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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Siebeinrichtung mit einem eine Siebfläche aufspannenden Siebrahmen und wenigstens zwei Schallleitern und einem Schwingungserreger, wobei der Schwingungserreger die Schallleiter in Schwingung versetzt. Dazu sind die Schallleiter über einen Schwingungsübertrager mit dem Schwingungserreger gekoppelt.
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Im Stand der Technik sind verschiedenste Siebeinrichtungen bekannt geworden. So sind für das gleiche Anwendungsgebiet beispielsweise mit der
DE 44 18 175 C5 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sieben, Klassieren, Sichten, Filtern oder Sortieren von Stoffen bekannt geworden, wobei eine in einem Siebrahmen vorgesehene Siebfläche und ein zugeordneter Ultraschallwandler vorgesehen sind. Durch den Ultraschallwandler sind der Siebfläche Schwingungen zuleitbar. Dem Ultraschallwandler ist wenigstens ein an der Siebfläche anliegender Resonator zugeordnet, der auf die Resonanz des Ultraschallwandlers abgestimmt und von Letzterem in Schwingungen, insbesondere Biegeschwingungen versetzbar ist. Dabei ist in einem kreisförmigen Rahmen wenigstens ein konzentrischer ringförmiger Stabresonator vorgesehen, der mit dem Rahmen durch Entkopplungsbleche verbunden ist. Die Entkopplungsbleche sind dabei bevorzugt in einem Knotenpunkt der Bewegung festgelegt. Diese bekannte Vorrichtung erlaubt eine Schallverteilung über das aktive Siebgewebe, wobei bei einem großflächigen Siebgewebe auch mehrere Resonatoren über dem Siebgewebe verteilt angeordnet sein können. Als nachteilig wird es bei dieser Vorrichtung angesehen, dass die Abstimmung des Resonators mit hohem Aufwand verbunden und praktisch nur für wenige einfache Resonatorgeometrien realisierbar ist. Eine ähnliche Anordnung wird durch die
DE 20 2014 103 239 U1 offenbart. Ein zentraler zylindrischer Antrieb überträgt die Schwingungen durch radial angeordnete Schallleiter an einen Befestigungsring. Die punktförmige Anregung eignet sich für kleine Siebflächen.
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Mit der
DE 10 2006 047 591 A , welche eine Folgeanmeldung der
DE 10 2006 037 638 A1 ist, ist wiederum für das gleiche Anwendungsgebiet eine weitere Vorrichtung zum Sieben, Klassieren, Filtern oder Sortieren trockener fester Stoffe oder fester Stoffe in Flüssigkeiten mit mindestens einem Ultraschallkonverter und mit mindestens einem Schallleiter und mindestens einem Siebrahmen bekannt geworden, wobei außerhalb von Schwingungsknoten eines nichtresonant angeregten Schallleiters oder Siebrahmens Verbindungselemente zu mindestens einem Siebrahmen oder Schallleiter angebracht sind, die zur Weiterleitung von Schwingungserregung des Schallleiters oder Siebrahmens an den Siebrahmen oder Schallleiter geeignet sind. Bei der bekannten Vorrichtung ist zwischen dem Ultraschallkonverter und dem Schallleiter ein Zuleitungsresonator angeordnet, wobei der Zuleitungsresonator zur Anregung von Biegeschwingungen oder zur Anregung von Longitudinalschwingungen geeignet ist. Eine solche Vorrichtung ermöglicht auch den Aufbau einer Siebvorrichtung mit mehreren Schallleitern, um eine größere Siebfläche in Schwingung zu versetzen.
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Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen ist aber, dass immer noch eine erhebliche Ungleichheit der Schwingungserregung über einer größeren Siebfläche mit mehreren Schallleitern besteht. Insbesondere von dem Schwingungserreger entfernter angeordnete Schallleiter erhalten weniger Schwingungsleistung, wodurch in dem Bereich des entfernteren Schallleiters nur weniger Schwingungsenergie auf das Siebgewebe aufgebracht wird. Eine Lösung für dieses Problem ist es, mehrere Schwingungserreger einzusetzen, wobei jeweils ein Schwingungserreger einen Schallleiter erregt, umso einen bestimmten Bereich der Siebfläche in Schwingung zu versetzen. Dadurch wird die Homogenität der Übertragung von Schwingungsenergie verbessert, da auf entferntere Schallleiter verzichtet werden kann. Nachteilig daran sind aber der apparative Aufwand und auch der erheblich größere Steuerungsaufwand, wodurch höhere Kosten entstehen.
