DE102015104041A1

DE102015104041A1 - Schwingungserzeugungseinheit und dadurch angetriebene Siebmaschine

Info

Publication number: DE102015104041A1
Application number: DE102015104041.7A
Authority: DE
Inventors: Oliver Pikhard
Original assignee: Rheinische Werkzeug & Maschf; RHEWUM GmbH
Current assignee: Rheinische Werkzeug & Maschf; RHEWUM GmbH
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2016-09-22
Anticipated expiration: 2035-03-19
Also published as: DE102015104041B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schwingungserzeugungseinheit (1) zur Erzeugung einer mechanischen Schwingung mittels einer um deren Rotationsachse rotierenden externen Antriebswelle (4), die modular in eine Siebmaschine (15) eingesetzt werden kann. Außerdem betrifft die Erfindung eine auf Basis solcher modularer Schwingungserzeugungseinheiten (1) operierende Siebmaschine (15).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwingungserzeugungseinheit zur Erzeugung einer mechanischen Schwingung mittels einer um deren Rotationsachse rotierenden externen Antriebswelle, sowie eine Siebmaschine, in die eine solche Schwingungserzeugungseinheit eingesetzt werden kann.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen Siebgüter oder Fördergüter mittels Sieben nach Partikelgröße klassiert oder sortiert werden. Dabei wird das Siebgut auf ein Siebelement, beispielsweise ein Siebgewebe oder einen Siebbelag, aufgelegt, welches / welcher in mechanische Schwingung versetzt wird. Diese Schwingung kann beispielsweise durch Unwuchtmotoren erzeugt werden.
Einige grundlegende, übliche Techniken sind dabei zum einen der direkt angeregte Siebbelag, bei dem der Rahmen, in den das Siebgewebe eingesetzt ist, unbewegt bleibt, und nur das Siebgewebe selbst unter geometrischer Verformung in mechanische Schwingung versetzt wird, und beispielsweise das Linearschwingsieb (Linearschwinger) und das Kreisschwingsieb (Kreisschwinger). Dabei wird der Siebrahmen mit dem darin eingesetzten Siebgewebe zu einer linearen oder kreisförmigen Schwingung angeregt, die über das gesamte Siebgewebe gleichphasig ist, und die im Falle des Linearschwingers eine Komponente in eine gewünschte Förderrichtung und eine Komponente, die senkrecht auf dem Siebgewebe steht, besitzt. Dabei können auch mehrere Siebrahmen übereinander angeordnet und fest miteinander verbunden sein, so dass diese gleichphasig miteinander schwingen, wodurch das durch die Schwingung und die Gravitation angetriebene Siebgut durch mehrere Ebenen gesiebt wird.
Bei einem Kreisschwinger kann die Schwingung durch einen oder mehrere gleichphasig laufende Unwuchtmotoren erzeugt werden. Bei einem Linearschwingsieb werden zwei gegenläufige Unwuchtmotoren verwendet, deren Schwingungen sich zu einer linearen Schwingung addieren. Die Unwuchtmotoren sind dann mit dem Siebrahmen oder mit einer den mindestens einen Siebrahmen einfassenden Trägerstruktur montiert. Die Wirklinie der linearen Schwingung führt dabei idealerweise durch den Schwerpunkt der Siebmaschine.
Aus der EP 0 823 291 B1 geht eine Siebmaschine hervor, bei der ein Siebrahmen durch Exzenterwellen angetrieben wird, die an ihren Enden Unwuchten aufweisen, so dass die Exzenterwellen und damit der Siebrahmen in Schwingung versetzt werden. Nachteilhaft an dieser Konstruktion ist, dass durch die Anordnung der Unwuchten an den Enden der Exzenterwellen hohe Biege- und Torsionsbelastungen auf der jeweiligen Welle auftreten können. Insbesondere bei sehr breiten Siebrahmen bzw. bei sehr langen Wellen kann dadurch eine erhebliche mechanische Belastung entstehen.
Aus der DE 195 39 150 A1 geht ein Vibrationsantrieb für Schwingmaschinen hervor, bei dem Unwuchten sowohl seitlich an den Enden einer Welle angebracht sind, als auch mittig dazwischen. Nachteilhaft hieran ist unter anderem, dass ein Auswechseln oder Anpassen vor allem der mittig angeordneten Unwuchten technisch erschwert oder unmöglich ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Siebmaschine zu schaffen, welche die Verwendung beliebig breiter Siebrahmen ermöglicht, und bei der die Unwucht einfach eingestellt bzw. ausgewechselt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst mit Hilfe einer Schwingungserzeugungseinheit gemäß Anspruch 1 und durch eine, diese Schwingungserzeugungseinheit verwendende, Siebmaschine gemäß Anspruch 8. Die jeweils abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung umfasst eine Schwingungserzeugungseinheit zur Erzeugung einer mechanischen Schwingung mittels einer um deren Rotationsachse rotierenden externen Antriebswelle, mit einem Gehäuse mit Lagerungselementen zur Lagerung mindestens einer Unwuchtwelle und zur Übertragung von deren Schwingung auf das Gehäuse, und mit mindestens einer in den Lagerungselementen gelagerten Unwuchtwelle mit mindestens einem drehfest damit verbundenem Unwuchtelement, dessen Schwerpunkt abseits der Rotationsachse der Unwuchtwelle liegt, so dass die jeweils eine Unwuchtwelle mit dem mindestens einen verbundenen Unwuchtelement eine Unwuchteinheit mit einem definierten Unwuchtvektor bildet, und mit mindestens einem Rotationsübersetzungsmittel zur Übersetzung der Rotation der Antriebswelle auf die mindestens eine Unwuchtwelle, sowie mit einem Aufnahmemittel zur reversiblen, mechanischen, drehfesten Verbindung desselben durch Kraft- oder Formschluss mit der Antriebswelle, zur Übersetzung von deren Rotation mittels des mindestens einen Rotationsübersetzungsmittels, welches mit dem Aufnahmemittel zusammenwirkt.
