WO2007090305A1 - Siebvorrichtung für kontrollsiebung - Google Patents

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WO2007090305A1
WO2007090305A1 PCT/CH2007/000039 CH2007000039W WO2007090305A1 WO 2007090305 A1 WO2007090305 A1 WO 2007090305A1 CH 2007000039 W CH2007000039 W CH 2007000039W WO 2007090305 A1 WO2007090305 A1 WO 2007090305A1
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WO
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screening device
frame
sieve
screen frame
vibration
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Application number
PCT/CH2007/000039
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English (en)
French (fr)
Inventor
Boris Ouriev
Oliver Schlien
Manuel Hoehener
Niklaus SCHÖNENBERGER
Roger GEISSBÜHLER
Original Assignee
Bühler AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/42—Drive mechanisms, regulating or controlling devices, or balancing devices, specially adapted for screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/42—Drive mechanisms, regulating or controlling devices, or balancing devices, specially adapted for screens
    • B07B1/44—Balancing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B13/00—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices
    • B07B13/14—Details or accessories
    • B07B13/16—Feed or discharge arrangements

Definitions

  • the invention relates to a screening device for a powdered to granular material to be screened, in particular control screen for milling products such as flour, haze or semolina, with a Siebgut inlet, a Siebabstoss outlet and a Sieb trimfall outlet, wherein the screening device one or more screen frame with a respectively thereto having fixed sieve and a base frame.
  • the invention relates to a method for screening a powdery to granular material to be screened.
  • the invention also relates to a method for screening a powdery to granular material to be screened.
  • control screenings are required to prevent spills or hazardous contaminants from entering bulk or packaged bulk goods. This is especially important in the processing and removal of milling products such as flour, haze or semolina.
  • the invention is therefore the object of developing the screening device described above such that it allows a very fine sieve control in a bulk flow at the same time low bulk flow resistance.
  • This object is achieved in the screening device described above in that the screen frame is movably mounted relative to the base frame of the screening device and coupled to a vibration source through which the screen frame is displaceable relative to the base frame of the screening device in vibration movements.
  • the screen frame can be set in oscillatory movements whose frequency is in the range of 15 Hz to 100 Hz and whose amplitude is in the range of 0.1 mm to 6 mm.
  • this frequency range are in the usual sieves for fine bulk materials such as flour, haze, semolina, etc one or more sieving natural frequencies, so that not only the sieve frame / sieve unit (as a quasi-rigid body unit) performs a forced vibratory motion, but also the screen performs membrane vibrations with relatively large amplitudes.
  • the sieve is excited to a fundamental vibration with the sieve fundamental frequency and to harmonics with sieve harmonic frequencies. Overall, this results in a good cleaning effect of control sieves.
  • the screen frame is mounted by means of at least one oscillating spring arrangement on the base frame swingable; so that a certain by the sieve frame and the oscillating spring arrangement vibration unit is present, whose resonance frequency is determined essentially by the mass of the sieve frame and by the spring constant of the oscillating spring arrangement.
  • a total of four such oscillating spring arrangements are used, the symmetrical and / or are distributed equally along the outline of the screen frame. It is advantageous if the oscillating spring arrangements are each arranged in the vicinity of the corners on the long sides of the rectangular screen frame. Alternatively, the oscillating spring arrangements can also be arranged on each side of the rectangular screen frame in each case in the middle of the page. For screen frames with a different layout, such as triangular, hexagonal or circular shape, the oscillating spring arrangements are also preferably arranged either in the corners or in the side centers or evenly distributed along the circumference.
  • the frequency range of the oscillatory movements is between 40 Hz and 80 Hz, the operation preferably being such that the sieve frame oscillations are close to the resonance of the vibrations of the sieve frame / spring unit. This allows a lot of energy in the bulk material on the sieve or on the sieve enter. It is particularly advantageous if the sieve frame operating vibrations are in the range of 90% to 110% and preferably in the range of 95% to 105% of the resonant frequency of the sieve frame basic frame oscillation.
  • the operating vibration of the screening device is 50 Hz or 60 Hz. This makes it possible to use the AC voltages of existing power grids as a source of energy for driving the vibration sources in a particularly simple manner.
  • the vibration source is a source of mechanical vibration or vibration, wherein the vibration source may be mechanically, inductively or capacitively coupled to the screen frame.
  • the inductive and the capacitive coupling are non-contact and therefore very low-wear and quiet.
  • a vibration source and a source of electromagnetic vibrations or vibrations can be used, wherein the vibration source with the screen frame is inductively or capacitively coupled.
  • the screen frame is mounted linearly with one degree of freedom on the base frame and coupled to the vibration source, so that the screen frame is displaceable in a linear reciprocating motion.
  • This version is particularly simple and yet effective.
  • the screen frame is mounted planar with two degrees of freedom on the base frame and coupled to the vibration source, so that the screen frame is displaceable in a circular, in particular elliptical path movement. This design is extremely effective in preventing screen clogging over the entire screen surface.
  • the screen frame is movably mounted relative to the base frame of the screening device and coupled to a first vibration source, through which the screen frame is displaceable relative to the base frame of the screening device in oscillatory movements, and the screening device has a compensation body, relative to the base frame of the screening device movably mounted and coupled to a second vibration source.
  • the first oscillation source and the second oscillation source can preferably be driven in opposite directions relative to one another.
  • the base frame is used as compensating body, which is also sprung and damped with respect to the ground, the suspension between the screen frame and the base frame has a low attenuation, while the suspension between the base frame and the floor has a strong damping.
  • the suspension between the base frame and the floor has a strong damping.
  • damping springs used for this purpose.
  • the screen frame and the balance body can be mounted linearly with one degree of freedom on the base frame and with the first vibration source and the second Be coupled vibration source, so that the screen frame is displaceable in a linear reciprocating motion and the balancing body is displaceable in an opposite direction to the movement of the screen frame reciprocating motion, preferably wherein the vibration vectors of the first and the second vibration source are collinear and the centers of gravity Sieve frame / sieve unit and the compensation body lie on the lines defined by the collinear vibration vectors. This achieves a cost-effective compensation to the outside acting forces of the screening device.
  • the screen frame and the compensation body are mounted planar with two degrees of freedom on the base frame and coupled to the first vibration source or the second vibration source, so that the screen frame is displaceable in a circular, in particular elliptical path movement and the compensation body in a for
  • the two vibration vectors of the first and the second vibration source are coplanar and the focal points of the screen frame / sieve unit and the compensation body lie in the plane defined by the coplanar vibration vectors.
  • the vibration vector has a component perpendicular to the screen plane of the screen frame. This ensures a fluidization of the bulk material, whereby the flow resistance is kept low by the sieve.
  • the vibration vector is oriented so that it has a component perpendicular and a component parallel to the sieve plane of the sieve frame, not only the fluidization but also a transverse transport of bulk material parallel to the sieve plane can be achieved.
  • the compensation body mentioned above is a second screen frame which, like the first screen frame, is movably mounted relative to the base frame of the screening device and coupled to the second oscillation source.
  • a particularly good compensation for outwardly acting vibration forces of the screening device can be achieved by selecting the mass M1 and the vector components of the amplitude A1 of the vibration vector of the sieve frame / sieve unit on the one hand and the mass M2 and the vector components of the amplitude A2 of the vibration vector of the compensating body so in that they behave as 0.5 ⁇ (A1 ⁇ M1) / (A2 ⁇ M2) ⁇ 1, 5.
  • the base frame is used as balancing body.
  • the plurality of sieve frames of a sieve stack may be mounted to be oscillatable relative to one another.
  • such a stack of sieves has two, four, six or a larger even number of identical or at least equal mass screen frames, with always two of them being coupled in pairs and within each pair the two screen frames are set in antiphase oscillations.
  • the screening device according to the invention can be made compact and gives in operation with screen frame vibration practically no dynamic forces to the environment and in particular no static for soil loading additional large force peaks to the ground.
  • the above-mentioned oscillating spring arrangements each have at least one coil spring.
  • a vibrating spring arrangement of two identical coil springs wherein the first coil spring between an upper part of the base frame and a part of the screen frame is clamped and the second coil spring between a lower part of the base frame and a part of the screen frame is clamped.
  • the two coil springs are collinear with their longitudinal axes, so that said part of the screen frame is mounted in the middle of a resultant coil spring which is twice as long as each of the identical coil springs and between an upper part and a lower part of the base frame is clamped.
  • a vibrating spring arrangement which consists of four identical ringenfedem. This quad array consists of two adjacent two-arrays.
  • the vibrating spring assemblies are sufficiently mechanically biased, i. are pre-compressed at rest. Then, the joints between the ends of the oscillating spring arrangements and the parts of the base frame or the butt joints between the ends of the individual coil springs and the parts of the base frame and between the ends of the individual coil springs and the parts of the screen frame are always under vibration Print. This contributes to a smooth running, since in vibration mode no impact of metal on metal occurs.
  • the connecting straight line runs through the first end of the helical spring winding and through the second end of the helical spring turn non-parallel to the helical spring longitudinal axis. Since the coil springs are alternately compressed and stretched during vibration operation, the inclination angle of the individual also always changes Coil spring turns. This also applies to the two outermost turns at the two ends of a coil spring. Even if the last two windings periodically move from the contact surface on the base frame or on the screen frame and move back to it, the two ends of the coil spring winding always with the screen frame and with the base frame in touch. This leads to a caused by the alternately compressed and stretched coil springs force component and movement component of the screen frame and base frame in the horizontal direction in addition to the (usually always larger) force component and movement component of the screen frame and base frame in the vertical direction.
  • the connecting straight line runs through the first end of the helical spring turn and through the second end of the helical spring turn non-parallel to the helical spring longitudinal axis.
  • the angle between the direction of the connecting line and the direction of the helical spring longitudinal axis may be in the range of 1 ° to 45 ° and is preferably in the range of 5 ° to 30 °.
  • a particularly preferred embodiment of the screening device according to the invention is characterized in that in all coil springs of the oscillating spring arrangement the distance S 1 measured parallel to the longitudinal axis of the coil spring is between see the mutually facing surfaces of the first spring end and the winding adjacent to the first spring end and the measured parallel to the coil spring longitudinal axis distance S 2 between the facing surfaces of the second spring end and the second spring end adjacent turn is greater than the amplitude of the expansion or the maximum elongation of the spring dmax divided by the number n of turns of the respective helical spring, ie Si> d max / n and S 2 > d max / n. This prevents that touch these adjacent surfaces of the coil spring in vibration mode. This contributes considerably to the smooth running of such a sieve device.
  • the adjoining end of the screen frame and the voltage applied to the base end of the coil springs can each be planar, so that in each case a pointing to the screen frame planar contact surface and the base frame facing planar contact surface is present. This ensures a stable seat of the coil springs on the parts of the base frame and the screen frame.
  • the two flat contact surfaces can be parallel to each other and not orthogonal to the coil spring longitudinal axis.
