DE102015009698B4

DE102015009698B4 - Richterreger und Schwingmaschine mit Richterreger

Info

Publication number: DE102015009698B4
Application number: DE102015009698.2A
Authority: DE
Inventors: Herman de Jong
Original assignee: Schenck Process Europe GmbH
Current assignee: Sandvik Rock Processing Australia Pty Ltd
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2035-07-31
Also published as: WO2017016664A1; AU2016299439B2; AU2016299439A1; DE102015009698A1; CN107848715A; CN107848715B

Abstract

Bei einem Richterreger (2) für einen Schwingförderer und/oder ein Schwingsieb, mit zwei Wellen (4), die über zumindest je zwei Lager (9) in einem Gehäuse (6) drehbar gelagerten sind, wobei die Lager (9) ein vorbestimmtes Lagerspiel I aufweisen, wobei auf den Wellen (4) jeweils ein Unwuchtgewicht (5) befestigt ist und jeweils ein Zahnrad (7) drehmomentübertragend an der jeweiligen Welle (4) angebracht ist und die Zahnräder (7) jeweils eine Verzahnung (8) aufweisen, die miteinander kämmend in Wirkbeziehung stehen, ist vorgesehen, dass die Zahnräder (7) exzentrisch zu der Achse der jeweiligen Welle (4) an dieser festgelegt sind. Die Erfindung betrifft auch eine Schwingmaschine (1) mit einem Richterreger (2) der erfindungsgemäßen Art.

