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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingförderer mit einem mit Auflagern verbundenen Rahmen an dem eine mehrteilige Förderrinne federnd gehalten und gegenüber diesem mittels eines Antriebs in Schwingung versetzbar ist, wobei die einander benachbarten Teile der Förderrinne im Gegentakt schwingen.
In der Tabak- und Teeindustrie, wie auch auf andern Gebieten, werden Schwingförderer in verschiedenen Ausführungen verwendet. Ein zentrales Problem stellt bei all diesen Maschinen der Massenausgleich der schwingenden Förderrinnen dar, Ist nämlich kein Massenausgleich vorgesehen, so übertragen sich die einseitigen Massenkräfte auf die Auflager, bzw. auf das Gebäude.
Zudem ist die Lärmentwicklung und die mechanische Belastung der Einzelteile beträchtlich.
Zum Ausgleich der bei solchen Schwingförderern auftretenden Massenkräfte wurde bisher die Förderrinne in zwei Teilrinnen unterteilt, die zueinander im Gegentakt schwingen. Der angestrebte Massenausgleich wird so jedoch nur unvollkommen erreicht, da sich in diesem Fall ein an den Massenschwerpunkten angreifendes Kräftepaar ergibt, wobei die beiden Massenkräfte voneinander einen Normalabstand aufweisen, so dass ein unerwünschtes Restmoment aus Massenkraft x Normalabstand übrig bleibt. Dieses Restmoment steigt mit der Grösse bzw. Länge der Anlage
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Ein optimaler Massenausgleich würde sich ergeben, wenn kein Normalabstand zwischen den
Massenkräften vorhanden wäre. Dies wird bei einer andern Art von Schwingförderern erreicht, bei denen eine einteilige Förderrinne und ein zu dieser im Gegentakt schwingendes Ausgleichsge- wicht vorgesehen ist, welches die gleiche Masse wie die Förderrinne aufweist. Bei dieser Bauart ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die Antriebsleitung, insbesondere zur Überwindung des Startmoments auf Grund des Ausgleichsgewichts stark erhöht werden muss und verglichen mit jener für Bauarten ohne Ausgleichsgewicht ungefähr den doppelten Wert erfordert. Solche Maschinen sind in der Regel sehr schwer und aufwendig und wo raumsparende Schwingförderer erforderlich sind, bringt die Unterbringung des Gegengewichts oft unlösbare Probleme mit sich.
Eine dritte Art Schwingförderer besteht aus einem Rahmen, über dem an Federn abgestützt, eine Förderrinne schwingt. Die Antriebselemente sind am Rahmen befestigt. Der Rahmen ist jedoch nicht fest mit den Auflagern verbunden, sondern an Federn - meistens Spiralfedern - aufge- hängt. Der gewichtsmässig auf die Förderrinne abgestimmte Rahmen schwingt beim Betrieb im Gegentakt zur Förderrinne und gewährleistet dadurch einen zumeist einigermassen genügenden Massenausgleich. Es ergeben sich jedoch verschiedene Nachteile. So sind die am Rahmen angebrachten Antriebselemente ständig den Schwingungen des Rahmens ausgesetzt. Die Aufhängung des Rahmens an Spiralfedern ist aufwendig und kostspielig. Der Federweg der Blattfedern zwischen Rahmen und Förderrinne wird zum Teil von der Gegentaktbewegung des Rahmens aufgezehrt.
Um genügend Schwinghub für die Förderrinne zu erhalten, müssen die Blattfedern entsprechend grösser dimensioniert werden, was folglich eine grössere Antriebsleistung voraussetzt. Schliesslich werden Stösse aus nicht vollständig ausgeglichenen Massenkräften, wenn auch in gedämpfter Form, auf die Auflager übertragen.
Ziel der Erfindung ist es einen Schwingförderer der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der einen vollkommenen Massenausgleich ohne Ausgleichsgewicht ermöglicht und bei dem mit einer relativ kleinen Antriebsleistung das Auslangen gefunden wird.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Förderrinne in eine ungerade Anzahl von Teilrinnen unterteilt ist und die gesamte Masse der einen Gruppe von phasengleich schwingenden Teilrinnen gleich der gesamten Masse der andern Gruppe von Teilrinnen ist, welche innerhalb dieser Gruppe phasengleich jedoch in bezug auf die Teilrinnen der andern Gruppe im Gegentakt schwingen und wobei die Resultierende der durch die Massenschwerpunkte der einzelnen ein und derselben Gruppe angehörenden Teilrinnen gehenden Massenkräfte und die Resultierende der Massenkräfte der andern Gruppe von Teilrinnen auf einer Geraden liegen, gleich gross und einander entgegengerichtet sind.
