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Durch Lenker geführter Schwingförderer Die Erfindung bezieht sich
auf einen rinnen- oder rohrförmigen, in Richtung seiner Längsachse erregten und
durch Lenker geführten Schwingförderer zum Transport von Schüttgütern.
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Es ist bekannt, zum Transport von Schüttgütern längliche, rinnenförmig
ausgebildete Fördervorrichtungen so in Schwingungen zu versetzen, daß die Schwingungsrichtung
mit dem Boden der Fördervorrichtung einen Winkel von vorzugsweise 20 bis 30° einschließt,
wodurch das auf dem Boden liegende Schüttgut infolge der ihm von den einzelnen Schwingungen
vermittelten kleinen Wurfbewegungen zum Fließen gebracht wird. Dabei muß der beschriebene
Wurfwinkel über der ganzen Länge des Förderers annähernd gleichbleiben, um Unterbrechungen
des Fördervorganges zu vermeiden.
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Es sind ungeführte Schwingförderer bekannt, deren Schwingungsrichtung
gleich der Richtung der Erregerkraft und nur durch diese bestimmt ist. Grundbedingung
für eine über der ganzen Länge gleichen Schwingrichtung ist hierbei, daß die Erregerkraft
im Schwerpunkt des Systems angreift, wodurch störende Drehschwingungen vermieden
werden. Derartige Anordnungen werden als Freischwinger bezeichnet und können ohne
besondere Schwingungsführung auf weichen, die Schwingung nicht beeinflussenden Federn
gelagert werden und zeichnen sich daher durch geringen baulichen Aufwand bei der
Aufstellung aus.
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Die notwendige Neigung der Richtung der Erregerkraft zur Längsachse
des Förderers um den Wurfwinkel von 20 bis 300 hat zur Folge, daß die senkrecht
zur Rinnenachse gerichtete Komponente der Erregerkraft die Rinne auf dynamische
Durchbiegung lyeansprucht. Auftretende dynamische Verbiegungen der Förderrinne hewirken
jedoch, wenn sie die Größenordnung der Rinnenschwingweite erreichen, störende Änderungen
des Wurfwinkels, die zur Unterbrechung des Fördervorganges führen. Um die auftretenden
Durchbiegungen klein zu halten, werden Frei 5 chwinger schwingungssteif ausgeführt.
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Es können z. B. Rohrförderer von 350 mm Nennweite, einer Schwingfrequenz
von 25 Hz und einer Schwingbreite von 5 mm nur bis zu einer Länge von etiva 5,5
m ausgeführt werden. Beim Überschreiten dieser Länge sind zusätzliche Versteifungen
notwendig, was jedoch, da die Durchbiegungen mit der 4. Potenz der Länge wachsen
und das Gewicht der Aussteifung mitbewegt werden muß, zu wirtschaftlich untragbaren
Konstruktionen führt.
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Ein weiterer Nachteil der Freischwinger liegt darin begründet, daß
eine größere Materialbeaufschlagung eine merkliche Verflachung des Wurfwinkels bewirkt.
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Jede Abweichung vom optimalen Wurfwinkel vermindert aber die Leistung
des Schwingfördergerätes.
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Es sind weiter Schwingförderer bekannt, bei denen die gewünschte
Schwingrichtung dadurch erzwungen wird, daß die Förderrinne auf ihrer Gesamtlänge
in einer Reihe von Punkten durch Lenker geführt wird.
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Die Schwingrichtung wird dadurch im wesentlichen unabhängig von der
Richtung der Erregerkraft und der Eigensteifigkeit der Förderrinne, wenn der Abstand
der Lenker genügend klein gewählt wird.
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Im Gegensatz zum Freischwinger ist die Gesamtlänge dieser Förderer
lediglich durch die Größe des Antriebes bestimmt. Die erwähnten Lenker, die also
den an ihnen befestigten Punkten eine bestimmte Bewegungsrichtung aufzwingen, können
als in einer Richtung biegeweiche Blattfedern oder als Gelenkhebel ausgebildet sein.
Beiden Bauarten ist gemeinsam, daß ein Endpunkt des Lenkers mit der schwingenden
Rinne, der andere mit einem Fixpunkt verbunden ist. Die beim Schwingen der Rinne
auftretenden Kräfte senkrecht zur Rinnenlängsachse, die beim ungeführten System
Durchbiegungen der Rinne bewirken würden, haben Zwangskräfte zur Folge, die von
den Lenkern in die Fixpunkte geleitet werden. Bei den üblichen Anordnungen wird
vorausgesetzt, daß die Fixpunkte mit einer möglichst großen Fundamentmasse so verbunden
sind, so daß die Kräfte aufgenommen werden, ohne daß sich die Fixpunkte wesentlich
bewegen.
