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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schüttgutförderung, insbesondere auf einen senkrechten
Vibrationsförderer, bestehend aus einer rohrförmigen Säule, die mit einer an ihrem Mantel angebrachten wendelförmigen Rinne und mit einem Unwuchtantrieb versehen ist, der an der Säule mit Hilfe einer elasti- schen Verbindung mit linearer Kennlinie befestigt ist, wobei der Förderer über Dämpfer auf dem Fundament abgestützt ist.
Diese Erfindung kann in chemischen, Bergbau-, Hütten-, Nahrungs- und andern Industriebetrieben für eine senkrechte Förderung von Schüttgütern angewendet werden.
Am erfolgreichsten kann sie dort angewendet werden, wo es erforderlich ist, die Güter, die bei ihrer
Förderung von dem sie umgebenden Medium isoliert werden müssen, auf grosse Höhe zu fördern.
Vibrationsförderer der vorstehend genannten Art sind bereits bekannt.
Die Säule stellt einen zylindrischen geschweissten Hohlkörper mit einer an dessen Mantel befestigten wendelförmigen Rinne dar, in der das Schüttgut transportiert wird.
Am Unterteil der Säule befindet sich eine elastische Verbindung, mit welcher die Säule an den Unwucht- antrieb angeschlossen ist und die eine Anzahl Blattfedern, die unter einem Winkel zu der Säulenachse gleich- mässig entlang des Säulenmantels angeordnet sind, sowie eine Anzahl von aus elastischem Material gefertig- ten Blöcken aufweist. Die Blöcke sind zwischen der Säule und dem Unwuchtantrieb derart angeordnet, dass zwei gegenüberliegende Flächen jedes Blockes zu der Säulenachse unter einem Winkel geneigt sind, der dem
Einstellwinkel der Blattfedern gleich ist.
Unter der elastischen Verbindung befindet sich der Unwuchtantrieb, der zwei selbstsynchronisierende
Unwuchtvibratoren enthält, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten eines Auflagers derart aufgestellt sind, dass sich die Achsen der Vibratoren schneiden und gleiche Winkel mit der Säulenachse bilden. Eine solche Aufstellung der Vibratoren ergibt eine Resultierende für Störkraft und Moment, die längs der bzw. um die
Säulenachse gerichtet ist.
Der Förderer stellt somit ein Zweimassen-Schwingungssystem dar, welches auf den Zwischenresonanzbereich des " dynamischen Schwingungsdämpfers" durch Wahl der Steifigkeit der elastischen Verbindung so abgestimmt wird, dass es während des Betriebes zu keiner Schwingung des Antriebes kommt, und die Säule längs ihrer Achse und um dieselbe schwingt, was zu einer gerichteten Vibrationsbewegung des Fördergutes in der Rinne führt.
Die Grösse der Störkraft des Antriebes wird entsprechend der vorgeschriebenen Schwingungsamplitude der Säule gewählt, durch welche die Leistungsfähigkeit des Förderers bestimmt ist. Das Verhältnis der Trägheitskraft der Säule bei deren Schwingung zu der Antriebs-Störkraft wird als Verstärkungsfaktor der Störkraft bezeichnet. Die Erhöhung des Verstärkungsfaktors der Störkraft bringt eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Förderers, sie darf aber die Stabilität der Arbeitsweise des Förderers nicht beeinträchtigen.
Der Hauptmangel der bekannten Konstruktion ist ein verhältnismässig geringer Verstärkungsfaktor der Störkraft, die durch Vibratoren erzeugt wird, weshalb man gezwungen ist, Vibratoren mit grosser Störkraft zu verwenden.
Ein weiterer Mangel der bekannten Konstruktion ist eine geringe Förderhöhe des Gutes, beschränkt durch die Forderung nach geringer Verformung und grosser Steifigkeit der Säule infolge eines konzentrierten Störkraftangriffes.
Nachteilig sind auch die Kompliziertheit der Konstruktion der elastischen Verbindung und ihrer relativ grossen Abmessungen wegen der Anordnung der elastischen Blöcke unter einem Winkel zur Säulenachse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Förderer zu schaffen, bei dem der Verstärkungsfaktor der durch den Unwuchtantrieb erzeugten Störkraft relativ hoch ist, wodurch die Möglichkeit besteht, relativ kleine Antriebe zu verwenden oder das Material in grosse Höhe zu fördern ; zugleich soll ermöglicht werden, dynamische Beanspruchungen über die Höhe der Säule gleichmässig zu verteilen.