Description

Die Erfindung betrifft einen Richterreger/Exciter für einen Schwingförderer und/oder ein Schwingsieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Richterreger werden zum Antrieb von Schwingmaschinen, etwa Schwingförderern und Schwingsieben eingesetzt. Gegenüber dem Einsatz von Unwuchtmotoren haben die Richterreger den Vorteil, dass sie definiert Kraft in einer Richtung und definiert mechanische Belastungen in eine Schwingmaschine einbringen können. Die Schwingdaten sind von Auflasten durch das Schüttgut unabhängig.
Richterreger erzeugen eine Kraft F mit sinusförmigem Verlauf, die längs einer Linie a wirkt. Ein Richterreger besitzt zwei mit Unwuchtmassen ausgerichtete Wellen. Diese Unwuchtmassen werden durch das eingebaute Zahnradgetriebe zu gegensinnigem Umlauf mit gleicher Drehzahl synchronisiert. Die in Richtung der Linie a wirkenden Komponenten der Fliehkräfte addieren sich zur resultierenden Kraft F. Die senkrecht zur Linie a auftretenden Komponenten heben sich gegenseitig auf.
Aus der DE 10 72 191 A ist beispielsweise ein Unwuchtantrieb mit zwei Wellenpaaren bekannt, wobei auf jeder Welle ein Unwuchtgewicht befestigt ist, so dass insgesamt zwei Schwungmassenpaare gebildet werden. Die jeweiligen Schwungmassenpaare sind durch Zahnräder, die ebenfalls auf den Wellen befestigt sind, miteinander gekoppelt. Außerdem stehen die Zahnräder der Schwungmassenpaare wiederum mit weiteren Zahnrädern im Eingriff, die ein veränderliches Koppeln der Wellenpaare ermöglichen.
Weiterhin zeigt die DE 18 75 977 U einen Unwuchtantrieb beim dem die Unwuchtmassen auf zwei Wellen befestigt sind, von denen eine in einer Hohlwelle gelagert ist. Zum gegensinnigen Antrieb der Wellen sind zwei ineinandergreifende Zahnräder angeordnet, von denen eines an der Hohlwelle und das andere an der zweiten Welle befestigt ist.
Außerdem zeigt die DE 39 22 169 A1 einen Rotationsvibrator, dessen Unwuchten auf gegensinnig drehenden parallelen Innenwellen angeordnet und über konzentrische Hohlwellen in ihrer Exzentrizität verstellbar sind, welche über ein Planetengetriebe gegenüber den Innenwellen verdrehbar sind. Dabei sind der Planetenträger und das Sonnenrad auf einer Hohlwelle und einer Innenwelle befestigt, die in einem Gehäuse gelagert ist, wobei das Sonnenrad mit einem Ritzel kämmt, das auf der zweiten Innenwelle befestigt ist.
Ferner ist aus der DE 387 682 A ein Antrieb für einen Schwingförderer in Form einer Schüttelrinne mit einer Antriebswelle mit einem auf dieser exzentrisch gelagerten Zahnrad zur Verstellung der Winkelgeschwindigkeit bekannt.
Richterreger werden seit vielen Jahren entwickelt und vertrieben. Bei Wartungsarbeiten wird jedoch immer wieder festgestellt, dass Schäden an den Zähnen der Zahnräder auftreten. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Richterreger bereitzustellen, bei welchem die bekannten Schäden vermieden oder wenigstens gemildert werden können. Weiterhin soll eine langlebige und geräuscharme Richterregerkonstruktion ermöglicht werden, die auch kostengünstig herstellbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine gattungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Üblicherweise weist ein Richterreger für einen Schwingförderer und/oder ein Schwingsieb zwei Wellen auf, die über zumindest je zwei Lager in einem Gehäuse drehbar gelagert sind. Diese Lager besitzen einen Lagerinnenring und einen Lageraußenring zwischen denen die Roll- oder Wälzkörper angeordnet sind. Alle Lager weisen je nach gewählter Toleranz ein sogenanntes Lagerspiel I oder Lagerluft auf. Dies ist das Maß, um das sich der Lagerinnenring von einer Endlage in die andere gegenüber dem Lageraußenring in radialer Richtung verschieben lässt. Zur Erzeugung einer gerichteten Kraft F ist an den Wellen jeweils mindestens ein Unwuchtgewicht befestigt. Diese kann so ausgenformt sein, dass es Aufnahmen für zusätzliche weitere Gewichte aufweist. Zum Antrieb des Unwuchtgewichts und der Welle ist jeweils ein Zahnrad drehmomentübertragend an der jeweiligen Welle angebracht. Dazu weist das Zahnrad üblicherweise ein Aufnahmeloch auf, durch das die Welle hindurchgreift. Um das Zahnrad auf der Welle radial zu sichern, ist wiederum eine Passfedererweiterung in dem Aufnahmeloch vorgesehen, das mit einer entsprechenden Sicherung an der Welle formschlüssig in Eingriff steht. Die Zahnräder, die gegenläufig angetrieben werden, weisen eine Verzahnung auf, die miteinander kämmend in Wirkbeziehung stehen. Erfindungsgemäß sind die Zahnräder exzentrisch zu der Achse der jeweiligen Welle an dieser festgelegt.
