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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einstellen und Regeln wenigstens einer Schwingungsmode mittels der Vielzahl von Unwuchterregereinheiten an einer Siebvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen oder nebengeordnetenAnspruchs, eine dazugehörige Steuerungs- und Regeleinrichtung, eine Verwendung einer Cluster-Anordnung sowie Computerprogrammprodukte dafür.
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Verfahren und Vorrichtungen zum Einstellen des Schwingverhaltens eines Schwingförderers mit elektromotorisch angetriebenen, gegenläufigen Unwuchtantrieben sind bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, die Position der Unwuchtmassen relativ zueinander einzustellen. Dabei kann der gewünschte Schwingwinkel während des Betriebes verändert werden, und/oder ein vordefinierbarer Schwingwinkel kann unabhängig vom Fördergut aufrechterhalten werden.
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Demgegenüber sind auch Maßnahmen bei ortsfester Anordnung der Unwuchtantriebe bekannt. Insbesondere beschreibt die Veröffentlichung
DE 10 2017 218 371 B3 ein Siebsystem mit in Schwingungsknoten angeordneten Schwingungssystemen, bei welchem Siebsystem eine Regelung von Phasenversatz von Unwuchtantrieben erfolgen kann.
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In Hinblick auf möglichst groß dimensionierte Siebe sowie in Hinblick auf eine Minimierung der mechanischen Belastungen auf die Siebstruktur und eine möglichst schlanke und materialsparende konstruktive Auslegung des Gesamtsystems ist eine gezieltere, exaktere Einflussnahme auf das Schwingungsverhalten von Interesse, insbesondere auch zwecks Einstellung unterschiedlicher Betriebszustände des schwingenden Siebs.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren sowie dazugehöriges Zubehör mit den eingangs beschriebenen Merkmalen zur Verfügung zu stellen, womit das Funktionsspektrum von schwingenden Sieben, insbesondere von Schwingförderern, auf einfache Weise erweitert werden kann, insbesondere bei vorteilhaftem konstruktivem Aufbau, insbesondere auch bei möglichst großer Variabilität.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren, eine dazugehörige Steuerungs- und Regeleinrichtung, eine Verwendung einer Cluster-Anordnung sowie Computerprogrammprodukte dafür gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zunächst gelöst durch eine Siebvorrichtung eingerichtet zum Sieben von Siebgut, insbesondere zum Sieben von Mineralgestein, wobei die Siebvorrichtung eine Vielzahl von an einer Mehrzahl von Kopplungspunkten an der Siebvorrichtung schwingungstechnisch wirkenden Unwuchterregereinheiten aufweist, wobei die Siebvorrichtung eine Steuerungs- und Regeleinrichtung aufweist und eingerichtet ist zum Einstellen und Regeln wenigstens einer Schwingungsmode mittels der Vielzahl von Unwuchterregereinheiten; wobei die Unwuchterregereinheiten in mehreren Clustern von jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten gruppiert sind, wobei jeder Cluster in einem der Kopplungspunkte schwingungstechnisch an die Siebvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Siebvorrichtung mittels der Steuerungs- und Regeleinrichtung eingerichtet ist zum Ansteuern und Regeln des jeweiligen Clusters zum Beaufschlagen der Siebvorrichtung durch eine Cluster-Schwingung im jeweiligen Kopplungspunkt je Cluster, wobei wenigstens zwei der Cluster in Abhängigkeit voneinander bezüglich der erzeugten Schwingung ansteuerbar und regelbar sind.
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Dies ermöglicht auch eine effektive Einflussnahme bei großer Variabilität. Eine Regelung in Teilmengen gemäß der Anzahl von Clustern kann einerseits auf vergleichsweise einfache Weise in Abhängigkeit der Anzahl von Erregern je Cluster erfolgen, andererseits kann durch die Mehrzahl von Clustern eine große Variabilität bereitgestellt werden. Jedes Cluster kann durch eine Mehrzahl von Erregereinheiten eine Cluster-Schwingung erzeugen, die insbesondere im Bereich eines Schwingungsknotens in die mechanische Struktur eingekoppelt werden kann.
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Als Schwingungsmode ist dabei insbesondere ein Schwingungsmodus zu verstehen.
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Die Erregung kann an mehreren Kopplungspunkten in Abstimmung aufeinander erfolgen und für einen jeweiligen Betriebszustand optimiert werden. Nicht zuletzt ermöglicht dies eine optimierte schlanke konstruktive Ausgestaltung. Sicherheitsfaktoren können verkleinert werden. Beispielsweise kann auf einfache Weise ein Wechsel von Linear- zu Ellipsen- oder Kreisschwingung eingestellt werden.
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Speziell hinsichtlich der Siebfunktion kann das Sieben auf besonders selektive Weise erfolgen, z.B. individualisiert hinsichtlich großer Materialmenge und/oder großem Feinanteil, oder hinsichtlich kleiner Materialmenge und/oder kleinem Feinanteil.
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Auch lassen sich energetische Vorteile realisieren, insbesondere aufgrund hoher Effizienz bezüglich der Anregung. Mechanische Getriebeverluste können minimiert werden.
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Es hat sich gezeigt, dass dank elektronischer bzw. regelungstechnischer Kopplung von mindestens zwei Erregereinheiten je Cluster und dank Kopplung der Cluster untereinander die gewünschten Schwingformen auf sehr variable und flexible Weise vordefinierbar und regelbar sind. Im Gegensatz dazu kann bei bisherigen Anordnungen üblicherweise nur ein einziges bestimmtes Schwingungsmuster erzeugt werden.
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Erfindungsgemäß kann eine freimodulierbare Schwingform auf flexible Weise realisiert werden, insbesondere auch skalierbar und individualisierbar mit demselben Regelungskonzept für unterschiedliche Vorrichtungen. Insbesondere hat sich gezeigt, dass durch Superposition einzelner Paare von Unwuchterregereinheiten die Schwingform der Siebstruktur nahezu frei in Amplitude und Form moduliert werden kann. Insbesondere kann bei Material-Aufgabe (Beaufschlagung) und bezüglich Material-Abgabe ein unterschiedliches Schwingverhalten erzeugt werden (individuelle Regelbarkeit insbesondere in Abhängigkeit der/des Betriebssituation/Betriebszustandes).
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Dabei können mechanische Komponenten oder mechanische Schnittstellen insbesondere wie in der Veröffentlichung
DE 10 2017 218 371 B3 beschrieben ausgebildet sein. Insbesondere können die Cluster gemäß der in dieser Veröffentlichung beschriebenen Anordnung im Bereich der Schwingungsknoten angeordnet sein.
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Als Cluster-Schwingung ist dabei insbesondere eine von einer Mehrzahl von Unwuchterregereinheiten zusammen erzeugte Schwingung zu verstehen (resultierende Schwingung aus überlagerten Einzel-Schwingungen des Clusters). Die Cluster-Schwingung kann bevorzugt an einem (einzigen) vordefinierbaren Kopplungspunkt in die mechanische Struktur der Siebvorrichtung einleitbar sein. Anders ausgedrückt: Je Cluster kann ein Schwingungsbeaufschlagungspunkt definiert werden.
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Als Unwuchterregereinheit ist dabei beispielsweise eine Einheit mit geregelt rotierbarer Masse, insbesondere ein Asynchronmotor zu verstehen, welche eingerichtet ist zum Erzeugen eines vordefinierbaren Schwingungsmusters.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Unwuchterregereinheiten in wenigstens zwei Kopplungspunkten jeweils an gegenüberliegenden Seiten eines Siebdecks schwingungstechnisch an die Siebvorrichtung gekoppelt, insbesondere in einer Anordnung in jeweils einem Cluster von zwei, drei oder vier Unwuchterregereinheiten je Kopplungspunkt. Hierdurch kann die gewünschte Variabilität auch bei einfachem konstruktivem Aufbau sichergestellt werden. Insbesondere kann an Seitenwänden jeweils eine Kupplung für optional zwei, drei oder vier oder noch mehr Erreger je Cluster bzw. je Kopplungspunkt angeordnet sein, insbesondere im Bereich eines Schwingungsknotens.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Unwuchterregereinheiten in Clustern paarweise in Zwillingsanordnung und/oder in Drillingsanordnung (Cluster mit jeweils drei Unwuchterregereinheiten) und/oder in Vierlingsanordnung (Cluster mit jeweils vier Unwuchterregereinheiten) angeordnet, insbesondere jeweils an einer Seitenwand der Siebvorrichtung. Hierdurch kann auch das Einleiten der Cluster-Schwingung in einem vordefinierten Kopplungspunkt erleichtert werden.
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Die Unwuchterregereinheiten können in Clustern paarweise in Zwillingsanordnung angeordnet sein, wobei die paarweisen Unwuchterregereinheiten horizontal nebeneinander oder vertikal übereinander angeordnet sind. Die Unwuchterregereinheiten können in Clustern in Drillingsanordnung angeordnet sein, wobei die jeweils drei Unwuchterregereinheiten in Dreieckanordnung angeordnet sind, insbesondere gemäß einem gleichseitigen Dreieck, insbesondere mit der Spitze des Dreiecks nach unten weisend. Die Unwuchterregereinheiten können in Clustern in Vierlingsanordnung angeordnet sein, wobei die jeweils vier Unwuchterregereinheiten in einer Parallelogramm-Anordnung angeordnet sind, insbesondere mit Versatz in horizontaler Richtung. Die Unwuchterregereinheiten können in Clustern von jeweils zwei oder drei Unwuchterregereinheiten oder einem Vielfachen davon angeordnet sein. Die Cluster können jeweils individuell regelbar sein, insbesondere auch in regelungstechnischer Abhängigkeit voneinander.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die jeweilige Unwuchterregereinheit durch wenigstens einen der folgenden Parameter definiert oder geregelt/regelbar:
- Unwuchtmasse, Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung (insbesondere Drehrichtung), Phasenversatz zu wenigstens einer der weiteren Unwuchterregereinheiten. Die Kombinierbarkeit dieser Parameter liefert nicht zuletzt hohe Variabilität und gezielte Einflussnahme auf Regelungs-Effekte.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Unwuchterregereinheiten jeweils als Asynchronmotoren ausgestaltet oder weisen wenigstens einen Asynchronmotor auf.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Siebvorrichtung wenigstens vier Cluster mit jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten auf.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Siebvorrichtung eingerichtet zum kraftlosen Durchfahren eines Resonanzbereiches, insbesondere beim Anfahren oder Ausschalten.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Siebvorrichtung auf:
- - einen Siebkasten, der zwei äußere Seitenwände umfasst, wobei an den beiden Seitenwänden jeweils wenigstens zwei Schwingungssysteme zur Schwingungsanregung angeordnet sind und wobei die beiden Seitenwände jeweils wenigstens zwei Schwingungsknoten gemäß einer Biegemode aufweisen,
- - wenigstens zwei Traversen, die die beiden Seitenwände miteinander verbinden,
- - wenigstens ein Siebdeck, das auf den wenigstens beiden Traversen auflagert. Hierdurch kann auch ein für viele unterschiedliche Materialien vorteilhafter konstruktiver Aufbau bereitgestellt werden, insbesondere auf für eine fördertechnische Funktion des Siebes.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere auch gelöst durch ein Verfahren zum Einstellen und Regeln wenigstens einer Schwingungsmode einer Siebvorrichtung, insbesondere beim Sieben von Siebgut, insbesondere beim Sieben von Mineralgestein, wobei die jeweilige Schwingungsmode mittels einer Vielzahl von Unwuchterregereinheiten geregelt wird; wobei die Unwuchterregereinheiten in einer Anordnung in mehreren Clustern von jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten zur Beaufschlagung der Siebvorrichtung durch eine Cluster-Schwingung in einem jeweiligen Kopplungspunkt je Cluster angesteuert und geregelt werden, wobei jede der Unwuchterregereinheiten individuell bezüglich einer Mehrzahl von Parametern angesteuert und geregelt wird, insbesondere zumindest bezüglich der Parameter Erregerkraft und Erregerrichtung, wobei wenigstens zwei der Cluster in Abhängigkeit voneinander bezüglich der erzeugten Schwingung angesteuert und geregelt werden, insbesondere wenigstens vier Cluster (also wenigstens acht Unwuchterregereinheiten). Dies liefert zuvor genannte Vorteile. Die Regelung kann dabei auch dadurch vereinfacht werden, dass einem jeweiligen Cluster eine von mehreren optionalen schwingungstechnischen Vorgaben gemacht wird, wodurch in Kombination mit den anderen Clustern ein gewünschter absoluter Schwingungs-Effekt eingestellt wird. Beispielsweise kann bei vier Clustern und drei bis fünf vordefinierten Erreger-Zuständen eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebszuständen auf einfache Weise aufgezwungen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die Siebvorrichtung je Cluster wahlweise auf eine Linearschwingung oder eine Ellipsenschwingung oder eine Kreisschwingung jeweils eingestellt/eingeregelt. Die freie Variabilität hinsichtlich der Art der Schwingung kann als großer Vorteil in Bezug auf einen multifunktionellen Einsatz der Vorrichtung erachtet werden.
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Die Siebvorrichtung kann je Cluster auf eine Linearschwingung eingeregelt werden, indem zumindest die Erregerrichtung geregelt bzw. variiert wird. Die Siebvorrichtung kann je Cluster auf eine Ellipsenschwingung eingeregelt werden, indem wenigstens zwei Erregerrichtungen in Abhängigkeit voneinander geregelt werden. Die Siebvorrichtung kann je Cluster auf eine Kreisschwingung eingeregelt werden, indem die Unwuchterregereinheiten mit derselben Erregerrichtung betrieben werden, insbesondere bei 180° Phasenversatz. Die Siebvorrichtung kann je Cluster ausgehend von einer Linearschwingung auf eine Kreisschwingung oder Ellipsenschwingung eingeregelt werden, oder vice versa, indem wenigstens eine von mehreren Erregerrichtungen verändert und wenigstens eine Erregerrichtung konstant gehalten wird.
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Bei einer Ellipsenschwingung schwingt der Schwingkörper in einer bevorzugten Schwingrichtung, ähnlich wie ein Linearschwinger, jedoch ist diese Schwingung überlagert durch eine Schwingung quer zur Hauptschwingrichtung mit einer Amplitude zwischen 0 (Linearschwingung) und der Amplitude der Hauptschwingrichtung (Kreisschwingung). Eine Betriebsweise mit Ellipsenschwingung ermöglicht insbesondere, die Vorteile eines durch Linearschwinger erzielbaren ausgerichteten Wurfes mit einem vergleichsweise geringen Verstopfungs-Risiko (geringer als bei Kreisschwinger) zu kombinieren.
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Gemäß einer Ausführungsform wird wenigstens einer der folgenden Parameter je Cluster geregelt, insbesondere jeweils individuell je Unwuchterregereinheit: Erregerkraft, Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung (insbesondere Drehrichtung), Phasenversatz zu wenigstens einer der Unwuchterregereinheiten, insbesondere bei kombinierter Regelung zumindest der Parameter Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung und Phasenversatz. Der Phasenversatz kann insbesondere durch zeitabhängige Variation der Drehzahl geregelt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die wenigstens eine Schwingungsmode der Siebvorrichtung eingestellt, indem die Schwingungsform aller Cluster zumindest durch kombinierte Regelung zumindest der Parameter Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung und Phasenversatz je Cluster aufeinander abgestimmt geregelt wird, insbesondere unter Bezugnahme auf wenigstens eine Masterkurve je Cluster. Insbesondere können je Erregereinheit individuelle Masterkurven mit virtuellen Achsen vorgegeben werden, insbesondere jeweils gekoppelt zu einer gesamten Masterkurve. Abweichungen zwischen der realen (momentanen) Achse und der virtuellen Achse können als Regelabweichung zur Vorgabe von regelungstechnischen Gegenmaßnahmen definiert werden.
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Als Masterkurve ist dabei insbesondere eine individuell je Cluster zum Charakterisieren des Clusters definierbare Kurve zu verstehen.
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Es hat sich gezeigt, dass eine Regelung jeweils individuell je Erregereinheit, ohne Bezugnahme auf eine einzelne Referenz-Erregereinheit mit leitender Funktion, zu einer robusten Regelung führen kann, welche weitgehend unabhängig von Störungen ist. Beim Regeln können z.B. Drehwinkelgeber (Inkrementalgeber, Absolutgeber, Resolver) zum Erfassen von momentanen Relativpositionen verwendet werden. Derartige Sensoren können in Kommunikation mit Frequenzumrichtern stehen. Insbesondere kann eine Erregerpositions-Rückkopplung erfolgen, indem die einzelnen Erreger direkt mit der Steuerungs-/Regeleinheit kommunizieren. Beispielsweise kann ein Impuls zum Errechnen einer Relativposition transmittiert werden. Beispielsweise kann ein Offset für einen Geschwindigkeitsregler zum Regeln von Phasenversätzen ermittelt werden.
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Bei einer Motorstrommessung kann ein Einfluss der Schwerkraft auf den Strombedarf der Unwuchtmotoren berücksichtigt werden.
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Die vorgebare Drehzahl kann z.B. gemäß einer Rampenfunktion zeitabhängig veränderlich sein.
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Gemäß einer Ausführungsform definiert wenigstens eine rein mathematisch ohne Messwerte erzeugte/vorgebbare Masterkurve eine virtuelle Messkurve, bezüglich welcher die Regelung zumindest je Cluster oder auch innerhalb des jeweiligen Clusters individuell je Unwuchterregereinheit vorgenommen wird. Hierdurch kann auch eine Entkopplung von etwaigen Störeinflüssen erfolgen, und die Regelung kann auf besonders robuste Weise erfolgen, selbst dann, wenn eine große Variabilität gewünscht ist.
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Als virtuelle Messkurve ist dabei insbesondere eine auf rein mathematischem Wege erzeugte Referenzkurve für die Regelung zu verstehen, insbesondere für die Regelung des Gesamtsystems. Die virtuelle Messkurve kann für den jeweiligen Anwendungsfall als Masterkurve bzw. als eine Überlagerung bzw. Zusammenfassung mehrerer Masterkurven bezeichnet werden. Insofern kann sich die Messkurve auch auf eine Vielzahl von Parametern für eine Vielzahl von Clustern oder Unwuchterregereinheiten beziehen.
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Eine Masterkurve kann eine vergleichsweise exakte Bezugsgröße für den jeweiligen Regelungsparameter liefern. Insbesondere wird eine rein auf mathematischen Aspekten basierende Bewegungskurve generiert, bezüglich welcher die Regelung auf vergleichsweise exakte Weise erfolgen kann. Beispielsweise wird ein Winkelbereich von 0 bis 360° oder 0 bis 2×Pi (Kreiszahl) über der Zeit aufgetragen, wobei dies kontinuierlich wiederholt wird. Die Zeit einer Umdrehung wird durch die Drehzahl bestimmt; beispielsweise bei 750 Umdrehungen pro Minute beträgt die Rotationsdauer 80ms. Diese Masterkurve weist z.B. die Form eines Sägezahns auf.
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Die Masterkurve kann ohne Artefakte bzw. ohne Messtoleranzen vordefiniert werden. Im Gegensatz dazu muss bei vorbekannten Master/Slave-Systemen, bei denen die Position eines Leitmotors gemessen wird und die Slaves daran angepasst werden, eine durch Messfehler und Einflüsse der Schwerkraft begründete Störung toleriert werden.
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Wahlweise können mehrere Masterkurven für eine Vielzahl von Parametern definiert werden.
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An die Masterkurven können die Zielkurven (Soll-Größen für die Regelungsparameter) für die jeweiligen Cluster bzw. Unwuchterregereinheiten korreliert werden. Individuelle Phasenversätze, Drehrichtungen, und/oder individuelle Geschwindigkeiten gegenüber der Masterkurve können die virtuellen Achsen der Unwuchterregereinheiten darstellen. Insbesondere in Bezug auf diese virtuellen Achsen werden die Unwuchterregereinheiten geregelt. Dabei kann auch vordefiniert werden, auf welche Weise die jeweilige Sollkurve/Zielkurve mit der Hauptmasterkurve korreliert werden soll, insbesondere bezüglich Geschwindigkeit, Phasenversatz und/oder Drehrichtung. Der jeweilige Parameter kann konstant bleiben, oder veränderlich über eine Umdrehung eingestellt werden, beispielsweise zum Ausgleich von Schwerkrafteinflüssen.
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Beispielsweise wird/werden ein Phasenversatz, eine Drehrichtung und/oder eine Drehzahl jeweils relativ zur Masterkurve gemessen und geregelt. Dabei können etwaige Störgrößen vorteilhaft minimiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform werden die Unwuchterregereinheiten in Clustern von zwei oder drei oder vier Unwuchterregereinheiten angesteuert und geregelt. Die Unwuchterregereinheiten können in Clustern von wenigstens drei Unwuchterregereinheiten angesteuert und geregelt werden, wobei wenigstens eine der Unwuchterregereinheiten des Clusters zeitgesteuert in anderen oder kürzeren Zeitfenstern betrieben wird als die weiteren Unwuchterregereinheiten des Clusters.
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Gemäß einer Ausführungsform erfolgt für einen Betriebszustand zum Ausschalten oder Abklingen der Siebvorrichtung eine Regelung der Unwuchterregereinheiten derart, dass die Endposition (Ruheposition) mit der aufgrund von Gravitationskräften eingenommenen Nullposition der jeweiligen Unwuchterregereinheit korreliert ist, insbesondere mit dem tiefsten Massenschwerpunkt der jeweiligen Unwuchterregereinheit.
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Gemäß einer Ausführungsform erfolgt für einen Betriebszustand zum Homogenisieren der Beladung der Siebvorrichtung eine Regelung der Unwuchterregereinheiten derart, dass die Phasen der Unwuchterregereinheiten zum Einstellen einer Erregerkraftungleichverteilung über die Erstreckung eines Siebdecks der Siebvorrichtung aufeinander abgestimmt werden, insbesondere mittels eines jeweiligen Clusters umfassend wenigstens drei Unwuchterregereinheiten.
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Gemäß einer Ausführungsform erfolgt eine geregelte Superposition von Schwingungen der jeweiligen Cluster, insbesondere indem zumindest die Erregergeschwindigkeit und der Phasenversatz geregelt werden.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Steuerungs- und Regeleinrichtung eingerichtet zum Ausführen eines zuvor beschriebenen Verfahrens, wobei die Steuerungs- und Regeleinrichtung an die Unwuchterregereinheiten einer zuvor beschriebenen Siebvorrichtung gekoppelt ist und die Unwuchterregereinheiten jeweils in Clustern individuell ansteuert und regelt. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch Verwendung einer Cluster-Anordnung von wenigstens vier Clustern mit jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten an gegenüberliegenden Seitenwänden einer Siebvorrichtung, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Siebvorrichtung, zum Vorgeben und Einleiten von Cluster-Schwingungen am jeweiligen Cluster-Kopplungspunkt in die Siebvorrichtung, zum Regeln einer auf die Siebvorrichtung ausgeübten resultierenden Anregekraft, insbesondere zum Regeln des Materialflusses in der Siebvorrichtung.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt eingerichtet zum Ausführen eines zuvor beschriebenen Verfahrens, wenn das Verfahren auf einem Computer ausgeführt wird.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß Computerprogrammprodukt eingerichtet zum Ansteuern und Regeln einer Cluster-Anordnung von wenigstens vier Clustern mit jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten in einer Anordnung an gegenüberliegenden Seitenwänden einer Siebvorrichtung, wobei das Computerprogrammprodukt eingerichtet ist zum Vorgeben einer Regelung bezüglich einer je Unwuchterregereinheit und/oder je Cluster vordefinierbaren/vordefinierten Masterkurve durch Regeln wenigstens eines der folgenden Parameter je Cluster, insbesondere jeweils individuell je Unwuchterregereinheit: Erregerkraft, Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung, Phasenversatz zu wenigstens einer der Unwuchterregereinheiten; wenn das Verfahren auf einem Computer ausgeführt wird, wobei das Computerprogrammprodukt an eine zuvor beschriebene Siebvorrichtung gekoppelt ist. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung wenigstens eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen, sowie aus den Zeichnungen selbst. Dabei zeigt
- 1 in perspektivischer Ansicht eine Siebvorrichtung mit einer Steuerungs- und Regeleinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2A, 2B, 2C, 2D jeweils in schematischer Darstellung in Seitenansicht beispielhafte Anordnungen für Unwuchterregereinheiten jeweils in einem Cluster gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 in schematischer Darstellung in Seitenansicht eine allgemeine Prinzipskizze bezüglich Ansteuerung und Regelung eines Clusters gemäß einem Ausführungsbeispiel; 4A, 4B, 4C, 4D, 5A, 5B jeweils in schematischer Darstellung in Seitenansicht beispielhafte Regelungssituationen bzw. Betriebszustände für Unwuchterregereinheiten jeweils in einem Cluster gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen.
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Die Figuren werden zwecks leichteren Verständnisses abschnittsweise zusammen unter Bezugnahme auf alle Bezugszeichen beschrieben. In den jeweiligen Figuren gezeigte Einzelheiten oder Besonderheiten werden individuell beschrieben.
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1 zeigt Seitenwände 31, 32 eines Siebkastens 2 einer Siebvorrichtung 1 eingerichtet zum Sieben von z.B. Mineralgestein. An der jeweils dargestellten Seitenwand 31, 32 sind Schwingungssysteme 4 zur Schwingungsanregung angeordnet. Die Seitenwände 31, 32 sind insbesondere spiegelsymmetrisch ausgebildet. Insbesondere sind die beiden Seitenwände 31, 32 zu einer vertikalen Spiegelebene, die sich entlang einer Förderrichtung x erstreckt, spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Insbesondere sind die Seitenwände 31, 32 parallel zueinander angeordnet.
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Die Seitenwände 31, 32 umfassen bzw. lagern Traversen 5, welche die beiden Seitenwände 31, 32 miteinander verbinden und aneinander abstützen. Auf einigen der Traversen 5 ist ein Siebdeck 6 aufgelagert. Vorliegend sind alle Traversen 5 identisch ausgestaltet, nämlich als Rohre mit einem Hohlprofil.
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Gesiebtes Mineralgestein fällt vertikal nach unten durch Ausnehmungen des Siebdecks 6 herab. Mineralgestein, das größer als die Ausnehmungen des Siebdecks 6 ist, kann je nach gewünschtem Betriebszustand durch die Anregung der Schwingungssysteme 4 über das Siebdeck 6 entlang einer Förderrichtung x bewegt werden. Erfindungsgemäß erfolgt das Anregen des Siebdecks 6 durch Cluster-Schwingungen, die jeweils von einem von mehreren Clustern in die Seitenwände eingekoppelt werden.
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Jedes Schwingungssystem 4 umfasst hier beispielsweise zwei Unwuchterregereinheiten 41, die in einem Cluster 40 im Bereich eines Schwingungsknotens angeordnet sind. Der Cluster kann auch mehr als zwei Unwuchterregereinheiten umfassen, beispielsweise drei oder vier Unwuchterregereinheiten, insbesondere in Dreieckanordnung, insbesondere gemäß einem gleichseitigen Dreieck, oder in Vierlingsanordnung, insbesondere in einer Parallelogramm-Anordnung mit Versatz in horizontaler Richtung (2ff.).
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Die Schwingungssysteme 4 können jeweils derart an der jeweiligen Seitenwand 31, 32 angeordnet sein, dass jedes Schwingungssystem 4 bzw. jeder Cluster 40 einen Schwingungsknoten der jeweiligen Seitenwand 31, 32 überlappt bzw. im Bereich des jeweilige Schwingungsknotens einer Biegemode der jeweiligen Seitenwand 31, 32 angeordnet ist.
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Insbesondere sind die Unwuchterregereinheiten 41 jedes Schwingungssystems 4 derart angeordnet, dass jeder Schwingungsknoten zwischen den Unwuchterregereinheiten positioniert ist, insbesondere mittig.
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Jede Unwuchterregereinheit kann insbesondere wenigstens eine Unwuchtmasse aufweisen.
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Insbesondere weist die Siebvorrichtung 1 eine Steuerungs- und Regeleinrichtung 7 auf, die mit den Unwuchterregereinheiten verbunden ist, um wenigstens einen Schwingungs-Parameter für einen jeweiligen Cluster einzustellen.
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Die Siebvorrichtung weist im dargestellten Beispiel vier Cluster 40 auf, die jeweils in einem Kopplungspunkt P an die entsprechende Seitenwand gekoppelt sein können. Wahlweise umfasst die Siebvorrichtung mehr als vier Cluster, z.B. sechs oder acht Cluster.
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2A zeigt einen Cluster 40 mit einer Zwillingsanordnung von zwei Unwuchterregereinheiten 41 zumindest annähernd horizontal nebeneinander.
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2B zeigt einen Cluster 40 mit einer Zwillingsanordnung von zwei Unwuchterregereinheiten 41 zumindest annähernd vertikal übereinander.
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2C zeigt einen Cluster 40 mit einer Drillingsanordnung von drei Unwuchterregereinheiten 41 gemäß einer Dreieck-Geometrie, insbesondere gemäß einem gleichseitigen Dreieck, mit der Spitze des Dreiecks nach unten weisend. Die Verwendung von wenigstens drei Unwuchterregereinheiten ermöglicht beispielsweise eine zeitweise Kraft-Variation, insbesondere mittels Phasenanpassung. Eine Anwendung ergibt sich z.B. bei Ungleichverteilung der Masse des Einsatzmaterials (inhomogene Sieb-Beladung). Dann kann insbesondere der überladene Abschnitt des Siebs mit der größeren Kraft beaufschlagt werden, mit dem Effekt, dass das Einsatzmaterial homogener auf dem Sieb verteilt werden kann.
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2D zeigt einen Cluster 40 mit einer Vierlingsanordnung von vier Unwuchterregereinheiten 41 gemäß einer Parallelogramm-Geometrie mit Versatz in horizontaler Richtung, insbesondere mit den unteren Unwuchterregereinheiten versetzt nach rechts.
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Die in den 2 gezeigten Unwuchterregereinheiten können jeweils zumindest durch die folgenden Parameter oder Kenngrößen definiert sein: Unwucht, (Rotations-)Geschwindigkeit, Rotationsrichtung, Phasenversatz (insbesondere Phasenversatz zu einer vordefinierbaren Masterkurve).
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In jeder der 2 ist ein Kopplungspunkt P dargestellt. Der Kopplungspunkt P kann ein zumindest geometrisch und optional auch mechanisch (vorrichtungstechnisch, strukturell) definierter Kopplungspunkt des jeweiligen Clusters 40 an die entsprechende Seitenwand 31, 32 sein.
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Die 3 zeigt prinzipiell einen Regelungs-Zustand zum Dissipieren von Kräften, mit exakt aufeinander zu ausgerichteten momentanen Kraftvektoren am Beispiel eines Clusters mit zwei Unwuchterregereinheiten. In diesem Zustand kann beispielsweise ein kraftloses, strukturschonendes Hochfahren einer Anlage erfolgen, insbesondere zwecks Vermeidung von Resonanzschwingungen. Ein (momentaner) Kraftvektor F der ersten Unwuchterregereinheit weist (speziell in diesem illustrierten Anregungszeitpunkt) in entgegengesetzte Richtung wie der Kraftvektor F der zweiten Unwuchterregereinheit; die beiden Kraftvektoren F weisen aufeinander zu. Wie auch in den folgenden Figuren wird die Rotationsrichtung der jeweiligen Unwuchterregereinheit durch einen halbkreisförmigen Pfeil oberhalb der jeweiligen Unwuchterregereinheit angedeutet. Die Unwuchterregereinheiten rotieren entgegengesetzt zueinander.
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4A zeigt einen Cluster, bei welchem ein (momentaner) Kraftvektor F der ersten Unwuchterregereinheit (speziell in diesem illustrierten Anregungszeitpunkt) in entgegengesetzte Richtung weist wie der Kraftvektor F der zweiten Unwuchterregereinheit; die beiden Kraftvektoren F weisen aufeinander zu; die Unwuchterregereinheiten rotieren in derselben Richtung. Der Phasenversatz beträgt 180°; eine resultierende Anregekraft Fr (resultierender Cluster-Vektor) ist Null (kraftlos). 4A beschreibt einen Betriebszustand, welcher beispielsweise für kraftloses Hoch- bzw. Runterfahren durch den Resonanzbereich der Vorrichtung einstellbar/regelbar ist.
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4B zeigt einen Cluster, bei welchem die Kraftvektoren F in dieselbe Richtung weisen; die Unwuchterregereinheiten rotieren in derselben Richtung. Ein resultierender Cluster-Kraftvektor Fr weist ebenfalls in dieselbe Richtung wie die Kraftvektoren F, insbesondere horizontal nach rechts. Der Phasenversatz beträgt 0° bzw. ist nicht vorhanden; eine resultierende Anregekraft Fr (resultierender Cluster-Vektor) ist dabei maximal groß.
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4C zeigt einen Cluster, bei welchem die Kraftvektoren F orthogonal zueinander ausgerichtet sind, insbesondere horizontal nach rechts und vertikal nach oben; die Unwuchterregereinheiten rotieren in derselben Richtung (hier: im Uhrzeigersinn). Eine aus der Cluster-Schwingung resultierende momentane Cluster-Kraft Fr weist diagonal nach oben, insbesondere nach rechts oben in einem Winkel von ca. 35°. Der Phasenversatz beträgt zwischen 0° und 180°; die für den jeweiligen Cluster resultierende Anregekraft Fr ergibt sich durch Vektoraddition und ist kleiner als die in 4B wirkende absolute Anregekraft.
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4D zeigt einen Cluster, bei welchem die Kraftvektoren F orthogonal zueinander ausgerichtet sind, insbesondere horizontal nach rechts und vertikal nach oben; der zweite (rechte) Kraftvektor ist länger/größer als der erste (linke) Kraftvektor; die Unwuchterregereinheiten rotieren in derselben Richtung. Eine erste resultierende Anregekraft Fr weist horizontal nach rechts in dieselbe Richtung wie der erste (linke) Kraftvektor F. Eine zweite resultierende Anregekraft Fr weist diagonal nach oben, insbesondere nach rechts oben in einem Winkel von ca. 45°. Der Phasenversatz beträgt zwischen 0° und 180° und kann dabei auch 0° oder 180° betragen; eine für den jeweiligen Cluster resultierende Anregekraft Fr ergibt sich durch Vektoraddition. 4D beschreibt eine Regelung, bei welcher eine Anpassung der Einzelvektorbeträge durch Variation der Drehzahl der jeweiligen Unwuchterregereinheit erfolgt; dabei kann die Drehzahl quadratisch/quadriert die jeweils wirkende Zentrifugalkraft definieren.
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In 5A weisen beide Kraftvektoren F nach oben, insbesondere nach vertikal oben; die Unwuchterregereinheiten rotieren entgegengesetzt zueinander. Ein Phasenversatz ist nicht realisiert (0°); die Cluster-Anregung erfolgt in vertikaler Richtung. 5A beschreibt einen Betriebszustand, welcher beispielsweise für eine Reinigungsfunktion einstellbar/regelbar ist, insbesondere in Verbindung mit einer Variation der Drehzahl der jeweiligen Unwuchterregereinheit.
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In 5B weist der (erste) linke Kraftvektor F nach oben, und der (zweite) rechte Kraftvektor F weist nach links, insbesondere orthogonal zum linken Kraftvektor F; die Unwuchterregereinheiten rotieren entgegengesetzt zueinander. Der Phasenversatz beträgt hier beispielhaft 90°; eine resultierende Cluster-Anregung wirkt in einem Winkel von 45° gegenüber der Horizontalen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Siebvorrichtung
- 2
- Siebkasten
- 31
- Seitenwand
- 32
- Seitenwand
- 4
- Schwingungssystem
- 40
- Cluster
- 41
- Unwuchterregereinheit
- 5
- Traversen
- 6
- Siebdeck
- 7
- Steuerungs- und Regeleinrichtung
- P
- Kopplungspunkt
- F
- Kraftvektor
- Fr
- resultierende Anregekraft (resultierender Cluster-Kraftvektor)
- x
- Förderrichtung
