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Die
Erfindung betrifft eine Führungswalze zum
Führen
eines Förderbandes
eines Bandförderers
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1. Die Führungswalze
weist dazu eine gegen das Band anliegende Ummantelung auf, eine
durch die Walze sich erstreckende Achse und ein Lager, das auf dem mittleren
Abschnitt der Walze zwischen der Ummantelung und der Achse angeordnet
ist, wobei die Lagerung es der Ummantelung erlaubt, sich relativ
zur Achse bezüglich
der Oberfläche
des Bandes in transversaler Richtung zu neigen, und welche es der
Ummantelung erlaubt, in Richtung der Bandoberfläche um einen Stift oder eine ähnliche
Schwenkachse transversal zur Walzenachse zu schwenken. Die Führungswalze
ist weiterhin an dem Förderer
in solcher Weise angeordnet, dass die Schwenkachse relativ zur Vertikalen
in einem geneigten Führungswinkel
angeordnet ist, wobei das Band, wenn es sich aus dem Zentrum herausbewegt
das Ende der Walzenummantelung nach unten drückt, wo sich das fehlausgerichtete
Band befindet, und resultierend die Ummantelung, wenn sie nach unten
gepresst wird, gleichzeitig durch die Einwirkung des Führungswinkels
an ihrem nach unten gepressten Ende in Bewegungsrichtung des Bandes
schwenkt, in einer Bewegung, die proportional zum Wert des Führungswinkels
ist.
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Materialmassen
bzw. Schüttgüter werden üblicherweise
auf Bandförderern
transportiert. Die Bänder
der Förderer
bestehen üblicherweise
aus Gummi und sind relativ dünn.
Für eine
verbesserte Stärke
werden die Bänder
vulkanisiert, und die Struktur der Bänder wird durch Plastikfasern
und/oder Stahldrähte
verstärkt.
Die Bänder
müssen
ausreichend stark sein, um sicherzustellen, dass sie der Kraft widerstehen,
die auf sie durch den Bandantriebsmechanismus ausgeübt wird,
und durch die Biegelast, die durch die auf dem Band transportierten Schuttgüter verursacht wird.
Nichtsdestotrotz muss das Band elastisch sein und ausreichend dünn, um eine
zuverlässige
und ökonomische
Kraftübertragung
zwischen dem Band und der das Band antreibenden Trommel sicherzustellen,
und um es zu ermöglichen,
dass die Kraftübertragung
mit Trommeln einer vernünftigen
Größe versehen
ist. Aufgrund der obigen Aspekte wird ein dünnes Band bevorzugt. Ein dünnes Band
ist jedoch nicht stabil in Querrichtung, und unterschiedliche Störungen tendieren
dazu, dass das Band zur Seite hin abdriftet. Solche Störungen können z.
B. verursacht werden durch eine schlechte Walze, dadurch dass Material
an dem Band oder der Walze hängt
oder durch unkorrekte Ausrichtung der Walzen/Trommeln. Das laterale
Abdriften des Bandes kann dazu führen,
dass das Band aufgeladenes Material verliert und sich leert. Zusätzlich kann
das Band gegen den Rahmen der Förderstruktur
reiben und dabei beschädigt
werden. Weil das Förderband üblicherweise
die teuerste Komponente in einem Bandförderer und die wesentlichste für den Betrieb
der Ausrüstung
ist, werden alle Anstrengungen unternommen, um dessen Beschädigung zu
vermeiden.
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Zum
Zwecke des Zentrierens des Förderbandes
sind zahlreiche Führungsrollengestelle
konstruiert worden, welche sich jedoch im Betrieb als unzuverlässig herausstellten.
Ein weiteres dadurch verursachtes Problem ist eine unzureichende
Führungseffizienz.
Es hat sich insbesondere als schwierig herausgestellt, eine Bandführung zu
konstruieren, die ordentlich funktioniert in Förderern, bei denen das Band
in zwei Richtungen angetrieben wird.
