CH666758A5

CH666758A5 - Vorrichtung zur veraenderung der durch eine rotierende masse erzeugten vibrationskraft.

Info

Publication number: CH666758A5
Application number: CH5110/83A
Authority: CH
Inventors: Albert Musschoot
Original assignee: Gen Kinematics Corp
Priority date: 1982-09-20
Filing date: 1983-09-20
Publication date: 1988-08-15
Also published as: GB2127521A; MX154190A; FR2533146B2; GB2127521B; IT1170474B; JPS59133110A; SE8304967D0; AU556451B2; FR2533146A2; AU1661783A; JPH026295B2; BE897751R; GB8318842D0; DE3328077C2; CA1180206A; IT8348939A0; DE3328077A1; US4495826A; SE8304967L; SE461573B

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der durch eine rotierende Masse erzeugten Vibrationskraft gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Vibrationsförderer wurden in der Industrie schon seit langem benützt. Eine grundsätzliche Anordnung eines solchen Vibrationsförderers ist in der CH-PS 659 720 beschrieben; gemäss der vorliegenden Erfindung soll diese Vorrichtung verbessert werden.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Aufriss eines Vibrationsförderers, bei dem die bekannte Vorrichtung verwendbar ist,

Fig. 2 ein Querschnitt eines der beiden radähnlichen Glieder, die an der Motorwelle befestigt sind, in vergrös-sertem Massstab,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 zur Darstellung des beweglichen Gliedes in einer anderen Stellung,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Längsachse der Anordnung gemäss Fig. 2,

Fig. 5 eine Querschnittansicht einer erfindungsgemässen Form eines der beiden radähnlichen Glieder in vergrös-sertem Massstab,

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der horizontalen Achse der Anordnung gemäss Fig. 5,

Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 6 mit dem beweglichen Gewicht in einer Extremlage,

Fig. 8 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 6 zur Darstellung des beweglichen Gewichtes in der anderen extremen Lage,

Fig. 9 ein Diagramm zur Darstellung der linearen Beziehung zwischen dem Druck zur Bewegung des beweglichen Gewichtes, und der unausgeglichenen Kraft,

Fig. 10 ein Aufriss zum Teil geschnitten einer weiteren Modifikation der Erfindung,

Fig. 11 eine Endansicht der Anordnung gemäss Fig. 10, Fig. 12 ein Aufriss der modifizierten Form gemäss Fig. 10, jedoch für eine andere Vibrationskraft ausgebildet, und Fig. 13 eine Endansicht der Anordnung gemäss Fig. 12.

Fig. 1 zeigt ein Vibrationsförderer 10 gemäss dem CH-Patent Nr. 659 720 mit einem Materialfördertrog 11, der auf Isolierfedern 12 steht, die ihrerseits auf Stützen 13 eines Trägers 14 abgestützt sind. Die die Vibration erzeugende Vorrichtung umfasst ein Erregerglied 15 mit einem Motor 16 für konstante Drehzahl. Der Elektromotor ist an einem Rahmenteil 17 befestigt, das seinerseits am Trog 11 mittels Gummifedern 18 gemäss den älteren US-Patenten Nrn. 3 089 582 und 3 358 815 befestigt ist. Der Motor wird mit einer Drehzahl betrieben, die sich nahe bei der natürlichen Schwingfrequenz des Federsystems befindet.

Der Motor 16 hat eine Motorwelle 20, die in Fig. 2 strich-liert angedeutet ist und die Welle trägt an jedem Ende doppelte radähnliche Glieder 21.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass wenn die Zentrifugalkraft, die durch das bewegliche Gewicht und den Kolben erzeugt wird, am grössten ist und genügt, um das Gewicht und die Feder in die Lage gemäss dieser Figur entgegen der Federkraft zu bewegen, unterstützt die Federkraft den Fluiddruck, um den Kolben und die Feder nach links zu bewegen, wobei sich die Unterstützung der Feder bis 0 reduziert, wenn der Kolben und das Gewicht die Lage in Fig. 2 erreichen und s

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dann als Kompressionsfeder in Gegenwirkung zum Fluid-druck wirkt, wenn sich Kolben und Gewicht noch weiter aus der Lage gemäss Fig. 2 nach links bewegen, um eine Zentrifugalkraft zu erzeugen, mit der sie sich gegen das fixierte Gewicht 22 hin bewegen würden.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht der radähnlichen Anordnung 21, bei der das fixierte Gewicht 22 befestigt ist und den Schwerpunkt 35 des beweglichen Gewichtes 38 in stationärer Lage (vor der Aufnahme einer Rotation des radähnlichen Gliedes 21) zeigt.

