[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
[0002] Ein bekanntes Beispiel für den Einsatz von Siebvorrichtungen, die nach dem Verfahren
dieser Art herstellbar sind, ist das Sortieren von Faserstoffsuspensionen. 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. Denkbar ist auch ein Einsatz zur Trennung unterschiedlicher
Faserbestandteile. 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 naht faserigen Störstoffen aus Fasersuspensionen möglich. Voraussetzung ist allerdings
eine hohe Präzision der Schlitzform auf der ganzen Siebfläche.
[0003] Ein Verfahren, um solche Siebkörbe herzustellen, zeigt die DE 39 27 748 A1, bei der
die Profilstäbe durch plastisches Verformen der mit Vertiefungen für die Stäbe vorgesehenen
Halteringe eingeklemmt werden. Hierzu werden für derartige Herstellungsverfahren besonders
geeignete Profilstäbe verwendet. Mit Hilfe dieses Verfahrens gelang es, die Herstellung
wesentlich zu verbilligen, wobei aber Einschränkungen beim Einsatz solcher Siebkörbe
nicht ganz auszuschließen waren.
[0004] Siebe oder Siebkörbe mit guten Festigkeiten und hoher Oberflächengüte können nach
einem Verfahren hergestellt werden, das in der DE 42 14 061 A1 beschrieben ist. Dabei
wird zur Befestigung der stabartigen Profile ein Hochtemperatur-Lötverfahren angewendet.
Die Ergebnisse sind ausgezeichnet, das Verfahren ist allerdings aufwendig und teuer.
[0005] Aus der Offenlegungsschrift DE 33 27 422 A1 sind Siebe oder Siebkörbe bekannt, bei
denen die Sortierschlitze durch im wesentlichen parallele, stabartige Profile, die
mit quer laufenden Halterippen verschweißt sind, gebildet werden. Auch wenn es durch
dieses Fertigungsverfahren gelungen ist, die Stäbe mit den Halterippen fest zu verbinden,
ist das bei der geforderten Präzision, wenn überhaupt, dann nur mit beträchtlichem
Aufwand machbar. Um das Festsetzen von Fasern beim Betrieb der Siebvorrichtung zu
vermeiden, müssen alle den Stoff berührenden Flächen extrem glatt sein. Nur so kann
verhindert werden, daß sich Fasern dort aufbauen und früher oder später zu Verstopfung
führen. Es hat zwar bereits Vorschläge gegeben, solche Schweißnähte nachträglich zu
glätten oder abzudecken. Diese Maßnahmen waren aber meist geeignet, die Herstellung
weiter zu verteuern.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftlich günstiges Verfahren
zu schaffen, mit dem Siebvorrichtungen herstellbar sind, die optimale Festigkeiten
und Oberflächeneigenschaften haben.
[0007] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen erfüllt.
[0008] In Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens beschrieben sowie
Siebvorrichtungen, die danach herstellbar sind.
[0009] Die Vorteile der Erfindung wirken sich vor allem bei Stabsiebvorrichtungen aus, deren
Sortierschlitze eine Weite in einem Größenbereich unter 2 mm haben. Für die Faserstoffsortierung
oder -wäsche sind Schlitzweiten von 0,1 - 0,2 mm durchaus üblich. Derartige Siebe
müssen mit einer sehr großen Anzahl von Stäben versehen sein, um bei den engen Schlitzen
eine ausreichende Siebfläche zu erhalten. Daher ist bei ihrer Herstellung die Vorbereitung
für das Zusammenfügen sehr aufwendig. Zwar ist es bei Serienfertigung möglich, spezielle
Vorrichtungen einzusetzen, aber auch diese sind aufwendig und teuer. Bei dem erfindungsgemäße
Verfahren dagegen werden die Profilstäbe z. B. durch einfaches Einschieben in ihre
Position gebracht, fixiert und verbleiben darin, bis das Bindemittel für den endgültigen
festen Halt gesorgt hat. Es wird also für eine Haltekraft der Stäbe in den Vertiefungen
gesorgt, die groß genug ist, um die sich an das Einsetzen anschließenden Vorgänge
des Handling ohne unbeabsichtigte Änderung der Position ausführen zu können. Dieses
Handling umfaßt z.B. den Transport und das Wenden dieser Halbprodukte. Das Bindemittel
stellt eine unlösbare Verbindung an den Kontaktflächen her, also wie z.B. beim Löten,
Kleben oder Schweißen. Beim reinen Kontaktschweißen stammt dann das Bindemittel als
Schmelze aus den Bauteilen selbst.