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Bei der praktischen Ausführung ist in Anbetracht der Größe der auftretenden
Kräfte eine Verbindung zwischen Lenker und Fundamentmasse in der Art vorzusehen,
daß die Fixpunkte durch einen Profilrahmen zusammengefaßt werden, der wiederum zweckmäßig
mit einem in ein bewehrtes Betonfundament eingegossenen und verankerten Profilrahmen
verschraubt oder verschweißt wird. Die Fundamentierungsarbeiten verursachen
einen
erheblichen Kostenaufwand. Eine nachtägliche Verlegung der Anlage bei eventuellen
Betriebsumstellungen ist nur nach erheblichen Bauarheiten möglich.
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Die aufgezeigten Schwierigkeiten vergrößern sich noch wesentlich,
wenn die Förderrinne nicht auf gewachsendem Boden aufgebaut werden kann, sondern
in 13aulverlken oder auf Bühnen u. dgl. erstellt werden muß.
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Dies ist in den meisten praktischen Fällen notwendig.
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Dann würde eine direkte Verbindung der Lenkerfixpunkte mit dem Bauwerk
wegen der großen Erschütterungen. die auf dieses übertragen werden. uiizulässig
oder unmöglich werden. In diesem Fall muß man eine Ersatzmasse schaffen, mit der
die Lenker verhunden sind. Aus räumlichen und konstruktiven Gründen kann diese Ersatzmasse
nicht, wie es an sich wünschenswert wäre, beliebig groß gemacht werden.
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Nian beschränkt sich üblicherweise auf ein Verhältnis von etwa 5 :
1 gegenüber der Rinnenmasse. Das hat zur Folge, daß die Ersatzmasse und damit auch
die Lenkerfixpunkte kleine Schwingungen ausführen und die Ersatzmasge selbst auf
weichen Federn schwingungsisoliert aufgestellt werden muß. Es liegt auf der Hand,
daß diese Anordnung zu aufwendigen und kostspieligen Konstruktionen führt. WIan
hat vereinzelt versucht. das (Gewichtsverhältnis etwas zu verkleinern, muß dann
aber in Kauf nehmen, daß die Schwingungsausschläge der Ersatzmasse und damit auch
die Bewegung der Lenkerfixpunkte zunehmen, was eine zunehmeiide Verfälschung der
Schwingrichtung der Rinne zur Folge hat. Die Ersatzmasse kann man aus konstruktiven
Gründen und zur Vermeidung von Biegeeigeuschwingungen auch in Einzelmassen unterteilen,
ohne dadurch das Prinzip selbst zu ändern.
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Es ist schließlich noch eine Bauart von Schwingförderern bekannt,
bei der eine zweite Förderrinne mit der ersten durch gemeinsame Lenker verbunden
ist und entgegengerichtete synchrone Schwingungen ausführt, so daß die Stützkräfte
der beiden Förderrinnen sich gegenseitig aufheben.
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Gemäß der Erfindung wird nun vorgeschlagen, die durch Lenker geführte
Schwingförderanlage, welche in Richtung ihrer Längsachse erregt wird, so auszubilden,
daß der Fixpunkt jedes einzelnen Lenkers mit einem Feder-Masse-System einer sogenannten
Schwingungsstütze verbunden ist, dessen Eigenfrequenz in der Nähe der Frequenz des
Antriebes liegt und dessen Schwingrichtung senkrecht auf der gewünschten Schwingrichtung
des Förderers steht.
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Ein nach dieser erfindungsgemäßen Anordnung gebauer Schwingförderer
verbindet den Vorteil der ienkergeführten Systeme, bestehend aus der durch dynamische
Verformung und Einwirkungen des Fördergutes unbeeinflußten optimalen Schwingrichtung
auch über größere Längen, mit den Vorteilen des Freischwingers, bestehend aus dem
Fehlen der schweren Fundamentmasse und dem dadurch verursachten größeren baulichen
Aufwand.
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Feder-N'Iasse-Systeme, deren Eigenfrequenz annähernd gleich der Erregerfrequenz
ist, haben die Eigenschaft, bei Befestigung ihres Federfußpunktes an einer zweiten
Klasse, die durch den Antrieb erregt wird, Schwingungen auszuführen, die bewirken,
daß die zweite Masse in Ruhe bleibt. Die Federkräfte kompensieren die auf die zweite
klasse wirkenden Erregerkräfte vollständig. Unter der Bezeichnung »dynamischer Schwingungstilger«
werden derartige Systeme benutzt, um störende Eigenschwingungen zu verhindern, z.
