Entleerungsvorrichtung an Gutsbehälter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Entleerungsw vorrichtung an Gutsbehälter, mit einem unter einem Gutauslass des Behälters angeordneten Vibrationstrichter.
Körnige, pulverförmige, kleinstückige oder faserförmige Materialien werden vielfach in Vorratsbehältern aufbewahrt und durch einen unter diesem Behälter angeordneten Vibrationstrichter zum Zwecke der Verarbeitung weitergefördert. Der Vibrationstrichter bildet hierbei gewissermassen den Boden des stationär angeordneten Gutsbehälters. Die bei der Vibration des Trichters auftretenden Reaktionskräfte, gleicher Grösse und entgegengesetzter Richtung, werden bei den bekannten Aus, führungen auf das den stationären Gutsbehälter tragende Fundament übertragen. Eine derartige Anordnung führt zu unerwünschten Vibrationsbeanspruchungen des Fundaments und Gebäudes, verursacht einen erheblichen Energieverlust und erfordert teure zusätzliche Massen ausschliesslich zur Kompensation der Vibrationsbewegungen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die erläuterten Mängel vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass Gutsbehälter und Trichter über eine erste Gruppe elastischer Elemente miteinander verbunden und über eine zweite Gruppe elastischer Elemente gemeinsam am Fundament abgestützt und durch wenigstens einen Vibrationserzeuger in gegenphasige Schwingungen bei einer Frequenz versetzbar sind, die oberhalb der Eigenfrequenz der aus Gutsbehälter, Trichter und der zweiten Gruppe elastischer Elemente bestehenden Anordnung liegt.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispieles der Entleerungsvorrichtung ;
Fig. 2 einen Teilschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1;
Fig. 3 eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles ;
Fig. 5 eine Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispieles der Erfindung.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vibrations Gutsbehälter 10, der eine beliebige Form und Grösse besitzen kann, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Hohlzylinder ausgebildet und wird von drei isolierenden Abstützungen 11 getragen, wobei er in einer bestimmten Richtung beweglich ist. In Fig. 1 sind lediglich zwei der drei um je 1200 gegeneinander versetzten Abstützungen 11 sichtbar. Die Abstützungen können beispielsweise durch mit Luft oder Flüssigkeit gefüllte Gummibälge, durch feste Gummipuffer oder durch Stahlfedern gebildet werden. Jede dieser Abstützungen 11 ruht auf einer Grundplatte 12 und ist mit dem Behälter 10 über einen kanalförmigen Steg 13 verbunden. Die Stege 13 sind am Behälter 10 mittels horizontaler Platten 14 befestigt. Auf diese Weise ist der Behälter 10 nahe seinem oberen Ende (Eintrittsseite) federnd abgestützt.
Ein Trichter 15 weist an seinem kegelstumpfförmigen Mantel vier Stege 16 auf, die um 90" gegeneinander versetzt sind. Diese Stege 16 stützen sich über je einen flexiblen, mit Druckgas oder Druckflüssigkeit gefüllten Gummibalg 18 auf einer Halterung 17 ab.
Der Trichter 15 ist auf diese Weise federnd abgestützt und ist in allen Richtungen begrenzt frei beweglich.
Statt der erwähnten flexiblen Gummibälge 18 können beispielsweise auch feste Gummipuffer oder Stahlfedern Verwendung finden. Der Trichter 15 ist an seinem unteren Ende mit einem kurzen zylindrischen Teil 19 versehen, durch dessen offenen Boden Material austreten kann. Um den aus dem Trichter 15 austretenden Materialfluss einstellen zu können, ist ein konischer Ablenkkörper 20 auf einem Gewindebolzen 21 befestigt, der einsltellbar durch einen am zylindrischen Teil 19 befestigten, U-förmigen Bügel 22 hindurchgreift.
Die Halterungen 17 weisen je zwei mit Abstand voneinander angeordnete vertikale Schenkel 23 auf, die den zugehörigen Steg 16 umfassen und an ihren unteren Enden durch eine Brücke 24 verbunden sind, auf der sich der Gummibalg 18 abstützt. Die oberen Enden der Schenkel 23 sind starr mit Armen 25 verbunden, die vom Behälter 10 nach unten ragen. Der Trichter 15 hängt auf diese Weise am Gutsbehälter 10.
Der Trichter 15 wird - wie noch näher erläutert wird in Vibrationsbewegung versetzt; über den Trichter gelangt dann auch der die Reaktionskräfte erzeugende Gutsbehälter in Vibration.
Der Trichter 15 ist mit einem zylindrischen oberen Teil 26 versehen, der teleskopartig das untere Ende des Gutsbehälters 10 übergreift. Zur Erzielung einer Staubabdichtung ist ein flexibles Dichtungselement 27 mit seinem unteren Rand mittels eines Bandes 28 an der Aussenseite des zylindrischen oberen Teiles 26 und an seinem oberen Rand mittels eines ähnlichen Bandes 29 an einem Flansch 30 an der Aussenseite des Behälters 10 festgelegt (vgl. Fig. 2).
Der Trichter 15 wird in eine schraubenförmige Vibrationsbewegung versetzt, die eine vertikale Komponente sowie eine weitere Komponente aufweist, die aus einer Schwingung des Trichters 15 um seine vertikale Achse besteht. Zu diesem Zweck sind zwei Elektromotoren 31 an gegenüberliegenden Seiten des Trichters 15 angeordnet. Jeder dieser beiden Motoren, von denen in Fig. 1 nur einer sichtbar ist, wird von einem Gehäuse 32 dicht umschlossen. Die Motorwelle 33 ist an ihren Enden mit zwei exzentrisch angebrachten Gewichten 34 versehen.