[0010] Ein mit Vorteil bei der Herstellung derartiger Siebvorrichtungen anwendbares Lötverfahren
ist das Hartlöten bei einer Temperatur bis ca. 900
o C. Man kann aber auch ein Verfahren bei hohen Temperaturen von etwa 1000 bis1200
o C wählen, das im Hochvakuum durchgeführt wird. Die Verbindung der Materialien von
Stäben und Verstärkungselementen erfolgt dabei durch Diffusion des Lotes in die zu
verbindenden Bereiche, was sehr hohe Festigkeit bei makelloser Oberfläche bewirkt.
Allerdings erfordert das letztgenannte Lötverfahren zunächst hohe Investitionen.
[0011] Als preisgünstige Verbindung ist auch das Kleben anzusehen, da es bei relativ niedrigen
Temperaturen durchführbar ist. Wird z.B. ein technischer Zwei-Komponenten-Klebstoff
verwendet, bleiben die Klemmkräft erhalten. Dadurch kann z.B. die möglicherweise geringere
Festigkeit der Klebeverbindung ausgeglichen werden. Verwendet man für die Stäbe gezogene
Profile, etwa aus Stahl oder einer Stahllegierung, so sind auch spezielle Querschnittsformen
wirtschaftlich und präzise erhältlich.
[0012] Bei relativ engen Toleranzen an Vertiefungen und Stäben ist schon nach dem einfachen
Einsetzen der Stäbe ein ausreichend fester Sitz möglich. Dann können Verstärkungselemente
verwendet werden, die bereits beim Einlegen der Stäbe ihre endgültige Form haben.
Diese etwas teurere Bearbeitung führt zu Siebvorrichtungen mit sehr gleichmäßigen
Schlitzen, was besonders für ihren Einsatz zum Sortieren von Faserstoffsuspensionen
für die Papierherstellung ein entscheidender Vorteil sein kann. Werden hingegen größere
Passungstoleranzen zugelassen, was das Verfahren im allgemeinen verbilligt, ist eine
Verformung der Verstärkungselemente nach dem Einsetzen der Stäbe erforderlich, um
deren sicheren Halt zu gewährleisten. Die Klemmkräfte, die durch diese Verformung
erzeugt worden sind, können während des Verfahrensschrittes, in dem die Bindemittel
wirksam werden, schwächer werden oder wieder verloren gehen. Ein Nachteil für die
fertig hergestellte Siebvorrichtung ist dadurch in der Regel aber nicht gegeben, weil
bereits die Lötung zu ausgezeichneter Festigkeit führt. Hier ist das schon erwähnte
Hochtemperatur-Löten unter Vakuum besonders gut geeignet.
[0013] Ein Sonderfall ist die Aufweitung der Vertiefungen durch elastische Verformung der
Verstärkungselemente, bevor die Stäbe eingelegt oder eingeschoben werden. Das führt
nach der Entlastung, also der Rückverformung, zu einem sicheren Sitz und gleichzeitig
guten Eigenschaften der so hergestellten Siebvorrichtung. Die Toleranzen müssen nicht
so eng sein wie bei der ganz ohne Verformung arbeitenden Methode. Auch kann die elastische
Verformung gering gehalten werden. Es reichen relativ geringe Haltekräfte aus, da
lediglich die Position der Stäbe beim Handling gesichert werden soll.
