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Antrieb für Aufbereitungsmaschinen, z. B. zum Entwässern,
Verdichten, Sieben, Klassieren usw.
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Aufbereitungsmaschinen, z. B. zum Entwässern, Verdichten,
Sieben, Klassieren usw., bestehend aus einem Impulsgeber, z. B. einem mit Wechselstrom betriebenen
Elektromagneten, einem in dessen Magnetfeld angeordneten, schwingenden Anker und einem von diesem
Anker angestossenen oder bewegten, auf die Aufbereitungsmaschine wirkenden oder mit dieser verbundenen Übertrager.
Bei den bekannten Antrieben dieser Art ist der Anker beidseitig im Gestell oder Gehäuse des Impuls- gebers federnd gelagert. Diese Antriebe nutzen bei Verwendung von Elektromagneten die in diesen ein- gegebene Wechselstromfrequenz, in der Regel die Netzfrequenz z. B. von 50 Hz aus und erzeugen bei einem freischwingenden Anker Sinusschwingungen von beispielsweise 100 Hz. Andere Antriebe dieser Art sind Unwuchtmotore oder mechanisch oder hydraulisch oder pneumatisch betätigte Klopfer. Bei bekann- ten elektromagnetischen Antrieben dieser Art mit Amplitudenbegrenzung der Ankerschwingungen, z. B. durch Anschläge, werden diese Sinusschwingungen von hochfrequenten Oberwellen überlagert.
Wird ein solcher Antrieb beispielsweise über einen mit einem zweiseitig abgefedert eingespannten Anker auf dessen von dem Impulsgeber abgewendeten Seite verbundenen oder von dem Anker angestossenen Stössel zum Antrieb einer Siebgewebefläche einer Siebmaschine benutzt, dann können auf dieser Siebgewebefläche nur Schwingungen mit kleinen Amplituden, z. B einem elektromagnetischen Antrieb von etwa 1 mm und kleiner erzeugt werden, wodurch der Anwendungsbereich offensichtlich begrenzt ist.
Bisher ist die von dem Impulsgeber erzeugte kinetische Energie, die auf den Anker wirkt, weitgehend durch die Federkraft der beidseitigen federnden Lagerung der Anker vernichtet worden, so dass nur kleine Energiemengen ausgenutzt werden konnten, die den Anker schwingen liessen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die kinetische Energie, z. B. bei einem Elektromagneten die Hubkraft voll wirksam werden zu lassen und noch zu vergrössern.
Schon diese Aufgabe ist als erfinderisch anzusehen.
Gelöst wird diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, dass ein einseitig eingespannter Hebel durch einen an diesem befestigten Anker zu begrenzbaren Schwingungen am freien Ende in zwei Freiheitsgraden erregbar ist.
Damit wird der Weg gezeigt, wie man den durch einen solchen Antrieb erzeugten Schwingungen am freien Ende des frei vom Anker seitlich abstrebenden Armes wesentlich grössere Amplituden, z. B. einem Elektromagneten, etwa 2 mm und mehr verleihen kann als bisher, wodurch der Leistungseffekt beispielsweise einer Siebmaschine wesentlich erhöht werden kann.
Ein weiteres wesentliches Merkmal ist nun dadurch gekennzeichnet, dass der als Impulsgeber wirkende freie Arm am freien Ende den Schwingungen auszusetzenden Teil der Aufbereitungsmaschine tragt.
Durch das Gewicht des an dem freien Ende des frei abstrebenden Ankerarmes angehängten Arbeitsfeldes wird die Rückholkraft erzeugt, die beispielsweise bei einem Elektromagneten der Hubkraft dieser entgegenwirkt und damit den Anker im Rhythmus der in der in Elektromagneten eingegebenen Frequenz schwingen lässt.
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Dadurch ergibt sich ein weiteres Merkmal, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der einseitig einge- spannte Hebel mit dem Anker und mit dem freien Arm und den durch diesen getragenen Teil der Auf- bereitungsmaschine ein schwingfähiges System bildet.
Durch die Erfindung wird also nun eine wesentlich gesteigerte Intensität durch die grossen Amplitui den gegenüber den bekannten Antrieben erreicht.
Erfindungsgemäss besteht ein weiteres Merkmal darin, dass die Schwingungsbegrenzung durch einen dem Anker zugeordneten festen oder abgefederten und/oder verstellbaren Anschlag erfolgt.
