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Siebvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf zur Vermeidung des
Verstopfens beheizte Siebe der Art, bei der das Siebgewebe selbst als Heizelement
benutzt wird, und insbesondere auf elektrisch beheizte Siebe, die aus mehreren Siebabschnitten
bestehen, deren Anschlufi an eine Stromquelle in einer neuen und vervollkommneten
Weise erfolgt.
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Es sind bereits Siebe bekannt, deren Arbeitsfläche durch elektrische
Beheizung gegen Verstopfen geschützt ist. Bei gewissen bekannten Siebarten ist die
Siebfläche in mehrere Längsabschnitte unterteilt, die elektrisch mit einer geeigneten
Stromquelle verbunden sind. Bei der in Fig. i der Zeichnung dargestellten Anordnung
ist jede Siebfläche in zwei Längsabschnitte 6 und 7 aufgeteilt, die durch eine Isolierverbindung
9 verbunden sind. Beide Abschnitte sind durch eine Verbindungsschiene 8 an einem
Ende in Reihe geschaltet und die anderen Enden der Abschnitte i und z sind an die
Klemmen a bzw. b einer Stromquelle angeschlossen,
beispielsweise
an die Sekundärseite eines Transformators T.
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Diese Ausbildung erfordert bei den modernen Siebvorrichtungen großer
Länge die Anwendung höherer Spannungen; denn die Länge des Stromkreises ist wenigstens
doppelt so groß wie die Länge des Siebes. Die bekannte Bauart hat ferner den sehr
ernsten Nachteil, zwischen den beiden Hälften des Siebgewebes und längs der isolierenden
Verbindung 9 eine diskontinuierliche Änderung der elektrischen Spannung in Querrichtung
zu erzeugen, die um so gefährlicher ist, je höher die benutzte Spannung ist, so
daß, wenn aus irgendeinem Grunde ein metallischer Gegenstand, beispielsweise ein
Kupferdraht, der vom elektrischen Sprengen in der Grube herrührt und mit der abzusiebenden
Kohle vermischt ist, die beiden Teile 6 und 7 der Siebfläche, die unter verschiedenem
Potential stehen, berührt, ein Kurzschluß entsteht, der das Siebgewebe beschädigt
und durch den entstehenden Funken zu ernstlichen Unfällen führen kann, wenn brennbare
Stoffe abgesiebt werden, wie beispielsweise Kohlengrus, dessen Staub mit der die
Vorrichtung umgebenden Luft ein explosibles Gemisch bildet.
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Bei einer anderen bekannten Siebkonstruktion, die in Fig. 2 dargestellt
ist, ist die Siebfläche auch in zwei Längsabschnitte6Qund7a aufgeteilt. Jedoch sind
diese beiden Abschnitte durch die Längsverbindung 9" über ein biegsames Kabel elektrisch
mit einer der Klemmen des Transformators T verbunden, während die beiden anderen
Ränder der Siebfläche mit Verbindungsschienen io und i i versehen und über biegsame
Kabel an die andere Klemme des Transformators T angeschlossen sind. In diesem Fall
gibt es entlang der Verbindung der beiden Siebabschnitte keine starken Spannungsunterschiede;
aber diese Ausführung hat den Nachteil, daß die Stromzuführung zur Mittelschiene
unterhalb des Siebgewebes erfolgen muB, d. h. also innerhalb des durch das Sieb
gehenden Gutes.
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Bei beiden beschriebenen Ausführungsarten sind die Längsverbindungen
teuer. Sie verursachen ferner einen Verlust an wirksamer Siebfläche von fast 20°/0,
so daß zur Beibehaltung derselben Siebfläche die Außenmaße der Siebvorrichtung und
damit der Gesamtaufwand einschließlich Herstellungskosten erhöht werden müssen.
Außerdem wird das Sieb hinten überheizt, weil der durch das Sieb gehende Heizstrom,
der nach Fig. i längs gerichtet und nach Fig. 2 quer gerichtet ist, über die ganze
Sieblänge hinweg konstant ist. Nun ist aber die Abkühlung im hinteren Teil des Siebes
durch das über das Sieb laufende Siebgut geringer als vorn am Aufgabeende des Siebes,
da zum hinteren Teile des Siebes nur Siebgut gelangt, das bereits den vorderen Teil
passiert hat.
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Die in Fig. i dargestellte Ausführungsart erfordert eine ziemlich
hohe Betriebsspannung, oder das Sieb muß geringe Abmessungen .haben; denn die Länge
des Heizstromkreises des Siebes beträgt genau das Doppelte der Sieblänge. Die Bauart
nach Fig.2 ermöglicht demgegenüber zwar die Benutzung sehr niedriger Spannungen,
von denen später noch die Rede sein wird, weil die Länge des Heizstromkreises nur
etwa die Hälfte der Siebbreite beträgt, jedoch ist die Herstellung dieses Siebes
infolge der drei Verbindungsschienen teuer und führt, wie schon bemerkt, genau wie
die Ausführung nach Fig. i zu einer Energieverschwendung durch Überhitzung des hinteren
Siebteils.
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Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden und die elektrisch
beheizten Siebe derart zu verbessern, daß der Platzbedarf und die Herstellungskosten
der beheizten Siebe für eine bestimmte Kapazität vermindert werden, daß ferner die
Stromverluste infolge Feuchtigkeit des Siebgutes vermindert werden, daß die für
das Personal bestehende Gefahr, die sich durch Verwendung hoher Spannungen für die
elektrische Beheizung der Siebe ergibt, vermieden wird, und daß im Fall von Sieben
mit großen Abmessungen der Energieverbrauch auf die verschiedenen Phasen des Versorgungsnetzes
verteilt wird, so daß keine Unsymmetrie im Stromkreis entsteht.
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Die Erfindung gestattet außerdem die Durchführung einer Differentialbeheizung,
d. h. einer Behei.zung, die in Längsrichtung bzw. Förderrichtung des Siebgutes abnimmt,
wodurch die Überheizung am hinteren Ende des Siebes vermieden und damit der Stromverbrauch
wie auch die Unterhaltungskosten vermindert werden: Ferner ermöglicht die Erfindung
eine ausgeglichene Differentialbeheizung im Fall von Mehrphasenstromnetzen, indem
dieselbe beheizte Siebvorrichtung differenziert an verschiedene Phasen des Netzes
angeschlossen wird, was im Fall von Sieben mit großen Abmessungen vorteilhaft ist,
um das Netz gleichmäßig zu belasten.