Die beiden Motorwellen 33 sind gegenüber einer Ebene, die durch die vertikale Achse des Trichters 15 und die Mittelpunkte der beiden Motorwellen verläuft, um gleiche, jedoch entgegengesetzte Winkel geneigt.
Durch diese Neigung der Motorwellen verursacht jede Umdrehung der Wellen nicht nur eine vollständige Schwingbewegung des Trichters 15 um seine vertikale Achse, sondern zugleich eine vollständige, hin- und hergehende vertikale Bewegung des Trichters. Es ergibt sich somit eine resultierende schraubenförmige Vibrationsbewegung des Trichters. An Stelle der in Fig. 1 dargestellten Antriebseinrichtung können auch andere Vorrichtungen Verwendung finden, durch die der Trichter 15 eine schraubenförmige Vibrationsbewegung erfährt. Die bei der Vibration des Trichters 15 entstehenden Reaktionskräfte werden dazu benutzt, dem Gutsbehälter 10 eine schraubenförmige Vibrationsbewegung aufzuprägen. Die Abstützungen 11 halten die Vibration des Behälters 10 vom Fundament fern, isolieren die Anordnung somit vibrationsmässig.
Der den unteren Teil des Behälters 10 bildende Trichter 15 stützt sich auf gesonderten Federelementen, nämlich den Gummibälgen 18, ab und wird durch die erläuterte Erregereinrichtung in Vibration versetzt.
Das durch die Gummibälge 18 gebildete Federsystem des Trichters 15 wird starr vom Behälter 10 getragen.
Auf den Behälter 10 wird daher eine bestimmte Vibrationsbewegung übertragen : bei richtiger Auslegung des aus dem Behälter 10 und dem Trichter 15 bestehenden Systems ergibt sich ein vollkommener Ausgleich. Gutsbehälter 10 und Trichter 15 schwingen dabei in Phasenopposition, so dass sich die einander entgegenwirkenden Kräfte aufheben. Jegliche Zusatzmasse, die keine andere Funktion als die einer Kompensation der Vibrationseinheit besitzt, wird vermieden; durch die Schwingbewegung, in die die ganze Behälteranordnung bei den in Frage kommenden Abmessungen versetzt wird, ergibt sich eine Fluidirierung des gesamten Behälterinhaltes. Die Energie, die bisher vom Fundament aufgenommen werden musste, wird durch den über dem erregten Trichter angeordneten Gutsbehälter 10 aufgenommen und dadurch nutzbar gemacht.
Die Anordnung kann dabei auch so getroffen werden, dass die Erreger am Gutsbehälter 10 angeordnet werden und der Trichter 15 als Ausgleichselement arbeitet.
Es ist nicht erforderlich, dass Trichter 15 und Gutsbehälter 10 gerade eine schraubenförmige Vibra tionsbewegung ausführen. Jede beliebige Vibrationsbewegung genügt, bei der sich der Trichter 15 und der Gutsbehälter 10 in Phasenoppositon bewegen. Die vom Trichter und vom Gutsbehälter zurückgelegten Wege sind ihrer Masse umgekehrt proportional; wenn beispielsweise die Masse des Trichters 15 ein Drittel der Masse des Gutsbehälters, ist, so ist der Vibrationsweg des Trichters dreimal so lang wie der des Gutsbehälters. Eine solche verhältnismässig grosse Bewegung ergibt im unteren Teil des Systems ein gutes dynamisches Verhalten. Die Bewegung stellt eine harmonische Schwingung dar, bei der die Energie in den Federn gespeichert wird, wenn die beiden schwingenden Element am Ende ihrer Bewegungsbahn vor der Umkehr kurzzeitig zum Stillstand kommen.
Wenn der Gutsbehälter 10 und der Trichter 15 einander nicht ausgleichen, kann noch eine dritte Masse vorgesehen werden.
Die Federn, die den Trichter 15 am Gutsbehälter 10 abstützen, arbeiten bei oder nahe der Eigenfrequenz und können vertikal oder unter einem gewissen Winkel gegenüber der Vertikalen angeordnet werden. Sind die Federn - wie in Fig. 1 dargestellt - vertikal angeordnet, so können sie axial und seitlich die gleiche Federkonstante besitzen. Werden die Federn unter einem Winkel gegenüber der Vertikalen angeordnet, so wird die Anordnung so bemessen, dass sie vertikal mit Eigenfrequenz schwingt und für die erforderliche seitliche Bewegung eine kleine zusätzliche Kraft benötigt.
Das Federsystem, das den Trichter 15 mit dem Gutsbehälter 10 verbindet, wird allgemein so bemessen, dass die Federn immer näher an ihre Eigenfrequenz kommen, wenn zusätzliches Material in den Gutsbehälter und Trichter hineingelangt und auf diese Weise die vertikale Komponente vergrössert wird. Ist der Trichter gefüllt, so entwickeln die Federn ihre grösste Federkraft, was in diesem Falle auch erwünscht ist.
Die Federn, die den Gutsbehälter 10 am Fundament abstützen, sind so bemessen, dass bei geringster Dämpfung eine gute Schwingungsisolation erzielt wird.
