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Schwingförderer Es sind Schwingförderer mit zwei gegeneinanderschwingenden
Massen bekannt, von welchen die eine als Arheitsorgan und die andere als Gegenmasse
ausgebildet ist. Die Gegenmasse ist mittels Federn gegenüber dem Erdboden abgestützt
und durch einen mit einer losen Kopplung versehenen Schubkurbeltrieb sowie durch
Schwingfedern mit dem Arbeitsorgan verbunden. Die Abmessungen der Schwing- und Kopplungsfedern
(Federkonstante) und/oder die Größe der schwingenden Massen sind hierbei so gewählt
daß die Eigenschwingungszahl der Förderer bei normaler Belastung des Arbeitsorgans
mit der Antriebsdrehzahl übereinstimmt, d. h. Resonanz herrscht. Ein solcher Schwingförderer
ist jedoch mit Bezug auf Belastungsänderungen außerordentlich empfindlich. Wenn
es nämlich einmal vorkommt, daß die Belastung, d. h. die Beschüttung des Arbeitsorgans
mit dem Fördergut, den normalen Wert übersteigt, so sinken die Amplituden des Arbeitsorgans
sehr stark ab. Mit geringer werdenden Amplituden wird aber auch die Förderleistung
kleiner, so daß der Schwingförderer nach kurzer Zeit infolge Überlastung außer Tritt
fällt oder gar ganz zum Erliegen kommt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln einen
praktisch gegen Überlastung unempfindlichen Schwingförderer zu schaffen. Die Lösung
besteht darin, daß bei einem Schwingförderer obiger Art die Gegenmasse erheblich
größer als die Masse des Arbeitsorgans gewählt ist und daß die Abmessungen der Schwing-
und Kopplungsfedern (Federkonstante) und/oder die Größe der schwingenden Massen
so gewählt sind, daß die Eigenschwingungszahl des Förderers bei Leerlauf höher liegt
als die Betriebsdrehzahl. und zwar um so viel höher, daß auch bei etwaiger, im Betrieb
auftretender Überlastung des Förderers die dann vorhandene Eigenschwingungszahl
immer noch etwas höher ist als die Betriebsdrehzahl.
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Hierdurch wird erreicht, daß das Arbeitsorgan mit um so größeren Amplituden
schwingt und demgemäß das Gut um so schneller weitergefördert wird, je größer die
Überlastung ist. Die Eigenschwingungszahl des Förderers wird beispielsweise so gewählt,
daß hei Leerlauf das Verhältnis Betriebsdrehzahl zu Eigenschwingungszahl etwa 0,8
und bei normaler Belastung etwa 0,9 beträgt, also auch bei normaler Belastung die
großen Amplituden, die sich im Resonanzbereich ergeben, weitgehend ausgenutzt werden.
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In einer Vorveröffentlichung ist ein Schwingförderer als bekannt
vorausgesetzt, der als Antriebseinrichtung einen aus einem Elektromagnet und einem
Anker bestehenden Schwingmotor besitzt. Der Anker ist starr mit dem Arbeitsorgan
verbunden und durch Schwingfedern mit dem Elektromagnet gekoppelt. Um den Blindstromverbrauch
klein zu halten und praktisch möglichst große Amplituden zu erzielen, ist dort ftir
zweckmäßig gehalten, den Schwingmotor und das Arbeitsorgan auf eine Eigenschwingungszahl
abzustimmen, die von der Betriebsdrehzahl nur insoweit abweicht, daß eine stabile
Regelung der Amplituden des A rbeitsorgans möglich ist. Da man für geringe Abweichungen
von der Resonanzlage zu große Schwankungen der Amplituden bei Anderung der Dämpfung
hefürchtet hat, wurde das Verhältnis Betriebsdrehzahl zu Eigenschwingungszahl im
Leerlauf zweckmäßig in die Bereiche um 01,8 oder 1,2 gelegt und ein Verhältniswert
von etwa 0,8 besonders empfohlen.
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Um nun ein und dieselbe Typengröße des Schwingmotors bei Schwingförderern
mit verschieden großen Massen des Arbeitsorgans verwenden zu können und dabei beispielsweise
das obengenannte günstige Abstimmungsverhältnis von etwa 0,8 zu erreichen, ist in
der Vorveröffentlichung vorgeschlagen, den gegenläufig zum Arbeitsorgan ungedämpft
und frei schwingen den Teil des Schwingmotors, der den Elektromagneten trägt. in
einen ständig mitschwingenden Hauptteil und ein lösbares Zusatzgewicht zu zerlegen
und dieses in mindestens zwei Teilgewichte zu unterteilen. Durch Wegnehmen oder
Zufügen von Teilgewichten ist es dann möglich, den frei schwingenden Teil des Schwingmotors
der jeweiligen Masse des Arbeitsorgans so anzupassen, daß der gewünschte Verhältniswert
erreicht wird.
