Siebsystem mit schwingungsknotenangeordneten Schwingungssystemen

Die Erfindung betrifft ein Siebsystem zum Sieben von Siebgut, insbesondere zum Sieben von Mineralgestein, aufweisend einen Siebkasten, der zwei äußere Seitenwände umfasst, wobei an den beiden Seitenwänden jeweils mindestens zwei Schwingungssysteme zur Schwingungsanregung angeordnet sind und wobei die beiden Seitenwände jeweils mindestens zwei Schwingungsknoten gemäß einer Biegemode aufweisen, weiterhin aufweisend mindestens zwei Traversen, die die beiden Seitenwände miteinander verbinden, und zudem aufweisend mindestens ein Siebdeck, das auf den mindestens beiden Traversen auflagert. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Sieben von Siebgut, insbesondere zum Sie- ben von Mineralgestein, mittels eines vorgenannten Siebsystems.

Ein Siebsystem der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der Patentschrift

DE 44 17 162 C1 bekannt. Diese Patentschrift offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung des Schwingverhaltens eines Schwingförderers mit zwei elektromotorisch angetriebenen, gegenläufigen Unwuchtantrieben, wobei die Position der Unwuchtmassen zueinander einstellbar ist.

Das vorgenannte Siebsystem hat den Vorteil, dass jeder gewünschte Schwingwinkel stufenlos während des Betriebes verändert und ein einmal gewünschter Schwingwinkel aufrechter- halten werden kann, ohne dass das Fördergut Einfluss auf diesen Schwingwinkel nimmt.

Dies wird dadurch erreicht, dass zwei getrennte elektromotorisch getriebene Unwuchtantriebe und jedem Unwuchtantrieb zugeordnete Sensoreinheiten zur Bestimmung der Echtzeit- Winkelpositionen der Unwuchtmassen vorgesehen sind sowie ein elektronisches Regelsystem zur Beeinflussung des Stroms und/ oder der Frequenz der Antriebsmotoren der Un- wuchtantriebe.

Um allerdings den Siebdurchsatz zu erhöhen ist allgemein bekannt, dass das Siebsystem insgesamt vergrößert werden muss. Dies bedeutet an erster Stelle, dass ein massiveres Sieb verwendet wird. Um das massivere Sieb jedoch mit gleichbleibender Qualität anregen zu können, müssen die Schwingungsantriebe vergrößert werden. Die größeren Schwingungsantriebe führen zu einer erheblich größeren Schwingungsbelastung, die auf die Seitenwände und die Traversen wirkt. Somit sind wegen der erhöhten Massen- und Schwingungs- belastungen auch die Seitenwände und die Traversen zu verstärken. In der Folge setzt ein erhöhter Siebdurchsatz bei einem Siebsystem nach Stand der Technik stets massivere Siebkomponenten voraus, die gegenüber den kleineren Siebkomponenten teurer sind, schwerer zu montieren sind und einen höheren Platzbedarf aufweisen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Siebsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Dimensionierung der Schwingungssysteme einen geringeren Einfluss auf die Dimensionierung der Traversen und Seitenwände hat als bei Siebsystemen nach Stand der Technik, wobei sich das Siebsystem zudem günstiger produzieren lässt und in der Anwendung energiesparender sein soll.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die jeweils beiden Schwingungssysteme derart an der jeweiligen Seitenwand angeordnet sind, dass jedes Schwingungssystem im Bereich eines Schwingungsknotens der jeweiligen Seitenwand angeordnet ist.

