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Zweimassen-Drehschwingungseinrichtung, insbesondere für eine Fördereinrichtung für Massenartikel
Die Erfindung betrifft eine Zweimassen-Drehschwingungseinrichtung, insbesondere für eine Fördereinrichtung für Massenartikel mit wendelförmiger Förderbahn, umfassend eine als Reaktionsmasse dienende Grundmasse und eine Rahmenmasse, der Drehschwingungen und Vertikalschwingungen durch einen Schwingungserzeuger erteilt werden und die von der Grundmasse durch wenigstens drei in gleichen Abständen von der lotrechten Drehachse der Rahmenmasse angeordnete Federn getragen ist, an deren Enden Federblöcke vorgesehen sind, um der Rahmenmasse Schwingbewegungen mit Bezug auf die Grundmasse zu ermöglichen, die durch drei orthogonale Bewegungskomponenten willkürlich gewählter Punkte der Rahmenmasse definiert ist.
Die Erfindung bezweckt eine Einrichtung dieser Art zu schaffen, die es erlaubt, ihre Eigenfrequenz und damit das Verhältnis von horizontalen zu vertikalen Auslenkungen der betrachteten Punkte des Schwingsystems zu verändern, was bei Schwingfördereinrichtungen einer Änderung des Förderwinkels gleichkommt.
Eine solche Schwingbewegung kann man als die Kombination radialer, rotierender und vertikaler Ortsänderungen, die mit Bezug auf eine normal, zur Grundmasse stehende Mittelachse und hinsichtlich der Gleichgewichtslagen der Rahmenmasse erfolgen, auffassen.
Die Erfindung besteht bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art darin, dass die Federblöcke der Federn an der Rahmenmasse und der Grundmasse einstellbar hinsichtlich der Drehachse angreifen, um die Grösse wenigstens einer Komponente der Schwingbewegung der Rahmenmasse durch Veränderung der Federsteifheit regeln zu können.
Eine solche Zweimassen-Drehschwingungseinrichtung mit Motorantrieb wird, wenn es von einem elektromagnetischen Motor, umfassend einen Feldteil und einen Ankerteil, getrieben wird, für verschiedene Schwingungsamplituden notwendigerweise verschiedene Luftspalte zwischen diesen Motorteilen erfordern. Demnach kann es wünschenswert sein, den Luftspalt zu ändern, um eine wirtschaftliche Arbeitsweise zu sichern, wenn das Zweimassensystem von einer Schwingungsamplitude auf eine andere umgestellt wird. Diese Forderung besteht, gleichgültig ob die vorliegende Einrichtung dazu dient, eine Fördereinrichtung zu treiben, deren Bestandteil er dann ist, oder bloss als Vibrator verwendet wird.
Die Zweimassen-Drehschwingungseinrichtung mit Motorantrieb, die eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist, lässt zwei in gegenseitiger Beziehung stehende Variable erkennen. Die eine ist die Veränderung der Radiallage und Orientierung des Tragsystems der Federn, welche Grundmasse und Rahmenmasse verbinden, um das Verhältnis der vertikalen zu den horizontalen Auslenkungen der Rahmenmasse ändern zu können. Die Veränderung dieses Verhältnisses bewirkt, wenn es sich um eine Fördereinrichtung handelt, eine Veränderung des Förderwinkels. Die zweite Variable besteht in der Veränderung der Radiallage und Orientierung des Tragsystems der Federn um die Eigenfrequenz des Zweimassensystems zu verändern.
Diese beiden Variablen stehen in einer Wechselbeziehung bis zu einem Masse, dass sowohl die Lage als auch die Orientierung der Federtrageinrichtung sowohl den Förderwinkel als auch die Eigenfrequenz beeinflussen ; jedoch sind diese beiden Einflüsse beherrschbar, so dass sich gewünschte Kombina-
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tionen dieser beiden Effekte ergeben. Dies ist eine Folge der Tatsache, dass die Orientierung der Federn die elastischen Gegenkräfte nach Richtung und Grösse beeinflusst. Der Einfluss der auf die Richtung der elastischen Kräfte besteht, legt hauptsächlich die Orientierung der Schwingbewegungsarten fest. Die Grösse dieser elastischen Kräfte, die diesen hauptsächlichen Bewegungsarten entgegenwirken, beeinflusst die gespeicherte Federenergie und beeinflusst demnach die Eigenfrequenz jeder dieser Hauptschwingungsarten.
Eine solche Zweimassen-Drehschwingungseinrichtung kann im Sinne einer Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung erhalten werden, indem die Federblöcke jeder Feder je um gleiche Achsen drehbar sind, die alle parallel zur Drehachse der Rahmenmasse verlaufen und in der gewünschten Lage durch Klemmschrauben gesichert werden können, die sich durch die Federblöcke erstrecken. Dieser Konstruktionsgedanke'erlaubt zahlreiche konstruktive Lösungen, die im folgenden ausführlich beschrieben werden. Jeder Feder kann von wenigstens einer Blattfeder gebildet sein, die zur Drehachse der Rahmenmasse unter einem spitzen Winkel steht.