  • the force amplitude vector and the motion amplitude vector of the screen frame can then be adjusted.
  • the angle between the direction of the normal to the contact planes and the direction of the helical spring longitudinal axis may be in the range of 1 ° to 30 ° and is preferably in the range of 5 ° to 15 °.
  • the powdery to granular material to be screened is placed on the sieve, while the sieve attached to a sieve frame is set into vibratory motion relative to a base frame together with the sieve frame.
  • the amplitude a is in the range 1 mm ⁇ a ⁇ 5 mm.
  • Particularly short sieving times or high sieving capacities are obtained for 200 m 2 / s 3 ⁇ I ⁇ 400 m 2 / s 3 .
  • the amplitudes preferably being in the range 2 mm ⁇ a ⁇ 4 mm.
  • Advantageous frequency ranges are 40 Hz ⁇ f ⁇ 70 Hz, in particular 45 Hz ⁇ f ⁇ 65 Hz.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a screening device according to the invention along a vertical sectional plane
  • Fig. 2 is a schematic representation of the oscillatory motion displaceable parts of the screening device of Fig. 1 along the vertical section plane;
  • Fig. 3 shows the operating point in the amplitude response of the vibrating parts of the screening device according to the invention
  • 4 shows a schematic representation of a first example of a linear drive according to the invention
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a second example of a linear drive according to the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a third example of a linear drive according to the invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of the screen frame or sieve stack of the screening device according to the invention.
  • Fig. 8 is a side view of a vibrating spring arrangement according to the invention.
  • Fig. 9 is a partial sectional view of the vibrating spring assembly of Fig. 8 along a vertical sectional plane.
  • Fig. 10 shows a side view of a coil spring used in the inventive oscillating spring arrangement.
  • Fig. 1 shows a screening device 1 according to the invention, e.g. used as a control screen in a mill to remove foreign matter and other oversized particles of flour, haze or semolina prior to packaging.
  • the product to be subjected to the control screening passes through the screened material inlet 2 into the screening device 1 and is there guided to a screen 5a, which is stretched in a screen frame 5. Too large product particles, impurities or other foreign bodies are removed via the Siebabstoss outlet 3 from the product stream. Acceptable product passes through the screen 5a and leaves the screening device 1 via the screen drop outlet 4.
  • the rigid screen frame 5 with the screen 5a clamped therein is disposed within a base frame 8 and movably supported relative to the base frame 8 and coupled with four vibration sources 7 mounted on the frame edge (only two of which are visible in FIG. 1).
  • the sieve frame 5 and the base frame 8 can be displaced relative to the base frame 8 in oscillatory movements.
  • a fluidization of the product is achieved over the sieve 5a.
  • the resistance inevitably generated by the control sieve in the transport line is kept small, without having to sacrifice the finest possible screening to weed out even small impurities from the bulk material.
  • the screened material inlet 2 has a flexible inlet section 2 a through which it is connected to the screen frame 5.
  • the sieve-diarrhea outlet 4 has a flexible outlet portion 4a, via which it is connected to the sieve frame 5.
  • a similar flexible outlet section (not shown) may also be provided at the screen discharge outlet 3.
  • damping springs 9 are arranged between the base frame 8 and the uprights or feet 8a and various housing parts 8b.
  • the chamber above the sieve (upper sieve chamber) and the chamber below the sieve (lower sieve chamber) each have only one or more inlets 2 or only one or in each case several outlets 4.
  • an inlet 2 is in each case and an outlet 4. Therefore, the flour layer on the sieve 5a, which is more or less strongly fluidized during operation, separates the upper sieve chamber and the lower sieve chamber from one another, ie a relatively small resistance (with strong fluidization) for the air exchange between the upper and lower sieve chamber ) or a relatively large resistance (with weak fluidization). Due to the up-and-down vibrating screen 5a, this alternately leads to compression and expansion of the air in the upper screen chamber and in opposite phase to an expansion or compression of the air in the lower screen chamber.
  • the suction-pumping effect can be further optimized if further openings are provided on the upper screen chamber and / or on the lower screen chamber via which the upper and / or the lower screen chamber communicate / communicate with the surrounding atmosphere.
  • several such sieve frames 5 with a respective sieve may be arranged as a total rigid sieve stack within the sieve device 1. It is also advantageous if two screen frames 5 are arranged with a respective screen 5a and the same total mass either side by side or one above the other and are vibrated in phase opposition to each other.
  • the screen frame 5 and the base frame 8 are preferably made in sandwich construction or of a composite material. It is particularly advantageous if the material of the screen frame 5 and / or the base frame 8 is honeycomb-like or porous, in particular a foamed material, at least in some areas.
  • the materials used for this purpose are preferably stainless steel, aluminum or a polymer, the foamed areas being e.g. may consist of aluminum or polymer.
  • a screen frame 5 formed in this way and a base frame 8 formed in this way each have a high rigidity with nevertheless low mass.
  • Fig. 2 is a schematic representation of the "rigid bodies” and "elastic bodies” described in Fig. 1.
  • the two rigid bodies are formed by the sieve frame or sieve stack 5 and the base frame 8, while the elastic bodies are formed by the springs 6, 9.
  • the sieve stack 5 can be set in vibration via vibration sources 7.
  • the springs 6, referred to as oscillating springs, between the stack 5 and the base frame 8 are predominantly responsible for the oscillatory movements of the screening stack 5 relative to the base frame 8.
  • the springs 9, which are referred to as bearing springs serve to keep any dynamic ground loads possibly occurring low.
  • coil springs or leaf springs made of steel can be used, which have the least possible loss of energy due to internal friction in their deformation.
  • For the bearing springs in addition to steel springs, especially springs made of elastomeric material or a steel / elastomer combination are used, which have the highest possible energy loss due to internal friction in their deformation, so act as possible damping.
  • FIG. 3 shows the operating point B in the forced vibration / vibration amplitude path of the screen frame 5 (see FIGS. 1 and 2).
  • the amplitude A in mm is plotted, while along the abscissa the ratio of the oscillation frequency to the resonant frequency f / f R is plotted.
  • the forced oscillation of the sieve frame or sieve stack 5 one works with an excitation frequency f for which 0.95 ⁇ f / f R ⁇ 1.05. This allows enough energy to enter into the vibration / vibration in order to achieve a sufficient fluidization of flour, haze or semolina, so that the resistance of the control sieve is kept as small as possible.
  • FIGS. 4 is a schematic representation of a first example of a linear drive according to the invention, which can be used as a vibration source 7 (see FIGS. 1 and 2).
  • the linear drive 71 is formed by a first electromagnet 71a and a second electromagnet 71b and by an iron armature 71c arranged between the two electromagnets 71a, 71b.
  • the two electromagnets 71a, 71b are each rigidly connected to the base frame 8 (see FIGS. 1 and 2), while the iron armature 71c is rigid with the sieve frame or sieve stack 5 (see FIGS. 1 and 2) connected is.
  • the armature 71c is guided along a guide (not shown).
  • the iron armature 71c By periodically switching on and off or reversing polarity of the electromagnets 71a, 71b, the iron armature 71c can each be magnetized or re-magnetized such that, due to the magnetic forces between the electromagnets and the armature, a periodic reciprocating motion of the armature 71c is achieved.
  • the screen frame 5 can be forced to vibrate.
  • the two electromagnets 71a, 71b may e.g. be powered by an AC power supply. The resulting alternating magnetic field attracts the armature 71c and generates its reciprocation.
  • the anchor material used is preferably soft iron. Instead of a soft iron anchor, it is also possible to use a permanently magnetized ferromagnetic alloy anchor 71c.
  • the two electromagnets 71a, 71b are then periodically reversed. They are driven at the same frequency, but out of phase, to alternately produce a half period of upward force on the armature and a half period of downward force on the armature.
  • the linear drive 72 is also here by a first solenoid 72a and a second solenoid 72b and by a between the two electromagnets 72a , 72b arranged anchor 72c, 72d, 72e formed.
  • the armature consists of a first iron armature section 72c facing the first electromagnet 72a and a second iron armature section 72d facing the second electromagnet 72b, wherein the two iron armature slopes 72c, 72d are rigidly connected to one another via an aluminum arm 72e are.
  • soft iron or a permanently magnetized ferromagnetic material can be used as the material for the anchor sections.
  • the anchor bracket may be replaced by another non-ferromagnetic material instead of aluminum.
  • FIG. 6 is a schematic representation of a third example of a linear drive according to the invention.
  • the arrangement on the screen frame 5 and the base frame 8 correspond to the first and the second example of Fig. 4 and Fig. 5.
  • the linear drive 73 is also here by electromagnets 73a, 73b, 73c, the side by side as a kind of "battery" and one with a large number of perma- formed anchor 73f equipped armature 73d, which is arranged next to the solenoid group 73a, 73b, 73c.
  • the armature 73d is guided along an armature guide 73e indicated by dashed lines.
  • the three electromagnets 73a, 73b, 73c can be driven, for example, via a three-phase power supply.
  • the resulting traveling magnetic field pulls anchor 73d with it and generates its reciprocation.
  • a second electromagnet group (not shown) may also be arranged to the right of the armature 73d.
  • the linear drive of the third example has the advantage that the armature stroke can be significantly greater than in the linear drives of the first and second examples.
  • the linear drives 71, 72 and 73 shown in FIGS. 4, 5 and 6 can be driven in a particularly simple manner by existing alternating current or three-phase electricity networks.
  • the predetermined in such electricity networks voltage frequencies of 50 Hz or 60 Hz can be advantageously used to reciprocate the screen frame or stack sieve 5 with these frequencies relative to the base frame 8.
  • FIG. 7 is a schematic top view of the sieve frame or sieve stack 5 with strained sieve 5a of the sieve device 1 according to the invention.
  • the total of four oscillation sources 7 and the total of four oscillating springs 6 are arranged on the rectangular frame 5 in such a way that in FIGS Bulk fluidization required vibration frequencies as little modal vibrations of the frame 5 are stimulated.
  • M1 * see page 6
  • M1 * effective mass
  • vibration sources 7 and vibrating springs 6 are arranged at a point in the plan view of the screen frame 5 or are made to coincide.
  • the sieve frame or sieve stack 5 with strained sieve 5a of the sieve device 1 according to the invention can also be subdivided by intermediate walls (not shown) above the sieved sieve 5a.
  • This segmentation of the sieve surface has the advantage that in virtually all operating conditions and in particular in the case of deviations from desired operating conditions (for example, inclination of the sieve, air flow parallel to the sieve) a largely uniform distribution of the sieve material on the sieve 5a within the sieve frame is ensured.
  • the screen frame 5 is at a first position by means of a first upper oscillating spring 61 and a first lower oscillating spring 62 and at a second Place by means of a second upper oscillating spring 63 and a second lower oscillating spring 64 with respect to the base frame 8 (see Fig. 1) between an upper mounting plate 81 and a lower Mounting plate 82 of the base frame 8 swingably clamped, wherein the mounting plates 81, 82 are interconnected by vertical connecting rods 14.