Ein frei schwingender Körper, vorliegend eine Seitenwand, besitzt eine Vielzahl von Eigenmoden mit dazugehörigen Eigenfrequenzen. Die erste Biegemode wird auch als Grundform bezeichnet. Die Schwingungsknoten stellen die Positionen der Struktur dar, welche durch die Eigenmode nicht ausgelenkt werden. Höhere Eigenmoden mit erhöhter Frequenz können auftreten, wobei die Eigenfrequenzen sehr viel höher sind. Eine Eigenmode kann nur angeregt werden, wenn die Anregefrequenz nahe der Eigenfrequenz ist und nicht im Schwingungsknoten eingeleitet wird. Die Eigenfrequenzen hängen von der Steifigkeit und der Masse des Körpers, beziehungsweise der Seitenwand, ab. Eine geringere Steifigkeit reduziert die Eigenfrequenz. Die Höhe der Seitenwände geht in die Steifigkeit ein, wobei zu berück- sichtigen ist, dass eine vertikale Erhöhung bei sonst gleicher Geometrie die Steifigkeit und somit auch die Eigenfrequenz erhöht. Dies ist der Grund, weshalb der konventionelle Weg der Steifigkeitserhöhung einer Seitenwand darin liegt, die vertikale Höhe der jeweiligen Seitenwand zu erhöhen. In der Wissenschaft sind die Schwingungsknoten auch als Bessel- Punkte bekannt. Die Schwingungsknoten fallen vorliegend auf Bessel-Punkte, die hinsicht- lieh Moment, Neigung und Durchbiegung optimalen Lagerpositionen eines gleichmäßig belasteten Trägers, beziehungsweise vorliegend einer Traverse, an zwei Lagerstellen darstellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform des Siebsystems sind die jeweils beiden Schwingungssysteme derart an der jeweiligen Seitenwand angeordnet, dass jedes Schwingungssystem im Bereich eines Schwingungsknotens der ersten Biegemode der jeweiligen Seitenwand angeordnet ist. Wie bereits beschrieben, kann eine Eigenmode nur angeregt werden, wenn die Anregefrequenz nicht im Schwingungsknoten eingeleitet wird. Es entspricht daher der Erfindungslehre, die Komponenten des Siebsystems, insbesondere die Traversen und die Seitenwände, nicht erheblich massiver dimensionieren zu müssen, wenn unmittelbar die Bildung der ersten Eigenmode verhindert wird. Da die Schwingungssysteme somit im Bereich der Schwingungsknoten angeordnet sind, ergibt sich hieraus, dass die Anregefrequenz der Schwingungssysteme nicht biegemodenbildend in die Seitenwände eingeleitet wird. Umso weiter ein Schwingungssystem von einem Schwingungsknoten einer Seitenwand entfernt ist, desto mehr greift die Anregefrequenz des Schwingungssystems biegemodenbildend in die Seitenwand ein. Es ist daher besonders bevorzugt, dass zumindest ein, vorzugsweise jedes Schwingungssystem direkt überlappend zum jeweiligen Schwingungsknoten angeordnet ist. Möglich ist allerdings auch eine Anordnung zumindest eines, vorzugsweise jedes Schwingungssystems im Bereich der Schwingungsknoten. Mit den Formulierungen„ zumindest ein" und„zumindest eines" ist eine numerische Mindestanzahl gemeint.

Bevorzugt beschreibt die Formulierung Bereich hierbei einen maximalen Radius vom Mittelpunkt des Schwingungsknotens, dessen Betrag kleiner oder gleich 20 %, bevorzugt kleiner oder gleich 10 %, besonders bevorzugt 0 %, der maximalen Haupterstreckungslänge der jeweiligen Seitenwand ist, wobei der Betrag des Bereichs einem maximalen Radius vom Mittelpunkt des Schwingungsknotens insbesondere antiproportional zur maximalen Haupterstreckungslänge der jeweiligen Seitenwand ist. Mit der Angabe der Antiproportionalität ist gemeint, dass sich mit größer werdendem Betrag der maximalen Haupterstreckungslänge der jeweiligen Seitenwand der Betrag des maximalen Radius vom Mittelpunkt des Schwingungsknotens reduziert. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass sich die Haupterstreckungslänge der jeweiligen Seitenwand entlang der Förderrichtung des Siebgutes erstreckt.

Als Förderrichtung ist die Bewegungsrichtung des Siebgutes entlang des Siebdecks zu ver- stehen.

Um das Siebergebnis weiter zu verbessern kann gemäß bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen sein, dass der Siebkasten mindestens zwei, vorzugsweise drei, vertikal übereinander angeordnete Siebdecks aufweist.

Bevorzugt sollte der Siebkasten allerdings höchstens sechs vertikal übereinander angeordnete Siebdecks aufweisen. Es hat sich herausgestellt, dass eine Anzahl von mehr als sechs Siebdecks bei dem vorliegenden Siebsystem im Verhältnis zum Materialaufwand zu einem nur unzureichenden Siebergebnis geführt hat.