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Die Erfahrung zeigt, daß es aus verschiedenen Gründen und insbesondere
wegen der Sicherung des Personals vorteilhaft ist, für die Beheizung der Siebgewebe
elektrische Ströme zu benutzen, deren Spannung :24V zwischen einem Leiter und Erde
nicht übersteigt, d. h. deren Spannung an den Klemmen tatsächlich höchstens 24V
im Fall von Einphasenstrom beträgt und unter 42V zwischen den Phasen im Fall von
Dreiphasenstrom mit geerdetem Nulleiter liegt.
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In der folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen bezieht sich der
Ausdruck »sehr niedrige Spannung« auf elektrischeStröme, derenSpannung gegenüber
Erde 24 V nicht übersteigt, oder im Fall von Wechselströmen auf solche, deren Spannung
zwischen den Phasen ,höchstens 42 V im Fall eines Dreiphasennetzes mit geerdetem
Nulleiter beträgt.
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Bei höheren als diesen sehr niedrigen Spannungen und infolge der Ablagerung
von feinem feuchtem Staub auf der ganzen Länge des geerdeten Siebgestells - eine
Ablagerung, die ein höheres Niveau als auf den Isoliermitteln des Siebgewebes erreicht
- wird ein Teil des Stromes durch das Siebgut und diese feuchte Ablagerung zur Erde
abgeleitet. Dieser Teil des Stromes ist um so bedeutender, je höher die Stromspannung
isst. Andererseits bedecken sich bei der Berührung
mit dem feuchten
Gut die Isoliermittel des Siebgewebes mit Staub und Feuchtigkeit, und infolge dieser
Tatsache wird die Isolierung des Siebes ungenügend, wodurch zwischen dem Gewebe
und dem Siebgestell Kurzschlüsse mit all den Nachteilen entstehen, die sich in Energieverluste,
mechanische Zerstörungen, insbesondere der Lager durch Streuströme, und selbst Verstopfung
des Gewebes durch ungenügende Beheizung auswirken.
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Übrigens können sich bei Spannungen, die höher sind als sehr niedrige
Spannungen, in Anbetracht der Tatsache, da$- das feuchte Siebgut leitend ist, kleine
Funken bilden, und zwar zugleich zwischen in Bewegung befindlichen Körnern sowie
zwischen diesen Körnern und den Metallteilen des Siebes. Diese Funken können in
einer mit Staub eines brennbaren Stoffes geladenen Atmosphäre Explosionen hervorrufen.
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Schließlich kann es vorkommen, daß das überwachungspersonal die aufgeladenen
Gewebe des Siebes berührt und infolgedessen gefährliche Schläge erhält, wenn eine
höhere Potentialdifferenz zwischen Erde und dem berührten Teil des Siebes besteht.
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Aus allen diesen Gründen ist es daher, um die erwähnten Nachteile
auf ein Mindestmaß herunterzudrücken, zweckmäßig, für die Beheizung von nichtverstopfenden
Sieben nur sehr niedrige Spannungen zu benutzen, vorzugsweise Spannungen über 5
V und unter 24 V.
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Die Benutzung von sehr niedrigen Spannungen für die Beheizung der
Siebgewebe mit einer Temperatur von q.o° C unter etwa einer Aufladung, die als nötig
und genügend betrachtet wird, um in den meisten vorliegenden Fällen die Verstopfung
dieser Siebe zu vermeiden, stößt jedoch auf g.roßeSchwierigkeiten, und zwar wegen
derLänge der modernen Siebe und wegen des Gebrauchs von Siebgeweben, die aus Stahldraht
von geringem Durchmesser, jedoch von hohem mechanischem und elektrischem Widerstand
hergestellt sind.
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Um diese Schwierigkeiten gut zu verstehen, genügt es, darauf hinzuweisen,
daß zur Erreichung der erforderlichen Temperatur ein Gewebe mit 2 mm Maschenweite
aus nichtrostendem Stahldraht von 0,8 mm, das zum Absieben von feuchtem Kohlengrus
verwendet wird, eine Spannung von etwa 9 V pro Meter Länge erhalten muß. Wenn man
nun die Vergrößerung des elektrischen Widerstandes des Gewebes berücksichtigt, die
sich mit der Zeit infolge der Querschnittverminderung des Drahtes durch die abschleifende
Wirkung des Siebgutes ergibt, ist es bei einem neuen Gewebe angebracht, eine Spannungsdifferenz
von 18 V zwischen den Enden nicht zu überschreiten, damit diese Spannung entsprechend
der Abnutzung des Gewebes nach und nach bis auf das Maximum von 24 V erhöht werden
kann. Hieraus ergibt sich, daß, falls gemäß der Erfindung gewünscht wird, über die
Spannung von 24 V, die als nicht gefährliche Spannungsgrenze für das gute Arbeiten
des Siebes angesehen wird, nicht hinauszugehen, das Gewebe mit den eben erwähnten
Eigenschaften keine über 2 m .hinausgehende Länge haben könnte. Nun haben aber die
modernen Siebvorrichtungen im allgemeinen eine 2 m übersteigende Länge.
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Bei jedem Siebproblem gibt es eine Gewebelänge; die hier als »maximale
elektrische Länge« bezeichnet werden soll und die nicht überschritten werden kann,
wenn für die Beheizung dieses Siebgewebes ein Strom von sehr niedriger Spannung
benutzt werden soll. Diese Länge ist eine Funktion der Maschenweite des Gewebes,
des Drahtdurchmessers, aus dem das Gewebe besteht, seines elektrischen Widerstandes,
der Art des Siebgutes und der Feuchtigkeit desselben. Die maximale elektrische Länge
kann nach der Formel berechnet werden
wobei L = maximale elektrische Länge in Meter, M =Parameter, abhängig von der Art
und der Feuchtigkeit des Siebgutes, d = Durchmesser des Gewebedrahtes ,in Millimeter,
o = Widerstand des Drahtes in Mikrohm cm2/cm, m = MaschenA eite in Millimeter,
d. h. Entfernung zwischen zwei benachbarten Drähten, die vom elektrischen Strom
durchflossen werden, ist.