Der Trichter 15 besitzt im leeren Zustand eine hohe Frequenz, die kleiner wird, wenn Material in den Trichter gelangt und daher ein Minimum bei völlig gefülltem Trichter ist. Der Gutsbehälter 10 besitzt andererseits eine niedrige Frequenz. Der Trichter 15 kann beispielsweise im leeren Zustand eine Frequenz von 1200 Schwingungen/Minute und im gefüllten Zustand eine Frequenz von 870 Schwingungen/Minute aufweisen. Die Frequenz der isolierenden Abstützungen des Gutsbehälters kann beispielsweise 270 Schwingungen/ Minute betragen. Wird der Gutsbehälter mit Material gefüllt, so neigt das ganze System zur Dämpfung. Um dies zu korrigieren, können mehr als zwei der in Zu sammenhang mit Fig. 1 erläuterten Erregereinheiten verwendet werden.
Es können beispielsweise sechs, acht, zwanzig oder eine sonstige Kombination von Er- regerpaaren benutzt werden. Zu Beginn der Füllung des Behälters werden zum Ausgleich der Dämpfung beispielsweise zwei Motoren gespeist. Wird dann immer mehr Material eingeführt und die vertikale Komponente weiter gedämpft, so werden zwei weitere Motoren eingeschaltet usw. Einige dieser zusätzlichen Erreger können so angeordnet sein, dass sie im Unterschied zu den geneigt angeordneten Motoren 31 einen rein vertikalen Hub erzeugen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Entleerungsvorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Ein schwerer Ring 35 stützt sich auf einer Anzahl mit Druckluft oder Druckflüssigkeit gefüllter, flexibler Gummibälge 18 a ab. Der Gutsbehälter 10a wird von einer Anzahl flexibler Abstützungen 11a getragen, die auf dem Ring 35 ruhen. Der Behälter 10a greift nach unten durch den Ring 35 hindurch und ist mit Armen 25a versehen, die auf den Gummibälgen lla aufliegen. Der Trichter 15a weist t Stege 16a auf, die sich auf Gummi- bälgen 18a abstützen, die von Halterungen 17a getragen werden.
Diese Halterungen bestehen wiederum aus je zwei mit Abstand voneinander angeordneten, vertikalen Schenkeln 23a, die den zugehörigen Steg 16a umgreifen und an ihrem unteren Ende durch eine Brücke 24a verbunden sind, auf der sich der betreffende Gummibalg 18 a abstützt. Die oberen Enden der Schenkel 23a sind starr an der Unterseite des Ringes 35 befestigt. Der Trichter 15a wird in gleicher Weise wie der Trichter 15 des zuvor erläuterten Ausführungsbeispieles in Vibrationsbewegung versetzt; diese Vibrationsbewegung des Trichters 15a wird zur Erzeugung einer entsprechenden Vibrationsbewegung des Behälters 10a benutzt. Es ist auch möglich, am Gutsbehälter 10a gleichfalls Erreger vorzusehen.
Der Ring 35 ist in der neutralen Zone des Vibrationssystems angeordnet. Bei der Vibrationseinrichtung gemäss Fig. 1 wird durch die schraubenförmige Vibrationsbewegung, die dem Gutsbehälter 10 aufgeprägt wird, eine gewisse Vibration trotz der weitgehenden Isolation durch die Abstützungen 11 auf das Fundament übertragen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 werden demgegenüber der Gutsbehälter 10a und der Trichter 15a, die beide in einer harmonischen Bewegung längs einer schraubenförmigen Bahn schwingen, vom Ring 35 getragen, der in der neutralen Zone des Schwingungssystems angeordnet und federnd abgestützt ist. Dadurch wird erreicht, dass praktisch überhaupt keine Vibrationen auf das Fundament übertragen werden.
Bei beiden erläuterten Ausführungsbeispielen tritt ein vollkommener Kräfteausgleich ein, da Gutsbehälter und Trichter in Phasenopposition schwingen. Wenn sich also der Behälter 10 bzw. 10a längs der Schraubenbahn nach oben bewegt, bewegt sich der Trichter 15 bzw. 15a längs einer solchen Schraubenbahn gerade nach unten und umgekehrt. Je nachdem, an welchem der beiden Teile die Erregereinrichtungen angebracht sind, erfolgt der Kräfteausgleich durch das jeweils andere Element.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 veranschaulicht. Der Trichter 15b besitzt einen umgekehrt kegelstumpfförmig ausgebildeten Mantel 36, der unten in eine kreisförmige Austrittsöffnung 37 mündet. Der Trichter 15b ist an der Austrittsseite mit einer von Hand einstellbaren Sperre 38 versehen, die eine Einstellung der gewünschten Materialaustrittsmenge oder eine vollständige Absperrung ermöglicht. Zwischen der Oberseite des Trichters 15b und der Unterseite des Gutsbehälters 10b ist, wie bei den erläuterten Ausführungsbeispielen, ein Dichtungselement 27b vorgesehen.
Der Gutsbehälter 10b ruht wiederum auf drei Abstützungen 11b und der Trichter 15b auf vier Abstützungen 18b. Der Trichter 15b wird von einem Erreger 39 in Schwingung versetzt. Der Erreger 39 enthält einen Motor mit nach zwei Seiten verlängerter Welle und ist so angeordnet, dass diese Welle vertikal angeordnet ist. Das Gehäuse 40 dieses Erregers 39 wird von zwei horizontalen Platten 41 getragen, die mit der Aussenwand des Trichters 15b verbunden sind. Auf der Motorwelle des Erregers 39 sind zwei exzentrisch angeordnete Fliehgewichte befestigt, die Zentrifugalkräfte in horizontaler Richtung erzeugen und den Vibrationsantrieb bewirken. Die Gewichte sind durch Abdeckungen 42 zugänglich, die an den Platten 41 mittels Schraubbolzen 43 befestigt sind.