Durch die Aufteilung in eine ungerade Anzahl von Teilrinnen, deren Anzahl daher zumindest drei beträgt und die Aufteilung der gesamten Masse aller Teilrinnen in zwei gleich grosse Teile, ist, unter der Voraussetzung, dass das Eigengewicht einer jeden Teilrinne über deren Länge gleichmässig verteilt ist, bzw. deren Massenschwerpunkt mit deren geometrischer Mitte zusammenfällt,
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sichergestellt, dass die Resultierenden der Massenkräfte der einzelnen Teilrinnen einer jeden der beiden Gruppen an einem gemeinsamen Punkt angreifen, bzw. die Vektoren der Resultierenden auf einer Geraden liegen, gleich gross und einander entgegengerichtet sind, so dass sich ein vollständi- ger Ausgleich der Massenkräfte ergibt.
Ist das Eigengewicht einer Teilrinne, z. B. der mittleren von drei Teilrinnen, nicht gleich- mässig über deren Länge verteilt, so kann deren Massenschwerpunkt ausserhalb ihres geometrischen
Mittels liegen. Um nun zu erreichen, dass die Resultierende der Massenkräfte der beiden äusseren
Teilrinnen, welche die eine Gruppe der Teilrinnen bilden, durch den Massenschwerpunkt der mittle- ren Rinne geht, können diese entsprechend unterschiedliche Massen aufweisen, doch muss die Summe der Massen der äusseren beiden Teilrinnen gleich jener der mittleren Rinne sein.
Grundsätzlich ist es aber auch in einem solchen Fall möglich, äussere Teilrinnen mit gleichen Massen zu verwen- den, doch muss dann zumindest bei einer dieser Teilrinnen der Massenschwerpunkt von ihrem geometrischen Mittel entsprechend verschoben sein, um zu erreichen, dass der Vektor der Resultieren- den der Massenkräfte der beiden äusseren Teilrinnen auf der durch den Vektor der Massenkraft der mittleren Rinne bestimmten Geraden liegt.
Selbstverständlich müssen bei dem erfindungsgemässen Schwingförderer die allgemein bekann- ten Konstruktionslinien für Schwingförderer beachtet werden. So müssen den zwischen dem Rahmen und den Teilrinnen vorgesehenen Federn gleiche Massen zugeteilt werden, so dass jede Feder den gleichen Gewichtsanteil der jeweiligen Rinne trägt.
Weiters sind bei dem Schwingförderer Federn zu verwenden, die sich sowohl in ihren geometrischen Abmessungen als auch in ihren Materialeigen- schaften gleichen, wobei es für das Schwingungsverhalten von grosser Wichtigkeit ist, dass auch die freien Längen der Federn gleich sind, Ausserdem soll die Betriebsfrequenz möglichst nahe der Eigenfrequenz der frei schwingenden Förderrinne, die also bei abgekuppeltem Antrieb durch einen Stoss in Schwingung versetzt wurde, gewählt werden, um den Energiebedarf möglichst klein zu halten, wobei das Antriebssystem selbst in sich massenausgeglichen sein muss, um die Übertragung von Vibrationen auf den Rahmen möglichst zu vermeiden.
Bei kurzen Förderanlagen können sich, bedingt durch die notwendige Unterteilung in mindestens drei Teilrinnen, insofern Schwierigkeiten ergeben, dass sich für die Abstützung der äusseren Teilrinnen nur ein Federpaar und somit eine statisch unbestimmte Lagerung ergibt, wenn die Bedingungen der Zuordnung von gleichen Massen zu jeder Feder und der Verwendung von gleichen Federn eingehalten werden soll. In einem solchen Fall wäre zwar die Verwendung anderer Federn, bei denen sich wieder statisch bestimmte Auflager für die die äusseren Rinnen ergeben würden, möglich, doch hätte dies wieder einen Einfluss auf die Eigenfrequenz der Rinne, die wieder für die Betriebsfrequenz, die gegebenenfalls aus andern Gründen weitgehend festgelegt ist, bzw. den Energieverbrauch von entscheidender Bedeutung ist.