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Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung wird die elektrisch leitende
Siebfläche einer elektrisch beheizten Siebvorrichtung aus einzelnen, in der Bewegungsrichtung
des Siebgutes aneinandergesetzten Siebabschnitten gebildet, deren Länge in Stromrichtung
höchstens gleich der zulässigen maximalen elektrischen Länge
für Schwachstrom bis zu 24 V ist, wobei die Enden der aufeinanderfolgenden Siebabschnitte
durch Verbindungsschienen elektrisch an dieselbe Klemme der Sekundärseite des Transformators
angeschlossen sind und die Verbindungen derart vorgenommen sind, daß die -Siebfläche
wie ein einziger elektrischer Leiter wirkt, über dessen Länge die elektrische Spannung,
unabhängig von der betrachteten Richtung, kontinuierlich variiert.
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Auf diese Weise wird, falls zufällig ein metallischer Gegenstand mit
dem Gewebe in Berührung kommt, die Potentialdifferenz zwischen zwei Stellen des
Gewebes, die mit dem Gegenstand in Berührung gelangen, immer ungenügend, sein, um
einen Funken, der einen »Staubschuß« bewirken kann, oder einen Kurzschluß entstehen
zu lassen, der zu einer Zerstörung des Gewebes durch örtliches Abschmelzen führen
kann.
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Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Siebfläche
irr quer liegende Abschnitte aufgeteilt, die in Längsrichtung aneinanderliegen und
deren Länge höchstens gleich der maximalen elektrischen Länge ist, die für die sehr
niedrigen Spannungen zulässig ist. Die aneinanderliegenden Enden zweier aufeinanderfolgenden
Abschnitte
sind durch Zwischenschaltung einer Querverbindung an
dieselbe Klemme der Energiequelle angeschlossen.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die besonders für
Siebe großer Breite geeignet ist, ist jede quer liegende Siebfläche, deren Länge
in Bewegungsrichtung des Siebgutes geringer ist als die für Schwachstrom zulässige
maximale elektrische Länge, in quer aneinandergesetzte Siebabschnitte von gleicher
Länge aufgeteilt, die an beiden Enden der Siebfläche miteinander und an ihren Enden
selbst miteinander durch Verbindungsschienen verbunden sind, die vorteilhafterweise
zum Anschließen der Abschnitte an die Stromquelle benutzt werden können.
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Wenn dne Siebe nur eine kleine Siebfläche von beispielsweise einer
Größenordnung von a m2 haben, ist es vorteilhaft, Wechselstrom zu benutzen, der
von einem Einphasenstromtransformator geliefert wird, weil für eine bestimmte Leistung
ein Einp'hasenstromtransformator billiger ist als ein Drehstromtransformator. In
diesem Fall sind die verschiedenen Abschnitte parallel zur Sekundärwicklung angeschlossen,
wobei eine Klemme dieser Wicklung an die quer liegenden Verbindungen oder Schienen
mit ungerader Reihenzahl angeschlossen ist, die die Abschnitte in Längsrichtung
abgrenzen, und die andere Klemme an die quer liegenden Verbindungen mit gerader
Reihenzahl.
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Bei Sieben mit großer Siebfläche, insbesondere bei Resonanzsieben,
deren Fläche 15 m2 und sogar mehr erreichen kann und bei denen die notwendige Heizleistunf.
ziemlich bedeutend ist, wird es vorzuziehen sein, als Stromquelle von sehr niedriger
Spannung einen Drehstromtransformator zu benutzen, der die Verteilung der elektrischen
Leistung auf die drei Phasen :des Netzes in gleiche Teile gestattet.
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In diesem Falle ist die Zahl der Siebabschnitte gleich drei oder ein
Mehrfaches von drei, und die leitenden, quer liegenden, aufeinanderfolgenden Verbindungen
oder Schienen des Siebes werden in Dreieckschaltung an die drei Klemmen der Niederspannungsseite
des Transformators angeschlossen, und zwar in derselben Reihenfolge, so oft wie
es nötig ist, derart, daß keine plötzliche Spannungsänderung auf der Siebfläche
entstehen kann. Zwei oder mehr als zwei Abschnitte können parallel zu jeder Phase
geschaltet werden.
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In dem besonderen Fall, wo die Zahl der Abschnitte gleich sechs oder
ein Mehrfaches von sechs beträgt, können sie durch eine Sternschaltung mittels eines
Drehstromtransformators gespeist werden, wie weiter unten noch beschrieben wird.
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Gleichgültig, ob der benutzte Transformator ein Einphasenstromtransformator
oder ein Drehstromtransformator ist, wird vorteilhafterweise ein Transformator mit
regelbarer Spannung auf der Niederspannungsseite angewendet, so daß die Spannung
dem elektrischen Widerstand des Gewebedrahtes; dem Durchmesser des Drahte,, der
Maschenweite des Gewebes, der Abnutzung desselben im Laufe der Zeit, der Art des
Siebgutes und seinem Feuchtigkeitsgehalt angepaBt werden kann, ohne daß es notwendig
wird, besondere Hilfsmittel für diesen Zweck vorzusehen, wie etwa Widerstände, um
die Beheizung entsprechend den jeweiligen Bedingungen zu regeln.
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Die Menge des Siebgutes, das sich auf der Siebfläche befindet, ändert
sich von einem Finde des Siebes zum anderen, weil das Korn, dessen Korngröße kleiner
ist als die Maschenweite, abgesiebt wird. Daraus ergibt sich, daß die notwendige
Energie, um -die Siebfläche über ihre ganze Länge auf derselben Temperatur .zuhalten,
an der Aufgabeseite des frischen Siebgutes merklich größer ist als an der Abgangseite
der Siebrückstände. Es ist mithin möglich, eine wesentliche Ersparnis an elektrischer
Energie zu verwirklichen, wenn bei den verschiedenen Abschnitten eine unterschiedliche
Beheizung vorgesehen wird, wobei die pro Flächeneinheit :des Siebgewebes zugeführte-Energie
vom ersten zum letzten Abschnitthin abnimmt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Impedanz der aufeinanderfolgenden,
die Siebfläche bildenden Abschnitte im umgekehrten Verhältnis zur notwendigen Energiemenge
pro Flächeneinheit variiert, um den jeweiligen Abschnitt auf der gewählten Temperatur
zu halten.