Zusätzlich können die Federn zwei Torsionsstangen umfassen, die mit den Federblöcken verbunden und längs welchen Stangen Blattfedern mit ihren Enden gleitbar und in der gewünschten Lage durch Klemmung feststellbar sind. Schliesslich ist es möglich, dass jede Feder eine spiralig gewickelte Blattfeder ist und dass die Federblöcke die Feder an gegenüberliegenden Stellen der Spirale erfassen, wobei einer dieser Blöcke einen Bolzen trägt, der in ein Loch einsetzbar ist, das an einem Federende vorgesehen ist und der andere Block ein Paar von Bolzen trägt, das wahlweise in Lochpaare einsetzbar ist, die hinsichtlich der Achse der Spirale an mehreren Winkelstellen am andern Federende vorgesehen sind.
Weitere Merkmale und Vorteile werden im folgenden an Hand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Fördervorrichtung, mit Drehschwingungseinrichtung nach der Erfindung, wobei Teile der Schale und des Gehäuses im Schnitt dargestellt sind ; Fig. 2 einen Grundriss des Antriebsteiles in Beschränkung auf den Rahmen und die Grundplatte, wobei Teile des Rahmens weggebrochen sind ; Fig. 3 einen Teilgrundriss der in Fig. 2 dargestellten Konstruktion ; Fig. 4 die Teilseitenansicht eines Grundteiles mit durch Federn daran befestigtem Rahmen ; Fig. 5 einen Teilgrundriss des Antriebssystems, der mögliche.
Relativlagen einer Feder zeigt ; Fig. 6 ein Diagramm, die Veränderun- gen des wirkenden Förderwinkels für verschiedene Radialeinstellungen der Federn relativ zur Drehachse und bei verschiedenen Drehwinkeln und Fig. 7 ein Diagramm, die verschiedenen Eigenfrequenzen für verschiedene radiale Einstellungen bei den angegebenen Drehwinkeln darstellend ; Fig. 8 eine Seitenansicht der beiden Zweimassen-Drehschwingungseinrichtungen mit nachgiebiger Lagerung unter dem elektromagnetischen Feldteil ;
Fig. 9 einen Vertikalschnitt des Tragsystems gemäss Fig. 8 ; Fig. 10 die Än, derung der Neigung des Federblocks, Fig. 11 eine schaubildliche Ansicht einer Zweimassen-Dreh schwingungseinrichtung mit elektromagnetischem Impulsgeber ; die Fig. 12 und 13 perspektivische Ansichten einer Einrichtung, ähnlich der nach Fig. 11 mit einer darauf ruhendenFörderschale ; Fig. 14 eine andere Möglichkeit der Veränderung der Federstellung ; Fig. 15 den Grundriss (mit weggebrochenen Teilen) einer Rahmenmasse anderer Art ;
Fig. 16 eine Seitenansicht zu Fig. 15 ; Fig. 17 den Grundriss (mit weggebrochenen Teilen) einer Grundmasse mit Federblöcken ; Fig. 18 eine Seitenansicht zu Fig. 17j Fig. 19 eine schaubildliche Ansicht eines der gemäss Fig. 17 und 18 verwendeten Federblök- ke ; Fig. 20 die schaubildliche Ansicht einer verdrehten Blattfeder auf einer Grundmasse ; die Fig. 21 und 22 Blattfedern mit im Knotenpunkt der Federschwingung vermindertem Widerstandsmoment ; die Fig. 23-26 die Anwendung verschiedenartiger Impulsgeber ; Fig. 27 eine gebogene Feder mit Federblock und Grundmasse ; Fig. 28 die Verwendung einer Spiralfeder und Fig. 29 den zugehörigen Federblock ; und Fig. 30 die Kombination von Blatt- und Torsionsfedern.
Die Zweimassen-Drehschwingungseinrichtung, wie besonders in den Fig. 1-5, 8, 9 und 11-13 dargestellt, besteht aus einer Grundmasse 1, die auf Dämpfungsfüssen 2 ruht und einer Rahmenmasse 3, die über die Federn 4 auf der Grundmasse abgestützt ist und von einem Antriebsmotor (Impulsgeber) getrieben wird. Die Grundmasse besitzt vorzugsweise eine grössere Masse und eine grössere Drehungsträgheit als die Rahmenmasse, so dass die Schwingbewegung hauptsächlich der Rahmenmasse 3 erteilt wird. Diese Rahmenmasse kann auch eine das Fördergut führende Vorrichtung, etwa die Förderschale 6, in ihrem Gewichts-und Trägheitsverhalten mit einschliessen.
Diese beiden Mas-. sensysteme und die Einrichtungen, die die Rahmenmasse und die Grundmasse kuppeln, definieren ein Schwingsystem, welches in diesem Falle von dem Elektromagneten 5 angetrieben wird, aber ebensogut auch von jedem andern Schwingungserzeuger angetrieben werden könnte. Die Fig. 23,24 und 25 zeigen andere Motorarten, nämlich einen pneumatischen Kolbenmotor, einen elektrischen Drehvibra-
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tionsmotor und einen pneumatischen Antriebsdrehmotor, die sämtlich mit 5 bezeichnet sind.