  • the ends of the oscillating springs 61, 62, 63 and 64 are each fixed via a spring base 11 against lateral slippage with respect to the screen frame 5 or with respect to the mounting plates 81, 82 of the base frame 8.
  • these spring pedestals 11 are fastened to the screen frame 5 or to the attachment plates 81, 82 of the base frame 8.
  • FIG. 9 is a partial sectional view of the vibrating spring assembly 6 of FIG. 8 along a vertical sectional plane.
  • the four oscillating springs 61, 62, 63 and 64, the lower and upper spring ends respectively associated spring base 11 and the screen frame 5 and the mounting plates 81, 82 of the base frame 8 are each shown in vertical section.
  • the spring base 1 1 are each screwed with a screw 12 on the screen frame 5 or on the mounting plates 81, 82 of the base frame 8.
  • the coil springs 61, 62, 63 and 64 are precompressed in the rest state (no vibration of the screen frame 5) shown in Figs. 8 and 9, respectively.
  • the upper fixing plate 81 can be moved slightly up or down along the connecting rods 14 and fixed at this distance to the lower fixing plate 82.
  • each connecting rod 14 is assigned a setting screw 13, with which the position of the upper mounting plate 81 can be fixed to the connecting rods 14.
  • the sieve frame 5 is thus clamped swingably on the base frame 8 via upper and lower oscillating springs and can be set in vibration via one or more oscillation sources 7 acting on evenly distributed points of the sieve frame 5 (see FIG. 7).
  • the bearing points of the sieve frame 5 are thus each arranged between upper oscillating springs 61, 63 and lower oscillating springs 62, 64.
  • Fig. 10 is a side view of a coil spring used in the inventive Schwingfeder- arrangement, ie one of the coil springs 61, 62, 63 or 64 in Fig. 8.
  • the connecting line G extends through the first end 61 a of the coil spring winding and through at least the two ends 61a and 61b of the helical spring coil always remain with the screen frame 5 (see FIG. see Fig. 8) in contact.
  • the throughput of flour through the sieve and the transport of flour parallel to the sieve level can be adjusted and optimized.
  • the connecting line G through the first end of the coil spring winding and through the second end of the coil spring winding non-parallel to the coil spring longitudinal axis L.
  • the angle a between the direction of the connecting line and the direction of the helical spring longitudinal axis is in the range of 25 ° to 35 °.
  • the four oscillating springs 61, 62, 63 and 64 may also have non-circular cross-sections perpendicular to the spring longitudinal axis, so that they have a different bending stiffness, depending on the direction of the load perpendicular to the longitudinal axis of the spring.
  • Particularly preferred are oval-shaped oscillating spring cross sections. In principle, this also any polygonal cross sections such as triangle, quadrangle, pentagon, hexagon, etc. are possible. If such oscillating springs with non-circular cross sections are used in the oscillating spring arrangement 6, it is possible, similarly as in the preceding paragraph, to use describes by turning these coil springs about their longitudinal axis of the force amplitude and the motion amplitude vector of the screen frame 5 set.
  • the distance Si measured parallel to the longitudinal helical spring axis L is between the mutually facing surfaces of the first spring end 61a and the winding adjacent to the first spring end and Distance S 2 measured parallel to the helical spring longitudinal axis between the mutually facing surfaces of the second spring end 61b and the winding adjacent to the second spring end is greater than the amplitude of the stretching oscillation or the maximum elongation of the spring d max divided by the number n of turns of the respective helical spring , ie si> d ma ⁇ / n and S 2 > d ma ⁇ / n. This prevents that in vibration operation these adjacent surfaces facing each other of the coil spring touch. This contributes considerably to the smooth running of such a sieve device.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Siebvorrichtung (1) für ein pulverförmiges bis körniges Material, insbesondere Kontrollsieb für Müllereiprodukte wie Mehl, Dunst oder Griess. Die Vorrichtung besitzt einen Siebgut-Einlass (2), einen Siebabstoss-Auslass (3) und einen Siebdurchfall-Auslass (4). Ausserdem weist die Siebvorrichtung einen Siebrahmen (5) mit einem daran befestigten Sieb (5a) sowie ein Grundgestell (8) auf. Der Siebrahmen (5) ist relativ zum Grundgestell (8) der Siebvorrichtung (1) beweglich gelagert und mit einer Schwingungsquelle (7) gekoppelt, durch die der Siebrahmen (5) relativ zum Grundgestell (8) der Siebvorrichtung in Schwingungsbewegungen versetzbar werden kann. Im Betrieb kann der Siebrahmen (5) in Schwingungsbewegungen versetzt werden, deren Frequenz im Bereich von 15 Hz bis 100 Hz und deren Amplitude im Bereich von 0,1 mm bis 6 mm liegen.

Description

Siebvorrichtung für Kontrollsiebung
Die Erfindung betrifft eine Siebvorrichtung für ein pulverförmiges bis körniges Siebgut, insbesondere Kontrollsieb für Müllereiprodukte wie Mehl, Dunst oder Griess, mit einem Siebgut-Einlass, einem Siebabstoss-Auslass und einem Siebdurchfall-Auslass, wobei die Siebvorrichtung einen oder mehrere Siebrahmen mit einem jeweils daran befestigten Sieb sowie ein Grundgestell aufweist. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sieben eines pulverförmigen bis körnigen Siebgutes.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Sieben eines pulverförmigen bis körnigem Siebgutes.
Bei vielen Schüttgut erzeugenden und Schüttgut verarbeitenden bzw. transportierenden Prozessen sind Kontrollsiebungen erforderlich, um zu verhindern, dass störende oder gefährliche Fremdstoffe in ausgeliefertes oder verpacktes Schüttgut gelangen. Dies ist besonders wichtig bei der Verarbeitung und beim Abtransport von Müllereiprodukten wie Mehl, Dunst oder Griess.
Da.eine Kontrollsiebung in der Regel in einer Transportleitung erfolgt, in der das Schüttgut z.B. durch seine Schwerkraft oder mittels einer Pneumatik transportiert wird, ist man einerseits bestrebt, den durch die Kontrollsiebung erzeugten Widerstand in der Transportleitung möglichst gering zu halten. Andererseits möchte man aber eine möglichst feine Siebung erzielen, um auch kleine Fremdbestaήdteile aus dem Schüttgut auszusondern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Siebvorrichtung derart weiterzubilden, dass sie eine sehr feine Siebkontrolle in einem Schüttgutstrom bei gleichzeitig geringem Schüttgutstrom-Widerstand ermöglicht. Diese Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen Siebvorrichtung dadurch gelöst, dass der Siebrahmen relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung beweglich gelagert und mit einer Schwingungsquelle gekoppelt ist, durch die der Siebrahmen relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung in Schwingungsbewegungen versetzbar ist.
Durch die Schwingungsbewegungen des Siebrahmens relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung wird eine Siebung bewirkt und verhindert, dass sich das Sieb während des Betriebes mehr und mehr zusetzt, was letztendlich zur Sieb-Verstopfung führen kann. Dadurch lässt sich ein Besatz des Siebes weitgehend verhindern, und man erhält praktisch konstante Betriebsbedingungen hinsichtlich des Schüttgut-Durchsatzes und - wenn ein Pneumatik-Transport verwendet wird - hinsichtlich des Druckabfalls in der Pneumatik-Leitung. Des Weiteren lässt sich ein Transport des Schüttgutes parallel zur Siebebene erzeugen.
Vorzugsweise kann der Siebrahmen in Schwingungsbewegungen versetzt werden, deren Frequenz im Bereich von 15 Hz bis 100 Hz und deren Amplitude im Bereich von 0,1 mm bis 6 mm liegen. In diesem Frequenzbereich liegen bei den üblichen Sieben für feine Schüttgüter wie Mehl, Dunst, Griess, etc eine oder mehrere Sieb-Eigenfrequenzen, so dass nicht nur die Siebrahmen/Sieb-Einheit (als Quasi-Starrkörper-Einheit) eine erzwungene Vibrationsbewegung durchführt, sondern auch das Sieb Membranschwingungen mit relativ grossen Amplituden durchführt. Dabei wird das Sieb zu einer Grundschwingung mit der Sieb-Grundfrequenz und zu Oberschwingungen mit Sieb-Oberfrequenzen angeregt. Insgesamt ergibt sich dadurch eine gute Reinigungswirkung von Kontrollsieben.
Bei einer vorteilhaften Ausführung ist der Siebrahmen mittels mindestens einer Schwingfeder-Anordnung an dem Grundgestell schwingbar gelagert; so dass eine durch den Siebrahmen und die Schwingfeder-Anordnung bestimmte Schwingeinheit vorliegt, deren Resonanzfrequenz im wesentlichen durch die Masse des Siebrahmens und durch die Federkonstante der Schwingfeder-Anordnung bestimmt ist.
Vorzugsweise werden bei einem Siebrahmen mit rechteckförmigem Grundriss insgesamt vier solcher Schwingfeder-Anordnungen verwendet, die symmetrisch und/oder gleich verteilt entlang des Umrisses des Siebrahmens angeordnet sind. Vorteilhaft ist es, wenn die Schwingfeder-Anordnungen jeweils in der Nähe der Ecken an den langen Seiten des rechteckförmigen Siebrahmens angeordnet sind. Alternativ können die Schwingfeder-Anordnungen auch an jeder Seite des rechteckförmigen Siebrahmens jeweils in der Seitenmitte angeordnet sein. Bei Siebrahmen mit anderem Grundriss, wie z.B. Dreieckform, Sechseckform oder Kreisform werden die Schwingfeder-Anordnungen ebenfalls vorzugsweise entweder in den Ecken oder in den Seitenmitten bzw. gleich verteilt entlang des Kreisumfangs angeordnet.
Zweckmässig ist es, wenn der Frequenzbereich der Schwingungsbewegungen zwischen 40 Hz und 80 Hz liegt, wobei der Betrieb vorzugsweise derart erfolgt, dass die Siebrahmen-Schwingungen in der Nähe der Resonanz der Schwingungen der Siebrahmen/Feder-Einheit liegen. Dadurch lässt sich viel Energie in das Schüttgut über dem Sieb bzw. über den Sieben eintragen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Siebrahmen-Betriebsschwingungen im Bereich von 90% bis 110% und vorzugsweise im Bereich von 95% bis 105% der Resonanzfrequenz der Siebrahmen-Grundgestell- Schwingung liegen.
Speziell bei Mehl hat sich gezeigt, dass bei Frequenzen im Bereich von 40 Hz bis 80 Hz eine gute Eigenreinigung des Siebes während des Betriebs stattfindet und einer Agglo- meratbildung sowie einer Verdichtung des Mehles über dem Sieb vorgebeugt wird.