Diese Aufgabe wird bei einem senkrechten Vibrationsförderer der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass erfindungsgemäss an der Säule wenigstens eine zur Verstärkung der vom Unwuchtantrieb erzeugten Säulenschwingungen dienende Hilfsmasse angeordnet und an die Säule über eine weitere elastische Verbindung angeschlossen ist, wobei deren Kennlinie der genannten linearen Kennlinie entspricht und die Steifigkeit beider elastischer Verbindungen in Abhängigkeit von den Arbeitsbedingungen des Förderers im Zwischenresonanzbereich, vorzugsweise in der Mitte zwischen der zweiten und dritten Eigenfrequenz der Schwingungen gewählt ist.
Der Förderer dieser Konstruktion gestattet es, die Störkraft, die durch den Unwuchtantrieb erzeugt wird, besser auszunutzen, was zur Steigerung des Wirkungsgrades und zur Verbesserung der Betriebseigenschaften beiträgt.
Es ist zweckmässig, dass jede elastische Verbindung eine Anzahl entlang des Säulenumfanges gleichmä- ssig verteilt angeordnete quaderförmige Blöcke aus elastischem Werkstoff aufweist, deren zwei grösste einander gegenüberliegende Flächen mit Metallaschen versehen sind und deren Längsseiten parallel zur Säulenachse ausgerichtet sind, wobei die Blöcke der dem Unwuchtantrieb zugeordneten elastischen Verbindung
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mit ihren Metallaschen einerseits an einem im unteren Bereich der Säule vorgesehenen Kragträger und an- derseits an einem Trägerteil des Unwuchtantriebes befestigt und die Blöcke der jeder Hilfsmasse zugehöri- gen elastischen Verbindung mit ihren Metallaschen einerseits an einem die Säule umfassenden Bügel und an- derseits an der Hilfsmasse angebracht sind.
Die erfindungsgemässe Konstruktion der elastischen Verbindung gestattet es, diese einfacher und mit ge- ringeren Abmessungen zu gestalten.
Weiters ist von Vorteil, wenn die Hilfsmasse und der Unwuchtantrieb an entgegengesetzten Enden der
Säule angeordnet sind.
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den Durchmesser der Säule zu vergrössern braucht.
Alternativ ist es zweckmässig, wenn zwei Hilfsmassen vorgesehen und diese an der Säule an in verschie- dener Höhe liegenden Stellen angebracht sind, welche entsprechend einer gleichmässigen Belastung der Säule gewählt sind.
Eine solche Anordnung der Hilfsmassen gestattet es, den Materialaufwand für die Säule zu vermindern.
Nachstehend ist die Erfindung an Hand bevorzugter Ausführungsformen sowie unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 den senkrechten Vibrationsförderer, teilweise im Schnitt,
Fig. 2 eine Ansicht des Förderers in Richtung des Pfeiles A in Fig. l ; Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie
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Fig. 4, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 3, Fig. 7 den Förderer in schematischer Darstellung,
Fig. 8 die Amplitudenfrequenzkennlinie des Förderers und Fig. 9 eine Variante des senkrechten Vibrations- förderers mit zwei Hilfsmassen.
Der senkrechte Vibrationsförderer weist eine zylindrische Säule-l-auf, in deren Innerem eine wen- delformige Rinne-2-mit Kastenquerschnitt star befestigt ist. Der Gang der Wendel sowie die Breite und
Höhe der Rinne -- 2-- hängen von der Art des Fördergutes sowie von der gewünschten Förderleistung des
Förderers ab. Nach diesen Merkmalen wird auch der Durchmesser der Säule --1-- gewählt.
Am Fuss der Säule ist in ihrem Unterteil ein Flansch --3-- befestigt, an den ein Kragträger --4-- an- geschlossen ist. An dem Kragträger --4-- ist eine elastische Verbindung --5--, welche den Unwuchtantrieb --6-- mit der Säule --1-- verbindet, montiert.