Der resultierende Schwerpunkt der rotierenden Gewichte verläuft in einer horizontalen Ebene, in der zugleich der Schwerpunkt des Trichters 15b sowie die Mittelpunkte der elastischen Abstützungen 18b liegen. Auf diese Weise vibriert der Trichter 15b längs einer senkrecht zu seiner Längsachse verlaufenden Bahn.
Da die Federelemente, auf denen sich der Trichter 15b abstützt, vom Gutsbehälter lOb getragen werden, der sich seinerseits auf den Federelementen 1 1b abstützt, wird die Vibrationsbewegung vom Trichter 15b auf den Behälter 10b übertragen. Trichter und Gutsbehälter vibrieren in Phasenopposition, so dass sich ein Kräfteausgleich ergibt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Entlee rungsvorrichtung ist t in Fig. 5 dargestellt. Der Gutsbe- hälter 10e ruht auch bei diesem Ausführungsbeispiel auf drei isolierenden Abstützungen 11c. Der Trichter 15c ist am Gutsbehälter 10c mittels einer Anzahl von paarweise angeordneten Blattfedern 50 aufgehängt. Die oberen Enden jedes Blattfederpaares sind an einem Winkel 51 befestigt, der von einem an der Aussenseite des Behälters 10c vorgesehenen Block 52 getragen wird. Die unteren Enden jedes Blattfederpaares sind an einem Winkel 53 befestigt, der mit dem Trichter 15c verbunden ist. In Fig. 5 sind lediglich zwei Blattfederpaare 50 veranschaulicht, die so angeordnet sind, dass der ganze Behälter, bei gleichmässiger Versetzung der Blattfederpaare, insgesamt vier solche Blattfederpaare aufweist.
Für eine grössere Anordnung wäre diese Blattfederzahl nicht ausreichend; die Darstellung gemäss Fig. 5 ist daher nur der Einfachheit halber gewählt. Die Blattfedern 50 können aus jedem beliebigen Federmaterial, beispielsweise aus Stahl oder aus einem Glasfaserlaminat, bestehen; sie bilden die einzigen Halterungselemente des Trichters 15c.
An der Aussenseite des Trichters 15c sind zwei Winkel 55 vorgesehen, von denen in Fig. 5 nur einer sichtbar ist, auf denen zwei Lager 54 sitzen. In diesen beiden Lagern ist je eine Antriebswelle 56 gelagert.
Die beiden Lager 54 liegen diametral einander gegen über. Die beiden Wellen 56 werden von gesonderten Motoren angetrieben, die aus Gründen der Einfachheit nicht veranschaulicht sind; sie sind auf den zugehörigen Winkeln 55 ausserhalb der Lager 54 angeordnet.
Die innerhalb der Lager 54 liegenden Enden der Antriebswellen 56 sind mit je einem exzentrischen Ansatz von verringertem Durchmesser versehen, auf dem das¯ eine Ende einer Verbindungsstange 57 gelagert ist. Das andere Ende der Verbindungsstangen 57 ist schwenkbar auf einer Stange 58 gelagert, die in einem Plattenpaar 59 befestigt ist. Jedes Plattenpaar 59 ist mit einem Winkel 60 verbunden, der an der Aussenseite des Gutsbehälters 10e angebracht ist.
Durch die Exzenter wird die Drehbewegung der Antriebswellen 56 in eine Vibrationsbewegung des Behälters 10c und des Trichters 15c umgewetzt, die Verbindungsstangen 57 bewegen abwechselnd den Behälter 10c und den Trichter 15c in Richtung zueinander und voneinander weg. Die Blattfedern 50 werden bei dieser Vibrationsbewegung auf Biegung beansprucht und bestimmen die Bewegungsbahn, längs der der Behälter 10c und der Trichter 15c vibrieren. Da die Blattfedern 50 gegenüber der Vertikalen geneigt sind, wird dem Behälter 10c und dem Trichter 15c eine schraubenförmige Vibrationsbewegung aufgezwungen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel schwingen der Behälter 10c und der Trichter 15c in Phasenopposition, so dass ein vollkommener Kräfteausgleich erzielt wird.
In der Nähe des Bodens des Behälters 10c ist ein verhältnismässig flacher Konus 61 vorgesehen, der von radialen Armen 62 getragen wird, die an der Innenseite des Behälters 10c befestigt sind. Der Konus 61 nimmt einen beträchtlichen Teil des Gewichtes des im Behälter 10c befindlichen Materiales auf. Würde man den Konus 61 weglassen, so würde ein erheblicher Teil des Gewichtes des im Behälter 10c befindlichen Materiales unmittelbar auf den Trichter 15c übertragen, was zur Folge hätte, dass der Behälter 10e als weitgehend leerer Behälter frei von dem Gewicht des normalerweise darin befindlichen Materiales, vibriert. Durch den Konus 61 wird dagegen das Gewicht des Materiales in der optimalen Weise zwischen dem Behälter 10c und dem Trichter 15c aufgeteilt.
