EP2463032A2

EP2463032A2 - Vorrichtung und Verfahren zum Sieben

Info

Publication number: EP2463032A2
Application number: EP11192439A
Authority: EP
Inventors: Georg Trapp
Original assignee: Zimmereibedarf AZ GmbH
Current assignee: Zimmereibedarf AZ GmbH
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-06-13
Also published as: EP2463032A3; DE102010062630A1

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zum Sieben von zerkleinerbaren Materialien oder Materialien, die Partikel in unterschiedlichen Größen aufweisen, weist wenigstens eine Siebfläche (2,2a,2b) auf, welche mittels wenigstens einer Antriebseinrichtung (3,3a,3b) bewegbar ist. Die wenigstens eine Antriebseinrichtung (3,3a,3b) weist wenigstens zwei um einem Abstand (x) voneinander beabstandete Antriebswellen (5,5a,5b) auf, welche an jeweiligen, um den Abstand (x) voneinander beabstandeten Anlenkpunkten (6a,6b) der Siebfläche (2,2a,2b) angreifen, um die Anlenkpunkte (6a,6b) auf einer vorbestimmten, wenigstens annähernd kreisförmigen oder elliptischen Bahn zu bewegen. Eine der Antriebswellen (5,5a,5b) ist mittels eines Festlagers (8) und die andere Antriebswelle (5,5a,5b) mittels eines Loslagers (9) über den jeweiligen Anlenkpunkt (6a,6b) an der Siebfläche (2,2a,2b) gelagert. Das Loslager (9) weist ein bewegliches Element (9a) und eine das bewegliche Element (9a) führendes Führungselement (9b) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sieben von zerkleinerbaren Materialien oder Materialien, die Partikel in unterschiedlichen Größen aufweisen, mit wenigstens einer Siebfläche, welche mittels einer Antriebseinrichtung bewegbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Sieben von zerkleinerbaren Materialien oder Materialien, die Partikel in unterschiedlichen Größen aufweisen, bei welchem eine Siebfläche mittels einer Antriebseinrichtung bewegt wird.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind die unterschiedlichsten Vorrichtungen und Verfahren zum Sieben der verschiedensten Materialien bekannt. Mit diesen Vorrichtungen und den damit durchgeführten Verfahren sollen entweder Materialien, wie Erdklumpen und dergleichen, zerkleinert werden, oder es sollen aus einem Material, welches Partikel in unterschiedlichen Größen aufweist, Partikel aussortiert werden, die eine bestimmte Größe über- oder unterschreiten. Bei den bekannten Vorrichtungen wird meist die Siebfläche mittels eines geeigneten Antriebs bewegt, um das zu siebende Material in Bewegung zu versetzen. Meist handelt es sich dabei um eine Bewegung des Siebs in Richtung seiner Flächenerstreckung.
Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren ermöglichen jedoch nur eine unzureichende Zerkleinerung des Materials, wodurch der Siebvorgang meist sehr lang dauert.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sieben von Materialien zu schaffen, welche ein schnelles und effektives Sieben ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Lösung, gemäß welcher sich die Anlenkpunkte auf einer vorbestimmten, kreisförmigen oder elliptischen Bahn bewegen, ergibt sich eine sehr vorteilhafte Bewegung der Siebfläche, welche dazu führt, dass die zu siebenden, sich auf der Siebfläche befindlichen Materialien verhältnismäßig hoch geworfen werden und aufgrund der Schwerkraft mit einer entsprechend hohen Geschwindigkeit wieder auf das Sieb aufprallen, wo sie zerkleinert werden. Dadurch ergibt sich in verhältnismäßig kurzer Zeit eine sehr effektive Zerkleinerung des zu siebenden Materials.
Die kreisförmige oder elliptische Bewegung der Siebfläche führt zu einer sinusförmigen Bewegung des zu siebenden Materials auf der Siebfläche. Durch diese sinusförmige Bewegung werden selbst hartnäckig verklebte bzw. feste Materialien gelockert und lassen sich problemlos sieben.
Erfindungsgemäß greift die Antriebseinrichtung mit den wenigstens zwei Antriebselementen an wenigstens zwei voneinander beabstandeten Anlenkpunkten der Siebfläche an, wodurch die von der Antriebseinrichtung in die Siebfläche eingebrachte Bewegung über die gesamte Siebfläche erfolgt. Dabei wird das Material bei der Beschleunigung von der Siebfläche weg und auf die Siebfläche zu abwechselnd gelockert und wieder komprimiert, was den Siebeffekt weiter verstärkt. Bei der Aufwärtsbewegung wird das Material verdichtet und bei der Abwärtsbewegung gelockert bzw. auseinander gezogen.
Durch das erfindungsgemäß an dem einen Anlenkpunkt verwendete Loslager mit dem Führungselement und dem mittels derselben geführten beweglichen Element wird eine Überbestimmung der gesamten Antriebseinrichtung vermieden, wodurch ein problemloser Betrieb der erfindungsgemäßen Siebvorrichtung gewährleistet ist. Vorteilhafterweise kann das über das Loslager gelagerte Antriebselement Bewegungen bis zu einem gewissen Grad in Richtung des anderen Antriebselements ausführen, wodurch Herstellungstoleranzen und während des Betriebs auftretende Belastungen ausgeglichen und Schwingungen der Siebvorrichtung vermieden werden. Dagegen werden in einer von dieser Richtung verschiedenen Richtung keine Freiheitsgrade zugelassen, wodurch unerwünschte Bewegungen der Siebfläche verhindert werden, sodass letztendlich die beschriebene, vorbestimmten, wenigstens annähernd kreisförmigen oder elliptischen Bahn eingehalten werden kann.
