WO2009021341A1 - Siebvorrichtung für kontrollsiebung - Google Patents

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WO2009021341A1
WO2009021341A1 PCT/CH2008/000331 CH2008000331W WO2009021341A1 WO 2009021341 A1 WO2009021341 A1 WO 2009021341A1 CH 2008000331 W CH2008000331 W CH 2008000331W WO 2009021341 A1 WO2009021341 A1 WO 2009021341A1
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WO
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sieve
screening device
frame
screen
screen frame
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Application number
PCT/CH2008/000331
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English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Schlien
Niklaus SCHÖNENBERGER
Boris Ouriev
Original Assignee
Bühler AG
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Publication date
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    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/46—Constructional details of screens in general; Cleaning or heating of screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
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    • B07B4/08—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents while the mixtures are supported by sieves, screens, or like mechanical elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/06—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs
    • F16F15/067—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs using only wound springs

Definitions

  • the invention relates to a screening device for a pulverulent to granular material, in particular a control screen for milling products such as flour, haze or semolina, with a screened material inlet, a sieve discharge outlet and a sieve waste outlet.
  • the screening device has a screen frame with a sieve attached to it with a screen surface QSIEB and a base frame.
  • 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 screening device is arranged in a material transport line.
  • the invention relates to a method for screening a pulverulent to granular material, in particular of milling products such as flour, haze or semolina, which uses the inventive screening device.
  • 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.
  • control screening is usually carried out in a transport line in which the bulk material is e.g. is transported by its gravity or by means of a pneumatic, one endeavors on the one hand to keep the resistance generated by the Kontrollsiebung in the transport line as low as possible. On the other hand, but you want to achieve the finest possible screening to weed out even small impurities from the bulk material.
  • the invention has 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.
  • the screening device comprises means (5, 5a), with which the above and / or below the screen existing air can be put into a pulsating motion.
  • the means for acting on the air on either side of the screen is any means by which air adjacent to the means can be vibrated or by which mechanical waves can be propagated in the air adjacent to the means. In certain places in the vicinity of the screen or directly on the screen, pressure fluctuations in the air surrounding the screen are thereby produced.
  • the interaction of mass inertia of the bulk material to be screened, of cyclic pressure fluctuations of the air and associated cyclic position and velocity fluctuations of the air molecules as well as impact forces or centrifugal forces of the moving screen on the bulk material particles causes at least partial fluidization of the bulk material above the screen ,
  • the means for acting on the air may be any mechanical vibration source.
  • it is a vibratable membrane.
  • the screen of the screening device according to the invention forms the oscillation source for vibrational excitation of the air.
  • a combination of the sieve and further mechanical vibration sources can also serve as means for acting on or for exciting vibrations of the air.
  • the screened material inlet is preferably a section of the transport line and has a line cross-section Q E IN, for which the following applies: QEIN / QSIEB ⁇ 0.5.
  • the screen drop outlet is a portion of the transport line and has a line cross-section QAUS. for the following applies: QAUS / QSIEB ⁇ 0.5.
  • the Siebabstoss outlet has a cross-section QAB, for which applies: QAB / QSIEB ⁇ 0.5.
  • the line cross-sections QEIN, QAUS and Q A B also have a minimum size of about 100 cm 2 .
  • said ratios should also have a minimum lower limit of 0.05, ie:
  • the sieve is arranged in a chamber and this chamber is divided into an upper chamber and a lower chamber, the Siebgut inlet and the Siebabstoss- outlet open into the upper chamber and the Sieb malfall-outlet in the lower chamber opens.
  • an air-filled cavity resonator is formed.
  • the small line cross-sections mentioned above with regard to the sieve surface and thus with respect to the chamber volume are particularly advantageous.
  • mens. They form a well-functioning cavity resonator with suitable resonance frequencies fm FTRE s of the air volume.
  • This cavity resonator extends over the entire volume of the upper chamber and the lower chamber when the screen in operation carries only a very thin layer of bulk material, so that the two chambers are in air communication with each other.
  • the volume of air in the cavity is then vibrated by the means for acting on the air or any mechanical source of vibration whereby at least part of the mechanical vibration source for the air is formed through the screen.
  • this bulk layer forms a barrier or increased pneumatic resistance between the air mass in the upper chamber and the air mass in the lower chamber, even if the layer is partial is fluidized.
  • an upper cavity resonator extending across the volume of the upper chamber and a lower cavity resonator extending across the volume of the lower chamber are formed, the less coupled, the thicker and / or less fluidized the bulk layer is on the sieve.
  • the volume of air in the cavity by the means for acting on the air or any mechanical vibration source is vibrated, wherein at least a part of the mechanical vibration source for the air is formed through the sieve.
  • the means for oscillating action on the air consists only of the sieve covered with bulk material.
  • Vo ⁇ / QSIEB ⁇ 0.5 m.
  • the following relationship applies between the volume V u ⁇ of the lower chamber and the sieve surface QSIEB of the sieve: VUK / QSIEB ⁇ 0.5 m.
  • the chamber which extends above or below the screen surface, has an average height of 0.5 m, averaged over the screen surface.
  • At least one of the line cross sections QEIN, QAUS and QAB is adjustable.
  • the natural frequency of the basic air volume vibration can be conveniently adjusted
  • At least one of the chamber volumes Vo ⁇ and VUK can also be set, likewise to be able to set the natural frequency of the basic air volume oscillation.
  • the material transport line is preferably a pneumatic line.
  • 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.
  • 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 screen frame is mounted for this purpose by means of at least one oscillating spring arrangement on the base frame swingably, so that there is a determined by the screen frame and the oscillating spring arrangement vibration unit.
  • a pneumatic cylinder filled with compressed air can also be used.
  • the frequency fsi ⁇ of forced screen frame operating vibrations is in the range of 90% to 110%, in particular in the range of 95% to 105%, of the resonant frequency fsiEB RE s of the screen frames -Grundgestell vibration.
  • the vibration source is inductively coupled to the screen frame.
  • Such an arrangement requires few moving parts and little mechanical contact between parts. It contributes to smoothness and is less susceptible to wear.
  • 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 screening device has a compensating body, which is movably mounted relative to the base frame of the screening device and coupled to a vibration source.
  • a compensating body By vibrating or vibrating both the screen frame / sieve unit and the balance body. sets, can be a compensation of outward acting, for example, on bearings and foundations vibratory forces of the screening achieve.
  • 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 may be coupled to the same vibration source or the screen frame may be coupled to a first vibration source while the balance body is coupled to a second vibration source.
  • the screen frame and the balance body can be linearly mounted with one degree of freedom on the base frame and coupled to the first vibration source or the second vibration source, so that the screen frame is set into a linear reciprocating motion and the balancing body in an antiphase for moving the screen frame
  • the oscillation vectors of the first and second oscillation sources are collinear and the centers of gravity of the sieve frame / sieve unit and the compensation body lie on the line defined by the collinear oscillation 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 Movement of the screen frame is displaceable in opposite phase circular motion, preferably wherein the two vibration vectors of the first and the second vibration source are coplanar and the focal points of the screen frame / screen unit and the compensation body in the coplanar Vibration vectors defined plane lie.
  • the two vibration vectors of the first and the second vibration source are coplanar and the focal points of the screen frame / screen unit and the compensation body in the coplanar Vibration vectors defined plane lie.
  • the vibration vector A1 of the screen frame vibration has a component As perpendicular to the plane of the screen. This ensures a fluidization of the bulk material, whereby the flow resistance is kept low by the sieve.
  • the vibration vector A1 of the screen frame vibration may also have a component A1p parallel to the plane of the screen. It is particularly advantageous if the vertical component As is greater than the parallel component A1p, with the ratio of the perpendicular component As to the parallel component A1p preferably having 2 ⁇ Als / A1p ⁇ 10.
  • 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 in that they behave as 0.5 ⁇ (A1 ⁇ M1) / (A2 ⁇ M2) ⁇ 1, 5.
  • the base frame or a part thereof is used as a 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 the same mass screen frame, with two of them are always coupled in pairs and within each pair, the two screen frames are placed 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 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 coil springs. 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 coil spring winding and through the second end of the coil spring winding 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 helical spring turns also always changes. This also applies to the two outermost turns at the two ends of a coil spring. Even if the last two windings periodically move away from the contact surface on the base frame or on the screen frame and move back thereon, the two ends of the helical spring turn always contact the screen frame and the base frame.
  • the connecting straight line runs through the first end of the coil spring winding and through the second end of the coil spring winding 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 °.
  • 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 planes of contact and the direction of the Coil spring longitudinal axis may be in the range of 1 ° to 30 ° and is preferably in the range of 5 ° to 15 °.
  • the inventive method for screening a powdery to granular material uses the above-described inventive screening device.
  • a screen frame with a screen attached thereto is vibrated at a frequency fsiEB relative to a base frame while the material to be screened is placed on the screen.
  • the air present above and / or below the sieve is put into a pulsating motion.
  • the pulsating movement of the air is coordinated with the oscillatory motion.
