DE102019128878B3

DE102019128878B3 - Siebzylinder

Info

Publication number: DE102019128878B3
Application number: DE102019128878.9A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Futterer; Gert GOTTSCHALK; Roberto Masala; Klaus-Herbert Wiese
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2020-07-30
Anticipated expiration: 2039-10-26
Also published as: WO2021078490A1; EP4048450B1; US11839901B2; US20220234076A1; EP4048450A1; KR20220084177A; JP2022553727A; PL4048450T3; CN114616057B; CN114616057A; FI4048450T3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zylindrische Siebvorrichtung mit einer Vielzahl von Profilstäben (1), bei der mehrere ringförmige, senkrecht zur Zylinderachse (2) verlaufende und voneinander beabstandete Stabhalter (3,5) oder voneinander beabstandete Pakete von Stabhaltern (3,5) an der Innen- oder Außenseite mit randoffenen Aussparungen (4) versehen sind, deren Form den Stabfüßen der Profilstäbe (1) im Wesentlichen komplementär entspricht und bei der die Profilstäbe (1) parallel zueinander und parallel zur Zylinderachse (2) in die Aussparungen (4) eingesetzt sind, wobei jeweils ein äußerer Stabhalter (5) im Bereich eines jeweiligen stirnseitigen Endringes (6) der Siebvorrichtung angeordnet ist. Dabei soll die Befestigung des Endrings (6) dadurch vereinfacht werden, dass zumindest der jeweilige, äußere Stabhalter (5) mit dem jeweiligen Endring (6) lösbar verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine zylindrische Siebvorrichtung mit einer Vielzahl von Profilstäben, bei der mehrere ringförmige, senkrecht zur Zylinderachse verlaufende und voneinander beabstandete Stabhalter oder voneinander beabstandete Pakete von mehreren Stabhaltern an der Innen- oder Außenseite mit randoffenen Aussparungen versehen sind, deren Form den Stabfüßen der Profilstäbe im Wesentlichen komplementär entspricht und bei der die Profilstäbe parallel zueinander und parallel zur Zylinderachse in die Aussparungen eingesetzt sind, wobei jeweils ein äußerer Stabhalter im Bereich eines jeweiligen stirnseitigen Endringes der Siebvorrichtung angeordnet ist.
Ein bekanntes Beispiel für den Einsatz von zylindrischen Siebvorrichtungen dieser Art ist das Sortieren von Faserstoffsuspensionen, wie es in Drucksortierern der papiererzeugenden Industrie durchgeführt wird.
Dabei sollen die in der Suspension enthaltenen Fasern durch das Sieb hindurchtreten, während die nicht gewünschten festen Bestandteile an dem Spalt abgewiesen und aus der Siebvorrichtung wieder herausgeleitet werden.
Dadurch, dass die Öffnungen eine im Wesentlichen längliche Form haben, also Schlitze oder Spalten sind, werden faserige Teilchen leichter durchgelassen als die kubischen, auch wenn beide Arten in ähnlicher Größenordnung vorliegen sollten.
Mit einer derartigen Sortiertechnologie ist daher ein sehr guter Ausscheidungseffekt von nicht faserigen Störstoffen aus Faserstoffsuspensionen möglich.
Denkbar ist auch ein Einsatz zur Trennung unterschiedlicher Faserbestandteile, der sogenannten Faserfraktionierung. Voraussetzung ist allerdings eine hohe Präzision der Schlitzform auf der ganzen Siebfläche.
Ein mögliches Verfahren, um solche Siebkörbe herzustellen, zeigt die DE 10 2006 007 660 A1 , bei der die Profilstäbe durch plastisches Verformen der mit Vertiefungen für die Stäbe vorgesehenen c-förmigen Halteringe eingeklemmt werden. Hierzu
werden für derartige Herstellungsverfahren besonders geeignete Profilstäbe verwendet. Mit Hilfe dieses Verfahrens gelang es, die Herstellung wesentlich zu verbilligen. Das Verfahren wird bei Siebkörben verwendet, bei denen die Stäbe am Innenrand der Halteringe eingesetzt werden. Eine solche Anordnung der Stäbe wird gewählt, wenn die Suspension von innen nach außen die Schlitze passieren soll (zentrifugale Fahrweise). Zur Umformung der Halteringe werden an den Stoßenden von außen Biegekräfte eingeleitet, wobei sich die Stoßenden auf der Innenseite auf Stützwalzen abstützen.