Bei der Verwendung zweier "üblicher" Lager könnte eine vorbestimmte elliptische Bewegung oder Kreisbewegung nicht erreicht werden und es würden sich vielmehr Störungen bei der Bewegung ergeben, insbesondere würden sich die beiden Antriebselemente gegenseitig negativ beeinflussen und es könnte vor allem bei höheren Drehzahlen zu Blockierungen kommen. Ein solches Blockieren wird durch das erfindungsgemäß ausgeführte Loslager vermieden, welches vielmehr an beiden Anlenkpunkten das Entstehen der vorbestimmten, wenigstens annähernd kreisförmigen oder elliptischen Bewegung ermöglicht. Ein weiterer Vorteil, der sich durch die Verwendung des Loslagers ergibt, ist die erheblich geringere für den Antrieb der Siebvorrichtung aufzuwendende Kraft.
Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, dass das Führungselement so ausgebildet ist, dass es das bewegliche Element in Richtung einer die beiden Anlenkpunkte verbindenden Geraden führt. Durch diese Ausgestaltung des Führungselements des Loslagers kann eine Behinderung der Antriebsbewegung der Siebflächen effektiv verhindert werden.
In einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Führungselement mit der Siebfläche und das bewegliche Element mit dem Antriebselement verbunden ist, was zu einer konstruktiv sehr einfachen Lösung führt, welche das beschriebene Führungselement der Siebflächen gewährleistet.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass das bewegliche Element als Hebel ausgebildet ist, welcher an einem seiner Enden an dem Anlenkpunkt und an dem anderen Ende an einem Verbindungspunkt angelenkt ist, wobei der Anlenkpunkt und der Verbindungspunkt das Führungselement bilden. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch ihren besonders geringen Verschleiß und damit eine geringe Wartungsanfälligkeit aus.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Antriebselemente die Anlenkpunkte auf einer kreisförmigen oder elliptischen Bahn mit einem Durchmesser von mindestens 50 mm bewegen. Es hat sich herausgestellt, dass ein solcher Mindestdurchmesser der Bewegung der Anlenkpunkte hinsichtlich des Siebergebnisses sehr vorteilhaft ist. Prinzipiell gilt dabei, dass ein größerer Durchmesser der kreisförmigen Bewegung zu einer größeren Wurfhöhe des sich auf der Siebfläche befindlichen Materials führt, wodurch dieses beim Aufprallen auf die Siebfläche eine höhere Geschwindigkeit aufweist und daher eine stärkere Zerkleinerung erfährt. Dabei ist ein Durchmesser von mindestens 80 mm, vorzugsweise mindestens 100 mm, noch vorteilhafter.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Antriebselemente als mit jeweiligen Kurbelschwingen verbundene Antriebswellen ausgebildet sind, welche mit einem jeweiligen Exzenterantrieb derart antreibbar verbunden sind, dass sich eine nicht umlaufende Schwingbewegung der Antriebswellen ergibt. Durch eine derartige Anordnung, die zu einer zwar kreisförmigen oder elliptischen, jedoch nicht umlaufenden Schwingbewegung führt, wird verhindert, dass sich insbesondere längliche Gegenstände um die Antriebswellen wickeln und so den Betrieb der Vorrichtung behindern können.
In einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Antriebselemente als Kurbelwellen ausgebildet sind. Auch durch die Verwendung von Kurbelwellen ist es möglich, die erfindungsgemäße Bewegung der Anlenkpunkte der Antriebselemente an der Siebfläche zu erreichen, wobei im Falle der Kurbelwellen nur eine wenigstens annähernd kreisförmige Bewegung möglich ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie sehr einfach realisiert werden kann, zuverlässig ist und einen verhältnismäßig geringen Wartungsaufwand verursacht.
Eine weitere alternative Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Antriebselemente als hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angetriebene Zylinder-Kolben-Einheiten ausgebildet sind. Zwar stellt eine solche Ausführung der Antriebselemente insbesondere durch die aufwendige Steuerung einen größeren Aufwand als die beiden anderen Lösungen dar, sie kann bei bestimmten Anwendungen aber dennoch von Vorteil sein.
Wenn des Weiteren mehrere benachbart zueinander angeordnete Siebflächen vorgesehen sind, so können auch größere Mengen an zu siebendem Material verarbeitet werden, ohne dass von dem grundsätzlichen Konstruktionsprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgewichen werden muss.
Um die Zerkleinerung der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verarbeiteten Materialien zu beschleunigen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass auf der Siebfläche mehrere aus der Siebfläche überstehende Vorsprünge angeordnet sind.
Eine verfahrensgemäße Lösung ergibt sich aus den Merkmalen von Anspruch 11.
Der Erfinder hat überraschenderweise festgestellt, dass bei einer Geschwindigkeit von 160 bis 220 1/min die zu zerkleinernden Materialien besonders schnell zerkleinert werden und sich auf der Siebfläche in der Art einer Flüssigkeit bewegen und ähnlich einer Flüssigkeit durch das Sieb strömen und damit gesiebt werden.