  • the screen is arranged in a chamber and this chamber is subdivided into an upper chamber and a lower chamber, wherein a screened material inlet and a sieve-rejecting outlet open into the upper chamber and a sieve-diarrhea outlet opens into the lower chamber.
  • the air present above and / or below the sieve is put into a pulsating pressure state.
  • the vibrations of the unit of screen frame, sieve and Schuttgut layer on the screen to get different mechanisms, which increase the sieve speed.
  • the time profile of the pulsating pressure state in the upper chamber has a phase shift of approximately 180 ° with respect to the time profile of the pulsating pressure state in the lower chamber.
  • a phase shift in the range of 90 ° between the time profile of the air pressure po ⁇ (t) in the upper chamber and the time course of the position Asi E ⁇ (t) of the sieve frame sieve unit to 180 ° is present.
  • the screen frame-sieve unit mounted on the base frame is excited in its fundamental mode with respect to the base frame close to the resonance, in order to obtain large amplitudes, and other
  • the air column or the volume of air in the upper chamber is excited in its fundamental mode.
  • the screen frame is placed in vibrational movements whose frequency is in the range of 15 Hz to 100 Hz.
  • the screen frame is placed in oscillatory movements whose amplitude is in the range of 0.1 mm to 6 mm.
  • 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.
  • 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.
  • short screening times or high screening powers are also obtained for the frequency ranges 40 Hz ⁇ f ⁇ 48 Hz, 51 Hz ⁇ f ⁇ 59 Hz, 62 Hz ⁇ f ⁇ 70 Hz.
  • the material to be screened can be added batchwise or continuously to the vibrating screen.
  • the method according to the invention is carried out in such a way that a product (flour, haze or semolina) forms a closed product layer on the sieve which is vibrationally displaced, whereby the top side of the product layer facing away from the sieve is constantly supplied with product, while from the screen facing the lower side of the product layer constantly product is removed through the sieve.
  • a product fluorescence, haze or semolina
  • Maintaining a dynamic equilibrium bulk layer ensures that the pneumatic resistance between the upper and lower chambers is high. This promotes the formation of high pressure differences between the air in the upper chamber and the air in the lower chamber.
  • the thickness of the product layer is kept substantially constant during continuous operation of the screening device.
  • the mean value of this product layer thickness is within a minimum thickness and a maximum thickness. In this case, at least a part of the product layer can be fluidized.
  • the thickness of the product layer in a first continuous mode of operation is preferably maintained between 8 mm and 20 mm, and most preferably between 10 mm and 15 mm.
  • the thickness of the product layer is preferably maintained between 40 mm and 80 mm, and most preferably between 45 mm and 60 mm. Similar to the upper chamber, it is also advantageous if there is a phase shift in the range of 90 ° to 180 ° between the time profile of the air pressure pu ⁇ (t) in the lower chamber and the time profile of the position ASEBOO of the sieve frame sieve unit is present.
  • the screen frame-sieve unit spring-mounted on the base frame is excited in its fundamental vibration with respect to the base frame close to the resonance in order to obtain large amplitudes, and on the other hand excited the air column or the air volume in the lower chamber in their fundamental mode ,
  • the air columns in the upper and / or lower chamber can also be excited in their harmonics.
  • special sources for mechanical vibrations in particular ultrasonic sources, can be provided.
  • the object of the invention is achieved particularly advantageous if, on the one hand, the oscillation amplitudes of the sieve extend predominantly perpendicular to the plane of the sieve, i. if the component perpendicular to the plane of the sieve is larger than the component A1p of the vibration vector A1 parallel to the plane of the sieve, and if, on the other hand, there is a sufficiently strong pulsation of the air volumes above and / or below the sieve.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a screening device according to the invention along a vertical sectional plane
  • FIG. 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. 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 oscillating spring arrangement according to the invention.
  • FIG. 11 is a schematic representation of a screening device according to the invention along a vertical sectional plane
  • Fig. 12A is a diagram showing a first operation of the device according to the invention at a first time
  • Fig. 12B is a diagram showing the first operation of the device according to the invention at a second time
  • Fig. 12C is a diagram showing the first operation of the device according to the invention at a third time
  • Fig. 12D is a diagram showing the first operation of the device of the invention at a fourth time
  • Fig. 13A is a diagram showing a second operation of the device according to the invention at a first time
  • Fig. 13B is a diagram showing the second operation of the apparatus of the invention at a second time
  • Fig. 13C is a diagram showing the second operation of the apparatus of the invention at a third time.
  • Fig. 13D is a diagram showing the second operation of the device according to the invention at a fourth time point.
  • Fig. 1 shows a screening device 1 according to the invention, e.g. is used as a control screen in a mill to remove foreign bodies 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 attached to the frame edge (only two of them) are visible in Fig. 1).
  • Several vibrating springs 6 extend between the sieve frame 5 and the base frame 8.
  • the sieve frame 5 together with the sieve 5a can be set into oscillatory motion relative to the base frame 8.
  • 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 a plurality of 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).
  • 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 two screen frame either with the same speed amounts to each other or away from each other.
  • virtually no reaction forces and inertial forces are transmitted from the screen frame 5 via the base frame 8.
  • virtually no additional dynamic ground forces are exerted on the uprights 8a.
  • 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 vibrating springs between the sieve stack 5 and the base frame 8 are responsible for the oscillatory movements of the sieve 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 lowest possible energy loss due to internal friction in their deformation.
  • bearing springs of elastomer material or of a steel / elastomer combination which have the highest possible energy loss due to internal friction during their deformation, ie have the greatest possible damping effect.
  • 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 rigidly connected to the sieve frame or sieve stack 5 (see FIGS. 1 and 2) 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 sections 72c, 72d are rigidly connected to one another via an aluminum armature 72e.
  • 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.
  • the linear actuator 73 is also here by electromagnets 73a, 73b, 73c, the side by side as a kind of "battery" are arranged, as well as formed by an armature 73d equipped with a plurality of permanent magnets 73f, which is arranged next to the electromagnet 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 plan view of the sieve frame or sieve stack 5 with strained sieve 5a of the inventive sieve device 1.
  • the total of four vibration sources 7 and the total of four vibrating springs 6 are arranged on the rectangular frame 5 such that in the for Bulk fluidization required vibration frequencies as little modal vibrations of the frame 5 are stimulated.
  • M1 * see page 6
  • M1 * effective mass of flour, haze or semolina frame vibration frequency of 40-80 Hz
  • vibration sources 7 and the vibrating spring 6 are arranged at a point in the plan view of the screen frame 5 or are brought 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 Position by means of a second upper oscillating spring 63 and a second lower oscillating spring 64 with respect to the basic Stells 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 11 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 respectively precompressed in the rest state shown in Figs. 8 and 9 (no vibration of the screen frame ⁇ ).
  • each connecting rod 14 is assigned an adjusting screw connection 13 with which the position of the upper fastening plate 81 on the connecting rods 14 can be fixed.
  • 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 arranged between upper oscillating springs 61, 63 and lower oscillating springs 62, 64, respectively.
  • Fig. 10 is a side view of a coil spring used in the inventive oscillating spring arrangement, ie one of the coil springs 61, 62, 63 or 64 in Fig. 8.
  • the connecting line G passes through the first end 61a of the coil spring coil and through at least the two ends 61a and 61b of the helical spring coil always remain with the screen frame 5 (see FIG. 8) and with the base frame 9 (see FIG. 8) during the vibration operation Fig. 8) in contact.
  • 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 movement amplitude vector of the sieve 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 , that is, Si> d max / n and S 2 > d ma ⁇ / n. This is to prevent touching these adjacent surfaces of the coil spring facing each other in the vibration mode. This contributes considerably to the smooth running of such a sieve device.
  • FIG. 11 is a schematic representation of a screening device 1 according to the invention along a vertical sectional plane. It contains a chamber 20 in which a sieve 5a extends horizontally.
  • the sieve 5a subdivides the chamber 20 into an upper chamber 21 with a volume V O ⁇ and into a lower chamber 22 with a volume VUK-
  • the drive and the sprung mounting of the sieve 5a and the sieve frame surrounding the sieve are not shown here.
  • Further details of the screening device 1 correspond, for example, to those shown in FIG.
  • In the upper chamber 21 opens from above a Siebgut inlet 2 with a line cross-section QEIN inside. From the chamber 21 opens to the side of a Siebabstoss outlet 3 with a line cross-section QAB out. From the chamber 22 opens down a Sieb prepare for a cross-section QAU S out.
  • the screenings or the bulk material to be expelled from the control screen are transported to and from the screen device 1 via a material transport line 2, 4, with the screened material inlet 2 and the screen-dropping outlet 4 each having a section represent the transport line.
  • the wire 5a is vibrated at a frequency f of 15 Hz to 100 Hz, as by the thick one Double arrow is indicated.
  • a product layer S with a thickness D forms on the wire 5a.
  • the vibration vector or amplitude vector A1 of the sieving vibration has a component As perpendicular to the sieve plane and a component A1p parallel to the sieve plane.
  • the component Als is greater than the component A1p in order to achieve at least partial fluidization of the product layer.
  • the volume Vo ⁇ , the line cross-section Q H N or the line cross-section Q A B are variable (by means not shown). The same can also apply to the volume VUK and / or the line cross-section QAUS.