Ein solcher Konus 61 wird zweckmässig auch bei den Ausführungsbeispielen gemäss den Fig. 1-4 vorgesehen, ist jedoch aus Gründen der Einfachheit lediglich in Fig. 5 veranschaulicht.
Die Abmessungen und Proportionen der einzelnen Teile können in weiten Grenzen variiert werden. Bei der einfachsten Ausführung finden lediglich drei Ab Abstützungen 11 und nur drei Abstützungen 18 Verwendung. Bei grösseren Anordnungen kann es dagegen erforderlich sein, auch die Zahl der Abstützungen zu vergrössern, um beispielsweise aus Raumgründen die Abmessungen der einzelnen Stützorgane und Stützwinkel verringern zu können oder um eine unerwünscht grosse Belastung an einzelnen Punkten des Fundaments zu vermeiden.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäss den Fig. 1-3 und 5 ist die Vibrationsbewegung symmetrisch zur Achse. so dass die Abstützungen 11 und 18 symmetrisch zur Achse angeordnet werden können. Bei der Ausführung gemäss Fig. 4 lassen sich dagegen gute Verhältnisse dadurch erreichen, dass eine Absetzung diametral gegenüber dem Erregermotor angeordnet wird und die beiden anderen Abstützungen unter einem Winkel von 45 auf gegenüberliegenden Seiten einer Vertikalebene vorgesehen werden, die durch die Achse des Erregermotors und die Achse des Trichters 15b verläuft.
Um bei der Ausführung gemäss Fig. 3 die neutrale Zone des Vibrationssystems zu bestimmen, in der der Ring 35 angeordnet wird, muss man die relative Grösse der beiden vibrierenden Massen und die Steifigkeit der Federelemente berücksichtigen. Ist eine der beiden vibrierenden Massen grösser als die andere, so liegt die neutrale Zone nicht zentral gegenüber den Federn, sondern ist in Richtung auf die grössere Maase hin verschoben. Wenn andererseits die Masse, zu der der Gutsbehälter 10a gehört, etwa gleich der Masse ist, zu der der Trichter 15a gehört, und wenn ferner die Federelemente 11a und 18a gleiche Steifigkeit besitzen, so liegt die neutrale Zone nicht in dem Bereich, in dem in Fig. 3 der Ring 35 angeordnet ist, sondern in der Mitte zwischen den Federelementen 1 1a und 18a.
Zu berücksichtigen ist auch, dass die Halterung mit den Schenkeln 23a nicht vollkommen starr ist, sondern selbst ein allerdings verhältnismässig steifes Federelement bildet.
In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, die federnden Abstützungen, die den Gutsbehälter tragen, so zu bemessen, dass sie gegenüber einer horizontalen Bewegung des Behälters verhältnismässig steif, gegen über einer vertikalen Bewegung dagegen ziemlich weich sind. Auf diese Weise wird eine häufig erwünschte starke vertikale Vibrationsbewegung des Gutsbehälters erzielt, während die horizontale Bewegung stark gedämpft wird, so dass auf das Fundament vorwiegend horizontale Kräfte übertragen werden, die es häufig leichter als vertikale Kräfte aufnehmen kann.
Werden die zur Abstützung des Gutsbehälters dienenden Federelemente in dieser Weise bemessen, so gibt man zweckmässig den federnden Elementen, die zwischen dem Trichter und dem Gutsbehälter vorgesehen sind, die entgegengesetzte Charakteristik; diese Federelemente werden somit gegenüber vertikalen Bewegungen des Trichters verhältnismässig weich ausgebildet.
Durch eine derartige Anordnung verhindert man übermässig grosse vertikale Bewegungen des verhältnismässig leichten Trichters und erzielt auf der anderen Seite trotz der geringen seitlichen Bewegung des Gutsbehälters eine genügende seitliche Vibrationsbewegung des Trichters.
Bei den oben beschriebenen Vorrichtungen wird somit der Gutsbehälter als Kompensationsmasse zum Ausgleich der Schwingungen des Trichters, und umgekehrt, benutzt. Gutsbehälter und Trichter bilden somit gemeinsam ein Schwingungssystem, in dem die auftretenden Vibrationskräfte unmittelbar aufgenommen werden. Bei dieser Anordnung erübrigt sich daher eine, bei den bisherigen Ausführungen mit fest angeordnetem Gutsbehälter erforderliche, zusätzliche Masse zum Ausgleich der vibrierenden Elemente. Es werden ferner nur noch vernachlässigbar kleine Vibrationskräfte auf das Fundament der Anordnung übertragen. Demgemäss werden auch die unerwünschten Schwingungen des ganzen Gebäudes vermieden, die vielfach zur Beeinträchtigung der Funktion anderer Geräte, beispielsweise von Waagen, führen.
Emptying device on the material container
The invention relates to an emptying device on material containers, with a vibration funnel arranged under a material outlet of the container.
Granular, powdery, small-sized or fibrous materials are often stored in storage containers and conveyed further for processing purposes through a vibrating funnel arranged below this container. The vibration funnel forms the bottom of the stationary goods container to a certain extent. The reaction forces occurring during the vibration of the funnel, of the same size and in opposite directions, are transferred to the foundation carrying the stationary material container in the known Aus, guides. Such an arrangement leads to undesirable vibration loads on the foundation and building, causes a considerable loss of energy and requires expensive additional masses exclusively to compensate for the vibratory movements.
The invention is therefore based on the object of designing an arrangement of the type mentioned at the beginning in such a way that the deficiencies explained are avoided.