In einer vorteilhaften Ausführung beträgt die Betriebsschwingung der Siebvorrichtung 50 Hz oder 60 Hz. Dadurch lassen sich in besonders einfacher Weise die Wechselspannungen vorhandener Stromnetze als Energiequelle für den Antrieb der Schwingungsquellen verwenden.
Zweckmässigerweise ist die Schwingungsquelle eine Quelle für mechanische Schwingungen bzw. Vibrationen, wobei die Schwingungsquelle mit dem Siebrahmen mechanisch, induktiv oder kapazitiv gekoppelt sein kann. Die induktive und die kapazitive Kopplung erfolgen berührungsfrei und sind deshalb sehr verschleissarm und leise. Als Schwingungsquelle kann auch eine Quelle für elektromagnetische Schwingungen bzw. Vibrationen verwendet werden, wobei die Schwingungsquelle mit dem Siebrahmen induktiv oder kapazitiv gekoppelt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist der Siebrahmen linear mit einem Freiheitsgrad an dem Grundgestell gelagert und mit der Schwingungsquelle gekoppelt, so dass der Siebrahmen in eine lineare Hin- und Herbewegung versetzbar ist. Diese Ausführung ist besonders einfach und dennoch wirkungsvoll.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der Siebrahmen planar mit zwei Freiheitsgraden an dem Grundgestell gelagert und mit der Schwingungsquelle gekoppelt, so dass der Siebrahmen in eine kreisende, insbesondere elliptische Bahnbewegung versetzbar ist. Diese Ausführung ist äusserst wirksam bei der Verhinderung einer Sieb- Verstopfung über die gesamte Siebfläche.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der Siebrahmen relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung beweglich gelagert und mit einer ersten Schwingungsquelle gekoppelt, durch die der Siebrahmen relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung in Schwingungsbewegungen versetzbar ist, und die Siebvorrichtung weist einen Ausgleichskörper auf, der relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung beweglich gelagert und mit einer zweiten Schwingungsquelle gekoppelt ist. Indem man sowohl die Siebrahmen/Sieb-Einheit als auch den Ausgleichkörper jeweils in Schwingung bzw. Vibration versetzt, lässt sich eine Kompensation der nach aussen z.B. auf Lager und Fundamente wirkenden Schwingungskräfte der Siebvorrichtung erzielen. Vorzugsweise sind hierbei die erste Schwingungsquelle und die zweite Schwingungsquelle zueinander ge- genphasig antreibbar. Vorzugsweise wird als Ausgleichskörper das Grundgestell verwendet, das gegenüber dem Boden ebenfalls gefedert und gedämpft ist, wobei die Federung zwischen dem Siebrahmen und dem Grundgestell eine geringe Dämpfung hat, während die Federung zwischen dem Grundgestell und dem Boden eine starke Dämpfung hat. Hierfür werden z.B. spezielle Dämpfungsfedern verwendet.
Der Siebrahmen und der Ausgleichskörper können linear mit einem Freiheitsgrad an dem Grundgestell gelagert und mit der ersten Schwingungsquelle bzw. der zweiten Schwingungsquelle gekoppelt sein, so dass der Siebrahmen in eine lineare Hin- und Herbewegung versetzbar ist und der Ausgleichskörper in eine zur Bewegung des Siebrahmens gegenphasige Hin- und Herbewegung versetzbar ist, wobei vorzugsweise die Schwingungsvektoren der ersten und der zweiten Schwingungsquelle kollinear sind und die Schwerpunkte der Siebrahmen/Sieb-Einheit und des Ausgleichskörpers auf der durch die kollinearen Schwingungsvektoren definierten Geraden liegen. Dadurch erreicht man eine kostengünstige Kompensation nach aussen wirkender Kräfte der Siebvorrichtung.
Gemäss einer weiter entwickelten Ausführung sind der Siebrahmen und der Ausgleichskörper planar mit zwei Freiheitsgraden an dem Grundgestell gelagert und mit der ersten Schwingungsquelle bzw. der zweiten Schwingungsquelle gekoppelt, so dass der Siebrahmen in eine kreisende, insbesondere elliptische Bahnbewegung versetzbar ist und der Ausgleichskörper in eine zur Bewegung des Siebrahmens gegenphasige kreisende Bewegung versetzbar ist, wobei vorzugsweise die beiden Schwingungsvektoren der ersten und der zweiten Schwingungsquelle koplanar sind und die Schwerpunkte der Siebrahmen/Sieb-Einheit und des Ausgleichskörpers in der durch die koplanaren Schwingungsvektoren definierten Ebene liegen. Auch hier erricht man eine Kompensation nach aussen wirkender Kräfte der Siebvorrichtung mit dem zusätzlichen Vorteil, dass das Sieb praktisch überall gleich gut von Besatz befreit wird.
Vorzugsweise besitzt der Schwingungsvektor eine Komponente senkrecht zur Siebebene des Siebrahmens. Dies gewährleistet eine Fluidisierung des Schüttgutes, wodurch der Fliesswiderstand durch das Sieb gering gehalten wird.
Wenn der Schwingungsvektor so ausgerichtet ist, dass er eine Komponente senkrecht und eine Komponente parallel zur Siebebene des Siebrahmens besitzt, lässt sich neben der Fluidisierung auch ein Quertransport von Schüttgut parallel zur Siebebene erzielen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der weiter oben erwähnte Ausgleichskörper ein zweiter Siebrahmen ist, der wie der erste Siebrahmen relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung beweglich gelagert und mit der zweiten Schwingungsquelle gekoppelt ist. Eine besonders gute Kompensation nach aussen wirkender Schwingungskräfte der Siebvorrichtung Iässt sich erreichen, indem die Masse M1 und die Vektorkomponenten der Amplitude A1 des Schwingungsvektors der Siebrahmen/Sieb-Einheit einerseits und die Masse M2 und die Vektorkomponenten der Amplitude A2 des Schwingungsvektors des Ausgleichskörpers so gewählt werden, dass sie sich verhalten wie 0,5 < (A1 x M1) / (A2 x M2) < 1 ,5.
Für dieses Verhältnis gilt vorzugsweise: 0,8 < (A1 x M1 ) / (A2 x M2) < 1 ,2.
In der Regel wählt man das Verhältnis (A1 x M1 ) / (A2 x M2) so, dass es etwas kleiner als eins ist, da im Betrieb stets eine gewisse Menge Schüttgut auf dem Sieb liegt, so dass sich im Betrieb eine effektive Masse M1* ergibt, die etwas grösser als M1 ist. Im Betrieb gilt dann näherungsweise (A1 x M1 ) / (A2 x M2) = 1 , und man erhält eine gute Kompensation der nach aussen wirkenden Kräfte. Vor allem die Bodenkräfte lassen sich gering halten.
Für das Verhältnis der der Masse M2 des Ausgleichskörpers bzw. des Grundgestells zu der Masse M1 des Siebrahmens gilt zweckmässigerweise 5 < M2 / M1 < 15. Vorzugsweise gilt 8 < M2 / M1 < 12 und insbesondere M2 / M1 = 10.
Da die Leistungsaufnahme P des schwingenden Siebrahmens und somit auch des Schüttgutes über ihm von der effektiven Masse M des Siebrahmens sowie von der Amplitude A und der Frequenz f der erzwungenen Schwingung abhängt (P ist proportional zu M, zu A2 und zu f3 bzw. P = k x M x A2 x f3, wobei k eine Konstante ist) kann über eine Einstellung der Amplitude A und der Frequenz f ein für das jeweilige Schüttgut und Sieb optimaler Betrieb erreicht werden. In der Regel handelt es sich dabei um eine Minimierung des Schüttgut-Transportwiderstands durch das Sieb.
Bei einer speziellen Ausführung wird als Ausgleichskörper das Grundgestell verwendet. Alternativ können auch die mehreren Siebrahmen eines Siebstapels relativ zueinander schwingbar gelagert sein. Vorzugsweise weist ein solcher Siebstapel zwei, vier, sechs oder eine grossere gerade Zahl identischer oder zumindest massegleicher Siebrahmen auf, wobei immer zwei von ihnen paarweise gekoppelt sind und innerhalb jedes Paares die beiden Siebrahmen in gegenphasige Schwingungen versetzt werden. Auf diese Weise kann die erfindungsgemässe Siebvorrichtung kompakt aufgebaut werden und gibt im Betrieb mit Siebrahmen-Vibration praktisch keine dynamischen Kräfte an die Umgebung und insbesondere keine zur statischen Bodenbelastung zusätzlichen grossen Kraftspitzen an den Boden ab.
Die weiter oben genannten Schwingfeder-Anordnungen weisen jeweils mindestens eine Schraubenfeder auf. Vorteilhaft ist aber eine Schwingfeder-Anordnung aus zwei identischen Schraubenfedern, wobei die erste Schraubenfeder zwischen einem oberen Teil des Grundgestells und einem Teil des Siebrahmens eingespannt ist und die zweite Schraubenfeder zwischen einem unteren Teil des Grundgestells und einem Teil des Siebrahmens eingespannt ist. Bei dieser Zweier-Anordnung sind die beiden Schraubenfedern mit ihren Längsachsen kollinear angeordnet, so dass der besagte Teil des Siebrahmens in der Mitte einer resultierenden Schraubenfeder gelagert ist, die doppelt so lang wie jede der identischen Schraubenfedern ist und zwischen einem oberen Teil und einem unteren Teil des Grundgestells eingespannt ist. Besonders vorteilhaft ist eine Schwingfeder-Anordnung, die aus vier identischen Schraubenfedem besteht. Diese Vierer-Anordnung besteht aus zwei benachbarten Zweier-Anordnungen.
Es ist vorteilhaft, wenn die Schwingfeder-Anordnungen ausreichend stark mechanisch vorgespannt, d.h. im Ruhezustand vorkomprimiert sind. Dann stehen die Stossverbin- dungen zwischen den Enden der Schwingfeder-Anordnungen und den Teilen des Grundgestells bzw. die Stossverbindungen zwischen den Enden der einzelnen Schraubenfedern und den Teilen des Grundgestells sowie zwischen den Enden der einzelnen Schraubenfedern und den Teilen des Siebrahmens auch im Vibrationsbetrieb stets unter Druck. Dies trägt zu einem ruhigen Laufen bei, da im Vibrationsbetrieb kein Aufprall von Metall auf Metall erfolgt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der mindestens einen Schraubenfeder die Verbindungsgerade durch das erste Ende der Schraubenfeder-Windung und durch das zweite Ende der Schraubenfeder-Windung nicht-parallel zur Schraubenfeder- Längsachse verläuft. Da im Vibrationsbetrieb die Schraubenfedern abwechselnd komprimiert und gedehnt werden, ändern sich auch stets die Neigungswinkel der einzelnen Schraubenfeder-Windungen. Dies gilt auch für die beiden äussersten Windungen an den beiden Enden einer Schraubenfeder. Auch wenn sich die beiden letzten Windungen periodisch von der Berührungsfläche am Grundgestell oder am Siebrahmen weg bewegen und wieder darauf zu bewegen, belieben die beiden Enden der Schraubenfeder-Windung stets mit dem Siebrahmen und mit dem Grundgestell in Berührung. Dies führt zu einer durch die abwechselnd komprimierten und gedehnten Schraubenfedern hervorgerufenen Kraftkomponente und Bewegungskomponente des Siebrahmens und Grundgestells in horizontaler Richtung zusätzlich zu der (in der Regel immer grosseren) Kraftkomponente und Bewegungskomponente des Siebrahmens und Grundgestells in vertikaler Richtung.