  • the product layer S has a thickness D of about 13 mm in the stationary state or in the dynamic equilibrium during continuous operation of the screening device 1.
  • the product used is flour.
  • the practically exactly sinusoidal curve are acceleration values measured on the screen. They thus correspond to the second derivative of the time course ASEBCO of the position of the entire screen 5a (in the case of the fundamental mode) or a selected position of the screen (for example in screen harmonics) during the screen mode.
  • the measured acceleration is 180 ° out of phase with the sinusoidal curve of ASIEBCO.
  • the other two, only approximately sinusoidal curves represent the time course of the air pressure po ⁇ (t) in the upper chamber 21 and the time profile of the air pressure pu ⁇ (t) in the upper chamber 22. These pressure curves are the deviations from average air pressure in the entire chamber 20 and in the upper chamber 21 or the lower chamber 22nd
  • Fig. 12A the screen is in its uppermost position, ie at the maximum positive displacement.
  • the measured acceleration has its minimum value, ie it has its maximum negative value and is directed downwards.
  • the wire In the upper chamber prevails at this time a negative pressure, while in the lower chamber there is an overpressure.
  • Fig. 12B the wire is in its downward movement at maximum speed down. The measured acceleration is zero. There is hardly any overpressure or underpressure either in the upper chamber or in the lower chamber, ie the pressure in both chambers is almost zero.
  • the screen is in its lowermost position, i. at the maximum negative deflection.
  • the measured acceleration has its maximum value, i. it has its maximum positive value and is directed upwards.
  • the upper chamber prevails at this time, an overpressure, while in the lower chamber, there is a negative pressure.
  • the amplitudes of the pressure curve po ⁇ (t) in the upper chamber 21 and the pressure curve pu ⁇ (t) in the lower chamber 22 are relatively small.
  • the maximum overpressures and negative pressures are above or below zero for the upper chamber at a few mbars. This is because the product layer S is only about 13 mm thick. Since the product layer is also fluidized, there is an exchange of air between the upper and the lower chamber, so that only a relatively small pressure difference between the two chambers can form. Since this air exchange takes place unevenly, the pressure curves po ⁇ (t) and pu ⁇ (t) are not smooth sinusoids, but sinusoids that are modulated by stochastic fluctuations.
  • This mode of operation has relatively high fluidization in the upper chamber 21.
  • the significant asymmetry of the amplitudes of po ⁇ (t) and pu ⁇ (t) in this case is due to an asymmetry between the lower chamber and the upper chamber due to different parameters Vo ⁇ and Vu and different parameters Q E IN and QAUS as well as only above the sieve arranged fluidized product layer S.
  • the product layer S in the steady state or in the dynamic equilibrium during a continuous operation of the screening device 1 has a thickness D of about 43 mm.
  • Flour is also used as a product.
  • the practically exactly sinusoidal curve here too are the acceleration values measured on the screen. They thus also correspond to the second derivative of the time course Asi E ⁇ (t) of the position of the entire sieve 5a (in the case of the fundamental vibration) or of a selected point of the sieve (eg in sieve harmonics) during the sieve oscillation.
  • the measured acceleration is also phase-shifted by 180 ° with respect to the sinusoidal profile of ASIEBCO.
  • the two other, this time clean sinusoidal curves represent the time course of the air pressure po ⁇ (t) in the upper chamber 21 and the time profile of the air pressure pu ⁇ (t) in the upper chamber 22. These pressure curves are the deviations from average air pressure in the entire chamber 20 and in the upper chamber 21 or the lower chamber 22nd
  • the screen is in its uppermost position, i. at the maximum positive deflection.
  • the measured acceleration has its minimum value, i. it has its maximum negative value and is directed downwards.
  • the upper chamber prevails at this time a negative pressure, while in the lower chamber there is an overpressure.
  • the screen is in its lowermost position, i. at the maximum negative deflection.
  • the measured acceleration has its maximum value, i. it has its maximum positive value and is directed upwards.
  • an overpressure while in the lower chamber, there is a negative pressure.
  • the amplitudes of the pressure curve po ⁇ (t) in the upper chamber 21 and of the pressure curve pu ⁇ (0 in the lower chamber 22 are relatively large
  • the maximum overpressures and negative pressures for the upper chamber are above or below 10 mbar
  • the product layer S here is much thicker at about 43 mm than in the first mode of operation.
  • the product layer is also fluidized here, the product layer here forms a much larger air barrier between the upper and the lower layer Therefore, there is practically no exchange of air between the upper and the lower chamber, so that the relatively large pressure difference between the two chambers can form.As there is no exchange of air, the pressure curves are po ⁇ (t) and pu ⁇ ( t) smooth sine curves without artifacts.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine 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). Die Siebvorrichtung hat einen Siebrahmen (5) mit einem daran befestigten Sieb (5a) mit einer Siebfläche QSIEB sowie ein Grundgestell (8). 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 ist. Die Siebvorrichtung (1) ist in einer Material-Transportleitung (9) angeordnet ist. Erfindungsgemäss weist die Siebvorrichtung ein Mittel (5, 5a) auf, mit dem die oberhalb und/oder unterhalb des Siebes vorhandene Luft während des Betriebs der Siebvorrichtung (1) in eine pulsierende Bewegung versetzt wird.

Description

Siebvorrichtung für Kontrollsiebung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Siebvorrichtung für ein pulverförmiges bis körniges Material, insbesondere Kontrollsieb für Müllereiprodukte wie Mehl, Dunst oder Griess, mit einem Siebgut-Einlass, einem Siebabstoss-Auslass und einem Siebdurchfall-Aus- lass. Die Siebvorrichtung besitzt einen Siebrahmen mit einem daran befestigten Sieb mit einer Siebfläche QSIEB sowie ein Grundgestell. Der Siebrahmen ist relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung beweglich gelagert und mit einer Schwingungsquelle gekoppelt, durch die der Siebrahmen relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung in Schwingungsbewegungen versetzbar ist. Die Siebvorrichtung ist in einer Material- Transportleitung angeordnet.
Ausserdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Sieben eines pulverförmi- gen bis körnigen Materials, insbesondere von Müllereiprodukten wie Mehl, Dunst oder Griess, das die erfindungsgemässe Siebvorrichtung verwendet.
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 Fremdbestandteile aus dem Schüttgut auszusondern.
opie Der Erfindung liegt 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, die Siebvorrichtung ein Mittel (5, 5a) aufweist, mit dem die oberhalb und/oder unterhalb des Siebes vorhandene Luft in eine pulsierende Bewegung versetzt werden kann.
Das Mittel zum Einwirken auf die Luft beiderseits des Siebes ist ein beliebiges Mittel, mit dem an das Mittel angrenzende Luft in Schwingungen versetzt werden kann bzw. mit dem in der an das Mittel angrenzenden Luft mechanische Wellen ausgebreitet werden können. An bestimmten Orten in der Umgebung des Siebes oder unmittelbar am Sieb werden dadurch Druckschwankungen in der das Sieb umgebenden Luft erzeugt. Das dadurch ermöglichte Zusammenspiel von Massenträgheit des zu siebenden Schüttgutes, von zyklischen Druckschwankungen der Luft sowie damit verbundener zyklischer Positions- und Geschwindigkeitsschwankungen der Luftmoleküle sowie von Schlagkräften bzw. Schleuderkräften des bewegten Siebes auf die Schüttgut-Partikel bewirkt eine zumindest teilweise Fluidisierung des Schüttgutes oberhalb des Siebes.
Das Mittel zum Einwirken auf die Luft kann eine beliebige mechanische Schwingungsquelle sein. Vorzugsweise handelt es sich um eine vibrierbare Membran. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Sieb der erfindungsgemässen Siebvorrichtung die Schwingungsquelle zur Schwingungsanregung der Luft bildet. Als Mittel zum Einwirken bzw. zur Schwingungsanregung der Luft kann auch eine Kombination aus dem Sieb und weiteren mechanischen Schwingungsquellen dienen.
Durch die Schwingungsbewegungen der Siebrahmen-Sieb-Einheit relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung zusammen mit den Schwingungsbewegungen der Luft wird eine Siebung ermöglicht oder beschleunigt bzw. 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.
Vorzugsweise ist der Siebgut-Einlass ein Abschnitt der Transportleitung und hat einen Leitungsquerschnitt QEIN, für den gilt: QEIN / QSIEB < 0,5.
Vorzugsweise ist der Siebdurchfall-Auslass ein Abschnitt der Transportleitung und hat einen Leitungsquerschnitt QAUS. für den gilt: QAUS / QSIEB < 0,5.
Vorzugsweise hat der Siebabstoss-Auslass einen Leitungsquerschnitt QAB, für den gilt: QAB / QSIEB < 0,5.
Durch die kleinen Leitungsquerschnitte bezüglich der Siebfläche wird verhindert, dass bei den üblichen Schüttgut-Transportarten (Gravitation, Pneumatik) zu viel Schüttgut auf das Sieb gelangt und eine zu dicke Schüttgut-Schicht bildet.
