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Vibrationsanlage zur Verdichtung von Schüttgütern od. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vibrationsanlage zur Verdichtung von Schüttgütern od. dgl., mit einem Rütteltisch, der an einem Unterbau in Schwingungsrichtung bewegbar gehaltert und mit einem Schwingungserzeuger, vorzugsweise einem elektrisch antreibbaren Rüttler, verbunden ist, wobei zwischenunterbau und Rütteltisch eine von einem das Gewicht des letzteren aufnehmenden Medium erfüllter Raum abgegrenzt ist. Bei solch bekanntgewordenen Anlagen ist der Raum zwischen dem Rütteltisch und dem Unterbau mit einer Flüssigkeit, also einem inkompressiblen Medium erfüllt. Bei einer derartigen Konstruktion werden erhebliche Schwingungen auf den Unterbau übertragen, die jedenfalls unerwünscht sind und ein Fundament notwendig machen. Ausser derartigen Vibrationsanlagen sind auch andere bekannt, bei welchen ein Rütteltisch federnd gelagert ist.
Die Anwendung von Federstützen ist jedoch mit einer Reihe von Nachteilen verbunden, von denen die wichtigsten folgende sind :
Zur Aufnahme der während der Vibration in den Federstützen entstehenden Kräfte ist ebenfalls die Einrichtung von massiven Fundamenten erforderlich, deren Gewicht in der Regel das maximale Gesamtgewicht der verdichteten Masse, der Form, in welcher sie verdichtet wird, und des Rütteltisches um das Zwanzigfache übersteigt.
Ausserdem ist die Arbeit eines mit Federn abgestützten Rütteltisches mit gro- sser Lärmentwicklung verbunden und erfordert einen beträchtlichen Aufwand an elektrischer Energie, bedingt durch die praktische Unmöglichkeit, die Charakteristiken der einzelnen Federstützen derart miteinander abzugleichen, dass der Betrieb in Nähe des Resonanzzustandes erfolgen kann. Überdies beseitigen auch Fundamente nicht die Übertragung von Schwingungen, welche eine ungünstige Einwirkung auf die umliegenden Gebäude und Anlagen sowie auf das Bedienungspersonal ausüben.
Ziel der Erfindung ist eine Vibrationsanlage, die von diesen Mängeln frei ist. Dieses Ziel lässt sich mit einer Anlage der eingangs klassifizierten Art erreichen, bei welcher erfindungsgemäss der Raum zwischen Rütteltisch und Unterbau mit einem unter Druck stehenden Gas, insbesondere mit Luft, erfüllt ist.
BeiVerwendung eines kompressiblen Organs in Form eines Luftpolsters werden die bei der Vibration entstehenden Kräfte nicht an einzelnen Stellen, wie dies bei der Anwendung von Federstützen der Fall ist, sondern gleichzeitig und gleichmässig an der ganzen Polsterfläche übertragen, was alle Nachteile beseitigt, die durch die Anwendung von Feder- und andern ähnlichen Stützen hervorgerufen werden, sowie eine Reihe von zusätzlichen Vorteilen herbeiführt, wie nachstehend gezeigt werden soll.
Die Pressluft für die Bildung des Luftpolsters wird zweckmässigerweise unter einem Druck zugeführt, der ein Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Rütteltisches mit der darauf liegenden, zu verdichtenden Masse und der von dem Polster ausgeübten Kraft herbeiführt. Versuche haben gezeigt, dass entgegen der Vermutung, auch in diesem Fall werde, wie bei Verwendung eines Flüssigkeitspolsters, eine Übertragung von Schwingungen auf denUnterbauunvermeidlichsein, inüberraschender Weise keinerlei wesentliche Schwingungen des letzteres auftraten. Dieses unerwartete Ergebnis dürfte möglicherweise auf die Zusammendrückbarkeit und Elastizität des Luftpolsters zurückzuführen sein. Jedenfalls gestattet einLuftpolster einen Betrieb im Resonanzbereich und bringt eine Verminderung der in Schwingung zu versetzenden Massen auf ein Minimum.
Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist der Rütteltisch als verschiebbarer Kolben
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ausgebildet. Der Unterbau kann mit Anschlägen zur Verhinderung horizontaler Verschiebung des Rütteltisches während der Verdichtung der Massen unter der Wirkung zufälliger äusserer Kräfte ausgerüstet sein.