Durch Drehen der mindestens einen montierten Schraubenfeder um ihre Längsachse kann diese Nicht-Parallelität zwischen der Verbindungsgerade der Schraubenfeder- Windungsenden und der Schraubenfeder-Längsachse und somit die Grosse der horizontalen Komponenten eingestellt werden. Aufgrund dieser Einstellmöglichkeit des Vektors der Kraftamplitude und des Vektors der Bewegungsamplitude des Siebrahmens kann z.B. der Durchsatz von Mehl durch das Sieb als auch der Transport von Mehl parallel zur Siebebene eingestellt und optimiert werden.
Zweckmässig ist, wenn bei jeder der Schraubenfedern die Verbindungsgerade durch das erste Ende der Schraubenfeder-Windung und durch das zweite Ende der Schrau- benfeder-Windung nicht-parallel zur Schraubenfeder-Längsachse verläuft.
Dann kann durch Drehen nicht nur einer oder einiger ausgewählter Schraubenfedem um ihre Längsachse, sondern durch Drehen aller Schraubenfedern um ihre Längsachse der Kraftamplituden-Vektor und der Bewegungsamplituden-Vektor des Siebrahmens eingestellt werden. Der Winkel zwischen der Richtung der Verbindungsgerade und der Richtung der Schraubenfeder-Längsachse kann im Bereich von 1° bis 45° liegen und liegt vorzugsweise im Bereich von 5° bis 30°.
Eine besonders bevorzugte Ausführung der erfindungsgemässen Siebvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass bei allen Schraubenfedern der Schwingfeder- Anordnung der parallel zur Schraubenfeder-Längsachse gemessene Abstand S1 zwi- sehen den einander zugewandten Oberflächen des ersten Federendes und der zum ersten Federende benachbarten Windung sowie der parallel zur Schraubenfeder- Längsachse gemessene Abstand S2 zwischen den einander zugewandten Oberflächen des zweiten Federendes und der zum zweiten Federende benachbarten Windung grösser ist als die Amplitude der Dehnschwingung bzw. die maximale Dehnung der Feder dmax dividiert durch die Anzahl n der Windungen der jeweiligen Schraubenfeder, d.h. Si > dmax/ n und S2 > dmax / n. Damit wird verhindert, dass sich im Vibrationsbetrieb diese einander zugewandten benachbarten Oberflächen der Schraubenfeder berühren. Dies trägt beträchtlich zum ruhigen Lauf einer solchen Siebvorrichtung bei.
Das am Siebrahmen anliegende Ende und das am Grundgestell anliegende Ende der Schraubenfedern kann jeweils planar ausgebildet sein, so dass jeweils eine zum Siebrahmen weisende ebene Berührungsfläche und eine zum Grundgestell weisende ebene Berührungsfläche vorhanden ist. Dies gewährleistet einen stabilen Sitz der Schraubenfedern an den Teilen des Grundgestells und des Siebrahmens.
Die beiden ebenen Berührungsflächen können dabei zueinander parallel und nichtorthogonal zur Schraubenfeder-Längsachse verlaufen.
Auch damit kann dann durch Drehen einer oder einiger ausgewählter Schraubenfedern oder aller Schraubenfedem um ihre Längsachse der Kraftamplituden-Vektor und der Bewegungsamplituden-Vektor des Siebrahmens eingestellt werden. Der Winkel zwischen der Richtung der Normalen zu den Berührungsebenen und der Richtung der Schraubenfeder-Längsachse kann im Bereich von 1° bis 30° liegen und liegt vorzugsweise im Bereich von 5° bis 15°.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird das zu siebende pulverförmige bis körnige Material auf das Sieb gegeben, während das an einem Siebrahmen befestigte Sieb zusammen mit dem Siebrahmen relativ zu einem Grundgestell in Schwingungsbewegungen versetzt wird. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass im chargenweisen Betrieb kurze Siebzeiten bzw. im kontinuierlichen Betrieb hohe Siebleistungen erzielt werden, wenn die Schwingungsbewegungen derart durchgeführt werden, dass für die Amplitude a und für die Frequenz f der Schwingungsbewegungen des Siebes folgendes gilt: 150 m2/s3 < a2 x ω3 < 500 m2/s3, wobei die Kreisfrequenz ω = 2 x π x f. Der Wert a2 x ω3 = I stellt ein Intensitätsmass dar.
Zweckmässigerweise liegt die Amplitude a dabei im Bereich 1 mm < a < 5 mm.
Besonders kurze Siebzeiten bzw. hohe Siebleistungen erhält man für 200 m2/s3 < I < 400 m2/s3. Vorzugsweise arbeitet man aber im Bereich 250 m2/s3 < I < 350 m2/s3, wobei die Amplituden vorzugsweise im Bereich 2 mm < a < 4 mm liegen.
Vorteilhafte Frequenzbereiche sind dabei 40 Hz < f < 70 Hz, insbesondere 45 Hz < f < 65 Hz.
Je nach Art des zu siebenden Materials erhält man auch kurze Siebzeiten bzw. hohe Siebleistungen für die Frequenzbereiche 40 Hz < f < 48 Hz, 51 Hz < f < 59 Hz, 62 Hz < f < 70 Hz. Man kann auch die vorhandenen Standard-Netzfrequenzen von 50 Hz (z.B. Europa) oder 60 Hz (z.B. Amerika) vorteilhaft mit relativ günstigen elektrischen Swingungsantrieben nutzen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung nicht einschränkend aufzufassender Beispiele anhand der Zeichnung, wobei:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Siebvorrichtung entlang einer vertikalen Schnittebene zeigt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der in Schwingungsbewegungen versetzbaren Teile der Siebvorrichtung von Fig. 1 entlang der vertikalen Schnittebene zeigt;
Fig. 3 den Betriebspunkt im Amplitudengang der schwingenden Teile der erfindungsgemässen Siebvorrichtung zeigt; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines erfindungsge- mässen Linear-Antriebes zeigt;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines erfindungsge- mässen Linear-Antriebes zeigt;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels eines erfindungsge- mässen Linear-Antriebes zeigt;
Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf den Siebrahmen bzw. Siebstapel der erfin- dungsgemässen Siebvorrichtung ist;
Fig. 8 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Schwingfeder-Anordnung ist;
Fig. 9 eine partielle Schnittansicht der Schwingfeder-Anordnung von Fig. 8 entlang einer vertikalen Schnittebene ist; und
Fig. 10 eine Seitenansicht einer in der erfindungsgemässen Schwingfeder-Anordnung verwendeten Schraubenfeder zeigt.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Siebvorrichtung 1 , die z.B. als Kontrollsieb in einer Mühle verwendet wird, um Fremdkörper und andere übergrosse Partikel aus Mehl, Dunst oder Griess vor deren Abpackung zu entfernen. Das der Kontrollsiebung zu unterziehende Produkt gelangt über den Siebgut-Einlass 2 in die Siebvorrichtung 1 und wird dort an ein Sieb 5a herangeführt, das in einem Siebrahmen 5 aufgespannt ist. Zu grosse Produktpartikel, Verunreinigungen oder andere Fremdkörper werden über den Siebabstoss-Auslass 3 aus dem Produktstrom entfernt. Akzeptables Produkt passiert das Sieb 5a und verlässt die Siebvorrichtung 1 über den Siebdurchfall-Auslass 4.
Der starre Siebrahmen 5 mit dem darin aufgespannten Sieb 5a ist innerhalb eines Grundgestells 8 angeordnet und relativ zum Grundgestell 8 beweglich gelagert und mit vier am Rahmenrand angebrachten Schwingungsquellen 7 gekoppelt (nur zwei davon sind in Fig. 1 sichtbar). Zwischen dem Siebrahmen 5 und dem Grundgestell 8 erstre- cken sich mehrere Schwingfedern 6. Dadurch kann der Siebrahmen 5 samt Sieb 5a relativ zum Grundgestell 8 in Schwingungsbewegungen versetzt werden. Dadurch wird eine Fluidisierung des Produktes über dem Sieb 5a erzielt. Auf diese Weise wird der durch die Kontrollsiebung zwangsläufig erzeugte Widerstand in der Transportleitung klein gehalten, ohne dabei auf eine möglichst feine Siebung verzichten zu müssen, um selbst kleine Fremdbestandteile aus dem Schüttgut auszusondern.
Der Siebgut-Einlass 2 besitzt einen flexiblen Einlass-Abschnitt 2a, über den er mit dem Siebrahmen 5 verbunden ist. Ebenso besitzt der Siebdurchfall-Auslass 4 einen flexiblen Auslass-Abschnitt 4a, über den er mit dem Siebrahmen 5 verbunden ist. Ein ähnlicher flexibler Auslass-Abschnitt (nicht gezeigt) kann auch am Siebabstoss-Auslass 3 vorgesehen sein.
Zwischen dem Grundgestell 8 und den Ständern bzw. Füssen 8a sowie diversen Gehäuseteilen 8b sind Dämpfungsfedern 9 angeordnet.