Vorzugsweise haben die Leitungsquerschnitte QEIN, QAUS und QAB auch eine minimale Grosse von etwa 100 cm2.
Vorzugsweise sollten die genannten Verhältnisse auch eine minimale Untergrenze von 0,05 haben, also:
> 0,05 < QEIN / QSIEB < 0,5
> 0,05 < QAUS / QSIEB < 0,5
> 0,05 < QAB / QSIEB < 0,5.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemässen Siebvorrichtung ist das Sieb in einer Kammer angeordnet und ist diese Kammer in eine obere Kammer und eine untere Kammer unterteilt, wobei der Siebgut-Einlass und der Siebabstoss- Auslass in die obere Kammer münden und der Siebdurchfall-Auslass in die untere Kammer mündet. Dadurch wird ein mit Luft gefüllter Hohlraum-Resonator gebildet. Besonders vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang die weiter oben erwähnten kleinen Leitungsquerschnitte bezüglich der Siebfläche und somit bezüglich des Kammervolu- mens. Durch sie wird ein gut funktionierender Hohlraum-Resonator mit geeigneten Resonanzfrequenzen fmFTREs des Luftvolumens gebildet.
Dieser Hohlraum-Resonator erstreckt sich über das gesamte Volumen der oberen Kammer und der unteren Kammer, wenn das Sieb im Betrieb nur eine sehr dünne Schüttgut-Schicht trägt, so dass die beiden Kammern miteinander in Luftverbindung stehen. Das Luftvolumen im Hohlraum wird dann durch das Mittel zum Einwirken auf die Luft bzw. eine beliebige mechanische Schwingungsquelle in Schwingungen versetzt, wobei zumindest ein Teil der mechanischen Schwingungsquelle für die Luft durch das Sieb gebildet wird.
Wenn das Sieb im Betrieb eine ausreichend dicke Schüttgut-Schicht trägt, bildet diese Schüttgut-Schicht eine Barriere bzw. einen erhöhten pneumatischen Widerstand zwischen der Luftmasse in der oberen Kammer und der Luftmasse in der unteren Kammer, und zwar auch dann, wenn die Schicht partiell fluidisiert ist. Dadurch werden ein oberer Hohlraum-Resonator, der sich über das Volumen der oberen Kammer erstreckt, und ein unterer Hohlraum-Resonator, der sich über das Volumen der unteren Kammer erstreckt, gebildet, die umso weniger gekoppelt sind, desto dicker und/oder weniger fluidisiert die Schüttgut-Schicht auf dem Sieb ist. Auch hier wird das Luftvolumen im Hohlraum durch das Mittel zum Einwirken auf die Luft bzw. eine beliebige mechanische Schwingungsquelle in Schwingungen versetzt, wobei zumindest ein Teil der mechanischen Schwingungsquelle für die Luft durch das Sieb gebildet wird. Vorzugsweise besteht aber das Mittel zum schwingenden Einwirken auf die Luft nur aus dem mit Schüttgut bedeckten Sieb.
Vorzugsweise gilt zwischen dem Volumen Voκ der oberen Kammer und der Siebfläche QSIEB des Siebs folgende Beziehung: Voκ / QSIEB < 0,5 m.
Vorzugsweise gilt zwischen dem Volumen Vuκ der unteren Kammer und der Siebfläche QSIEB des Siebs folgende Beziehung gilt: VUK / QSIEB < 0,5 m.
Das bedeutet, dass die sich über oder unter der Siebfläche erstreckende Kammer über die Siebfläche gemittelt eine durchschnittliche Höhe von 0,5 m hat. Mit den verwende- ten Siebflächen im Bereich von 0,5 m2 bis 2 m2 und dem so definierten Kammervolumen ergeben sich geeignete Eigenfrequenzen für die Grundschwingung des Kammer- Luftvolumens.
Vorzugsweise ist mindestens einer der Leitungsquerschnitte QEIN, QAUS und QAB einstellbar. Dadurch kann die Eigenfrequenz der Luftvolumen-Grundschwingung bequem eingestellt werden
Vorzugsweise ist auch mindestens eines der Kammer-Volumina Voκ und VUK einstellbar, und zwar ebenfalls, um die Eigenfrequenz der Luftvolumen-Grundschwingung einstellen zu können.
Die Material-Transportleitung ist vorzugsweise eine Pneumatikleitung.
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.
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 der Siebrahmen hierfür mittels mindestens einer Schwingfeder-Anordnung an dem Grundgestell schwingbar gelagert ist, so dass eine durch den Siebrahmen und die Schwingfeder-Anordnung bestimmte Schwingeinheit vorliegt. Anstelle der Schwingfeder-Anordnung kann auch ein mit Druckluft gefüllter Pneumatik- Zylinder verwendet werden. Um die angestrebten hohen Amplituden von bis zu 6 mm oder darüber zu erzielen, liegt die Frequenz fsiεβ der erzwungenen Siebrahmen-Betriebsschwingungen im Bereich von 90% bis 110%, insbesondere im Bereich von 95% bis 105%, der Resonanzfrequenz fsiEBREs der Siebrahmen-Grundgestell-Schwingung. In diesem Frequenzbereich liegen bei den üblichen Sieben für feine Schüttgüter wie Mehl, Dunst, Griess, etc je nach Siebmasse und Siebspannung 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.
Vorzugsweise ist die Schwingungsquelle mit dem Siebrahmen induktiv gekoppelt. Eins solche Anordnung kommt mit wenigen beweglichen Teilen und wenig gegenseitiger mechanischer Berührung von Teilen aus. Sie trägt zur Laufruhe bei und ist weniger ver- schleissanfällig.
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 weist die Siebvorrichtung einen Ausgleichskörper auf, der relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung beweglich gelagert und mit einer Schwingungsquelle gekoppelt ist. Indem man sowohl die Siebrahmen/- Sieb-Einheit als auch den Ausgleichkörper jeweils in Schwingung bzw. Vibration ver- setzt, lässt sich eine Kompensation der nach aussen z.B. auf Lager und Fundamente wirkenden Schwingungskräfte der Siebvorrichtung erzielen.
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 mit derselben Schwingungsquelle gekoppelt sein, oder der Siebrahmen kann mit einer ersten Schwingungsquelle gekoppelt sein, während der Ausgleichskörper mit einer zweiten Schwingungsquelle gekoppelt ist.
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 A1 der Siebrahmen-Schwingung eine Komponente Als senkrecht zur Ebene des Siebs. Dies gewährleistet eine Fluidisierung des Schüttgutes, wodurch der Fliesswiderstand durch das Sieb gering gehalten wird.
Der Schwingungsvektor A1 der Siebrahmen-Schwingung kann auch eine Komponente A1 p parallel zur Ebene des Siebs besitzen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die senkrechte Komponente Als grösser als die parallele Komponente A1p ist, wobei für das Verhältnis der senkrechten Komponente Als zur parallelen Komponente A1p vorzugsweise gilt: 2 < Als / A1p < 10.
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 lässt 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 oder ein Teil davon 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 Schraubenfedern 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 Schraubenfedem die Verbindungsgerade durch das erste Ende der Schraubenfeder-Windung und durch das zweite Ende der Schraubenfeder-Windung nicht-parallel zur Schraubenfeder-Längsachse verläuft.
Dann kann durch Drehen nicht nur einer oder einiger ausgewählter Schraubenfedern 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°.
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 Schraubenfedern 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°.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Sieben eines pulverförmigen bis körnigen Materials, insbesondere von Müllereiprodukten wie Mehl, Dunst oder Griess, verwendet die weiter oben beschriebene erfindungsgemässe Siebvorrichtung. Es wird ein Siebrahmen mit einem daran befestigten Sieb relativ zu einem Grundgestell in Schwingungsbewegungen mit einer Frequenz fsiEB versetzt, während das zu siebende Material auf das Sieb gegeben wird. Erfindungsgemäss wird dabei die oberhalb und/oder unterhalb des Siebes vorhandene Luft in eine pulsierende Bewegung versetzt. Vorzugsweise wird dabei die pulsierende Bewegung der Luft mit der Schwingungsbewegung abgestimmt.
Durch die Schwingungsbewegungen der Siebrahmen-Sieb-Einheit relativ zum Grundgestell der Siebvorrichtung zusammen mit den Schwingungsbewegungen der Luft wird eine Siebung ermöglicht oder beschleunigt bzw. verhindert, dass sich das Sieb während des Betriebes mehr und mehr zusetzt, was letztendlich zur Sieb-Verstopfung führen kann.