Eine solche Schwingungserzeugungseinheit ist als modulare, funktionelle Einheit gedacht, wobei eine oder mehrere dieser Einheiten mittels deren Aufnahmemittel auf eine Antriebswelle gesteckt oder anders reversibel, also unverändert lösbar, damit verbunden werden können. Die reversible, mechanische, drehfeste Verbindung schließt dabei beispielsweise den Formschluss mit einer nicht kreisrunden Antriebswelle ein, oder den Kraftschluss, der beispielsweise über eine in dem Aufnahmemittel angeordnete Madenschraube hergestellt wird, die auf eine im Querschnitt kreisrunde Antriebswelle presst. Als Rotationsübersetzungsmittel eignen sich beispielsweise Zahnriemen oder Getrieberiemen oder Zahnräder, wenn die Antriebswelle parallel zur Unwuchtwelle ausgerichtet ist, oder beispielsweise Schneckengetriebe, wenn die Antriebswelle senkrecht zu der mindestens einen Unwuchtwelle ausgerichtet ist. Eine erfindungsgemäße Schwingungserzeugungseinheit kann als kompaktes Bauteil verwirklicht werden, welches mit wenigen Handgriffen auf eine Antriebswelle anbringbar ist, wobei der jeweilige Unwuchtvektor, die Anzahl und die Abstände der Schwingungserzeugungseinheiten entlang der Antriebswelle an die Erfordernisse der jeweiligen Siebmaschine angepasst werden können.
Ein Unwuchtvektor ist definiert als das Produkt aus der Masse eines Unwuchtelements (auch Unwucht genannt) und dem Abstand des Schwerpunktes des Unwuchtelements von der Unwuchtwelle, an der das Unwuchtelement angebracht ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse zwei Öffnungen aufweist, um einen Durchgang durch das Gehäuse zu öffnen, durch das die Antriebswelle gesteckt werden kann. Die Öffnungen können dabei als Lager ausgebildet sein, beispielsweise als Kugellager. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht vor allem darin, dass das Gehäuse somit eine kompakte bauliche Einheit bildet. Das Gehäuse kann dann durch die beiden Öffnungen hindurch auf die Antriebswelle aufgesteckt werden.
Bevorzugterweise ist das Gehäuse bis auf die Öffnungen geschlossen, wobei die Öffnungen formschlüssig an die Antriebswelle angeformt sind. Vorteilhaft ist dabei vor allem, dass das Eindringen von Fremdkörpern wie beispielsweise Staub einfach verhindert wird.
Eine bevorzugte Ausbildung der Schwingungserzeugungseinheit ist so gestaltet, dass das Gehäuse in Form eines Zylinders ausgebildet ist, wobei die zwei Öffnungen stirnseitig gegenüberliegend angeordnet sind und einen parallel zur Hauptachse des zylinderförmigen Gehäuses angeordneten Durchgang öffnen. Vorteilhaft hierbei ist unter anderem, dass eine solche Form die Unterbringung der Unwuchtwellen und die Durchführung der Antriebswelle entlang der Längsachse des Zylinders begünstigt, und dass mehrere solcher Module bzw. Schwingungserzeugungseinheiten axial hintereinander entlang einer Antriebswelle aufsteckt und beispielsweise durch ein kreisrundes Rohr gemeinsam ummantelt werden können.
Die Erfindung wird dadurch verbessert, dass das Aufnahmemittel hohlkreiszylinderförmig ausgebildet ist und um dessen Rotationsachse drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, zur koaxialen Durchführung von der Antriebswelle und zur Verbindung damit und zur Zusammenwirkung mit dem mindestens einen Rotationsübersetzungsmittel. Vorteilhaft hieran ist vor allem, dass somit direkt ein Formschluss mit einer im Querschnitt kreisrunden Antriebswelle gegeben ist, die dann beispielsweise über Madenschrauben fixiert werden kann, und dass die Rotation der Antriebswelle somit unmittelbar auf das Rotationsübersetzungsmittel übertragen wird. Das Aufnahmemittel ist dann also prinzipiell eine Hülse, auf welcher ein Rotationsübersetzungsmittel beispielsweise in Form eines Zahnrads angebracht ist, wodurch das Zahnrad die Rotationsbewegung der Antriebswelle aufnimmt.
Das Aufnahmemittel steht dann direkt in Kontakt zu der Antriebswelle und kann ggf. drehfest daran fixiert werden, um eine Rotationsbewegung der Antriebswelle aufzunehmen und um eine Translation in axiale Richtung zu verhindern.
In einer alternativen Ausführungsform der Schwingungserzeugungseinheit ist das Aufnahmemittel nicht direkt mit dem Gehäuse verbunden, sondern nur über die darin gelagerte externe Antriebswelle. Anders als in der zuvor beschriebenen Ausführungsform, in der das Aufnahmemittel längs durch das Gehäuse geführt und daran gelagert ist, kann das Aufnahmemittel hier beispielsweise als freies, also loses Zahnrad ausgebildet sein, welches erst durch Befestigung auf der externen Antriebswelle mit dem Gehäuse verbunden wird, da diese Antriebswelle dann in dem Gehäuse gelagert ist. Das Befestigen kann dann beispielsweise beim Aufsetzen beziehungsweise Aufstecken des Gehäuses auf die Antriebswelle durchgeführt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht eine bauliche Einheit aus Aufnahmemittel und Rotationsübersetzungsmittel vor, beispielsweise in Form eines Zahnrades mit einem radial nach innen gerichteten Gewinde zur Befestigung an der externen Antriebswelle über eine Madenschraube. Eine solche Bauweise ist besonders leicht herstellbar, geometrisch kompakt und gegebenenfalls mit wenigen Handgriffen zu installieren.