Während bei Richterregern nach dem Stand der Technik aufgrund der vorhandenen Lagerluft in den Pendelrollenlagern oder Zylinderrollenlagern und der Fliehkraft des Unwuchtgewichts während des Betriebs eine Veränderung des Zahnspiels der Zahnräder auftritt, wird mit der erfindungsgemäßen Lösung erreicht, dass das Zahnspiel der Zahnräder nahezu konstant oder in einem vorbestimmten Toleranzbereich bleibt. Ursächlich für die Veränderung des Zahnspiels ist die Wirkung der Fliehkraft der Unwuchtgewichte im Betrieb des Richterregers, die aufgrund des vorhandenen Lagerspiels zwischen den Bauteilen des Lagers eine Verschiebung des Lagerinnenrings und damit der Welle in Richtung der der jeweiligen Position des Unwuchtgewichts bewirkt. Die Welle rotiert dementsprechend exzentrisch. Bewegen sich die Unwuchtgewichte voneinander weg, verschiebt sich der Lagerinnenring wiederum in Richtung der Unwuchtgewichte, die Wellen mit den fest verbundenen Zahnrädern bewegen sich ebenfalls voneinander weg und das Zahnspiel nimmt zu. Bewegen sich die Unwuchtgewichte aufeinander zu, nimmt dementsprechend das Zahnspiel zwischen den beiden Zahnrädern aufgrund der gegenläufigen Verschiebung des Innenrings und damit der Welle ab. Dies führt zu dem Effekt, dass das Zahnrad zum Klemmen neigt, was zu den erwähnten Schäden an der Verzahnung der Zahnräder führen kann. Konstruktiv musste daher bisher ein großes Zahnspiel vorgesehen werden, was zu einer hohen Zahnzusatzbelastung und zudem zu hohen Laufgeräuschen geführt hat. Durch die Erfindung werden die zuvor beschriebenen ständigen Änderungen im Zahnspiel vermieden, da durch die Exzentrizität der Verzahnung gegenüber der Welle die Effekte aus dem Lagerspiel ausgeglichen werden können.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, dass die Zahnräder je ein Aufnahmeloch für die jeweilige Welle aufweisen, dessen Mittelachse mit einem Versatz x zum Zahnradmittelachse angeordnet ist.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht dagegen vor, dass die jeweiligen Wellen einen Wellenabsatz aufweisen, der durch ein zentrisches Aufnahmeloch des Zahnrads greift, wobei die Achse des Wellenabsatzes mit einem Versatz x zur Achse der jeweiligen Welle angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird ebenfalls eine Exzentrizität der Verzahnung der Zahnräder gegenüber der Welle erzeugt. Wiederum kann dadurch das Zahnspiel im Betrieb des Richterregers in einem vorbestimmten Toleranzbereich gewährleistet werden.
Durch die erfindungsgemäße Lösung können zusätzlich Anfahrprobleme und Wärmespannungen verhindert werden. Dadurch wird der Verschleiß der Zähne der Zahnräder und auch der Lager erheblich reduziert. Weiterhin ist es von Vorteil wenn die Lagerspiele I der beiden Lager und die Exzentrizität x der Zahnräder zu den jeweiligen Wellen so vorgewählt ist, dass die Zahnräder im Betrieb ein Zahnspiel j aufweisen, das über den Gesamtumfang der Zahnräder gesehen kleiner oder gleich einem vorbestimmten Maximalwert und größer oder gleich einem vorbestimmten Minimalwert ist. Dadurch kann der leise Lauf des Richterregers bei geringer Abnutzung der Zahnräder, bspw. der gerad- oder schrägverzahnten Außenverzahnung der Zahnräder, sichergestellt werden.
Es hat sich als effizient herausgestellt, wenn vom Zentrum der Welle aus gesehen das Unwuchtgewicht auf Seiten einer sich radial nach außen erstreckenden Passfederaufnahmeerweiterung angeordnet ist. Gerade bei dem Einsetzen einer Passfeder in die Passfederaufnahmeerweiterung, zum drehfesten Anbringen des Zahnrades an der jeweiligen Welle, kann die Montagezeit reduziert werden, was in reduzierten Montagekosten gipfelt.
Es ist auch von Vorteil, wenn das Zentrum des Aufnahmeloches in Richtung des Unwuchtgewichts oder in Richtung der Fliehkraft des Unwuchtgewichts, vom Mittelpunkt des Zahnrades aus betrachtet, versetzt ist.
Um einen besonders störungsfreien Betrieb zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn im Aufnahmeloch eine Passfederaufnahmeerweiterung vorhanden ist, in deren Richtung das Zentrum der in dem Aufnahmeloch aufgenommenen Welle versetzt/gezwungen ist.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass für die beiden Wellen je zwei gleichartige und gleichviel Lagerspiel aufweisende Lager, etwa Wälz- oder Gleitlager, eingesetzt sind, die vorzugsweise auch von Welle zu Welle diesbezüglich gleichartig beschaffen sind. Es lassen sich dann besser Gleichteile verwenden, was in einer vereinfachten Montage und in niedrigeren Kosten resultiert.