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Der Gedanke, die Eigenschwingungszahl eines Schwingförderers bei
Leerlauf höher als die Betriebsdrehzahl zu legen, so daß die Amplituden des Arbeitsorgans
mit zunehmender Belastung ansteigen, war also aus der Veröffentlichung bekannt.
Außerdem ist darin ein Leerlaufverhältnis Betriebsdrehzahl zu Eigenschwingungszahl
von etwa 0,8 besonders empfohlen. Nun weicht aber der erfindungsgemäße
Schwingförderer
von dem bekannten noch in zwei Punkten ab: 1. Statt lediglich durch Schwingfedern
sind hei der Erfindung die gegeneinanderschwingenden Massen außerdem durch einen
Schubkurbeltrieb mit einer losen Kopplung miteinander verbunden.
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2. Während in der Vorveröffentlichung über die Größenverhältnisse
der gegeneinanderschwingenden Anlassen nichts angegeben ist und allenfalls aus der
Zeichnung angenommen werden kann. daß diese etwa im Verhältnis 1:1 stehen sollen,
ist bei der Erfindung die Gegenmasse erheblich größer als die Klasse des Arbeitsorgans
gewählt.
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Die erste Abweichung bewirkt, daß die Resonanzkurve, die bei dem
bekannten Förderer wegen der geringen Dämpfung durch die Schwingfedern verhältnismäßig
steil verläuft, bei der Erfindung unter der Einwirkung der losen Kopplung weniger
steil ist. Die zweite Abweichung hat zur Folge, daß der erfindungsgeinäße Förderer
bei einer Änderung der Masse des N-1-beitsorgans (z. B. durch Uberladung) mit Amplituden
schwingt, die höchstens den Amplituden im Resonanzzustand entsprechen, und daß sich
diese Änderung im wesentlichen auf das Arbeitsorgan und damit auf das von ihr geförderte
Gut auswirkt. Die leiden Abweichungen zusammen haben also erst zur Folge daß die
zwar grundsätzlich aus der Vorveröffentlichung bekannten, dort aber wegen der steilen
Resonanzkurve und des Massenverhältnisses von etwa 1 . t hedeutungslosen Beziehungen
einen praktisch gegen Überlastung unempfindlichen Schwingförderer ergeben.
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Den in der Veröffentlichung erläuterten Stand der Technik gibt auch
eine Schriftstelle wieder, in welcher gesagt ist, daß man bei elektrisch angetriebenen
Vibratoren, die mit der Netzfrequenz schwingen, die Eigenschwingungszahl des Schwinggebildes
nicht genau auf Resonanz abstimmen soll, sondern auf einen betimmten Ahstand von
dieser, weil sonst geringste Änderungen in der Antriebsdrehzahl große Änderungen
der Schwingweite zur Folge hätten. Es wird also auch dort von dem Betrieb in der
Nähe des Scheitels der Resonanzkurve abgeraten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 eine Gesamtansicht des Schwingförderers, Fig. 2 einen Querschnitt
dazu gemäß Schnittlinie 11-11.
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Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie III-III, Fig. 4 eine Einzelheit
gemäß Linie IV-IV und Fig. 5 die Resonanzkurve eines Schwingförderers.
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Der Schwingförderer besteht im wesentlichen aus zwei Schwingmassen,
und zwar aus der als Arbeits-oder Förderorgan 1 ausgebildeten Masse und der Gegenmasse
2. Das Förderorgan besitzt einen muldenförmig gestalteten Boden 3, welcher an den
Längsseiten aufwärts gekantet ist und, wie die Fig. 2 im vergrößerten Nlaßstab zeigt
und wie später beschrieben ist, in den Seitenwangen der Förderrinne eingespannt
ist. Getragen wird der Boden von Querträgern 4, welche die beiden Seitenwangen 5
und 6 miteinander verbinden. An den Seitenwangen sind Flacheisen 7 befestigt. Diese
Flacheisen sind an ihren äußeren Enden zwischen den Gummifedern 9 und 10 gehalten.
Die (Tummifedern ihrerseits sind zwischen dem Bügel 11 und der Fläche 12 der Konsole
13 mittels nicht gezeichneter Schrauben eingespannt, sie befinden sich also in vorgespanntem
Zustand und dienen als Schwingfedern. Die Vorspannung ist stets so hoch ge-
wählt,
daß an den Berührungsflächen zwischen den Gummifedern und den abgrenzenden Metallflächen
stets eine genügend hohe Haftreibung vorhanden ist. so daß sich die Gummifedern
nicht lösen oder seitlich wegrutschen können.
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Die Konsolen 13, welche zweckmäßigerweise je aus einem Winkeleisen
mit mehreren Verstärkungsrippen 8 bestehen, sind seitlich mit den Flanschen 16 und
17 der Gegenmasse 2 fest verbunden, beispielsweise durch Nieten oder Schweißen.