B. Dreheigeuschwingungen an Kurbelwellen von Dieselmotoren. Es ist auch möglich,
sie zur Til-
gung störender Erschütterung bei der Aufstellung von Maschinell zu verwenden.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung entsprechend Fig. 1 bildet die
Richtung der Erregerkraft P mit der Schwingrichtung der Feder-NMasse-Systeme den
Winkel (900 -a), wenn mit ss der gewünschte Wurfwinkel bezeichnet wird. Die beschriebene
Eigenschaft des Schwingungstilgers hat zur Folge, daß von der im einzelnen Federfußpunkt
wirkenden Teilkraft P1 (P = z Ft) die Komponente Pi sin sin a durch die Schwingkraft
des Feder-1Llasse-Systems kompensiert wird. Unter der verbleibenden Restkraft Pi
cos 1 bewegt dch die Rinne in der vorgeschriebenen Richtung (Fig. 2). Dabei stellt
sich jeweils die Sdwingweite der einzelnen Feder-Masse-Systeme entsprechend dem
auf sie entfallenden Anteil der Erregerkraft selbsttätig ein. Je größer der Abstand
der Lenker ist, um so größer wird die Schwingweite ihrer Feder-Masse-Systeme. Der
Abstand der Lenker voneinander ist durch die Länge begrenzt, bis zu der die dynamische
Verformung der Rinne den Wurfwinkel nicht wesentlich beeinflußt. Hinzu kommen die
bei einer Belastung der Rinne mit Fördergut zusätzlich auftretenden vertikalen Dämpfungskräfte,
die durch Vergrößerung der Schwingweite von den Feder-Masse-Systemen aufgenommen
werden. Die Schwingrichtung der Rinne und damit die optimale Leistung bleibt hierbei
jedoch erhalten im Gegensatz zum Freischwinger, dessen Wurfwinkel sich bei Materialbelastung
verflacht. Die erfindungsgemäße dynamische Rinnenlagerung weist somit alle günstigen
Eigenschaften der zwangsgeführten Systeme auf, ohne daß jedoch eine schwere Fundamentmasse
und damit ein großer baulicher Aufwand erforderlich ist.
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Das Gesamtgewicht einer gemäß der Erfindung gebauten Anlage beträgt
nur etwa ein Viertel des Gesamtgewichtes einer gleichen Anlage, welche nach dem
bisher bekannten Prinzip hergestellt wurde.
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Bei einer Anordnung gemäß der Erfindung wird zweckmäßig ein Richtantrieb
benutzt. welcher aus zwei gegenläufig synchron laufenden Unwuchtmotorell der üblichen
Ausführungsformen besteht, wobei der Synchronlauf sowohl selbsttätig erfolgen als
auch über ein Getriebe erzwungen werden kann. Es ist vorteilhaft, ihn über Lenker-
oder als solche wirkende, biegungsweiche Blattfedern anzuschließen (Fig. 3), da
seine Bewegung dann horizontal verläuft und nicht der geneigten Schwingung der Rinne
folgt. Seine durch das Eigengewicht bewirkten Massenkräfte brauchen mithin nicht
durch Schwingungsstützen kompensiert zu werden. Jedoch ist grundsätzlich auch ein
starr angebrachter Antrieb möglich. Weiter kann an Stelle der Unwuchtmotoren ein
Richtantrieb anderer Art, z. B. ein blagnetantrieb, vorgesehen werden.
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Die Zeichnungen Fig. 4 bis 9 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes,
und zwar in Fig. 4 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Förderanlage, Fig.
5 einen Schnitt durch die Anlage nach Fig. 4, Fig. 6 die schematische Darstellung
eines Schwingantriebes, Fig. 7 eine Draufsicht auf eines der Feder-Masse-Systeme.
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Fig. 8 eine Möglichkeit, das Feder-Masse-System verstellbar an der
Fördervorrichtung anzuordnen, und Fig. 9 einen Schnitt durch die Anordnung nach
Fig. 8.
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Bei den Fig. 5 und 9 ist die zweite der dargestellten spiegelgleichen
Hälften der Vereinfachung halber weggelassen.
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In Fig. 4 und 5 ist mit 1 eine Fördervorrichtung, beispielsweise
ein durch den Einlaß 2 mit körnigem Gut beschicktes Rohr bezeichnet, das mit Hilfe
der Ausleger 3 auf weiden Federn 4 gelagert ist.
