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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strukturanordnung, die
auf Vibrationsvorrichtungen anzuwenden ist, wie zum Beispiel Siebe
und Trichter, die allgemein zum Klassieren von Massengut, wie zum
Beispiel Schotter, Erze usw. verwendet werden.
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Stand der Technik
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Die
vibrierenden Siebe sitzen bei Massengutklassierungsvorrichtungen
auf einem Stützboden (Deck),
der von einer Vielzahl von Querbalken gebildet wird, wobei sich
jeder Querbalken über
die gesamte Breite des Stützbodens
des Siebs erstreckt und entlang der Längserstreckung des Siebs voneinander
beabstandet ist, wobei die Enden der Querbalken an entsprechenden
gegenüberliegenden
Seitenplatten befestigt sind, welche die Seitenwände des vibrierenden Siebs
definieren und zusammen mit den Querbalken und dem Sieb dessen Körper bilden,
wie zum Beispiel in der Druckschrift
US 4 840 728 A zu sehen ist. Eine bekannte
Siebkonstruktion, wie sie oben erwähnt ist, ist in den
1,
2 und
3 der
beiliegenden Zeichnungen dargestellt. In dieser grundlegenden Konstruktion
des Standes der Technik umfasst das vibrierende Sieb zwei Seitenplatten
10,
die nicht nur die Seitenwände
des Körpers
des vibrierenden Siebs, sondern auch die Strukturelemente definieren,
an denen die gegenüberliegenden
Enden der koplanaren Querbalken
11 befestigt sind, auf denen
dann ein entsprechendes Sieb
12 montiert wird, das das
Sieb selbst darstellt. Im gezeigten Beispiel sind zwei übereinanderliegende
und beabstandete Anordnungen von Querbalken
11 vorgesehen, wobei
jede Anordnung ein Sieb
12 abstützt und eine Klassierungsebene
definiert. Der senkrechte Abstand zwischen den beiden Sieben
12 wird
in Abhängigkeit
von der Konstruktion des vibrierenden Siebs bestimmt. Zur Erzeugung
der Trägheitskräfte, die
für die
Vibrationsbewegung der Vorrichtung verantwortlich sind, sind eine
oder mehrere Einheiten zum Erzeugen von Trägheitskräften in der Form von Vibrationsvorrichtungen
20 vorgesehen,
die entweder am oberen Teil oder am unteren Teil des Siebs angebracht
werden können.
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Bei
der in den 1 und 2 gezeigten Konstruktion
ist eine Vibrationsvorrichtung 20 vorgesehen, die an einer
mittleren Position an einem Stützquerbalken 13 befestigt
ist, dessen entgegengesetzte Enden jeweils an einer entsprechenden
Seitenplatte 10 des Vibrationssiebkörpers befestigt sind.
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Bei
diesem Konstruktionsbeispiel ist der Stützquerbalken 13 am
oberen Teil des Vibrationssiebkörpers über der
oberen Klassierungsebene angeordnet.
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Es
versteht sich, dass von den Querbalken 11 die Enden an
einem Paar von Längsbalken
(hier nicht gezeigt) befestigt sein können, die jeweils an einer
der seitlichen Platten 10 befestigt sind.
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3 zeigt
eine Anordnung, die allgemein in großen Maschinen eingesetzt wird,
bei denen zwei oder mehrere Vibrationsvorrichtungen 20 vorgesehen
sind, die an einem entsprechenden Stützquerbalken 13 befestigt
sind, der entweder am oberen Teil oder am unteren Teil des Vibrationssiebkörpers angeordnet
ist.
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4 ist
eine schematische Querschnittdarstellung eines in 3 dargestellten
bekannten Vibrationssiebs, das jedoch eine grafische Darstellung der
Last enthält,
die durch die Trägheitskräfte erzeugt wird,
die auf das Vibrationssieb wirken.
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Bei
der Darstellung von 4 ist jede Vibrationsvorrichtung 20 in
einem Abstand "d" von der benachbarten
Seitenplatte 10 angeordnet, der einem Viertel der Breite "L" des Vibrationssiebs entspricht, die
eine Trägheitskraft "P" erzeugt. An die Querbalken 11 wird
eine Last angelegt, die gleich verteilt ist und aus dem Trägheitswiderstand
des getragenen Materials plus dem Gewicht der Struktur des Vibrationssiebkörpers resultiert.