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Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Siebeinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche mit geringerem Aufwand eine homogenere Verteilung der Schwingungen auf der Siebfläche ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Siebeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Siebeinrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich durch die allgemeine Beschreibung und die Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
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Eine erfindungsgemäße Siebeinrichtung weist wenigstens eine Siebfläche auf, die durch einen Siebrahmen aufgespannt wird. Weiterhin sind wenigstens zwei Schallleiter und ein Schwingungserreger vorgesehen, um die Schallleiter in Schwingung zu versetzen. Dabei sind die Schallleiter über einen Schwingungsübertrager mit dem Schwingungserreger gekoppelt. Der Schwingungsübertrager umfasst einen Resonatorstab, an den die beiden Schallleiter (insbesondere unmittelbar) direkt gekoppelt sind.
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Die erfindungsgemäße Siebeinrichtung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Siebeinrichtung besteht darin, dass mit nur einem Schwingungserreger zwei oder mehr Schallleiter in Schwingung versetzbar sind, wobei beide Schallleiter mit dem Resonatorstab des Schwingungsvertrages gekoppelt sind.
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Im Stand der Technik besteht ein Schwingungsübertrager aus mehreren Resonatorstäben. Wird bei einer bekannten Siebeinrichtung beispielsweise ein kreisrunder Siebrahmen mit zwei (oder mehr) konzentrisch daran angeordneten Schallleiterringen eingesetzt, so wird über einen Schwingungsübertrager z. B. radial von außen die Schwingung auf den Äußeren der beiden Schallleiterringe übertragen. Dazu wird ein äußerer Resonatorstab eingesetzt, der mit dem Äußeren der beiden Schallleiterringe auf dessen Außenseite verschweißt ist. Auf der Innenseite des äußeren Schallleiterrings wird ein innerer Resonatorstab angeschweißt, der mit der äußeren Seite des inneren Schallleiterrings verschweißt ist. Dadurch wurde bei diesem bekannten System die Schwingung radial von außen von dem Schwingungserreger über den äußeren Resonatorstab (die Schweißnaht) auf den äußeren Schallleiterring und von dort (über die innere Schweißnaht und) über den inneren Resonatorstab wieder über die Schweißnaht auf den inneren Schallleiterring übertragen. Es hat sich herausgestellt, dass diese an sich sehr steifen und festen Schweißverbindungen einen erheblichen Teil der Schwingungsenergie phasenversetzt weiterleiten oder sogar absorbieren. Jedenfalls überträgt ein solches System aus mehreren Resonatorstäben, Schweißnähten und Schallleiterringen die angeregte Schwingungsfrequenz auf entferntere Schallleiter nur in einem erheblich schwächeren Ausmaße oder jedenfalls nicht verlustfrei.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird im Gegensatz dazu nun die Schwingung des Resonatorstabes praktisch unmittelbar von dem Resonatorstab jeweils auf beide Schallleiter übertragen. Dadurch wird eine unterschiedliche Anzahl an Materialübergängen vermieden. So ist es nicht erforderlich, die Schwingungsleistung für den entferntesten Schallleiter über mehrere Schweißnähte und Schallleiterringe überzuleiten, sondern die Schwingungsenergie wird von dem Resonatorstab unmittelbar auf den einen Schallleiter und den anderen Schallleiter (und gegebenenfalls weitere Schallleiter übertragen).
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In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Siebeinrichtung einen Siebrahmen und eine wenigstens teilweise daran vorgesehene Siebfläche, wobei der Siebrahmen dafür vorgesehen und ausgebildet ist, mit einem Siebgewebe bespannt zu werden, wobei dem Siebrahmen ein Schwingungserreger zugeordnet ist und wobei der Schwingungserreger mit einer Mehrzahl von Schallleitern verbunden ist. Dabei ist der Schwingungserreger über einen durchgehenden Schwingungsübertrager mit vorzugsweise wenigstens zwei Schallleiterringen gekoppelt.
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In bevorzugten Ausgestaltungen ist der Resonatorstab massiv ausgebildet. Möglich ist es auch, dass der Resonatorstab hohl ausgebildet ist.