Diese Anschläge können als vertikale Wände ausgeführt werden, die eine geschlossene Umrahmung bilden.
In dieser Ausführungsvariante der Anlage ist es wünschenswert, die Mündung der Einrichtung für die Zufuhr von Pressluft in der Mitte des Unterbaues unterzubringen und vorzugsweise die untere Rütteltischfläche sphärisch oder angenähert sphärisch zu gestalten.
Die untere Rütteltischfläche kann aber auch flach sein. In diesem Fall ist es zweckmässig, den Unterbau der Anlage zur Erreichung einer gleichmässigen Verteilung der Pressluft unter dem Rütteltisch mit einem geschlossenen Verteilerkasten mit perforierter oberer Wand und den Rütteltisch selbst in seinem unteren Teil mit einer elastischen Ringmembran auszurüsten, die dicht mit dem Unterbau verbunden ist.
Diese Ausführungsvariante zeichnet sich durch geringen Luftverbrauch aus.
Zur Gewährleistung eines minimalen Pressluftverbrauches und einer stabilen Lage des Rütteltisches während dessen Arbeit (Vermeidung horizontaler Verschiebungen), kann die elastische Ringmembran an einem Verteilerkasten mit ringsum geschlossener Seitenwandung befestigt werden, der einen Anschluss für die Pressluftzufuhr besitzt. Bei einer derart vereinigten Konstruktion des Rütteltisches und des Unterbaues wird die durch den Verteilerkasten und den Rütteltisch gebildete Kammer zweckmässig luftdicht ausgebildet. Solche Vibrationsanlagen sind leicht bequem transportabel, z. B. tragbar zu gestalten.
Zur Vermeidung der Übertragung der Schwingungen vom Rütteltisch auf den Unterbau über die elastische Ringmembran ist es sehr empfehlenswert, eine Einrichtung zur Veränderung des Druckes der Pressluft, die den Luftpolster bildet, in Abhängigkeit von dem Gewicht der zu verdichtenden Masse vorzusehen. Der Pressluftdruck soll nicht so hoch sein, dass die elastische Schürze wie ein starres Element wirkt.
Die Einrichtung zur Veränderung des Pressluftdruckes kann in Form eines Kontaktmanometers ausgeführt werden, welches an die Pressluftzuleitung angeschlossen ist. Der elektrische Teil des Manometers ist in diesem Fall mit den Elektromotoren der Rüttler zu kombinieren. Das Manometer soll so eingestellt sein, dass es die Rüttler beim Erreichen eines vorgegebenen Pressluftdruckes, der aus der Bedingung eines Gleichgewichtes zwischen dem Gewicht des Rütteltisches mit der darauf liegenden zu verdichtenden Masse und dem Auftrieb des Luftpolsters gewählt wird, automatisch einschaltet.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. In den Zeichnungen zeigen in schematisierter Darstellung Fig. l eine erfindungsgemässe Anlage, bei welcher der Rütteltisch im angehobenen Zustand mit dem Unterbau der Anlage nichtverbunden ist, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform mit einem Rütteltisch, der mit einer elastischen Ringmembran verbunden ist, die auf dem Unterbau frei aufliegt, Fig. 3 eine dritte Ausführungsvariante, bei welcher der Rütteltisch mit Hilfe einer elastischen Ringmembran an dem Unterbau befestigt ist und Fig. 4 das Schema einer elektrisch-pneumatischen Schaltung zur Veranschaulichung der Funktion eines Kontaktmanometers, mit dessen Hilfe die Veränderung des Pressluftdruckes bewirkt wird, die unter dem Rütteltisch einen Luftpolster bildet.
Die in Fig. 1 gezeigte Anlage enthält einen Rütteltisch l, einen Unterbau 2 mit Stützen 3 für den Tisch 1 und einer Einlassöffnung 4 zur Zuführung von Pressluft in einen zwischen dem Rütteltisch 1 und dem Unterbau 2 vorgesehenen Raum. Die Pressluft hebt den Rütteltisch 1 von den Stützen 3 ab und in dieser Lage wird eine auf dem Rütteltisch liegende Masse durch Vibration des Tisches mit Hilfe von Rüttlern 5 verdichtet, die mit ihm verbunden, z. B. unmittelbar aufgesetzt, sind.