Jede mit dem Rahmen 3 verbundene oder von ihm getragene Masse stellt eine bestimmte Masse vor, die an die Grundmasse angekoppelt ist und zu einer kombinierten Schwingmasse führt, die eine Eigenfrequenz aufweist, die von der Abstimmung der Feder 4 abhängen wird. Diese Federn können dadurch abgestimmt werden, dass man Grösse und Form von Einfachfedern entsprechend wählt, etwa die Feder 7 in den Fig. 1, 2,8 oder 11, oder von Doppelfedern 7,8 der Fig. 12 und 13.
Wie ersichtlich, werden die Federn 7 und 8 mittels Schrauben 10 an den unteren und den oberen Federblöcken 11 und 12 gesichert, die je mit einem Federsitz ausgeführt sind, auf denen eine Unterlagsscheibe sitzt. Unter den Köpfen der Muttern 10 ist eine Klemmplatte 15 angeordnet.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist jeder der Federblöcke 11 und 12 an der Grundmasse 1 bzw. der Rahmenmasse einstellbar durch die Kopfschrauben 16 mit Federsprengring gesichert
Die Kopfschraube greift in den Grund- oder Rahmenteil so ein, dass die Federanordnung hinsichtlich der Grundmasse und der Rahmenmasse eine fixe Relativlage einnimmt. Wie man aus den Fig. 1 und 2 sehen kann, sind diese Federblöcke 11 und 12 etwa Prismen, die parallel mit der Kante der quadratischen Grundmasse verlaufen und auch mit der Längsachse 17 der Federn 7 und 8 fluchten. Die Vertikalebenen durch diese Längsachsen verlaufen parallel zur Mittelachse 20.
Die Klemmflächen der Blöcke 11 und 12 können gekerbt sein, wie dies bei 21 angedeutet ist, um eine unbeabsichtigte Verstellung dieser Blöcke um ihre Klemmbolzen 16 zu verhindern. Jedoch können, wie dies Fig. 5 zeigt, die Federeinheiten 4 mit der Längsachse der Federn aus der in vollen Linien gezeichneten Lage um näherungsweise 45 gedreht angeordnet werden und auch jede Zwischenstellung des Drehwinkels 19 einnehmen. Sie können ferner so eingestellt werden, wie dies durch die strichlierten Linien angedeutet ist, indes beschränkt das Gehäuse 22 die Einstellung. Durch Lockern der Kopfschrauben kann man die gesamte Federeinheit um 1800, wie dargestellt, drehen, um so ein Drehschwingungssystem zu schaffen, das eine Förderschale der andern Förderrichtung anzutreiben vermag.
Wie weiter aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, kann man jede der zur Sicherung der Federblöcke an der Grundmasse dienenden Kopfschraube 16 in den mit 23,24 und 25 bezeichneten Löchern sowohl in der Grundmasse als auch in der Rahmenmasse wie angedeutet einstellen. Diese Löcher 23, 24 und 25 sind nach Fig. 2 in der Grundmasse 1 in vertikalen Radialebenen angeordnet, welche die Mittelachse der Grundteile 1 enthalten. In diesem Falle liegt jede Achse des Federblockes, die lotrecht durch die Löcher 23,24 und 25 geht, in derselben Radialebene, was je nach Einstellung zu verschiedenen Radiallagen der Federblöcke führt. Daher kann man die Federeinheiten 4 ausser durch Drehen um ihre Bolzenachsen auch dadurch einstellen, dass man sie in einer durch die Mittelachse 20 gehenden Ebene verstellt.
Fig. 3 zeigt die Anordnung der Löcher 23,24 und 25 längs einer Kurve 26. Demnach können die Löcher so angeordnet werden, dass sie gegen die Mittelachse 20 vorschreitendverschiedene Abstände 29 liefern.
Aus den Fig. 4 und 5 ist ersichtlich, dass man an Stelle der Löcher zur Aufnahme der Kopfschrauben 16 die Grundmasse 1 und die Rahmenmasse 3 mit schwalbenschwanzförmigen oder T-Profil besitzenden Schlitzen 27 ausführen kann, die je in den Hauptstellungen der Federeinheiten in der Grundmasse und der Rahmenmasse ausgeführt sind. Diese T-förmigen Schlitze nehmen die Köpfe der Schrauben 28 auf. Diese Kopfschrauben sind durch sperrende Beilagscheiben sowie mittels Muttern gesichert, die die Aufgabe haben, die Federblöcke 11 und 12 an ihren Schwingmassen zu sichern, u. zw. in stetig veränderbaren Stellungen, indem man die Blöcke längs der Radien 18 verstellt. Dies erlaubt ein stetige, absatzlose Einstellung der Federn relativ zur Mittelachse 20.
Es sind ferner Kerben 21, Fig. 4, unter jedem dieser Federblöcke vorgesehen, welche dazu beitragen, letztere in der gewählten Bogenlage mit Bezug auf den Mittelpunkt der gegenüberliegenden Kopfschraube 28 zu sichern, Demnach lässt sich auf diese Weise sowohl die Drehlageder Federblökke 11 und 12 als auch ihre Radiallage stetig veränderlich wählen und es kann ferner, wie schon beschrieben, jede Federeinheit um 1800 gedreht eingesetzt werden, um eine Förderschale entgegengesetz- ter Förderrichtung verwenden zu können.