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In dem herausgeschnitten dargestellten Teil des Rohres 1 ist eine
Schwingungsstütze eingezeichnet.
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An der auf dem Rohr über die Schraubverbindung 5 befestigten Schelle
6 sind mittels Schraubverbindung 7 die als Lenker dienenden Blattfedern 8 befestigt.
Sie haben neben ihrer Lenkerfunktion das statische Gewicht des Feder-Masse-Systems
zu tragen, das am kreuzförmigen Verbindungsstück 9 in Form der beiden Schubgummifedern
10 und Platten 11 angebracht ist. In einfacher Weise werden hierbei die Schubgummifedern
durch die Spannschrauben 12 über die Platten senkrecht zu ihrer Schwingrichtung
statisch vorgespannt. Die Schwingbewegung der Platten 11 erfolgt in Richtung der
Längsachse der Lenkerfedern 8, die Schwingbewegung des Rohres 1 jedoch senkrecht
dazu. Die Blattfedern 8 werden so biegungsweich bemessen, daß die dynamische Auslenkung
ihres oberen Endes ohne störende Beeinflussung des Feder-Masse-Systems quer zu dessen
Schwingrichtung aufgenommen wird.
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Am rückwärtigen Ende weist das Rohr 1 eine Mantelschelle 13 auf,
die mit Lenkern, beim dargestellten Ausführungsbeispiel in Form von Blattfedern
14, über die Schraubverbindungen 15, 16 mit dem Antrieb 17 verbunden ist. Dieser
Antrieb besteht beispielsweise, wie man aus Fig. 6 erkennt, aus zwei auf den Wellen
18, 19 sitzenden Unwuchten 20, 21.
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Die Wellen sind durch das Getriebe 22 miteinander synchronisiert.
An der Welle 19 greift über elastische Kupplungen 23, 24 der ortsfeste Antriebsmotor
25 all.
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Die Unwuchten 20 werden, wie man aus Fig. 4 an der rechten Seite erkennt,
gegenläufig in Umlauf gebracht und erzeugen in Achsrichtung des Rohres 1 eine Schwingkraft.
Diese Schwingkraft zerfällt, wie in Fig.4 gezeigt, in zwei Komponenten, und zwar
eine in Richtung der Lenker 8 bzw. Schwingrichtung der Schubgummifeder 10 verlaufende
Komponente,4 und eine zu dieser Komponenten senkrechte KomponenteB.
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Die Komponente A wird von dem Feder-Masse-System aufgezehrt, und es
verbleibt nur noch die unter dem Winkel a stehende Komponente B der Schwingkraft,
die die Förderung im Rohr 1 unter dem Wurfwinkel a übernimmt.
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Bei der in Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsform sind die Federn
8 an einem Ausleger 26 befestigt, der mit Hilfe der Schrauben- und blutternverbindung
27 an der Konsole 28 befestigt ist. Nach Lösen der
Schrauben- und Mutteruverbindung
kann der Lenker 8 (beispielsweise in die strichpunktierte Stollung 8' nach Fig.
8) verdreht und damit der Wurfwinkel z in beliebiger Weise geändert oder sogar umgekehrt
werden, so daß es möglich ist, durch entsprechende Verstellung des Feder-Masse-Systems
den Wurfwinkel dem jeweiligen Fördergut anzupassen oder auch die Förderrichtung
umzukehren. Eine weitere Möglichkeit, die Wurfrichtung zu beeinflussen, besteht
darin, die Schelle 6, die mit Hilfe der Schrauben-Muttern-Verbindung 5 auf dem Rohr
1 fixiert ist, nach Lösen der Schrauben-Muttern-Verbindungen 5 so zu verdrehen,
daß die Ebene der Wurfbewegung gegen die Vertikale geneigt ist, wodurch das Gut
eine zusätzliche, senkrecht zur Zeichenebene stehende Komponente erhält, die eine
Umwälzbewegung im Rohr 1 zur Folge hat.
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Auch die Schwingungsstütze kann in anderer als der beschriebenen
Art ausgebildet sein. Beispielsweise kann an der Stelle der Lenkerblattfeder 8 ein
aus einem starren Mittelstück und zwei Gummilagern bestehender Gelenkhebel treten.
An Stelle der Schubgummifedern 10 kann eine Anordnung mit vorgespannten Schraubendruckfedern
treten, zwischen denen die Masse 11 eingespamlt ist.