Hiedurch wird unterbunden, dass die Rückholkraft des angetriebenen Teiles des Arbeitsgerätes den
Anker aus dem Bereich der Wirksamkeit des Impulsgebers bringen kann.
Die Verstellbarkeit-des Anschlages hat seine Bedeutung im Hinblick auf unterschiedliche Bela- stungsfälle.
Um den Antrieb verschiedenen Anwendungsfällen anpassen zu können, bestehen weitere Merkmale darin, dass der Anker auf der Einspannseite einen starren Arm, der am Gestell oder Gehäuse des Impuls- gebers in Gummi oder in einem in Schwingungsrichtung frei beweglichen Drehgelenk gelagert ist, oder einen rilckstellkräftigen federnden Arm aufweist, dessen Ende am Gestell oder Gehäuse des Impulsge- bers fest eingespannt ist, und darin, dass der auf der freien Seite des Ankers angeordnete, abstrebende
Arm aus mehr oder weniger starrem oder rückstellkräftigem federndem Werkstoff, z. B. Federstahl, be- steht.
Mit federnden Armen erreicht man zusätzlich die Möglichkeit, falls man es wünscht und falls es vorteilhaft erscheint, die Eigenelastizität der Federn ausnutzen zu können, wodurch beispielsweise eine wei- tere Amplitudenvergrösserung verbunden mit einer Vergrösserung der Beschleunigung, wenn auch unter einer Phasenverschiebung gegenüber der Ankerfrequenz, am freien Ende des abstrebenden Ankerarmes auf- tritt.
. Auch starre Arme müssen in der Hubrichtung abgefedert und beweglich gestaltet sein, so dass man 'am Einspannende entweder ein abgefedertes Drehgelenk oder ein Gummigelenk anordnen muss, um den
Erfindungszweck erreichen zu können.
Eine Einzelheit ist dadurch gekennzeichnet, dass die Arme des Ankers stab- oder bandförmig aus- gebildet sind und entweder als Einzelarme an den beiden Seiten des Ankers befestigt sind oder aus einem durchgehenden Stab oder Band bestehen, worauf der Anker sitzt.
Eine weitere vorteilhafte Massnahme ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwendung eines Elektro- magneten als Impulsgeber die Stirnfläche desselben und die dem Elektromagneten gegenüberliegende Flä- che des Ankers bezogen auf den um den Einspannungspunkt des Hebels durch die Hubbewegung dieses auf den Elektromagneten zu und von dem Elektromagneten weg beschriebenen Kreisbogen im Augenblick der grössten Anziehung parallel zueinander ausgerichtet sind.
Eine interessante, vorteilhafte und erfinderische Ausgestaltung des Erfindungsgedankens besteht darin, dass'der Elektromagnet mit einem Wechselstrom wahlweise über Stufentransformatoren oder Einweggleich- richtung oder über ein Programmsteuergerät mit auswechselbaren Frogrammen steuerbar ist, wobei in an sich bekannter Weise durch Amplitudenbegrenzung, z B. mittels Anschlägen, die Grundschwingungen hochfrequent überlagert werden können.
Hiedurch wird eine bisher unbekannte Vielzahl von Variationen zur Anwendung für die verschieden-
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B.Siebgewebefläche einer Siebmaschine, zugeordnet sind, wobei mehrere Impulsgeber, z. B. nebeneinander und gegenüberliegend oder nebeneinander auf einer geschlossenen Kurve angeordnetsind und mit den freien Armen der Anker an ihren freien Enden angehängte, Schwingungen auszusetzende Flächen tragen, weil dabei die Impulsgeber einzeln oder in Gruppen oder in Reihen unterschiedlichen Stromimpulsen ausgesetzt werden können, die auf der Vibrationsfläche die verschiedenartigsten Effekte erzielen lassen. So können die Impulse mit verschiedener Intensität in beliebigen zeitlichen Intervallen'aufgegeben werden, die miteinander oder gegeneinander, einseitig oder überkreuz wirken.
Besonders vorteilhaft für Siebmaschinen anwendbar sind die erfindungsgemäss steuerbaren Antriebe in der Kennzeichnung, dass in Mehrfachanordnung zwei gegenüberliegende Reihen zwischen sich eine Siebgewebefläche tragen, die mehr oder weniger straff oder durchhängend angeordnet sein kann, wobei die Tragränder mit Leisten versehen sein können, die mit den Enden der freien Ankerarme verbunden sind, wozu ein weiteres erfinderisches Merkmal dadurch gekennzeichnet ist, dass bei Anwendung von Elektromagneten als Impulsgeber ein Programmsteuergerät verwendet wird, das in bezug auf Frequenz, Intensität und Zeit die einzelnen Impulsgeber wählbar erregt..