In der EP 31 43 198 A1 wird eine Siebvorrichtung beschrieben, bei der die Halteringe jeweils von einem Stabhalterpaket aus mehreren Stabhaltern gebildet werden. Beim Umbiegen der Stabhalterpakete zu Ringen kommt es wegen der unterschiedlichen Lage der neutralen Faser der Stabhalter eines Stabhalterpaketes zur Klemmung der Profilstäbe in den Aussparungen.
Wichtig ist, dass die Dimensionen der Sieböffnungen mit sehr geringen Toleranzen eingehalten werden. Um sie von Verstopfungen frei zu halten, sind zumeist Räumer erforderlich, die in geringem Abstand an der Siebfläche vorbei bewegt werden und die hydraulische Impulse erzeugen. Siebvorrichtungen für den Einsatz in Drucksortierern müssen daher sehr präzise gefertigt sein und hohen Belastungen standhalten.
Ein weiteres Problem bei den bisher bekannten Siebvorrichtungen ergibt sich im Zusammenhang mit der Anbindung der Endringe der Siebvorrichtungen bzw. Siebkörbe, und zwar unabhängig davon, ob die Profilstäbe mit den Stabhaltern verschweißt werden oder nicht. So wirkt die Hauptbelastung beim
Betrieb des Sortierers am stärksten im Bereich der Endring-Schweißnaht, da hier der Kraftumlenkpunkt mit der höchsten Spannungsbelastung vorliegt. Auch dies stellt eine permanente Schwachstelle dar, was immer wieder dazu führt, dass die Endringe an dieser Stelle von den Siebzylindern abbrechen. Die Ursache hierfür ist ebenfalls im Schweißprozess begründet.
Darüber hinaus muss beim Anschweißen der Endringe starken Schrumpfspannungen entgegengewirkt werden. Die Siebschlitze in unmittelbarer Nähe zur Schweißnaht verziehen sich. Anlassfarben müssen aufwendig abgeschliffen werden.
Die DE 100 65 930 A1 beschreibt eine Lösung, bei der Leisten auf Siebbleche geschraubt werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Befestigung der Endringe zu vereinfachen.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest der jeweilige, äußere Stabhalter mit dem Endring lösbar verbunden ist.
Damit entfällt das besonders hinsichtlich zusätzlicher Spannungen problematische Anschweißen der Endringe. Außerdem ergibt sich hierdurch die Möglichkeit die Endringe wiederzuverwenden.
Anwendbar ist die Erfindung auch bei Siebvorrichtungen mit Stabhalterpaketen, wobei zumindest der äußere Stabhalter, mehrere oder alle Stabhalter des Stabhalter-Paketes mit dem Endring lösbar verbunden sind.
Besonders einfach gestaltet sich die lösbare Verbindung, wenn diese als Verschraubung ausgeführt ist.
Um ein axiales Verschieben der Profilstäbe in den Aussparungen der Stabhalter zu verhindern, sollten ein oder mehrere Profilstäbe am radialen Außen- oder Innenumfang im Bereich des jeweiligen Endrings profiliert ausgebildet und der diesem Profil jeweils gegenüberliegende Kontakt-Bereich des Endrings dazu komplementär ausgeformt sein.
Alternativ oder ergänzend kann es aber hierzu ebenso vorteilhaft sein, wenn der jeweilige Endring einen senkrecht zur Zylinderachse angeordneten Blockierring umfasst, ein oder mehrere Profilstäbe am radialen Außen- oder Innenumfang im Bereich des jeweiligen Blockierrings profiliert ausgebildet sind und der diesem Profil jeweils gegenüberliegende Kontakt-Bereich des Blockierrings dazu komplementär ausgeformt ist.
