DE4418175C5 - Apparatus and method for sifting, classifying, sifting, filtering or sorting fabrics - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Sieben, Klassieren, Sichten, Filtern oder Sortieren trockener fester Stoffe oder fester Stoffe in Flüssigkeiten, mit in einem Siebrahmen vorgesehener Siebfläche und dieser zugeordnetem Ultraschallwandler, durch welchen der Siebfläche Schwingungen zuleitbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ultraschallwandler (10) wenigstens ein der Siebfläche (18) anliegender Resonator (14) zugeordnet ist, der auf die Resonanz des Ultraschallwandlers abgestimmt und von letzterem in Schwingungen, insbesondere Biegeschwingungen, versetzbar ist, wobei in einem kreisförmigen Rahmen (20) wenigstens ein konzentrischer ringförmiger Stabresonator (68) verläuft und mit dem Rahmen durch Entkopplungsbleche verbunden ist, wobei die Entkopplungsbleche bevorzugt in einem Knotenpunkt der Bewegung festgelegt sind.contraption for sifting, classifying, sifting, filtering or sorting dry solid substances or solids in liquids, with in a sieve frame provided Siebfläche and this associated ultrasonic transducer through which the screen surface vibrations zuleitbar, characterized in that the ultrasonic transducer (10) at least one of the screen surface (18) associated resonator (14) is responsive to the resonance tuned by the ultrasonic transducer and the latter in vibrations, In particular bending vibrations, is displaceable, wherein in a circular frame (20) at least one concentric annular rod resonator (68) extends and is connected to the frame by decoupling plates, wherein the Decoupling plates are preferably set in a node of the movement.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sieben, Klassieren, Sichten, Filtern oder Sortieren trockener fester Stoffe oder fester Stoffe in Flüssigkeiten nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The The invention relates to a device for sieving, classifying, sifting, Filter or sort dry solids or solids in liquids according to the generic terms of the independent Claims.
Es ist bekannt, dass die durch Ultraschall erzeugten schwingenden Bewegungen besonders beim Sichten und Feinsieben einen günstigen Einfluss auf den Siebdurchsatz und das Siebgut ausüben; das Siebgut wird durch die übertragenen schwingenden Bewegungen im Mikronbereich schonend behandelt, die Agglomerierungskräfte und Oberflächenspannungen werden erheblich reduziert und die allgemeine Neigung zum Verstopfen der Siebmaschen nimmt ab oder wird gänzlich verhindert.It It is known that the oscillatory movements generated by ultrasound especially during sifting and fine sieving a favorable influence on the sieve throughput and exercise the screenings; The screenings are transmitted through the vibrating Gentle handling of movements in the micron range, the agglomeration forces and surface tensions are significantly reduced and the general tendency for clogging the sieve mesh decreases or is completely prevented.
Die
Es sollen Resonatoren so ausgebildet werden, dass sich das Sieb möglichst über die ganze Fläche in ungedämpfte schwingende Bewegung versetzt.It resonators should be designed so that the sieve as possible over the whole area in undamped oscillating motion offset.
Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Lehren der unabhängigen Patentansprüche.to solution lead this task the teachings of the independent Claims.
Dem Ultraschallwandler soll erfindungsgemäß wenigstens ein der Siebfläche anliegender Resonator zugeordnet werden, der auf die Resonanz des Ultraschallwandlers abgestimmt und von letzterem in Schwingungen – insbesondere in Biegeschwingungen – versetzbar ist.the Ultrasonic transducer according to the invention is at least one of the screen surface adjacent Resonator are assigned to the resonance of the ultrasonic transducer tuned and of the latter in vibrations - especially in bending vibrations - displaceable is.
Zudem hat es sich als günstig erwiesen, den Resonator mit fingerartig von ihm an der Siebfläche abragenden Resonanz übertragenden Elementen zu versehen.moreover it has to be cheap proved the resonator with finger-like projecting from him on the screen surface Resonance transmitting To provide elements.