Gemäss Fig. 5 ist der T-Profil besitzende Schlitz, in welchem der Kopf der Kopfschrauben sitzt, gekrümmt, um eine ähnliche Einstellung der Blöcke längs der vorbestimmten Kurve des Schlitzes zu ermöglichen, um die Federeinheit in vorbestimmte Lagen relativ zur Mittelachse 20 auf eine Weise einstellen zu können, ähnlich wie dies für die Kurven 26 nach Fig. 3 der Fall ist.
In der Ausführungsfform nach Fig. 1 ist der Antriebsmotor 5 elektromagnetischer Art und besitzt
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einen Feldkern 31 von E-Form, dessen Mittelsteg die Magnetwicklung 32 trägt und dessen drei Polflächen 33 durch einen Luftspalt 34 von der Unterseite des Ankers 35 getrennt sind, der seinerseits an der Unterseite der Rahmenmasse 3 gesichert ist. Der Kern des elektromagnetischen Feldgenerators ist durch den Tragblock 36 an der Oberseite der Grundmasse 1 gesichert.
Wie man aus Fig. 11 sieht, ist die Kopfschraube 16 in dem zweiten Loch 24 eingesetzt, d. h. das erste Loch 23 ist nicht benutzt. Die gleichen Löcher sind in der Oberseite des Rahmens vorgesehen und man erkennt, dass nach Fig. 11 die Federeinheiten 4 unter einem Winkel von weniger als 450 zum Rand der Grundmasse 1 angeordnet sind. Der Magnetteil der Antriebseinrichtung ist an dem Grundteil mit Schrauben so gesichert, dass seine Höhenlage durch die Einstellung der Stellmuttern 46 bestimmt ist.
In der aus den Fig. 12 und 13 ersichtlichen Ausführung ist der Kemteil auf dem Block 36 montiert und der Anker ist deutlich erkennbar. Gemäss den Fig. 12 und 13 umfasst jede Federeinheit 4 zwei Federglieder 7 und 8, die je auf einer Unterlagsplatte (wie 14 in Fig. 8), die zwischen der Feder 7 und dem Federblock 12 angeordnet zu denken ist, ruht. Eine ähnliche Platte ist zwischen die Feder 7 und die Feder 8 jeder Einheit und unter die Klemmplatte 15 gelegt, um gleiche Charakteristiken der Federn zu sichern. Die Federn 7 und 8 sind in der gezeichneten Ausführungsform beidseitig eingespannt und bestehen aus Fiberglas. Das Fiberglas kann die hauptsächlichsten Eigenschaften von Glasfasern besitzen, die axial in den Federn angeordnet sind.
Es besteht jedoch eine grosse Zahl von Kreuzungsstellen und das Federglied ist als Ganzes amorph und unterliegt nicht einer reibenden oder einer andern zerstörenden Beanspruchung, wie sie bei Stahlfedern oft auftritt, u. zw. besonders an den Einspannstellen ; daher sind Fiberglasfedern solchen aus Stahl oft überlegen. Es können na'- türlich auch andere Federarten verwendet werden, soferne sie die Rahmenmasse so führen, dass sie in der gewünschten Weise um die Achse 20 schwingen kann.
Wenn man den Tangens des wirksamen Förderwinkels 1T als das Verhältnis des vertikalen zu den horizontalen Komponenten der Vibrationsbewegungen eines Punktes auf dem mittleren Radius R der Förderspur definiert, so ist die Veränderung dieses wirksamen Förderwinkels in Fig. 6 dadurch dargestellt, dass man die konstanten Förderwinkel als Funktionen sowohl der Radiallage r, als auch des Drehwinkels A der Federtrageinrichtungen darstellt. Der mittlere Förderspurradius R ist mit 37 in Fig. 1 dargestellt und die Radiallage r ist mit 29 in Fig. 3 bezeichnet, wogegen der Drehwinkel A mit 19 in Fig. 5 bezeichnet ist.
Wenn die aus den Teilen 7 und 8 bestehenden Federeinheiten radial bewegt werden, etwa fortschreitend nach innen, indem diese in den Löchern 23,24 und 25, Fig. 2 und 3, gesichert werden, oder radial nach innen durch Verstellung in den Nuten 27 und 30, Fig. 4 und 5, so sind die sich ergebenden Förderwinkeländerungen aus Fig. 6 ersichtlich. Diese Änderung ist durch eine Vertikallinie dargestellt, die von jedem Drehwinkel erzeugt wird und welche die verschiedenen Kurven konstanter Förderwinkel schneidet, indem die Radiallage verändert wird. Die Klemmflächen der Blöcke der Federeinheiten haben den gleichen Neigungswinkel 13, Fig. 1, aber der wirksame Förderwinkel ändert sich, wenn die Federn radial mit Bezug auf die Vorrichtung bewegt werden, wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist.