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Anstrengungen
wurden unternommen, um das Problem zu lösen, in dem unterschiedliche
Führungsrollen
mit einer Zentrallagerung konstruiert wurden. Das Band, das sich
auf dem Förderer
vom Zentrum wegbewegt, drückt
die Ummantelung der Führungswalze
mit Bezug auf ihre zentrale Lagerung an der Kante herunter, wo sich
das nicht ausgefluchtete Band befindet. Wenn beispielsweise die Führungswalze
diagonal um eine Achse in einem Winkel von 45° zur Vertikalen schwenkbar ist,
ist die Walze derart bewegbar, dass sie durch das „nach unten
Pressen” automatisch
in die Laufrichtung des Bandes geschwenkt wird, wobei die Führungswalze
die seitliche Fehlausrichtung des Bandes insbesondere durch den
Einfluss des Schwenkens der Führungswalze
in Laufrichtung des Bandes korrigiert. Ein Nachteil bei bekannten
Führungswalzen
mit einer zentralen Lagerung besteht jedoch darin, dass aufgrund
des Winkels von 45° die
vertikale und horizontale Komponente, die durch das Herabdrücken der
Ummantelung erzeugt wird, eine gleiche Größe haben. Aufgrund der Walzendimensionierung
ist die horizontale Komponente, d. h. diejenige in Bewegungsrichtung
des Bandes gering und die Ummantelung der Führungswalze schwenkt lediglich
ein wenig in die Richtung der Bandebene, woraufhin eine Führungseffizienz
resultiert, die mit üblichen
Standardwalzenabmessungen nicht erzielt werden kann.
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Um
die Bewegung der Führungswalze
in horizontaler Richtung zu vergrößern, ist es beispielsweise
gemäß der
US 1,833,180 A bekannt,
den Neigungswinkel der Schwenkachse zur Vertikalen kleiner als 45° zu wählen. Auch
ist es beispielsweise aus der
US 2,330,923 A oder der
WO 96/09237 A1 bekannt,
einen Einstellwinkel zur Schwenkachse von 0° zur Vertikalen vorzusehen,
womit einzig eine Horizontalbewegung der Führungswalze möglich ist.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Führungswalze anzugeben, die
es ermöglicht, die
Probleme des Standes der Technik zu vermeiden.
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Die
Führungswalze
der Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 charakterisiert.
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Der
Stift oder eine ähnliche
Rotationsachse, die an dem zentralen Lager angeordnet ist, um welchen
Stift die Ummantelung in der Richtung der Bandebene schwenken kann,
ist in einem Winkel von 10 bis 40° relativ
zur vertikalen Achse angeordnet. Dieser Winkel wird Führungswinkel
k genannt. Die horizontale Bewegungskomponente, d. h. die Komponente,
die in Bandrichtung wirkt, ist somit immer größer als die Komponente der
Abwärtsbewegung,
d. h. derjenigen, die in transversaler Richtung zum Band wirkt.
Ein Wert von k zwischen 25 und 35° wird
bevorzugt. Eine wesentliche Idee einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besteht darin, dass die Grösse des Führungswinkels geändert werden
kann, d. h. das Verhältnis
zwischen der horizontalen und vertikalen Komponente kann gemäß der Struktur
des Förderers
und seiner diversen Wendungszwecke eingestellt werden. Weiterhin
basiert eine zweite Ausführungsform
der Erfindung auf der Idee, dass die Führungswalze so angeordnet ist,
dass der Führungswinkel
k in beiden Bewegungsrichtungen des Bandes zwischen 10 und 40° liegt. Eine
wesentliche Idee einer dritten Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, dass der Führungswinkel
in beiden Bewegungsrichtungen des Bandes eingestellt werden kann.
Ein stärkeres
Schwenken der Walze in Bewegungsrichtung des Bandes macht die Repositionierung
effizienter und erlaubt es, dass die Zentrierung des Bandes in dem
normalen Bewegungspfad schneller erfolgen kann, bevor es beschädigt wird. Darüber hinaus
erlaubt die Möglichkeit,
das Verhältnis
zwischen der horizontalen und vertikalen Komponente durch Einstellung
des Führungswinkels
zu ändern,
die Verwendung der Führungswalze
in unterschiedlichen Situationen auf die bestmögliche Weise. Zusätzlich kann
das Verhältnis
der horizontalen und vertikalen Bewegungskomponente in Förderern,
die in beiden Richtungen angetrieben sind, separat für beide
Bewegungsrichtungen des Bandes eingestellt werden.
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Die
Erfindung wird detaillierter in der beiliegenden Zeichnung beschrieben.
In dieser zeigen:
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1a und 1b Lösungen nach
dem Stand der Technik,
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2a und 2b schematische
Darstellungen von Bandförderern,
in welchen die Führungswalze
der Erfindung verwendet werden kann,
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3 eine
schematische, geschnittene Ansicht eines Lagers, das im mittleren
Teil der Führungswalze
angeordnet ist, gesehen in Bewegungsrichtung des Bandes,
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4a und 4b schematische
Ansichten der Führungswalze,
wenn das Band korrekt läuft,
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5a und 5b das
Schwenken der Führungswalze,
wenn sich das Band aus dem Zentrum herausbewegt hat,
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6 eine
schematische Ansicht einer Lösung
nach dem Stand der Technik, bei der der Steuerwinkel k = 45° beträgt, und
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7 und 8 eine
Lösung
der Erfindung.