Die Gegenmasse besteht aus einem einfachen Doppel-T-Träger. Der Doppel-T-Träger
ist so angeordnet, daß sein Steg etwa in der horizontalen Ebene liegt. Auf diese
Weise ergibt sich eine besonders einfache konstruktive Gestalt des Schwingförderers.
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.An der Unterseite der Gegenmasse ist der Antrieb zur Erzeugung der
Schwingbewegung angeordnet.
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Dieser besteht in wesentlichen aus einem Elektromotor 18, einer Kurbelwelle
19 sowie zwei seitlichen Schubstangen 20 und 21. Der Motor ist mit Hilfe einer Konsole
22 und einer Platte 34 an der Unterseite der Flansche 16 und 17 befestigt. Er steht
mittels eines Riemens 23 sowie einer Riemenscheibe 24 mit der Kurbelwelle 19 in
Verbindung. Die Kurbelwelle ist mit Hilfe von Pendelrollenlagern in weiteren Konsolen
25 und 26 gehalten, welche ihrerseits, wie die Fig. 1 und 2 deutlich zeigen. an
den Unterseiten der Flansche 16 und 17 befestigt sind. An der der Riemenscheibe
gegenüberliegenden Seite ist die Kurbelwelle mit einer Ausgleichsscheibe 27 versehen.
Dicht neben den Konsolen 25 und 26 greifen die Schubstangen 20 und 21 an der Kurbelwelle
an. Die Schubstangen sind in ihrer Mittelstellung unter einem Winkel von etwa 300
gegen die Waagerechte angestellt. An ihren oberen Enden befinden sich je eine lose
Kopplung, welche zylindrische Gummifedern 28 und 29 aufweist. Diese werden einerseits
von verstellbaren Anschlägen 30 und 31 und andererseits von einer Platte 32, welche
seitlich an dem Förderorgan 1 befestigt ist, begrenzt.
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Zweckmäßig sind die Seitenwangen 5 und 6 der Förderrinne in dem Bereich.
in welchem die Schubstangen angreifen, mit Hilfe von Platten 51 verstärkt, so daß
die Förderrinne eine größere Steifigkeit erhält.
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Die Gummi federn 28 und 29 sind in der Mitte mit einer Öffnung versehen,
durch welche der obere Teil der Schubstange hindurchgesteckt ist. Auch diese Gummifedern
können mittels der Muttern 52 und 53 vorgespannt sein.
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Die Gegenmasse 2 ist, wie Fig. 4 in vergrößertem Maßstab zeigt, mit
Hilfe von Gummifedern 35 auf dem Erdboden abgestützt. Die Gummi federn weisen eine
verhältnismäßig geringe Federkonstante auf. Jede Gummifeder besteht aus einem zylindrischen
oder rechteckigen Gummikörper.
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Die Wirkungsweise des oben beschriebenen Schwingförderers ist folgende:
Am linken Ende der Förderrinne 1 wird gemäß Fig. 1 das zu fördernde Gut etwa in
Richtung des Pfeiles 39 aufgegeben. Durch Wirkung der Schwingbewegung des Förderorgans
1 bewegt sich das Gut von links nach rechts und verläßt die Rinne an dem rechten
Ende in Richtung des Pfeiles 40. Das Niassenverhältuis zwischen Förderorgan und
Gegenmasse hat zweckmäßigerweise den Wert 1 :4. Bei diesem Alassenverhältnis ist
die Amplitude bei der Förderrinne verhältnismäßig groß. während sie bei der Gegenmasse
sehr klein ist. Infolge dieser kleinen Amplitude der Gegenmasse in Verbindung mit
der geringen Federkonstante der Gummifedern 35 werden nur sehr kleine, praktisch
unbedeutende Schwingkräfte ins Fundament übertragen.
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Ans Fig. 5 ist das Schwingungsverhalten des Schwingförderers bei
verschiedenen Belastungen sehr deutlich zu entnehmen. Auf der Abszisse der Fig.
5 ist das Verhältnis oolcue aufgetragen, während auf der senlxrechten Ordinate der
Hub des schwingenden Organs aufgetragen ist. Dabei bedeutet ca die von dem Antriebsmotor
bzw. von der Kurbelwelle aufgezwungene Antriebsfrequenz. Mit cv. ist die Eigenschwingungszahl
der Schwingmaschine bezeichnet. Bei einem bestimmten Schwingförderer, dessen Schwingbewegung
auf Grund der verwendeten Schubgummifedern sowie unter sonstigen Einflüssen einer
bestimmten Dämpfung unterworfen ist, ergibt sich eine Kurve d.
