DE19828914C2 - Ultraschall-Siebeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Siebeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere zum fraktionierten Sieben, Trennen und Korngrößenbestimmen von pulverförmigen und körnigen Materialien sowie für Suspensionen.

Es ist allgemein bekannt, zum Sieben unterschiedlicher Güter Ultraschall zu verwenden. Die durch den Ultra­ schall erzeugten schwingenden Bewegungen werden auf die Siebfläche übertragen und üben einen günstigen Einfluss auf den Siebdurchsatz und das Siebgut aus. Die auf das Siebgut übertragenen Schwingungen bewirken eine Reduzierung der Oberflächenspannung und der Aglome­ rierungskräfte, so dass ein Verstopfen der Siebmaschen weitestgehend verhindert wird.

Die bekannten Ultraschall verwendenden Siebvorrich­ tungen und Siebverfahren bestehen im wesentlichen aus einem Siebrahmen mit einer aufgebrachten Siebfläche und einer an den Siebrahmen über einen Ultraschallwandler angekoppelten Ultraschallquelle, wobei der Wandler die hochfrequenten elektrischen Schwingungen in mechanische Biegeschwingungen umwandelt.

In der WO 94/27748 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sieben, Klassieren, Sichten, Filtern oder Sortieren von Stoffen mit in einem Siebrahmen vorgesehener Siebfläche und dieser zugeordnetem Ultraschall-Wandler, durch den der Siebfläche Schwingungen zuleitbar sind, beschrieben.

Dem Ultraschallwandler ist ein der Siebfläche anliegender Resonator zugeordnet, der auf die Resonanz des Ultraschallwandlers abgestimmt und von letzterem in Biegeschwingungen versetzbar ist. Die vom Schallwandler erzeugten Longitudinalschwingungen werden in den tangential zur longitudinalen Schwingrichtung angeord­ neten Resonatorstäben in Biegeschwingungen der gleichen Frequenz umgeformt.

In der US 5 595 306 wird eine Siebeinrichtung beschrieben, bei der das Sieb mit dem Siebrahmen verklebt bzw. gebondet oder verlötet ist. Der Siebrahmen bildet gleichzeitig die Sonotrode, an die der Schallwandler angeschraubt ist und den als Sonotrode wirkenden Siebrahmen punktförmig anregt.

Weiterhin sind Siebmaschinen zum fraktionierten Sieben bekannt, bei denen durch elektromagnetische Antriebe Schwingungen erzeugt werden, die einen Siebvorgang ermöglichen (Prospekt der Fa. Retsch GmbH & Co. KG: "Analysen-Siebmaschinen AS 200). Nachteilig ist hierbei die unzureichende Siebleistung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Ultraschall-Siebeinrichtung zu entwickeln, mit welcher ein fraktioniertes Sieben mit höherer Effektivität als bisher bekannt und die Möglichkeit einer Kopplung mit bekannten mechanischen/elektromagnetischen Siebein­ richtungen in einfacher Weise gewährleistet werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Ultraschall-Siebeinrichtung nach der Erfindung besteht aus mindestens einer ringförmigen Sonotrode mit jeweils einem Schallwandler, die zusammen als ein Zwischenstück an beliebiger Stelle zwischen ringförmige Siebrahmen gleichen Durchmessers kraft­ schlüssig eingebracht sind, so dass die Schwingungs­ amplitude der Sonotrode auf den darüber und/oder den darunter liegenden Siebrahmen mit Siebgewebe und über diese auf die jeweils folgenden Siebrahmen übertragen wird. Es können so hocheffektive Siebtürme zum bei­ spielsweise fraktionierten Sieben aufgebaut werden, die entweder mit elektromagnetischem/mechanischem Antrieb und überlagertem Ultraschall oder nur mit Ultraschall wirksam werden.

Es können mit der Einrichtung nach der Erfindung vorhandene Siebmaschinen unkompliziert nachgerüstet und damit effektiver gemacht werden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen einer Ultraschall-Siebeinrichtung näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die schematische Seitenansicht der Siebeinrichtung in Teilschnitt­ darstellung, als Biegeschwinger ausgebildet,

Fig. 2 die schematische Seitenansicht der Siebeinrichtung in Teilschnittdarstellung und mit Ringsonotrode mit Ansatzstück, als Biegeschwinger ausgeführt, und

Fig. 3 die schematische Draufsicht in der Ausführung der Ringsonotrode als Längsschwinger.