Die elastische Verbindung --5-- weist eine Anzahl Elemente --7-- auf, deren jedes einen aus elasti- schem Material z. B. Gummi, bestehenden quaderförmigen Block --8-- darstellt, an dessen zwei grössten einander gegenüberliegenden Flächen Metallaschen --9-- befestigt sind.
Diese Elemente --7-- sind um die Säule-l-herum gleichmässig angeordnet, so dass die lange Seite eines jeden Blockes --8-- längs der Säulenachse gerichtet ist.
Der Kragträger --4-- ist als Vielflächner ausgebildet, auf dessen Flächen mit Hilfe der Metallaschen - die elastischen Elemente --7-- befestigt sind.
Der Unwuchtantrieb --6-- weist einen Trägerteil --10-- auf, der ebenfalls in Form eines Vielflächners ausgebildet ist und die elastischen Elemente --7-- umfasst, welche mit Hilfe der Metallaschen --9-- an dessen Innenflächen befestigt sind.
Aussen auf dem Trägerteil --10-- sind diametral gegenüberliegend zwei Flansche --11-- angebracht, auf denen Unwuchtvibratoren --12 und 13 -- befestigt sind, die als Inertions-Schwingungserreger dienen und Asynchronmotoren darstellen, auf deren Wellenenden sich Unwuchtmassen --14-- befinden.
Die Achsen der Vibratoren --12 und 13-- sind unter einem Winkel zu der Säulenachse angeordnet. Der Stellwinkel der Vibratoren --12 und 13-- ist von dem Vibrationswinkel, dem Verhältnis Masse-Trägheitsmoment der Säule-l-sowie von dem Abstand 1 (Fig. 7) zwischen den Achsen der Vibratoren --12-und 13-- abhängig.
Der Trägerteil --10-- weist in seinem Unterteil gleichmässig im Kreise angeordnete rechteckige Ausschnitte auf, die für eventuelles Auswechseln von ausgefallenen elastischen Elementen --7-- dienen. Auf der unteren Stirnseite des Trägerteiles-10-ist ein Flansch --15-- befestigt, der sich über als Dämpfer dienende Federn --16-- auf einer Fussplatte --17-- abstützt, die auf dem Fundament (nicht dargestellt) des Förderers aufgesetzt ist.
Die Federn --16-- nehmen die Masse des Förderers auf und verhindern die Übertragung der Schwingunggen desselben auf das Fundament.
Auf der Säule-l-ist in einiger Entfernung von dem Unwuchtantrieb --6-- eine Hilfsmasse --18-- angebracht, die zur Verstärkung von Schwingungen der Säule-l-dient, welche durch den Unwuchtantrieb - erzeugt werden. Der Abstand zwischen der Hilfsmasse --18-- und dem Unwuchtantrieb --6-- wird aus der Bedingung, minimale dynamische Beanspruchungen in der Säule-l-zu erreichen, gewählt. Die Hilfsmasse --18-- ist in Form von zwei massiven, durch Bolzen miteinander verbundenen Hälften ausgeführt. Die innenfläche jeder Hälfte weist ebene Flächen auf, an denen elastische Elemente --7-- derselben Konstruktion befestigt sind, wie sie bei der elastischen Verbindung --5-- des Unwuchtantriebes --6-- verwendet sind.
Die
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gestimmt, wo die Schwingungs amplitude Av des Unwuchtantriebes --6-- zumindest annähernd Null ist, was eine hohe Lebensdauer der Lager derVibratoren--12und 13-- und eine Verminderung der dynamischen Einwirkung des Förderers auf das Fundament gewährleistet, während sich die Amplitude Av2 der Säule--l-- und die Amplitude Av der Hilfsmasse --18 -- in dem stabilstenBereich der Amplitudenfrequenzkennlinie befinden.
Bei der Projektierung des Förderers werden die Frequenz CI) und die Amplitude Av2 der Schwingungen der Säule-l-vorgegeben. Vorgegeben ist gewöhnlich auch der Vibrationswinkel a, der zwischen der Horizontalen und der Schwingungsrichtung der Rinne --2-- auf deren Mittelradius Rm gemessen wird. Bestimmend für die Vorgabe dieser Parameter ist die Leistung des Förderers.