[0014] Eine besonders wichtige Anwendung ist die Verwendung von geraden leistenförmigen
Verstärkungselementen mit den bereits beschriebenen Vertiefungen. Nachdem in einer
Art Mattenbildung die Stäbe eingeschoben worden sind, kann durch anschließendes Biegen,
z.B. Rundwalzen der Verstärkungselemente die endgültige Form der Siebvorrichtung erzeugt
werden. Im selben Arbeitsgang erfolgt das Einklemmen der Stäbe und damit ihre für
den weiteren Herstellungsvorgang erforderliche Fixierung. Eine weitere Verbilligung
des Verfahrens ist möglich, wenn die Vertiefungen in den Verstärkungselementen so
gestaltet sind, daß die Stäbe senkrecht - eventuell mit Druckkräften - eingelegt werden
können, also nicht von der Seite geschoben werden müssen. Die Fixierung der Stäbe
in den Verstärkungselementen bis zum Abschluß des Herstellungsvorganges kann, muß
aber nicht, anschließend durch Verformung der Verstärkungselemente erfolgen.
[0015] Die Erfindung wird erläutert anhand von Zeichnungen; dabei zeigen:
- Fig. 1a - 1c
- schematisch einige Herstellungsschritte bei Anwendung des Verfahrens;
- Fig. 2
- Teil einer erfindungsgemäßen Siebvorrichtung im Schnitt;
- Fig. 3
- einen zylindrischen Siebkorb;
- Fig. 4 bis 6
- jeweils Varianten der Stäbe und ihrer Anordnung;
- Fig. 7
- ein Halbschalen-Sieb im Schnitt.
[0016] Die wichtigsten Herstellungsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den
Figuren 1 a - 1 c schematisch aufgezeichnet. In Fig. 1a sieht man den Teil eines Verstärkungselementes
1 mit den bereits eingebrachten Vertiefungen 4. Ein gängiges Verfahren für das Herstellen
solcher Vertiefungen ist z.B. das Laserschweißen, zur Erzielung von höherer Präzision
kann auch Elektro-Erosion sinnvoll sein. Bei der Herstellung der üblichen Siebvorrichtungen
enthält das Verstärkungselement eine große Anzahl solcher Vertiefungen.
In Fig. 1 b sind drei Stäbe 2 bereits in die Vertiefungen eingesetzt, wobei erkennbar
ist, daß die Form der Vertiefung an den Seiten des Stabes 2 jeweils etwas Luft läßt.
Dadurch läßt sich der Stab leicht einschieben. Diese Luft, mit der der Stab C in der
Vertiefung 4 sitzt, ist übertrieben gezeichnet, um das Prinzip besser darstellen zu
können. Sehr gut erkennbar ist auch, daß die Stäbe 2 an ihrer in das Verstärkungselement
eingesetzten Seite Verdickungen haben, welche das Herausfallen der Stäbe zuverlässig
verhindern. Anschließend wird das Verstärkungselement 1 so verformt, daß die Stäbe
2 festgeklemmt sind. Es folgt die festigkeitserhöhende Behandlung, z.B. Löten. Wenn
das Bindemittel 5 ein Lot ist, wird eine feste unlösbare Verbindung zwischen den Teilen
erreicht (siehe Fig. 1 c). Diese Darstellung ist nur schematisch, da solche Vorgänge,
wie z.B. Löten unter Hochvakuum dem Fachmann bekannt sind.
[0017] Der Ausschnitt in Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Teil des Verstärkungselementes
1, in das die Stäbe 2 eingesetzt und darin bereits befestigt sind. Man erkennt, daß
sich durch diese Anordnung ein Schlitzsieb mit den Spalten 3 gebildet hat, durch welche
in Strömungslaufrichtung (Pfeil S) die zu sortierende Flüssigkeit hindurchtreten kann.