Die erfindungsgemässe modifizierte Form der Vorrichtung gemäss Fig. 5 und 8 besitzt eine Motorwelle 120, die zwei radähnliche Glieder 121 trägt, von denen nur das eine dargestellt ist. Auf jedem Rad befindet sich auf der einen Seite der Rotationsachse der Welle 120 ein fixiertes Gewicht 122. Ein Zylinder oder Träger 123 erstreckt sich radial auf beide Seiten der Welle 120. Die Längsachse liegt in einer Ebene, die den Schwerpunkt des fixierten Gewichtes 122 und die Rotationsachse der Welle 120 enthält. Vom Zylinder oder Träger 123 liegt die eine Endpartie 125, nahe beim Schwerpunkt des fixierten Gewichtes 122 und die gegenüberliegende Endpartie 124 liegt diametral auf der gegenüberliegenden Seite der Rotationsachse. Ein Deckel 126 verschliesst das Ende 124 des Zylinders 123 und besitzt einen Dämpfer oder Anschlag 140, durch eine Mittelpartie desselben, der sich ins Innere der Endpartie 124 erstreckt.

Eine Schraubenfeder 127 ist am Deckel befestigt und liegt in der Endpartie 124 des Zylinders. Ein Gewicht 128 ist an einem Kolben 129 befestigt und ist gleitbar im Zylinder 123 angeordnet und besitzt einen zweiten mittels einer Schraube befestigten Dämpfer oder Anschlag 141 in der Mittelpartie des einen Endes des Kolbens 129 gegenüberliegend dem Anschlag 140. Die Enden der Feder 127 sind an den Dämpfern 140, 141 bzw. am Deckel 126 und am Ende des Kolbens 128 befestigt. Einstellschrauben 142, 143 sind auf die Dämpfer 140,141 aufgeschraubt, um die gegenseitige Lage der Dämpfer einzustellen. Wie Fig. 5 und 6 zeigen, ist der Schwerpunkt 135 des Gewichtes 128 nach rechts bezüglich der Rotationsachse ausgelenkt, wenn sich das radähnliche Glied in Ruhestellung befindet. Anders dargestellt, wird der Schwerpunkt 135 des beweglichen Gliedes 128 nach aussen vom Rotationszentrum des Rades weg entgegen der Feder 127 bewegt, wobei sich die Feder in neutraler unkomprimierter und ungezogener Lage befindet. Der Schwerpunkt 135 des beweglichen Gliedes 128 wird von der Rotationsachse des Rades weg bewegt, so dass Zentrifugalkräfte auf das bewegliche Glied 128 einwirken können, wenn das Rad gedreht wird.

Ein Deckel 130 dient zum Verschliessen des Endes 125 des Zylinders 123, um darin eine Druckkammer 131 zwischen dem einen Ende des Kolbens 129 und dem Deckel 130 zu bilden. Eine Fluidleitung 132 ist mit dieser Druckkammer 131 verbunden und mit ihrem anderen Ende zu einem Drehverbinder 133 auf der Welle 120 hingeführt. Eine Fluid-druckleitung 134 verbindet den Drehverbinder 133 mit einer Quelle für Druckfluid. Das Fluid kann Luft, Flüssigkeit oder Gas sein.

Beim Start der Anlage ohne Druck in der Kammer 131 und bis der Motor seine Arbeitsdrehzahl erreicht, bewegen sich Kolben und Gewicht 128 radial von der Drehachse gemäss Fig. 7 nach aussen. Die Rotation des Rades dehnt die Feder 127 entgegen der Zentrifugalkraft des Kolbens und Gewichtes bis ein Gleichgewicht erreicht ist, d.h. bis die Zentrifugalkraft des beweglichen Gewichtes und des Kolbens gleich der Zugkraft der Feder ist. Im Gleichgewicht gemäss Fig. 7, wobei der Motor in seiner Nenndrehzahl dreht, erzeugen die Zentrifugalkraft F2, die auf das fixierte Gewicht 122 wirkt und die Zentrifugalkraft Fi des beweglichen

Gewichtes 128 und des Kolbens 129 die maximale Vibrator-kraft F1+F2 = max zur Übertragung auf den Trog.