Vorzugsweise ist das Sieb in einer Kammer angeordnet und diese Kammer in eine obere Kammer und eine untere Kammer unterteilt, wobei ein Siebgut-Einlass und ein Sieb- abstoss-Auslass in die obere Kammer münden und ein Siebdurchfall-Auslass in die untere Kammer mündet. Dabei wird die oberhalb und/oder unterhalb des Siebes vorhandene Luft in einen pulsierenden Druckzustand versetzt. Je nach der Phasenbeziehung zwischen einerseits den Luftschwingungen bzw. den Luftdruck-Schwankungen und andererseits den Schwingungen der Einheit aus Siebrahmen, Sieb und Schuttgut-Schicht auf dem Sieb erhält man unterschiedliche Mechanismen, welche die Siebgeschwindigkeit steigern. Besonders wichtig ist dabei aber immer die zur Siebebene senkrechte Komponente der Siebrahmen- bzw. Sieb-Schwingung, da diese einen wesentlichen Beitrag zur zumindest partiellen Fluidisierung der Schüttgut-Schicht auf dem Sieb leistet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der zeitliche Verlauf des pulsierenden Druckzustands in der oberen Kammer gegenüber dem zeitlichen Verlauf des pulsierenden Druckzustands in der unteren Kammer eine Phasenverschiebung von etwa 180° aufweist. Da- durch entsteht ein pulsierender Differenzdruck zwischen der Oberseite und der Unterseite des Siebes. Die Amplitude dieses pulsierenden Differenzdrucks ist die Summe aus der Amplitude der Druckschwankungen in der oberen Kammer und der Amplitude der Druckschwankungen in der unteren Kammer.
Vorzugsweise wird die oberhalb und/oder unterhalb des Siebes vorhandene Luft in eine erzwungene pulsierende Bewegung mit einer Frequenz fLuFT = fsiEB versetzt, wobei es sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, die schwingende Einheit aus Siebrahmen und Sieb als mechanische Schwingungsquelle zur Anregung der Luftvolumina in der oberen und der unteren Kammer zu verwenden.
Durch Einstellen mindestens eines der Leitungsquerschnitte QEIN, QAUS und QAB und/- oder Einstellen mindestens eines der Kammer-Volumina Voκ und VUK der erfindungs- gemässen Siebvorrichtung mit Kammern werden sowohl der Amplitudengang (Verlauf der Amplitude der Luftschwingung als Funktion der Anregungsfrequenz fujπ = fsiEß) als auch der Frequenzgang (Verlauf der Phasenverschiebung zwischen anregender Siebschwingung und angeregter Luftschwingung als Funktion der Anregungsfrequenz fujπ = fsiEβ) für die Luftvolumen-Grundschwingung der jeweiligen Kammer eingestellt.
Um die erwähnte 180°-Phasenverschiebung zwischen den Druckschwankungen in der oberen und der unteren Kammer zu erhalten, kann man daher den Frequenzgang der angeregten Luftschwingung der oberen Kammer und den Frequenzgang der angeregten Luftschwingung der unteren Kammer z.B. mit mindestens einem der erwähnten Parameter QEIN> QAUS und QAB sowie Voκ und VUK SO einstellen, dass bei der gemeinsamen Anregungsfrequenz fsiEB = fuJFT die Phasenverschiebung zwischen Luftschwingung und Siebschwingung in der oberen und der unteren Kammer gleich sind.
Darüber hinaus hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen dem zeitlichen Verlauf des Luftdrucks poκ(t) in der oberen Kammer und dem zeitlichen Verlauf der Position AsiEβ(t) der Siebrahmen-Sieb-Einheit eine Phasenverschiebung im Bereich von 90° bis 180° vorliegt. Vorzugsweise wird dabei einerseits die am Grundgestell federnd gelagerte Siebrahmen-Sieb-Einheit in ihrer Grundschwingung bezüglich des Grundgestells nahe bei der Resonanz angeregt, um grosse Amplituden zu erhalten, und ande- rerseits wird die Luftsäule bzw. das Luftvolumen in der oberen Kammer in ihrer Grundschwingung angeregt.
Um die Phasenverschiebung zwischen dem Luftdruck-Verlauf poκ(t) in der oberen Kammer und dem Positions-Verlauf ASIEBW der Siebrahmen-Sieb-Einheit von 90° bis 180° zu erzielen, macht man die zur Schwingungsanregung der Luft verwendete Frequenz fsiEB der Siebrahmen-Sieb-Einheit grösser als die Resonanzfrequenz füjFTREs des Luftvolumens in der oberen Kammer.
Vorzugsweise wird der Siebrahmen in Schwingungsbewegungen versetzt, deren Frequenz im Bereich von 15 Hz bis 100 Hz liegen.
Vorzugsweise wird der Siebrahmen in Schwingungsbewegungen versetzt, deren Amplitude im Bereich von 0,1 mm bis 6 mm liegen.
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 rτ x l Der Wert A2 x w3 = l stellt ein Intensitätsmass dar, und wenn die Amplitude A dabei im Bereich 1 mm < A < 5 mm liegt.
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.
Das zu siebende Material kann chargenweise oder kontinuierlich auf das schwingende Sieb gegeben werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung wird das erfindungsgemässe Verfahren derart ausgeführt, dass ein Müllereiprodukt (Mehl, Dunst oder Griess) auf dem in Schwingungsbewegungen versetzten Sieb eine geschlossene Produktschicht bildet, wobei der vom Sieb abgewandten bzw. entfernten oberen Seite der Produktschicht ständig Produkt zugeführt wird, während von der dem Sieb zugewandten unteren Seite der Produktschicht ständig Produkt durch das Sieb abgeführt wird. Durch das Beibehalten einer im dynamischen Gleichgewicht stehenden Schüttgut-Schicht wird gewährleistet, dass der pneumatische Widerstand zwischen der oberen und der unteren Kammer hoch ist. Dies begünstigt die Ausbildung hoher Druckdifferenzen zwischen der Luft in der oberen Kammer und der Luft in der unteren Kammer.
Zweckmässigerweise wird die Dicke der Produktschicht während des kontinuierlichen Betriebs der Siebvorrichtung im wesentlichen konstant gehalten. Der Mittelwert dieser Produktschicht-Dicke liegt dabei innerhalb einer minimalen Dicke und einer maximalen Dicke. Dabei kann zumindest ein Teil der Produktschicht fluidisiert werden.
Wenn das Produkt ein Müllereiprodukt ist, wird die Dicke der Produktschicht bei einer ersten kontinuierlichen Betriebsart vorzugsweise zwischen 8 mm und 20 mm und am bevorzugtesten zwischen 10 mm und 15 mm gehalten.
Bei einer zweiten kontinuierlichen Betriebsart für Müllereiprodukte wird die Dicke der Produktschicht vorzugsweise zwischen 40 mm und 80 mm und am bevorzugtesten zwischen 45 mm und 60 mm gehalten. Ähnlich wie bei der oberen Kammer, ist es auch vorteilhaft, wenn zwischen dem zeitlichen Verlauf des Luftdrucks puκ(t) in der unteren Kammer und dem zeitlichen Verlauf der Position ASEBOO der Siebrahmen-Sieb-Einheit eine Phasenverschiebung im Bereich von 90° bis 180° vorliegt. Vorzugsweise wird dabei auch hier einerseits die am Grundgestell federnd gelagerte Siebrahmen-Sieb-Einheit in ihrer Grundschwingung bezüglich des Grundgestells nahe bei der Resonanz angeregt, um grosse Amplituden zu erhalten, und andererseits die Luftsäule bzw. das Luftvolumen in der unteren Kammer in ihrer Grundschwingung angeregt.
Um die Phasenverschiebung zwischen dem Luftdruck-Verlauf puκ(t) in der unteren Kammer und dem Positions-Verlauf AsiEβ(t) der Siebrahmen-Sieb-Einheit von 90° bis 180° zu erzielen, macht man die zur Schwingungsanregung der Luft verwendete Frequenz fsiEB der Siebrahmen-Sieb-Einheit grösser als die Resonanzfrequenz ^UFTRES des Luftvolumens in der unteren Kammer.
Die Luftsäulen in der oberen und/oder unteren Kammer können auch in ihren Oberschwingungen angeregt werden. Hierfür können spezielle Quellen für mechanische Schwingungen, insbesondere Ultraschall-Quellen, vorgesehen werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird besonders vorteilhaft gelöst, wenn einerseits die Schwingungsamplitudes des Siebes sich vorwiegend senkrecht zur Ebene des Siebes erstreckt, d.h. wenn die zur Siebebene senkrechte Komponente Als des Schwingungsvektors A1 grösser ist als die zur Siebebene parallele Komponente A1p des Schwingungsvektors A1 , und wenn andererseits eine ausreichend starke Pulsation der Luftvolumina oberhalb und/oder unterhalb des Siebes erfolgt.