Die Lösung besteht also mit anderen Worten darin, dass kein Bereich auf der aktiven Siebfläche mehr als ca. 20 bis 30 cm von der nächsten Ultraschallquelle entfernt liegt. Dies gelingt mit einem System von Resonatorstäben, die im Biegeresonanzmod arbeiten und von einem einzigen Ultraschallwandler erregt werden. Bei den häufig verwendeten runden Schüttelsiebmaschinen ist es zweckmäßig, den Schallwandler in das Zentrum zu setzen und die Resonatorstäbe radial um diesen Schallwandler herum anzuordnen. Dieser Schallwandler erzeugt auf bekannte Weise Longitudinalschwingungen, die in den tangential zur longitudinalen Schwingrichtung angeordneten Resonatorstäben Biegeschwingungen der gleichen Frequenz anregen. Die Schwingungsamplituden bei 40 kHz liegen bei etwa 2 μm. Die benötigte Ultraschallleistung liegt bei etwa 60 Watt pro qm Siebfläche.The solution In other words, there is no area on the active screen area more than about 20 to 30 cm from the next Ultrasonic source is removed. This succeeds with a system resonator bars, which work in Biegeresonanzmod and excited by a single ultrasonic transducer become. At the frequent used round shakers it is convenient to the sound transducer to put in the center and the resonator rods radially around this transducer to arrange around. This transducer generates in a known manner Longitudinal vibrations occurring in the tangential to the longitudinal Oscillation direction arranged Resonatorstäben bending vibrations of the same Stimulate frequency. The vibration amplitudes at 40 kHz are included about 2 microns. The required ultrasound power is about 60 watts per square meter screen area.
Mit dieser Siebvorrichtung können Verfahrensbedingungen hergestellt werden, bei denen zwischen der oberen und unteren Siebfläche ein Druckunterschied herrscht und/oder dass die Materialverteilung auf dem Sieb mittels Gas- oder Flüssigkeitsstrahl erfolgt.With this sieve device can Process conditions are produced in which between the upper and lower screen surface there is a pressure difference and / or that the material distribution takes place on the screen by means of gas or liquid jet.
Das Siebgut kann auf dem Sieb durch Bürsten und Profile aus Kautschuk, Kunststoff und Metall verteilt werden und/oder das Siebgut kann mittels Gas- oder Flüssigkeitsstrahl auf die Siebfläche befördert werden.The Screened material can be applied to the screen through brushes and profiles made of rubber, Plastic and metal are distributed and / or the screenings can by gas or liquid jet on the sieve surface promoted become.
Zudem sind auf der Siebfläche liegende Körper einsetzbar, die sich frei zur Siebfläche bewegen.moreover are on the screen surface lying body can be used, which move freely to the screen surface.
Die Verteilung des Ultraschalls kann vom Ultraschallwandler mit frequenzabgestimmten Schallleitungen aus Metall erfolgen.The Distribution of ultrasound can be frequency-tuned by the ultrasonic transducer Sound pipes made of metal.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Ultraschallwandler hermetisch abzudichten und explosionsgeschützt zu gestalten.When Advantageously, it has been found that the ultrasonic transducer hermetically seal and explosion proof to design.
Die Arbeitsfrequenz soll im Bereich von 15–100 kHz liegen.The Operating frequency should be in the range of 15-100 kHz.
Das System wird frequenz- und amplitudenmoduliert oder aber nur frequenzmoduliert oder nur amplitudenmoduliert.The System is frequency and amplitude modulated or only frequency modulated or only amplitude modulated.
Der
Ultraschallwandler wird im Buch "Ultraschall" von Wilhelm Lehfeldt,
1973, Vogel-Verlag, ISBN 3-8023-0060-2,
Seite 40, als Verbundschwinger bezeichnet und läßt sich in allen Bereichen
der aktiven Ultraschallanwendungen – wie beispielsweise Ultraschallschweißen und
Ultraschallreinigen – einsetzen.