Wenn das Lager, vorzugsweise alle Lager, als (Pendel-)Rollen-, Tonnen- oder Kugellager ausgestaltet ist/sind, kann auf bereits vorliegende Entwicklungsergebnisse zurückgegriffen werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Schwingmaschine, wie einen Schwingförderer oder ein Schwingsieb mit einem erfindungsgemäßen Richterreger.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schwingmaschine mit einem erfindungsgemäßen Richterreger in einer Seitenansicht,
2 eine Vergrößerung des Bereiches II aus 1,
3 eine Vergrößerung des Richterregers aus 1 und 2 in einer perspektivischen Darstellung,
4 einen Querschnitt durch einen im Betrieb befindlichen Richterreger der 1 und 2 senkrecht zur Bildebene der 1 und 2,
5 Querschnitt durch ein Lager aus 4 entlang der Linie V
6 Querschnitt durch ein Lager aus 4 entlang der Linie VI,
7 eine Seitenansicht auf ein Zahnrad mit einem Aufnahmeloch, in dem eine Welle drehfest aufzunehmen ist, und
8 eine schematische Darstellung zweier Zahnräder, die je auf einer Welle angebracht sind.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Schwingmaschine 1 dargestellt, die als Schwingförderer oder Schwingsieb ausgestaltet ist, wobei an ihr ein erfindungsgemäßer Richterreger 2 befestigt ist. Der Richterreger 2 bringt Kraft in Richtung der Pfeile 3 in die Schwingmaschine ein.
In 2 ist der Richterreger 2 von der Seite dargestellt. Er weist zwei Wellen 4 auf, auf denen jeweils zumindest ein Unwuchtgewicht 5/eine Unwuchtmasse angebracht ist. Die beiden Wellen 4 sind in einem Gehäuse 6 drehbar gelagert.
In 3 ist zu erkennen, dass auf jeder Seite des Gehäuses 6 jede der beiden Wellen 4 jeweils zwei Unwuchtgewichte 5 trägt. Diese sind bei der einen Welle mit Abstand zueinander angeordnet, während die Unwuchtgewichte der zweiten Welle direkt nebeneinander angeordnet sind. Somit kann der Platzbedarf und der Abstand der beiden Wellen zueinander optimiert werden, da die Unwuchtgewichte der einen Welle bei ihrer Bewegung den Zwischenraum der beiden anderen Unwuchtgewichte verwenden.
Innerhalb des Gehäuses, das in 4 nicht näher dargestellt ist, weist jede Welle 4 ein Zahnrad 7 auf. Die beiden Zahnräder 7 weisen auf ihrer Außenseite eine Stirnverzahnung, bspw. eine als Geradverzahnung oder Schrägverzahnung ausgebildete Verzahnung 8 auf. Die beiden als Außenverzahnungen ausgebildeten Verzahnungen 8 der beiden Zahnräder 7 stehen miteinander in kämmendem Wirkeingriff. Dabei liegt zwischen den einzelnen Flanken der Verzahnung 8 ein Zahnspiel j vor.
Jede Welle 4 wird über jeweils zwei Lager 9 drehbar gelagert. Außenseitig der Lager 9 sind die Unwuchtgewichte/Unwuchtmassen 5 vorhanden, die auch als Schwungsegmente bezeichnet/ausgebildet werden können. Mit den Pfeilen 10 sind die Fliehkräfte angedeutet, die im Betrieb des Richterregers 2 auftreten. Durch die Rotation der Wellen 4, werden diese zudem verbogen, was eine Axialbewegung der Schwungsegmente aufeinander zu und der Zahnräder 7 voneinander weg erzwingt.
Um eine erfindungsgemäße Lösung zu erreichen, wird eine Exzentrizität x eines Aufnahmeloches 11 des Zahnrads 7, in welcher die Welle 4 eingesetzt ist, vorgehalten. Das Aufnahmeloch kann als Bohrung, insbesondere Aufnahmebohrung 12 ausgebildet sein. Es ist dann nach Art eines Durchgangsloches ausgebildet. Es weist eine Wand 13 auf, die an einer Seite eine Passfederaufnahmeerweiterung 14 besitzt.
In 8 ist auch der Exzentrizitätsversatz x, zwischen der Mitte der Welle 4 und dem jeweiligen Zahnrad 7 dargestellt. Idealerweise entspricht dies der Exzentrizität x des Lagerinnenrings 91 gegenüber dem feststehenden Lageraußenring 92. Damit wird durch die Exzentrizität der Verzahnung 8 die Exzentrizität, die aus der Lagerluft resultiert ausgeglichen. Dementsprechend ist die Exzentrizität also abhängig vom theoretischen Lagerspiel. Die erfindungsgemäße Lösung führt jedoch dazu, dass das Zahnspiel j über den gesamten Umfang der Zahnräder 7 während des Betriebes, an der Stelle des Zusammenwirkens der Verzahnungen 8 konstant bleibt.
j, insbesondere j_l oder j_m sollte nicht 0 μm betragen, da sonst kein Ölfilm mehr in die Zahnflankenbeabstandung verbringbar ist, was zu großem Verschleiß und einer hohen Geräuschemission führt.
Bezugszeichenliste