Infolge des Wegfalls von Feder- oder andern dämpfenden Stützen, welche den Rütteltisch 1 und den Unterbau 2 während der Vibration verbinden, werden keine wesentlichen Schwingungen auf den Unterbau 2 übertragen, und es ist nicht erforderlich, ein Fundament anzuwenden. Zur Verhinderung
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bau mit Anschlägen 6 ausgerüstet. Diese können die Form von vertikalen Wänden haben, die einen geschlossenen Rahmen bilden. Die Mündung der Einrichtung 4 für die Pressluftzufuhr ist in der Mitte des Unterbaues 2 untergebracht und die untere Rütteltischfläche 7 ist annähernd sphärisch gestaltet, wodurch eine zum Hebel des Rütteltisches, unter Beibehaltung seiner horizontalen Lage, zweckmä- ssige Luftverteilung herbeigeführt wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage weist eine einfache Konstruktion auf, arbeitet aber mit hohem Luftverbrauch.
Zur Verringerung des Verbrauches an Pressluft, kann der Rütteltisch 1 mit einer elastischen Ring-
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2)gleichmässigen Verteilung der Pressluft unter dem Rütteltisch 1 versehen und die untere Rütteltischfläche 11 flach sein. Ausser Betrieb nimmt die Ringmembran 8 eine im wesentlichen horizontale Lage ein. Beim Zuführen von Pressluft unter den Rütteltisch 1 mit Hilfe der Einrichtung 4, z. B. eines Ventilators, durch die Öffnungen in der Wand 10 nimmt die Ringmembran 8 eine konische Gestalt an, wie Fig. 2 erkennen lässt.
Um während des Betriebes einen minimalen Pressluftverbrauch und eine stabile Lage des Rütteltisches 1, bei der eine horizontale Verschiebung unmöglich ist, zu erreichen, kann die elastische Ringmembran 8 mit der Seitenwandung eines Verteilerkastens 12 verbunden sein (Fig. 3). Die Befestigung der Membran 8 am Rütteltisch 1 und dem Kasten 12 soll luftdicht sein. Im Kasten 12 sind zweckmässigerweise Stützen 13 vorgesehen, die zur Abstützung des Rütteltisches 1 dienen, wenn dieser ausser Betrieb ist. Zur Zufuhr von Pressluft ist im Kasten eine Öffnung 14 angeordnet. Die Anlage kann tragbar ausgeführt werden.
Da bei der in Rede stehenden Ausführungsvariante} ! mittels der elastischen Ringmembran 8 eine dichte Verbindung zwischen dem Rütteltisch 1 und dem Unterbau (dem Kasten 12) vorhanden ist, kann es vorkommen, dass bei zu grossem Luftdruck die von dem Luftpolster auf den Rütteltisch ausgeübte Kraft so hoch ist, dass sie das Gewicht des mit der zu verdichtenden Masse beladenen Rütteltisches, der von diesem Polster getragen wird, übersteigt, und die Ringmembran 8 wie ein starres Element wirkt, das Schwingungen von dem Rütteltisch auf den Unterbau übertragen kann.
Gleichzeitig soll aber der Luftdruck ausreichend sein, um wenigstens den Rütteltisch 1 von den Stützen 13 abzuheben. Zu diesem Zweck ist in der Anlage eine Einrichtung 15 zur Veränderung des Pressluftdruckes vorgesehen. Diese kann als Kontaktmanometer 16 (Fig. 4) ausgeführt sein, welches an eine Zufuhrleitung 17 für Pressluft angeschlossen ist. Das Manometer 16 besitzt einen Gleitkontakt 18, mit dessen Hilfe nach der Skala des Manometers der erforderliche Luftdruck eingestellt wird. Dieser Druck ist am besten so zu wählen, dass ein Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Rütteltisches 1 mit der darauf liegenden, zu verdichtenden Masse und der von dem Luftpolster ausge- übtenKraftgeschaffenwird. Der Gleitkontakt 18 ist über ein Steuerpult und einen Anlasser 20 mit einem Elektromotor 21 zum Antrieb der Rüttler verbunden.