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1a ist
eine vereinfachte Ansicht einer Führungswalze 1 gesehen
vom Walzenende, welche Walze in einem Winkel von 45° nach dem
Stand der Technik angeordnet ist. 1b zeigt
ein Befestigungselement nach dem Stand der Technik zur Installation
der Führungswalze.
An dem Ende der Führungswalze
ist ein Abschnitt 2 vorgesehen, der in einem an dem Befestigungselement
in einem Winkel von 45° ausgebildeten
Schlitz 3 in einem Winkel von 45° angeordnet ist. Die Bewegungsrichtung
des Bandes 4 in der Figur ist durch den Pfeil A dargestellt.
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2a und 2b zeigen
exemplarisch Bandförderer,
bei denen die Führungswalze
der Erfindung verwendet werden kann. Die bevorzugten Punkte für die Installation
der Führungswalzen
sind in den Figuren mit Pfeilen dargestellt. In einem Förderer wird eine
Führungswalze üblicherweise
auf der Rückführseite
des Bandes angeordnet, wo es eine herkömmliche Walze ersetzt. Die
Führungswalze
der Erfindung kann verwendet werden in Förderern, die in einer oder
in beiden Richtungen betrieben werden.
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3 zeigt
einen Schnitt eines Lagers 6, das im mittleren Bereich
der Führungswalze 1 angeordnet
ist, welche Anordnung einen äußeren Ring 6a umfasst,
der an der Ummantelung der Walze angeordnet ist und einen inneren
Ring 6b, der an der Achse 7 der Walze angeordnet
ist. Die Lagerung erlaubt es der Walze, in Richtung B der Figur
auf- und abzuschwingen, weil die Kontaktfläche zwischen dem inneren Ring 6b und
der Achse 7 kurvenförmig
bzw. gekrümmt
ausgebildet ist. Das Schwingen oder Neigen der Walze in Richtung
B kann in 5a gesehen werden. Die Walze
kann auch um einen Stift 9 und seine Rotationsachse 10 schwenken,
die quer zur Achse 7 angeordnet ist, in Richtung C in der
Figur. Das Schwenken der Ummantelung 11, das in Richtung
der Bandebene stattfindet, wird wiederum in 5b dargestellt.
Das Neigen der Ummantelung in Richtung B und sein Schwenken in Richtung
C wird beschränkt
durch die Dimensionierung der Führungswalze.
In ihren Extrempositionen kann die Ummantelung derart schwenken,
dass ihre Innenfläche gegen
die Achse 7 der Walze anliegt, wie es in den 5a und 5b dargestellt
ist. Eine detailliertere Beschreibung des Lagers wird in diesem
Zusammenhang nicht benötigt,
weil die Anordnung per se bekannt ist und daher zur Routine des
Fachmannes gehört.
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4a zeigt
die Führungswalze
in Bewegungsrichtung des Bandes, wobei 4b eine
Aufsicht auf die Walze darstellt. In der in den Figuren dargestellten
Situation läuft
das Band 4 korrekt zentriert auf der Führungswalze 1, wobei
die Ummantelung 11 der Walze im Wesentlichen parallel zur
Walzenachse 7 liegt. Aus Gründen der Klarheit zeigen die
gebrochenen Linien das Band 4 in der 4b. Mit
dem an den Enden der Achse der Führungswalze angeordneten
Befestigungselement 12 kann die Füh rungswalze an der Rahmenstruktur
des Förderers befestigt
werden. Die einfachsten Befestigungselemente sind Stützen, die
aus einer gebogenen Platte hergestellt sind. Darüber hinaus ist zwischen der Walzenachse
und den Befestigungselementen 12 ein Einstellmechanismus 5 vorgesehen,
der es erlaubt, dass die Rotationsachse 13 auf einem gewünschten Führungswinkel
eingestellt werden kann. Der Einstellmechanismus kann geeignete
Stifte oder dergleichen enthalten, welche mit Befestigungslöchern an dem
Befestigungselement verbunden werden können. Andererseits kann der
Einstellmechanismus einen stufenlos einstellbaren Begrenzer wie
z. B. eine Einstellschraube, ein exzentrisches Teil oder dergleichen
enthalten. Die Führungswalze
ist weiterhin versehen mit einer Einrichtung, die es dem Stift 9 erlaubt,
in jede Bewegungsrichtung des Bandes zu schwenken, wobei ein Führungswinkel
der Erfindung in beiden Bewegungsrichtungen des Bandes erzielt wird.