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Bei dieser Anordnung können die sich gegenüberliegenden Reihen der Impulsgeber, jeweils die eine oder andere Reihe, unterschiedlichem Impuls in unterschiedlichen Intervallen ausgesetzt werden, so kann z. B. die linke Seite mit einer Frequenz von 100 Hz und die rechte Seite mit einer Frequenz von 50 Hz oder linksseitig mit einer Frequenz von 100 Hz in einem Zeitintervall 4 bis 6 sec. Dauer und die rechte
Seite mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Intervalldauer von 2 bis 6 sec die Siebgewebefläche erre- gen. Oder die linke Seite wird mit 50 Hz und 2 x 2 bis 6 sec in einem Zeitintervall und die rechte Seite mit 50 Hz und 4 x 1 bis 10 sec betrieben.
Auch können schlagartige Momentimpulse gegeben werden. Dazu dient beispielsweise ein besonderes
Merkmal, das dadurch gekennzeichnet ist, dass als Programmsteuergerät in der Umlaufgeschwingigkeit va- riierbare, motorisch angetriebene Kontaktscheiben benutzt werden, wobei die Kontaktflächen punktartig oder linienförmig auf einem oder mehreren konzentrischen Kreisen um den Drehpunkt der Scheiben an- geordnet sind. Hiebei ist es möglich, dass die zur Steuerung dienenden motorisch angetriebenen Isolier- scheiben mit den Kontaktstellen mehrfach zur Steuerung eines Antriebes oder einer gleichgeschalteten
Reihe von Antrieben oder an mehreren Umfangspunkten gleichzeitig für voneinander unabhängige, ge- trennte Antriebe abgreifbar sind.
Hiebei können je nach Wahl beispielsweise je Umdrehung der Isolierscheibe ein oder mehrere Schlag- impulse bei punktartigen Kurzschlusskontaktflachen oder kurzseitige Vibrationsimpulse je nach Länge der
Kontaktflächen undUmfangsgeschwindigkeitderIsolierscheibe der einen oder andern Reiheder Elektroma- gneten gegeben werden. Vorteilhaft anwendbar ist die kontaktlos Steuerung durch Licht oder elektroma- gnetische Impulse. Dabei wird das auf der Siebgewebef1äche befindliche Gut jeweils von der gerade ange- triebenen Seite auf die andere geschleudert, so dass ausser der Beeinflussung durch den in der Amplitude verstärkten Impuls das Siebgut auch durch zickzackförmigen Weg über die Siebgewebefläche auch einen längeren Siebweg durchläuft und somit besser und intensiver bearbeitet wird.
Bei schlagartigen Impulsen wird das Gut sogar auf dem kürzesten Weg zur gegenüberliegenden Seite geschleudert, so dass beispielsweise bei einseitigem Antrieb mit 50 Hz und andersseitigem schlagartigemAntrieb in passendenzeitintervallen ein sägezahnartiger Ablauf des Siebgutes über die Siebfläche-entsteht.
Für Entwässerungs- und Siebmaschinen als besonderes Anwendungsgebiet der Erfindung hat sich ein Merkmal als besonders vorteilhaft erwiesen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Mehrfachanordnung jede Reihe der Impulsgeber auf einem Holm eines Gestells einer Siebmaschine angeordnet ist, wobei die Holme im Rahmen der Breitenausdehnung des Siebgewebes gegeneinander verschiebbar und in der Neigung verstellbar sind.
Auch hiedurch werden verschiedenartigste Siebeffekte erzielbar. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in Ausführungsbeispielen und in schematischen Skizzen dargestellt.
Fig. l zeigt eine Siebmaschine in Prinzipdarstellung von vorn gesehen, Fig. 2 desgleichen von oben gesehen, Fig. 3 desgleichen von der Seite gesehen, Fig. 4 desgleichen von oben gesehen bei abwechselndem, jedoch ungleichmässigem Antrieb beider Seiten, Fig. 5 desgleichen bei ungleichen abwechselnden Antrieb beider Seiten, Fig. 6 - 11 zeigen Prinzipdarstellungen des Elektromagneten mit Anker, Fig. 12 zeigt eine Isolierscheibe mit Kontaktflächen von der Stirnseite her gesehen und Fig. i3 desgleichen von der Seite im Längsmittelschnitt gesehen.