Ein besonders guter Effekt stellt sich ein, wenn die Anlenkpunkte mit einer Geschwindigkeit von ca. 180 1/min, also mit einer Frequenz von ca. 3 Hz, bewegt werden.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:

Fig. 1: eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Siebvorrichtung;
Fig. 2: die Siebvorrichtung aus Fig. 1 in einer Seitenansicht;
Fig. 3: eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform zum Antrieb der erfindungsgemäßen Siebvorrichtung;
Fig. 4: eine perspektivische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung der in Fig. 3 dargestellten Siebvorrichtung;
Fig. 5: eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform zum Antrieb der erfindungsgemäßen Siebvorrichtung;
Fig. 6: eine Prinzipdarstellung einer vierten Ausführungsform zum Antrieb der erfindungsgemäßen Siebvorrichtung; und
Fig. 7: eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform aus Fig. 6; und
Fig. 8: eine Schnittansicht der Ausführungsform aus Fig. 7.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Siebvorrichtung 1, welche zum Sieben, Sortieren oder Abschütteln von nicht dargestellten zerkleinerbaren Materialien oder Materialien, die Partikel in unterschiedlichen Größen aufweisen, dient. Bei dem zu siebenden Material bzw. Gut kann es sich beispielsweise um Humus, größere Erdklumpen, die auch mit Steinen vermischt sein können, Hackschnitzel, Sand, Kies, Bauschutt und ähnliches handeln. Durch das Sieben sollen die feineren Bestandteile von den gröberen Bestandteilen getrennt werden. Des weiteren ist die nachfolgend detailliert beschriebene Siebvorrichtung 1 in verschiedenen Bereichen des Recyclings, der Bauschutttrennung, der Papier- oder Kartonagentrennung, bei ballistischen Trennsystemen, der Gewerbeabfallsortierung, der Hausmülltrennung, beispielsweise zum Abschütteln von Anhaftungen, zum Beispiel wenn Biomasse an Verpackungen klebt, der Fördertechnik und dem landwirtschaftlichen Bereich, beispielsweise zur Sortierung, Siebung und Abschüttlung zum Beispiel in Mähdreschern, Kartoffelvollerntern oder ähnlichem, einsetzbar.
Die Siebvorrichtung 1 weist im Allgemeinen wenigstens eine Siebfläche 2 auf, wobei in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei benachbart zueinander angeordnete Siebflächen 2a und 2b vorgesehen sind. Selbstverständlich kann auch eine noch größere Anzahl an Siebflächen 2 vorgesehen sein. Die Siebflächen 2a und 2b sind mittels wenigstens einer Antriebseinrichtung 3 bewegbar. Im vorliegenden Fall sind zwei voneinander beabstandete Antriebseinrichtungen 3a und 3b vorgesehen, welche im vorliegenden Fall eine nicht dargestellte, beispielsweise als Elektromotor ausgebildete Antriebsquelle aufweisen.
Jede der Antriebseinrichtungen 3a und 3b weist ein von der Antriebsquelle über eine Verbindungseinrichtung 4, wie beispielsweise einer Kette oder einem Getriebe, beispielsweise einem Kegelradgetriebe, angetriebenes, als Antriebswelle 5 ausgebildetes Antriebselement auf, sodass im vorliegenden Fall also zwei Antriebswellen 5a und 5b vorgesehen sind, die um einen mit "x" bezeichneten Abstand voneinander beabstandet sind. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, verlaufen die Antriebswellen 5a und 5b über die gesamte Breite der beiden nebeneinander angeordneten Siebflächen 2a und 2b. In dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Antriebswellen 5a und 5b um Kurbelwellen, die von an sich bekannter Bauart sein können. Die beiden als Kurbelwellen ausgebildeten Antriebswellen 5a, 5b werden mittels der Antriebsquelle synchron angetrieben, um eventuelle Beschädigungen der Siebflächen 2a und 2b zu vermeiden. Selbstverständlich ist es auch möglich, für jede der Antriebswellen 5a, 5b eine eigene Antriebsquelle vorzusehen.
Jede der Antriebswellen 5a, 5b der Antriebseinrichtungen 3a, 3b ist an einem jeweiligen Anlenkpunkt 6a, 6b mit den Siebflächen 2a, 2b verbunden, was in der Darstellung gemäß Fig. 2 besser erkennbar ist. Auch die Anlenkpunkte 6a, 6b sind um den Abstand x voneinander beabstandet angeordnet. Die Verbindung der Antriebswellen 5a, 5b mit dem jeweiligen Anlenkpunkt 6a, 6b erfolgt bei der Ausführungsform der Antriebswellen 5a, 5b als Kurbelwellen über jeweilige Exzenterzapfen bzw. Pleuelzapfen 7 der Kurbelwellen. Die Pleuelzapfen 7 stellen also die Verbindung der Antriebswellen 5a, 5b mit den Siebflächen 2a, 2b über die Anlenkpunkte 6a, 6b her, sodass sich eine direkte Verbindung der Siebflächen 2a, 2b mit der Antriebseinrichtung 3 bzw. den Antriebseinrichtungen 3a, 3b ergibt. Dadurch erfolgt eine effektive Übertragung der von den Antriebseinrichtungen 3a, 3b eingeleiteten Kraft bzw. Energie über die Siebflächen 2a, 2b auf das zu siebenden Material. Im vorliegenden Fall sind insgesamt vier Pleuelzapfen 7 vorgesehen, von denen jeweils zwei der einen Antriebswelle 5a und zwei der anderen Antriebswelle 5b zugeordnet sind. Gleichzeitig sind jeder der Siebflächen 2a, 2b jeweils zwei Pleuelzapfen 7 der Kurbelwellen zugeordnet.