Es ist auch denkbar, dass insbesondere axiales Verrutschen des Gehäuses oder eines darin angeordneten Rotationsübersetzungsmittels entlang der Antriebswelle durch mindestens einen Stellring verhindert wird. Ein solcher Stellring ist dabei Teil des Aufnahmemittels, da ein Stellring zur Aufnahme der Antriebswelle und von deren Rotationsbewegung geeignet ist. Ein solcher Stellring kann also außen an das Gehäuse angrenzend oder auch innerhalb des Gehäuses, beispielsweise an ein Rotationsmittel in Form eines Zahnrads angrenzend angeordnet sein. In diesem Fall ist auch denkbar, solche Stellringe gleichzeitig als Aufnahmemittel zur Übertragung der Rotation der Antriebswelle auf das angrenzende Rotationsübersetzungsmitteln zu verwenden.
Bevorzugt ist die Rotationsachse des Aufnahmemittels parallel zur mindestens einen Unwuchtwelle ausgerichtet. Dies ist vorteilhaft, da dann die lateralen, also in einer senkrecht auf der Unwuchtwelle stehenden Ebene orientierten, Schwingungen der Unwuchteinheit keine Komponente in Richtung der Rotationsachse bzw. Längsachse der Antriebswelle besitzen. Solche Schwingungen wären baulich schwer zu nutzen oder zu kompensieren, gewünscht sind in erster Linie Schwingungen, die senkrecht auf der Antriebswelle stehen.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der mindestens zwei als Zahnräder ausgebildete Rotationsübersetzungsmittel vorgesehen sind, die auf der mindestens einen Unwuchtwelle und auf dem Aufnahmemittel jeweils drehfest angeordnet sind. Vorteilhaft sind der besonders einfache Aufbau und die Wartungsfreiheit.
Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass genau zwei parallel zueinander angeordnete Unwuchtwellen mit Unwuchtelement vorgesehen sind, die je eine Unwuchteinheit mit, in einer senkrecht auf der jeweiligen Unwuchtwelle stehenden Ebene angeordnetem, Unwuchtvektor gleichen Betrags bilden, und die durch das mindestens eine Rotationsübersetzungsmittel zu entgegengesetzter Rotation mit einer Drehzahl gleichen Betrags gekoppelt sind.
Der Vorteil besteht hierbei darin, dass dadurch besonders einfach eine Schwingungseinheit, bestehend aus beiden Unwuchtwellen und den dazugehörigen Unwuchtelementen, gebildet wird, welche kreisförmige, elliptische und lineare Schwingungen ermöglicht.
Eine davon ausgehend bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die beiden Unwuchtvektoren über eine komplette Rotation der Unwuchtwellen hinweg spiegelbildlich zueinander ausgerichtet sind.
Der Vorteil besteht hierbei darin, dass somit besonders einfach eine lineare Schwingung erzeugt wird. Dies liegt daran, dass der Impuls der Schwerpunkte der beiden Unwuchtelemente sich dann entlang senkrecht zur Spiegelebene liegenden Achse zu jedem Zeitpunkt genau aufhebt und entlang einer senkrecht dazu stehenden Achse immer gleichgerichtet verstärkt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Rotationsübersetzungsmittel als ein mit der Antriebswelle verbundenes Zahnrad und zwei gleich große mit den beiden Unwuchtwellen verbundene Zahnräder ausgebildet, wobei das Zahnrad der ersten Unwuchtwelle in das Zahnrad der anderen Unwuchtwelle greift. Dabei können auch alle drei Zahnräder gleich dimensioniert sein. Vorteilhaft hieran ist der besonders einfache und auf nur wenige bauliche Komponenten angewiesene Aufbau. Durch die Größe bzw. das Größenverhältnis des Antriebswellenzahnrads zu den beiden Unwuchtwellenzahnrädern kann ein Übersetzungsverhältnis der Drehzahlen von Antriebswelle und Unwuchtwellen definiert werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Aufnahmemittel zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, um eine Befestigung der Antriebsachse bei geschlossenem Gehäuse zu ermöglichen.