In die elektrische Schaltung der Anlage sind auch die Wicklung 22 eines elektro-pneumatischen Ventils 23 für die Zuführung der Pressluft von einer Pressluftquelle (in der durch den Pfeil A in Fig. 4 bezeichneten Richtung) unter den Rütteltisch 1 und die Wicklung 24 eines elektro-pneumatischen Ventils 25 für die Zuführung der Pressluft von einer Pressluftquelle zu den pneumatisch betätigbaren Klemmen 26 eingebaut. Eine zu rüttelnde Form wird auf dem Rütteltisch 1 zwischen den pneumatischen Klemmen 26 und Keilanschlägen 27 eingespannt.
Nach der Einstellung des erforderlichen Druckes mit Hilfe des Gleitkontaktes 18 wird an das Steuerpult 19 elektrische Spannung angelegt. Dabei spricht das elektro-pneumatische Ventil 23 an und lässt Pressluft in den geschlossenen Verteilerkasten 12 eintreten. Sobald der Druck im Kasten den vorgegebenen Wert erreicht hat, gelangt der Zeiger 28 des Manometers 16 zum Gleitkontakt 18 und schliesst diesen. Die Wicklung 22 des Ventils 23 wird stromlos und das Ventil unterbindet die ZufuhrvonPressluftindenKasten 12. Jetzt kann die Form mit der Masse auf die Platte 1 aufgestellt und vom Steuerpult 19 der Befehl zur Betätigung der Klemmen 26 über das Ventil 25 gegeben werden, dessen Anker mit Hilfe der Wicklung 24 gesteuert wird.
Alsdann gibt man mit Hilfe eines Zeitrelais, das auf dem Steuerpult 19 angebracht ist, die er- forderliche Schwingungszeit vor und schaltet die Elektromotoren 21 der Rüttler ein.
Nach dem Verstreichen der vorgegebenen Zeit wird die Anlage automatisch stillgesetzt.
In der elektrischen Schaltung der Anlage können konventionelle Einrichtungen zur Verhinderung von Havariefällen sowie zur Vermeidung ungünstiger Folgen bei falscher Bedienung, z. B. beim Einschalten der Elektromotoren 21 der Rüttler, solange der Druck des Luftpolsters den vorgegebenen Wert nicht erreicht hat, oder wenn die Klemmen 26, mit deren Hilfe die Form auf dem Tisch 1 befestigt wird, noch nicht fertig gespannt sind usw., vorgesehen werden.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtungen ist die Möglichkeit, die Massen durch Vibration in einen Betriebszustand zu verdichten, der dem Resonanzbetrieb nahe kommt (infolge des Wegfalls der dämpfenden Stützen, die das verhinderten), was den Verbrauch an elektrischer Energie be- trächtlich verringert und den Wirkungsgrad der Anlage erhöht. Ein stabiler Betrieb in diesem Betriebszustand wird durch die Regelung des Pressluftdruckes im geschlossenen Kasten 12 erreicht.
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Unter andern Vorteilen der Erfindung seien folgende genannt :
1. Einsparung des Aufwandes an Werkstoff und Arbeit, die sonst zum B au von Fundamenten erforderlich sind ;
2. Verhinderung von Berufserkrankungen des Bedienungspersonals, die durch Vibrationen hervorgerufen werden ;
3. Einsparung an hochwertigem Metall, das zum Herstellen von Federstützen notwendig ist ;
4. Erhöhung der Lebensdauer der Anlagenteile infolge des Wegfalls von Federstützen, die z. B. einen raschen Verschleiss des Rütteltischrahmens an den Befestigungsstellen der Stützen hervorrufen ;
5. hohe Anpassungsfähigkeit der technologischen Prozesse an den Transportweg in Industriebetrieben, weil die erfindungsgemässen Anlagen leicht tragbar bzw. transportierbar ausgeführt werden können ;
6.
Möglichkeit zumBau von Vibrationseinrichtungen praktisch unbegrenzter Abmessungen und Tragfähigkeit ;
7. Steigerung der Arbeitsproduktivität.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vibrationsanlage zur Verdichtung von Schüttgütern od. dgl., mit einem Rütteltisch, der an einem Unterbau in Schwingungsrichtung bewegbar gehaltert und mit einem Schwingungserzeuger, vorzugsweise einem elektrisch antreibbaren Rüttler verbunden ist, wobei zwischen Unterbau und Rütteltisch ein von einem das Gewicht des letzteren aufnehmenden Medium erfüllter Raum abgegrenzt ist, dadurch ge- kennzeichnet, dass dieses Medium ein unter Druck stehendes Gas, insbesondere Luft, ist.