According to the invention, this object is achieved in that the material container and funnel are connected to one another via a first group of elastic elements and are jointly supported on the foundation via a second group of elastic elements and can be set in antiphase oscillations at a frequency above the natural frequency of the from at least one vibration generator Gut container, funnel and the second group of elastic elements existing arrangement lies.
Some embodiments of the invention are illustrated in the drawing. Show it:
1 shows a side view of a first embodiment of the emptying device;
Fig. 2 is a partial section along the line 2-2 of Fig. 1;
Fig. 3 is a partial view of a second embodiment of the invention;
4 shows a perspective view of a further exemplary embodiment;
Fig. 5 is a side view of a fourth embodiment of the invention.
The vibrating container 10 shown in FIGS. 1 and 2, which can have any shape and size, is designed as a hollow cylinder in the illustrated embodiment and is supported by three insulating supports 11, whereby it is movable in a certain direction. In Fig. 1 only two of the three supports 11 offset from one another by 1200 each are visible. The supports can be formed, for example, by rubber bellows filled with air or liquid, by solid rubber buffers or by steel springs. Each of these supports 11 rests on a base plate 12 and is connected to the container 10 via a channel-shaped web 13. The webs 13 are attached to the container 10 by means of horizontal plates 14. In this way, the container 10 is resiliently supported near its upper end (inlet side).
A funnel 15 has four webs 16 on its frustoconical shell which are offset by 90 "from one another. These webs 16 are each supported on a holder 17 via a flexible rubber bellows 18 filled with compressed gas or hydraulic fluid.
The funnel 15 is resiliently supported in this way and is freely movable to a limited extent in all directions.
Instead of the aforementioned flexible rubber bellows 18, fixed rubber buffers or steel springs can also be used, for example. The funnel 15 is provided at its lower end with a short cylindrical part 19, through the open bottom of which material can emerge. In order to be able to adjust the flow of material emerging from the funnel 15, a conical deflecting body 20 is fastened on a threaded bolt 21 which can be adjusted through a U-shaped bracket 22 fastened to the cylindrical part 19.
The brackets 17 each have two vertical legs 23 arranged at a distance from one another, which enclose the associated web 16 and are connected at their lower ends by a bridge 24 on which the rubber bellows 18 is supported. The upper ends of the legs 23 are rigidly connected to arms 25 which protrude from the container 10 downwards. The funnel 15 is suspended from the material container 10 in this way.
The funnel 15 is - as will be explained in more detail below - set in vibratory motion; The material container that generates the reaction forces then also vibrates via the funnel.
The funnel 15 is provided with a cylindrical upper part 26 which telescopically engages over the lower end of the material container 10. To achieve a dust seal, a flexible sealing element 27 is fixed with its lower edge by means of a band 28 on the outside of the cylindrical upper part 26 and at its upper edge by means of a similar band 29 on a flange 30 on the outside of the container 10 (cf. . 2).
The funnel 15 is set into a helical vibration movement which has a vertical component and a further component which consists of an oscillation of the funnel 15 about its vertical axis. For this purpose, two electric motors 31 are arranged on opposite sides of the funnel 15. Each of these two motors, only one of which is visible in FIG. 1, is tightly enclosed by a housing 32. The motor shaft 33 is provided with two eccentrically attached weights 34 at its ends.
The two motor shafts 33 are inclined at the same, but opposite angles with respect to a plane which runs through the vertical axis of the funnel 15 and the center points of the two motor shafts.
As a result of this inclination of the motor shafts, each revolution of the shafts causes not only a complete oscillating movement of the funnel 15 about its vertical axis, but at the same time a complete, reciprocating vertical movement of the funnel. There is thus a resulting helical vibratory movement of the funnel. Instead of the drive device shown in FIG. 1, other devices can also be used, by means of which the funnel 15 experiences a helical vibration movement. The reaction forces generated when the funnel 15 vibrates are used to impart a helical vibration movement to the container 10. The supports 11 keep the vibration of the container 10 away from the foundation, thus isolating the arrangement in terms of vibration.
The funnel 15 forming the lower part of the container 10 is supported on separate spring elements, namely the rubber bellows 18, and is set in vibration by the exciter device explained.
The spring system of the funnel 15 formed by the rubber bellows 18 is rigidly supported by the container 10.
A certain vibration movement is therefore transmitted to the container 10: with the correct design of the system consisting of the container 10 and the funnel 15, a complete compensation results. The container 10 and the funnel 15 oscillate in phase opposition so that the opposing forces cancel each other out. Any additional mass that has no function other than compensating for the vibration unit is avoided; due to the oscillating movement in which the entire container arrangement is displaced with the dimensions in question, the entire container contents are fluidized. The energy that previously had to be absorbed by the foundation is absorbed by the material container 10 arranged above the excited funnel and thus made usable.
The arrangement can also be made in such a way that the pathogens are arranged on the material container 10 and the funnel 15 works as a compensating element.
It is not necessary for the funnel 15 and the material container 10 to perform a helical vibration movement. Any vibration movement in which the funnel 15 and the material container 10 move in phase opposition is sufficient. The distances covered by the funnel and the container are inversely proportional to their mass; For example, if the mass of the funnel 15 is a third of the mass of the material container, the vibration path of the funnel is three times as long as that of the material container. Such a relatively large movement results in good dynamic behavior in the lower part of the system. The movement represents a harmonic oscillation in which the energy is stored in the springs when the two oscillating elements come to a standstill for a short time at the end of their movement path before reversing.