Als Berechnungsparameter des Förderers gelten die Grössen der Schwingungsmassen, die Störkraft des Vibrators und die Steifigkeiten der elastischen Verbindungen des Förderers.
Die genannten Parameter lassen sich aus der Betrachtung der Bedingungen des Gleichgewichtes von Kräften ermitteln, die an jeder der Schwingungsmassen angreifen.
Angenommen, die Steifigkeiten der Federn --16-- seien um ein Vielfaches geringer als die Steifigkeit der elastischen Verbindungen des Antriebes --6-- und der Hilfsmasse --18--, d. h. Ci C2, C3 und K1 K2, K3 ; nach der Bedingung des Gleichgewichtes der am Antrieb --6-- angreifenden Kräfte haben die Ausdrücke für die Ermittlung der Steifigkeiten C, K die folgende Form :
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wobei Kv und Kh Verstärkungsfaktoren für Störkraft bzw.
Störmoment bedeuten, die sich gemäss den Gleichungen errechnen :
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Aus der Betrachtung des Gleichgewichtes der an der Säule-l-angreifenden Kräfte lässt sich die Steifigkeit der elastischen Verbindungen bestimmen, das sie mit der Hilfsmasse --18-- verbindet:
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wobei die Verhältnisse der Grössen vertikaler Schwingungsamplituden der Hilfsmasse --18-- und der Säule --1-- Av3/Av2 und horizontaler Amplituden Ah3/Ah2 aus der Bedingung einer zulässigen Deformation der elastischen Elemente --7-- bis zu deren Zerstörung gewählt werden.
Die Parameter der Hilfsmasse --18-werden aus der Bedingung des Gleichgewichtes der an ihr angreifenden Belastungen bestimmt :
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In der vorgeschlagenen Konstruktion des Förderers erreicht der Verstärkungsfaktor der Störkraft, die von den Vibratoren --12 und 13-- erzeugt wird, die Werte K = 2, 5... 3, 5.
Der Förderer arbeitet wie folgt. Bei Einschaltung der Vibratoren --12 und 13-- und bei deren sich eingestellten synchronem Lauf entstehen zeitgleiche Längs- und Torsionsschwingungen der Säule --1--, so dass die Gesamtschwingung der im Inneren der Säule --1-- befestigten Rinne --2-- unter einem Winkel zu deren Förderoberfläche gerichtet ist. Das auf die Rinne --2-- über den Rohrstutzen --28--ankommende Fördergut wird unter Einwirkung dieser gerichteten Schwingungen der Rinne --2-- auf dieser hoch zu dem oberen Rohr-
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und um sie herum ausführt.
Dabei wirken auf die Säule-l-seitens der Hilfsmasse --18-- eine zusätzliche Störkraft und ein Störmoment ein, wodurch es möglich ist, die erforderliche Störkraft des Unwuchtantriebes --6-- zu senken, die
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dynamischen Beanspruchungen auf die Säule-l-zu vermindern und die Förderhöhe des Gutes sowie die
Leistungsfähigkeit des Förderers zu steigern. Die Zwischenresonanzabstimmung gewährleistet einen stabilen Betrieb des Förderers.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Senkrechter Vibrationsförderer, bestehend aus einer rohrförmigen Säule, die mit einer an ihrem Mantel angebrachten wendelförmigen Rinne und mit einem Unwuchtantrieb versehen ist, der an der Säule mit Hilfe einer elastischen Verbindung mit linearer Kennlinie befestigt ist, wobei der Förderer über Dämpfer auf dem Fundament abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Säule (1) wenigstens eine zur Verstärkung der vom Unwuchtantrieb (6) erzeugten Säulenschwingungen dienende Hilfsmasse (18) angeordnet und an die Säule (1) über eine weitere elastische Verbindung angeschlossen ist,
wobei deren Kennlinie der genannten linearen Kennlinie entspricht und die Steifigkeit beider elastischer Verbindungen in Abhängigkeit von denArbeitsbedingungen des Förderers im Zwischenresonanzbereich, vorzugsweise in der Mitte zwischen der zweiten und dritten Eigenfrequenz der Schwingungen gewählt ist.