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Der Resonatorstab kann als Mehreckstab, Rechteckstab oder bevorzugt auch als Rundstab ausgebildet sein. Möglich ist es auch, dass der Resonatorstab einen O-, T-, X-, L-, V- oder U-förmigen oder elliptischen oder anderen geeigneten Querschnitt aufweist. Insbesondere ist der Querschnitt des Resonatorstabes an die zu übertragende Schwingungsfrequenz bzw. den zu übertragenden Schwingungsfrequenzbereich angepasst.
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In bevorzugten Weiterbildungen ist der Resonatorstab mit den Schallleitern formschlüssig und/oder kraftschlüssig (fest) verbunden. In besonders bevorzugten Weiterbildungen ist der Resonatorstab mit den Schallleitern sowohl formschlüssig als auch kraftschlüssig verbunden.
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In vorteilhaften Weiterbildungen ist der Schallleiter mit dem Resonatorstab verschweißt oder verlötet oder verklebt. Bevorzugt ist es insbesondere, dass der Resonatorstab wenigstens eine Aussparung zur formschlüssigen Aufnahme eines Schallleiters aufweist. Ein derartig in einer Aussparung formschlüssig aufgenommener Schallleiter an dem Resonatorstab erlaubt eine besonders effiziente Übertragung von Schwingungen auf den Schallleiter. Der Schallleiter ist insbesondere in die Aussparung eingepresst.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Aussparung in einem oberen Teil des Resonatorstabes ausgebildet und dient zur formschlüssigen Aufnahme eines unteren Teils eines Schallleiters. Unter „unten“ und „oben“ sind hier die Richtungen im bestimmungsgemäßen Zusammenbau und beim bestimmungsgemäßen Einsatz zu verstehen. Möglich ist es aber auch, dass die Aussparung in einem unteren Teil des Resonatorstabs ausgebildet ist und zur formschlüssigen Aufnahme eines oberen Teils eines Schallleiters dient.
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Bevorzugt sind Ausgestaltungen, bei denen die Aussparungen in einem oberen Teil des Resonatorstabes vorgesehen sind, da diese Ausgestaltungen die einfache Möglichkeit eröffnen, dass der Resonatorstab zum Teil unterhalb der Schallleiter angeordnet ist. Das ist eine konstruktiv einfachere Ausgestaltung, da typischerweise direkt oberhalb der Schallleiter das Siebgewebe angeordnet ist, auf das die Schallleiter die Schwingung übertragen werden.
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In allen Ausgestaltungen ist es auch möglich, dass die Aussparung in einem rechten oder linken Teil des Resonatorstabes ausgebildet ist und darin in analoger Weise ein Teil des Schallleiters formschlüssig aufgenommen ist, um die in dem Resonatorstab wirkenden Schwingungen zuverlässig und effizient auf den Schallleiter und insbesondere die Schallleiter zu übertragen. Möglich ist es auch, dass ein z. B. als Ring ausgebildeter Schallleiter einen nach unten ragenden Fortsatz aufweist, an den der Resonatorstab (von unten, der Seite oder einer oberen Fläche) gekoppelt ist. Der Fortsatz ist insbesondere einstückig mit dem restlichen Schallleiter ausgebildet oder kann als separates Teil ausgebildet und mit dem Schallleiter fest verbunden und z. B. verschweißt sein. Wenn alle Schallleiter auf gleiche Art mit dem Resonatorstab verbunden sind, wird somit die gewünschte gleichförmige Anregung aller Schallleiter erreicht.
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In allen Ausgestaltungen ist es möglich, den Schwingungsübertrager als Zuleitungsresonator zu bezeichnen.
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Vorzugsweise weist der Resonatorstab zwei oder mehr Aussparungen zur formschlüssigen Aufnahme jeweils eines Schallleiters auf. Bei spiralförmig ausgebildeten Schallleitern ist es auch möglich, dass der Resonatorstab zwei oder mehr Aussparungen für einen einzigen Schallleiter aufweist.
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In bevorzugten Weiterbildungen durchtritt der Resonatorstab den Siebrahmen berührungslos. Vorzugsweise ist dazu eine Durchgangsöffnung an dem Siebrahmen ausgebildet, durch die der Resonatorstab berührungslos durchgeführt wird. Dadurch wird eine Entkopplung des Resonatorstabs von dem Siebrahmen erzielt, sodass eine besonders effiziente Übertragung der Schwingungen auf das Siebgewebe möglich ist.
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Es ist in anderen Ausgestaltungen auch möglich, dass der Resonatorstab unterhalb des Siebrahmens zu den Schallleitern geführt wird. Dann ist eine Durchgangsöffnung nicht nötig.