Durch den Antrieb mittels der Antriebseinrichtungen 3a, 3b können die beiden Siebflächen 2a, 2b über die Antriebswellen 5a, 5b derart angetrieben werden, dass die Anlenkpunkte 6a, 6b der Siebflächen 2a, 2b jeweilige vorbestimmte, im Wesentlichen bzw. wenigstens annähernd elliptische oder kreisförmige Bewegungen mit einem Durchmesser von mindestens 50 mm ausführen. Der Durchmesser des Kreises bzw. der Ellipse, welchen der jeweilige die Anlenkpunkt 6a, 6b ausführt, beträgt wenigstens 50 mm, bevorzugt 80 mm, noch bevorzugter 100 mm und noch bevorzugter 120 mm. Dadurch führen auch die Siebflächen 2a, 2b entsprechende, wenigstens annähernd kreisförmige oder elliptische Bewegungen aus und die nicht dargestellten, sich auf den Siebflächen 2a, 2b befindlichen Materialien werden bei jedem Hub der entsprechenden Siebfläche 2a, 2b verhältnismäßig hoch geworfen werden, kehren aufgrund der Schwerkraft um, wodurch sie auf eine der Siebflächen 2a, 2b prallen und dort zerbrechen. Hierbei ist anzumerken, dass bei der Ausführungsform der Antriebswellen 5a, 5b als Kurbelwellen nur eine im wesentlichen kreisförmige Bewegung und keine elliptische Bewegung möglich sind. Eine elliptische Bewegung der Anlenkpunkte 6a, 6b ist dagegen mit den in den Figuren 3 und 4 sowie in Fig. 5 beschriebenen Ausführungsformen möglich.
Aus Fig. 2 geht des weiteren hervor, dass eine der Antriebswellen, im vorliegenden Fall die Antriebswelle 5a, mittels eines Festlagers 8 und die andere Antriebswelle 5b mittels eines Loslagers 9 über den jeweiligen Anlenkpunkt 6a, 6b an der Siebfläche 2a, 2b gelagert ist. Das Festlager 8 kann durch eine übliche kreisrunde Bohrung gebildet sein, in welchem sich beispielsweise ein nicht dargestelltes, übliches Wälzlager befinden kann. Dagegen weist das Loslager 9 ein bewegliches Element 9a und ein Führungselement 9b auf, welche das bewegliche Element 9a in Richtung einer gedachten, die beiden Anlenkpunkte 6a, 6b verbindenden, mit "A" bezeichneten Geraden innerhalb oder parallel zu der Ebene der Siebfläche 2a, 2b führt. Durch diese Ausgestaltung des Loslagers 9 wird eine Behinderung der Antriebsbewegung der Siebflächen 2a, 2b verhindert. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das bewegliche Element 9a als Gleitelement, insbesondere als Gleitstein, und das Führungselement 9b als Linearführung ausgebildet. Es wäre jedoch auch möglich, das Loslager 9 in der Form eines Rollenlagers, einer Kugelumlaufführung, einer Rollenumlaufführung, eines Magnetlagers, eines Luftlagers oder eines hydrostatischen Lagers auszuführen. Bei sämtlichen Ausführungsformen des Loslagers 9 ist jedoch sicherzustellen, dass das bewegliche Element 9a in dem Führungselement 9b einen Freiheitsgrad in Richtung der die beiden Anlenkpunkte 6a und 6b verbindenden Geraden A hat, um eine Behinderung der Antriebsbewegung der Siebflächen 2a und 2b zu verhindern. Ein Freiheitsgrad beispielsweise in senkrechter Richtung ist durch das Loslager 9 dagegen eingeschränkt. Beispielsweise könnte an dem Anlenkpunkt 6b auch ein Pleuel lose angebracht und mit der Antriebseinrichtung 3b verbunden sein, um den beschriebenen Freiheitsgrad des Loslagers 9 zu gewährleisten.
Mit Ausnahme des Festlagers 8 und des Loslagers 9 sind die Antriebseinrichtungen 3a und 3b jedoch vorzugsweise identisch zueinander ausgeführt. Dies stellt den oben beschriebenen synchronen Antrieb der Antriebswellen 5a, 5b sicher.
In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist das Führungselement 9b als Langloch ausgebildet, es ist jedoch auch möglich, das Führungselement 9b durch zwei parallel zueinander verlaufende Leisten zu bilden. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann eine dieser Leisten mittels einer Feder oder einer anderen geeigneten Einrichtung, beispielsweise eines Keils, gegen das bewegliche Element 9a gepresst werden, um auf diese Weise ein sich selbsttätig nachstellendes Loslager 9 zu bilden. Die Feder müsste dabei eine derartige Kraft aufbringen, dass sich der Anlenkpunkt 6b nicht entgegen der Feder bewegen und das bewegliche Element 9a von der der Feder gegenüberliegenden Leiste des Führungselements 9b abheben kann. Selbstverständlich könnte auch vorgesehen sein, dass das Loslager 9 bei Verschleiß manuell nachgestellt werden muss, um unerwünschtes Spiel zu vermeiden.
Des weiteren ergibt sich aus Fig. 2, dass über die Siebflächen 2a, 2b verteilt mehrere aus den Siebflächen 2a, 2b überstehende Vorsprünge 10 angeordnet sind, welche zur besseren Zerkleinerung des mittels der Siebvorrichtung 1 gesiebten Materials dienen, da das auf die Vorsprünge 10 aufprallende Material von denselben zerkleinert wird.
Falls die Siebvorrichtung 1 eine größere als die in den einzelnen Ausführungsformen dargestellte Fläche aufweist, können auch mehrere der Siebflächen 2 hintereinander angeordnet sein, um einen zu großen Abstand der Antriebswellen 5a, 5b voneinander zu vermeiden. Des weiteren ist es möglich, die Siebflächen 2a, 2b mit einer größeren als der dargestellten Breite auszuführen. Im Falle des Einsatzes von drei nebeneinander angeordneten Siebflächen 2 weist vorzugsweise die mittlere Siebfläche 2 wenigstens annähernd die doppelte Breite der beiden äußeren Siebflächen 2 auf, so dass ein Massenausgleich erreicht wird.