Dabei kann ein beispielsweise hülsenförmiges, durch das Gehäuse führendes Aufnahmemittel entlang der für die Antriebswelle vorgesehenen Achse aus dem Gehäuse herausragen, und außerhalb des Gehäuses beispielsweise durch eine Madenschraube mit der hindurch gesteckten Antriebswelle verbunden werden, während innerhalb des Gehäuses ein Zahnrad oder ein anderes Rotationsübersetzungsmittel auf der Hülse bzw. dem Aufnahmemittel aufgebracht ist. Der besondere Vorteil besteht hierbei darin, dass eine dementsprechende Schwingungserzeugungseinheit handwerklich besonders einfach an einer solchen Antriebswelle angebracht werden kann, insbesondere ohne das Gehäuse zu öffnen.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Siebmaschine mit einem Siebgehäuse zur Aufnahme mindestens eines Siebrahmens, einen damit drehfest verbundenen Siebrahmen zur Befestigung eines Siebelements, ein darin befestigtes flächiges, Durchlassöffnungen aufweisendes Siebelement zum Sieben von darauf aufliegendem Siebgut mittels mechanischer Schwingung des Siebelements, mindestens eine parallel zum Siebelement angeordnete Antriebswelle zur Bereitstellung von Energie für die mechanische Schwingung, sowie eine ein Antriebsgehäuse aufweisende Antriebseinheit zum Antrieb einer Rotation der mindestens einen Antriebswelle um deren Rotationsachse. Diese Erfindung schließt dabei die technische Lehre mit ein, dass ein entlang der Antriebswelle geführtes Halterungselement mit dem Siebgehäuse drehfest verbunden ist, zur festen Verbindung desselben mit einem Gehäuse mindestens einer wie zuvor beschrieben gestalteten erfindungsgemäßen Schwingungserzeugungseinheit, und zur gleichzeitigen drehfesten Verbindung des Aufnahmemittels der Schwingungserzeugungseinheit mit der Antriebswelle, zur Übertragung der erzeugten Schwingung der mindestens einen Schwingungserzeugungseinheit über das damit verbundene Halterungselement auf das Siebelement.
Mit drehfest ist insbesondere gemeint, dass Rotationen der beiden drehfest verbundenen Elemente relativ zueinander um eine Rotationsachse eines der beiden Elemente unmöglich ist, während aber beispielsweise Schwingungen der beiden drehfest verbundenen Elemente relativ zueinander ermöglicht sind. Mit einer festen Verbindung ist gemeint, dass absolut keine Bewegung der beiden fest verbundenen Elemente zueinander möglich ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Siebmaschine besteht darin, dass hierbei die zuvor beschriebenen Schwingungserzeugungseinheiten besonders einfach modular eingesetzt werden können, um mit der Antriebswelle zusammen zu wirken und um über das Halterungselement die Schwingung an das Siebgewebe zu übertragen.
Bevorzugterweise ist das Siebgehäuse schwingungsfrei fixiert, ist also beispielsweise fest mit dem Erdboden verbunden. Dies bedeutet vor allem eine Energieersparnis, da das ggf. schwere Siebgehäuse nicht zwingend angeregt werden kann und somit nicht unnötig Energie verbraucht.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Antriebsgehäuse fest mit dem Siebgehäuse verbunden ist. Eine solche Ausführungsform ist besonders stabil und insbesondere bei einem schwingungsfrei, also stationär, aufgestellten Siebgehäuse energiesparend.
Bevorzugterweise ist dabei das Halterungselement mit dem Siebgehäuse so drehfest verbunden, dass es relativ zu dem Siebgehäuse in einer senkrecht zur Rotationsachse der Antriebswelle stehenden Ebene (lateral) bewegbar ist, um laterale Schwingungen der mindestens einen Schwingungserzeugungseinheit aufzunehmen.
Dies ist vorteilhaft, weil somit die durch die mindestens eine Schwingungserzeugungseinheit bereitgestellte Energie auf das Halterungselement und das Siebgewebe übertragen werden kann, unabhängig davon, ob das Siebgehäuse beweglich ist oder nicht. Beispielsweise kann das Halterungselement über Federn gelagert sein. Die Antriebswelle kann dann ebenfalls zusätzlich zur Führung im über das Halterungselement gefedert befestigten Gehäuse der Schwingungserzeugungseinheit federnd gelagert sein.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Antriebswelle über mindestens ein Gelenk mit einer Antriebseinheitswelle der Antriebseinheit verbunden ist, wobei dieses Gelenk zur Verbindung zweier nicht fluchtender Wellen ausgebildet ist. Es handelt sich beispielsweise um ein Kreuz- bzw. Kardangelenk oder um homokinetisches bzw. um ein Gleichlaufgelenk. Gerade durch die Verbindung zweier solcher Gelenke hintereinander ist ein Parallelversatz und somit eine laterale Schwingung der Antriebswelle gegenüber der stationären Antriebseinheit möglich.
Eine besondere bevorzugte Ausführungsform, durch die eine Siebmaschine auf Basis eines direkt angeregten Siebbelags konstruiert wird, sieht vor, dass der Siebrahmen fest mit dem Siebgehäuse verbunden ist und das das Halterungselement oder ein darauf befestigtes Kontaktelement eine Kontaktfläche zum Auslenken des durch den Siebrahmen eingespannten Siebelements bei dazu ausreichender Amplitude von dessen, durch die mindestens eine Schwingungserzeugungseinheit erzeugte, Schwingung aufweist.
Der Vorteil dieser Ausführungsform kann darin gesehen werden, dass lediglich das Siebelement, die mindestens eine Schwingungserzeugungseinheit, die Antriebswelle, das Halterungselement und ggf. das Kontaktelement zu Schwingung angeregt werden, während beispielsweise der Siebrahmen und das Siebgehäuse fixiert bleiben und keine kinetische Energie aufnehmen oder verbrauchen. Eine solche Konstruktion ist also unter anderem im Betrieb besonders energiesparend und verschleißarm.
Eine andere, besonders bevorzugte Ausführungsform, durch die ein Linearschwingsieb realisiert wird, sieht vor, dass mindestens zwei synchron angetriebene Antriebswellen mit jeweils einem zugeordneten Halterungselement parallel zueinander angeordnet und fest mit dem Siebrahmen verbunden sind, wobei der Siebrahmen lateral bewegbar auf dem Siebgehäuse gelagert sind, zur Erzeugung einer linearen Schwingung des Siebrahmens durch Übertragung der synchronen Schwingung von mit beiden Antriebswellen zusammenwirkenden Schwingungserzeugungseinheiten.