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Die Kurve beginnt auf der senkrechten Ordinate bei einem Wert 1. Dieser
Wert 1 entspricht der Amplitude hei starrer Kopplung, d. h. in dem Falle, in welchem
dem schwingenden Organ durch einen Kurbelantrieb od. dgl. eine bestimmte Amplitude
aufgezwungen wird. Im vorliegenden Falle wird zwar ebenfalls die Schwingung durch
einen Kurbeltrieb erzeugt. es ist jedoch eine freie Schwingung möglich, d. h., mit
wachsendem o/we-Wert steigt die Amplitude gemäß der Kurve A an. Bei Leerlauf, bei
welchem eine Beschüttung nicht vorhanden ist, ergibt sich auf Grund der konstanten
Antriebsdrehzahl ein Betriebspunkt 69 und eine Amplitude 62. Bei normaler Beschüttung
wird infolge zunehmender Masse der Wert für cue kleiner. Somit wächst der Wert WIOJe,
und der Betriebspunkt wandert zum Punkt 68. Der Wert c9/c9e ist dabei im vorliegenden
Beispiel gemäß Fig. 5 von 0,8 auf 0.9 angestiegen (vgl. Linien 67 und 66). Gleichzeitig
ist aber auch die Amplitude von dem Wert 62 um einen Betrag 63 vergrößert worden.
Das bedeutet, daß die Maschine ruhig läuft und bei der Beschüttung mit Fördergut
mit höherer Amplitude als im Leerlauf arbeitet. Dieser normale Betriebspunkt liegt
verhältnismäßig nahe im Bereich der Resonanzfrequenz, so daß also für die Erzeugung
der Schwingbewegung eine verhältnismäßig geringe Leistung aufgewendet werden muß.
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Wenn es nun vorkommt, daß das Förderorgan im Betrieb überlastet wird,
d. h. daß mehr Schüttgut aufgegeben wird, als dem normalen Betriebsfall entspricht,
so wird 03 wiederum um einen bestimmten Betrag kleiner, und der Betriebspunkt wandert
um einen entsprechenden Betrag auf der Kurve A weiter nach dem Kulminationspunkt,
dem höchsten Punkt der Betriehskurve zu. Gleichzeitig wird auch die Amplitude des
Förderorgans vergrößert. Mit größerer Amplitude wird aber audl eine größere Förderleistung
erreicht, so daß die Überschüttung nach kurzer Zeit beseitigt ist. Damit steigt
der Wert für We wieder an, und der Betriebspunkt kehrt zu dem Normalpunkt 68 wieder
zurück. Die größtmögliche Amplitude ist im Resonanzpunkt, welcher auf der Linie
65 liegt und dem Amplitudenwert 61 entspricht, gegeben. Da sich der normale Betriebspunkt
um den Betrag 64 unterhalb des Resonanzpunktes befindet, ist es auch unerheblich,
wenn es im Betrieb einmal vor-
kommen sollte, daß der Resonanzpunkt etwas überschritten
wird, daß also ein Wert für W/we entsteht, welcher etwas größer als 1 ist. Auch
dann ist immer noch eine größere Amplitude als bei normaler Beschüttung gewährleistet,
so daß eine sichere Abführung der lDberschüttung stattfindet.
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In Fig. 5 ist noch gestrichelt eine Kurve B eingetragen, die dann
als Kennkurve gilt, wenn die Schwingmaschine eine geringere Dämpfung aufweist.
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Die obigen Ausführungen gelten nicht 'nur für Schwingförderer, sondern
allgemein für Schwingmaschinen, z. B. für solche, die zum Klauben oder Sieben von
Schüttgut dienen.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel ist angeführt, daß das Massenverhältnis
von Förderrinne zur Gegenmasse den Wert von etwa 1 :4 besitzt. Ein kleines Massenverhältnis
ist deshalb von Vorteil, weil man hierdurch erreicht, daß sich bei Anderung der
Masse der Förderrinne und des auf ihr befindlichen Gutes die Änderung in der Amplitude
im wesentlichen auf die Förderrinneauswirkt. DieserVorteil wird um so größer, je
kleiner das Massenverhältnis ist. Man kann eineVerkleinerung des Massenverhältnisses
z. B. sehr einfach dadurcb erreichen, daß man einen oder beide trogfönnigen Räume
41 bzw. 42 des Doppel-T-Trägers mit Beton oder einer Mischung aus Beton und Stahlabfällen
zum Teil oder ganz füllt (vgl. Fig. 2). Auch kann man an Stelle eines gewöhnlichen
Doppel-T-Trägers für die Gegenmasse einen Breitflanschträger (Peiner-Träger) oder
ein Doppel-T-Vorprofil verwenden. Diese Träger haben den weiteren Vorteil, daß sie
neben dem größeren Gewicht eine größere Steifigkeit als ein normaler Doppel-T-Träger
aufweisen.