 106 des Rahmens früher als das über dem zentra-len Bereich, der aus sich kreuzenden Querbauteilen 108, 110 usw. besteht, erfolgt.
Die Enden 104, 106 sind so ausgebildet, daß sie in der Lage sind, ineinander zu greifen, und entsprechend ist das Ende 106 mit zwei Backen 120, 122 versehen, die sich über die gesamte Breite des Rahmenendes erstrecken, und die das gegenüberliegende Ende 104 eines zweiten Rahmens (nicht dargestellt) aufnehmen können. Dieses entgegengesetzte Ende besitzt einen verlängerten Flansch 124 mit drei Kämmen 126, die auf der Oberseite ausgebildet sin, wobei die Höhe der Flansche kombiniert mit der Dicke des Flansches 124 gleich dem inneren Abstand zwischen den oberen und unte ren Backen 120, 122 ist, so daß ein Ende 124 in den länglichen Schlitz, der durch die beiden Backen 120, 122 gebildet wird, gedrückt werden kann.
Bei 128 divergiert die Unterseite der oberen Backe nach oben von der unteren Backe weg, damit das Einführen des Endes 124 erleichtert wird. Die Kämme 126, die aus einem Material auf Kunststoffbasis hergestellt sind, sind deformierbar ausgebildet, und dadurch, daß der Spalt zwischen den Backen 120, 122 exakt dimensioniert ist, kann der Flansch 104 in den Spalt zwischen diesen Backen eingesetzt werden, wobei die Firste 126 eine teilweise Abdichtung zwischen dem Flansch 124 und der Unterseite 128 der oberen Backe 120 eines Endflansches 106 bilden.
Ähnlich wie in Verbindung mit dem Rahmen nach den 1–10 dargestellt, weist der Rahmen nach 11 ein Gitter aus Verstärkungsstäben auf, die an den Zwischen-räumen des Gitters verschweißt oder in sonstiger Weise miteinander verbunden sind, und ist aus oberen und unteren Lagen hergestellt, wie allgemein mit 130 und 132 bezeichnet (15). Die Enden der unteren Lage von Stäben sind, wie mit 134 in 16 gezeigt, nach oben abgebogen, so daß sie mit den ausgerichteten Stäben der oberen Lage im Endflansch 104 verschweißt werden können.
Die oberen und unteren Lagen von Stäben enden, ohne daß sie an dem anderen Ende des Rahmens konvergieren, wie sich aus dem Teilschnitt nach 15 ergibt.
Die beiden Kanten 100 und 102 sind in gleicher Weise wie der Endflansch 104 verstärkt, und die Enden der Stäbe 136 der unteren Lage sind, wie mit 138 in 17 gezeigt, nach oben gebogen, wo sie auf die oberen Stäbe 140 treffen und mit ihnen verschweißt oder in sonstiger Weise verbunden werden.
Alle Stäbe sind vollständig innerhalb der geradlinigen Anordnung von sich kreuzenden Querbauteilen eingeschlossen, mit Ausnahme der geflanschten Kanten des Rahmens.
Der Teilschnitt nach 17 ist längs der Linie C-C in 11 geführt, und Querbauteile 110 und 112 sind in beiden Figuren bezeichnet.
18 zeigt, wie zwei Rahmen, z. B. die in den 11–17 gezeigten, so aufeinander eingestellt werden können, daß der eine in einem kleinen Winkel relativ zum anderen liegt. Der eine Rahmen ist mit 14 bezeichnet.
18a zeigt eine modifizierte Möglichkeit eines Eingriffs ähnlich dem Eingriff eines Endes, z. B. 126, in einen länglichen „Sockel" zwischen Backen, z. B. 120, 122 – wobei beide Enden matrizenartig ausgebildet sind (z. B. äquivalent dem Ende 106), und der obere Flansch des einen aufgenommen und im Sockel des anderen verkeilt sein kann, damit eine gute Abdichtung aufrechterhalten wird. Ähnliche Bezugsziffern werden zur Bezeichnung von gemeinsamen Gegenständen bezeichnet, z. B. in 18A und in vorausgehenden und nachfolgenden Figuren.
Wie ebenfalls in 17 gezeigt, können abstützende Einsätze oder Auflagen (stools), die mit 142 und 144 bezeichnet sind, in dem Formwerkzeug so positioniert sein, daß sie mit den Zwischenräumen in den sich schneidenden Stäben in Eingriff kommen, wodurch das Rahmenwerk innerhalb des Formwerkzeuges den richtigen Abstand erhält, wenn das Werkzeug geschlossen wird.
In einer alternativen Abstands-Anordnung kann der Abstand und die Position durch Finger erreicht werden, die von den Innenflächen des Formwerkzeuges vorstehen, und alle Öffnungen in der Kunststoff-Form können mit entsprechendem Material gefüllt werden, nachdem das Werkzeug geöffnet worden ist und der geformte Gegenstand entfernt worden ist, oder können mit Kunststoffmaterial gefüllt werden, aus dem die Streben gebildet sind, wenn der Rahmen Wärme und Druck während des Herstellvorganges ausgesetzt wird.