Als Ausführungsbeispiel dient eine Siebmaschine mit elektromagnetischem Antrieb in ihrem prinzipiellen Aufbau, die sich besonders vorteilhaft zur Anwendung des Erfindungsgegenstandes eignet.
Zwei Holme 1, die von einem nicht dargestellten Gerüst oder Gestell getragen werden, dienen als Träger aller für die Siebmaschine im Prinzip notwendigen Teile.
Auf den beiden Holmen 1 sind jeweils drei Elektromagnete 2 in Schrägstellung nebeneinander montiert. Ferner sind unterhalb der Elektromagnete 2 die zugehörigen Anker 3 einseitig mit den Armen 4 in Lagern 5 eingespannt. Die von den Ankern frei abstrebenden Arme 6 tragen mit ihren freien Enden 7 die zwischen beiden Holmen 1 angeordnete Siebgewebefläche 8. Diese Siebgewebefläche ist an den den Holmen 1 zugewendeten Seitenkanten mit Leisten 9 eingefasst, die mit den freien Enden 7 der Ankerarme 6 der Anker 3 der Elektromagneten 2 bewegliche Lager bilden. Die Stirnseiten der Siebgewebefläche 8 sind nicht eingefasst, so dass quer zur Längserstreckung das Siebgewebe frei beweglich ist.
Die Holme 1 sind gegeneinander verschiebbar, so dass die Durchhängung der Siebgewebefläche 8 beliebig verstellt werden kann.
Auch können die Holme 1 zusammen in der Neigung verstellt werden, wodurch auch der Siebgewe- bef1äche 8 die gleiche Neigung vermittelt wird. Schliesslich können die beiden Holme 1 auch gegeneinander sowohl in der Horizontalen als auch in der Vertikalen verstellt werden.
Zur Verhinderung des Durchschlagens der Anker 3 entgegen der Anzugsrichtung der Elektromagneten 2
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sind auf den Holmen 1 Anschläge 10 angeordnet, die auch in Ruhestellung den Anker 3 abstützen können und auch dazu dienen, dieAnkerschwingungen mit hochfrequenten Oberwellen zu überlagern. Ferner tragen die Holme 1 auch die Auffangsmule 11 für das Untergut und am Ende der Siebgewebefläche 8 gegen- über der Aufgabestelle für das Siebgut einen Auffang 12 für das Übergut. Schliesslich besitzt die Siebma- schine noch eine obere Abdeckung 13, die ebenfalls von den Holmen 1 getragen wird ; dabei ist das Mit-
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können.
Zur Verstellung der Neigung der Siebfläche dienen Drehgelenke 14 und Feststellriegel 15.
Fig. 4 zeigt den Weg des Siebgutes, wenn die beiden Seiten der Siebgewebefläche 8 abwechselnd in
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Die Frequenzen der Schwingungen und die Zeitintervalle ihres Einwirkens auf die Siebgewebefläche 8 können im Rahmen der Erfindung beliebig variiert werden. So zeigt Fig. 5 ein Beispiel, bei dem dielin-
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Gesamtdauer beaufschlagt werden.
Es sind im Rahmen der Erfindung alle Zwischenvarianten in den Erregerfrequenzen und Zeitinter- vallen möglich, wie sich leicht an Hand der beiden Beispiele nach den Fig. 4 und 5 ergibt.
Die Fig. 6 zeigt eine Prinzipdarstellung des Antriebes mit Elektromagnet 2 und Anker 3, der beid - seitig starre Arme 4 und 6 trägt, dessen Einspannende im Lager 5 in einem Drehgelenk gelagert ist, dem gegenüber sich der starre Arm 6 frei bis zu seinem Ende 7 erstreckt, wobei letzteres als Impulsgeber dient.
Der Anker 3 weist dabei zu dem Magneten hin eine Schrägfläche auf, so dass die sich gegenüberliegenden Flächen vom Elektromagnet und Anker im Anziehungsfalle, wie es Fig. 7 zeigt, parallel gegenüberstehen.
An Stelle des als Drehlager ausgebildeten Lagers 5 kann bei starren Armen dieses auch als Gummigelenk ausgebildet sein.
Fig. 7 zeigt den bevorzugten Anwendungsfall in schematischer Darstellung, indem in diesem Falle die
Arme 4 und 6 des Ankers 3 aus starken Blattfedern gebildet sind, wobei der Arm 4 des Ankers in dem Lager
5 fest eingespannt ist. In diesem Falle wirkt sich bei der Inbetriebsetzung des Elektromagneten auf das freie Ende des Ankerarmes 6 in der Amplitudenerzeugung die Eigenelastizität des verwendeten Federma- terials für die Tragarme aus, was durch die gestrichelte Linie angedeutet ist.