Die Kammer oberhalb des Siebes (obere Siebkammer) und die Kammer unterhalb des Siebens (untere Siebkammer) besitzen jeweils nur einen oder jeweils mehrere Einlasse 2 bzw. jeweils nur einen oder jeweils mehrere Auslässe 4. In Fig. 1 ist jeweils ein Ein- Iass 2 und ein Auslass 4 gezeigt. Durch die im Betrieb mehr oder weniger stark fluidi- sierte Mehlschicht auf dem Sieb 5a werden daher die obere Siebkammer und die untere Siebkammer voneinander getrennt, d.h. es bildet sich ein für den Luftaustausch zwischen der oberen und der unteren Siebkammer relativ kleiner Widerstand (bei starker Fluidisierung) bzw. ein relativ grosser Widerstand (bei schwacher Fluidisierung) aus. Aufgrund des auf und ab schwingenden Siebs 5a führt dies abwechselnd zu einer Kompression und Expansion der Luft in der oberen Siebkammer und gegenphasig dazu zu einer Expansion bzw. Kompression der Luft in der unteren Siebkammer. Hieraus ergibt sich eine Saug-Pump-Wirkung, die sich positiv auf den Siebdurchsatz auswirkt. Die Saug-Pump-Wirkung kann noch optimiert werden, wenn an der oberen Siebkammer und/oder an der unteren Siebkammer weitere Öffnungen vorgesehen werden, über welche die obere und/oder die untere Siebkammer mit der umgebenden Atmosphäre kommuniziert/kommunizieren. Anstelle nur eines Siebrahmens 5 mit darin aufgespanntem Sieb 5a können auch mehrere solcher Siebrahmen 5 mit einem jeweiligen Sieb als insgesamt starrer Siebstapel innerhalb der Siebvorrichtung 1 angeordnet sein. Vorteilhaft ist auch, wenn zwei Siebrahmen 5 mit einem jeweiligen Sieb 5a und insgesamt derselben Masse entweder nebeneinander oder übereinander angeordnet sind und zueinander gegenphasig in Schwingung versetzt werden. Dadurch bewegen sich während einer Schwingungsphase die beiden Siebrahmen entweder mit gleichen Geschwindigkeitsbeträgen aufeinander zu oder voneinander weg. Auf diese Weise werden praktisch keine Reaktionskräfte und Trägheitskräfte von dem Siebrahmen 5 über das Grundgestell 8 übertragen. Somit werden über die Ständer 8a ausser den statischen Bodenkräften praktisch keine zusätzlichen dynamischen Bodenkräfte ausgeübt.
Der Siebrahmen 5 und das Grundgestell 8 sind vorzugsweise in Sandwich-Bauweise oder aus einem Verbundmaterial gefertigt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Material des Siebrahmens 5 und/oder des Grundgestells 8 zumindest in Teilbereichen wabenartig oder porös, insbesondere ein geschäumtes Material ist. Die hierfür verwendeten Materialien sind vorzugsweise rostfreier Stahl, Aluminium oder ein Polymer, wobei die geschäumten Bereiche z.B. aus Aluminium oder Polymer bestehen können. Ein so gebildeter Siebrahmen 5 und ein so gebildetes Grundgestell 8 besitzen jeweils eine hohe Steifigkeit bei dennoch geringer Masse.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der in Fig. 1 beschriebenen "Starrkörper" und "elastischen Körper". Die beiden Starrkörper werden durch den Siebrahmen oder Siebstapel 5 und das Grundgestell 8 gebildet, während die elastischen Körper durch die Federn 6, 9 gebildet werden. Der Siebstapel 5 kann über Schwingungsquellen 7 in Schwingungen versetzt werden. Die als Schwingfedern bezeichneten Federn 6 zwischen dem Sjebstapel 5 und dem Grundgestell 8 sind es, die vorwiegend für die Schwingungsbewegungen des Siebstapels 5 relativ zum Grundgestell 8 verantwortlich sind. Die als Lagerfedern bezeichneten Federn 9 dienen dazu, eventuell auftretende dynamische Bodenbelastungen gering zu halten. Für die Schwingfedern 6 können Schraubenfedern oder Blattfedern aus Stahl verwendet werden, die einen möglichst geringen Energieverlust durch innere Reibung bei ihrer Verformung aufweisen. Für die Lagerfedern können neben Stahlfedern vor allem auch Federn aus Elastomermaterial oder einer Stahl/Elastomer-Kombination verwendet werden, die einen möglichst hohen Energieverlust durch innere Reibung bei ihrer Verformung aufweisen, also möglichst dämpfend wirken.
Fig. 3 zeigt den Betriebspunkt B im Amplitudengang der erzwungenen Schwingung / Vibration des Siebrahmens bzw. Siebstapels 5 (siehe Fig. 1 und Fig. 2). Entlang der Ordinate ist die Amplitude A in mm aufgetragen, während entlang der Abszisse das Verhältnis der Schwingungsfrequenz zur Resonanzfrequenz f/fR aufgetragen ist. Für die erzwungene Schwingung des Siebrahmens bzw. Siebstapels 5 arbeitet man mit einer Anregungsfrequenz f, für die 0,95 < f/fR < 1 ,05 gilt. Dadurch lässt sich ausreichend viel Energie in die Schwingung / Vibration eintragen, um eine genügende Fluidisierung von Mehl, Dunst oder Griess zu erzielen, damit der Widerstand des Kontrollsiebes möglichst klein gehalten wird.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines erfindungsgemäs- sen Linear-Antriebes, der als Schwingungsquelle 7 (siehe Fig. 1 und Fig. 2) verwendet werden kann. Der Linear-Antrieb 71 wird durch einen ersten Elektromagnet 71a und einen zweiten Elektromagnet 71b sowie durch einen zwischen den beiden Elektromagneten 71a, 71b angeordneten Eisen-Anker 71c gebildet. Die beiden Elektromagnete 71a, 71 b sind jeweils mit dem Grundgestell 8 (siehe Fig. 1 und Fig. 2) starr verbunden, während der Eisen-Anker 71c mit dem Siebrahmen bzw. Siebstapel 5 (siehe Fig. 1 und Fig. 2) starr verbunden ist. Der Anker 71c ist entlang einer (nicht gezeigten) Führung geführt. Durch periodisches Ein- und Ausschalten oder Umpolen der Elektromagnete 71a, 71b lässt sich der Eisen-Anker 71c jeweils derart Magnetisieren bzw. Um-Magneti- ieren, dass aufgrund der magnetischen Kräfte zwischen den Elektromagneten und dem Anker eine periodische Hin- und Herbewegung des Ankers 71c erzielt wird. Somit kann dem Siebrahmen 5 eine Schwingung / Vibration auferzwungen werden. Die beiden E- lektromagnete 71a, 71 b können z.B. über eine Wechselspannung-Stromversorgung angetrieben werden. Das so entstehende Wechsel-Magnetfeld zieht den Anker 71c mit und erzeugt dessen Hin- und Herbewegung.
Als Ankermaterial verwendet man vorzugsweise Weicheisen. Anstelle eines Weicheisen-Ankers kann auch ein permanent magnetisierter Anker 71c aus einer ferromagnetischen Legierung verwendet werden. Die beiden Elektromagnete 71a, 71b werden dann periodisch umgepolt. Ihre Ansteuerung erfolgt mit derselben Frequenz, aber gegenphasig, um abwechselnd eine Halbperiode mit nach oben wirkender Kraft auf den Anker und eine Halbperiode mit nach unten wirkender Kraft auf den Anker zu erzeugen.
Wenn eine geringere Krafteintragung in die Siebrahmen-Vibration ausreichend ist, kann anstelle zweier identischer Elektromagnete auch lediglich ein einziger dieser Elektromagnete verwendet werden.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines erfindungsge- mässen Linear-Antriebes, der als Schwingungsquelle 7 verwendet werden kann. Der Aufbau, die Anordnung am Siebrahmen 5 und am Grundgestell 8 sowie die Betriebweise entsprechen dem ersten Beispiel von Fig. 4. Der Linear-Antrieb 72 wird auch hier durch einen ersten Elektromagnet 72a und einen zweiten Elektromagnet 72b sowie durch einen zwischen den beiden Elektromagneten 72a, 72b angeordneten Anker 72c, 72d, 72e gebildet. Der Anker besteht aber hier aus einem dem ersten Elektromagneten 72a zugewandten ersten Eisen-Ankerabschnitt 72c und einem dem zweiten Elektromagneten 72b zugewandten zweiten Eisen-Ankerabschnitt 72d, wobei die beiden Ei- sen-Ankerabschriitte 72c, 72d über einen Aluminium-Ankerbügel 72e miteinander starr verbunden sind.
Auch hier können als Material für die Ankerabschnitte Weicheisen oder ein permanent magnetisiertes ferromagnetisches Material verwendet werden. Für den Ankerbügel kann anstelle von Aluminium auch ein anderes nicht-ferromagnetisches Material verwendet werden.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels eines erfindungsgemäs- sen Linear-Antriebes. Die Anordnung am Siebrahmen 5 und am Grundgestell 8 entsprechen dem ersten und dem zweiten Beispiel von Fig. 4 bzw. Fig. 5. Der Linear- Antrieb 73 wird auch hier durch Elektromagnete 73a, 73b, 73c, die nebeneinander als eine Art "Batterie" angeordnet sind, sowie durch einen mit einer Vielzahl von Perma- nentmagneten 73f ausgestatteten Anker 73d gebildet, der neben der Elektromagnet- Gruppe 73a, 73b, 73c angeordnet ist. Der Anker 73d ist entlang einer gestrichelt angedeuteten Anker-Führung 73e geführt. Die drei Elektromagnete 73a, 73b, 73c können z.B. über eine Dreiphasen-Stromversorgung angetrieben werden. Das so entstehende Wander-Magnetfeld zieht den Anker 73d mit und erzeugt dessen Hin- und Herbewegung.
Anstelle der nur einen dargestellten Elektromagnet-Gruppe 73a, 73b, 73c links vom Anker 73d kann auch eine (nicht dargestellte) zweite Elektromagnet-Gruppe rechts vom Anker 73d angeordnet sein.
Der Linear-Antrieb des dritten Beispiels hat den Vorteil, dass der Ankerhub deutlich grösser sein kann als bei den Linear-Antrieben des ersten und zweiten Beispiels.
Die in Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6 gezeigten Linear-Antriebe 71 , 72 bzw. 73 können in besonders einfacher Weise durch vorhandene Wechselstrom- oder Drehstrom- Elektrizitätsnetze angetrieben werden. Dabei können die in derartigen Elektrizitätsnetzen vorgegebenen Spannungsfrequenzen von 50 Hz oder 60 Hz vorteilhaft genutzt werden, um den Siebrahmen oder Siebstapel 5 mit diesen Frequenzen relativ zum Grundgestell 8 hin- und herzubewegen.
Fig. 7 ist eine schematische Draufsicht auf den Siebrahmen bzw. Siebstapel 5 mit aufgespanntem Sieb 5a der erfindungsgemässen Siebvorrichtung 1. Die insgesamt vier Schwingungsquellen 7 und die insgesamt vier Schwingfedem 6 sind an dem rechteck- förmigen Rahmen 5 derart angeordnet, dass bei den für die Schüttgut-Fluidisierung benötigten Vibrationsfrequenzen möglichst wenig Modalschwingungen des Rahmens 5 angeregt werden. Für einen Siebrahmen 5 aus Stahl mit einer effektiven Masse M1* (siehe Seite 6) von etwa 30-100 kg und eine für die Fluidisierung von Mehl, Dunst oder Griess geeignete Rahmen-Vibrationsfrequenz von 40-80 Hz kann eine von Modalschwingungen des Rahmens 5 weitgehend freie Vibrationsbewegung, d.h. eine reine Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Rahmens erreicht werden, wenn die vier Schwingfedern 6 an den Eckpunkten des Rahmens 5 oder im Bereich von etwa 0-5% und 95-100% der Rahmenlänge angeordnet werden und die Schwingungsquellen 7 ("Krafteinleitungspunkte") im Bereich von etwa 20-40% und 60-80% der Rahmenlänge angeordnet werden.