Die Vorteile hiervon umfassen, dass nur das Siebelement und der Siebrahmen durch das Halterungsmittel angetrieben werden, was in effektiver Energienutzung resultiert, und unabhängig davon, dass durch Definition der Richtung der linearen Schwingung einfach eine Förderrichtung vorgegeben werden kann.
Eine darauf bezogene bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Siebrahmen federnd gelagert ist. Dabei können beispielsweise Spiralfedern oder Gummifedern zwischen Siebrahmen und vorzugsweise stationärem Siebgehäuse angeordnet sein.
Der Vorteil besteht dabei unter anderem darin, dass dann auf eine zusätzliche Lagerung der Antriebswelle oder auf eine Befestigung des Halterungselementes verzichtet werden kann, sofern dieses fest an dem Siebrahmen angebracht ist. Dies bedeutet eine besonderes effektive Übertragung der Schwingungsenergie und eine besonders niedrige Verlustleistung.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen Linearschwingsiebes sieht vor, dass mindestens zwei Antriebseinheiten zum Antrieb jeweils einer Antriebswelle vorgesehen sind. Dadurch können beide Wellen vorteilhafterweise ggf. unabhängig voneinander angesteuert werden.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass mindestens zwei Antriebswellen über Rotationsübersetzungsmittel miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann mindestens ein Zahnriemen verwendet werden. Der Vorteil besteht hierbei vor allem in der besonders einfachen und wartungsfreien Konstruktion, und darin, dass automatisch gewährleistet ist, dass beide Antriebswellen zu jedem Zeitpunkt mit der genau gleichen Drehzahl arbeiten.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Halterungselement in Form eines, die Antriebswelle umgehenden, offenen Rohres ausgebildet ist. Der Vorteil eines solchen Halterungselementes besteht unter anderem darin, dass ein solches Rohr nicht nur als Halterung und Schwingungsübertragung der Schwingungserzeugungseinheiten dient, sondern beispielsweise auch als Schutz vor Fremdkörpern oder Partikeln wie beispielsweise Staub.
Gegebenenfalls können in dem Rohr bevorzugt verschließbare Öffnungen vorgesehen sein, um das Fixieren von darunter angeordneten Schwingungserzeugungseinheiten zu vereinfachen.
Eine Verbesserung der Erfindung sieht weiter vor, dass das Halterungselement mit dem Gehäuse der Schwingungserzeugungseinheit durch zumindest teilweisen Formschluss verbunden ist. Beispielsweise ist ein im Querschnitt kreisrundes Rohr als Halterungselement denkbar, dessen Innenradius genau dem Außenradius eines im Querschnitt kreisrunden Gehäuses einer Schwingungserzeugungseinheit entspricht. Ein solches Gehäuse kann dann entweder zusätzlich mit dem Halterungselement verschraubt werden, oder durch zusätzliche Asymmetrien einen drehfesten Formschluss bewirken.
Auch eine exzentrische Anordnung der Öffnungen für die Durchführung der Antriebswelle vermeidet, dass sich das Gehäuse einer Schwingungserzeugungseinheit um seine Mittelachse drehen kann. Insbesondere gilt dies insbesondere dann, wenn die Antriebswelle so gelagert ist, dass sie genau eindimensional linear lateral schwingen kann, beispielsweise durch eine Einspannung eines die Antriebswelle lagernden Kugellagers zwischen senkrecht zur Schwingungsrichtung orientierten Blattfedern.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigen:
1 eine Schwingungserzeugungseinrichtung mit offenem Gehäuse, und
2 die gleiche Schwingungserzeugungseinrichtung mit geschlossenem Gehäuse, und
3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Schwingungserzeugungseinrichtung, und
4 eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer Schwingungserzeugungseinrichtung, und
5 eine Frontalansicht einer weiteren Schwingungserzeugungseinrichtung, und
6 eine perspektivische Ansicht davon, und
7 das Halterungselement eines direkt angetriebenen Siebbelages, und
8 eine direkt angetriebene Siebmaschine, und
9 eine Linearsiebmaschine, und
10 ein System aus mehreren gekoppelten Siebebenen.
Gemäß 1 besteht eine Schwingungserzeugungseinheit 1 aus einem hier nur teilweise dargestellten Gehäuse 2 mit Öffnungen 3, zur Durchführung einer hier nicht dargestellten Antriebswelle 4. Angrenzend an den durch die Öffnungen 3 gebildeten Durchgang befindet sich ein Aufnahmemittel 5 in Form einer Hülse, welches sich von außerhalb des Gehäuses 2 durch das Gehäuse 2 hindurch erstreckt. An das Aufnahmemittel 5 sind Rotationsübersetzungsmittel 6 in Form von Zahnrädern angebracht, die eine Drehung einer hier nicht dargestellten Antriebswelle über das Aufnahmemittel 5 aufnehmen und an die Rotationsübersetzungsmittel 6 in Form von Zahnrädern auf den, in Lagerungselementen 7 gelagerten, Unwuchtwellen 8, 8a zusammenwirken.
Auf jeder Unwuchtwelle 8; 8a ist dabei jeweils ein Unwuchtelement 9; 9a angebracht, wobei durch jeweils eine Unwuchtwelle 8; 8a mit Unwuchtelement 9; 9a eine Unwuchteinheit 10; 10a gebildet wird.