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 erfin- dungsgemässen 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;
Fig. 10 eine Seitenansicht einer in der erfindungsgemässen Schwingfeder-Anordnung verwendeten Schraubenfeder zeigt; und
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Siebvorrichtung entlang einer vertikalen Schnittebene ist;
Fig. 12A ein Diagramm ist, das eine erste Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung zu einem ersten Zeitpunkt zeigt; Fig. 12B ein Diagramm ist, das die erste Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung zu einem zweiten Zeitpunkt zeigt;
Fig. 12C ein Diagramm ist, das die erste Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung zu einem dritten Zeitpunkt zeigt;
Fig. 12D ein Diagramm ist, das die erste Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung zu einem vierten Zeitpunkt zeigt;
Fig. 13A ein Diagramm ist, das eine zweite Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung zu einem ersten Zeitpunkt zeigt;
Fig. 13B ein Diagramm ist, das die zweite Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung zu einem zweiten Zeitpunkt zeigt;
Fig. 13C ein Diagramm ist, das die zweite Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung zu einem dritten Zeitpunkt zeigt; und
Fig. 13D ein Diagramm ist, das die zweite Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung zu einem vierten Zeitpunkt 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 erstrecken 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- lass 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 Siebstapel 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 Schwingfedem 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, 71b 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, 71b 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 Eisen-Ankerabschnitte 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 Permanentmagneten 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 Schwingfedern 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 Schwingfedem 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 Schwingfedem 6 und der Schwingungsquellen 7. Die Schwingfedern 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 Abbewe- gung 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 Schwingfedem 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 Grundge- stells 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 Schwingfedem 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 11 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 δ) 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 Einsteli-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 Schwingfedem 62, 64 angeordnet. Fig. 10 ist eine Seitenansicht einer in der erfindungsgemässen Schwingfeder-Anordnung verwendeten Schraubenfeder, d.h. eine der Schraubenfedem 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 61b 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, 61b 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. Prinzipiell 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 Schraubenfedern 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 > dmax/ 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.
Fig. 11 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Siebvorrichtung 1 entlang einer vertikalen Schnittebene. Sie enthält eine Kammer 20, in der sich ein Sieb 5a horizontal erstreckt. Das Sieb 5a unterteilt die Kammer 20 in eine obere Kammer 21 mit einem Volumen VOκ und in eine untere Kammer 22 mit einem Volumen VUK- Der Antrieb und die gefederte Lagerung des Siebes 5a sowie der das Sieb umgebende Siebrahmen (siehe Fig. 1 bis Fig. 10) sind hier nicht gezeigt. Weitere Einzelheiten der Siebvorrichtung 1 entsprechen z.B. den in Fig. 1 gezeigten. In die obere Kammer 21 mündet von oben ein Siebgut-Einlass 2 mit einem Leitungsquerschnitt QEIN hinein. Aus der Kammer 21 mündet zur Seite ein Siebabstoss-Auslass 3 mit einem Leitungsquerschnitt QAB heraus. Aus der Kammer 22 mündet nach unten ein Siebdurchfall-Auslass 4 mit einem Leitungsquerschnitt QAUS heraus.
Im Betrieb wird das Siebgut bzw. das der Kontroll-Siebung auszusetzende Schüttgut- Material über eine Material-Transportleitung 2, 4 zu der Siebvorrichtung 1 hin und von ihr weg transportiert, wobei der Siebgut-Einlass 2 und der Siebdurchfall-Auslass 4 jeweils einen Abschnitt der Transportleitung darstellen. Gleichzeitig wird das Sieb 5a mit einer Frequenz f von 15 Hz bis 100 Hz in Schwingung versetzt, wie durch den dicken Doppelpfeil angedeutet ist. Dabei bildet sich auf dem Sieb 5a eine Produktschicht S mit einer Dicke D.
Der Schwingungsvektor bzw. Amplitudenvektor A1 der Sieb-Schwingung hat eine Komponente Als senkrecht zur Sieb-Ebene und eine Komponente A1p parallel zur Sieb- Ebene. Die Komponente Als ist grösser als die Komponente A1p, um eine zumindest partielle Fluidisierung der Produktschicht zu erreichen. Vorzugsweise gilt: Als > 2 x A1p.
Das Volumen Voκ, der Leitungsquerschnitt QHN oder der Leitungsquerschnitt QAB sind (durch nicht gezeigte Mittel) veränderbar. Gleiches kann auch für das Volumen VUK und/oder den Leitungsquerschnitt QAUS gelten. Durch Verändern mindestens eines dieser Parameter lässt sich die Resonanzfrequenz ÖFTRES der Luft in den Kammern 21 und 22 einstellen. Die Einstellung erfolgt vorzugsweise so, dass die Resonanzfrequenz fujFTREs (Grundschwingung) der Kammer-Luftmassen kleiner als die Anregungsfrequenz fsiEB ist, mittels der die Luft-Schwingungen mit Frequenz ήjjFT = fsiEB erzwungen werden. Dadurch entsteht zwischen der Sieb-Schwingung und den Luft-Schwingungen jeweils eine Phasenverschiebung im Bereich von 90° bis 180°, wobei man vorzugsweise in den Bereich nahe bei 180° fährt. Gleichzeitig sollte man aber nicht zu weit weg von der Resonanzfrequenz ÖFTRES anregen, um noch ausreichend grosse Druck- Amplituden der angeregten Luft-Schwingung zu erzielen. Vorzugsweise gilt: 1 ,2 x fLUFTRES < fLUFT = fsiEB < 3 X fujFTRES-
Besonders vorteilhaft für eine hohe Siebleistung ist es, wenn diese Sieb/Luft-Phasenverschiebung zwischen der Sieb-Schwingung und der jeweiligen Luft-Schwingung in der oberen Kammer 21 und in der unteren Kammer 22 gleich gross sind. Dann ergibt sich nämlich die angestrebte 180°-Phasenverschiebung zwischen dem zeitlichen Verlauf des pulsierenden Druckzustands poκ(t) in der oberen Kammer und dem zeitlichen Verlauf des pulsierenden Druckzustands puκ(t) in der unteren Kammer. Dies wird durch geeignete Dimensionierung des Volumens Voκ, des Leitungsquerschnitts QEIN. des Leitungsquerschnitts QAB, des Volumens VUK und des Leitungsquerschnitts QAUS erreicht. Eine ausreichend gute Anpassung wird z.B. durch einen symmetrischen oder näherungsweise symmetrischen Aufbau der Kammern 21 , 22 sowie der Leitungsabschnitte .O
2, 4 in der Siebvorrichtung 1 erzielt, wobei der Einfluss des Siebabstoss-Auslasses 3 in der Regel vernachlässigt werden kann. Man hat also insbesondere: VOκ = Vu« und QEIN = QAB-
Fig. 12A bis 12D zeigen eine erste Betriebsweise der erfindungsgemässen Siebvorrichtung 1 zu einem ersten, zweiten, dritten und vierten Zeitpunkt während einer Schwingungsperiode des Siebes 5a und der Luft in der oberen Kammer 21 und in der unteren Kammer 22. Diese Schwingungen haben alle dieselbe Frequenz fujFT = ΪSIEB-
Bei dieser ersten Betriebsweise hat die Produktschicht S im stationären Zustand bzw. im dynamischen Gleichgewicht während eines kontinuierlichen Betriebs der Siebvorrichtung 1 eine Dicke D von etwa 13 mm. Als Produkt wird Mehl verwendet.
Die praktisch exakt sinusförmige Kurve sind am Sieb gemessene Beschleunigungswerte. Sie entsprechen somit der zweiten Ableitung des zeitlichen Verlaufs ASEBCO der Position des gesamten Siebes 5a (im Falle der Grundschwingung) oder einer ausgewählten Stelle des Siebes (z.B. bei Sieb-Oberschwingungen) während der Sieb- Schwingung.
Als zweite Zeitableitung ist die gemessene Beschleunigung gegenüber dem sinusförmigen Verlauf von ASIEBCO um 180° phasenverschoben.
Die beiden anderen, nur näherungsweise sinusförmigen Kurven stellen den zeitlichen Verlauf des Luftdrucks poκ(t) in der oberen Kammer 21 und den zeitlichen Verlauf des Luftdrucks puκ(t) in der oberen Kammer 22 dar. Bei diesen Druckverläufen handelt es sich um die Abweichungen vom durchschnittlichen Luftdruck in der gesamten Kammer 20 bzw. in der oberen Kammer 21 oder der unteren Kammer 22.
In Fig. 12A befindet sich das Sieb in seiner obersten Stellung, d.h. bei der maximalen positiven Auslenkung. Dort hat die gemessene Beschleunigung ihren minimalen Wert, d.h. sie hat ihren maximal negativen Wert und ist nach unten gerichtet. In der oberen Kammer herrscht zu diesem Zeitpunkt ein Unterdruck, während in der unteren Kammer ein Überdruck herrscht. In Fig. 12B befindet sich das Sieb in seiner Abwärtsbewegung mit maximaler Geschwindigkeit nach unten. Die gemessene Beschleunigung ist Null. Sowohl in der oberen Kammer als auch in der unteren Kammer gibt es kaum noch Überdruck oder Unterdruck, d.h. der Druck in beiden Kammern ist annähernd Null.
In Fig. 12C befindet sich das Sieb in seiner untersten Stellung, d.h. bei der maximalen negativen Auslenkung. Dort hat die gemessene Beschleunigung ihren maximalen Wert, d.h. sie hat ihren maximal positiven Wert und ist nach oben gerichtet. In der oberen Kammer herrscht zu diesem Zeitpunkt ein Überdruck, während in der unteren Kammer ein Unterdruck herrscht.
In Fig. 12D befindet sich das Sieb in seiner Aufwärtsbewegung mit maximaler Geschwindigkeit nach oben. Die gemessene Beschleunigung ist wieder Null. Sowohl in der oberen Kammer als auch in der unteren Kammer gibt es kaum noch Überdruck oder Unterdruck, d.h. der Druck in beiden Kammern ist wieder annähernd Null.