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5 zeigt
eine vereinfachte grafische Darstellung der Verteilung der Biegemomente "M", die an die Querbalken 11 und
die Stützquerbalken 13 angelegt
werden. Diese Biegemomente "M" sind die Grundparameter
für die
strukturelle Auslegung des Vibrationssiebkörpers.
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Es
versteht sich, dass der Vibrationssiebkörper auf elastischen Stützmitteln 30 in
angemessener Weise angebracht ist, üblicherweise in der Form von Federn.
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Es
versteht sich ferner, dass die Vibrationsvorrichtungen auch durch
einen oder zwei Exzenter definiert werden könnten, die an einem oder an
beiden Enden einer Querwelle angebracht sind, die äußerlich
drehbar auf den Seitenplatten 10 gelagert ist, und die
von einer Antriebseinheit angetrieben wird.
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Bei
diesen bekannten Strukturanordnungen für die Vibrationsvorrichtungen
ist die Auslegung ihrer Elemente, insbesondere der Querbalken 11,
der Stützquerbalken 13 (falls
vorhanden) und der Seitenplatten so konstruiert, dass die Struktur
den Trägheitsbeschleunigungskräften widerstehen
kann, denen das verarbeitet werdende Produkt und die Struktur selbst
während
des Betriebs ausgesetzt sind. Je größer das Vibrationssieb, desto
größer die
strukturelle Dimensionierung, um die Biegemomente abzustützen, was
die Masse des zu vibrierenden Körpers vergrößert und
folglich die Leistung, die Abmessungen und auch die Masse der Vibrationsvorrichtungen 12 vergrößert. Die
Vergrößerung der
gesamten Strukturmasse, die den Trägheitskräften auszusetzen ist, sollte
innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden, über die hinaus die Vorrichtung
konstruktiv und wirtschaftlich nicht mehr umsetzbar wird.
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Die
oben erwähnten
Einschränkungen
hinsichtlich der Vergrößerung der
Breite der Klassierungsvibrationsvorrichtungen, die hier betrachtet werden,
hängen
mit einem wesentlichen Nachteil bei der Dimensionierung solcher
Vorrichtungen zusammen. Da die Klassierungskapazität eines
Vibrationssiebs von der Siebfläche
abhängt
und da eine Vergrößerung der
Breite aus Gründen
der strukturellen Dimensionierung eingeschränkt ist, liegt die Lösung zum
Erzielen der gewünschten
Produktivität
allgemein in einer größeren Länge für das Vibrationssieb.
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In
neuen Anlagen sollte die wünschenswerte Länge der
Siebe während
der Konzipierung der Anlage berücksichtigt
werden, was den Einsatz längerer Einrichtungen
ermöglicht,
die eine strukturelle Masse in vertretbaren Grenzen aufweisen.
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Wenn
es jedoch gewünscht
wird, die Klassierungskapazität
einer schon bestehenden und in Betrieb befindlichen Anlage zu erhöhen, um
die Vibrationssiebkapazität
mit der Produktionskapazität
anderer Einrichtungen in Einklang zu bringen, ist die Vergrößerung der
Längserstreckung
der Vibrationssiebe meist nicht machbar, da sie eine wesentliche und
praktisch nicht umsetzbare Modifikation des Anordnungsaufbaus der
Anlage als Ganzes erforderlich macht. In vielen Fällen liegt
die Lösung
darin, die Klassierungsfläche
durch Vergrößern der
Breite des Vibrationssiebs oder der Vibrationssiebe zu vergrößern, wobei
diese Lösung
jedoch durch die strukturellen Abmessungseinschränkungen eingeschränkt wird,
die oben anhand der 4 und 5 erwähnt wurden.
Eine Vergrößerung der
Siebbreite, die notwendig ist, um die gewünschte Vergrößerung der Klassierungskapazität der Vorrichtung
zu erreichen, kann durch die genannten strukturellen Dimensionierungseinschränkungen
behindert werden, die zu unvertretbaren oder praktisch nicht umsetzbaren
Ergebnissen führen,
wenn sie überschritten
werden.
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Aufgaben der Erfindung
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Aus
den oben erwähnten
Nachteilen, die dem Konstruktionskonzept der Vibrationssiebe des hier
betreffenden Typs innewohnen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine neue Strukturanordnung für diese Vibrationsvorrichtungen
vorzusehen, mit dem Ziel, die Masse der Strukturelemente zu verringern,
die zum Abstützen
der Trägheitskräfte gebraucht
werden, denen die Vorrichtung im Betrieb ausgesetzt wird, und folglich
das Gewicht der Anlage und den Wert der Trägheitskräfte zu verringern, welche durch
die Vibrationsvorrichtungen zu erzeugen sind.