Zur Stabilisierung der Lage des Blockierrings sollte dieser am Endring oder zwischen dem Endring und dem äußeren Stabhalter axial fixiert werden.
Einfach und wirkungsvoll ist es dabei, wenn der Blockierring als ringförmiger Draht oder als ringförmige Scheibe ausgebildet ist.
Die Profilierung der Profilstäbe sollte unabhängig von der Art der axialen Lagefixierung so ausgeführt sein, dass durch das Zusammenwirken mit der gegenüberliegenden, komplementären Profilierung der axiale Freiraum für ein axiales Verschieben der Profilstäbe eingeschränkt oder nicht vorhanden ist.
Dieser direkte oder über den Blockierring indirekte Formschluss zwischen den Profilstäben und dem jeweiligen Endring steigert auch die axiale Belastbarkeit der Verbindung zwischen dem Endring und der Siebvorrichtung.
Für die Montage des Endrings aber auch die Unterbringung des Blockierrings im oder am Endring kann es von Vorteil sein, wenn der Endring mehrteilig ausgebildet ist.
Die Fixierung der Profilstäbe in den anderen Stabhaltern kann mit Vorteil dadurch erfolgen, dass die Stabhalter über radial von außen auf die Stabhalter und/oder die Profilstäbe einwirkende Kräfte bis zum dauerhaften Formschluss der Profilstäbe in den Aussparungen dieser Stabhalter verformt werden.
Da die Stabhalter bereits als Ring vorliegen und oft einstückig ausgeführt sind, vereinfacht sich die Herstellung wesentlich. Neben einer exakten zylindrischen Form ergibt sich dadurch eine hohe Genauigkeit bei den Aussparungen und damit auch den Sieböffnungen.
In vielen Fällen kann es genügen, wenn die Fixierung der Profilstäbe in den Aussparungen der Stabhalter ausschließlich über eine Klemmung erfolgt.
Sollte dies nicht genügen, so müssen die Profilstäbe jedoch in den Aussparungen der Stabhalter durch Schweißen, Kleben o.ä. fixiert werden.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:

1: eine schematische Ansicht eines zylindrischen Siebkorbes;
2: einen schematischen Querschnitt durch diesen mit Stempeln 8;
3a+b: die Aussparung 4 mit Profilstab 1 vor und nach dem radialen Drücken und
4a+b: verschiedene Schnitte durch einen Endring 6 mit äußerem Stabhalter 5 und Blockierring 9.

Die Stabhalter 3,5 werden als einstückige Ringe beispielsweise mittels Laserschneiden hergestellt. Dies ist die Grundlage für eine hohe Formgenauigkeit des Siebkorbes.
Auf der Innenseite besitzen die Stabhalter 3,5, wie in 1 und 2 zu erkennen, eine Vielzahl gleichmäßig verteilt angeordneter Aussparungen 4 für die Profilstäbe 1. Diese Aussparungen 4 bieten gemäß 3a ausreichend Spiel, so dass die Profilstäbe 1 problemlos axial durch diese geschoben werden können.
Im Ergebnis besteht der so vorgefertigte Siebkorb aus parallel zur Zylinderachse 2 verlaufenden Profilstäben 1, die über mehrere, senkrecht zur Zylinderachse 2 verlaufende Stabhalter 3,5 gehalten werden.
Während bei 4b beispielhaft mehrere, axial voneinander beabstandete Stabhalter 3,5 vorgesehen sind, kommen bei 4a mehrere, axial voneinander beabstandete Pakete mit je zwei Stabhaltern 3,5 zum Einsatz.
Die Sieböffnungen des Siebkorbes werden von den Schlitzen benachbarter Profilstäbe 1 gebildet. In der Praxis haben solche Schlitze oft eine Weite zwischen 0,05 und 2 mm.