Besonders bevorzugt sind die vertikal übereinander angeordneten Siebdecks parallel zuein- ander angeordnet.

Eine Mehrfachnutzung von Siebdecks ist nach der Lehre der Erfindung gegenüber herkömmlichen Siebsystemen kostengünstiger, da sich bei herkömmlichen Siebsystemen die Notwendigkeit einer erheblich massiveren Ausgestaltung der Seitenwände pro Siebdeck erheblich erhöht hat. Demgegenüber ist die Komponentenbelastung bei dem erfindungsgemäßen Siebsystem deutlich reduziert, so dass die Seitenwände nicht mit jedem weiteren Siebdeck erheblich massiver ausgebildet werden müssen.

Um die Schwingungssysteme besonders gut aufeinander abstimmen zu können ist vorgese- hen, dass die Seitenwände parallel zueinander angeordnet sind.

Um den Materialeinsatz zu reduzieren kann alternativ vorgesehen sein, dass die Seitenwände aufeinander zulaufend, also zueinander verjüngend, angeordnet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können sich die beiden Seitenwände zu einer vertikalen Spiegelebene, die sich entlang einer Förderrichtung erstreckt, spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sein. Vertikal bedeutet hierbei senkrecht zum Horizont. Gemäß dieser Ausführungsform lassen sich die Schwingungssysteme besonders gut miteinander abstimmen. Weiterhin werden die Komponenten des Siebsystems möglichst gleichmäßig und damit soweit möglich schonend belastet.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform derart gestaltet, dass jedes Schwingungssystem aus zwei oder mehr Unwuchtantrieben besteht. Besonders bevorzugt besteht jedes Schwingungssystem aus drei oder mehr Unwuchtantrieben. Insbesondere kann jedes Schwingungs- System aus vier oder mehr Unwuchtantrieben bestehen. Mit steigender Anzahl der Unwuchtantriebe pro Schwingungssystem lässt sich der Schwingwinkel des Siebguts präziser werdend einstellen.

Als Schwingwinkel wird der Winkel zum Siebdeck verstanden, den das Siebgut durch die An- regung mittels der Schwingungssysteme geworfen wird. Zur Einstellung des Schwingwinkels ist insbesondere vorgesehen, dass jeder Unwuchtantrieb eine Sensoreinheit zur Bestimmung einer Echtzeit-Winkelposition der Unwuchtmasse aufweist. Besonders bevorzugt ist hierzu vorgesehen, dass das Sieb ein Regelsystem aufweist, das mit den Unwuchtantrieben verbunden ist, um Phasenversätze der Unwuchtantriebe einzustellen. Somit erfolgt eine elektronische Steuerung der als Unwuchtantriebe ausgebildeten Schwingungssysteme. Genauer erfolgt die Synchronisation bevorzugt aktiv mittels einer Frequenzumrichterregelung.

Die reduzierte Belastung auf die Seitenwände erlaubt zudem, dass alle Traversen gleich ausgebildet sind. Dies führt zu erheblich reduzierten Kosten, weil die Traversen mit einer gleichen Systematik produziert, transportiert und montiert werden können. Zudem ist es wegen der reduzierten Belastung sogar möglich, dass alle Traversen ein Hohlprofil aufweisen. Dies reduziert wiederum die auf die Seitenwände wirkende Gewichtslast der Traversen.

Besonders bevorzugt können alle Traversen Rohre sein. Die Notwendigkeit unterschiedlicher Traversen, insbesondere die Notwendigkeit besonders massiver Traversen im Seitenwand- bereich mit Maximalamplituden herkömmlicher Biegemoden, entfällt, da die Biegemoden nunmehr möglichst nicht in das Siebsystem eingreifen können.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Sieben von Siebgut, insbesondere zum Sie- ben von Mineralgestein, mittels eines Siebsystems gemäß mindestens einem der vorhergehenden Merkmale, wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: Starten der als Unwuchtantriebe ausgebildeten Schwingungssysteme, anschließendes Festlegen eines Schwingwinkels für Siebgut über ein Regelsystem, wobei hierfür ein Phasenversatz jedes Schwingungssystems elektronisch eingestellt wird, bedarfsweises Anpas- sen des Schwingwinkels für Siebgut über das Regelsystem, wobei hierfür der Phasenversatz jedes Schwingungssystems elektronisch angepasst wird. Hierdurch lassen sich sowohl Linear-, Kreis- als auch elliptische Formen der Schwingbewegungen des Siebkastens realisieren. Abhängig vom Siebgut oder von der sich ändernden Beschaffenheit des Siebguts, zum Beispiel durch regenbedingte Feuchtigkeit, hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Formen der Schwingbewegungen verändert werden können. Hierdurch lassen sich positive Energieeinsparungen und bessere Siebergebnisse erzielen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 in einer Seitenansicht ein Siebsystem nach allgemeinem Stand der Technik,