In den Figuren 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform der Siebvorrichtung 1 dargestellt, insbesondere deren Antriebseinrichtung 3. Dabei weist die Siebvorrichtung 1 gemäß Fig. 3 lediglich eine Siebfläche 2 auf, während die Siebvorrichtung 1 gemäß Fig. 4 zwei Siebflächen 2a und 2b aufweist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Siebflächen 2 annähernd beliebig.
In der Ansicht gemäß Fig. 3 ist zu erkennen, dass die Antriebseinrichtungen 3a, 3b jeweils zwei Kurbelschwingen 11 aufweisen, welche mit einem jeweiligen, in Fig. 4 dargestellten Exzenterantrieb 12 derart antreibbar verbunden sind, dass sich eine nicht umlaufende Schwingbewegung der Antriebswellen 5a, 5b ergibt. Wiederum ist dabei die sich in der Darstellung links befindliche, der Antriebseinrichtung 3a zugeordnete Antriebswelle 5a mittels eines Festlagers 8 und die in sich in der Darstellung rechts befindliche, der Antriebseinrichtung 3b zugeordnete Antriebswelle 5b mittels eines Loslagers 9 an der Siebfläche 2 gelagert.
Neben den beiden Kurbelschwingen 11 weisen die Antriebseinrichtungen 3a, 3b jeweils zwei Zwischenlenker 13 auf, mittels denen die Kurbelschwingen 11 an dem jeweiligen Anlenkpunkt 6a, 6b gelenkig mit der Siebfläche 2 verbunden sind. Zur Bildung der Anlenkpunkte 6a, 6b kann ein nicht näher bezeichneter Achsbolzen durch die Zwischenlenker 13 und die Siebfläche 2 verlaufen. Die mit ihrer Drehachse quer zur Schwingebene der Zwischenlenker 13 verlaufenden Antriebswellen 5a, 5b sind in einem Abstand voneinander und in Längsrichtung der Siebfläche 2 betrachtet hintereinander und auf gleicher Höhe angeordnet. Die Drehachse einer der Antriebswellen 5a, 5b liegt vor und die der anderen hinter dem Anlenkpunkt 6a bzw. 6b, wodurch die Kurbelschwingen 11 über einen Schwenkwinkelbereich von im wesentlichen 0 - 180° gleichsinnig und richtungsumkehrbar angetrieben werden können. Dies führt dazu, dass die unteren Enden der Zwischenlenker 13 von der ihr zugeordneten Kurbelschwinge 11 entlang einem Kreisbahnabschnitt nach oben bzw. unten bewegt werden und einen entsprechenden Vorschub des jeweiligen Zwischenlenkers 13 erzeugen. Die Antriebswellen 5a, 5b werden synchron im gleichen Richtungssinn angetrieben, wodurch die beiden Zwischenlenker 13 in jeder möglichen Stellung einen ausreichend großen Winkel einschließen, um über eine Dreiecksverbindung eine stabile Abstützung an den Kurbelschwingen 11 und somit über die nicht dargestellte Lagerung der Antriebswellen 5a, 5b die Abstützung an einem ebenfalls nicht dargestellten Rahmen der Siebvorrichtung 1 zu gewährleisten.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform wäre es auch möglich, dass die Antriebswellen 5a, 5b auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. Dann sollten die Ausführungen der Kurbelschwingen 11 und der Zwischenlenker 13 angepasst werden.
In Fig. 4 ist die Ausführungsform der in Fig. 3 erläuterten Antriebseinrichtung 3 für zwei nebeneinander angeordnete Siebflächen 2a und 2b dargestellt, wobei jedoch nur eine der beiden in Fig. 3 dargestellten Antriebseinrichtungen, nämlich die Antriebseinrichtung 3a, dargestellt ist. Durch die Verwendung der beiden Siebflächen 2a und 2b wird ein Ausgleich der zum Antrieb derselben eingesetzten Energie erreicht, da sich bei der Aufwärtsbewegung der Siebfläche 2a die Siebfläche 2b nach unten bewegt und umgekehrt. Vielmehr ergibt sich durch die Abwärtsbewegung einer der Siebflächen 2a, 2b eine Schwungübernahme für die sich aufwärts bewegende Siebfläche 2b bzw. 2a. Prinzipiell kann eine annähernd beliebige Anzahl an Siebflächen 2 nebeneinander vorgesehen sein, da der von der Antriebseinrichtung 3a, 3b erzeugte Antrieb annähernd beliebig oft abgenommen werden kann. Um zu verhindern, dass das zu siebende Material zwischen den beiden Siebflächen 2a und 2b nach unten fällt, kann zwischen den Siebflächen 2a und 2b eine nicht dargestellte Abdeckung vorgesehen sein.