Es hat sich daher in solchen Fällen als sehr vorteilhaft erwiesen, dass die zu einer Gruppe gehörenden Teilrinnen miteinander über starre Verbindungsbrücken verbunden sind. Auf diese Weise ergeben sich zwangsläufig statisch bestimmte Auflagerverhältnisse, selbst wenn für die Abstützung jeder der zu einer Gruppe gehörenden Teilrinnen nur ein Federpaar möglich ist.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 und 2 zum Stand der Technik zählende Schwingförderer in schematischer Darstellung, Fig. 3 einen erfindungsgemässen Schwingförderer mit dreiteiliger Förderrinne, Fig. 4 das Schema eines erfindungsgemässen Schwingförderers mit fünfteiliger Förderrinne und Fig. 5 und 6 eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schwingförderers mit dreiteiliger Förderrinne.
Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Schwingförderer mit zweiteiliger Förderrinne-l, l"-deren beide Teilrinnen durch einen nicht dargestellten Antrieb gegenphasig in Schwingung versetzbar sind. Die Teilrinnen und und 1'- sind über Federn --2-- an einem fest aufliegenden Rahmen
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stellt. Wie aus der Fig. 1 sehr deutlich zu ersehen ist, wirkt trotz der Teilung der Förderrinne in zwei gleich grosse in Gegenphase schwingenden Massen ein Restmoment auf den Rahmen --3-- ein. Dieses Restmoment ist durch den Normalabstand Ls der beiden Vektoren der Massenkräfte
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-F,, F,--und der Grösse dieser Kräfte bestimmt und errechnet sich aus Fi x Ls.
Fig. 2 zeigt einen Schwingförderer mit einer durchgehenden Förderrinne --5-- die über Federn-2-an dem fest aufliegenden Rahmen --3-- abgestützt ist und bei dem als Massenausgleich
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-6- vorgesehen- 5'und 6'-der Rinne-5-bzw. des Ausgleichsgewichts --6-- angreifenden Massenkräfte --Fs, F6-- bzw. dren Vektoren liegen auf Grund der in Förderrichtung entsprechend versetzten Anordnung auf einer Geraden und sind gleich gross jedoch einander entgegengerichtet, wodurch sich ein vollständiger Massenausgleich, allerdings um den Preis eines auf Grund des Ausgleichsge- wichts erhöhten Antriebsleitung, ergibt.
Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemässen Schwingförderer mit einer aus drei Teilrinnen --1,
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gleichmässig verteilt ist. Sämtliche Teilrinnen --1, 1', 1"-- sind über gleiche Federn --2-- an dem fest aufliegenden Rahmen --3-- abgestützt wobei jeder Feder --2-- gleiche Massen zugeordnet sind.
Der Antrieb der Teilrinnen erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Kur- betrieb-7-, der in sich massenausgeglichen ist und einen ebenfalls massenausgeglichenen Bewegungsumkehrmechanismus --B--. Selbstverständlich sind auch andere Antriebssysteme verwendbar.
Um eine gute Übergabe des Förderguts von einer Teilrinne zur nächsten sicherzustellen ist in die äussere Teilrinne --1-- und die mittlere Teilrinne --1'-- vorgeformte Überführungsleitbleche - 9-- eingenietet.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ergibt sich bei dem erfindungsgemässen Schwingförderer ein vollständiger Massenausgleich, ohne dass dazu ein Ausgleichsgewicht nötig ist. An den Massenschwerpunkten-4 bzw. 4"-- der äusseren gleichzeitig schwingenden Teilrinnen --1 bzw. 1"-- greifen, wie durch die Vektoren dargestellt ist, dessen Massenkräfte --Fi bzw. F-an, die jeweils halb
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ren Teilrinne --1'-- an und ist der Massenkraft --F2 -- entgegengerichtet, wodurch sich ein vollständiger Massenausgleich ergibt.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Eigengewichte der Teilrinnen über deren Länge mit genügender Genauigkeit gleichmässig verteilt, weshalb die äusseren, eine Gruppe von gleichphasig schwingenden Teilrinnen bildenden Rinnen und und 1"-- gleiche Massen aufweisen, von denen jede gleich der halben Masse der mittleren Teilrinne--'-ist, welche im Sinne der Erfindung die zweite in Gegenphase zu den Teilrinnen der ersten Gruppe schwingende Gruppe von Teilrinnen darstellt.