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Insbesondere
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strukturanordnung
für die oben
erwähnte
Art der Vibrationsvorrichtung vorzusehen, die ein Vergrößern der
Breite "L" des herkömmlichen
Siebs erlaubt, ohne dass dadurch das maximale Biegemoment erhöht wird,
dem die Querbalken 11 ausgesetzt werden, d. h. ohne dass
eine größere Dimensionierung
für die
Profile der Strukturelemente nötig
wird.
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Je
nach dem Grad der Vergrößerung der Breite,
der für
das Sieb gewünscht
wird, ist es möglich,
diesen Grad zu erreichen, indem leichtere Strukturelemente verwendet
werden, um die strukturelle Masse der breiteren Vorrichtung im Wesentlichen
unverändert
zu behalten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Strukturanordnung wird auf Vibrationsvorrichtungen der
Art angewendet, die Folgendes aufweist: ein Paar seitliche Platten,
die auf elastischen Stützmitteln
sitzen; Querbalken, welche die seitlichen Platten miteinander verbinden
und mindestens eine Ebene eines Stützbodens entlang der Vorrichtung
definieren; ein Sieb, das auf dem entsprechenden Stützboden
befestigt ist; und mindestens zwei Vibrationsvorrichtungen, die
von den seitlichen Platten getragen werden.
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Erfindungsgemäß umfasst
die Strukturanordnung mindestens eine Zwischenlängsplatte, die sich zwischen
den beiden seitlichen Platten entlang der Vorrichtung erstreckt;
und mindestens zwei koplanare Anordnungen von Querbalken, wobei
jede Anordnung auf einer der Seiten der Zwischenlängsplatte
angeordnet ist und einen entsprechenden Stützboden definiert. Die Querbalken
einer jeden Anordnung weisen ein inneres Ende, das an der Zwischenlängsplatte
steif befestigt ist, und ein äußeres Ende,
das an der benachbarten seitlichen Platte steif befestigt ist, sowie
ein Massengutklassierungssieb auf, das auf jeder Querbalkenanordnung
befestigt ist.
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Allgemein
umfasst die Strukturanordnung mehr als eine Ebene eines Stützbodens
und auch ein Paar Stützquerbalken,
welche die Zwischenlängsplatte
oben mit den seitlichen Platten verbinden und jeweils eine Vibrationsvorrichtung
tragen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es
folgt eine Beschreibung der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen
lediglich als Beispiel einer Ausführungsform für die Strukturanordnung.
Es zeigt:
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1 in
einer schematischen Seitenansicht ein Vibrationssieb, das eine Strukturanordnung
des Standes der Technik aufweist;
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2 in
einem schematischen Querschnitt das in 1 dargestellte
Vibrationssieb, das nur eine oben angebrachte Vibrationsvorrichtung
aufweist;
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3 eine ähnliche
Ansicht zu derjenigen von 2, wobei
jedoch eine Konstruktion eines Vibrationssiebs mit zwei oben angebrachten
Vibrationsvorrichtungen dargestellt ist,
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4 eine ähnliche
Ansicht zu derjenigen von 3, wobei
jedoch eine grafische Darstellung für die Lasten enthalten ist,
die durch die Trägheitskräfte erzeugt
werden, die auf die Struktur des Vibrationssiebs wirken;
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5 in
einer vereinfachten grafischen Darstellung die Verteilung der Biegemomente,
denen die Querbalken und die Stützquerbalken
einer Konstruktion des Standes der Technik, wie sie in 3 dargestellt
ist, ausgesetzt werden;
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6 in
einer schematischen Draufsicht ein Vibrationssieb, das eine Strukturanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist;
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7 eine
schematische Schnittdarstellung entlang VII-VII von 6;
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8 in
einer schematischen Seitenansicht das in den 6 und 7 dargestellte
Vibrationssieb;
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9 in
einer vergrößerten Seitenansicht den
Bereich zur Befestigung der Zwischenlängsplatte an den Querbalken
und den Stützquerbalken;
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10 in
einer grafischen Darstellung die Lasten, welche durch die Trägheitskräfte erzeugt werden,
die auf die Strukturanordnung der vorliegenden Erfindung wirken;
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11 in
einer vereinfachten grafischen Darstellung die Verteilung der Biegemomente,
denen die Querbalken und die Stützquerbalken
in der Strukturanordnung der vorliegenden Erfindung ausgesetzt werden;
und
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12 eine ähnliche
Darstellung zu derjenigen von 7, wobei
jedoch eine Strukturanordnung dargestellt ist, die mit zwei Zwischenlängsplatten ausgerüstet ist.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Wie
in den 6, 7, 8 und 9 dargestellt,
wird die Strukturanordnung der vorliegenden Erfindung auf eine Vibrationsvorrichtung
des Typs angewendet, der anhand der 1, 2 und 3 beschrieben
wurde, wobei die gemeinsamen Komponenten mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet sind.