Durch Zuführen von Druck durch die Leitung 134, den Verbinder 133 und die Leitung 132 zur Druckkammer 131 wird der Kolben 129 und das Gewicht 128 nach links in Fig. 8 bewegt, wobei die Kraft der Feder 127 anfänglich die durch das Fluid bewirkte Kraft unterstützt. Die Unterstützung durch die Feder verkleinert sich gegen 0, wenn die Zugkraft der Feder die Kraft 0 erreicht. Die Zentrifugalkraft, die durch das bewegliche Gewicht 128 und den Kolben 129 erzeugt wird, wird zunehmend auf 0 reduziert, wenn der Schwerpunkt des beweglichen Gewichtes und des Kolbens Welle 120 erreichen. Eine weitere Zunahme des Druckes in der Kammer 131 bewirkt die Bewegung des Gewichtes 128 und des Kolbens 129 über die Rotationsachse der Welle hinaus, wodurch die Zentrifugalkraft auf das bewegliche Gewicht 128 einwirkt, die zusammen mit dem Druck in der Kammer die Feder 127 komprimiert. Die Komprimierung der Feder 127 wirkt der Kraft in der Kammer 131 und den Zentrifugalkräften auf das Gewicht 128 und dem Kolben 129 entgegen, aber neutralisiert diese nicht. Die Kraft Fi des beweglichen Gewichtes 128 und des Kolbens 129 vermindern die Vibrationskraft F2, die durch das fixierte Gewicht 122 erzeugt wird, bis die Kraft Fi, die Kraft F2 ausgleicht, worauf keine Vibratorkraft auf den Trog ausgeübt wird.

Bei drehendem Motor ist eine Endpartie der Feder 27 in der Version gemäss Fig. 2 bis 4 über die Rotationsachse der Welle hinaus gedehnt und deshalb trägt diese zum Kräfteausgleich im System bei, indem die Zentrifugalkraft auf diese Partie der Feder rechts der Rotationsachse einen Teil der Zentrifugalkraft auf die Federpartie links der Rotationsachse teilweise ausgleicht. Wenn die Federlänge kürzer oder länger wird, verändert sich deren Einfluss auf das System. In der Version gemäss Fig. 5 bis 8 befindet sich die Feder 127 links der Rotationsachse, so dass deren Zentrifugalkraft immer in einer Richtung wirkt, die auf die Zentrifugalkraft auf das fixierte Gewicht 122 ausgleichend wirkt. In voll ausgestreckter Lage der Feder gemäss Fig. 7 befindet sich der Schwerpunkt der Feder näher beim Rotationszentrum, so dass der Beitrag auf die Zentrifugalkraft geringer ist, als wenn die Feder in der äusseren Stellung gemäss Fig. 8 komprimiert ist.

Jeder statische Druck kann in der Kammer 131 verwendet werden, unabhängig davon, ob er durch ein pneumatisches Fluid, ein hydraulisches Fluid oder andere flüssige oder gasförmige Fluide, wie Öl, Luft oder dgl. erzeugt wird. Eine Versuchsausführung der Anordnung arbeitete ohne Fehler bei einem Druck zwischen 0 bis 6.106 Pa (0 bis ca. 60 kg/cm2). Die Lage des beweglichen Gewichtes wird immer durch den Druckausgleich bestimmt, der eine Kombination von Zentrifugalkraft und Federkraft ist. Im Diagramm gemäss Fig. 9 ist die lineare Beziehung zwischen dem aufgebrachten Druck auf den Kolben in der Kammer 131 und die unausgeglichene Kraft, die auf den Trog wirkt, dargestellt. Der Druck in der Kammer 131 überträgt sich direkt in die unausgeglichene Kraft. Die Linie A auf dem Diagramm bedeutet die lineare Funktion des Gerätes gemäss Fig. 5 bis 8, wobei mit einem Druck 0 in der Kammer 131 bei Nenndrehzahl des Motors eine maximale unausgeglichene Kraft für das System erzeugt wird. Bei 3.106 Pa oder ca. 30 kg/cm2 in der Kammer 131 ist die unausgeglichene Kraft etwa die Hälfte und bei 6.106 Pa oder ca. 60 kg/cm2 ist die unausgeglichene Kraft etwa 0, d.h. es wird keine Vibrationskraft auf den Trog übertragen. Die Linie B zeigt die lineare Funktion der Vorrichtung gemäss Fig. 2 bis 4, wenn ein Druck von 6.106 Pa in der Kammer 131 wirkt, und der Motor bei Nenndrehzahl dreht. Dann wird die grösste unausgeglichene Kraft erzeugt und die grösste Vibrationskraft wird auf den Trog übertragen. Bei3.106Paistdie

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unausgeglichene Kraft etwa halb so gross und bei 0 Pa ist die unausgeglichene Kraft 0.