Bevorzugte Anordnungen verwenden Abstandsmulden oder Auflagen (stools), da diese nicht nur zum Zentrieren des Verstärkungs-Rahmenwerkes innerhalb des Formwerkzeuges verwendet werden können, sondern auch dort, wo das Rahmenwerk so kon struiert ist, daß es sich leicht nach oben und unten ausbaucht; sie legen den korrekten Abstand zwischen den oberen und unteren Feldern von Stäben erneut fest, wenn das Formwerkzeug geschlossen ist. Eine bevorzugte Ausführungsform einer solchen Abstandsstütze ist in Verbindung mit den 19–23 dargestellt und beschrieben.
Um zu verhindern, daß der Formdruck innerhalb des Werkzeuges die oberen und unteren Wandbereiche oder Stäbe/Drähte zusammendrückt, damit der Abstand dazwischen verringert wird, sind Abstandshalter 143 (typischerweise gebogene Drähte) vorgesehen, die zu einer von zwei Gruppen ausgebildet sind, und die eine Relativbewegung aufeinander zu über eine durch die Abstandshalter definierte kritische Dimension zulassen, wie in 17C dargestellt
In ähnlicher Weise können Kunststoff-Ringe, wie die in 17 dargestellten und mit 146 bezeichneten, in das Formwerkzeug so eingesetzt werden, daß sie die Enden der Stäbe überdecken, die sonst frei liegen.
Bei einem bevorzugten Formwerkzeug wird das geschweißte Verstärkungs-Rahmenwerk in einem Teil des Werkzeugs durch vier zurückziehbare Stifte 145, und zwar jeweils zwei an entgegengesetzten Seiten des Rahmenwerks, mit Hilfe von doppelendigen Kunststoff-Zwingen 146 (ferrules) abgestützt, die jeweils an einem Ende an ein Ende eines der Stäbe (140), die das Rahmenwerk ausbilden, und am anderen Ende an einen der zurückziehbaren Stifte angesetzt sind. Nach dem Gießen werden die Stifte 165 von den Blindlöchern in den Eisenzwingen 146 zurückgezogen, die während des Gießvorganges in die GRP eingebettet worden sind, damit der verpresste Gegenstand aus dem Werkzeug entfernt werden kann. Ein Beispiel ist in den 17A und 17B gezeigt.
Wenn Halteeinsätze oder Zwingen nach dem Verpressen vorstehen, können sie durch Abschneiden oder durch Feilen entfernt werden.
Wie in Verbindung mit den 11 ff. erläutert, können die Scheitel der Kämme in den Kantenflanschen des Rahmens nach den 1–10 auch in einer anderen Ebene im Vergleich zu den Scheiteln der Kämme auf den Querbauteilen, z. B. 14 und 16, liegen, und in einer bevorzugten Ausführungsform können ein oder mehrere der äußeren Kämme längs der Flansche, z. B. 18, 20, 26 und 28 sich über die Ebene hinaus erstrecken, die die Scheitel der Querbauteile, z. B. 14, 16 enthalten. Auf diese Weise enthalten die Umfangsbereiche der Rahmen eine größere Menge an Kunststoffmaterial, das erhitzt und erweicht werden muß, bevor das Drahtmaschengewebe eingesetzt werden kann, als dies längs der Querbauteile vorhanden ist. Das Verbinden der Umfangsbereiche muß somit erfolgen, bevor die Gewebe in Kontakt mit den Querbauteilen 14, 16 usw. kommen und mit den Scheiteln der Kämme verbunden werden.
Die 19–23 zeigen in unterschiedlichem und generell vergrößertem Maßstab die Lage der bevorzugten Abstands-Stützen für die Verstärkungsstäbe. Hierbei weist jede Stütze einen sich verjüngenden Metallstift 148 mit meißelförmigem Ende auf, wie in 19 gezeigt ist. Das Meißelende läßt sich am besten der 21 entnehmen.
Wie in 23 dargestellt, sind die Bolzen so angeordnet, daß jedes Meißelende 150 sich etwa rechtwinklig zu der Längenabmessung des Stabes 48 erstreckt, mit dem er im Formwerkzeug in Eingriff kommt.
Auf Grund des meißelförmigen Endes 150 und der Schräge 152 fließt das flüssige Kunststoffmaterial um die sich verjüngenden meißelförmigen Enden herum in solcher Weise, daß sich ähnlich verjüngende Aussparungen, z. B. 154, in den Scheiteln der Querbauteile des Rahmens ausbilden, wenn das Werkzeug geöffnet wird, und die meißelförmigen Enden aus der Form entnommen werden. Jede Aussparung, die durch einen Bolzen 148 ausgebildet wird, gibt nur eine sehr kleine Fläche 156 des Drahtes frei (siehe 20).
Wenn Drahtgewebe über die Scheitel des Rahmens gespannt und die Gewebe und der Rahmen erhitzt werden, fließt Kunststoffmaterial in das untere Ende einer jeden Aussparung, die durch ein Meißelende, z. B. 105, zurückgeblieben ist. Dies füllt die kleine Fläche, damit eine Barriere zwischen den Drahtmaschen und den Verstärkungsstäben, z. B. 48, erzielt wird (siehe 3).