Die Federn 7,8, 11 und 12 können auch gedreht werden, um den Drehwinkel 19 (Fig. 5) der Einstellung zu verändern. Dieser Winkel ist als der Schnittwinkel zweier sich schneidender Vertikalebenen definiert, die durch den Befestigungspunkt der Federn an der Rahmenmasse gehen. Diese beiden Ebenen sind ferner jene Vertikalebenen, die ausserdem die LängsachsederFedernunddielotrechteDrehachse der Schwingungseinrichtung enthalten. Dieser, als Drehwinkel der Federträger bezeichnete Winkel ist in Fig. 6 mit 450 angenommen. Wenn man den Drehwinkel ändert, verändert sich auch der resultierende Förderwinkel, wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist. Diese Änderung wird durch eine Horizontallinie angezeigt, die von einer willkürlich gewählten Radiallage beschrieben wird, so dass sie die Kurven der konstanten Förderwinkel schneidet.
Es wird dies durch eine einfache Drehung der Federblökke erreicht.
Fig. 7 zeigt eine ähnliche Kurvenschar, die die konstanten Werte der Eigenfrequenz definiert durch die Radiallage und Drehung der Federträger. Diese Schar der Eigenfrequenzkurven gilt für gleichbleibende Werte der bezüglichen Massen.
Demnach zeigen die Fig. 6 und 7, dass es verschiedene Paare von Ausgangsvariablen des wirksa - men Förderwinkels und der Eigenfrequenz, wie auch verschiedene Paare von Eingangsvariablen der Radiallagen und der Drehung der Federblöcke gibt. Die Beziehung zwischen diesen Paaren von Eingangsund Ausgangsveränderlichen ist die, dass eine Klasse oder Untergruppe von Ausgangsveränderlichen, be-
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stehend aus jenen Paaren, deren Eigenfrequenz innerhalb eines vorbestimmten Frequenzintervalles fällt, eine Klasse oder Untergruppe der Eingangspaare definiert. Obgleich die die Frequenz beinhaltende Hälfte der Paare von Ausgangsvariablen auf das obige Intervall beschränkt ist, verändert sich der Förderwinkel über einen breiteren Bereich.
Demnach kann man, indem man diese Untergruppe der Eingangspaare verwendet, eine Vielzahl von Ausgangspaaren erhalten, diezwarhinsichtlich der Eigenfrequenz beschränkt ist, aber eine grössere Verschiedenheit der Förderwinkel zeigt. Umgekehrt könnte man, auf ähnliche Weise, eine andere Untergruppe von Eingangspaaren entwickeln, die zu einer Untergruppe von Ausgangspaaren führen, die ein beschränktes Intervall von Förderwinkeln besässen, jedoch einegrössere Vielfalt hinsichtlich der Eigenfrequenz ergäben.
Als Beispiel für letztere Beziehung könnte man ein Förderwinkelintervall wählen, das kleiner ist als'11"2 in Fig. 6 und grösser als'11"1 wäre. Dies definiert die Untergruppe von Eingangspaaren, wie sie durch den schraffierten Bereich der Fig. 6 angedeutet ist. Der gleiche schraffierte Bereich der Fig. 7
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sen unterer Grenzwert weniger als c. v1 ist.
Es ist gefunden worden, dass jeder Einfluss, der auf die in dem Tragsystem enthaltenen Parameter ausgeübt wird, eine andere Charakteristik der gespeicherten Federenergie beeinflusst und eine messbare Verbesserung der Drehschwingungseinrichtung schafft. Um den Einfluss dieser Parameter schon im voraus festzulegen, kann man die Steifheitscharakteristiken des Tragsystems in jedem geeigneten Koordinatensystem darstellen. In dem besonderen durch Fig. 11 dargestellten Fall eines Tragsystems kann man die gespeicherte Federenergie vier Arten von Federdeformationen zuordnen : erstens der Axialdeformation der Feder, zweitens der Biegung der Feder um ihre Querachse, drittens der Biegung um ihre Längsachse und viertens den Drehwinkel der Torsion um die Längsachse.
Die diesen Deformationen zugeordneten Federenergien wirken in Übereinstimmung mit dem Elastizitätsverhalten der Feder zusammen, um die gesamte gespeicherte Federenergie zu ergeben.
Obgleich diese gesamte Federenergie jeder Federeinheit ausschliesslich durch diese vier Deformationsarten in dem oben angeführten Koordinatenrahmen definiert wird, hängt ihr Einfluss auf die Schwingbewegung des Gesamtsystems von der Orientierung dieses Koordinatenrahmens zu einem zweiten Trägheitskoordinatenrahmen ab. Dies zeigt eine natürliche Unterteilung der Parameter an, die den Federeinheiten zugeordnet sind. Erstens werden jene Parameter, welche die Grösse der Federenergie, die jeder Deformationsart zugeordnet ist, als Federsteifheitscharakteristik bezeichnet und zweitens werden jene Parameter, welche die Transformation zwischen jenem Koordinatenrahmen der Federdeformationen und dem Trägheitskoordinatenrahmen des verbleibenden Teiles des Systems beeinflussen, als Federorientierungscharakteristiken bezeichnet.