In Fig. 12A bis 12D sind die Amplituden des Druckverlaufs poκ(t) in der oberen Kammer 21 und des Druckverlaufs puκ(t) in der unteren Kammer 22 relativ klein. Die maximalen Überdrücke und Unterdrücke liegen für die obere Kammer bei einigen mbar über bzw. unter Null. Dies liegt daran, dass die Produktschicht S nur etwa 13 mm dick ist. Da die Produktschicht auch fluidisiert wird, findet ein Luftaustausch zwischen der oberen und der unteren Kammer statt, so dass sich nur ein relativ geringer Druckunterschied zwischen den beiden Kammern ausbilden kann. Da dieser Luftaustausch ungleichmässig erfolgt, sind die Druckverläufe poκ(t) und puκ(t) keine glatten Sinuskurven, sondern Sinuskurven, die durch stochastische Schwankungen moduliert sind.
Diese Betriebsart weist in der oberen Kammer 21 eine relativ starke Fluidisierung auf. Die in diesem Fall deutliche Asymmetrie der Amplituden von poκ(t) und puκ(t) beruht auf einer Asymmetrie zwischen der unteren Kammer und der oberen Kammer aufgrund unterschiedlicher Parameter Voκ und Vu« sowie unterschiedlicher Parameter QEIN und QAUS als auch aufgrund der nur oberhalb des Siebes angeordneten fluidisierten Produktschicht S. Fig. 13A bis 13D zeigen eine zweite Betriebsweise der erfindungsgemässen Siebvorrichtung 1 zu einem ersten, zweiten, dritten und vierten Zeitpunkt während einer Schwingungsperiode des Siebes 5a und der Luft in der oberen Kammer 21 und in der unteren Kammer 22. Diese Schwingungen haben alle dieselbe Frequenz fi_uFτ = fsiEB-
Bei dieser zweiten Betriebsweise hat die Produktschicht S im stationären Zustand bzw. im dynamischen Gleichgewicht während eines kontinuierlichen Betriebs der Siebvorrichtung 1 eine Dicke D von etwa 43 mm. Als Produkt wird ebenfalls Mehl verwendet.
Die praktisch exakt sinusförmige Kurve sind auch hier die am Sieb gemessenen Beschleunigungswerte. Sie entsprechen somit ebenfalls der zweiten Ableitung des zeitlichen Verlaufs AsiEß(t) der Position des gesamten Siebes 5a (im Falle der Grundschwingung) oder einer ausgewählten Stelle des Siebes (z.B. bei Sieb-Oberschwingungen) während der Sieb-Schwingung.
Als zweite Zeitableitung ist die gemessene Beschleunigung hier ebenfalls gegenüber dem sinusförmigen Verlauf von ASIEBCO um 180° phasenverschoben.
Die beiden anderen, diesmal sauber sinusförmigen Kurven stellen den zeitlichen Verlauf des Luftdrucks poκ(t) in der oberen Kammer 21 und den zeitlichen Verlauf des Luftdrucks puκ(t) in der oberen Kammer 22 dar. Bei diesen Druckverläufen handelt es sich um die Abweichungen vom durchschnittlichen Luftdruck in der gesamten Kammer 20 bzw. in der oberen Kammer 21 oder der unteren Kammer 22.
In Fig. 13A befindet sich das Sieb in seiner obersten Stellung, d.h. bei der maximalen positiven Auslenkung. Dort hat die gemessene Beschleunigung ihren minimalen Wert, d.h. sie hat ihren maximal negativen Wert und ist nach unten gerichtet. In der oberen Kammer herrscht zu diesem Zeitpunkt ein Unterdruck, während in der unteren Kammer ein Überdruck herrscht.
In Fig. 13B befindet sich das Sieb in seiner Abwärtsbewegung mit maximaler Geschwindigkeit nach unten. Die gemessene Beschleunigung ist Null. Sowohl in der oberen Kam- mer als auch in der unteren Kammer gibt es jetzt weniger Überdruck oder Unterdruck, d.h. der Druck in beiden Kammern ist näher bei Null.
In Fig. 13C befindet sich das Sieb in seiner untersten Stellung, d.h. bei der maximalen negativen Auslenkung. Dort hat die gemessene Beschleunigung ihren maximalen Wert, d.h. sie hat ihren maximal positiven Wert und ist nach oben gerichtet. In der oberen Kammer herrscht zu diesem Zeitpunkt ein Überdruck, während in der unteren Kammer ein Unterdruck herrscht.
In Fig. 13D befindet sich das Sieb in seiner Aufwärtsbewegung mit maximaler Geschwindigkeit nach oben. Die gemessene Beschleunigung ist wieder Null. Sowohl in der oberen Kammer als auch in der unteren Kammer gibt es jetzt wieder weniger Überdruck oder Unterdruck, d.h. der Druck in beiden Kammern ist wieder näher bei Null.
In Fig. 13A bis 13D sind die Amplituden des Druckverlaufs poκ(t) in der oberen Kammer 21 und des Druckverlaufs puκ(0 in der unteren Kammer 22 relativ gross. Die maximalen Überdrücke und Unterdrücke liegen für die obere Kammer bei einigen 10 mbar über bzw. unter Null. Dies liegt daran, dass die Produktschicht S hier mit etwa 43 mm viel dicker als bei der ersten Betriebsweise ist. Obwohl die Produktschicht auch hier fluidi- siert wird, bildet die Produktschicht hier eine viel grossere Luftbarriere zwischen der oberen und der unteren Kammer als bei der ersten Betriebsweise. Daher findet praktisch kein Luftaustausch zwischen der oberen und der unteren Kammer statt, so dass sich der relativ grosse Druckunterschied zwischen den beiden Kammern ausbilden kann. Da kein Luftaustausch erfolgt, sind die Druckverläufe poκ(t) und puκ(t) hier glatte Sinuskurven ohne Artefakte.
Diese Betriebsart weist in der oberen Kammer 21 eine nur partielle Fluidisierung auf. Auch hier beruht die in diesem Fall geringe Asymmetrie der Amplituden von poκ(t) und Puκ(t) auf einer geringen Asymmetrie zwischen der unteren Kammer und der oberen Kammer aufgrund unterschiedlicher Parameter VOκ und Vu« sowie unterschiedlicher Parameter QEIN und QAus als auch aufgrund der nur oberhalb des Siebes angeordneten dicken, relativ schwach fluidisierten Produktschicht S. 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 / Schwingungsquellea flexibler Auslass-Abschnitt 73a erster Elektromagnet
Siebrahmen / Siebstapel 73b zweiter Elektromagneta Sieb 73c dritter Elektromagnet
Schwingfeder / Schwingfeder- 73d Anker
Anordnung 73e Anker-Führung
Schwingungsquelle 73f Permanentmagnet
Grundgestell 81 Befestigungsplatte a Ständer 82 Befestigungsplatte b Gehäuseteil A Amplitude
Lagerfeder / Dämpfungsfeder ω Kreisfrequenz 1 Federsockel I Intensitätsmass 2 Schraubverbindung SZ Siebzeit 3 Einstell-Schraubverbindung f Frequenz 4 Verbindungsstange S1 Abstand 0 Kammer S2 Abstand 1 obere Kammer G Verbindungsgerade 2 untere Kammer L Schraubenfeder-Längsachse1 Schraubenfeder B Betriebspunkt 2 Schraubenfeder a Winkel 3 Schraubenfeder S Produktschicht 4 Schraubenfeder D Dicke der Produktschicht1a Schraubenfeder-Ende
Poκ Druck in der oberen Kammer1b Schraubenfeder-Ende
PUK Druck in unterer Kammer1 Linearantrieb / Schwingungsquelle
V0K Volumen oberer Kammer1a erster Elektromagnet 1b zweiter Elektromagnet VUK Volumen unterer Kammer 1c Eisenanker A1 Amplitude von Sieb 2 Linearantrieb / Schwingungsquelle Als Komponente senkrecht2a erster Elektromagnet A1 p Komponente parallel

Claims

Patentansprüche
1. Siebvorrichtung (1 ) für ein pulverförmiges bis kömiges 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) mit einer Siebfläche QSIEB sowie ein Grundgestell (8) aufweist und wobei 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 Schwingungsbewegungen versetzbar ist, wobei die Siebvorrichtung (1) in einer Material-Transportleitung (2, 4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebvorrichtung ein Mittel (5, 5a) aufweist, mit dem die oberhalb und/oder unterhalb des Siebes (5a) vorhandene Luft in eine pulsierende Bewegung versetzt werden kann.
2. Siebvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Siebgut- Einlass (2) ein Abschnitt der Transportleitung (2, 4) mit einem Leitungsquerschnitt QEIN ist, für den gilt: QEIN / QSIEB < 0,5.
3. Siebvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebdurchfall-Auslass (4) ein Abschnitt der Transportleitung (2, 4) mit einem Leitungsquerschnitt QAUS ist, für den gilt: QAus / QSIEB < 0,5.
4. Siebvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebabstoss-Auslass (3) einen Leitungsquerschnitt QAB hat, für den gilt: QAB / QSIEB < 0,5.
5. Siebvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (5a) in einer Kammer (20) angeordnet ist und diese Kammer (20) in eine obere Kammer (21) und eine untere Kammer (22) unterteilt, wobei der Sieb- gut-Einlass (2) und der Siebabstoss-Auslass (3) in die obere Kammer (21) münden und der Siebdurchfall-Auslass (4) in die untere Kammer (22) mündet.
6. Siebvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Volumen Voκ der oberen Kammer (21) und der Siebfläche QSIEB des Siebs (5a) folgende Beziehung gilt: VOκ / QSEB < 0,5 m.
7. Siebvorrichtung (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Volumen VUK der unteren Kammer (22) und der Siebfläche QSIEB des Siebs (5a) folgende Beziehung gilt: VUK / QSIEB < 0,5 m.
8. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsquerschnitt QEIN des Siebgut-Einlasses (2) einstellbar ist.
9. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsquerschnitt QAus des Siebdurchfall-Auslasses (4) einstellbar ist.
10. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsquerschnitt QAB des Siebabstoss-Auslasses (3) einstellbar ist.
11. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen VOκ der oberen Kammer (21) einstellbar ist.
12. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen VUK der unteren Kammer (22) einstellbar ist.
13. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Material-Transportleitung (2, 4) eine Pneumatikleitung ist.
14. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 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.
15. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, 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.
16. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz fsiεβ der erzwungenen Siebrahmen-Betriebsschwingungen im Bereich von 90% bis 110%, insbesondere im Bereich von 95% bis 105%, der Resonanzfrequenz fsiEBREs der Siebrahmen-Grundgestell-Schwingung liegen.
17. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle (7) mit dem Siebrahmen (5) induktiv gekoppelt ist.
18. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, 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.
19. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, 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.
20. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebvorrichtung einen Ausgleichskörper aufweist, der relativ zum Grundgestell (8) der Siebvorrichtung beweglich gelagert und mit einer Schwingungsquelle gekoppelt ist.
21. Siebvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (5) und der Ausgleichskörper mit derselben Schwingungsquelle (7) gekoppelt sind.
22. Siebvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (5) mit einer ersten Schwingungsquelle gekoppelt ist und der Ausgleichskörper mit einer zweiten Schwingungsquelle gekoppelt ist.
23. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (5) und der Ausgleichskörper jeweils linear mit einem Freiheitsgrad an dem Grundgestell (8) gelagert sind, so dass der Siebrahmen (5) in eine lineare Hin- und Herbewegung versetzbar ist und der Ausgleichskörper in eine zur Bewegung des Siebrahmens gegenphasige Hin- und Herbewegung versetzbar ist.
24. Sieb Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (5) und der Ausgleichskörper jeweils planar mit zwei Freiheitsgraden an dem Grundgestell (8) gelagert sind, so dass der Siebrahmen (5) in eine kreisende, insbesondere elliptische Bahnbewegung versetzbar ist und der Ausgleichskörper in eine zur Bewegung des Siebrahmens gegenphasige kreisende Bewegung versetzbar ist.
25. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsvektor A1 der Siebrahmen-Schwingung eine Komponente Als senkrecht zur Ebene des Siebs (5a) besitzt.
26. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsvektor A1 der Siebrahmen-Schwingung eine Komponente Als senkrecht und eine Komponente A1p parallel zur Ebene des Siebs (5a) besitzt.
27. Siebvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die senkrechte Komponente Als grösser als die parallele Komponente A1p ist.
28. Siebvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verhältnis der senkrechten Komponente Als zur parallelen Komponente A1p gilt: 2 < A1s / A1p < 10. ob
29. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskörper das Grundgestell (8) oder ein Teil davon ist.
30. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 29 dadurch gekennzeichnet, dass 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 sich verhalten wie 0,5 < (A1 x M1) / (A2 x M2) < 1 ,5.
31. Siebvorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verhältnis gilt: 0,8 < (A1 x M1) / (A2 x M2) < 1 ,2.
32. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingfeder-Anordnung (6) mindestens eine Schraubenfeder (61 , 62, 63, 64) aufweist.
33. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingfeder-Anordnung (6) mechanisch vorgespannt ist.
34. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 33, 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.
35. Siebvorrichtung nach Anspruch 34, 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.
36. Siebvorrichtung nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder der Schraubenfedern (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.
37. Siebvorrichtung nach Anspruch 35 oder 36, 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.
38. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 37, 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.
39. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ebenen Berührungsflächen zueinander parallel sind und nichtorthogonal zu der Schraubenfeder-Längsachse sind.
40. Siebvorrichtung nach Anspruch 39, 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.
41. Verfahren zum Sieben eines pulverförmigen bis körnigen Materials, insbesondere von Müllereiprodukten wie Mehl, Dunst oder Griess, unter Verwendung einer Siebvorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 40, wobei ein Siebrahmen mit einem daran befestigten Sieb relativ zu einem Grundgestell in Schwingungsbewegungen mit einer Frequenz fsiεβ versetzt wird, während das zu siebende Material auf das Sieb gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die oberhalb und/oder unterhalb des Siebes vorhandene Luft in eine pulsierende Bewegung versetzt wird.
42. Verfahren nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, dass die pulsierende Bewegung der Luft mit der Schwingungsbewegung abgestimmt wird.
43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (5a) in einer Kammer (20) angeordnet ist und diese Kammer (20) in eine obere Kammer (21) und eine untere Kammer (12) unterteilt, wobei ein Siebgut-Einlass (2) und ein Siebabstoss-Auslass (3) in die obere Kammer (21) münden und ein Siebdurchfall- Auslass (4) in die untere Kammer (22) mündet, und dass die oberhalb und/oder unterhalb des Siebes vorhandene Luft in einen pulsierenden Druckzustand versetzt wird.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des pulsierenden Druckzustands poκ(t) in der oberen Kammer gegenüber dem zeitlichen Verlauf des pulsierenden Druckzustands puκ(t) in der unteren Kammer eine Phasenverschiebung von etwa 180° aufweist.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die die oberhalb und/oder unterhalb des Siebes vorhandene Luft in eine erzwungene pulsierende Bewegung mit einer Frequenz f|_uFτ = fsiEB versetzt wird.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zeitlichen Verlauf des Luftdrucks poκ(t) in der oberen Kammer (21) und dem zeitlichen Verlauf der Position ASIEBOO der Siebrahmen-Sieb-Einheit (5, 5a) eine Phasenverschiebung im Bereich von 90° bis 180° vorliegt.
47. Verfahren nach Anspruch 45 oder 46, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Schwingungsanregung der Luft verwendete Frequenz fsiEB der Siebrahmen-Sieb- Einheit (5, 5a) grösser als die Resonanzfrequenz ILUFTRES des Luftvolumens in der oberen Kammer (21) ist.
48. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsbewegungen mit einer Amplitude A und mit einer Frequenz f derart erfolgen, dass
> einerseits für das Intensitätsmass I = A2 X w3 mit der Kreisfrequenz ω = 2 x π x f die folgende Beziehung gilt: 150 m2/s3 < I < 500 m2/s3, und dass
> andererseits für die Amplitude a der Schwingungsbewegungen folgende Beziehung gilt: 1 mm < A < 5 mm.
49. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen in Schwingungsbewegungen versetzt wird, deren Frequenz im Bereich von 15 Hz bis 100 Hz liegen.
50. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen in Schwingungsbewegungen versetzt wird, deren Amplitude im Bereich von 0,1 mm bis 6 mm liegen.
51. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass das zu siebende Material chargenweise auf das schwingende Sieb gegeben wird.
52. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass das zu siebende Material kontinuierlich auf das schwingende Sieb gegeben wird.
53. Verfahren nach Anspruch 52 zum Sieben von Müllereiprodukten wie Mehl, Dunst oder Griess, dadurch gekennzeichnet, dass das Müllereiprodukt auf dem in Schwingungsbewegungen versetzten Sieb (5a) eine geschlossene Produktschicht (S) bildet, wobei auf die vom Sieb (5a) abgewandte bzw. entfernte obere Seite der Produktschicht (S) ständig Produkt zugeführt wird, während von der dem Sieb zugewandten unteren Seite der Produktschicht ständig Produkt durch das Sieb abgeführt wird.
54. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) der Produktschicht (S) während des kontinuierlichen Betriebs der Siebvorrichtung im wesentlichen konstant ist bzw. einen Mittelwert hat, der innerhalb einer minimalen Dicke und einer maximalen Dicke liegt.
55. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Produktschicht fluidisiert wird.
56. Verfahren nach Anspruch 54 oder 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) der Produktschicht (S) während des kontinuierlichen Betriebs zwischen 8 mm und 20 mm gehalten wird.
57. Verfahren nach Anspruch 54 oder 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) der Produktschicht (S) während des kontinuierlichen Betriebs zwischen 40 mm und 80 mm gehalten wird.
58. Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des Luftdrucks puκ(t) in der unteren Kammer (12) zu dem zeitlichen Verlauf der Position ASEBOO der Siebrahmen-Sieb-Einheit (5, 5a) eine Phasenverschiebung im Bereich von 90° bis 180° aufweist.
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