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Die Erfahrung zeigt, daß es in den meisten Fällen genügt, dem letzten
Abschnitt pro Flächeneinheit nur zwei Drittel der beim ersten Abschnitt notwendigen
Energie zuzuführen, wobei die den Zwischenabschnitten zugeführten Energien sich
nach einer linearen Funktion abstufen. So genügt es beispielsweise im Falle eines
Siebes mit drei Abschnitten, dem zweiten Abschnitt pro Flächeneinheit fünf Sechstel
und dem dritten Abschnitt zwei Drittel der beim ersten Abschnitt notwendigen Energie
zuzuführen.
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DieseÄnderung der Impedanz der verschiedenen Abschnitte zur Verwirklichung
der Differentialbeheizung kann entweder durch Änderung des Drahtdurchmessers des
Siebgewebes oder durch Änderung der Länge der Abschnitte oder durch Änderung des
Widerstandes des Metalls des Drahtes oder schließlich durch gleichzeitige Änderung
mehrerer dieser Faktoren erhalten werden.
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Wenn die Impedanz der aufeinanderfolgenden Abschnitte durch Änderung
des Drahtdurchmessers des Siebgewebes geändert wird, ohne die anderen Faktoren zu
ändern, kann der Drahtdurchmesser eines Abschnitts mit der Reihenzahl n nach der
Formel berechnet werden:
wobei d1 und d" der Drahtdurchmesser des ersten und n-ten Abschnitts, W1 und W"
die unterschiedlichen, pro Flächeneinheit notwendigen Energien für diese beiden
Abschnitte, m die Maschenweite des Gewebes sind.
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Wenn die Impedanz der aufeinanderfolgenden Abschnitte durch Änderung
der Länge der Abschnitte verändert wird, ohne die anderen Faktoren
zu
ändern, kann die Länge des Abschnitts mit der Reihenzahl n als Funktion der Länge
des ersten Abschnitts durch folgende Formel berechnet werden:
wobei L1 und Zn die entsprechenden Längen des ersten und n-ten Abschnitts, W1 und
W" die unterschiedlichen, pro Flächeneinheit notwendigen Energien für diese beiden
Abschnitte sind.
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Wenn gewünscht wird, die Impedanz der Absclhnitte durch Änderung des
Widerstandes des Metalls des Drahtes der Siebfläche zu verändern, ohne auf die anderen
genannten Faktoren einzuwirken, kann der Widerstand des Metalls des Drahtes des
Abschnitts mit der Reihenzahl n durch folgende Formel berechnet werden:
wobei o1 und en die Widerstände des Metalls des Drahtes des ersten und n-ten Abschnitts,
W1 und W" die unterschiedlichen, pro Flächeneinheit notwendigen Energien für diese
beiden Abschnitte sind.
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Wenn gewünscht wird, die Impedanz der verschiedenen Abschnitte durch
gleichzeitige Einwirkung auf wenigstens zwei der genannten Faktoren zu ändern, so
entstehen diese Faktoren des Abschnitts mit der Reihenzahl n im Verhältnis zu den
entsprechenden Faktoren des ersten Abschnitts nach folgender Gleichung:
wobei d1 und dn der entsprechende Drahtdurchmesser des ersten und n-ten Abschnitts,
ei und an der elektrische Widerstand dieses Drahtes, L1 und L" die entsprechende
Länge der Abschnitte, m die Maschenweite des Siebes, W1 und W" die unterschiedlichen,
pro Flächeneinheit notwendigen Energien für diese beiden Abschnitte sind.
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Die progressive Änderung im Energieverbrauch von einem Abschnitt zum
anderen über die ganze Länge des Siebes hinweg stellt im Falle der Be-:heizung mittels
Drehstrom einen Nachteil dar, weil die Verwendung von gerade den Zweck haben soll,
die Unsymmetrie der drei Phasen des Netzes zu vermeiden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann dieser Nachteil durch
Anwendung der »ausgeglichenen Differentialbeheizung« vermieden werden, die darin
besteht, daß die Energiemenge, die den Abschnitten pro Flächeneinheit zugeführt
wird, verändert wird, wobei jedoch jedem Abschnitt dieselbe Energiemenge zugeführt
wird.
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Um diese ausgeglichene Differentialbeheizung der verschiedenen die
Siebfläche bildenden Abschnitte zu erhalten, wird die Impedanz pro Längeneinheit
jedes Abschnittes geändert, und die Länge dieser Abschnitte auf die Aufgabeseite
des Siebgutes bis zur Abgangseite der Siebrückstände wird gleichzeitig erhöht.
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Die Länge der verschiedenen Abschnitte kann in diesem Falle als Funktion
der Länge des ersten Abschnitts nach folgender Formel berechnet werden:,
wobei L1 und L" die entsprechenden Längen des ersten und n-ten Abschnitts, W1 und
W" die unterschiedlichen, pro Flächeneinheit notwendigen Energien für diese beiden
Abschnitte sind.
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Es ist gleichgültig, wie die Impedanz pro Längeneinheit geändert wird.
Entweder wird der Drahtdurchmesser des Gewebes der Abschnitte geändert, oder es
wird für den Draht der Abschnitte Metall von verschiedenem Widerstand benutzt, oder
es wird schließlich zugleich auf diese beiden Faktoren eingewirkt.
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Im ersten Falle, d. h. wo auf den Drahtdurchmesser ohne Änderung seines
Widerstandes eingewirkt wird, kann der Drahtdurchmesser des n-ten Abschnitts als
Funktion des Drahtdurchmessers des ersten Abschnitts nach folgender Formel berechnet
werden:
wobei d1 und d2 der entsprechende Drahtdurchmesser des ersten und n-ten Abschnitts,
W1 und W" die unterschiedlichen, pro Flächeneinheit notwendigen Energien für diese
beiden Abschnitte, m die Maschenweite des Siebgewebes sind.