Wäre das Eigengewicht der mittleren Teilrinne--'-ungleichmässig über deren Länge verteilt, so dass deren Massenschwerpunkt ausserhalb der geometrischen Mitte der Rinne zu liegen kommt, so müssten die äusseren Teilrinnen --1, 1"-- entsprechend unterschiedliche Massen aufweisen, deren Summe wieder gleich der Masse der mittleren Teilrinne-l"-sein müsste, damit die Resultierende der Massenkräfte der äusseren Teilrinnen wieder an dem gleichen Punkt wie die Massenkraft der mittleren Teilrinne angreift.
Grundsätzlich kann ein erfindungsgemässer Schwingförderer auch mit mehr als drei Teilrinnen, stets jedoch einer ungeraden Anzahl, ausgerüstet werden. So zeigt Fig. 4 beispielsweise das Schema eines Förderers mit fünfteiliger Förderrinne. Von den Teilrinnen -1,1',1",1#,1""-- schwingen die eine Gruppe bildenden Teilrinnen 1",1#-- phasengleich miteinander, desgleichen die
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l'"-,andern Gruppe von Teilrinnen gewählt ist. Ausserdem greifen die Resultierenden der Massenkräfte einer jeden Gruppe von Teilrinnen an dem gleichen Punkt an, so dass sich ein voller Massenaus- gleich ergibt.
Dies ist durch die Massenverteilung innerhalb einer jeden Gruppe bedingt, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel die Massen der zu einer Gruppe gehörenden Teilrinnen gleich gewählt sind und die Massenschwerpunkte der einzelnen Teilrinne mit deren jeweiligen geometrischen Mittel zusammenfallen. Die beiden letzten Bedingungen sind jedoch keineswegs zwingend, es muss durch entsprechende Verteilung der Massen lediglich sichergestellt werden, dass die Resultierenden auf einer Geraden liegen.
Ein Sonderfall eines erfindungsgemässen Schwingförderers mit dreiteiliger Förderrinne ist in Fig. 5 und 6 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die äusseren Teilrinnen --1 bzw.
1"-- über Verbindungsbrücken --10-- miteinander verbunden. Die mittlere Teilrinne-l'-ist über lediglich zwei Federpaare --2-- abgestützt, so dass sich unter Berücksichtigung des Konstruktionsprinzips jeder Feder gleiche Massen zuzuordnen und für die Abstützung der Teilrinnen gleiche Federn zu verwenden, für die äusseren Teilrinnen --1 bzw. 1"-- statisch unbestimmte Abstützungen mit lediglich einem Federpaar --2-- ergeben. Durch die Verbindung der beiden äusseren Teilrinnen und und 1"-- mittels der Brücken --10-- ergibt sich für beide, die dadurch eine Einheit bilden, wieder eine statisch bestimmte Auflagerung.
Die Massenkraft --F 1 -- der durch die äusseren Teilrinnen --1, 1"-- und den Brücken --10-- gebildeten Einheit und die Massenkraft --F2 -- der mittleren Teilrinne--'-sind auf Grund der gleichen Massen der genannten Teile gleich gross und wegen des gegenphasigen Schwingens der Einheit und der mittleren Teilrinne-l'-einander entgegengerichtet, wobei durch entsprechende Verteilung der Massen sichergestellt ist, dass die Vektoren der Massenkräfte --F1 und F 2 -- auf einer Geraden liegen.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist zwar stets der Rahmen mit dem den Auflagern verbunden, doch ist dies für die Erfindung nicht wesentlich. Es wäre beispielsweise auch möglich, einen erfindungsgemässen Schwingförderer an elastischen Streben oder sogar an Seilen an einer Decke hängend anzuordnen. Auf Grund des totalen Massenausgleichs käme auch in letzterem Fall der Rahmen nicht in Schwingungen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schwingförderer mit einem mit Auflagern verbundenen Rahmen, an dem die mehrteilige Förderrinne federnd gehalten und gegenüber diesem mittels eines Antriebs in Schwingung versetzbar ist, wobei die einander benachbarten Teile der Förderrinne im Gegentakt schwingen, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrinne in eine ungerade Anzahl von Teilrinnen (1... l"") unterteilt ist und die gesamte Masse der einen Gruppe von phasengleich schwingenden Teilrinnen (1, 1", 1"") gleich der gesamten Masse der andern Gruppe von Teilrinnen (1', !"') ist, welche innerhalb dieser Gruppe phasengleich, jedoch in bezug auf die Teilrinnen (1, 1", 1"") der andern Gruppe im Gegen-
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