Im Betrieb werden Teile, deren Größe die freie Spaltweite überschreiten, in an sich
bekannter Weise zurückgehalten und abgeführt. Eine Vertiefung 4 zur Aufnahme eines
Stabes ist hier ohne den Stab gezeichnet. Das als Fettlinie angedeutete Bindemittel
5 kann durch Löten, Schweißen oder Kleben eingebracht worden sein. Es bildet eine
feste unlösbare Bindung der Kontaktflächen und erhöht so die Festigkeit der Siebvorrichtung
entscheidend. In Fällen, bei denen kein für das Fügen optimaler Querschnitt der Stäbe
gewählt wurde, z.B. weil die Sortieraufgabe besondere Formen erforderte, kann die
Festigkeit dennoch groß genug sein.
[0018] Die erfindungsgemäß hergestellte Siebvorrichtung kann gemäß Fig. 3 als zylindrischer
Siebkorb ausgeführt sein, der durch mehrere ringförmige Verstärkungselemente 1 zusammengehalten
wird. Die Darstellung zeigt nur einen Teil der vorhandenen Stäbe 2, die hier radial
innen in die Ringe eingesetzt sind. Selbstverständlich könnten diese auch außen eingefügt
worden sein.
[0019] Je nach Anforderungen und Fertigungsmöglichkeiten werden die Stäbe 2 tiefer oder
weniger tief in das Verstärkungselement 1 eingefügt sein. So sind auch, wie in Fig.
4 gezeigt, fast vollständig versenkte Stäbe denkbar. Dies ermöglicht eine besonders
sichere Verbindung von Stäben 2 und Verstärkungselementen 1.
[0020] In vielen Fällen ist es von Vorteil, wenn die der Anströmung zugewandten Flächen
der Stäbe 2 gegen die Bewegungsrichtung (Pfeil 7) des Räumelementes 8 (nur angedeutet)
geneigt sind, so daß sich an der Hinterkante der Stäbe Absätze 6 bilden. An dieser
Stelle können mit Hilfe der vorbeibewegten Räumungsflügel Wirbel erzeugt werden, die
die Räumungswirkung verbessern. Mit Räumen ist gemeint, daß die Stoff-Wasser-Suspension
wieder ausreichend fluidisiert und die abgewiesenen Teile möglichst schnell aus diesem
Siebbereich entfernt werden, so daß die Siebfläche wieder zur weiteren Siebung angeboten
wird.
[0021] In Fig. 5 sind die Vertiefungen 4 in den Verstärkungselementen 1 als Öffnungen ausgebildet.
In solchen Fällen müssen die Stäbe 2 seitlich durchgesteckt werden, wobei sie auch
ohne Verformung des Verstärkungselementes einen Halt haben, z.B. wenn es sich um einen
Preßsitz oder einen Schrumpfsitz handelt. Dieser wird z.B. mit engen Paßtoleranzen
oder mit unterschiedlicher Temperatur der Fügepartner beim Zusammensetzen erzeugt.
Die verwendeten Profile der Stäbe können frei nach Verwendungskriterien (Sortier-Technologie)
der Siebvorrichtung gewählt werden. Eine andere für das seitliche Durchstecken geeignete
Form zeigt Fig. 6.
[0022] In Fig. 7 wird ein Schnitt durch eine als Halbschale ausgebildete Siebvorrichtung
gezeigt. Dabei ist hier exemplarisch eine Anordnung gewählt, bei der die Stäbe 2 am
radial äußeren Teil eingesetzt sind. Die Fixierung könnte hier durchgeführt werden,
indem das halbringförmige Verstärkungselement 1 elastisch zusammengebogen und nach
Einlegen der Stäbe 2 wieder freigegeben wird.
[0023] Es versteht sich, daß durch die Wahl des Stabquerschnittes und durch die Art, diesen
in die Befestigungselemente einzufügen, zur Gestaltung des Sortierspaltes eine große
Anzahl von Möglichkeiten gegeben ist.