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Im Falle, wo auf den Widerstand des Drahtes ohne Änderung seines Durchmessers
eingewirkt wird, kann der Widerstand des Drahtes des n-ten Abschnitts als Funktion
desjenigen des ersten Abschnitts nach folgender Gleichung berechnet werden
.wobei ei und o" die Widerstände des Metalls des Gewebedrahtes im ersten und n-ten
Abschnitt, W1 und W" die unterschiedlichen, pro Flächeneinheit notwendigen Energien
für diese beiden Abschnitte sind.
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In dem allgemeinen Fall, wo gleichzeitig auf beide erwähnten Faktoren
eingewirkt wird, stehen der Widerstand und der Durchmesser des Drahtes iah Abschnitt
der Reihenzahl n im Verhältnis zum Widerstand und Durchmesser des Drahtes im ersten
Abschnitt nach folgender Gleichung:
wobei o1 und o" die Widerstände des Metalls des Gewebedrahtes im
ersten und n-ten Abschnitt, dl und d. die entsprechenden Drahtdurchmesser im ersten
und n-ten Abschnitt, W1 und W" die unterschiedlicher, pro Flächeneinheit notwendigen
Energien für diese beiden Abschnitte, m die Maschenweite der Siebgewebe sind.
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Wohlgemerkt kann im Falle eines Siebes von großer Länge, das mehrere
Reihen von Abschnitten umfaßt, die, in Dreieckparallelschaltung an die drei Phasen
eines Drehstromtransformators angeschlossen sind, die Siebfläche in Längsrichtung
in Reihen von drei Abschnitten aufgeteilt sein. Die Länge der Abschnitte steigt
in jeder Reihe, Jedoch ist jede Reihe von Abschnitten in bezug auf die Länge unabhängig
von den anderen. Im Falle von beispielsweise sechs Abschnitten erhalten die drei
. ersten Abschnitte verschiedene Längen, die nach der Formel (5) derart berechnet
sind, daß jedem Abschnitt unter gleichzeitiger Änderung ihrer Impedanz pro Längeneinheit
eine gleiche Energiemenge zugeführt wird, wie die notwendige Energiemenge im ersten
Abschnitt. Dem vierten Abschnitt wird irgendeine geeignete Länge L4 gegeben, und
die Längen des fünften und sechsten Abschnitts werden nach der Formel (5) berechnet,
die in diesem Falle die Form
annimmt, wobei die Impedanzen pro Längeneinheit gleichzeitig auf die erforderlichen
Werte eingestellt werden. Auf diese Weise ist die von jeder Phase gelieferte Energiemenge
gleich, und das Netz wird nicht unsymmetrisch belastet.
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Außer der Energieersparnis, die die Differentialbeheizung unabhängig
davon, ob diese ausgeglichen ist oder nicht, gemäß der Erfindung bewirkt, besteht
ein weiterer Vorteil der Aufteilung des Siebgewebes in quer liegende Abschnitte
in einer merklichen Senkung der Unterhaltungskosten. Die Abnutzung der Siebfläche
ist tatsächlich an der Aufgabeseite des Siebgutes bedeutungsvoller als an der Abgangsseite
der Siebrückstände. Übrigens kommen Unfälle, die beim Siebgewebe beispielsweise
einen Bruch infolge eines schweren Körpers herbeiführen, der dem Siebgut untermischt
ist, gleichfalls öfter an der Aufgabeseite des Siebgutes vor.
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Nun hat bei einem Sieb nach der Erfindung der erste Abschnitt, bei
dem die Abnutzung und die Unfallgefahr am größten ist, gerade bei der einfachen
Differentialbeh eizung die größte Drahtstärke oder bei der ausgeglichenen Differentialheheizung
die geringste Länge. In beiden Fällen werden - die Unterhaltungskosten vermindert,
und zwar entweder wegen der Erhöhung der Haltbarkeit des ersten Abschnitts oder
wegen seiner geringeren Länge.
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Darüber hinaus ist zwischen zwei aufeinanderfolgendenAbschnitten keine
Isolierung vorzusehen, weil plötzliche Spannungsänderungen zwischen zwei Abschnitten
nicht vorhanden sind. Die unwirksame Siebfläche wird also auf ein Minimum reduziert;
diese Fläche besteht nur aus der sehr geringen Fläche der Querverbindungen, die
die elektrische Verbindung zwischen den Abschnitten herstellen.
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Bei den vorstehenden Erläuterungen wurde angenommen, daß sich die
Maschenweite des Siebgewebes von einem Abschnitt zum anderen nicht ändert, jedoch
ist es. ohne weiteres möglich, bei Sieben großer Länge mehrere Klassierungen nach
der Korngröße bei .einem einzigen Arbeitsgang vorzusehen, indem in Längsrichtung
der Siebfläche Abschnitte verschiedener Maschenweite angeordnet werden, wobei die
ganze Siebfläche durch einen einzigen Einphasenstrom- oder Drehstromtransformator
beheizt wird.
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Man kann gleichfalls unter Anwendung des Prinzips der einfachen Differentialbeheizung
oder der ausgeglichenen Diffarentialbeheizung eine Siebvorrichtung mit mehreren
übereinanderliegenden Etagen verwirklichen, wobei die Beheizung aller Etagen durch
einen einzigen Transformator erfolgt. Im Falle eines Mehretagensiebes ist die Energiemenge
pro Flächeneinheit, die für den letzten Abschnitt der oberen Etage notwendig ist,
die schwächste, und die Energiemenge, die für den ersten Abschnitt der unteren Etage
benötigt wird, ist die stärkste. Die ganze aus den einzelnen Flächen der verschiedenen
Etagen gebildete Siebfläche wird dabei als einziger fortlaufender elektrischer Leiter
ausgebildet, bei dem sich die verschiedenen Abschnitte jeder Etage vom ersten bis
zum letzten aneinanderreihen und die Etagen in aufsteigender Reihe angeordnet sind,
wodurch es möglich ist, jedem Abschnitt für die Berechnung der Eigenfaktoren desselben
seine Reihenzahl zu geben.
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In beiden Fällen, nämlich bei einem Sieb mit einer einzigen Etage
und verschiedener Maschenweite oder bei einem Sieb mit mehreren übereinander angeordneten
Etagen, können die verschiedenen Faktoren für einen Abschnitt von der Reihenzahl
n berechnet werden, indem in den obigen Formeln (i), (4), (6) und (8)
(m -I- d,) durch (mR -!- d") und (m -I- dl) durch (ml -f-
dl) ersetzt wird. Hierbei ist in, und mit die entsprechende Maschenweite
des ersten und za-ten Abschnitts.