In der modifizierten Form der Erfindung gemäss Fig. 10 bis 13 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der die statische Position des beweglichen Gewichts bezüglich des fixierten Gewichts reversibel ist, so dass in der einen Lage der Vorrichtung gemäss Fig. 2 bis 4 die Ausbeute 0 ist, (0 Pa in der Kammer erzeugt eine unausgeglichene Kraft 0) und in der anderen Anordnung gemäss der Vorrichtung nach Fig. 5 bis 8 ist die Ruhelage (0 Pa Druck in der Kammer erzeugt die grösste unausgeglichene Kraft).

Das Rad 222 ist in drei Teile 250,252,254 aufgeteilt, wobei die beiden Endpartien 250 und 254 spiegelbildlich ausgebildet sind und mittels Schrauben 256 auswechselbar an der zentralen Partie 252 befestigt sind. Die zentrale Partie 252 hat eine axiale Bohrung 258 mit Abschlussbuckeln 260 auf den Endpartien 250 und 254. Eine zylindrisch geformte Hülse 262 bildet einen Träger 264 und ist in der axialen Bohrung 258 befestigt und erstreckt sich bis zum einen Buckel 260 in der einen Endpartie 250. Ein bewegliches Gewicht 228 ist verschieblich im Zylinder 264 angeordnet und mit einem Kolben 266 am geschlossenen Ende 268 des Zylinders verbunden, um eine Druckkammer 231 zwischen dem Kolben 266 und dem Ende 268 des Zylinders 264 zu bilden.

Eine Schraubenfeder 227 ist am Buckel 260 der Endpartie 254 befestigt, indem das spiralige Ende 271 der Feder mittels Schraube und Mutter 270 an der Endpartie 254 befestigt ist. Das andere Ende der Feder 227 ist am beweglichen Gewicht 228 und am Kolben 266 mittels einer Schraube 272 und einer Mutter 274 befestigt, die durch das spiralige Ende 275 der Feder 227 hindurch greifen.

Das Rad 222 wird durch die Motorwelle 220 gedreht, die an ihrem anderen Ende ein gleichartiges Rad 221 trägt. Das Rad 221 ist mittels Bolzenschrauben 276 an einem fixierten Gewicht 222 befestigt, welches Gewicht seinerseits an der Motorwelle befestigt ist. Der Schwerpunkt des fixierten Gewichtes 222 ist ausserhalb der Rotationsachse der Welle angeordnet (oder unterhalb gemäss Fig. 10). Der Träger oder Zylinder 262 besitzt eine Längsachse, die in einer Ebene liegt, die den Schwerpunkt des fixierten Gewichtes 222 und die Rotationsachse der Welle 220 enthält.

Eine Druckfluidleitung 232 verbindet die Druckkammer 231 mit einem Rotationsverbinder 233. Eine Druckfluidleitung verbindet den Verbinder 233 mit einer Quelle für ein Druckfluid.

5 Im statischen Zustand gemäss Fig. 10 und 11 befindet sich der Schwerpunkt des fixierten Gewichtes unter der Drehachse der Welle und die Feder 227 legt den Schwerpunkt des beweglichen Gewichtes 228 auf die gegenüberliegende Seite der Rotationsachse. Die Arbeitsweise der Anordnung gemäss Fig. 10 und 11 ist dieselbe wie diejenige gemäss Fig. 2 bis 4, wobei sich bei der Nenndrehzahl und 0 Pa Druck in der Kammer 231 ein Ausgleich zwischen dem beweglichen Gewicht und der Zugkraft und dem fixierten Gewicht einstellt, so dass keine Vibratorkräfte erzeugt werden. Bei maximalem Druck in der Kammer wird das bewegliche Gewicht entgegen der Kraft der Feder bewegt und erzeugt eine maximale Vibratorkraft.