1: Schwingmaschine
2: Richterreger
3: Erregungskraft
4: Welle
5: Unwuchtgewicht/Unwuchtmasse
6: Gehäuse
7: Zahnrad
8: Verzahnung
9: Lager
91: Lagerinnenring
92: Lageraußenring
93: Rollkörper, Wälzkörper
10: Fliehkraft
11: Aufnahmeloch
12: Aufnahmebohrung
13: Wand
14: Passfederaufnahmeerweiterung

Claims

Richterreger (2) für einen Schwingförderer und/oder ein Schwingsieb, mit – zwei Wellen (4), – die über zumindest je zwei Lager (9) in einem Gehäuse (6) drehbar gelagert sind, – wobei die Lager (9) ein vorbestimmtes Lagerspiel I aufweisen, – wobei auf den Wellen (4) jeweils ein Unwuchtgewicht (5) befestigt ist – und jeweils ein Zahnrad (7) drehmomentübertragend an der jeweiligen Welle (4) angebracht ist, – und die Zahnräder (7) jeweils eine Verzahnung (8) aufweisen, die miteinander kämmend in Wirkbeziehung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (7) exzentrisch zu der Achse der jeweiligen Welle (4) an dieser festgelegt sind.
Richterreger (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (7) ein Aufnahmeloch (11) für die jeweilige Welle (4) aufweisen, dessen Mittelachse mit einem Versatz x zum Zahnradmittelachse angeordnet ist.
Richterreger (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Wellen (4) einen Wellenabsatz aufweisen, der durch ein zentrisches Aufnahmeloch des Zahnrads (7) greift, wobei die Achse des Wellenabsatzes mit einem Versatz x zur Achse der jeweiligen Welle (4) angeordnet ist.
Richterreger (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerspiele I der beiden Lager (9) und die Exzentrizität x der Zahnräder (7) zu den jeweiligen Wellen (4) so vorgewählt ist, dass die Zahnräder (7) im Betrieb ein Zahnspiel j aufweisen, das über den Gesamtumfang der Zahnräder (7) gesehen kleiner oder gleich einem vorbestimmten Maximalwert ist und größer oder gleich einem vorbestimmten Minimalwert.
Richterreger (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeloch (11) eine sich radial nach außen erstreckende Passfederaufnahmeerweiterung (14) vorhanden ist, in deren Richtung das Zentrum der in dem Aufnahmeloch (11) aufgenommenen Welle (4) versetzt ist.
Richterreger (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Welle (4) befestigte Zahnrad (7) axial zwischen den beiden Lagern (9) angeordnet ist.
Richterreger (2) einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die beiden Wellen (4) je zwei gleichartige und gleichviel Lagerspiel I aufweisende Lager (9) eingesetzt sind.
Richterreger (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Unwuchtgewicht (5) auf Seiten der Passfederaufnahmeerweiterung (14) vom Zentrum der Welle (4) aus gesehen angeordnet ist oder auf der gegenüberliegenden Seite.
Richterreger (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (9) einerseits als (Pendel-)Rollen-, Tonnen- oder Kugellager oder andererseits als Gleitlager ausgestaltet ist.
Schwingmaschine (1) mit einem Richterreger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.