Diese letztgenannten Charakteristiken beinhalten die beiden Eingangsvariablen der Radiallage und Drehung des Tragsystems der Federn.
Von den verschiedenen Parametern der Federorientierungscharakteristiken werden nur diese beiden Veränderlichen in der Kurvenschar der Fig. 6 und 7 geändert. Andere dieser Parameter könnte man durch verschiedene Mittel verändern. Zweier solcher Veränderungen sind in den Fig. 10 und 14 beispielsweise dargestellt. Der Neigungswinkel der Feder, der durch die Neigung des Federsitzes 13, Fig. 10 und 7, festgelegt ist, kann verändert werden.
Diese Figur zeigt eine Methode der Einstellung der Neigung der Sitze 13, ohne dass damit die Veränderungen der beiden Eingangsvariablen beschränkt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass man die Blöcke 11 und 12 in einer festen Vertikalebene verstellt, welche die Längsachse der Federn innerhalb der Grenzen enthält, die durch den Schlitz 40 dieser Blöcke festgelegt sind. Die sphärischen Oberflächen 41 dieser Blöcke 11 und 12 werden an passenden sphärischen Sitzen, die in der Rahmen-bzw. Grundmasse vorgesehen sind, durch Schrauben 16 gesichert. Die Radiallage kann verändert werden, indem man die Radiallagen der sphärischen Sitze, welche die Federblöcke 11 und 12 einnehmen, verändert.
Demnach kann man die Eingangsvariablen als die veränderliche Neigung dieser Sitze 13 und die Veränderbarkeit des Drehwinkels auffassen, welche weiterhin dadurch herbeigeführt werden kann, dass man den Federblock in seinem sphärischen Sitz dreht.
Fig. 14 zeigt eine andere Methode um einen andern Parameter der Federorientierungscharakteristik eingangsseitig zu verändern. Gemäss dieser Anwendung wird ein anderer Parameter der Federorientierungscharakteristik dadurch zu einer Veränderlichen, indem die Drehung der Blattfeder innerhalb der Blöcke 11 und 12 zur Steigwinkeldrehung und der Radiallage addiert wird, um drei verschiedene Eingangsvariable zu erzeugen. Dies wird dadurch erreicht, dass man zwei Halbzylinder 45 an jedem En-
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de der Feder 4 sichert, die zusammen um die Längsachse der Feder innerhalb der geschlitzten Blök- ke 11 und 12 gedreht und in jedem willkürlich gewählten Drehwinkel dadurch gesichert werden kön-
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den.
Die erste Unterabteilung der oben angeführten Parameter als Federsteifheitscharakteristiken wurden in der Entwicklung der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Kurven ebenfalls konstant gehalten. Ferner wurden die Eingangsparameter der Gewichtsträgheit der sich bewegenden Massen sowie die Drehungsträgheit dieser Massen konstant gehalten.
Es folgt nun eine Betrachtung über diese erste Unterteilung der Parameter. Ein Verfahren zur Ver- änderung der Federsteifheitscharakteristiken der beidseitig eingespannten Federn besteht darin, eine Verminderung der das Trägheitsmoment festlegenden Fläche nahe dem Schwingungsknoten der Federschwingung zu erreichen, wodurch auch der Spannungsunterschied längs der Längsachse der auskragenden Feder vermindert wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass man eine Öffnung in Form einer kreisförmigen oder elliptischen Durchbrechung in dem Bereich des Schwingungsknotens vorsieht oder dort eine Verminderung der Federbreite vornimmt.
Durch diese beiden Massnahmen wird die Fläche des Trägheitsmoments verkleinert, um die Arbeitscharakteristik des schwingenden Systems für verschiedene Radiallagen der Federeinheiten wirksam zu vermindern, so wie dies verschiedene Winkellagen der Federeinheiten hinsichtlich ihrer Tragbolzen erreichen.
Eine andere Methode der Veränderung der Arbeitsweise eines Schwingmotors durch Beeinflussung der Steifheit besteht darin, dass Mittel vorgesehen werden, welche in dem Tragsystem der Federn hinsichtlich der Reaktionskraft entweder der Basismasse oder der Rahmenmasse einen radial biegsamen Abschnitt schaffen. Die Veränderungen all dieser verschiedenen Faktoren können miteinander zusammenarbeiten, um eine wirkungsvolle Zweimassen-Drehschwingungseinrichtung, etwa für einen Schwingungsförderer, zu schaffen.
Wie aus den Fig. 15 und 16 ersichtlich ist, ruht der Basisteil 1 auf den Dämpfern 2. Die Rahmenmasse 3 wird von der Federeinheit 4 getragen, welche auch die unteren und oberen Federtragblöcke 11 und 12 umfasst, die zwischen Bolzen 10 an der Grundmasse 1 bzw. der Rahmenmasse 3 gesichert sind.