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Im Falle von. Sieben mit veränderlicher Maschenweite wird der Vorteil
der Erfindung noch dadurch erhöht, daß die für die Beheizung des letzten Abschnitts
notwendige Energie wesentlich kleiner ist als die Energie, die dem ersten der Abschnitte
zugeführt werden muß. Die unterschiedliche Beheizung vermittelt also eine noch beträchtlichere
Energieersparnis.
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In der folgenden Beschreibung sind an Hand der Zeichnung Ausführungsbeispiele
einiger Verbindungsarten von Siebabschnitten beschrieben, die mit Einphasenstrom
und Drehstrom gespeist werden, ferner Einzelheiten der Konstruktion hinsichtlich
der Zuführung des Stroms zu den Siebgewe
#ben, die elektrische Isolierung
derselben gegenüber dem Siebgestell und die Art der Spannung der Gewebe und der
automatische Ausgleich der Gewebeausdehnung in Abhängigkeit von der Temperatur.
Aus diesen Einzelheiten, die sämtlich zum Erfindungsbereich gehören, geht hervor,
wie die Erfindung praktisch verwirklicht werden kann. Es zeigen Fig. i und 2 bekannte
Siebe, die einleitend bereits behandelt wurden, F ig. 3 und 4 in schematischer Weise
Siebe mit mehreren Abschnitten und Differentialbeheizung, wobei die Abschnitte parallel
zur Sekundärwicklung eines Einphasenstromtransformators geschaltet sind, Fig. 5
bis 7 den Fall in Längsrichtung mechanisch gespannter Abschnitte, die mittels eines
Drehstromtransformators gespeist werden, Fig.8 eine schematische Seitenansicht eines
Siebes mit einem elektrisch beheizten, in drei Abschnitte unterteilten Siebgewebe,
Fig. g einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8 in kleinerem Maßstab, Fig.
io eine Aufsicht auf das Sieb nach Fig. $, Fig. i i einen Schnitt durch die Randeinfassung
eines Abschnitts, Fig. 12 eine teilweise Seitenansicht einer elektrischen Verbindungsart
der Enden zweier aneinanderstoßender Abschnitte und ihre Befestigung an einem Verbindungsschlitten,
Fig. i 3 ,einenTeilschnitt nach derLini,e XIII-XIII der Fig. 12, Fig. - 14 einen
Teilquerschnitt nach der Linie XIV-XIV der Fig. 8 zur Veranschaulichung der elektrischen
Isolierung der Siebfläche gegenüber dem metallischen Siebgestell, Fi.g. 15 einen
Teillängsschnitt nach der Linie XV-XV der Fig. 14, Fig. 16 eine Teilaufsicht auf
ein Ende des Siebgestells, Fig. 17 einen Schnitt nach der Linie XVII-XV II der Fig.
16, Fig. 18 einen Schnitt ähnlich Fig. 17 in größerem Maßstab, Fig. ig ein Schema
zur Veranschaulichung der Aufteilung einer Siebfläche großer Breite in quer liegende
Abschnitte, die je aus mehreren Teilen gebildet werden.
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Wenn die Siebfläche eine Länge hat, die größer ist als die für sehr
niedrige Spannungen zulässige maximale elektrische Länge, was im allgemeinen der
Fall ist, wird diese Siebfläche gemäß der Erfindung aus zwei oder mehr als zwei
quer liegenden Abschnitten gebildet, von denen- jeder eine Länge unterhalb der maximalen
elektrischen Länge hat. Diese Abschnitte werden in folgender Weise elektrisch parallel
geschaltet.
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Im Falle von zwei Abschnitten (Fig. 3) werden diese elektrisch miteinander
bei 3 verbunden, so daß die ganze Siebfläche wie ein einziger Leiter ohne elektrische
Unterbrechung wirkt. Die Enden i und 4 des ersten und des zweiten Abschnitts sind
mittels biegsamer Kabel an die Klemme a. der Sekundärwicklung des Einphasenstromtransformators
T von sehr niedriger Spannung angeschlossen. Die bei 3 gezeigte Verbindung der beiden
Abschnitte ist mit der Klemme b der Sekundärwicklung desselben Transformators verbunden.
Die Beheizung kann unterschiedlich sein, und zwar in der Bewegungsrichtung des Siebgutes
abnehmen, indem der ersteAbschnitt mit stärker= Draht und der zweite Abschnitt mit
feinerem Draht ausgerüstet wird, wie eingangs beschrieben, oder indem für den zweiten
Abschnitt Draht mit höherem elektrischem Widerstand benutzt wird, oder indem schließlich
der zweite Abschnitt einegrößere Länge erhält als der erste Abschnitt.
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Im Falle eines Siebes mit mechanischer Spannung in Längsrichtung,
dessen Siebfläche in drei quer liegende Abschnitte aufgeteilt werden soll (Fig.
4), wobei jeder Abschnitt eine Länge unterhalb der maximalen elektrischen Länge
hat, werden die Abschnitte in folgender Weise elektrisch parallel geschaltet: Die
aneinanderstoßenden Enden der Abschnitte werden elektrisch bei 3 und 5 derart verbunden,
daß die ganze Siebfläche wie ein einziger Leiter ohne elektrische Unterbrechung
wirkt. Das Ende i des ersten Abschnitts und! die Verbindung 5 des zweiten und dritten
Abschnitts werden mittels biegsamer Kabel an die Klemme a der Sekundärwicklung von
sehr geringer Spannung des Einphasenstromtransformators T angeschlossen, der eine
veränderliche elektrische Spannung abgibt.
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Die Verbindung 3 des ersten und: zweiten Abschnitts und das Ende 4
des dritten Abschnitts werden in derselben Weise an die Klemme b der Sekundärwicklung
desselben Transformators angeschlossen. Die Beheizung kann unterschiedlich, d. h.
eine Differentialbeheizung, sein und:. in Richtung der Bewegung des Siebgutes abnehmen,
indem der Draht vom ersten Abschnitt bis zum dritten Abschnitt hin einen abnehmenden
Durchmesser oder einen steigenden Widerstand erhält oder die Länge der Abschnitte
erhöht wird.