Figur 2 in einer perspektivischen Ansicht ein Siebsystem nach Lehre der Erfindung, Figur 3 in einer alternativen perspektivischen Ansicht das Siebsystem gemäß Figur 2,

Figur 4 in einer perspektivischen Draufsicht das Siebsystem gemäß den Figuren 2 und 3, Figur 5 in einer Seitenansicht eine Seitenwand des erfindungsgemäßen Siebsystems mit dargestellten Schwingungsknoten einer ersten Biegemode und

Figur 6 die Schwingungsknoten der ersten Biegemode nach Figur 5 in einer vereinfachten Darstellung.

Fig. 1 zeigt eine Seitenwand (31 oder 32) eines Siebkastens (2) eines Siebsystems (1 ) nach Stand der Technik zum Sieben von Mineralgestein in einer Seitenansicht. An der dargestellten Seitenwand (31 oder 32) sind zwei Schwingungssysteme (4) zur Schwingungsanregung angeordnet. Die dargestellte Seitenwand (31 oder 32) weist zudem zwei Schwingungsknoten (S) gemäß einer ersten Biegemode auf. Weiterhin umfasst die dargestellte Seitenwand (31 oder 32) Traversen (5), wobei obere Traversen (5) jeweils ein Rundprofil und eine untere Traverse (5) ein viereckiges Profil aufweisen. Die unterschiedlichen Profile sind aus Stabilitätsgründen vorgesehen, wobei auf massivere Traversen (5) aus Kosten- und Gewichtsgründen vorzugsweise verzichtet wird. Die Traversen (5) verbinden die beiden Seitenwände (31 , 32) miteinander. Zudem ist auf den Traversen (5) ein Siebdeck (6) auflagert. Gesiebtes Mineralgestein fällt vertikal nach unten durch Ausnehmungen des Siebdecks (6) herab. Mineralgestein, das größer als die Ausnehmungen des Siebdecks (6) ist, wird durch die Anregung der Schwingungssysteme (4) über das Siebdeck (6) entlang einer Förderrichtung (F) bewegt.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Siebsystems (1 ) zum Sieben von Mineralgestein, wobei sich dieses Siebsystem (1 ) gegenüber dem Siebsys- tem (1 ) nach Fig. 1 insbesondere in der Anordnung von Schwingungssystemen (4) unterscheidet.

Das Siebsystem (1 ) gemäß den Fig. 2, 3 und 4 weist einen Siebkasten (2) auf, der zwei äu- ßere Seitenwände (31 , 32) umfasst. Die Seitenwände (31 , 32) sind insbesondere spiegelsymmetrisch ausgebildet, so dass sie sich nicht wesentlich unterscheiden. Vorliegend dargestellt sind die Seitenwände (31 , 32) parallel zueinander angeordnet. Insbesondere sind die beiden Seitenwände (31 , 32) zu einer vertikalen Spiegelebene, die sich entlang einer Förderrichtung (F) erstreckt, spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind.

Wie in den Fig. 2 bis 5 teilweise nur unvollständig dargestellt, weisen die beiden Seitenwände (31 , 32) jeweils zwei Schwingungsknoten (S) einer ersten Biegemode auf.

Die beiden Seitenwände (31 , 32) sind über eine Vielzahl von Traversen (5) miteinander ver- bunden. Vorliegend sind alle Traversen (5) gleich, nämlich als Rohre mit einem Hohlprofil, ausgebildet.