Die Führungswinkeleinstellung
kann auch für beide
Bewegungsrichtungen des Bandes separat vorgesehen sein.
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Die 5a zeigt
eine Situation, gesehen aus der Bewegungsrichtung des Bandes, bei
der das Band deshalb zur linken Seite der Walze abgedriftet ist,
weil das Schwerkraftzentrum des Bandes nicht mit dem der Walze zusammenfällt, wobei
die Walze so geneigt ist, dass ihr linkes Ende, wo sich das fehlausgerichtete
Band gemäß der Figurdarstellung nach
unten bewegt hat, und das entgegengesetzte Ende natürlich entsprechend
hochgestiegen ist. Weil der Stift 9 diagonal in einem gewünschten
Winkel relativ zur Bandoberfläche
angeordnet ist, schwenkt die Abwärtsbewegung
der Ummantelung auch die Ummantelung um den Stift 9 und
die Rotationsachse 10 in der Richtung der Bandoberfläche, wie
es in 5b dargestellt ist. Dies ist
in den 6 bis 8 dargestellt, welche die Situation
vom Ende der Führungswalze
aus zeigen. 6 zeigt eine Lösung nach
dem Stand der Technik, bei der die Rotationsachse 10 festgelegt
auf einen Winkel von 45° relativ zur
vertikalen Achse 13 angeordnet ist.
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Der
Winkel, der von der Rotationsachse relativ zur Vertikalen gebildet
wird, wird hier als Führungswinkel
bezeichnet, nachfolgend abgekürzt
mit k. Wenn der Führungswinkel
k, wie in der Figur dargestellt, 45° beträgt, werden eine Abwärtsbewegungskomponente
a1, d. h. eine transversal zum Band gerichtete
Komponente und eine horizontale Bewegungskomponente b1,
d. h. eine Komponente parallel zur Bandrichtung gleicher Größe gebildet. Die
Größe der resultierenden
c1, d. h. der maximale Schwenkwinkel wird
bestimmt durch die Abmessungen der Führungswalze. Obwohl 6 die
Geometrie der Führungsanordnung
durch die Darstellung der Achse 7, gezeichnet mit einer
gebrochenen Linie sowohl am Zentrum der Walze und auch anliegend
gegen den Innenumfang der Ummantelung darstellt, muss es dennoch
angemerkt werden, dass in Wirklichkeit die Achse 7 ihre
Position beibehält
und sich die Ummantelung 11 in Richtung der resultierenden c1 bewegt. Nachdem die Führungswalze das Band repositioniert
hat, so dass es wieder in der Mitte des Förderers läuft, fällt das Schwerkraftzentrum
des Bandes mit dem der Führungswalze
zusammen und die Führungswalze
nimmt wieder eine horizontale Position an und schwenkt zurück in eine
fluchtende Position relativ zum Band, wobei sie das Band nicht länger führt.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung des Endes der Führungswalze der Erfindung mit
der Darstellung des geringsten Führungswinkelwertes. 8 zeigt
den Roller mit dem höchsten
k-Wert. Aus den Gründen
der Klarheit wird eine Bewegungskomponente b1 entsprechend
einem k-Wert von 45° in beiden
Figuren gezeigt. Die Figuren zeigen klar, dass in beiden Fällen b1 kleiner ist als die Bewegungskomponenten
b2 und b3, die mit
den Führungswinkelwerten
der Erfindung erzielt werden. Um sicherzustellen, dass die Führungswalze
die notwendigen Führungsbewegungen
vollzieht, wenn das Band aus dem Zentrum abgedriftet ist, sollte
der Führungswinkel
nicht kleiner gemacht werden als in der in 7 dargestellten
Lösung,
wo k = 10° beträgt. Konsequenterweise
ist die Komponente a2 ein Minimalwert, der ei ne
ausreichende Führungskraft
und einen Betrieb der Führungswalze
sicherstellt. Alle Führungswalzenwerte
erzielen gleiche Resultate c1–c3, weil ihre Größe von den Abmessungen der
Walze abhängt. Ein
Führungswinkelwert
k zwischen 25 und 35° wird bevorzugt,
um eine ordentliche Abwärtsbewegung
zu schaffen und gleichzeitig ein effizientes Schwenken in Bandrichtung.
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Die
Zeichnungen und die zugehörige
Beschreibung dienen nur zur Darstellung der Erfindungsidee. Die
Details der Erfindung können
jedoch innerhalb des Schutzbereiches der Ansprüche variieren. Somit kann das
Lager im Mittelbereich der Führungswalze
auch auf eine andere Weise als beispielsweise in 3 ausgebildet
sein.