Die Fig. 8 unterscheidet sich gegenüber der Fig. 7 nur dadurch, dass der Elektromagnet eine Schräg- stellung erfahren hat, während der Anker auf der dem Elektromagneten gegenüberliegenden Seite eine
Geradfläche aufweist, so dass die sich gegenüberliegenden Flächen des Magneten und des Ankers im An- ziehungsfalle, wie gestrichelt dargestellt, parallel gegenüberstehen.
In Fig. 9 ist zusätzlich ein verstellbarer Anschlag 10 dargestellt, der, wie bereits vorbeschrieben, verhindern soll, dass der Anker durch die auf das freie Ende 7 wirkende Rückholkraft des angetriebenen
Gerätes aus demAnziehungsbereich des Elektromagneten gelangt. Auch kann dieser Anschlag 10 dazu die- nen, die erzeugten Schwingungen des Ankers durch Anschlag mit Oberwellen zu belagern. Ausserdem kann der Anker auch im Ruhezustand auf diesem Anschlag 10 sich abstützen.
Die Fig. 10 stellt im Prinzip eine Wiederholung der Fig. 9 dar, lediglich ist am freien Ende 7 des freien Armes 6, der mit dem Einspannarm 4 in diesem Falle ein durchgehendes Federband darstellt, eine
Masse angedeutet, die etwa der angehängten Siebgewebefläche nach den Fig. 1-5 entspricht.
Fig. 11 zeigt schematisch die Wirkungsweise im Betrieb des Elektromagneten. Es zeigt sich dabei, dass die Masse am freien Ende 7 der Ankertragarme gegenüber dem Anker 3 nacheilt, so dass die Schwin- gungen am freien Ende. 7 gegenüber den Schwingungen des Ankers phasenverschoben sind.
- In Fig. 12 und 13 ist eines der Steuerorgane für die variable Impulsgebung im Prinzip dargestellt.
Auf einer Welle 19 ist dabei eine Isolierscheibe 16 gelagert, die von einem in der Umdrehungszahl variab- . len Motor angetrieben wird. Dabei trägt die Isolierscheibe in konzentrischer Anordnung Kurzschlusskontaktflächen 17, die je nach Wahl der gewünschten Impulsgebung punktformig oder linienförmig wirken. Die Kurzschlusskontaktflächen 17 liegen dabei auf einem Kreis, während die Kontaktflächen 17a in gestrichelter Ausführung auf einem zweiten Kreis angeordnet sind.
In Fig. 13 ist dargestellt, wie über die Kurzschlusskontaktflächen die Stromimpulse abgenommen werden können. Dabei sind in der Fig. 13 Stromabnehmer 18 mit einer Reihe Elektromagneten einer Siebmaschine verbunden, während die Stromabnehmer 18a mit der gegenüberliegenden Reihe Elektromagneten
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verbunden sein können. Im dargestellten Beispiel der Fig. 12 und 13 erhalten die mit den Abnehmern 18 verbundenen Elektromagneten bei einer Umdrehung der Isolierscheibe 2 mal 3 Impulse, deren Dauer entsprechend der Länge der Kurzschlusskontaktstücke 17 unterschiedlich ist. Demgegenüber erhält die an die Abnehmer 18a angeschlossene Reihe Elektromagnete bei dem gleichen Umlauf der Isolierscheibe 16 nur i mal 2 Impulse, ebenfalls unterschiedlicher Länge.
Man erkennt aus dieser Anordnung beispielhaft die verschiedenen Variationsmöglichkeiten, die mit dem Erfindungsgegenstand erzielbar sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Antrieb für Aufbereitungsmaschinen, z. B. zum Entwässern, Verdichten, Sieben, Klassieren usw., bestehend aus einem Impulsgeber, z. B. einem mit Wechselstrom betriebenen Elektromagneten, einem in dessen Magnetfeld angeordneten, schwingenden Anker und einem von diesem Anker angestossenen oder bewegten, auf die Aufbereitungsmaschine wirkenden oder mit dieser verbundenen Übertrager, dadurch gekennzeichnet, dass ein einseitig eingespannter Hebel (4) durch einen an diesem befestigten Anker (3) zu begrenzbaren Schwingungen am freien Ende in zwei Freiheitsgraden erregbar ist.