Ferner ist in den Fig. 2, 3 und 4 erkennbar, dass ein Siebdeck (6) auf den Traversen (5) auflagert. Gesiebtes Mineralgestein fällt vertikal nach unten durch Ausnehmungen des Sieb- decks (6) herab. Mineralgestein, das größer als die Ausnehmungen des Siebdecks (6) ist, wird durch die Anregung der Schwingungssysteme (4) über das Siebdeck (6) entlang der Förderrichtung (F) bewegt.

An den beiden Seitenwänden (31 , 32) sind jeweils zwei Schwingungssysteme (4) zur Schwingungsanregung angeordnet, wobei jedes Schwingungssystem (4) aus zwei Unwuchtantrieben besteht.

Weiterhin ist dargestellt, dass die jeweils beiden Schwingungssysteme (4) derart an der jeweiligen Seitenwand (31 , 32) angeordnet sind, dass jedes Schwingungssystem (4) einen Schwingungsknoten (S) der jeweiligen Seitenwand (31 , 32) überlappt. Genauer formuliert sind die jeweils beiden Schwingungssysteme (4) derart an der jeweiligen Seitenwand (31 , 32) angeordnet, dass jedes Schwingungssystem (4) im Bereich eines Schwingungsknotens (S) der ersten Biegemode der jeweiligen Seitenwand (31 , 32) angeordnet ist. Bevorzugt beschreibt die Formulierung Bereich hierbei einen maximalen Radius vom Mittelpunkt des Schwingungsknotens (S), dessen Betrag kleiner oder gleich 20 %, bevorzugt kleiner oder gleich 10 %, besonders bevorzugt 0 %, der maximalen Haupterstreckungslänge der jeweiligen Seitenwand (31 oder 32) ist, wobei der Betrag des Bereichs einem maximalen Radius vom Mittelpunkt des Schwingungsknotens (S) insbesondere antiproportional zur maximalen Haupterstreckungslänge der jeweiligen Seitenwand (31 oder 32) ist. Besonders bevorzugt sind die Unwuchtantriebe jedes Schwingungssystems (4) derart angeordnet, dass jeder Schwingungsknoten (S) zwischen den Unwuchtantrieben positioniert ist.

Weiterhin bevorzugt, jedoch in den Fig. 2, 3 und 4 nicht erkennbar, weist jeder Unwuchtantrieb eine Unwuchtmasse (8) auf. Weiterhin nicht erkennbar, weist jeder Unwuchtantrieb eine Sensoreinheit (7) zur Bestimmung einer Echtzeit-Winkelposition der Unwuchtmasse (8) auf.

Insbesondere weist das Sieb (1 ) ein vorliegend nicht dargestelltes Regelsystem auf, das mit den Unwuchtantrieben verbunden ist, um Phasenversätze der Unwuchtantriebe einzustellen. Die Fig. 5 und 6 zeigen in einer schematischen Seitenansicht die Seitenwand (31 oder 32) des erfindungsgemäßen Siebsystems (1 ) mit dargestellten Schwingungsknoten (S) der ersten Biegemode, wobei Fig. 6 eine vereinfachte Darstellung von Fig. 5 ist. Die Biegemoden sind vereinfacht mittels Linien dargestellt. Durch die Anordnung der als Unwuchtantriebe ausgebildeten Schwingungssysteme (4) im Bereich der Schwingungsknoten (S) lässt sich die auf Seitenwände (31 , 32) wirkende Schwingung erheblich reduzieren, so dass die Seitenwände (31 , 32) konstruktiv weniger massiv ausgebildet sein können, wodurch sich erhebliche Material- und damit auch Kosteneinsparungen ergeben.

Allgemein lässt sich feststellen, dass die Seitenansicht des Siebsystems nach Stand der Technik gemäß Fig. 1 analog der Seitenansicht des Siebsystems nach Lehre der Erfindung gemäß Fig. 5 entspricht, wobei in Fig. 1 keine Biegemoden dargestellt sind.

Bezugszeichenliste

1 Siebsystem

2 Siebkasten

31 Seitenwand

32 Seitenwand

4 Schwingungssysteme

5 Traversen

6 Siebdeck

7 Sensoreinheit

8 Unwuchtmasse

F Förderrichtung

S Schwingungsknoten