Für andere Rahmen-Grundrisse (quadratisch, dreieckig, elliptisch oder kreisförmig) gelten ähnliche Überlegungen hinsichtlich der Anordnung der Schwingfedern 6 und der Schwingungsquellen 7. Die Schwingfedem 6 werden dabei stets gleichmässig beabstandet, insbesondere an den Ecken, des Rahmens 5 angebracht, während in den dazwischenliegenden Bereichen des Rahmens jeweils Schwingungsquellen 7 angebracht werden. Diese Anordnung der Schwingfedern 6 und Schwingungsquellen 7 führt dazu, dass weniger als 10% der in der erfindungsgemässen Siebvorrichtung 1 gespeicherten Schwingungsenergie in Modalschwingungen des Rahmens 5 gespeichert ist und der weitaus grösste Teil von mehr als 90% in der reinen Vibration, d.h. Auf- und Abbewegung des Rahmens gespeichert ist, so dass sich der Rahmen 5 praktisch als Starrkörper verhält, der vorwiegend Starrkörper-Schwingungen durchführt.
Besonders kompakt und vorteilhaft ist eine Anordnung, bei der die Schwingungsquellen 7 und Schwingfedern 6 an einem Punkt in der Grundrissansicht des Siebrahmens 5 angeordnet sind bzw. zur Deckung gebracht werden.
Der Siebrahmen bzw. Siebstapel 5 mit aufgespanntem Sieb 5a der erfindungsgemässen Siebvorrichtung 1 kann auch durch (nicht gezeigte) Zwischenwände über dem aufgespannten Sieb 5a unterteilt werden. Diese Segmentierung der Siebfläche hat den Vorteil, dass bei praktisch allen Betriebszuständen und insbesondere bei Abweichungen von gewollten Betriebszuständen (z.B. Neigung des Siebs, Luftströmung parallel zum Sieb) eine weitgehend gleichmässige Verteilung des Siebgutes auf dem Sieb 5a innerhalb des Siebrahmens gewährleistet wird.
Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Schwingfeder-Anordnung 6. Sie entspricht einem der in Fig. 7 schematisch dargestellten Elemente 6. Der Siebrahmen 5 ist an einer ersten Stelle mittels einer ersten oberen Schwingfeder 61 und einer ersten unteren Schwingfeder 62 und an einer zweiten Stelle mittels einer zweiten oberen Schwingfeder 63 und einer zweiten unteren Schwingfeder 64 bezüglich des Grundgestells 8 (siehe Fig. 1) zwischen einer oberen Befestigungsplatte 81 und einer unteren Befestigungsplatte 82 des Grundgestells 8 schwingbar eingespannt, wobei die Befestigungsplatten 81 , 82 durch vertikale Verbindungsstangen 14 miteinander verbunden sind. Die Enden der Schwingfedern 61, 62, 63 und 64 sind jeweils über einen Federsockel 11 gegen ein seitliches Verrutschen bezüglich des Siebrahmens 5 bzw. bezüglich der Befestigungsplatten 81, 82 des Grundgestells 8 fixiert. Diese Federsockel 11 sind hierfür an dem Siebrahmen 5 bzw. an den Befestigungsplatten 81 , 82 des Grundgestells 8 befestigt.
Fig. 9 ist eine partielle Schnittansicht der Schwingfeder-Anordnung 6 von Fig. 8 entlang einer vertikalen Schnittebene. Die vier Schwingfedern 61 , 62, 63 und 64, die ihren unteren und oberen Federenden jeweils zugeordneten Federsockel 11 sowie der Siebrahmen 5 und die Befestigungsplatten 81 , 82 des Grundgestells 8 sind jeweils im Vertikalschnitt gezeigt. Die Federsockel 1 1 sind jeweils mit einer Schraubverbindung 12 am Siebrahmen 5 oder an den Befestigungsplatten 81 , 82 des Grundgestells 8 angeschraubt. Die Schraubenfedern 61 , 62, 63 und 64 sind in dem in Fig. 8 und Fig. 9 gezeigten Ruhezustand (keine Schwingung des Siebrahmens 5) jeweils vorkomprimiert. Diese Vorkompression ist ausreichend gross, dass die Schwingfedern 61 , 62, 63 und 64 auch im Betriebszustand (mit Schwingung des Siebrahmens 5) immer gegen die Auflagefläche am jeweiligen Federsockel 11 gedrückt werden. Dies trägt zu einem stabilen und geräuscharmen Betrieb der erfindungsgemässen Siebvorrichtung bei. Zur Einstellung der Vorkompression der Schwingfedern 61 , 62, 63 und 64 kann die obere Befestigungsplatte 81 entlang der Verbindungsstangen 14 etwas nach oben oder nach unten bewegt und mit diesem Abstand zur unteren Befestigungsplatte 82 fixiert werden. Hierfür ist jeder Verbindungsstange 14 eine Einstell-Schraubverbindung 13 zugeordnet, mit der die Position der oberen Befestigungsplatte 81 an den Verbindungsstangen 14 fixiert werden kann.
Der Siebrahmen 5 ist somit über obere und untere Schwingfedern an dem Grundgestell 8 schwingbar eingespannt und kann über eine oder mehrere, an gleichmässig verteilten Punkten des Siebrahmens 5 angreifende Schwingungsquellen 7 (siehe Fig. 7) in Schwingung versetzt werden. Die Lagerpunkte des Siebrahmens 5 sind somit jeweils zwischen oberen Schwingfedern 61 , 63 und unteren Schwingfedern 62, 64 angeordnet. Fig. 10 ist eine Seitenansicht einer in der erfindungsgemässen Schwingfeder- Anordnung verwendeten Schraubenfeder, d.h. eine der Schraubenfedern 61 , 62, 63 oder 64 in Fig. 8. Bei dieser Schraubenfeder verläuft die Verbindungsgerade G durch das erste Ende 61a der Schraubenfeder-Windung und durch das zweite Ende 61b der Schraubenfeder-Windung nicht-parallel zur Schraubenfeder-Längsachse L. Zumindest die beiden Enden 61a und 61 b der Schraubenfeder-Windung bleiben während des Vibrationsbetriebs stets mit dem Siebrahmen 5 (siehe Fig. 8) und mit dem Grundgestell 9 (siehe Fig. 8) in Berührung. Dies führt zu einer durch die abwechselnd komprimierten und gedehnten Schraubenfedern hervorgerufenen Kraftkomponente und Bewegungskomponente des Siebrahmens und Grundgestells in horizontaler Richtung X zusätzlich zu der Kraft- und Bewegungskomponente des Siebrahmens und Grundgestells in vertikaler Richtung Z. Durch Drehen einer montierten Schraubenfeder 61 um ihre Längsachse L kann diese Nicht-Parallelität zwischen der Verbindungsgerade G der Schraubenfeder-Windungsenden 61a, 61 b und der Schraubenfeder-Längsachse L und somit die Grosse der horizontalen Komponenten eingestellt werden. Damit kann der Durchsatz von Mehl durch das Sieb als auch der Transport von Mehl parallel zur Siebebene eingestellt und optimiert werden. Vorzugsweise ist bei jeder der Schraubenfedern 61 , 62, 63, 64 die Verbindungsgerade G durch das erste Ende der Schraubenfeder- Windung und durch das zweite Ende der Schraubenfeder-Windung nicht-parallel zur Schraubenfeder-Längsachse L. Damit kann durch Drehen nicht nur einer, sondern vorzugsweise aller Schraubenfedern um ihre Längsachse in dieselbe Position der Kraftamplituden-Vektor und der Bewegungsamplituden-Vektor des Siebrahmens 5 eingestellt werden. Der Winkel a zwischen der Richtung der Verbindungsgerade und der Richtung der Schraubenfeder-Längsachse liegt im Bereich von 25° bis 35°.
Die vier Schwingfedern 61 , 62, 63 und 64 können auch nicht-kreisförmige Querschnitte senkrecht zur Feder-Längsachse haben, so dass sie je nach Richtung der Belastung senkrecht zur Feder-Längsachse eine andere Biegesteifigkeit haben. Besonders bevorzugt sind ovalförmige Schwingfeder-Querschnitte. Prinzipell sind hierfür auch beliebige polygonförmige Querschnitte wie Dreieck, Viereck, Fünfeck, Sechseck, etc. möglich. Werden solche Schwingfedern mit nicht-kreisförmigen Querschnitten in der Schwingfeder-Anordnung 6 verwendet, lassen sich, ähnlich wie im vorhergehenden Absatz ge- schildert, durch Drehen dieser Schraubenfedem um ihre Längsachse der Kraftamplituden- und der Bewegungsamplituden-Vektor des Siebrahmens 5 einstellen.
Bei allen Schraubenfedern 61 , 62, 63, 64 (siehe Fig. 8) der Schwingfeder-Anordnung 6 ist der parallel zur Schraubenfeder-Längsachse L gemessene Abstand Si zwischen den einander zugewandten Oberflächen des ersten Federendes 61a und der zum ersten Federende benachbarten Windung sowie der parallel zur Schraubenfeder-Längsachse gemessene Abstand S2 zwischen den einander zugewandten Oberflächen des zweiten Federendes 61b und der zum zweiten Federende benachbarten Windung grösser als die Amplitude der Dehnschwingung bzw. die maximale Dehnung der Feder dmax dividiert durch die Anzahl n der Windungen der jeweiligen Schraubenfeder, d.h. si > dmaχ/ n und S2 > dmaχ / n. Damit wird verhindert, dass sich im Vibrationsbetrieb diese einander zugewandten benachbarten Oberflächen der Schraubenfeder berühren. Dies trägt beträchtlich zum ruhigen Lauf einer solchen Siebvorrichtung bei.