In diesem Buch findet auf Seite 48 zu Schaltungen mit automatischer
Frequenznachführung
jener in
Alle bisher bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß die Schallverteilung über das ganze aktive Siebgewebe, das in den meisten Fällen aus einem Drahtgewebe besteht, sehr schlecht ist. Die Ursache dieses Verhaltens liegt darin, daß das meist straff in einem runden oder rechteckigen Stahlrahmen montierte Siebgewebe nicht in Resonanz mit der Arbeitsfrequenz erregt werden kann. Dazu fehlen die physikalischen Voraussetzungen. Das Siebgewebe kann nur als relativ schlechter Ultraschalleiter dienen. Liegt zudem Siebgut auf dem Gewebe, führt die dadurch entstehende Dämpfung zu einer weiteren Reduzierung der Schallleitfähigkeit.All previously known methods have the disadvantage that the sound distribution over the whole active screen mesh, which consists in most cases of a wire mesh, is very poor. The cause of this behavior is that the most tightly mounted in a round or rectangular steel frame screen mesh does not resonate with the Working frequency can be excited. For this the physical prerequisites are missing. The screen mesh can only serve as a relatively poor ultrasonic conductor. If screenings are also lying on the fabric, the resulting damping leads to a further reduction in the sound conductivity.
Diese Zusammenhänge führen dazu, daß schon nach wenigen Zentimeter Distanz von der Schallquelle die Schallintensität – und damit auch der Fördereffekt – stark reduziert ist.These relationships to lead to that already after a few centimeters distance from the sound source, the sound intensity - and thus also the conveying effect - strong is reduced.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, durch eine geeignete Konstruktion diese Nachteile weitgehend zu beseitigen.In Knowing these facts, the inventor set himself the goal by a suitable design these disadvantages largely remove.
Es sollen Sieb- und Klassiervorgänge sowie Maschinen dafür verbessert sowie das Sieben im Trocken- und Naßbereich mit Hilfe von Ultraschall begünstigt werden.It should screen and Klassiervorgänge as well as machines for it improved as well as the screening in the dry and wet area are favored by means of ultrasound.
Da die Resonatorstäbe in ihrer Eigenresonanz erregt werden, ist die Amplitude an jedem Bewegungsknoten unabhängig von Länge und Belastung immer gleich. Mit dieser Methode der Verwendung einer Vielzahl von Resonatorstäben hat man es in der Hand, die Schalldichte und die Schallhomogenität auf dem Siebgewebe beliebig zu verändern.There the resonator rods are excited in their self-resonance, the amplitude is at each Motion node independent of length and always the same. With this method of using a Variety of Resonatorstäben you have it in your hand, the sound density and the sound homogeneity on the Change sieve fabric as desired.
Das Siebgewebe kann durch eine Klebung in gutem Kontakt mit jedem Resonatorstab stehen.The Screen mesh can be glued in good contact with each resonator rod stand.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sollen jene Stabresonatoren in Abstand zum Rahmen enden. Die gesamte sternförmige Vorrichtung ist bevorzugt über Entkopplungsbleche in den Siebrahmen geschweißt und bil det mit diesem zusammen eine Einheit, die auch mechanisch sehr stabil ist.To Another feature of the invention are those rod resonators at a distance from the frame. The entire star-shaped device is preferably via decoupling plates welded in the sieve frame and together with this form a unity, which is also mechanical is very stable.
Die Verwendung einer Vielzahl von Resonatorstäben, die im Biegemodus von einem einzigen Schallwandler erregt werden, macht es möglich, daß keine schalltoten Inseln auf dem Siebgewebe entstehen können. Damit ist die Aufgabe, die sich der Erfinder gestellt hat, auf elegante Art und Weise gelöst. Die Resonatorstäbe können dabei verschiedene Formen aufweisen. Sie können gebogen, kreisrund oder einfach gerade sein. Ihr Querschnitt wird aufgrund von physikalischen Gesetzmäßigkeiten gewählt, welche die Erregung der gewünschten Biegeschwingungen in einer Vorzugsrichtung ermöglichen. Sie können aus Vollmaterial oder aus einem hohlen Profil bestehen. Aus Gewichtsgründen ist ein hohles Profil vorzuziehen.The Using a variety of Resonatorstäben in the bending mode of a single transducer, it makes it possible that no sound-dead islands can arise on the screen mesh. In order to The task the inventor has set himself is elegant Way solved. The resonator rods can have different shapes. They can be bent, circular or simply just be. Their cross section is due to physical laws selected which the arousal of the desired Allow bending vibrations in a preferred direction. You can take off Solid material or consist of a hollow profile. For weight reasons is to prefer a hollow profile.