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In allen Ausgestaltungen ist der Resonatorstab vorzugsweise im Bereich der Schallleiter in einer Ebene angeordnet, die höhenversetzt zu einer Ebene der Durchgangsöffnung oder einer mittleren Ebene des Siebrahmens angeordnet ist. Das bedeutet, dass sich der Resonatorstab nicht vollständig innerhalb einer Ebene parallel zu der Ebene des Siebgewebes und/oder der Ebene des Siebrahmens erstreckt, sondern dass sich ein Teil des Resonatorstabes vorzugsweise in einer ersten Ebene und ein weiterer Teil des Resonatorstabes in einer zweiten und dazu höhenversetzten Ebene erstreckt. Dadurch wird eine kleinbauende Siebeinrichtung ermöglicht. Das Bauvolumen wird optimal genutzt. Der Siebrahmen muss nicht höher ausgebildet werden als nötig. Die Zuleitung der Schwingungen über den Resonatorstab kann in Höhe des Siebrahmens und durch den Siebrahmen hindurch erfolgen, während sich der Resonatorstab im Bereich der Schallleiter vorzugsweise etwas tiefer befindet und dort mit den Schallleitern gekoppelt ist. Oder die Zuleitung der Schwingungen erfolgt unterhalb des Siebrahmens. Vorzugsweise ist der Resonatorstab zwischen dem Siebrahmen und einem ersten Schallleiter zweifach (insbesondere gegensinnig) umgebogen. Besonders bevorzugt sind die beiden Umbiegungen derart gestaltet, dass der Resonatorstab im Bereich des Durchtritts durch den Siebrahmen und im Bereich der Schallleiter jeweils in zwei höhenversetzt angeordneten Ebenen befindet. Wenn der Resonatorstab unterhalb des Siebrahmens angeordnet ist und den Siebrahmen nicht durchtritt, wird der Resonatorstab vorzugsweise ebenso zweifach umgelenkt, wobei der Resonatorstab im Bereich des Siebrahmens dann vorzugsweise tiefer angeordnet ist als im Bereich der Siebfläche.
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In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass wenigstens ein Schallleiter als geschlossener Schallleiterring ausgebildet ist. Ein solcher Schallleiterring kann eine rechteckige oder elliptische oder Kreisform oder sonstige Form aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Formen bzw. rechteckige Formen mit abgerundeten Ecken oder auch Kreisformen. Eine solche Ausgestaltung erlaubt eine homogene Verteilung der Schwingungsenergie auf die Siebfläche.
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Ein Schallleiter kann in allen Ausgestaltungen einen mehreckigen und insbesondere etwa rechteckigen Querschnitt aufweisen. Möglich ist es auch, dass der Schallleiter einen T-, X-, L- oder U-förmigen oder elliptischen Querschnitt aufweist. In bevorzugten Ausgestaltungen weisen die unterschiedlichen Schallleiter einen (im Wesentlichen) gleichen Querschnitt auf.
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Besonders bevorzugt ist wenigstens ein Schallleiter als Hohlprofil ausgebildet.
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Vorzugsweise ist wenigstens ein Schallleiter mit einem anderen Schallleiter und/oder dem Siebrahmen über wenigstens ein Verbindungselement und insbesondere eine Mehrzahl von Verbindungselementen verbunden. Die Verbindungselemente können dabei bevorzugt in einem Knotenpunkt der Bewegung festgelegt sein. Die Verbindungselemente können aber auch zur Übertragung von Schwingungsenergie auf den Siebrahmen genutzt werden.
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Vorzugsweise ist der Siebrahmen mit wenigstens einem Siebgewebe bespannt. Dabei ist es bevorzugt, dass das Siebgewebe mit wenigstens einem Schallleiter und/oder dem Siebrahmen verklebt ist. Das Siebgewebe kann zwei oder mehr Gewebelagen umfassen.
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In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass der Schwingungserreger wenigstens einen Ultraschallkonverter umfasst oder als ein Ultraschallkonverter ausgebildet ist. Insbesondere weist der Ultraschallkonverter eine (Arbeits-) Frequenz zwischen 10 kHz und 50 kHz auf. Vorzugsweise weist der Ultraschallkonverter eine Frequenz von 10-40 kHz und vorzugsweise zwischen 20 und 40 kHz auf.