Bei der hier gewählten Konfiguration ist die Drehzahl der beiden Unwuchtwellen 8, 8a genau identisch, während der Unwuchtvektor der Unwuchteinheiten 10; 10a genau spiegelbildlich zueinander ausgerichtet ist, deren Drehrichtungen also entgegengesetzt sind. Dadurch wird diese Schwingungserzeugungseinheit 1 eine Schwingung mit der linearen Schwingungsrichtung 11 erzeugen. Konstruktiv wird die entgegengesetzte Drehrichtung erzeugt, indem die Zahnräder auf dem Aufnahmemittel 5 direkt in ein Zahnrad auf der ersten Unwuchtwelle 8a eingreifen, aber nur indirekt über eine weitere Welle vermittelt in die zweite Unwuchtwelle 8.
Zur Fixierung der hier nicht dargestellten Antriebswelle 4 an dem Aufnahmemittel 5 ist dabei eine Gewindebohrung 12 vorgesehen, durch die beispielsweise eine Madenschraube einen Kraftschluss von Aufnahmemittel 5 und Antriebswelle 4 herstellen kann.
Gemäß 2 ist insbesondere die Gewindebohrung 12 auch bei geschlossenem Gehäuse 2 von außen erreichbar. Die Löcher 13a, 13b in dem Gehäuse 2 können beispielsweise zur drehfesten Fixierung an dem hier nicht dargestellten Halterungselement 14 einer hier nicht dargestellten Siebmaschine 15 genutzt werden.
3 zeigt eine anders ausgeführte Schwingungserzeugungseinheit 1, bei der die Rotationsübertragungsmittel 6 in Form von Zahnrädern direkt auf der Antriebswelle 4 aufgebracht sind, also ohne Hülse wie in dem Ausführungsbeispiel in 1, 2. Hier dient das Zahnrad einstückig als Rotationsübertragungsmittel 6 und Aufnahmemittel 5. Zusätzlich sind Stellringe 27 vorgesehen, die die Befestigung gegen axiales Verrutschen und tangentialen Schlupf des Zahnrads an der Antriebswelle 4 gewährleisten. Wenn eine solche Schwingungserzeugungseinheit 1 nicht in eine entsprechende Siebmaschine mit Antriebswelle 4 eingebaut ist, dann ist das Rotationsübersetzungsmittel 6, das dieser externen Antriebswelle 4 zugeordnet ist, anders als in dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, also lose.
4 zeigt eine weitere Ausbildungsform einer Schwingungserzeugungseinheit 1. Hier ist außerhalb des Gehäuses ein Stellring 27 vorgesehen, um ein axiales Verrutschen des Gehäuses zu verhindern. In dieser Darstellung nicht im Detail sichtbar sind die in die Rotationsübersetzungsmittel 6 jeweils integrierten Aufnahmemittel 5. Alternativ denkbar ist auch eine, hier nicht dargestellte, Kopplung des Stellrings 27 an die Rotationsübersetzungsmittel 6 denkbar, beispielsweise durch Durchführung durch das Gehäuse 2. In dem Fall fungiert ein Stellring 27 gleichzeitig als Aufnahmemittel 5.
5 zeigt eine andere, einfache Konfiguration für eine erfindungsgemäße Schwingungserzeugungseinheit 1. In dem Gehäuse 2 sind dabei zwei Unwuchtwellen 8, 8a gelagert, die über Unwuchtelemente 9, 9a verfügen und über Rotationsübersetzungsmittel 6 in Form von Zahnrädern an die Rotation einer Antriebswelle 4 gekoppelt sind. Anders als in den zuvor (1 bis 4) gezeigten Ausführungsbeispielen greifen die Zahnräder der Unwuchtwellen 8 hier direkt ineinander, zur konstruktiv einfachen Erzeugung entgegengerichteter Drehbewegung der beiden Unwuchtwellen 8, 8a entsprechend der eingezeichneten Pfeile.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht auf diese Schwingungserzeugungseinheit 1. Wie zu erkennen ist, greift ein Zahnrad auf der Antriebswelle 4 in ein Zahnrad auf einer ersten Unwuchtwelle 8, wobei zusätzlich beabstandet davon zwei gleich große Zahnräder auf den beiden Unwuchtwellen 8, 8a ineinandergreifen. Dadurch wird gewährleistet, dass beide Unwuchtwellen 8, 8a sich mit der gleichen Drehzahl entgegengerichtet drehen, was hier durch eine minimale Anzahl von Rotationsübersetzungsmitteln 6 in Form von Zahnrädern geschieht. Diese Ausführungsform unterscheidet sich also von denen in 1 bis 4 dadurch, dass dort die Antriebswelle 4 direkt beziehungsweise über eine zusätzliche Welle zur Änderung der Drehrichtung an die Unwuchtwellen 8 gekoppelt ist, während hier die Antriebswelle 4 direkt an eine erste Unwuchtwelle 8, und diese wiederum direkt an eine weitere Unwuchtwelle 8a gekoppelt ist. Das Gehäuse 2 der Schwingungserzeugungseinheit 1 ist dabei in ein Halterungselement 14 in Form eines Rohres eingelassen.