Entsprechend der Darstellung in der Fig. 1 ist eine ringförmige Sonotrode 1 mit einem Schallwandler 2 kraftschlüssig mit einem oberen Siebrahmen 4 und einem unteren Siebrahmen 5 verbunden. Die kraftschlüssige Verbindung wird über eine obere Spannplatte 7 und eine untere Spannplatte 8 mit einer Bodenwanne 9 über Spannschrauben 10 hergestellt. Es ist erkennbar, das die Ringsonotrode 1 wesentlich dickwandiger als die Wandungen der Siebrahmen 4 und 5 mit dem Siebgewebe 6 ausgebildet sind. Die dickwandig ausgeführte Ring­ sonotrode weist Ausnehmungen 11 auf, welche sich flächig an den dünnwandigen Blechrand 12 der Siebrahmen 4, 5 anlegen und so eine wirkungsvolle Schwingungsübertragung gewährleisten.

Der Schallwandler 2 ist mit der Ringsonotrode 1 als Biegeschwinger ausgebildet. Die Anregung der Ringsono­ trode 1 über den Schallwandler 2 erfolgt radial.

Die Ringsonotrode 1 mit dem Schallwandler 2 bildet ein Zwischenstück zwischen den Siebrahmen 4 und 5 mit ihrem jeweiligen Siebgewebe 6, über deren kraftschlüssige Verbindung die Schwingungsamplitude übertragen wird.

Die Ringsonotrode 1 kann an eine beliebige Stelle zwischen den Siebrahmen zum Beispiel eines Siebturms zum fraktionierten Sieben von zum Beispiel körnigem Material als Zwischenstück eingebracht und mit den darüber und den darunter liegenden Siebrahmen kraftschlüssig verspannt werden.

Die Anregung der Ringsonotrode 1 mit Ultraschall erfolgt zweckmäßig in einem Bereich zwischen 18 und 60 kHz mit Schwingungsamplituden zwischen 5 und 50 µm.

In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Siebeinrichtung dargestellt. In einer schematischen Seitenansicht ist ein Teilabschnitt der Ringsonotrode 1 mit einem Ansatzstück 3 gezeigt, über welches der Schallwandler 2 die Ringsonotrode 1 zu Ultraschall­ schwingungen radial als Biegeschwinger anregt.

In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Sieb­ einrichtung dargestellt, in welchem die Sonotrode 1 als Längsschwinger angeregt wird. Die Sonotrode 1 ist tangential mit dem Schallwandler 2 verbunden.

Alle Ausführungsformen gewährleisten ein effektives fraktioniertes Sieben entweder nur mittels der ange­ legten und dem Anwendungsfall entsprechend dimensio­ nierten Ultraschalleistung oder aber in der Überlage­ rung mit einer mechanischen Form des Siebens wie über eine Rüttelbewegung, über elektromagnetische Schwin­ gungen.

Die Siebeinrichtung nach der Erfindung gewährleistet die einfache und zuverlässige Einbringung in vorhandene Siebeinrichtungen wie Siebtürme zum fraktionierten Sieben oder dgl.

Claims (6)

1. Ultraschall-Siebeinrichtung mit einer ringförmigen Sonotrode und einem Schallwandler, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine ringförmige Sonotrode (1) mit jeweils einem Schallwandler (2) zusammen als ein Zwischenstück zwischen ringförmige Siebrahmen (4, 5) kraftschlüssig eingebracht sind.

2. Ultraschall-Siebeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Sonotrode (1) und den Siebrahmen (4, 5) mittels einer Spanneinrichtung (7, 8, 10) erfolgt.

3. Ultraschall-Siebeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsonotrode (1) als Biegeschwinger ausgebildet ist.

4. Ultraschall-Siebeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsonotrode (1) als Längsschwinger ausgebildet ist.

5. Ultraschall-Siebeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsonotrode (1) ein festes Ansatzstück (3) aufweist, über das die Ringsonotrode (1) vertikal angeregt ist.

6. Ultraschall-Siebeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Siebturm mit elektromagnetischem Antrieb oder mechanischer Rütteleinrichtung zum fraktio­ nierten Sieben aufweist.