If the container 10 and the funnel 15 do not balance each other, a third mass can be provided.
The springs that support the funnel 15 on the material container 10 work at or near the natural frequency and can be arranged vertically or at a certain angle with respect to the vertical. If the springs - as shown in FIG. 1 - are arranged vertically, they can have the same spring constant axially and laterally. If the springs are arranged at an angle with respect to the vertical, the arrangement is dimensioned in such a way that it vibrates vertically at a natural frequency and requires a small additional force for the required lateral movement.
The spring system that connects the funnel 15 to the material container 10 is generally dimensioned so that the springs come closer and closer to their natural frequency when additional material gets into the material container and funnel and the vertical component is increased in this way. When the funnel is full, the springs develop their greatest spring force, which is also desirable in this case.
The springs that support the material container 10 on the foundation are dimensioned in such a way that good vibration isolation is achieved with the least amount of damping.
The hopper 15 has a high frequency when empty, which becomes smaller when material enters the hopper and is therefore a minimum when the hopper is completely full. The container 10, on the other hand, has a low frequency. The funnel 15 can, for example, have a frequency of 1200 oscillations / minute in the empty state and a frequency of 870 oscillations / minute in the filled state. The frequency of the insulating supports of the goods container can be, for example, 270 oscillations / minute. If the container is filled with material, the whole system tends to be damped. To correct this, more than two of the excitation units explained in connection with FIG. 1 can be used.
For example, six, eight, twenty or any other combination of pairs of exciters can be used. At the beginning of the filling of the container, two motors, for example, are fed to compensate for the damping. If more and more material is then introduced and the vertical component is further damped, two more motors are switched on, etc. Some of these additional exciters can be arranged in such a way that, in contrast to the inclined motors 31, they generate a purely vertical stroke.
Another embodiment of the emptying device is shown in FIG. A heavy ring 35 is supported on a number of flexible rubber bellows 18 a filled with compressed air or hydraulic fluid. The material container 10a is supported by a number of flexible supports 11a which rest on the ring 35. The container 10a reaches down through the ring 35 and is provided with arms 25a which rest on the rubber bellows 11a. The funnel 15a has t webs 16a, which are supported on rubber bellows 18a, which are carried by holders 17a.
These brackets in turn consist of two spaced apart vertical legs 23a, which encompass the associated web 16a and are connected at their lower end by a bridge 24a on which the rubber bellows 18a in question is supported. The upper ends of the legs 23a are rigidly attached to the underside of the ring 35. The funnel 15a is set in vibratory motion in the same way as the funnel 15 of the exemplary embodiment explained above; this vibratory movement of the funnel 15a is used to generate a corresponding vibratory movement of the container 10a. It is also possible to also provide pathogens on the material container 10a.
The ring 35 is arranged in the neutral zone of the vibration system. In the vibration device according to FIG. 1, due to the helical vibration movement which is impressed on the material container 10, a certain vibration is transmitted to the foundation in spite of the extensive isolation by the supports 11. In the embodiment according to FIG. 3, in contrast, the material container 10a and the funnel 15a, both of which vibrate in a harmonious movement along a helical path, are carried by the ring 35, which is arranged in the neutral zone of the vibration system and is resiliently supported. This ensures that practically no vibrations at all are transmitted to the foundation.
In both of the illustrated exemplary embodiments, there is a complete balance of forces, since the material container and hopper oscillate in phase opposition. If the container 10 or 10a moves upwards along the screw path, the funnel 15 or 15a moves straight downwards along such a screw path and vice versa. Depending on which of the two parts the excitation devices are attached to, the forces are balanced by the other element.
Another exemplary embodiment is illustrated in FIG. 4. The funnel 15b has an inverted frustoconical shell 36 which opens into a circular outlet opening 37 at the bottom. The funnel 15b is provided on the outlet side with a manually adjustable lock 38 which enables the desired amount of material to be discharged or a complete shut-off. A sealing element 27b is provided between the top of the funnel 15b and the bottom of the material container 10b, as in the exemplary embodiments explained.
The material container 10b in turn rests on three supports 11b and the funnel 15b on four supports 18b. The funnel 15b is caused to vibrate by an exciter 39. The exciter 39 includes a motor with a shaft extended on two sides and is arranged so that this shaft is arranged vertically. The housing 40 of this exciter 39 is supported by two horizontal plates 41 which are connected to the outer wall of the funnel 15b. Two eccentrically arranged flyweights are attached to the motor shaft of the exciter 39, which generate centrifugal forces in the horizontal direction and cause the vibration drive. The weights are accessible through covers 42 which are fastened to the plates 41 by means of screw bolts 43.
The resulting center of gravity of the rotating weights runs in a horizontal plane in which the center of gravity of the funnel 15b and the center points of the elastic supports 18b also lie. In this way, the funnel 15b vibrates along a path perpendicular to its longitudinal axis.
Since the spring elements on which the funnel 15b is supported are carried by the material container 10b, which in turn is supported on the spring elements 11b, the vibration movement is transmitted from the funnel 15b to the container 10b. The funnel and container vibrate in phase opposition, so that there is a balance of forces.