Gemäss der aus den Fig. 15 und 16 ersichtlichen Bauweise besteht der obere Federblock 12 mit dem Zwischenblockabschnitt 50 aus einem Stück, der seinerseits mit dem Eckblock 51 mittels der parallelen biegsamen Arme 52 verbunden ist. Die Eckblöcke 51 bestehen mit der Oberpfanne oder Fläche 53 des Rahmens 3 aus einem Stück ; sie ist mit dem Mittelloch zur Befestigung einer Fördereinrichtung, etwa einer Förderschale, versehen. Ein Zwischenversteifungsglied, wie durch die Platte 54 veranschaulicht, das an die Oberseite des radial verlaufenden Trägergliedes 55 gesichert ist, das seinerseits mit den Innenecken jedes der Eckblöcke 51 verbunden ist, dient der Versteifung der Einheit, ohne dass damit das Gewicht derselben nennenswert vergrössert wird.
Es sind also die oberen Federblöcke 12 an ihren bezüglichen Zwischenblockabschnitten 50 gesichert, u. zw. sind diese Blöcke 12 und 50 mit Bezug auf ihre lotrechte Mittelachse 20 an einem Punkt unterhalb des Zwischenblockabschnittes 50 befestigt. Block 50 ist so beschaffen, dass er an beiden Seiten (von Teilen 52) erfasst wird, jedoch könnten die Blöcke 50 auch nur einseitig an nur einer Ecke 51 des Rahmens 3 angreifen. Jedenfalls muss die wirksame Steifheit der Fe- dern 4 einigermassen eine Radialbewegung des Blockes 50 hinsichtlich der Vertikaldrehachse 20 ermöglichen.
Wie aus den Fig. 17,18 und 19 ersichtlich ist, ist der Rahmenteil 3 ähnlich jenem der Fig. 1 ausgeführt, jedoch sind die unteren Federblöcke 11 anders beschaffen, vgl. die Fig. 17 und 19, indem die darin vorgesehenen Öffnungen die vertikalen Seiten 56 ergeben, die im Abstand von der oberen Fläche der Grundmasse 1 enden, wie dies bei 57 dargestellt ist. Diese biegsamen Abschnitte erlauben Radialbewegungen als Folge der Biegebeanspruchungen, die den Federeinheiten 4 auferlegt werden.
Demnach kann ein Fördermotor geschaffen werden, dessen Zwischenblockabschnitt 50 an der Unterseite des Rahmens 3 angeordnet ist oder den Biegeabschnitt 56 derFederblöcke 11 benutzt, oder eine Kombination dieser beiden Mittel verwertet, was radiale Verbiegungen dieser Glieder erlaubt, um mit der radialen Einstellung sowie der Dreheinstellung der Federn hinsichtlich der vertikalen Mitteldrehachse 20, aber auch hinsichtlich der Achse der Haltebolzen 10 für den Betrieb dieses Gerätes die verschiedensten Kombinationen der einzelnen Faktoren zu ermöglichen.
Gemäss Fig. 20 sind die Federn 4 mit ihren Tragblöcken 1lundl2 mit demOberteil der Grund- masse 1 verschraubt und besitzen eine vorbestimmte, vorgeformte Verdrehung um ihre Längsachse,
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wie dies bei 58 angedeutet ist, Wenn die vorgeformte Verdrehung in der Feder eingestellt wird, und die Tragblöcke 11 und 12 an der Grundmasse 1 und dem Rahmen 3 gesichert werden, dann wird jede Horizontale 60, die über die, zufolge der Verdrehung, gekrümmte Fläche der Feder verläuft, die lotrechte Mittelachse 20 schneiden, wie dies in Fig. 20 angedeutet ist. Diese vorgeformte Verdrehung 58 der Feder 4 hat die Wirkung, dass die Spannung längs der Längsachse der Biegefeder verändert wird. Jeder Punkt längs der Längsachse der Feder liegt in einer Horizontalen über der Federfläche.
Die in der Feder vorhandene Verdrehung lagert diese Linien 60 radial hinsichtlich der Drehachse oder der lotrechten Mittelachse 20.
Gemäss den Fig. 21 und 22 sind die Federeinheiten 4, die an ihren Tragblöcken 11 und 12 gesichert sind. mit einer Verminderung ihrer Trägheitsflächen nahe dem Schwingungsknoten der Feder versehen, der ungefähr 1/3 von dem Unterende der Feder entfernt ist.
Nach Fig. 21 ist das Trägheitsmoment durch die Öffnung 61 vermindert, welche jede Form haben kann, wie eine Kreisform, Ellipsenform oder auch Vieleckform mit abgerundeten Ecken. Hier verlaufen die Seiten der Federn parallel und der Restquerschnitt der Federn hat in den verbleibenden Stegen die einfachste Form.
In der durch Fig. 22 dargestellten Ausführung ist wenigstens eine Seite der Feder einwärtsgekrümmt, wie mit 62 und 63 angedeutet ist, um nahe dem Knoten 64 der Federschwingung eine Verminderung des Widerstandsmoments herbeizuführen und so einen Ausgleich für die unterschiedliche Beanspruchung zu schaffen, die über die Längsachse der Feder besteht.