Bei der Antriebseinrichtung 3a sind Kurbelschwingen 11 und 11' paarweise auf unterschiedlichen Höhen angeordnet. Des weiteren ist eine Exzentersteuerung mit Exzentergetrieben 14 und 14' vorgesehen, die im vorliegenden Fall seitlich neben der rechten Siebfläche 2a der Siebvorrichtung 1 angeordnet sind. Die Exzentergetriebe 14 und 14' dienen dazu, eine gegenläufige Zwangssteuerung der in entgegengesetzten Richtungen anzutreibenden Siebflächen 2a und 2b sicherzustellen. Dazu ist die in der einen Richtung anzutreibende Siebfläche 2a über die Zwischenlenker 13 mit den Kurbelschwingen 11 der unteren Antriebswellen 5 beweglich verbunden, während die in der entgegengesetzten Richtung anzutreibende Siebfläche 2b über die Zwischenlenker 13' mit den Kurbelschwingen 11' der oberen Antriebswellen 5 beweglich verbunden ist. Die unteren Antriebswellen 5 sind bis zu einer Schwingebene des rechten äußeren Exzentergetriebes 14 verlängert und im Endbereich jeweils mit einer Kurbelschwinge 15 versehen, die in ihrer Drehstellung jeweils mit den anderen Kurbelschwingen 11 der zugehörigen Antriebswelle 5 fluchtet. An den Hebeln der Kurbelschwingen 15 ist jeweils das untere Ende eines im vorliegenden Fall geraden Steuerhebels 16 schwenkbar gelagert. Die oberen Enden der beiden Steuerhebel 16 laufen spitzwinklig aufeinander zu und sind am oberen Ende gemeinsam auf einem als Gewindebolzen ausgebildeten Exzenterbolzen 17 gelagert, der axial von der Außenseite einer runden Lochscheibe einer Exzenterwelle 18 des Exzenterantriebs 12 absteht. Die Lochscheibe weist in radialer Richtung mehrere nicht näher bezeichnete Gewindebohrungen auf, in die der Exzenterbolzen 17 eingeschraubt werden kann, um eine Verstellung des Hubs zu erreichen. Eine solche Hubverstellung kann auch stufenlos ausgeführt sein. Dabei ist auch eine Verstellung des Hubs während des Betriebs der Antriebseinrichtungen 3a bzw. 3b möglich, zum Beispiel durch den Einsatz eines geeigneten Elektromotors.
Die Lochscheibe der Exzenterwelle 18 geht in einen Wellenstumpf über, der mit einem Wellenstumpf einer in entgegengesetzter Richtung koaxial angeordneten Exzenterwelle 18' drehfest verbunden ist, so dass die Exzenterwelle 18 synchron mit der Exzenterwelle 18' rotiert. Von der Außenseite der Exzenterwelle 18' ragt ebenfalls ein zylindrischer Exzenterbolzen 17' nach außen, und zwar auf der diametral gegenüberliegenden Seite des Exzenterbolzens 17. In der dargestellten Position der Antriebseinrichtung 3a befindet sich der Exzenterbolzen 17 also in seiner unteren und der Exzenterbolzen 17' in seiner oberen Endlage. Die Position der Exzenterbolzen 17 und 17' ist genau umgekehrt, wenn die Exzenterwellen 18 und 18' um 180° gedreht werden. Da an dem Exzenterbolzen 17' die oberen Enden von zwei der Steuerhebel 16' angelenkt sind, deren untere Enden jeweils gelenkig mit einer der Kurbelschwingen 15' einer der Antriebswellen 5a verbunden sind, werden die Antriebswellen 5a stets in entgegengesetzter Richtung um einen entsprechenden Winkel hin und her gedreht, was aufgrund der Kinematik zu gegenläufigen Bewegungen der beiden Siebflächen 2a und 2b führt. Die Steuerhebel 16 weisen die gleiche Länge auf wie die Zwischenlenker 13 und die Steuerhebel 16' weisen die gleiche Länge auf wie die Zwischenlenker 13'.
Der Mittelpunkt der Exzenterwellen 18 und 18' ist vorzugsweise der Mittelpunkt eines Kreises, auf denen die Anlenkpunkte der Antriebswellen 5a, 5b an den Kurbelschwingen 11, 11', 15 und 15' bzw. die Mittelpunkte der Antriebswellen 5a, 5b liegen. Dadurch ergibt sich beim Antrieb der Siebflächen 2a und 2b mittels der wenigstens einen Antriebseinrichtung 3 keine Unwucht und die Antriebseinrichtung 3 weist keine Totpunkte auf.
Der Schwenkwinkel der Kurbelschwingen 11, 11', 15 und 15' kann verstellt werden, da diese über ihre Länge mindestens zwei weitere, einander gegenüberliegende Schraubenlöcher zur Befestigung der das untere Ende der Zwischenlenker 13 bzw. 13' oder der Steuerhebels 16 bzw. 16' durchdringenden Kurbelachse aufweisen. Somit kann sozusagen eine verstellbare Kurbelwelle erreicht werden, wobei auch hier während des Betriebs verstellbare Kurbelschwingen 11, 11', 15 und 15' vorstellbar sind, beispielsweise durch den Einsatz von Gewindestangen, welche zwei Teile der Kurbelschwingen 11, 11', 15 und 15' miteinander verbinden und beispielsweise elektromotorisch verstellbar ausgeführt sein können. Auch eine stufenlose Verstellung ist vorstellbar. Eine alternative, gegebenenfalls einfachere Lösung hierfür könnte sich durch den Einsatz anders dimensionierter Exzenterwellen 18 und 18' ergeben.
Durch die beschriebene Anordnung werden die durch die Exzenterantriebe 12 auf der Antriebsseite erzeugten Bewegungen der Kurbelschwingen 11 nach innen, d. h. auf die Abtriebsseite, der Siebfläche 2 der Siebvorrichtung 1 kopiert. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist exakt dieselbe Antriebseinrichtung 3a in nicht dargestellter Weise und wie in Fig. 3 angedeutet als Antriebseinrichtung 3b auch an dem anderen Ende der Siebflächen 2a, 2b vorgesehen und, wie oben beschrieben, ist der Anlenkpunkt 6b der nicht dargestellten Antriebseinrichtung 3b mittels des Loslagers 9 an der Siebfläche 7b angebracht. Insbesondere weist auch die an dem Anlenkpunkt6b angreifende Antriebseinrichtung 3b dieselbe Anzahl an Wellen auf wie die Antriebseinrichtung 3a, um eine Zwangsführung der Siebfläche 2 und eine damit verbundene ausreichende Stabilität der Bewegung der Siebvorrichtung 1 auch bei größeren Belastungen zu erreichen. Das Loslager 9 kann wie unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben ausgeführt sein. Auf der gegenüberliegenden Seite des Exzenterantriebs 12 sind die Antriebswellen 5a auf nicht dargestellten Art und Weise an einem ebenfalls nicht dargestellten Rahmen der Siebvorrichtung 1 gelagert.