Another embodiment of an emptying device is shown in FIG. In this exemplary embodiment, too, the material container 10e rests on three insulating supports 11c. The funnel 15c is suspended from the material container 10c by means of a number of leaf springs 50 arranged in pairs. The upper ends of each pair of leaf springs are attached to an angle 51 which is carried by a block 52 provided on the outside of the container 10c. The lower ends of each pair of leaf springs are attached to an angle 53 which is connected to the funnel 15c. Only two leaf spring pairs 50 are illustrated in FIG. 5, which are arranged such that the entire container has a total of four such leaf spring pairs with a uniform offset of the leaf spring pairs.
This number of leaf springs would not be sufficient for a larger arrangement; the illustration according to FIG. 5 is therefore only chosen for the sake of simplicity. The leaf springs 50 can consist of any spring material, for example steel or a glass fiber laminate; they form the only support elements of the funnel 15c.
On the outside of the funnel 15c, two angles 55 are provided, of which only one is visible in FIG. 5, on which two bearings 54 are seated. A drive shaft 56 is mounted in each of these two bearings.
The two bearings 54 are diametrically opposed to one another. The two shafts 56 are driven by separate motors, which are not illustrated for the sake of simplicity; they are arranged on the associated angles 55 outside the bearings 54.
The ends of the drive shafts 56 lying within the bearings 54 are each provided with an eccentric extension of reduced diameter on which one end of a connecting rod 57 is mounted. The other end of the connecting rods 57 is pivotably mounted on a rod 58 which is fastened in a pair of plates 59. Each pair of plates 59 is connected to an angle 60 which is attached to the outside of the material container 10e.
The eccentrics convert the rotary movement of the drive shafts 56 into a vibratory movement of the container 10c and the funnel 15c, the connecting rods 57 alternately move the container 10c and the funnel 15c towards and away from one another. The leaf springs 50 are subjected to bending stress during this vibration movement and determine the path of movement along which the container 10c and the funnel 15c vibrate. Since the leaf springs 50 are inclined with respect to the vertical, a helical vibration movement is forced on the container 10c and the funnel 15c. In this embodiment, too, the container 10c and the funnel 15c oscillate in phase opposition, so that a perfect balance of forces is achieved.
In the vicinity of the bottom of the container 10c there is provided a relatively flat cone 61 which is carried by radial arms 62 which are attached to the inside of the container 10c. The cone 61 takes up a considerable part of the weight of the material located in the container 10c. If the cone 61 were omitted, a considerable part of the weight of the material in the container 10c would be transferred directly to the funnel 15c, which would result in the container 10e being a largely empty container free of the weight of the material normally contained therein, vibrates. By contrast, the cone 61 divides the weight of the material in the optimum manner between the container 10c and the funnel 15c.
Such a cone 61 is expediently also provided in the exemplary embodiments according to FIGS. 1-4, but is only illustrated in FIG. 5 for reasons of simplicity.
The dimensions and proportions of the individual parts can be varied within wide limits. In the simplest embodiment, only three Ab supports 11 and only three supports 18 are used. In the case of larger arrangements, on the other hand, it may be necessary to increase the number of supports in order, for example, to reduce the dimensions of the individual support members and support brackets for reasons of space, or to avoid an undesirably large load at individual points on the foundation.
In the embodiments according to FIGS. 1-3 and 5, the vibration movement is symmetrical to the axis. so that the supports 11 and 18 can be arranged symmetrically to the axis. In the embodiment according to FIG. 4, on the other hand, good conditions can be achieved in that a step is arranged diametrically opposite the exciter motor and the two other supports are provided at an angle of 45 on opposite sides of a vertical plane that passes through the axis of the exciter motor and the Axis of the funnel 15b runs.
In order to determine the neutral zone of the vibration system in the embodiment according to FIG. 3 in which the ring 35 is arranged, the relative size of the two vibrating masses and the stiffness of the spring elements must be taken into account. If one of the two vibrating masses is larger than the other, the neutral zone is not centrally located opposite the springs, but is shifted towards the larger Maase. If, on the other hand, the mass to which the container 10a belongs is approximately equal to the mass to which the hopper 15a belongs, and if the spring elements 11a and 18a also have the same rigidity, the neutral zone is not in the area in which in Fig. 3 the ring 35 is arranged, but in the middle between the spring elements 1 1a and 18a.
It should also be taken into account that the holder with the legs 23a is not completely rigid, but rather forms a relatively stiff spring element itself.
In some cases it can be useful to dimension the resilient supports that carry the material container so that they are relatively stiff compared to a horizontal movement of the container, but quite soft compared to a vertical movement. In this way, an often desired strong vertical vibration movement of the material container is achieved, while the horizontal movement is strongly damped so that predominantly horizontal forces are transmitted to the foundation, which it can often absorb more easily than vertical forces.
If the spring elements serving to support the material container are dimensioned in this way, the resilient elements which are provided between the funnel and the material container are expediently given the opposite characteristic; these spring elements are thus made relatively soft with respect to vertical movements of the funnel.
Such an arrangement prevents excessively large vertical movements of the relatively light funnel and, on the other hand, achieves a sufficient lateral vibration movement of the funnel despite the small lateral movement of the material container.
In the above-described devices, the material container is thus used as a compensation mass to compensate for the vibrations of the funnel, and vice versa. The container and the hopper thus together form a vibration system in which the vibration forces that occur are absorbed directly. With this arrangement, there is no need for an additional mass to compensate for the vibrating elements, which was required in the previous designs with a fixed material container. Furthermore, only negligibly small vibration forces are transmitted to the foundation of the arrangement. Accordingly, the unwanted vibrations of the entire building are avoided, which often lead to the impairment of the function of other devices, for example scales.