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Das parallele Schalten der aufeinanderfolgenden Abschnitte, die das
Siebgewebe bilden und deren Länge unterhalb der zulässigen maximalen elektrischen
Länge liegt, an die Klemmen eines Transformators von sehr niedriger Spannung kann
selbstverständlich bei Einphasenstrom mit einer, beliebigen Anzahl von Abschnitten
vorgenommen werden.
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Bei den modernen Siebvorrichtungen mit großer Siebfläche und von großer
Länge ist es jedoch fast immer zweckmäßig, Drehstrom zu benutzen., um keine Unsymmetrie
im Versorgungsnetz entstehen zu lassen. In diesem Falle wird die Siebfläche in eine
Anzahl von quer liegenden Siebabschnitten aufgeteilt, die gleich drei ist oder ein
mehrfaches von drei beträgt, derart, daß jeder diieser Abschnitte eine Länge erhält,
die unterhalb der zulässigen maximalen elektrischen Länge für die Ströme von sehr
niedriger Spannung liegt.
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Diese Abschnitte werden unter sich elektrisch in der Weise verbunden,
daß die ganze Siebfläche
wie ein einziger durchlaufender elektrischer
Leiter wirkt und an keiner Stelle eine plötzliche gefährliche Änderung der elektrischen
Spannung vorliegt. Die verschiedenen Abschnitte werden dann in Dreieckschaltung
(einfache oder parallele Dreieckschaltung) mit einem Drehstromtransformator von
sehr niedriger veränderlicher Spannung verbunden.
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Fig. 5 zeigt schematisch ein Beispiel der elektrischen Verbindungen
für ein Sieb mit drei quer liegenden Abschnitten. Diese Abschnitte sind elektrisch
unter sich bei 3 und 5 verbunden. Die Enden i des ersten Abschnitts und 4 des dritten
Abschnitts sind durch biegsame Kabel an die Klemme c der Sekundärwicklung des Transformators
von veränderlicher Spannung angeschlossen. Die Verbindung 3 des ersten und zweiten
Abschnitts und, die Verbindung 5 des zweiten und dritten Abschnitts sind entsprechend
an die Klemmen d und e der Sekundärwicklung desselben Transformators
angeschlossen.
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Dieses - Sieb kann mit Diflerentialbeheizung durch entsprechende Bemessung
des Durchmessers oder des elektrischen Widerstands des Drahtes der verschiedenen
Abschnitte ausgestattet werden, jedoch wird in diesem Falle eine völlige Symmetrie
innerhalb der Phasen nicht erreicht.
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Fig.6 zeigt dieselbe Siebvorrichtung, die mit ausgeglichener Differentialbeheizung
versehen ist. Die einzigen Unterschiede gegenüber der vorher beschriebenen Ausführung
bestehen in einer progressiven Verlängerung der Abschnitte und in einer Verminderung
der Impedanz pro Längeneinheit in der Bewegungsrichtung des Siebgutes, d. h. also
bei seiner Bewegung vom ersten zum dritten Abschnitt.
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Im Falle eines sehr langen Siebes (Fig. 7), z. B. eines modernen Resonanzsiebes
von großer Kapazität, kann die Siebfläche in sechs Abschnitte aufgeteilt werden,
die in Dreieckschaltung parallel mit einem Drehstromtransformator von veränderlicher
Spannung verbunden werden Die verschiedenen Abschnitte sind miteinander bei 12,
13, 14, 15 und 16 elektrisch verbunden.
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Das Ende i des ersten Abschnitts, die Verbindung 14 zwischen dem dritten
und vierten Abschnitt und das Ende 4 des sechsten Abschnitts sind an die Klemme
c der Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen. Die Verbindung i2 zwischen
dem ersten und zweiten Abschnitt und die Verbindung 15 zwischen dem vierten und
fünften Abschnitt sind mit der Klemme d der Sekundärwicklung desselben Transformators
verbunden. Schließlich sind die Verbindungen 13 und 16 an die Klemme e der Sekundärwicklung
desselben. Transformators angeschlossen. Dieses Sieb ist wegen des bedeutenden elektrischen
Kraftverbrauchs im Betrieb mit ausgeglichener Differentialbeheizung versehen, wobei
die Abschnitte von verschiedener Länge verschiedene Impedanzen pro Längeneinheit
haben.
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Es ist auch möglich, die verschiedenen Siebabschnitte der FYg.7 in
Sternschaltung mit dem Transformator T zu verbinden. Hierzu genügt es, die Enden
i und 4 des ersten und sechsten Abschnitts mit der Klemme c der Sekundärwicklung
des Transformators und die Verbindungen 13 und 15 entsprechend mit den Klemmend
und e
desselben Transformators zu verbinden, während die Verbindungen 12,
14 und 16 an die Nullklemme n . des Transformators angeschlossen werden.
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In Fig. 8 und io ist eine Ausführungsform eines Siebes gemäß der Erfindung
dargestellt, wobei das Siebgestell 2i, die Siebfläche 22 und die isolierenden Unterlagen
23 und 24, die sich längs und quer zur Silebfläche erstrecken, ersichtlich sind.
Die Enden der Abschnitte sind einerseits an automatisch wirkende Spannschlitten
25, und zwar an den Enden der Siebfläche, befestigt und andererseits an Verbindungsschlitten
26, die sich zwischen den Abschnitten befinden. Die Spannschlitten und die Verbindungsschlitten
werden in isolierenden Haltern 27 gehalten, wie dies weiter unten noch beschrieben
wird. Biegsame Kabel 28, die den Spannschlitten und den Verbindungsschlitten elektrischen
Strom zuführen, sind über Verbindungsleitungen 29 mit der Sekundärwicklung des Transformators
T verbunden. Die Beschickung des Siebes erfolgt durch eine Rutsche 30, während das
abgesiebte Gut in einen Trichter 31 fällt und die Siebrückstände über die Rutsche
32 abgehen.
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Auf Grund der benutzten, sehr niedrigen Spannung wird der elektrische
Strom an dien Enden der Abschnitte mit beträchtlicher Stromstärke zugeführt, die
bei Siebvorrichtungen bestimmter Breite mehrere tausend A erreichen kann. Es ruß
daher besonderer Sorgfalt bei der Anfertigung der Randeinfassungen 39 angewendet
werden, die zwei gegenüberliegende Enden jedes Abschnitts einfassen (Fig. i i) .