Für sämtliche Teile der Antriebseinrichtungen 3a und 3b, insbesondere für die Kurbelschwingen 11 und 15, können Ausgleichsgewichte zum Einsatz kommen, um einen besseren Gleichlauf der Antriebseinrichtungen 3a und 3b zu erreichen. Vorzugsweise sind sämtliche Kurbelschwingen 11 und 11' sowie 15 und 15' jeweils gleich lang, sodass sich eine kreisförmige Bewegung einstellt. Des Weiteren können auch alle Kurbelschwingen 11, 11', 15 und 15' dieselbe Länge aufweisen.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Siebvorrichtung 1, bei welcher die Antriebselemente 5a, 5b als hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angetriebene Zylinder-Kolben-Einheiten ausgebildet sind. Jedes Antriebselement 5a, 5b weist dabei jeweils ein Paar der Zylinder-Kolben-Einheiten auf, d.h. an jedem der Anlenkpunkte 6a, 6b greifen jeweils zwei Zylinder-Kolben-Einheiten an, um die Zwangsführung der Siebfläche 2 zu erreichen. Zur Ansteuerung der Zylinder-Kolben-Einheiten können also hydraulische oder pneumatische Ventile oder auch Elektromotoren eingesetzt werden. Auch mit dieser Ausführungsform der Antriebseinrichtungen 3a, 3b der Siebvorrichtung 1 ist es möglich, die Anlenkpunkte 6a, 6b, an denen die Antriebselemente 5a, 5b angreifen, auf einer vorbestimmten, kreisförmigen oder elliptischen Bahn zu bewegen, um das sich auf der Siebfläche 2 befindliche Material zu sieben. Auch hierbei ist der Anlenkpunkt 6a mittels des Festlagers 8 und der Anlenkpunkt 6b mittels des Loslagers 9 mit der Siebfläche 2 verbunden.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Siebvorrichtung 1, insbesondere deren Antriebseinrichtung 3, die sehr ähnlich zu der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist. Dabei sind ebenfalls die Kurbelschwingen 11 und die Zwischenlenker 13 vorgesehen.
Das Festlager 8 kann bei dieser Ausführungsform identisch zu dem Festlager 8 gemäß Fig. 3 ausgeführt sein. Das Loslager 9 ist dagegen, wie nachfolgend beschrieben, anders ausgeführt als bei der Ausführungsform von Fig. 3. Dabei sind die beiden Zwischenhebel 13 über einen das bewegliche Element 9a des Loslagers 9 darstellenden Hebel 19 mit dem Anlenkpunkt 6b an der Siebfläche 2 verbunden. Die Verbindung des Hebels 19 mit den Zwischenhebeln 13 erfolgt an einem Verbindungspunkt 20. Der Hebel 19 ist auf der dem Verbindungspunkt 20 gegenüberliegenden Seite an dem Anlenkpunkt 6b mit der Siebfläche 2 verbunden. Der Verbindungspunkt 20 und der Anlenkpunkt 6b, die an den beiden Enden des Hebels 19 vorgesehen sind, bilden damit das Führungselement 9b des Loslagers 9.
Durch die Verbindung der Zwischenhebel 13 und damit der Antriebseinrichtung 3b über den Hebel 19 mit der Siebfläche 2 ergibt sich eine andere Konstruktion des Loslagers 9, bei der sich der Hebel 19 bei der Rotation des Verbindungspunkts 20 auf der mittels der gestrichelten Linie dargestellten Kreisbahn aufgrund seiner Führung mittels des durch den Anlenkpunkt 6b und den Verbindungspunkt 20 gebildeten Führungselements 9b entsprechend bewegt. Der Hebel 19 kann eine Schrägstellung einnehmen und dient auf diese Weise zum Ausgleich eventueller Längenunterschiede, die sich durch eine Ausdehnung der Siebfläche 2 ergeben können.
Die beschriebene Lösung mit dem Hebel 19 hat gegenüber der in Fig. 3 oder Fig. 5 dargestellten Ausführungsformen den Vorteil, dass sie einem geringeren Verschleiß unterworfen ist, da der das bewegliche Element 9a des Loslagers 9 bildende Hebel 19 nicht in gleitendem Kontakt mit dem Führungselement 9b steht.
Fig. 7 zeigt eine detailliertere Darstellung des Loslagers 9 aus Fig. 6. Dabei ist erkennbar, dass der Verbindungspunkt 20 in Form eines Bolzens ausgebildet ist. Der Hebel 19 ist einerseits mit dem Verbindungspunkt 20 und andererseits mit dem Anlenkpunkt 6b verbunden, wobei zur letztgenannten Verbindung im vorliegenden Fall eine Schraube 21 eingesetzt werden kann.
In Fig. 8 ist die in Fig. 6 nur schematisch gezeigte Ausführungsform des Loslagers 9 im Schnitt dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass an dem in Form eines Bolzens ausgeführten Verbindungspunkt 20 die beiden Zwischenlenker 13 angreifen, d.h. dass der den Verbindungspunkt 20 bildenden Bolzen eine Achse für die beiden Zwischenlenker 13 darstellt. Die Verbindung des den Verbindungspunkt 20 bildenden Bolzens erfolgt im vorliegenden Fall mittels jeweiliger Schrauben 22.
Sämtliche Einzelheiten der hierin beschriebenen Ausführungsformen der Siebvorrichtung 1 können im Prinzip beliebig miteinander kombiniert werden, wenn nicht offensichtliche Gründe dagegen sprechen. Beispielsweise ist es möglich, die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform mit den Zylinder-Kolben-Einheiten aus Fig. 5 zu kombinieren.