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Es ist bevorzugt, dass der Ultraschallkonverter (wenigstens) eine Frequenz zwischen 30 kHz und 40 kHz aufweist. Vorzugsweise ist die Frequenz im Betrieb veränderbar, sodass insbesondere sich periodisch ändernde Frequenzen im Betrieb möglich sind.
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Vorteilhafterweise ist der Schwingungserreger außerhalb der Siebfläche angebracht.
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In anderen bevorzugten Ausgestaltungen ist der Schwingungserreger (oder wenigstens ein Schwingungserreger) innerhalb der Siebfläche und vorzugsweise oberhalb der Siebfläche angebracht ist. Möglich ist es auch, dass der Schwingungserreger unterhalb der Siebfläche angebracht ist. Insbesondere ist der Schwingungserreger in solchen Ausgestaltungen innerhalb einer Projektion senkrecht auf der Siebfläche angeordnet.
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In bevorzugten Weiterbildungen aller Ausgestaltungen sind wenigstens ein zweiter Schwingungserreger und ein zugeordneter zweiter Resonatorstab vorgesehen. Vorzugsweise werden ein zweiter Schwingungserreger und ein zugeordneter zweiter Resonatorstab (insbesondere geometrisch) gegenüber von dem ersten System (Schwingungserreger + Resonatorstab) angeordnet. Bei noch mehr Systemen wird eine gleichmäßige Verteilung z. B. über dem Umfang bevorzugt.
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In weiteren Ausgestaltungen und Weiterbildungen kann die Art der Schwingungserregung und der Aufbringung der Schwingungen auf das Siebgewebe erfolgen, wie es in der
DE 10 2006 037 638 A1 und/oder der
DE 44 18 175 C5 offenbart ist.
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Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
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In den Figuren zeigen:
- 1 eine leicht perspektivische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Siebeinrichtung;
- 2 einen schematischen Teilquerschnitt durch die Siebeinrichtung gemäß 1;
- 3 ein vergrößertes Detail aus 1;
- 4 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Siebeinrichtung;
- 5 einen schematischen Querschnitt durch den Schwingungsübertrager der Siebeinrichtung gemäß 4; und
- 6 eine Draufsicht auf noch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Siebeinrichtung.
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Die erfindungsgemäße Siebeinrichtung 1, die in den 1 bis 3 dargestellt ist, weist eine Siebfläche 2 an einem Siebrahmen 3 auf, der mit einem Siebgewebe 8 bespannt ist. Von dem Siebgewebe 8 ist hier der besseren Übersichtlichkeit wegen (wie in den anderen Ausführungsbeispielen) jeweils maximal nur ein kleiner Ausschnitt schematisch dargestellt.
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In dem hier etwa kreisrunden Siebrahmen 3 der Siebeinrichtung 1 sind konzentrisch zueinander drei hier ebenfalls kreisrunde Schallleiter 4, 5 und 6 angeordnet, die über einen Schwingungsübertrager 10 durch den nur in 3 erkennbaren Schwingungserreger 7 in Schwingung versetzt werden.
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Der Schwingungsübertrager 10 umfasst einen Resonatorstab 11, der berührungslos durch den Siebrahmen 3 an der Aufnahme 29 durchgeführt ist und der unmittelbar mit den Schallleitern 4, 5 und 6 verbunden ist.
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Der Resonatorstab 11 ist hier einstückig gefertigt und ist direkt und unmittelbar mit den Schallleitern 4, 5 und 6 verbunden, sodass die Schwingungsenergie, die durch den Schwingungserreger 7 in den Resonatorstab 11 eingebracht wird, jeweils direkt vom Resonatorstab 11 auf die jeweiligen Schallleiter 4, 5 und 6 übertragen wird. Im Unterschied zum Stand der Technik erfolgt nicht eine Übertragung von einem Resonatorstab auf einen Schallleiter und von dort wieder auf den nächsten Resonatorstab etc., sondern die Übertragung der Schwingungen erfolgt jeweils direkt vom Resonatorstab auf alle Schallleiter.
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Denkbar ist es in allen Ausführungsformen und Ausgestaltungen aber auch, zwei Resonatorstäbe einzusetzen, wobei ein erster Resonatorstab die Schwingungen von dem Schwingungserreger auf eine erste Oberfläche eines ersten Schallleiters (z. B. radial außen) überträgt. Von einer zweiten Oberfläche des ersten Schallleiters (z. B. der Innenseite des ersten Schallleiters oder der gegenüberliegen Außenseite) werden die Schwingungen anschließend über den zweiten Resonatorstab auf alle weiteren Schallleiter übertragen. Auch bei einer solchen Ausgestaltung wird sichergestellt, dass eine homogene Anregung aller Schallleiter erfolgt, auch wenn durch den Einsatz der zwei separaten Resonatorstäbe der Energieeintrag insgesamt nicht ganz so hoch ist wie bei einem einzigen.