7 zeigt eine seitliche Ansicht eines direkt angetriebenen Siebbelages. Eine im Detail nicht dargestellte Schwingungserzeugungseinheit 1 ist in ein Halterungselement 14 in Form eines Rohres eingelassen. Dieses führt Schwingungen mit einer Schwingungsrichtung 11, die senkrecht auf einem Siebelement 17 in Form eines Siebgewebes steht, aus. Auf dem Halterungselement 14 ist ein Kontaktelement 16 angebracht, welches gegen das Siebelement 17 stößt, dieses auslenkt und dadurch eine Schwingung des Siebelementes 17 hervorruft, durch welche darauf aufliegendes, hier nicht dargestelltes, Siebgut gesiebt wird.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine direkt angeregte Siebmaschine 15. Das Halterungselement 14 wird durch Blattfedern 18 in einem Siebgehäuse 19 gehalten. In dem Halterungselement 14 ist dabei eine Schwingungserzeugungseinheit 1 angeordnet, welche durch eine Antriebseinheit 20 zu Schwingungen mit einer Schwingungsrichtung 11, die senkrecht auf dem Siebelement 17 steht, und die durch die Blattfedern 18 zugelassen wird, angeregt wird. Dadurch stößt das Halterungselement 14 direkt gegen das Siebelement 17 und versetzt dieses in Schwingung. Das Siebgehäuse 19 und der darin eingefasste Siebrahmen 21 bleiben dabei, ebenso wie die Antriebseinheit 20, bewegungslos. Die Bewegung des Halterungselementes 14 in Schwingungsrichtung 11 ist dennoch möglich, da die im Halterungselement 14 über die Schwingungserzeugungseinheit 1 drehfest verbundene Antriebswelle 4 mit einer stationären Antriebseinheitswelle 22 über zwei Gelenke 23 in Form von Kardangelenken verbunden ist.
9 zeigt einen Aufbau für eine Linearsiebmaschine. Zwei Halterungselemente 14 werden durch jeweils eine Antriebseinheit 20 synchron angetrieben. Durch die in den Halterungselementen angeordneten Schwingungserzeugungseinheiten entsteht eine synchrone Schwingung mit Schwingungsrichtung 11, durch die der Siebrahmen 21 mit darin eingesetztem Siebelement 17 zu einer linearen Schwingung mit Schwingungsrichtung 11 angeregt wird. Dabei sind die Halterungselemente 14 fest mit dem Siebrahmen 21 verbunden. Der Siebrahmen 21 wird hingegen über zwei Federn 25 pro Seite gefedert gelagert. Das Siebgehäuse 19 und die Antriebseinheit 20 sind hier stationär. Dies wird ermöglicht durch die Gelenke 23 in Form von Kardangelenken.
10 zeigt eine Linearsiebmaschine 24, bei der mehrere Siebebenen vorgesehen sind. Dabei sind mehrere Siebgehäuse 19 mit der in 9 gezeigten Konstruktion fest miteinander verbunden und übereinander angeordnet. Der Antrieb erfolgt hierbei durch eine Antriebseinheit 20 und über Rotationsübersetzungsmittel 6 in Form von Keilriemen 26, die für eine synchrone Schwingung und eine identische Drehzahl aller Antriebswellen 4 sorgen. Hierbei nimmt die Größe der zum Sieben vorgesehenen, nicht dargestellten, Öffnungen in den Siebelementen 17 von oben nach unten jeweils ab, so dass in jeder jeweils unteren Ebene kleineres Siebgut herausgefiltert wird.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche von den nachfolgenden Ansprüchen mit umfasst sind. Es ist beispielsweise auch möglich, dass als Rotationsübersetzungsmittel einer Schwingungserzeugungseinheit Zahnriemen statt Zahnräder verwendet werden.
Auch ist denkbar, dass eine Schwingungserzeugungseinheit nicht über eine Madenschraube in dem Aufnahmemittel an die Antriebswelle fixiert wird, sondern über Stellringe, die entlang der Antriebswelle vor und hinter der Schwingungserzeugungseinheit, jeweils an das Aufnahmemittel angrenzend, angebracht sind. Es ist dabei ferner denkbar, dass die an dem Aufnahmemittel anliegenden Flächen der Stellringe rau oder gezahnt sind, zur schlupffreien Verbindung mit dem Aufnahmemittel.
Bezugszeichenliste

1: Schwingungserzeugungseinheit
2: Gehäuse
3: Öffnung
4: Antriebswelle
5: Aufnahmemittel
6: Rotationsübersetzungsmittel
7: Lagerungselement
8, 8a: Unwuchtwelle
9, 9a: Unwuchtelement
10; 10a: Unwuchteinheit
11: Schwingungsrichtung
12: Gewindebohrung
13a, 13b: Loch
14: Halterungselement
15: Siebmaschine
16: Kontaktelement
17: Siebelement
18: Blattfedern
19: Siebgehäuse
20: Antriebseinheit
21: Siebrahmen
22: Antriebseinheitswelle
23: Gelenk
24: Linearsiebmaschine
25: Feder
26: Keilriemen
27: Stellring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0823291 B1 [0005]
DE 19539150 A1 [0006]

Claims

Schwingungserzeugungseinheit (1) zur Erzeugung einer mechanischen Schwingung mittels einer um deren Rotationsachse rotierenden externen Antriebswelle (4), umfassend – ein Gehäuse (2) mit Lagerungselementen (7) zur Lagerung mindestens einer Unwuchtwelle (8) und zur Übertragung von deren Schwingung auf das Gehäuse (2), – mindestens eine in den Lagerungselementen (7) gelagerte Unwuchtwelle (8) mit mindestens einem drehfest damit verbundenem Unwuchtelement (9), dessen Schwerpunkt abseits der Rotationsachse der Unwuchtwelle (8) liegt, so dass jeweils eine Unwuchtwelle (8) mit dem mindestens einen verbundenen Unwuchtelement (9) eine Unwuchteinheit (10) mit einem definierten Unwuchtvektor bildet, – mindestens ein Rotationsübersetzungsmittel (6) zur Übersetzung der Rotation der Antriebswelle (4) auf die mindestens eine Unwuchtwelle (8), – ein Aufnahmemittel (5) zur reversiblen, mechanischen, drehfesten Verbindung desselben durch Kraft- oder Formschluss mit der Antriebswelle (4), zur Übersetzung derer Rotationsbewegung mittels des mindestens einen Rotationsübersetzungsmittels (6), welches mit dem Aufnahmemittel (5) zusammenwirkt.
Schwingungserzeugungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) bis auf zwei Öffnungen (3) zur formschlüssigen Anlage an der Antriebswelle (4) geschlossen ist.
Schwingungserzeugungseinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zylinderförmig ausgebildet ist, wobei die zwei Öffnungen (3) auf den Zylindergrundflächen deckungsgleich gegenüberliegend angeordnet sind.
Schwingungserzeugungseinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel (5) hohlzylinderförmig und radialsymmetrisch ausgebildet ist und um dessen Rotationsachse drehbar in dem Gehäuse (2) gelagert ist, zur koaxialen Durchführung der Antriebswelle (4) und zur ummantelnden Verbindung damit und zur Zusammenwirkung mit dem mindestens einen Rotationsübersetzungsmittel (6).
Schwingungserzeugungseinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel (5) einstückig mit dem mindestens einen Rotationsübersetzungsmittel (6) ausgebildet ist.
Schwingungserzeugungseinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei parallel zueinander angeordnete Unwuchtwellen (8) vorgesehen sind, die zwei Unwuchteinheiten (10) mit Unwuchtvektoren gleichen Betrags bilden, die in einer senkrecht auf den Unwuchtwellen (8) stehenden Ebene angeordnet sind, wobei die Unwuchtwellen (8) durch das mindestens eine Rotationsübersetzungsmittel (6) zu entgegengerichteter Rotation mit Drehzahl gleichen Betrags gekoppelt sind.
Schwingungserzeugungseinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel (5) zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist, um eine Befestigung der Antriebswelle (4) bei geschlossenem Gehäuse (2) ermöglichen.
Siebmaschine (15) zum Klassieren oder Sortieren von Siebgut, umfassend – ein Siebgehäuse (19) zur Aufnahme mindestens eines Siebrahmens (21), – einen mit dem Siebgehäuse (19) drehfest verbundenen Siebrahmen (21) zur Befestigung eines Siebelements (17), – ein darin befestigtes flächiges, Durchlassöffnungen aufweisendes Siebelement (17) zum Sieben von darauf aufliegendem Siebgut mittels mechanischer Schwingung des Siebelements (17), – mindestens eine parallel zum Siebelement (17) angeordnete Antriebswelle (4) zur Bereitstellung von Energie für die mechanische Schwingung, – eine ein Antriebsgehäuse aufweisende Antriebseinheit (20) zum Antrieb einer Rotation der mindestens einen Antriebswelle (4) um deren Rotationsachse, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Siebgehäuse (19) ein entlang der Antriebswelle (4) geführtes Halterungselement (14) drehfest verbunden ist, zur festen Verbindung desselben mit einem Gehäuse (2) mindestens einer Schwingungserzeugungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, und zur gleichzeitigen drehfesten Verbindung des Aufnahmemittels (5) der Schwingungserzeugungseinheit (1) mit der Antriebswelle (4), zur Übertragung der erzeugten Schwingung der mindestens einen Schwingungserzeugungseinheit (1) über das damit verbundene Halterungselement (14) auf das Siebelement (17).
Siebmaschine (15) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebgehäuse (19) schwingungsfrei fixiert ist und dass das Antriebsgehäuse fest mit dem Siebgehäuse (19) verbunden ist.
Siebmaschine (15) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (14) mit dem Siebgehäuse (19) so drehfest verbunden ist, dass das Halterungselement (14) relativ zu dem Siebgehäuse (19) in einer senkrecht zur Rotationsachse der Antriebswelle (4) stehenden, lateralen Ebene bewegbar ist, um laterale Schwingungen der mindestens einen Schwingungserzeugungseinheit (1) aufzunehmen.
Siebmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (4) über mindestens ein Gelenk (23) mit einer Antriebseinheitswelle (22) der Antriebseinheit (20) verbunden ist, wobei dieses Gelenk (23) zur Verbindung zweier nicht fluchtender Wellen ausgebildet ist.
Siebmaschine (15) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (21) fest mit dem Siebgehäuse (19) verbunden ist, und dass das Halterungselement (14) oder ein darauf befestigtes Kontaktelement (16) eine Kontaktfläche zum Auslenken des durch den Siebrahmen (21) eingespannten Siebelements (17) bei dazu ausreichender Amplitude von dessen, durch mindestens eine Schwingungserzeugungseinheit (1) erzeugte, Schwingung aufweist.
Siebmaschine (15) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei synchron angetriebene Antriebswellen (4) mit jeweils einem zugeordneten Halterungselement (14) parallel zueinander angeordnet und fest mit dem Siebrahmen (21) verbunden sind, wobei der Siebrahmen (21) lateral bewegbar auf dem Siebgehäuse (19) gelagert ist, zur Erzeugung einer linearen Schwingung des Siebrahmens (21) durch Übertragung der synchronen Schwingung von mit beiden Antriebswellen (4) zusammenwirkenden Schwingungserzeugungseinheiten (1).
Siebmaschine (15) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebrahmen (21) federnd gelagert ist.
Siebmaschine (15) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Antriebseinheiten (20) zum Antrieb jeweils einer Antriebswelle (4) vorgesehen sind.
Siebmaschine (15) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (14) als die Antriebswelle (4) umgebendes Rohr ausgebildet ist.
Siebmaschine (15) nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (14) mit dem Gehäuse (2) der Schwingungserzeugungseinheit (1) durch zumindest teilweisen Formschluss verbunden ist.