Für eine verstärkte Klemmung der Profilstäbe 1 in den Aussparungen 4 wird über radial von außen einwirkende Kräfte F ein dauerhafter Formschluss zwischen den Profilstäben 1 und den Aussparungen 4 erzeugt.
Die radiale Krafteinwirkung wird gemäß 2 über mehrere, radial gleichmäßig über den Zylinderumfang verteilt angeordnete Stempel 8 realisiert, die radial von außen direkt auf die Stabhalter 3,5 einwirken und dabei insbesondere auf die Zylinderachse 2 des vormontierten Siebkorbes gerichtet sind. Dabei können die axial nebeneinander angeordneten Stempel 8 benachbarter Stabhalter 3 auch als ein gemeinsamer Stempel 8 ausgeführt werden.
Hierbei wird die, in Pressrichtung weisende Pressfläche aller Stempel 8 jeweils von einem Kreisabschnitt gebildet, dessen Radius dem Außenradius der Siebvorrichtung nach dem Pressvorgang entspricht. Da der von den Stabhaltern 3 gebildete Außenradius der Siebvorrichtung vor dem Pressvorgang geringfügig größer als danach ist, besteht am Beginn des Pressvorgangs zwischen den Stabhaltern 3 und der Pressfläche im mittleren Teil der Stempels 8 ein kleines Spiel. Dieses Spiel kann beim Beginn des Pressens und den damit verbundenen, geringeren Presskräften in Kauf genommen werden und vermindert sich mit fortschreitender Pressung.
Die Umformung erfolgt sehr schonend und gleichmäßig, so dass es an den Stabhaltern 3,5 zu keiner Überbeanspruchung kommt. Auf eine zusätzliche Befestigung der Profilstäbe 1 kann in der Regel verzichtet werden.
Während der radialen Krafteinwirkung werden die Stempel 8 in Führungsnuten axial und radial geführt.
Da die Innenseite der Stabhalter 3,5 während der radialen Krafteinwirkung keinen Stütz- oder Biegekräften ausgesetzt ist, führt die radiale Krafteinwirkung zu einer Verringerung des Durchmessers der kraftbeaufschlagten Stabhalter 3,5 sowie einer plastischen Verformung der Stabhalter 3,5 im Bereich der Aussparungen 4, in deren Folge der Raum zwischen Profilstab 1 und Stabhalter 3,5, wie in 3b dargestellt, geschlossen wird.
Wegen der Profilierung der Profilstäbe 1 sowie der komplementären Form wird so eine starke Klemmung der Stabfüße in der jeweiligen Aussparung 4 erreicht.
An den beiden stirnseitigen Enden der Siebvorrichtung befindet sich jeweils ein Endring 6 benachbart zu einem äußeren Stabhalter 5.
Diese Endringe 6 sind bei 4b jeweils mit dem axial äußeren Stabhalter 5 und bei 4a jeweils mit dem axial äußeren Paket umfassend den äußeren und einen benachbarten axial inneren Stabhalter 5, 3 mittels Verschraubung 10 lösbar verbunden.
Diese Verschraubung 10 erfolgt dabei über mehrere, gleichmäßig über den Umfang des Endrings 6 verteilte Schrauben und ist sehr belastbar, was beispielsweise das Anheben der Siebvorrichtung über einen Endring 6 erlaubt.
Ein Verschweißen sowie eine entsprechende Nachbearbeitung können entfallen. Außerdem wird so auch eine Wiederverwendung der Endringe 6 nach dem Verschleiß der Siebvorrichtung möglich.
Um zu verhindern, dass sich die Profilstäbe 1 in der Siebvorrichtung axial verschieben, umfasst der jeweilige Endring 6 einen senkrecht zur Zylinderachse 2 angeordneten Blockierring 9.
Dieser Blockierring 9 ist bei 4a als ringförmiger Draht mit kreisrundem Querschnitt und bei 4b als ringförmige Scheibe ausgebildet. Die Fixierung der axialen Lage des Blockierrings 9 erfolgt in beiden Fällen über ein Einklemmen eines radial äußeren Abschnitts des Blockierrings 9 zwischen dem Endring 6 und dem benachbarten äußeren Stabhalter 5.