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Die einzelnen Schallleiter sind über Verbindungselemente 22 und 23 untereinander und/oder mit dem Rahmen 3 verbunden. Dabei erstrecken sich die Verbindungselemente 22 zwischen dem äußeren Schallleiter 4 und dem Siebrahmen 3. Die Verbindungselemente 23 erstrecken sich jeweils zwischen den Schallleitern 4 und 5 bzw. 5 und 6.
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Über die Verbindungselemente 22 und 23 kann - je nach Bedarf und konstruktiver Ausgestaltung - eine Entkopplung der Schwingungen von den Schallleitern und dem Siebrahmen 3 erfolgen. Bei Bedarf kann auch der Siebrahmen 3 in Schwingung versetzt werden.
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Wie in 1 und 3 erkennbar, ist der Resonatorstab 11 über den Halter 28 mit dem Siebrahmen 3 derartig verbunden, dass eine Schwingung in Längsrichtung des Resonatorstabes ermöglicht wird, während quer zur Längserstreckung der Resonatorstab definiert gehalten wird.
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2 zeigt einen radialen Teilquerschnitt durch die Siebeinrichtung 1 aus 1, wobei das Siebgewebe 8 sich oberhalb der Schallleiter 4, 5 und 6 und des Siebrahmens 3 erstreckt. Die Schallleiter 4, 5 und 6 sind hier als kreisrunde Schallleiterringe ausgebildet und weisen jeweils den Querschnitt eines Hohlstabs auf. Der Querschnitt der Schallleiter 4, 5 und 6 ist etwa rechteckig, wobei das Rechteck eine längliche Form aufweist und sich in vertikaler Richtung quer zu dem Resonatorstab länger erstreckt als in Richtung des Resonatorstabes.
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Der Resonatorstab 11, der hier im Wesentlichen den Schwingungsübertrager 10 bildet, weist hier drei Aussparungen 13 auf, an denen die Schallleiter 4, 5 und 6 jeweils aufgenommen sind. Vorzugsweise sind die Aussparungen 13 formschlüssig ausgestaltet, sodass die Schallleiter 4, 5 und 6 besonders bevorzugt in die Aussparungen eingepresst sind. Zur noch weiteren Verbesserung der Schallübertragung sind vorzugsweise Schweißnähte 25 vorgesehen, mit denen die Schallleiter 4, 5 und 6 jeweils mit dem Stabmaterial des Resonatorstabes 11 verschweißt sind.
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Die Aussparungen befinden sich vorzugsweise im oberen Teil 14 des Resonatorstabes 11 und hier (etwa) in der oberen Hälfte des Resonatorstabes 11. Dementsprechend sind die Schallleiter 4, 5 und 6 jeweils mit ihrem unteren Teil 15 in den Aussparungen 13 aufgenommen.
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Denkbar ist es auch, dass die Aussparungen im unteren Teil des Resonatorstabes ausgebildet sind und darin ein oberer Teil oder ein Teil des Schallleiters aufgenommen ist.
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Der Resonatorstab 11 weist im Querschnitt gemäß 2 zwei Umbiegungen 20 und 21 auf, die für einen Parallelversatz der beiden Längsabschnitte des Resonatorstabes 11 sorgen. Im Bereich der Durchgangsöffnung 9 durch den Siebrahmen (3) ist der Resonatorstab 11 in der Ebene 19 angeordnet, während sich der Resonatorstab 11 im Bereich der Schallleiter 4 bis 6 in einer Ebene 18 erstreckt, die höhenversetzt zur Ebene 19 ist. Der Höhenversatz ist so bemessen, dass die Schallleiter 4 bis 6 von unten in den Aussparungen 13 des Resonatorstabes 11 aufgenommen sind. Der Höhenversatz beträgt hier zwischen 1/5 und 2/3 der Höhe eines Schallleiters und insbesondere etwa die halbe Höhe (+/-10%) der Höhe des Resonatorstabs 11. Auch eine Zufuhr unterhalb des Siebrahmens ist möglich, wobei dann regelmäßig ebenfalls ein (umgekehrter) Höhenversatz vorliegt.