Bezugszeichen
Siebvorrichtung / Kontrollsieb 72b zweiter Elektromagnet
Siebgut-Einlass 72c Eisen-Ankerabschnitt a flexibler Einlass-Abschnitt 72d Eisen-Ankerabschnitt
Siebabstoss-Auslass 72e Aluminium-Ankerbügel
Siebdurchfall-Auslass 73 Linearantrieb / Schwingungsquelle a flexibler Auslass-Abschnitt 73a erster Elektromagnet
Siebrahmen / Siebstapel 73b zweiter Elektromagnet a Sieb 73c dritter Elektromagnet
Schwingfeder / Schwingfeder- 73d Anker
Anordnung 73e Anker-Führung
Schwingungsquelle 73f Permanentmagnet
Grundgestell 81 Befestigungsplatte a Ständer 82 Befestigungsplatte b Gehäuseteil A1 a Amplitude
Lagerfeder / Dämpfungsfeder ω Kreisfrequenz 1 Federsockel I Intensitätsmass 2 Schraubverbindung SZ Siebzeit 3 Einstell-Schraubverbindung f Frequenz 4 Verbindungsstange S1 Abstand 1 Schraubenfeder S2 Abstand 2 Schraubenfeder G Verbindungsgerade 3 Schraubenfeder L Schraubenfeder-Längsachse 4 Schraubenfeder B Betriebspunkt 1a Schraubenfeder-Ende a Winkel 1 b Schraubenfeder-Ende 1 Linearantrieb / Schwingungsquelle 1a erster Elektromagnet 1 b zweiter Elektromagnet 1c Eisenanker 2 Linearantrieb / Schwingungsquelle 2a erster Elektromagnet

Claims

Patentansprüche
1. Siebvorrichtung (1 ) für ein pulverförmiges bis körniges Material, insbesondere Kontrollsieb für Müllereiprodukte wie Mehl, Dunst oder Griess, mit einem Siebgut- Einlass (2), einem Siebabstoss-Auslass (3) und einem Siebdurchfall-Auslass (4), wobei die Siebvorrichtung einen Siebrahmen (5) mit einem daran befestigten Sieb (5a) sowie ein Grundgestell (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (5) relativ zum Grundgestell (8) der Siebvorrichtung (1) beweglich gelagert und mit einer Schwingungsquelle (7) gekoppelt ist, durch die der Siebrahmen (5) relativ zum Grundgestell (8) der Siebvorrichtung in Sphwingungsbewegungen versetzbar ist.
2. Siebvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Siebvorrichtung (1) in einer Pneumatikleitung angeordnet ist.
3. Siebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (5) in Schwingungsbewegungen versetzbar ist, deren Frequenz im Bereich von 15 Hz bis 100 Hz und deren Amplitude im Bereich von 0,1 mm bis 6 mm liegen.
4. Siebvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzbereich der Schwingungsbewegungen zwischen 40 Hz und 80 Hz liegt.
5. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (5) mittels mindestens einer Schwingfeder-Anordnung (6) an dem Grundgestell (8) schwingbar gelagert ist, so dass eine durch den Siebrahmen (5) und die Schwingfeder-Anordnung (6) bestimmte Schwingeinheit vorliegt.
6. Siebvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebrahmen- Betriebsschwingungen im Bereich von 90% bis 110%, insbesondere im Bereich von 95% bis 105%, der Resonanzfrequenz der Siebrahmen-Grundgestell- Schwingung liegen.
7. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsschwingungen 50 Hz betragen.
8. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsschwingungen 60 Hz betragen.
9. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle (7) eine Quelle für mechanische Schwingungen bzw. Vibrationen ist und die Schwingungsquelle (7) mit dem Siebrahmen (5) mechanisch gekoppelt ist.
10. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle (7) eine Quelle für mechanische Schwingungen bzw. Vibrationen ist und die Schwingungsquelle (7) mit dem Siebrahmen (5) induktiv gekoppelt ist.
11. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle (7) eine Quelle für mechanische Schwingungen bzw. Vibrationen ist und die Schwingungsquelle (7) mit dem Siebrahmen (5) kapazitiv gekoppelt ist.
12. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle (7) eine Quelle für elektromagnetische Schwingungen bzw. Vibrationen ist und die Schwingungsquelle (7) mit dem Siebrahmen (5) induktiv gekoppelt ist.
13. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle (7) eine Quelle für elektromagnetische Schwingungen bzw. Vibrationen ist und die Schwingungsquelle (7) mit dem Siebrahmen (5) kapazitiv gekoppelt ist.
14. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (5) linear mit einem Freiheitsgrad an dem Grundgestell (8) gelagert und mit der Schwingungsquelle gekoppelt ist, so dass der Siebrahmen in eine lineare Hin- und Herbewegung versetzbar ist.
15. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (5) planar mit zwei Freiheitsgraden an dem Grundgestell (8) gelagert und mit der Schwingungsquelle gekoppelt ist, so dass der Siebrahmen in eine kreisende, insbesondere elliptische Bahnbewegung versetzbar ist.
16. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (5) relativ zum Grundgestell (8) der Siebvorrichtung beweglich gelagert und mit einer ersten Schwingungsquelle (7) gekoppelt ist, durch die der Siebrahmen relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung in Schwingungsbewegungen versetzbar ist, und dass die Siebvorrichtung einen Ausgleichskörper aufweist, der relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung beweglich gelagert und mit einer zweiten Schwingungsquelle gekoppelt ist.
17. Siebvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schwingungsquelle und die zweite Schwingungsquelle zueinander gegenphasig antreibbar sind.
18. Siebvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (5) und der Ausgleichskörper linear mit einem Freiheitsgrad an dem Grundgestell gelagert und mit der ersten Schwingungsquelle bzw. der zweiten Schwingungsquelle gekoppelt sind, so dass der Siebrahmen in eine lineare Hin- und Herbewegung versetzbar ist und der Ausgleichskörper in eine zur Bewegung des Siebrahmens gegenphasige Hin- und Herbewegung versetzbar ist.
19. Siebvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsvektoren der ersten und der zweiten Schwingungsquelle (7, 7) kollinear sind und dass die Schwerpunkte der Siebrahmen/Sieb-Einheit und des Ausgleichskör- pers auf der durch die kollinearen Schwingungsvektoren definierten Geraden liegen.
20. Siebvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (5) und der Ausgleichskörper planar mit zwei Freiheitsgraden an dem Grundgestell gelagert und mit der ersten Schwingungsquelle bzw. der zweiten Schwingungsquelle gekoppelt sind, so dass der Siebrahmen in eine kreisende, insbesondere elliptische Bahnbewegung versetzbar ist und der Ausgleichskörper in eine zur Bewegung des Siebrahmens gegenphasige kreisende Bewegung versetzbar ist.
21. Siebvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schwingungsvektoren der ersten und der zweiten Schwingungsquelle koplanar sind und dass die Schwerpunkte der Siebrahmen/Sieb-Einheit und des Ausgleichskörpers in der durch die koplanaren Schwingungsvektoren definierten Ebene liegen.
22. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsvektor eine Komponente senkrecht zur Siebebene des Siebrahmens besitzt.
23. Siebvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsvektor eine Komponente senkrecht und eine Komponente parallel zur Siebebene des Siebrahmens besitzt.
24. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskörper ein zweiter Siebrahmen ist, der relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung beweglich gelagert und mit der zweiten Schwingungsquelle gekoppelt ist.
25. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgleichskörper das Grundgestell verwendet wird.
26. 26 Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25 dadurch gekennzeichnet, dass die Masse M1 und die Vektorkomponenten der Amplitude A1 des Schwingungsvektors der Siebrahmen/Sieb-Einheit einerseits und die Masse M2 die Vektorkomponenten der Amplitude A2 des Schwingungsvektors des Ausgleichskörpers bzw. des zweiten Siebrahmens sich verhalten wie
0,5 < (A1 x M1 ) / (A2 x M2) < 1 ,5.
27. Siebvorrichtung nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass für das Verhältnis gilt: 0,8 < (A1 x M1 ) / (A2 x M2) < 1 ,2.
28. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingfeder-Anordnung (6) mindestens eine Schraubenfeder (61 , 62, 63, 64) aufweist.
29. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingfeder-Anordnung (6) mechanisch vorgespannt ist.
30. Siebvorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schwingfeder-Anordnung (6) mindestens eine obere Schraubenfeder (61 , 63) und mindestens eine untere Schraubenfeder (62, 64) aufweist, wobei die mindestens eine obere Schraubenfeder (61 , 63) zwischen einem Teil des Siebrahmens (5) und einem oberen Teil (81 ) des Grundgestells eingespannt ist und die mindestens eine untere Schraubenfeder (62, 64) zwischen einem Teil des Siebrahmens (5) und einem unteren Teil (82) des Grundgestells (8) eingespannt ist.
31. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass bei der mindestens einen Schraubenfeder (61 , 62, 63, 64) die Verbindungsgerade durch das erste Ende der Schraubenfeder-Windung und durch das zweite Ende der Schraubenfeder-Windung nicht-parallel zur Schraubenfeder-Längsachse verläuft.
32. Siebvorrichtung nach Anspruch 30 oder 31 , dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder der Schraubenfedern (61 , 62, 63, 64) die Verbindungsgerade durch das ers- te Ende der Schraubenfeder-Windung und durch das zweite Ende der Schraubenfeder-Windung nicht-parallel zur Schraubenfeder-Längsachse verläuft.
33. Siebvorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Richtung der Verbindungsgerade und der Richtung der Schraubenfeder-Längsachse im Bereich von 1° bis 45° und insbesondere im Bereich von 5° bis 30° liegt.
34. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass bei allen Schraubenfedern (61 , 62, 63, 64) der Schwingfeder-Anordnung (6) der parallel zur Schraubenfeder-Längsachse gemessene Abstand (S1) zwischen den einander zugewandten Oberflächen des ersten Federendes und der zum ersten Federende benachbarten Windung sowie der parallel zur Schraubenfeder- Längsachse gemessene Abstand (s2) zwischen den einander zugewandten Oberflächen des zweiten Federendes und der zum zweiten Federende benachbarten Windung grösser ist als die Amplitude der Dehnschwingung bzw. die maximale Dehnung der Feder (dmaχ) dividiert durch die Anzahl (n) der Windungen der jeweiligen Schraubenfeder, d.h. Si > dmax/ n und S2 > dmax / n.
35. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das am Siebrahmen (5) anliegende Ende und das am Grundgestell (8) anliegende Ende der Schraubenfedern (61 , 62, 63, 64) jeweils planar ausgebildet ist, so dass jeweils eine zum Siebrahmen (5) weisende ebene Berührungsfläche und eine zum Grundgestell weisende ebene Berührungsfläche vorhanden ist.
36. Siebvorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden e- benen Berührungsflächen zueinander parallel sind und nicht-orthogonal zu der Schraubenfeder-Längsachse sind.
37. Siebvorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Richtung der Normalen zu den Berührungsebenen und der Richtung der Schraubenfeder-Längsachse im Bereich von 1 ° bis 30° und insbesondere im Bereich von 5° bis 15° liegt.
38. Verfahren zum Sieben eines pulverförmigen bis körnigen Materials, insbesondere unter Verwendung einer Siebvorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei ein Siebrahmen mit einem daran befestigten Sieb relativ zu einem Grundgestell in Schwingungsbewegungen versetzt wird, während das zu siebende Material auf das Sieb gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsbewegungen mit einer Amplitude a und mit einer Frequenz f derart erfolgen, dass für das Intensitätsmass I = a2 x ω3 mit der Kreisfrequenz ω = 2 x π x f gilt: 150 m2/s3 < K 500 rn2/s3.
39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass für die Amplitude a der Schwingungsbewegungen gilt:
1 mm < a < 5 mm.
40. Verfahren nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass das zu siebende Material chargenweise auf das schwingende Sieb gegeben wird.
41. Verfahren nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass das zu siebende Material kontinuierlich auf das schwingende Sieb gegeben wird.
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