24 ist eine perspektivische Ansicht des Matrizenendes des Rahmens 10' der 9.
Der Versiegelungskamm 76 stellt sich über der Nut 74 dar, in die die längliche patrizenförmige „Nase" 68 (siehe 9) paßt.
Über den Rahmen sind Drahtgewebe gespannt, das obere Gewebe ist teilweise mit 158 und das untere Gwebe ist teilweise mit 159 gezeigt. Zwei solche Gewebe, von denen eines über dem anderen liegt, werden über den Rahmen gespannt, die Maschenweite des unteren Gewebes ist dabei grober als die des oberen Gewebes, und die Spannung im unteren Gewebe ist größer als die im oberen Gewebe.
Durch Erhitzen mindestens der Oberseite des Rahmens und durch Aufbringen eines gleichförmigen, nach unten wirkenden Druckes auf die Gewebe erweichen die Scheitel des Kunststoffrahmens und ermöglichen, daß die Drahtgewebe in die Scheitel einsinken, die im Laufe des Prozesses dadurch abflachen. Bei Abkühlung erhärtet das Kunststoffmaterial und legt die Drahtgewebe an der eingenommenen Stelle fest.
Die Scheitel der äußersten Kämme 160 auf dem Flansch erstrecken sich über die Scheitel der inneren Kämme des gleichen Flansches hinaus nach oben.
Der Bereich der Verbindung zwischen zwei Sieben, z. B. nach den 7 und 18, soll so klein wie möglich sein, damit die Weiterbewegung des partikelförmigen Materials von einem Sieb zum anderen nicht behindert wird.
In gleicher Weise soll die Vorderkante des Siebes dort, wo Feststoffe über die Kante und darüber hinaus wandern, z. B. in ein Aufnahmegefäß, eine möglichst kleine Fläche haben.
Die Verbindung, die durch gegenseitiges Anpassen der Enden, wie z. B. in den 18, 18A entsteht, bewirkt, daß die Kante 120 des oberen Rahmens über dem Maschen-gitter des unteren Rahmens zu liegen kommt. Die nicht zur Siebwirkung beitragende Totfläche wird dadurch auf ein Minimum reduziert, z. B. auf das Kammende 120.
Die Verbindung, die durch den Eingriff, wie er in den 18, 18A dargestellt ist, erhalten wird, dichtet auch die Verbindungsstelle ab und verhindert ein Austreten der Flüssigkeit. Es wurde ferner festgestellt, daß die Gefahr des Auftretens von Schlägen zwischen einem Rahmen und dem anderen quer zur Verbindung reduziert wird. Dies wird offensichtlich auf Grund der Ausbildung eines Konstruktionsteils durch die Verstärkungsdrähte und dort, wo diese unter Spannung stehen, erreicht, wie dies der Fall ist, wenn das Rahmenwerk von oben und unten in dem Formwerkzeug Stoßkräften ausgesetzt wird, wobei das Rahmenwerk und das Kunststoffmaterial sich einer Biegung in erheblichem Umfange widersetzen, und damit jede Tendenz eines Rückprallens minimiert wird.
Ein Teilerhitzen wird vorzugsweise verwendet, um die Drahtgewebe mit den Scheiteln zu verbinden.
Schweißdrähte werden zweckmäßigerweise zwischen übereinander liegenden parallelen Stäben, z. B. 48, 66 (siehe 3) verwendet, wie mit Bezugsziffer 49 dargestellt.
Die Zeichnungen und die zugehörige Beschreibung der UK-Patentschriften 2 237 521 und 2 299 771 werden erwähnt, um auf Filtriereinrichtungen solcher Art hinzuweisen, in denen Siebe der vorbeschriebenen Beuweise Anwendung finden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Filtersiebes, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein polymerer Stützrahmen ausgebildet wird, der eine Vielzahl von im wesentlichen ähnlich dimensionierten, geradlinigen Öffnungen aufweist, die durch eine integrale geradlinige Matrix aus mit Draht verstärkten Streben aus polymerem Material festgelegt sind, bei dem ein oberer Rand einer jeden Strebe und eine Oberseite einer jeden Begrenzung des Stützrahmens zur Erzielung von Graten gerieft ist, b) ein oder mehrere Drahtgewebe über die Grate gesetzt werden, c) das eine oder mehrere Drahtgewebe gespannt werden, d) das eine oder mehrere Drahtgewebe in ihrer Position festgelegt werden, indem mindestens die Grate erhitzt werden, um das polymere Material ausreichend stark zu erweichen, damit die Drahtgewebe in die Kämme der Grate eindringen können und beim Abkühlen darin eingebettet bleiben, so dass die Spannung des einen oder mehrerer Drahtgewebe nach dem Abkühlen aufrecht erhalten bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte in einem oder mehreren Drahtgeweben relativ zu denen der anderen differentiell gespannt werden, damit unterschiedliche Spannungen in den Drähten der beiden Drahtgewebe nach dem Verbinden mit dem Rahmen vorhanden sind.