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Auf
diese Weise wird die vorliegende Strukturanordnung auf ein Vibrationssieb
angewendet, das ein Paar seitlicher Platten 10 aufweist,
welche die seitlichen Längswände der
Vorrichtung definieren und die so ausgelegt sind, dass sie, neben
der Funktion, dass sie das Sieb seitlich abschließen, auch noch
eine strukturelle Funktion besitzen.
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Gemäß der für die Erfindung
dargestellten konstruktiven Form ist ferner eine Zwischenlängsplatte 40 vorgesehen,
die sich entlang der Länge
der Vorrichtung zwischen den beiden seitlichen Platten 10 erstreckt
und zu diesen parallel ist. Zum Verriegeln der Platten ist mindestens
ein Paar koplanarer Anordnungen von Querbalken 11 vorgesehen,
wobei jede Anordnung auf einer der Seiten der Zwischenlängsplatte 40 angeordnet
ist und einen entsprechenden Stützboden
(Deck) 15 definiert, auf dem ein entsprechendes Sieb 12 sitzt
und befestigt ist, das eine beliebige Konstruktion haben kann, die
für das
zu klassierende Massengut geeignet ist.
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Die
Querbalken 11 der jeweiligen Anordnung haben ein inneres
Ende 11a, das an der Zwischenlängsplatte 40 steif
befestigt ist, sowie ein äußeres Ende 11b,
das an der benachbarten seitlichen Platte 10 steif befestigt
ist, wobei jeder Querbalken 11 einer Anordnung mit einem
entsprechenden Querbalken 11 der anderen Anordnung axial
ausgerichtet ist.
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Die
seitlichen Platten 10 tragen mindestens zwei Vibrationsvorrichtungen 20,
die angetrieben werden, um die Vorrichtung auf elastischen Stützmitteln 30,
die allgemein in der Form von Federelementen vorliegen, die zwischen
den seitlichen Platten 10 und einer Basis zum Abstützen der
Vorrichtung angeordnet sind, in Schwingung zu versetzen.
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Bei
der in den 6, 7, 8 und 9 dargestellten
beispielhaften Befestigungsanordnung sind zwei Vibrationsvorrichtungen 30 vorgesehen,
die jeweils auf einem Stützquerbalken 13f angebracht
sind, dessen inneres Ende 13a an einem oberen Teil der
Zwischenlängsplatte 40 steif
befestigt ist, und dessen äußeres Ende 13b an
einem oberen Teil der benachbarten seitlichen Platte 10 steif
befestigt ist, die auf einer der Seiten der Zwischenlängsplatte 40 angeordnet
ist. Eine derartige Anordnung überbrückt den
zwischen den beiden seitlichen Platten 10 bestehenden Abstand
mittels zweier Stützquerbalken 13,
die miteinander axial ausgerichtet sind und die jeweils auf einer
der Seiten der Zwischenlängsplatte 40 angeordnet
sind.
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Die
Stützquerbalken 13 liegen
in einer Ebene, die höher
als der höchste
Stützboden 15 der
Vorrichtung ist, wobei jeder Stützquerbalken 13 in
seinem mittleren Bereich eine Vibrationsvorrichtung 20 trägt.
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In
der gezeigten Beispielkonstruktion sind zwei Ebenen von Stützböden 15 vorgesehen,
wobei jede Ebene durch zwei koplanare Anordnungen von Querbalken 11 definiert
wird, wobei jede Anordnung auf einer der Seiten der Zwischenlängsplatte 40 angeordnet
ist.
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Wie
in 9 gezeigt, können
die Querbalken 11 und die Stützquerbalken 13 Flansche 11c, 13c an ihren
inneren Enden 11a, 13a aufweisen, wobei die Flansche
zum Beispiel über
Schrauben an den entgegengesetzten Seiten der Zwischenlängsplatte 40 sitzen
und steif befestigt sind, wobei sie an diese sandwichartig anliegen.