Durch Entfernen der Schraube 276 und Drehen der Welle 20 221 relativ bezüglich des fixierten Gewichtes 222 um 180°, und Wiedereinsetzen und Festschrauben der Welle 121 am fixierten Gewicht 222 kann der Aufbau gemäss Fig. 12 und 13 erhalten werden, bei der der Schwerpunkt des beweglichen Gewichtes 228 auf derselben Seite der Drehachse ist, 25 wie derjenige des fixierten Gewichtes. Daraus resultiert ein Aufbau und ein Betrieb wie bei der Vorrichtung gemäss Fig. 5 bis 8, wodurch bei 0 Pa Druck und NenndrehzahL eine höchste Vibratorkraft erzeugt wird und bei grösstem Druck in der Kammer 231 eine Vibrationskraft 0 erzeugt wird. 30 Die Anordnung gemäss Fig. 10 bis 13 erlaubt somit ein Betrieb in einem von zwei alternativen Betrieben und nur durch Drehen des Rades bezüglich des fixierten Gewichtes um 180° bewirkt diesen Unterschied.

3s Es ist besonders vorteilhaft, eine Schraubenfeder zu verwenden, weil eine Veränderung der Feder entweder in Zugrichtung oder in Kompressionsrichtung direkt proportional zur Kraft ist und eine lineare Beziehung aufweist. Diese lineare Beziehung trägt zur Genauigkeit und zur Ver-40 einfachung der Steuerung der Vibrationskraft, die durch das System erzeugt wird, bei.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Veränderung der durch eine rotierende Masse erzeugten Vibrationskraft mit einem an einer Drehwelle (120) befestigten Träger (123), der sich diagonal auf beide Seiten der Rotationsachse der Drehwelle erstreckt und zur verschieblichen Halterungeines beweglichen ersten Gewichts ( 128) dient, an welcher motorisch antreibbaren Drehwelle ( 120) ein zweites Gewicht (122) befestigt ist, wobei im Träger ( 123) auch eine Feder (127) vorhanden ist, um das erste Gewicht (128) zu halten, und wobei Mittel (129) vorgesehen sind, die auf einen fluidischen Druck ansprechen, um das erste Gewicht (128) im Träger (123) zu bewegen, sowie

M ittel ( 132) zur Verbindung der genannten auf einen fluidischen Druck ansprechenden Mittel (129) mit einer Quelle für ein Fluid unter Druck, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart einstellbar ist, dass der Schwerpunkt (135) des ersten Gewichts ( 128) durch die Zentrifugalkraft gegen die Seite des Trägers (123) verschiebbar ist, an der sich das zweite Gewicht (122) befindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schwerpunkte der beiden Gewichte (128,122) auf derselben Seite der Rotationsachse der Drehwelle (120) befinden, wenn die Drehwelle ruht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (129), die auf einen fluidischen Druck ansprechen, einen am ersten Gewicht (128) befestigten Kolben im Träger (123) umfassen, und dass eine Leitung für hydraulisches oder pneumatisches Fluid vorhanden ist, um den Kolben (129) mit dem ersten Gewicht (128) von der einen Seite der Rotationsachse auf die andere Seite zu bewegen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein radähnliches Gebilde (121) vorhanden ist, das das zweite Gewicht (122) und den Träger (123) trägt, wobei die Längsachse des Trägers (123) durch den Schwerpunkt des zweiten Gewichtes (122) geht, derart, dass das erste Gewicht ( 128) von einer Lage auf derselben Seite der Rotationsachse der Drehwelle (120) wie das zweite Gewicht (122) zu einer Lage auf der anderen Seite der Rotationsachse bewegbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Feder eine Schraubenfeder (127) in einem Zylinder ( 123) als Träger vorhanden ist, deren eines Ende am einen Ende (126) des Zylinders (123) und deren anderes Ende ( 141 ) am ersten Gewicht (128) befestigt ist, um das erste Gewicht (128) auf der anderen Seite der Rotationsachse als der auf der sich die Schraubenfeder ( 127) befindet, zu positionieren, wenn die Drehwelle ruht, und um auf das erste Gewicht (128) eine Zugkraft auszuüben, wenn die Drehwelle ( 120) rotiert, und dass im Zylinder (123) ein Kolben ( 129) am ersten Gewicht (128) befestigt ist, um das erste Gewicht ( 128) infolge einer fluidischen Kraft gegen und über die Rotationsachse hinaus zu bewegen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch Mittel zur auswechselbaren Anordnung des zweiten Gewichtes (222) in einer von zwei Lagen auf dem radähnlichen Gebilde (221), in deren einer Lage sich das erste Gewicht (266) auf derselben Seite der Rotationsachse befindet wie das zweite Gewicht (222) und in deren anderer Lage sich das erste Gewicht (266) auf der gegenüberliegenden Seite der Rotationsachse bezüglich des zweiten Gewichtes (222) befindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Kolbens (129) gleich oder grösser als der Durchmesser der Schraubenfeder (127) ist.