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3 zeigt ein Detail aus 1 in einer Draufsicht, wobei der Bereich der Durchgangsöffnung 9 für den Resonatorstab 11 in einem horizontalen Querschnitt gezeigt ist. Der Resonatorstab 11 durchtritt die Durchgangsöffnung 9 berührungslos und wird durch den Halter 28 gehalten, wobei der Halter 28 Schwingungen in Längsrichtung des Resonatorstabes 11 nicht oder nur sehr wenig dämpft.
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Der Schwingungserreger 7, der in 3 nur schematisch als Blackbox gestrichelt dargestellt ist, kann an der Aufnahme 29 montiert werden und überträgt die erzeugten Schwingungen auf den Schwingungsübertrager 10 bzw. den Resonatorstab 11, der hier als Rundstab 12 ausgebildet ist und aus Vollmaterial besteht.
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Der Resonatorstab 11 besteht vorzugsweise aus Metall und insbesondere aus Stahl und vorzugsweise auch hochlegiertem Stahl (Edelstahl).
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Die Schallleiter 4 bis 6 bestehen vorzugsweise ebenfalls aus Metall und insbesondere aus einem Leichtmetall wie einer Aluminiumlegierung oder aus anderen Leichtmetallen. Im konkreten Beispiel wird ein Hohlprofil aus Edelstahl verwendet.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Siebeinrichtung, bei der die Anbindung der Schallleiter 4 bis 6 an den Resonatorstab 11 des Schwingungsübertragers 10 anders realisiert wird, als im Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 3.
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Die grundsätzliche Ausgestaltung der Siebeinrichtung 1 gemäß 4 entspricht der Ausgestaltung der Siebeinrichtung gemäß 1. Auch hier ist die Siebeinrichtung 1 insgesamt etwa kreisförmig ausgebildet und weist drei konzentrische Schallleiter 4 bis 6 auf, die jeweils konzentrisch zueinander angeordnet sind und als Schallleiterringe 24 ausgebildet sind. Die jeweiligen Schallleiter 4 bis 6 sind über Verbindungselemente 22 und 23 jeweils mit dem Siebrahmen 3 bzw. mit den andern Schallleitern verbunden.
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Zusätzlich ist in 4 eine kreuzförmige Stabilisierung 27 dargestellt, die sich unterhalb der Siebfläche erstreckt und zur Stabilisierung des Siebrahmens 3 dient.
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Der hier ebenfalls einstückig ausgebildete Schwingungsübertrager 10 bzw. der Resonatorstab 11 des Schwingungsübertragers erstreckt sich wiederum einstückig und berührungslos durch den Siebrahmen 3 und ist fest mit den Schallleitern 4, 5 und 6 gekoppelt.
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5 zeigt einen schematischen radialen Querschnitt durch den Resonatorstab 11 in der Ausgestaltung gemäß 4.
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Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Resonatorstab 11 im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 3 keine Aussparungen 13 auf. Im Unterschied hierzu sind die jeweiligen Schallleiter 4 bis 6 mit einer Durchführung 26 in Form einer Durchgangsöffnung oder einer Bohrung versehen, durch die der Resonatorstab 11 durchgeführt ist. Zur festen Verbindung der Schallleiter 4 bis 6 mit dem Resonatorstab 11 werden die Schallleiter 4 bis 6 an der geeigneten Position mit dem Resonatorstab 11 über (hier vorzugsweise) beidseitige Schweißnähte 25 verbunden. Auch dadurch erfolgt eine feste Kopplung der Schallleiter 4 bis 6 mit dem Resonatorstab 11. Auch hier sind die Schallleiter 4 bis 6 jeweils unmittelbar und direkt mit dem Resonatorstab 11 gekoppelt, sodass eine leistungsmindernde Kopplung des entfernteren Schallleiters 5 oder 6 vermieden wird.
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6 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Siebeinrichtung 1, wobei hier ein rechteckig ausgebildeter Siebrahmen 3 eingesetzt wird, an dem zwei ebenfalls eher rechteckig ausgebildete Schallleiter 4 und 5 vorgesehen sind. Möglich ist es auch, dass drei oder mehr Schallleiter ineinander oder hintereinander angeordnet vorgesehen sind.