Demnach können verschiedene Formen inklusive vorgeformten Längsverdrehungen der Federn an gewendet werden, um je für sich oder in Kombination untereinander, sowie auch in Verbindung mit der
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gungen ergeben, die aus Veränderungen der oben angeführten Eingangsvariablen resultieren. Auf diese Weise kann man z. B. eine vollständige Förderschale schnell abstimmen oder auf ganz verschiedene Arbeitsbedingungen einstellen, um ganz andern Gewichten und Formen der zu fördernden Massenartikel (z. B. irgendwelche Maschinen- oder Apparateteile) Rechnung zu tragen.
Eine andere Methode, um die Antriebskraft dem Drehschwingungsmotor aufzudrücken, ist aus Fig. 26 ersichtlich. Diese Methode orientiert die Richtung der einen oder mehreren Linien der Eingangskräfte so, dass sie normal zu den Federn 4 verlaufen. Eine solche Anwendung eines Satzes von Eingangsantrieben, die pneumatischer oder elektrischer Art sein können, gerät nicht in Widerspruch mit den oben angeführten Veränderlichen, die zur Regelung der resultierenden Schwingungsarten dienen.
Demnach kann die Einstellung der Eingangsantriebsmechanismen auf jede Weise orientiert werden, welche einen Energieaustausch dem schwingenden System vermitteln.
Wie dies in den Patentansprüchen definiert ist, können die Federeinheiten 4 hinsichtlich ihres Aufbaues geändert werden, um verschiedene Bereiche zu schaffen, über die sowohl die Eigenfrequenz als auch der Förderwinkel veränderlich ist. Das kann erreicht werden, indem man von einer vorbestimmten Federsteifheit ausgeht, welche nicht nur zusätzlich zu der Vorverdrehung der Federn 20 nach Fig. 20 und der Veränderung der Widerstandsmomentenfläche nach den Fig. 21 und 22 auch durch die Methoden erreicht werden kann, die aus den Fig. 27,28 und 30 ersichtlich sind. Fig. 27 zeigt eine gebogene Blattfeder 4, die an der Grundmasse und der Rahmenmasse mittels der Blöcke 11 bzw. 12 gesichert ist. Wie aus Fig. 28 ersichtlich, wird eine Bogenfeder 4 aus Bandmaterial verwendet.
Die Steifheit dieser Feder kann bei verschiedenen Lagen des Bogens verschieden sein, um eine vorbestimmte Steifheit der elastischen, in Fig. 30 gezeigten Trageinrichtungen zu erreichen und sie schliesst ein Paar von Torsionsstangen 41 ein, die an den Blöcken 11 und 12 gesichert sind.
Diese elastischen Trageinrichtungen der Fig. 27,28 und 30 haben dieselben Eingangsveränderlichen der Radiallage und des Drehwinkels der Tragblöcke, was dazu dient, um eine vorbestimmte Ver- änderung sowohl der Eigenfrequenz als auch des Förderwinkels herbeizuführen. Nach Fig. 27 und 30 wird dies durch Radialeinstellung der Schrauben 16 und durch Schwenken des Blocks 11 und 12 um die Achse dieser Schraube 16 erreicht. In Fig. 29 ist eine Methode dargestellt, um den Einstelldrehwinkel, der in Fig. 28 dargestellten Einrichtung, zu verändern und sie besteht darin, dass die Relativlagen zwischen der Federeinheit 4 und den Federblöcken 11 und 12 eingestellt werden.
Alle diese Methoden beeinflussen die Steifheit der elastischen Trageinrichtungen so, damit sie den Bereich der Eigenfrequenz und den Förderwinkel verändern. Das Gegenstück sind die Verbindungsmittel, wie der biegsame Rahmenabschnitt 52 und die Federblöcke 56, die aus den Fig. 15 und 17 ersichtlich sind. Beide Arten dieser biegsamen Teile beeinflussen den Bereich, innerhalb welchem so-
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wohl die Eigenfrequenz und der Förderwinkel als auch die Beanspruchungen der Federeinheiten verändert werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zweimassen-Drehschwingungseinrichtung, insbesondere für eine Fördereinrichtung für Massenartikel mit wendelförmiger Förderbahn, umfassend eine als Reaktionsmasse dienende Grundmasse und eine Rahmenmasse, der Drehschwingungen und Vertikalschwingungen durch einen Schwingungserzeuger erteilt werden und die von der Grundmasse durch wenigstens drei in gleichen Abständen von der lotrechten Drehachse der Rahmenmasse angeordnete Federn getragen ist, an deren Enden Federblöcke vorgesehen sind, um der Rahmenmasse Schwingbewegungen mit Bezug auf die Grundmasse zu ermöglichen, die durch drei orthogonale Bewegungskomponenten willkürlich gewählter Punkte der Rahmenmasse de- finiert ist, dadurch gekennzeichnet, dassdieFederbIöcke (ll, 12) der Federn (4) an der Rah- menmasse (3) und der Grundmasse (1)
einstellbar hinsichtlich der Drehachse (20) angreifen, um die Grösse wenigstens einer Komponente der Schwingbewegung der Rahmenmasse durch Veränderung der Federsteifheit regeln zu können (Fig. 1-5 und 8-30).