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Das Ende des Siebgewebes 33 wird von einem zusammengefalteten Metallband
34 eingeschlossen, und diese beiden Elemente werden, nachdem sie in geeigneter Weise
blank gemacht wurden, durch Hartlöten innig miteinander zu einer Einheit dadurch
verbunden, daß ein geeignetes metallisches Fließmittel 35 eingelegt wird,
um durch den Lötvorgang eine einzige Randschiene zu bilden. Die so gebildete Randeinfassung
39 erhält mehrere Löcher 36, um die Befestigung der Abschnitte auf den Spannschlitten
25 oder den Verbindungsschlitten 26 zu ermöglichen. .
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Jeder dieser letzteren wird durch eine metallische Profilstange gebildet,
die in dem Längsschlitz 37 (Fig. 12 und 13) eines isolierenden Halters 27 gleiten
kann, der auf der Seitenwand 21, des Gestells befestigt ist.
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Die beiden Randeinfassungen 39 und 39a (Fig. 14 und 15) zweier zu
verbindender Abschnitte sind mittels Bolzen an dem Verbindungsschlitten 26 befestigt,
der die elektrische Verbindung zwischen den beiden Abschnitten herstellt. An den
Enden des Verbindungsschlittens 26, die seitlich aus dem Gestell herausragen, sind
ein oder mehrere biegsame Kabel 28 befestigt, die über die
Leitungen
29 die elektrische Verbindung mit einer der Klemmen der Sekundärwicklung des Transformators
herstellen.
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Die Querträger 43 der Seitenwände 21. des Gestells tragen unter Zwischenschaltung
von isolierenden Unterlagen 24 die Siebfläche. Die Unterlagen 24 haben ein geeignetes
Profil und können aus Holz, Kunststoffen oder Gummi bestehen. Seitlich, d. h. entlang
der Seitenwände des Gestells, wird die Siebfläche durch isolierende Unterlagen 23
gestützt, die ebenfalls aus Holz, Kunststoffen oder Gummi sind. Außerdem ist das
Gewebe seitlich gegenüber den Seitenwänden 21" des Gestells durch Isolierplatten
48 isoliert (Fig. 14).
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Automatische und kompensierte Spannung der Siebflädhe kann durch die
Anordnung nach den Fig. 16, 17 und 18 erhalten werden.
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Die Randeinfassung 39 des ersten und des letzten Abschnitts der Siebfläche
22 ist an dem Spannschlitten 25 befestigt, der in den Längsschlitzen 37 von zwei
Isolierstücken 27 verschiebbar ist, die auf dien Seitenwänden 21" dies Gestells
befestigt sind. Der bewegliche isolierte Schlitten 25 ist an eine Klemme der Sekundärwicklung
des Transformators mittels eines biegsamen Kabels (nicht dargestellt) in gleicher
Weise wie die Verbindungsschlitten 26 angeschlossen.
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An dem Schlitten 25 sind mehrere Zugstangen4o befestigt, die gegenüber
dem Schlitten isoliert sind, wie aus Fig. 18 ersichtlich. Zu diesem Zweck ist die
Zugstange 4o in einem Stahlstück 41 befestigt und die elektrische Isolierung wird
durch das Isolierrohr 42 und Isoliersdheiben 44 verwirklicht.
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Die Zugwirkung auf die Stangen 40 wird durch Federn 49 ausgeübt, die
sich gegen den am Gestell befestigten Querträger 5o anstützen.
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Das Ablenkblech 51 hat den Zweck, zu verhindern, d.aß Siebgut in den
Zwischenraum zwischen dem beweglichen Spannschlitten 25 und dem festen am Gestell
angebrachten Querträger 5o gelangt. Infolge des beschriebenen Systems wird die mechanische
Spannung der Siebfläche konstant gehalten, unabhämgig von den Längenänderungen der
Abschnitte infolge der durch die elektrische Beheizung entstehenden Temperaturänderungen.
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Es ist selbstverständlich, daß bei den beschriebenen Ausführungen
des Siebes Abänderungen vorgenommen werden können, insbesondere durch Einsatz technisch
äquivalenter Mittel, ohne dadurch aus dem Bereich der Erfindung herauszukommen.
Es kann insbesondere im Falle eines Siebes von sehr großen Abmessungen vorkommen,
daß die Breite des Siebgewebes. größer ist als die maximale Breite der handelsüblichen
Siebgewebe. In diesem Falle kann jeder quer liegende Abschniit durch Längsleisten
52, vorzugsweise aus Isolierstoff, in mehrere Teile unterteilt werden (Fig. i9).
Die verschiedenen Teile jedes quer liegenden Feldes haben genau dieselbe Länge und
sind mit ihren Enden an dieselbe Randeinfassung angeschlossen, die selbst wieder
an demselben Verbindungsschlitten 26 oder an demselben Spannschlitten 25 befestigt
ist. Die Teile der Abschnitte sind also dann parallel zu denselben Klemmen eines
Transformators von niedriger Spannung geschaltet. Fig. i9 zeigt .ein Beispiel dieser
Anordnung, bei dem jeder quer liegende Abschnitt in zwei Teile unterteilt ist, die
parallel entsprechend zwischen den Klemmen c-d, d-c und e-c eines Drehstromtransformators
von sehr niedriger Spannung in Dreieckschaltung liegen. Es ist klar, daß jeder quer
liegende Abschnitt auch in mehr als zwei Teile je nach der Breite des Siebes unterteilt
sein kann, und diese Teilung könnte auch bei anderem Siebtypen mit mehreren quer
liegenden Abschnitten in einer von Drei verschiedenen Anzahl vorgenommen werden.
Es ist auch zu bemerken, daß entlang den Längsleisten 52 praktisch keine Potentialdifferenz
zwischen den aneinanderliegenden Teilen der Teile 22, und 22b desselben quer liegenden
Abschnitts besteht und daß infolgedessen kein Funken entstehen kann, wenn etwa ein
metallischer Gegenstand gleichzeitig mit diesen Teilen in Berührung gelangt.