1. Verfahren zur Herstellung einer Siebvorrichtung mit spaltförmigen Öffnungen, bei dem
1.1 Verstärkungselemente (1) mit Vertiefungen (4) versehen werden,
1.2 eine Vielzahl von Stäben (2) im wesentlichen parallel zueinander in die Verstärkungselemente
(1) eingesetzt wird, so daß zwischen den Stäben die Sortierspalte (3) oder Sortierschlitze
entstehen,
1.3 die Stäbe in den Vertiefungen (4) durch ein Bindemittel (5) mit den Verstärkungselementen
(1) unlösbar verbunden werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß
1.4 die Stäbe an den in die Vertiefungen (4) eingesetzten Teilen ein Profil haben,
das in den Vertiefungen (4) eine Fixierung bewirkt, deren Haltekraft mindestens so
groß ist, daß sie bei den sich anschließenden Herstellungsschritten die Position der
Stäbe (2) relativ zu den Verstärkungselementen sichert.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sortierspalte (3) an ihrer engsten Stelle höchstens 3 mm breit sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sortierspalte (3) an ihrer engsten Stelle höchstens 0,4 mm breit sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Vertiefungen (4) in den Verstärkungselementen (1) ausgehend von der mit
den Vertiefungen (4) versehenen Oberfläche nach innen hin anfangs verjüngen und weiter
innen wieder erweitern.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der Stäbe (2) eine Form aufweist, die aus einem Dreieck mit abgerundeten
Kanten gebildet ist, welches an der in das Verstärkungselement (1) eingelassenen Firstseite
eine Verdickung aufweist.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stäbe (2) so geformt und eingesetzt werden, daß die Sortierschlitze ausgehend
von der engsten Stelle einen sich in Flußrichtung erweiternden Strömungsquerschnitt
bilden.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel (5) ein Lot ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Löten eine Temperatur unter 900o C eingestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Löten eine Temperatur über 900o C eingestellt und ein Hochvakuum aufgebaut wird.
10. Verfahren nach nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel ein Klebstoff ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10 oder einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Verbindungsstelle eine Reaktionstemperatur von 200o C nicht überschritten wird.
12. Verfahren nach nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Bindemittel eine Schweißverbindung dient.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstärkungselemente (1) während des Einsetzens der Stäbe (2) noch nicht die
endgültige Form haben, sondern erst nach dem Einsetzen so verformt werden, daß die
Siebvorrichtung die beabsichtigte Gestalt annimmt.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stäbe (2) beim Verformen der Verstärkungselemente (1) in den Vertiefungen
eingeklemmt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstärkungselemente (1) während des Einsetzens der Stäbe (2) ebene Leisten
sind und nach dem Einsetzen der Stäbe zu Ringen oder Ringsegmenten gebogen werden.
16. Siebvorrichtung, hergestellt mit dem Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
mit spaltförmigen Öffnungen für das Sortieren von Faserstoffsuspensionen mit einer
Vielzahl von im wesentlichen parallel ausgerichteten Stäben (2), zwischen denen sich
die Sortierspalte (3) oder Sortierschlitze befinden und welche formschlüssig in Verstärkungselementen
(1) fixiert sind, wobei die Verstärkungselemente (1) Vertiefungen (4) zur Aufnahme
der Stäbe (2) aufweisen und mehrere oder alle an der Siebvorrichtung vorhandenen Stäbe
(2) verbinden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stäbe in diesen Vertiefungen (4) durch ein Bindemittel (5) mit den Verstärkungselementen
(1) unlösbar verbunden sind.
17. Siebvorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stäbe (2) aus einem gezogenen Profil bestehen.
18. Siebvorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stäbe (2) aus einem gewalzten Profil bestehen.
19. Siebvorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stäbe (2) durch einen Preßsitz in den Verstärkungselementen (1) fixiert sind.