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Bei
der in den 6–9 gezeigten
Konstruktion sind die Lasten "q", die durch die Trägheitskräfte erzeugt
werden und von der Strukturanordnung abgestützt werden, wie in 10 gezeigt
verteilt, bei der die Vibrationsvorrichtungen 20 in der
Mitte der entsprechenden Stützquerbalken 13 in
einem Abstand "d" von der benachbarten
seitlichen Platte 10, die gleich einem Viertel der Breite "L" des Vibrationssiebs ist, angeordnet
sind.
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Wenn
man die Trägheitskräfte als
gleich denjenigen der herkömmlichen
in 4 dargestellten Anordnung und die in jeder Vibrationsvorrichtung 20 erzeugte
Kraft als "P" annimmt, dann werden
die Biegemomente "M" an den Querbalken 11 und
an den Stützquerbalken 13 das
in der grafischen Darstellung von 11 dargestellte
Verhalten aufweisen. Das maximale Biegemoment "M" an
jedem Querbalken 11 wurde schon von M = q.L2/8 auf M =
q.L2/32 verringert, wobei das maximale Biegemoment "M" an jedem Stützquerbalken 13 von
M = PL/4 auf M = PL/8 verringert wurde.
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Aufgrund
der Tatsache, dass die Reaktionskraft "P",
die an die Zwischenlängsplatte 40 angelegt wird,
doppelt so groß wie
der Wert der Kräfte
0,5 P ist, die an die seitlichen Platten 11 angelegt werden, kann
die letztere so ausgelegt werden, dass sie die Hälfte oder weniger als der Last "Q" abstützt, die auf die Balken verteilt
ist. Wie aus 11 zu ersehen, entspricht die
durch die seitlichen Platten 10 und durch die Zwischenlängsplatte 40 übertragene
Kraft 2P, wobei 0,5 P auf jeweils die Seitenplatten 10 und P
auf die Zwischenlängsplatte 40 angewendet
wird. Die Summe der Dicken der drei Platten kann gleich der Summe
der Dicken der beiden seitlichen Platten 10 der Strukturanordnung
des Standes der Technik sein.
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Durch
Vergleich der Werte der Biegemomente zwischen den Strukturanordnungen
des Standes der Technik und denjenigen der vorliegenden Erfindung
lässt sich
eine Verringerung des Biegemoments, das auf die Stützquerbalken 13 angewendet wird,
auf die Hälfte
und eine Verringerung des Biegemoments an den Querbalken 11 auf ¼ erkennen,
was eine Verkleinerung der Strukturprofile dieser Balken erlaubt.
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Wie
in 12 gezeigt, kann die Strukturanordnung der vorliegenden
Erfindung mehr als eine Zwischenlängsplatte 40 aufweisen.
Im gezeigten Beispiel sind zwei Zwischenlängsplatten 40 parallel
und zueinander und zu den seitlichen Platten 10 in gleichen
Abständen
angeordnet. In diesem Fall sind Querbalken 11 vorgesehen,
deren entgegengesetzte Enden steif entsprechend an den Zwischenlängsplatten 40 befestigt
sind und die mit den entsprechenden Querbalken 11 axial
ausgerichtet sind, die zwischen den jeweiligen Zwischenlängsplatten 40 und
den benachbarten seitlichen Platten 10 befestigt sind,
wobei jede Anordnung der mittleren Querbalken 11 einen entsprechenden
Stützboden 15 des
Siebs definiert.
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In
der Anordnung von 12 ist ferner ein Stützquerbalken 13 vorgesehen,
dessen entgegengesetzte Enden an den Zwischenlängsplatten 12 befestigt
sind und axial mit den Stützquerbalken 13 ausgerichtet
sind, die zwischen den jeweiligen Zwischenlängsplatten 40 und
der benachbarten seitlichen Platte 10 befestigt sind, wobei
jeder Stützquerbalken 13 mindestens
eine Vibrationsvorrichtung 20 trägt. Es versteht sich, dass
jeder Siebteil, der zwischen zwei Längswänden definiert ist, einer oder zwei
Vibrationsvorrichtungen zugeordnet sein könnte.
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Die
oben beschriebene Konstruktion ermöglicht es, die Breite eines
Siebs noch weiter zu vergrößern, ohne
dass dadurch unpraktikable strukturelle Dimensionierungen nötig wären.