Zur axialen Lagefixierung der Profilstäbe 1 sind diese hier am radialen Außenumfang im Bereich des jeweiligen Blockierrings 9 profiliert ausgebildet, wobei der diesem Profil 11 jeweils gegenüberliegende Kontakt-Bereich des Blockierrings 9 dazu komplementär ausgeformt ist.
Das Profil 11 ist dabei so ausgebildet, dass im Zusammenwirken mit dem komplementären Kontaktbereich ein relatives Verschieben zwischen Profilstab 1 und Blockierring 9 verhindert wird.
Im Ergebnis ragt der axial am Endring 6 fixierte Blockierring 9 bei den beiden Ausführungen radial in den Profilstab 1 hinein.
Andere Möglichkeiten der axialen Lagefixierung oder Gestaltung des Blockierrings 9 oder der Profilierung ergeben sich, wenn der Endring 6 mehrteilig ausgebildet ist. Aufteilungen des Endrings 6 sind in radialer, axialer oder in Umfangsrichtung möglich.
Die lösbare Befestigung der Endringe 6 am äußeren Stabhalter 5 oder dem äußeren Stabhalter-Paket kann unabhängig davon erfolgen, ob die Stabhalter 5 ihre Aussparungen 4 wie hier an der Innenseite oder aber an der Außenseite aufweisen. Dies gilt auch unabhängig von der Art der Befestigung der Profilstäbe 1 an den Stabhaltern 3,5.

Claims

Zylindrische Siebvorrichtung mit einer Vielzahl von Profilstäben (1), bei der mehrere ringförmige, senkrecht zur Zylinderachse (2) verlaufende und voneinander beabstandete Stabhalter (3,5) oder voneinander beabstandete Pakete von mehreren Stabhaltern (3,5) an der Innen- oder Außenseite mit randoffenen Aussparungen (4) versehen sind, deren Form den Stabfüßen der Profilstäbe (1) im Wesentlichen komplementär entspricht und bei der die Profilstäbe (1) parallel zueinander und parallel zur Zylinderachse (2) in die Aussparungen (4) eingesetzt sind, wobei jeweils ein äußerer Stabhalter (5) im Bereich eines jeweiligen stirnseitigen Endringes (6) der Siebvorrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der jeweilige, äußere Stabhalter (5) mit dem Endring (6) lösbar verbunden ist.
Zylindrische Siebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Stabhalter (5) Teil eines Paketes von mehreren Stabhaltern (3,5) ist.
Zylindrische Siebvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder alle Stabhalter (3,5) des Stabhalter-Paketes mit dem Endring (6) lösbar verbunden sind.
Zylindrische Siebvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Verbindung als Verschraubung (10) ausgeführt ist.
Zylindrische Siebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Profilstäbe (1) am radialen Außen- oder Innenumfang im Bereich des jeweiligen Endrings (6) profiliert ausgebildet sind und der diesem Profil (11) jeweils gegenüberliegende Kontakt-Bereich des Endrings (6) dazu komplementär ausgeformt ist.
Zylindrische Siebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Endring (6) einen senkrecht zur Zylinderachse (2) angeordneten Blockierring (9) umfasst, ein oder mehrere Profilstäbe (1) am radialen Außen- oder Innenumfang im Bereich des jeweiligen Blockierrings (9) profiliert ausgebildet sind und der diesem Profil (11) jeweils gegenüberliegende Kontakt-Bereich des Blockierrings (9) dazu komplementär ausgeformt ist.
Zylindrische Siebvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockierring (9) am Endring (6) oder zwischen dem Endring (6) und dem äußeren Stabhalter (5) axial fixiert ist.
Zylindrische Siebvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockierring (9) als ringförmiger Draht oder als ringförmige Scheibe ausgebildet ist.
Zylindrische Siebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endring (6) mehrteilig ausgebildet ist.