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Die Schallleiter 4 und 5 sind über Verbindungselemente 22 mit dem Rahmen 3 verbunden. Zur Anregung der Schallleiter 4 und 5 dient ein Schwingungsüberträger 10, der hier wieder einen einstückigen und durchgehenden Resonatorstab 11 umfasst, der sich von außen durch die Durchgangsöffnung 9 erstreckt und die Schwingungen auf die Schallleiter 4 und 5 überträgt.
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Dabei kann sich der einstückige Resonatorstab 11 durch Durchführungen 26 an dem Schallleiter 4 und an dem Schallleiter 5 bis zum hinteren Ende des Schallleiters 5 erstrecken, so wie es grundsätzlich 5 zeigt. Die Schallleiter 4 und 5 können dabei aber auch über eine Verbindungsart wie in 2 mit dem Resonatorstab 11 verbunden sein.
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In beiden Varianten können die Schallleiter 4 und 5 jeweils nur an den vorderen (hinteren) Enden mit dem Resonatorstab 11 verbunden sein, wie es durch die durchgezogenen (gestrichelten) Pfeile mit Bezugszeichen 25 in 6 dargestellt ist, oder es werden die Schallleiter 4 und 5 über Schweißnähte 25 und/oder Aussparungen 13 an jeweils dem vorderen und dem hinteren Ende eines Schallleiters 4 und 5 mit dem Resonatorstab 11 verbunden.
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In allen Ausgestaltungen können Siebeinrichtungen mit einem Durchmesser oder einer Länge von bis zu 2650 mm oder sogar 2900 mmoder 4000mm und mehr zur Verfügung gestellt werden. Derartige Siebeinrichtungen ermöglichen eine besonders effektive Verarbeitung von beispielsweise Metallpulvern, Farbpulvern, feinen Mineralien, Bronzepulvern oder Aluminiumpulvern, Quarzsand und anderen Partikeln in einer Größe von bis zu 500 µm oder 1000 µm oder feiner.
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Eine erfindungsgemäße Siebeinrichtung ermöglicht eine homogenere Leistungsverteilung und einen größeren Leistungseintrag, der örtlich 10 % oder 20 % oder noch mehr betragen kann.
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Zur Verbindung des Resonatorstabes 11 mit den Schallleitern 4 bis 6 etc. kann neben, oder anstatt von Formschluss auch ein Schweißen, Schrauben, Kleben, Löten, Pressen oder ein sonstiges Fügeverfahren verwendet werden.
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In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass das Siebgewebe mit dem Rahmen verklebt ist. Möglich ist es aber auch, dass das Siebgewebe auf dem Rahmen nur aufliegt und nur mit den Schallleitern 4 bis 6 verklebt ist.
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Als Anregungsfrequenz wird vorzugsweise wenigstens eine Frequenz in dem Bereich 30 bis 38 kHz eingesetzt. Möglich ist auch der Einsatz von zwei oder mehr parallelen Anregungsfrequenzen (Frequenzbereichen) oder von zwei oder mehr unterschiedlichen Anregungsfrequenzen hintereinander.
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Gerade im explosionsgeschützten Anwendungsbereich hat die Erfindung große Vorteile. Es wird ein besseres Siebergebnis und eine bessere Verteilung der zu siebenden Produkte erreicht. Auch kann eine höhere Lebensdauer erreicht werden. Das liegt unter anderem daran, dass eine homogenere Einbringung der Schwingungsleistung erreicht wird. Es wird eine gleichmäßigere Verteilung der Energie (Ultraschallenergie) erreicht und somit entstehen weniger Hotspots, was insbesondere im explosionsgeschützten Anwendungsbereich sehr vorteilhaft ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Siebeinrichtung
- 2
- Siebfläche
- 3
- Siebrahmen
- 4
- Schallleiter
- 5
- Schallleiter
- 6
- Schallleiter
- 7
- Schwingungserreger
- 8
- Siebgewebe
- 9
- Durchgangsöffnung
- 10
- Schwingungsübertrager
- 11
- Resonatorstab
- 12
- Rundstab
- 13
- Aussparung
- 14
- oberer Teil von 11
- 15
- unterer Teil von 4
- 18
- Ebene
- 19
- Ebene von 9
- 20
- Biegung
- 21
- Biegung
- 22
- Verbindungselement
- 23
- Verbindungselement
- 24
- Schallleiterring
- 25
- Schweißnaht
- 26
- Durchführung
- 27
- Stabilisierung
- 28
- Halter von 11
- 29
- Aufnahme
- 30
- Ultraschallkonverter