Die Siebvorrichtung 1 gemäß der hierin beschriebenen Ausführungsformen kann auch transportabel ausgeführt sein, d. h. sie kann mit Rädern versehen sein, sie kann auf einem Anhänger oder einer Ladefläche transportiert werden oder sie kann in einem mit Rädern ausgestatteten Rahmen angeordnet sein. Des Weiteren ist es möglich, mehrere Siebvorrichtungen 1 aufeinander anzuordnen. Dadurch ist ein stufenförmiges bzw. kaskadenartiges Sortieren oder Sieben möglich, indem das in der oberen Siebvorrichtung 1 gesiebte Gut einer sich darunter befindlichen Siebvorrichtung 1 zugeführt wird.
Mit den hierin dargestellten Ausführungsformen lässt sich ein Verfahren zum Sieben von zerkleinerbaren Materialien oder Materialien, die Partikel in unterschiedlichen Größen aufweisen, durchführen, bei dem die Siebfläche 2 mittels der Antriebseinrichtung 3 bewegt wird. Ein erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, die wenigstens zwei die Siebfläche 2 mit der Antriebseinrichtung 3 verbindenden Anlenkpunkte 6 mit einer Geschwindigkeit von 160 - 220 1/min, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von ca. 180 1/min, auf einer vorbestimmten, kreisförmigen oder elliptischen Bahn zu bewegen. Auf diese Weise ergibt sich eine sinusförmige Bewegung des zu siebenden Materials. Bei einer solchen Rotationsgeschwindigkeit, die einer Frequenz von 3 Hz entspricht, ergeben sich besonders gute Siebergebnisse. Die obere Geschwindigkeitsgrenze von 220 1/min bzw. der obere Geschwindigkeitsbereich ist insbesondere beim Einsatz der Siebvorrichtung als Ballistikförderer relevant.
Prinzipiell ist es möglich, in das zu siebende Material härteres Material beizumischen, um eine bessere Zerkleinerung desselben zu erreichen. Beispielsweise ist bei dem Sieben von Humus der Einsatz von Steinen möglich, welche in dem Humus als Schlagkörper wirken.

Claims

Vorrichtung (1) zum Sieben von zerkleinerbaren Materialien oder Materialien, die Partikel in unterschiedlichen Größen aufweisen, mit wenigstens einer Siebfläche (2,2a,2b), welche mittels wenigstens einer Antriebseinrichtung (3,3a,3b) bewegbar ist, wobei die wenigstens eine Antriebseinrichtung (3,3a,3b) wenigstens zwei um einem Abstand (x) voneinander beabstandete Antriebselemente (5,5a,5b) aufweist, welche an jeweiligen, um den Abstand (x) voneinander beabstandeten Anlenkpunkten (6a,6b) der Siebfläche (2,2a,2b) angreifen, um die Anlenkpunkte (6a,6b) auf einer vorbestimmten, wenigstens annähernd kreisförmigen oder elliptischen Bahn zu bewegen, wobei eines der Antriebselemente (5,5a,5b) mittels eines Festlagers (8) und das andere Antriebselement (5,5a,5b) mittels eines Loslagers (9) über den jeweiligen Anlenkpunkt (6a,6b) an der Siebfläche (2,2a,2b) gelagert ist, und wobei das Loslager (9) ein bewegliches Element (9a) und ein das bewegliche Element (9a) führendes Führungselement (9b) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet dass das Führungselement (9b) so ausgebildet ist, dass es das bewegliche Element (9a) in Richtung einer die beiden Anlenkpunkte (6a,6b) verbindenden Geraden (A) führt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (9b) mit der Siebfläche (2,2a,2b) und das bewegliche Element (9a) mit dem Antriebselement (5,5a,5b) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element (9a) als Hebel (19) ausgebildet ist, welcher an einem seiner Enden an dem Anlenkpunkt (6b) und an dem anderen Ende an einem Verbindungspunkt (20) angelenkt ist, wobei der Anlenkpunkt (6b) und der Verbindungspunkt (20) das Führungselement (9b) bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebselemente (5,5a,5b) die Anlenkpunkte (6a,6b) auf einer kreisförmigen oder elliptischen Bahn mit einem Durchmesser von mindestens 50 mm bewegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebselemente (5,5a,5b) als mit jeweiligen Kurbelschwingen (11) verbundene Antriebswellen ausgebildet sind, welche mit einem jeweiligen Exzenterantrieb (12) derart antreibbar verbunden sind, dass sich eine nicht umlaufende Schwingbewegung der Antriebswellen ergibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebselemente (5,5a,5b) als Kurbelwellen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebselemente (5,5a,5b) als hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angetriebene Zylinder-Kolben-Einheiten ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere benachbart zueinander angeordnete Siebflächen (2,2a,2b) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Siebfläche (2,2a,2b) mehrere aus der Siebfläche (2,2a,2b) überstehende Vorsprünge (10) angeordnet sind.
Verfahren zum Sieben von zerkleinerbaren Materialien oder Materialien, die Partikel in unterschiedlichen Größen aufweisen, bei welchem wenigstens eine Siebfläche mittels einer Antriebseinrichtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei die Siebfläche (2,2a,2b) mit der Antriebseinrichtung (3,3a,3b) verbindende Anlenkpunkte (6a,6b) mit einer Geschwindigkeit von 160 - 220 1/min auf einer vorbestimmten, kreisförmigen oder elliptischen Bahn bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkpunkte (6a,6b) mit einer Geschwindigkeit von ca. 180 1/min bewegt werden.