So kann etwa bei einer weiteren Ausführung im kreisförmigen Rahmen wenigstens ein konzentrischer ringförmiger Stabresonator verlaufen, der mit dem Rahmen durch radiale Entkopplungsbleche verbunden ist. Der Ultraschallwandler wird hier exzentrisch angebracht.So can be approximately in a further embodiment in a circular frame at least one concentric annular rod resonator, which is connected to the frame by radial decoupling plates. The ultrasonic transducer is mounted eccentrically here.
Alle jene Entkopplungsbleche werden bevorzugt in einem Knotenpunkt des Bewegungsnullpunktes befestigt. Als günstig hat es sich erwiesen, auf die Stabresonatoren ein Lochblech oder ein großmaschiges Gitter aufzulegen.All those decoupling plates are preferably in a node of the Motor zero point attached. As favorable, it has proven on the rod resonators a perforated plate or a large mesh Hang up grid.
Erfindungsgemäß soll zwischen Ultraschallwandler und Resonator wenigstens ein Befestigungselement verlaufen, und an diesem sollen die Stabresonatoren befestigt sein, die in Biegeresonanz mit dem Ultraschallwandler schwingen, wobei weitere Biegeschwingungen erzeugbar und auf die Siebfläche übertragbar sind.According to the invention between Ultrasonic transducer and resonator at least one fastener run, and at this the rod resonators should be attached, swinging in bending resonance with the ultrasonic transducer, wherein further bending vibrations can be generated and transferred to the screen surface are.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß der Resonator an einer ein Amplitudenminimum aufweiseaden Stelle form- oder kraftschlüssig, direkt oder indirekt, mit den Siebrahmen verbunden ist; die Siebfläche soll durch den Ultraschallwandler mit dem Resonator an zumindest einer Stelle abgestützt sein.in the According to the invention, the resonator is connected to a Amplitude minimum point of reference point positive or non-positive, direct or indirectly, connected to the screen frame; the screen surface should through the ultrasonic transducer with the resonator on at least one Supported body be.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch, daß die ganze Siebvorrichtung durch ein oder mehrere übergeordnete Schwingsysteme in allen Ebenen bewegt werden kann.in the Under the invention is also that the whole screening device by one or more parent Oscillation systems can be moved in all levels.
Auch können zwei Siebe aufeinanderliegen oder miteinander verbunden sein, wobei das gröbere der beiden Siebe nur für die Fortplanzung und die Übertragung der Schwingungen verwendet wird. Auch können spezielle Siebe eingesetzt werden, die aus verschiedenen Drahtdurchmessern bestehen.Also can two sieves are superimposed or connected to each other, wherein the coarser one two sieves only for the propagation and the transmission the vibrations are used. Also special sieves can be used be made of different wire diameters.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments and by reference the drawing; this shows in
Ein
Ultraschalwändler
oder Konverter
In
In
einem abgedichteten, über
einem Wandlerständer
Es
sind also mehrere aufeinander abgestimmte, gekoppelte Schwingsysteme
vorgesehen, die miteinander auf der gleichen Frequenz schwingen.
Der Durchmesser d des Membranresonators
In
Der
Ultraschallwandler
Dieser
Ultraschallwandler
Nach
Eine
pilzförmige
Ausgestaltung eines Ultraschallwandlers
Dieser
Ultraschallresonator
An
dem in
Das
Sieb der
In
den Wandlerhals
Andere
Lochblechformen mit runden und rechtwinkeligen Ausnehmungen
Der
Resonatorkopf
Der
Resonatorkopf
Vorteilhafterweise
kann die Ultraschallsiebvorrichtung nach der Erfindung, als Zusatz
in eine bestehende Schwingsiebmaschine
Der
Ultraschallwandler
In
Das
Feinsieb
Bei
einem speziellen Siebgewebe für
das Ultraschallsieben ist nach
Gemäß
In
den nachfolgenden Figuren der Zeichnung werden Hilfsmittel aufgezeigt,
die das Sieben mit Ultraschall unterstützen. So gibt
In
Schließlich sind
auf dem Sieb
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: PATENT- UND RECHTSANWAELTE BARDEHLE, PAGENBERG, DOS |
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8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8369 | Partition in: |
Ref document number: 4448017 Country of ref document: DE Kind code of ref document: P |
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8392 | Publication of changed patent specification | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |