DE102022100143A1

DE102022100143A1 - Schwingmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Schwingmaschine

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Publication number: DE102022100143A1
Application number: DE102022100143.1A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-01-04
Filing date: 2022-01-04
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2042-01-05
Also published as: DE102022100143B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schwingmaschine mit zumindest einer entlang einer Längsrichtung (L) angeordneten Schwingrinne (1) und einem Erregersystem zur Erzeugung einer auf die Schwingrinne (1) einwirkenden Erregerkraft, wobei das Erregersystem zumindest eine Antriebsgruppe (5, 5') mit einem ersten und einem zweiten Unwuchtantrieb (8, 8', 9, 9') aufweist, die in Längsrichtung (L) hintereinander angeordnet sind und jeweils eine um eine Rotationsachse rotierbare Unwucht aufweisen, wobei die Rotationsachsen parallel zueinander angeordnet sind. Erfindungsgemäß weist die Antriebsgruppe (5, 5') zumindest einen dritten Unwuchtantrieb (10, 10') auf, welcher zwischen dem ersten und dem zweiten Unwuchtantrieb (8, 8', 9, 9') angeordnet ist und dessen Unwucht größer ausgebildet ist als jeweils die Unwuchten des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs (8, 8', 9, 9').

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwingmaschine mit zumindest einer entlang einer Längsrichtung angeordneten Schwingrinne und einem Erregersystem zur Erzeugung einer auf die Schwingrinne einwirkenden Erregerkraft, wobei das Erregersystem eine Antriebsgruppe von entlang der Längsrichtung angeordneten Unwuchtantrieben aufweist, wobei zumindest ein erster und ein zweiter Unwuchtantrieb vorgesehen sind, die jeweils eine um eine Rotationsachse rotierbare Unwucht aufweisen, wobei die Rotationsachsen parallel zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere wird im Rahmen der Erfindung von Schwingmaschinen ausgegangen, bei denen die Rotationsachsen der Unwuchtantriebe zumindest teilweise in Querrichtung zur Schwingrinne verlaufen. Die Querrichtung bezeichnet hierbei die Breitenrichtung der Schwingrinne.
Schwingmaschinen der eingangs beschriebenen Art sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt und können beispielsweise zum Sieben und/oder zum Befördern von Stückgütern ausgebildet sein. Eine gattungsgemäße Schwingmaschine ist z. B. aus der DE 10 2017 218 371 B3 bekannt. In diesem Fall handelt es sich um ein Siebsystem, sodass entsprechend die Schwingrinne als Siebkasten mit mehreren in einem Boden angeordneten Durchgangslöchern ausgebildet ist. Das Erregersystem ist aus insgesamt vier Unwuchtantriebspaaren gebildet, wobei jeweils eine Gruppe von zwei Unwuchtantriebspaaren in einer ersten und eine zweite Gruppe von zwei Unwuchtantriebspaaren in einer zweiten Seitenwand angeordnet ist. Jedes Unwuchtantriebspaar besteht aus zwei gegenläufig zueinander rotierenden Unwuchtantrieben, wobei die Unwuchtantriebe einen Phasenversatz zueinander aufweisen, sodass in Folge der Rotation eine schräg auf die Schwingrinne einwirkende Erregerkraft erzeugt wird. Bei einer solchen Erregerkraft handelt es sich im Rahmen der Erfindung um eine dynamische Kraft, welche dazu ausgebildet ist, die Schwingrinne in eine dynamische Bewegung bzw. in eine Schwingung zu versetzen. Eine Anordnung in den Seitenwänden ist gemäß der DE 10 2017 218 371 B3 zwingend erforderlich, da der Boden der Schwingrinne zum Sieben des darauf befindlichen Materials ausgelegt ist und somit der Bodenbereich unterhalb der Schwingrinne nicht dazu genutzt werden kann, um dort ein Erregersystem vorzusehen. Vor diesem Hintergrund ist eine symmetrische Anordnung aus zwei Antriebsgruppen in den Seitenwänden zwingend erforderlich, da insgesamt vorgesehen ist, die Konstruktion des Siebsystems möglichst einfach und kostengünstig zu gestalten. Eine symmetrische Ausgestaltung bedingt daher auch eine symmetrische Belastung des Siebsystems.
Im Gegensatz zu einem Siebsystem weist ein Fördersystem üblicherweise einen geschlossenen Boden in der Schwingrinne auf, da das Material von einem ersten Ende der Schwingrinne zu einem zweiten Ende transportiert werden soll. Indem die Erregerkraft die Schwingrinne in Schwingung versetzt, wird das in der Schwingrinne angeordnete Schüttgut mit jeder Schwingung ein Stück weiter entlang der Längsrichtung geworfen. Da das Schüttgut mit jeder Schwingung über nur eine vergleichsweise geringe Distanz geworfen wird, wird ein solcher Wurf auch als Mikrowurf bezeichnet, wobei somit der eigentliche Vorgang eine Folge mehrerer hintereinander angeordneter Mikrowürfe darstellt.
Um einen solchen Mikrowurf zu realisieren, muss die Erregerkraft schräg auf die Förderrinne einwirken, wobei die Schrägstellung maßgeblich für den Wurfwinkel des Mikrowurfes ist. Vor diesem Hintergrund wird diese Schrägstellung auch als Anstellwinkel bezeichnet, wobei sich die Größe des Anstellwinkels insbesondere anhand des zu befördernden Gutes ergibt. Durch die im Wesentlichen quer zur Schwingrinne verlaufenden Rotationsachsen wird die Schrägstellung der Erregerkraft über einen Phasenversatz der beiden Unwuchtantriebe eines Unwuchtantriebspaares bestimmt. Im Gegensatz zu einem Siebsystem können jedoch bei einem Schwingförderer die Unwuchtantriebe zentral entlang einer Schwerpunktsachse unterhalb der Schwingrinne angeordnet sein, sodass lediglich nur eine Gruppe von Unwuchtantrieben erforderlich ist.
Derartige Systeme haben sich grundsätzlich in der Praxis bewährt. Allerdings erfordern sie stets eine Vielzahl von Unwuchtantrieben, um unterschiedliche Schwingungsverhalten in der Schwingrinne zu erzeugen.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schwingmaschine anzugeben, welche im Vergleich zu den bekannten Schwingmaschinen mit einer geringeren Anzahl an Unwuchtantrieben betrieben werden kann und mit der zugleich unterschiedliche Schwingungsverhalten in der Förderrinne eingestellt werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Schwingmaschine gemäß Patentanspruch 1. Demnach ist vorgesehen, dass die Antriebsgruppe zumindest einen dritten Unwuchtantrieb aufweist, welcher zwischen dem ersten und dem zweiten Unwuchtantrieb angeordnet ist und dessen Unwucht mit einer größeren Unwucht ausgebildet ist als jeweils die Unwuchten des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs. Die Rotationsachsen sind weiterhin parallel zueinander ausgerichtet. Mit einer solchen Schwingmaschine ergeben sich mehrere Vorteile.
Im Rahmen der Erfindung sind mit Erregerkraftkomponenten keine vertikalen oder horizontalen Komponenten der Erregerkraft gemeint. Vielmehr stellen sie einen Teil der gesamten Erregerkraft dar, die an unterschiedlichen Punkten bzw. an den verschiedenen Unwuchtantrieben auf die Schwingrinne einwirkt.
Durch die zumindest drei in Längsrichtung hintereinander angeordneten Unwuchtantriebe werden somit auch zumindest drei Erregerkraftkomponenten erzeugt, wobei die Erregerkraft des dritten Unwuchtantriebs infolge der größeren Unwucht größer ausgebildet ist als jeweils die Erregerkraftkomponente des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weisen der erste und der zweite Unwuchtantrieb eine identische Unwucht auf. Mit einer identischen Unwucht ist im Rahmen der Erfindung gemeint, dass beide Unwuchtantriebe eine identische Erregerkraftkomponente erzeugen. Da die Unwuchtantriebe üblicherweise mit derselben Rotationsgeschwindigkeit rotieren, ist die Größe der Erregerkraftkomponente abhängig von der Unwuchtmasse und der Exzentrizität. Eine identische Unwucht kann somit bedeuten, dass beide Unwuchtantriebe dieselbe Unwuchtmasse und Exzentrizität aufweisen. Alternativ kann einer der beiden Unwuchtantriebe aber auch mit einer kleineren Unwuchtmasse aber mit einer größeren Exzentrizität ausgebildet sein und umgekehrt. Darüber können die beiden Unwuchtantriebe so eingerichtet sein, dass sie dieselbe Rotationsrichtung aufweisen und auch kein Phasenversatz zwischen beiden Unwuchten vorliegt.
Der Phasenversatz bezeichnet hierbei den zeitlichen Versatz bei denen jeweils die Unwuchten der Unwuchtantriebe einer Erregereinheit eine bestimmte Referenzlage, z.B. die Lotrechte unterhalb des jeweiligen Wellenmittelpunktes passieren. In dieser Position kann an der Maschine zu jedem Unwuchtantrieb ein entsprechender Aufnehmer angebracht sein, welcher das Passieren der Referenzlage detektiert. Bezogen auf eine Umdrehung detektieren die einzelnen Aufnehmer zu unterschiedlichen Zeitabständen das Passieren der Referenzlage, wodurch der Phasenversatz bestimmt werden kann.
Sofern also der erste und der zweite Unwuchtantrieb identisch ausgebildet und betrieben werden, erzeugen sie auch stets eine identische Erregerkraftkomponente, welche auf die Schwingrinne einwirkt. Vor diesem Hintergrund ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass beide Unwuchtantriebe äquidistant zur Rotationssachse des dritten Unwuchtantriebs angeordnet sind. Dies bewirkt, dass die beiden Erregerkraftkomponenten jeweils ein betragsmäßig gleiches Kippmoment bezogen auf die Rotationssachse des dritten Unwuchtantriebs bewirken. Da der dritte Unwuchtantrieb gegenüber dem ersten und zweiten Unwuchtantrieb eine umgekehrte Drehrichtung aufweist, wird unabhängig von der Phasenlage des dritten Unwuchtantriebs eine Kompensation der beiden Kippmomente bewirkt. Sofern gemäß einer alternativen Ausgestaltung vorgesehen ist, dass der erste und der zweite Unwuchtantrieb unterschiedliche Erregerkraftkomponenten erzeugen - z. B. infolge einer unterschiedlichen Unwuchtmasse oder einer unterschiedlichen Exzentrizität der Unwucht - so sind die Abstände zwischen den jeweiligen Rotationssachsen des ersten und zweiten Unwuchtantriebs und der Rotationsachse des dritten Unwuchtantriebs und insbesondere gegenüber der Schwerpunktachse so zu wählen, dass bevorzugt auch dann eine vollständige Kompensation der Kippmomente bewirkt wird.
Im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Erregersystemen reichen beispielsweise insgesamt drei Unwuchtantriebe aus, um einerseits eine Erregerkraft zu erzeugen, welche im Wesentlichen durch die Schwerpunktachse der Schwingmaschine verläuft, und um andererseits zumindest weitestgehend eine Kippmomentkompensation infolge der einzelnen Erregerkraftkomponenten zu erreichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der dritte Unwuchtantrieb gegenüber dem ersten und dem zweiten Unwuchtantrieb gegenläufig rotierbar eingerichtet. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es, dass je nach Betriebsart der Schwingmaschine nicht erwünschte Kraftkomponenten ausgeglichen werden können.
Für eine als Schwingförderer ausgebildete Schwingmaschine ist es ferner erforderlich, dass die Schwingrinne lediglich eine schräge, lineare Bewegung vollzieht, um hierdurch einen Mikrowurf des zu befördernden Schüttgutes zu bewirken. Die Positionsänderung der Schwingrinne ist daher bevorzugt linearer ausgebildet. Um ausgehend von rotierenden Massen ein solches lineares Bewegungsprofil zu ermöglichen, müssen wie zuvor erläutert Kräfte bzw. Kraftkomponenten, welche zu einem Abweichen von einer solchen linearen Bewegung führen, kompensiert werden. Dies wird durch das gegenläufige Rotieren der Unwucht des dritten Unwuchtantriebs erreicht. Ohne eine solche Kompensation würde die Schwingrinne näherungsweise eine Kreisbewegung bzw. eine elliptische Bewegung vollziehen. Eine solche Schwingung wäre aber nicht nur für den Förderervorgang besonders nachteilig. Allerdings ist für eine Förderung auch eine gewisse Schrägstellung des Bewegungsprofils erforderlich, über welches dann der Anstellwinkel definiert wird.
Eine solche Schrägstellung des Bewegungsprofils kann auch für andere Schwingungsformen von Bedeutung sein. So ist es auch grundsätzlich denkbar, dass die in Bezug auf einen Schwingförderer nachteiligen elliptischen Schwingungen für den Betrieb der Siebmaschine ausdrücklich gewünscht sind, um ein bestimmtes Siebverhalten zu erzeugen. Um unabhängig von der konkreten Schwingungsform eine solche Schrägstellung zu ermöglichen, ist der dritte Unwuchtantrieb gegenüber dem ersten und dem zweiten Unwuchtantrieb mit einem Phasenversatz eingerichtet. Bevorzugt beträgt der Phasenversatz zwischen 30 und 90°, besonders bevorzugt zwischen 40 und 80°.
Mit Hilfe einer elliptischen Schwingungsform ist es darüber hinaus auch möglich, die Schwingmaschine nach Art eines Schubförderers zu betreiben. Bei einem Schubförderer wird der Fördervorgang des Schüttgutes allein durch einen Gleitvorgang auf der Schwingrinne bewirkt. Hierzu ist es erforderlich, dass die Schwingrinne derart bewegt wird, dass diese entgegen der Förderrichtung stärker beschleunigt wird als in Förderrichtung. Die Beschleunigung in Förderrichtung ist hierbei so ausgelegt, dass die vom Schüttgut auf die Schwingrinne einwirkende Haftreibung nicht überschritten wird. Demnach folgt das Schüttgut der Bewegung der Schwingrinne in Förderrichtung. Im Gegensatz dazu führt die höhere Beschleunigung entgegen der Förderrichtung zu einer Überwindung der Haftreibung, so dass das Schüttgut nicht oder zumindest nur unwesentlich zurückbewegt wird. Der Fördervorgang setzt sich dann aus einer Vielzahl der zuvor genannten Bewegungen zusammen.
Um die erfindungsgemäße Schwingmaschine als Schubförderer zu betreiben, sind keine unterschiedlichen Beschleunigungen notwendig. Vielmehr wird durch die elliptische Schwingungsform eine vertikale Bewegungskomponente genutzt, um die Haftreibung des Schüttgutes in Förderrichtung zu erhöhen und entgegen der Förderrichtung zu verringern. Dies hat zur Folge, dass das Schüttgut in Förderrichtung der Schwingrinne folgt und sich entgegen der Förderrichtung von der Schwingrinne löst. Die elliptische Bewegungsform kann darüber hinaus auch unter einem Neigungswinkel von weniger als 20°, bevorzugt weniger als 15°, angestellt sein. wodurch der Fördervorgang gezielt eingestellt werden und die Phasen des Haftens und Gleitens im Sinne des Fördervorgangs positiv beeinflusst werden können.
Bevorzugt beträgt das Verhältnis zwischen der Unwuchtmasse des dritten Unwuchtantriebs zu der addierten Unwuchtmasse des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs zwischen 0,7 und 1,5, bevorzugt zwischen 0,9 und 1,1. Beispielsweise entspricht die Unwuchtmasse des dritten der Summe der Unwuchtmassen des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs. In einem solchen Fall lassen sich Kraftkomponenten des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs durch den dritten Unwuchtantrieb vollständig ausgleichen, sodass insbesondere eine lineare Bewegung der Schwingrinne möglich ist. Alternativ ist bevorzugt die Unwuchtmasse des dritten Unwuchtantriebs größer ist als die Summe der Unwuchtmassen des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs. Auch in diesem Fall können Kraftkomponenten zumindest teilweise kompensiert werden. eine größere Unwuchtmasse ermöglicht beispielsweise eine elliptische Schwingungsform. Eine elliptische Schwingungsform kann aber auch durch einen Phasenversatz zwischen dem ersten und dem zweiten Unwuchtantrieb ermöglicht werden.
Eine elliptische Schwingungsform hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, da in diesem Fall sowohl ein Sieben des Schüttgutes als auch ein Befördern von nicht ausgesiebtem Schüttgut entlang der Schwingrinne möglich ist. Eine solche elliptische Schwingungsform ist allerdings nur dann möglich, wenn erfindungsgemäß ein dritter Unwuchtantrieb vorgesehen ist, der im Zuge der gegenläufigen Rotation lediglich eine teilweise Kompensation von Kraftkomponenten ermöglicht, wobei in diesem Zusammenhang eine Kraftkomponente einen Teil der Erregerkraft betrifft, welche in Längsrichtung oder in Vertikalrichtung zur Schwingrinne angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung verläuft die Rotationssachse des dritten Unwuchtantriebs durch die Schwerpunktachse oder fällt mit der Schwerpunktachse zusammen. Eine solche Ausgestaltung ist üblicherweise nur dann möglich, wenn die Unwuchtantriebe in den Seitenwänden bzw. an den Seitenwänden der Schwingrinne angeordnet werden können, da der Schwerpunkt oberhalb des Bodens der Schwingrinne liegt. Entsprechend eignet sich eine solche Ausgestaltung im Wesentlichen bei einer Ausbildung als Siebmaschine.
Gemäß einer üblichen Ausgestaltung von derartigen Schwingmaschinen befinden sich alle Unwuchtantriebe auf einer gemeinsamen Linie, sodass folglich die gedachten Linien zwischen den Rotationssachsen des ersten und des dritten Unwuchtantriebs einerseits und des zweiten und des dritten Unwuchtantriebs andererseits zusammenfallen. Diese gedachten Linien stellen im Falle einer Anordnung des dritten Unwuchtantriebs im Schwerpunkt der Schwingrinne die relevanten Hebel für die Ausbildung von Kippmomenten in der Schwingrinne dar.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist nun vorgesehen, dass die Rotationsachsen der zumindest drei Unwuchtantriebe nicht in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sind. Mit einer horizontalen Ebene sind in diesem Zusammenhang Ebenen gemeint, welche sich in einer bestimmten vertikalen Höhe erstrecken. Der erste und der zweite Unwuchtantrieb können nunmehr in einer ersten und der zumindest eine dritte Unwuchtantrieb in einer zweiten horizontalen Ebene angeordnet sein, wobei die erste und die zweite horizontale Ebene zueinander versetzt sind. Insbesondere kann die zweite horizontale Ebene über oder unter der ersten horizontalen Ebene angeordnet sein. Sofern mehr als ein dritter Unwuchtantrieb vorgesehen ist, können auch die dritten Unwuchtantriebe in unterschiedlichen vertikalen Höhen angeordnet sein. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht insbesondere vor, dass unmittelbar hintereinander angeordnete Unwuchtantriebe abwechselnd in der ersten und der zweiten horizontalen Ebene angeordnet sind.
In einem solchen Fall bilden die Rotationsachsen bei einer Anordnung von drei unmittelbar hintereinander angeordneten Unwuchtantrieben eine erste und eine zweiten Verbindungsebene, welche unter einem Ausrichtungswinkel zueinander angeordnet sind. Dieser Ausrichtungswinkel beträgt bevorzugt zwischen 90 und 180°, besonders bevorzugt zwischen 105 und 165°. In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Ausrichtungswinkel 145°. Der dritte Unwuchtantrieb ist auch bei einer solchen Ausgestaltung insbesondere so angeordnet, dass dieser durch die Schwerpunktachse der Schwingrinne verläuft oder mit der Schwerpunktachse zusammenfällt.
Eine solche Anordnung von Unwuchtantrieben ermöglicht es, andere Arten von Schwingungen in der Schwingrinne zu erzeugen. Hierdurch wird das Anwendungsspektrum der erfindungsgemäßen Schwingrinne erweitert.
Ausgehend von einer solchen Betrachtung ist dann vorgesehen, dass der erste und der zweite Unwuchtantrieb weiterhin ohne Phasenversatz zueinander betrieben werden. Dies hat zur Folge, dass die beiden Unwuchtantriebe eine gemeinsame Erregerkraft erzeugen, welche durch die Schwerpunktachse bzw. insbesondere durch die Rotationsachse des dritten Unwuchtantriebs verläuft. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch im Falle von unterschiedlichen vertikalen Ebenen stets weitestgehend oder vollständig eine Kippmomentenkompensation erfolgt.
Wie bereits zuvor erläutert, kann die Schwingungsmaschine für unterschiedliche Einsatzzwecke ausgebildet sein, wobei im vorliegenden Fall die Schwingmaschine bevorzugt als Siebsystem oder als Fördersystem ausgebildet ist. Im Falle eines Fördersystems weist die Schwingrinne einen geschlossenen Boden zur Förderung von Schüttgut auf, wobei dann gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung die Antriebsgruppe in einer Symmetrieachse unterhalb der Schwingrinne angeordnet ist. Die zentrale Anordnung entlang der Symmetrieachse ermöglicht es, dass keine Kippmomente in Querrichtung erzeugt werden. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, in Querrichtung mehrere Antriebsgruppen anzuordnen, die dann entsprechend der ersten Antriebsgruppe ausgebildet sein können. Dementsprechend weist jede Antriebsgruppe zumindest drei Unwuchtantriebe auf, wobei der dritte Unwuchtantrieb gegenüber dem ersten und dem zweiten Unwuchtantrieb mit einer größeren Unwuchtmasse ausgebildet ist. Die in Querrichtung nebeneinander angeordneten Antriebsgruppen ermöglichen es, dass diese beispielsweise nicht unterhalb der Schwingrinne, sondern in den Seitenwänden der Schwingrinne angeordnet sind. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn die Schwingrinne als Siebrinne ausgebildet ist und somit im Boden eine Vielzahl von Durchgangslöchern aufweist, durch die das Schüttgut gesiebt werden soll. Eine Anordnung unterhalb des Bodens kommt dann nicht mehr in einfacher Art und Weise in Betracht. Selbstverständlich liegt es hierbei auch im Rahmen der Erfindung, dass mehrere Böden übereinander angeordnet sind, wobei die Größe der Durchbrechungen vom obersten zum untersten Siebboden abnimmt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bilden der erste und der zweite Unwuchtantrieb die in Längsrichtung gesehen äußeren Unwuchtantriebe. Sofern beispielsweise auch mehr als drei Unwuchtantriebe z.B. fünf, sieben oder mehr in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind, so sind alle weiteren Unwuchtantriebe zwischen dem ersten und dem zweiten Unwuchtantrieb angeordnet. Insgesamt bildet sich jedoch stets eine ungerade Anzahl von Unwuchtantrieben aus. Unabhängig von der Anzahl der Unwuchtantriebe sind diese so eingerichtet, dass aneinander angrenzende Unwuchtantriebe eine umgekehrte Drehrichtung aufweisen. Durch die Verwendung einer Vielzahl von Unwuchtantrieben ist es möglich, die Erregerkraft in Form von Erregerkraftkomponenten gleichmäßig verteilt entlang der Längsrichtung anzuordnen.
Die Antriebsgruppen können dabei so ausgebildet sein, dass die Rotationsachsen der Unwuchtantriebe nicht nur innerhalb einer Antriebsgruppe, sondern vielmehr in allen Antriebsgruppen parallel zueinander angeordnet sind
Als Unwuchtantriebe kommen üblicherweise Elektromotoren insbesondere Drehstromasynchron-Motoren zum Einsatz.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Schwingmaschine eine Steuerungseinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, die Schwingmaschine gemäß einem nachfolgend beschriebenen Verfahren zu betreiben. Insbesondere kann mit Hilfe der Steuerungseinheit die Phasenlage und die Drehzahl der einzelnen Unwuchtantriebe verändert werden, so dass unterschiedliche Schwingungsformen einstellbar sind. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Phasenlage so verändert wird, dass der erste und der zweite Unwuchtantrieb einen Phasenversatz aufweisen. Eine solche Einstellung kann sinnvoll sein bei Maschinen, bei denen der zumindest eine dritte Unwuchtantrieb eine Unwucht aufweist, welche der Summe der Unwucht des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs entspricht. Sofern gemäß einer ersten Einstellung kein Phasenversatz zwischen erstem und zweitem Unwuchtantrieb vorliegt, kann die Schwingrinne rein translatorisch bewegbar betrieben werden. Durch Einstellung eines Phasenversatzes kann dann gemäß einer zweiten Einstellung auch eine elliptische Bewegung ermöglicht werden.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Fördern von Schüttgut entlang der Längsrichtung mit einer erfindungsgemäßen Schwingmaschine, wobei das Schüttgut an einem ersten Ende auf die mit einem geschlossenen Boden ausgebildete Schwingrinne aufgebracht wird und wobei das Erregersystem eine Erregerkraft erzeugt, welche schräg auf die Schwingrinne einwirkt, wobei das Schüttgut infolge der Erregerkraft in Längsrichtung zu einem zweiten Punkt in der Schwingrinne transportiert wird.
Alternativ ist ein weiteres Verfahren Gegenstand der Erfindung. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren zum Sieben von Schüttgut in einer erfindungsgemäßen Schwingmaschine, wobei das Schüttgut auf die als Siebrinne ausgebildete Schwingrinne aufgebracht wird und das Erregersystem eine Erregerkraft erzeugt, welche auf die Schwingrinne einwirkt, wobei das Schüttgut infolge der Erregerkraft zumindest teilweise durch Durchbrechungen in dem Boden der Siebrinne befördert wird. Bevorzugt wird auch bei einer Ausbildung als Siebsystem die Schwingmaschine derart mit einem Erregersystem betrieben, dass dieses eine schräg auf die Schwingrinne einwirkende, linear oder elliptisch oszillierende Erregerkraft erzeugt. Hierdurch ist es ermöglicht, dass nicht ausgesiebtes Schüttgut entlang der Längsrichtung befördert wird, sodass mit einer als Siebsystem ausgebildeten Schwingmaschine sowohl das Sieben als auch das Befördern von Schüttgut ermöglicht wird.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass mehrere Böden übereinander angeordnet sind, wobei die Größe der Durchbrechungen vom obersten zum untersten Siebboden abnimmt.
Bevorzugt rotieren unabhängig von dem Verfahren die Unwuchten des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs in eine erste und die Unwucht des dritten Unwuchtantriebs in eine entgegengesetzte zweite Richtung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße als Siebsystem ausgebildete Schwingmaschine,
2A,2B das Erregersystem gemäß der 1 in einer detaillierten Ansicht,
3 eine erfindungsgemäße als Fördersystem ausgebildete Schwingmaschine,
4 eine alternative Ausgestaltung der Schwingmaschine mit mehreren Unwuchtantrieben
5 eine alternative Anordnung der Unwuchtantriebe.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schwingmaschine, welche als Siebsystem ausgebildet ist und entsprechend eine Schwingrinne 1 aufweist, deren Boden 2 eine Vielzahl von Durchbrechungen 3 aufweist, wobei die Durchbrechungen 3 dazu vorgesehen sind, auf dem Boden 2 angeordnete Schüttgüter 4 zu sieben.
Die Schwingmaschine weist darüber hinaus ein Erregersystem zur Erzeugung einer auf die Schwingrinne 1 einwirkenden Erregerkraft auf, wobei das Erregersystem aus zwei Antriebsgruppen 5, 5' besteht, welche in den Seitenwänden 6, 7 der Schwingrinne 1 angeordnet sind. Jede Antriebsgruppe 5, 5' weist jeweils einen ersten Unwuchtantrieb 8, 8', einen zweiten Unwuchtantrieb 9, 9' und einen dritten Unwuchtantrieb 10, 10' auf, die hintereinander in Längsrichtung L angeordnet sind, wobei der dritte Unwuchtantrieb 10, 10' zwischen dem ersten Unwuchtantrieb 8, 8' und dem zweiten Unwuchtantrieb 9, 9' angeordnet ist. Die genaue Ausgestaltung der Antriebsgruppen 5, 5' kann den 2A, 2B entnommen werden, wobei beide Antriebsgruppen 5, 5' identisch ausgebildet und eingerichtet sind, sodass in den 2A, 2B entsprechend nur die eine Antriebsgruppe 5 dargestellt ist. Die bezüglich der Antriebsgruppe 5 nachfolgenden Erläuterungen können daher auch für die andere Antriebsgruppe 5' übernommen werden.
Aus den 2A,2B geht hervor, dass alle Unwuchtantriebe 8, 9, 10 eine Unwucht aufweisen. In dem hier gezeigten Beispiel sind die Unwuchten des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs 8, 9 identisch ausgebildet und eingerichtet. Der Unwuchtantrieb 10 weist eine Unwucht auf, die der addierten Unwucht der Unwuchtantriebe 8 und 9 entspricht. In dem dargestellten Beispiel sind die Drehachsen der Unwuchtantriebe parallel senkrecht einer gemeinsamen Verbindungslinie angeordnet. Die geometrischen Abstände zwischen der Drehachse des Unwuchtantriebs 8 und der Drehachse des Unwuchtantriebs 10 sowie der Drehachse des Unwuchtantriebs 9 und der Drehachse des Unwuchtantriebs 10 sind so gewählt, dass das Produkt aus Abstand und Unwucht identisch ist.
Aus den 2A, 2B geht ferner hervor, dass die Unwuchtantriebe 8, 9, 10 in Längsrichtung L abwechselnd mit gegensätzlicher Drehrichtung rotieren, wobei der erste und der zweite Unwuchtantrieb 8, 9 in Verbindung mit dem Unwuchtantrieb 10 entgegengesetzte Kippmomente erzeugen. Somit erzeugen die Unwuchtantriebe 8, 9 ein identisches Kippmoment, welches durch das gegenläufige Kippmoment des dritten Unwuchtantriebs 10 ausgeglichen wird. Die Unwuchtantriebe 8, 9, 10 werden ferner bezüglich ihrer Phasenlage so eingestellt, dass es eine Winkelposition gibt, in der alle Erregerkraftkomponenten parallel verlaufen. Dabei entsteht eine Summenkraft, deren Wirkungslinie durch die Drehachse des Unwuchtantriebs 10 verläuft und bezüglich des Bodens 2 den Anstellwinkel α einnimmt.
In der 2B ist die Position der Unwuchten der Unwuchtantriebe 8, 9, 10 gegenüber der 2A um 90° versetzt dargestellt. In dieser Position heben sich die Kräfte in der Summe auf. Übrig bleiben zwei Kippmomente die sich durch die erfindungsgemäße geometrische Anordnung und Wahl der Unwuchten aufheben.
Die 3 zeigt eine erfindungsgemäße Schwingmaschine, welche als Fördersystem ausgebildet ist und entsprechend eine Schwingrinne 1 mit einem geschlossenen Boden 2 aufweist. In der 3 ist ferner Schüttgut 4 dargestellt, welches auf dem Boden 2 der Schwingrinne 1 angeordnet ist und welches über das Erregersystem entlang der Längsrichtung L gefördert wird. Hierzu bewirkt das Erregersystem eine schräg auf das Schüttgut 4 einwirkende Erregerkraft, wobei das Schüttgut 4 unter dem Anstellwinkel α einen Mikrowurf 13 vollzieht, durch den das Schüttgut 4 in Längsrichtung L befördert werden kann.
Der gesamte Förderervorgang beruht daher auf einer Serie von einzelnen Mikrowürfen 13. Im Gegensatz zu der Siebmaschine gemäß der 1 ist hierbei lediglich eine Antriebsgruppe 5 für das Erregersystem vorgesehen, welche unterhalb des Bodens 2 angeordnet ist. Auch hier wird die Antriebsgruppe 5 aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Unwuchtantrieb 8, 9, 10 gebildet, wobei der dritte Unwuchtantrieb 10 in Längsrichtung L zwischen dem ersten und dem zweiten Unwuchtantrieb 8, 9 angeordnet ist. Die nähere Ausgestaltung kann der 4 entnommen werden. Der erste und der zweite Unwuchtantrieb 8, 9 sind weiterhin identisch ausgebildet und werden gleichläufig ohne Phasenversatz zueinander betrieben.
Gemäß der 4 können auch mehr als drei Unwuchtantriebe 8, 9, 10 vorgesehen sein, wobei der erste und der zweite Unwuchtantrieb 8, 9 die äußeren Unwuchtantriebe 8, 9 bilden und alle weiteren Unwuchtantriebe 10 zwischen den äußeren Unwuchtantrieben 8, 9 angeordnet sind. Entscheidend ist, dass stets eine ungerade Anzahl von Unwuchtantrieben 8, 9, 10 innerhalb einer Antriebsgruppe 5 vorgesehen sind. Hierbei rotieren Unwuchtantriebe 8, 9, 10 abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen. Ferner weisen die inneren Unwuchtantriebe 10 eine Unwucht mit einer größeren Masse auf als die äußeren Unwuchtantriebe 8, 9, wobei die Unwucht der inneren Unwuchtantriebe 10 jeweils der Summe der Unwuchten der äußeren Unwuchtantriebe 8, 9 entspricht. Dies gewährleistet eine Kompensation der einzelnen durch die Unwuchtantriebe 8, 9, 10 erzeugten Kippmomente.
Die 5 zeigt eine Ausgestaltung, bei der der dritte Unwuchtantrieb 10 gegenüber dem ersten und dem zweiten Unwuchtantrieb 8, 9 in vertikaler Richtung V vorsteht. Entsprechend sind der erste und der zweite Unwuchtantrieb auf einer ersten horizontalen Ebene 14 und der dritte Unwuchtantrieb 10 auf einer zweiten horizontalen Ebene 15 angeordnet.
Die Rotationsachsen des ersten und des dritten Unwuchtantriebs 8, 10 spannen ferner eine erste Verbindungsebene 11 und die Rotationsachsen des zweiten und des dritten Unwuchtantriebs 9, 10 eine zweite Verbindungsebene 12 auf, welche winkelig zueinander angeordnet sind. Im vorliegenden Fall bildet sich zwischen den Verbindungsebenen 11, 12 ein Ausrichtungswinkel β von 145° aus.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017218371 B3 [0002]

Claims

Schwingmaschine mit zumindest einer entlang einer Längsrichtung (L) angeordneten Schwingrinne (1) und einem Erregersystem zur Erzeugung einer auf die Schwingrinne (1) einwirkenden Erregerkraft, wobei das Erregersystem zumindest eine Antriebsgruppe (5, 5') mit einem ersten und einem zweiten Unwuchtantrieb (8, 8', 9, 9') aufweist, die in Längsrichtung (L) hintereinander angeordnet sind und jeweils eine um eine Rotationsachse rotierbare Unwucht aufweisen, wobei die Rotationsachsen parallel zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsgruppe (5, 5') zumindest einen dritten Unwuchtantrieb (10, 10') aufweist, welcher zwischen dem ersten und dem zweiten Unwuchtantrieb (8, 8', 9, 9') angeordnet ist und dessen Unwucht größer ausgebildet ist als jeweils die Unwuchten des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs (8, 8', 9, 9').
Schwingmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsgruppe (5, 5') eine ungerade Anzahl von Unwuchtantrieben (8, 8', 9, 9', 10, 10') aufweist.
Schwingmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar hintereinander in Längsrichtung angeordnete Unwuchtantriebe (8, 8', 9, 9', 10, 10') gegenläufig rotierbar eingerichtet ist.
Schwingmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Unwuchtantrieb (10, 10') gegenüber dem ersten und dem zweiten Unwuchtantrieb (8, 8', 9, 9') mit einem Phasenversatz eingerichtet ist.
Schwingmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsgruppe (5, 5') eine ungerade Anzahl von Unwuchtantrieben (8, 8', 9, 9', 10, 10') aufweist.
Schwingmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwucht des dritten Unwuchtantriebs (10, 10') jeweils gleich der Summe der Unwuchten des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs (8, 8', 9, 9') ist.
Schwingmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwucht des dritten Unwuchtantriebs (10, 10') jeweils kleiner oder größer ist als die Summe der Unwuchten des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs (8, 8', 9, 9').
Schwingmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenversatz während des Betriebs einstellbar ist.
Schwingungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenlage des ersten und des zweiten Unwuchtantriebs (8, 8', 9, 9') zueinander eingestellt werden können.
Schwingmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachsen der Unwuchtantriebe (8, 8', 9, 9', 10, 10') nicht in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sind.
Schwingmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Unwuchtantrieb (8, 8', 9, 9') die in Längsrichtung (L) gesehen äußeren Unwuchtantriebe bilden.
Schwingmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Antriebsgruppen (5, 5') in Längsrichtung (L) nebeneinander angeordnet sind.
Schwingmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingrinne (1) einen geschlossenen Boden (2) zur Förderung von Schüttgut (4) oder einen Boden (2) mit mehreren Durchbrechungen (3) zur Ausbildung als Siebrinne aufweist.
Schwingmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingmaschine eine Steuerungseinheit aufweist, welche dazu eingerichtet ist, die Schwingmaschine gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17 zu betreiben.
Verfahren zum Bewegen von Schüttgut entlang der Längsrichtung (L) mit einer Schwingmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Schüttgut (4) auf die Schwingrinne (1) aufgebracht wird und wobei das Erregersystem eine Erregerkraft erzeugt, welche auf die Schwingrinne (1) einwirkt, wobei das Schüttgut (4) in Folge der Erregerkraft parallel zur Längsrichtung (L) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Schüttgut (4) an einem ersten Ende auf die mit einem geschlossenen Boden (2) ausgebildete Schwingrinne (1) aufgebracht wird und wobei das Erregersystem eine Erregerkraft erzeugt, welche schräg auf die Schwingrinne (1) einwirkt, wobei das Schüttgut (4) in Folge der Erregerkraft in Längsrichtung (L) zu einem zweiten Ende der Schwingrinne (1) transportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Schüttgut (4) auf die als Siebrinne ausgebildete Schwingrinne (1) aufgebracht wird und das Erregersystem eine Erregerkraft erzeugt, welche auf die Schwingrinne (1) einwirkt, wobei das Schüttgut (4) in Folge der Erregerkraft zumindest teilweise durch Durchbrechungen (3) in dem Boden (2) der Siebrinne (1) befördert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Unwuchten aller Unwuchtantriebe mit derselben Drehzahl rotieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei der dritte Unwuchtantrieb (10, 10') gegenüber dem ersten und dem zweiten Unwuchtantrieb (8, 8', 9, 9') mit einem Phasenversatz rotiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die Schwingrinne (1) eine elliptische Schwingungsbewegung aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei der Phasenversatz während des Betriebs verstellt wird.