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Schwinganordnung zur Förderung von Schüttgut oder Einzelteilen Die
Erfindung betrifft eine Schwinganordnung zur Förderung von Schüttgut oder Einzelteilen,
wobei das Förderelement in Richtung seiner Längsachse durch einen in der Längsrichtung
angeordneten überkritisch oder unterkritisch abgestimmten Schwingungserreger angetrieben
wird und eine zusätzliche, progressiv wirkende Federung vorgesehen ist.
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Es sind Schwingförderer bekannt, bei denen der Fördertrog kreisförmige,
elliptische oder geradlinige Schwingungen ausführt, und zwar so, daß außer einer
horizontalen auch eine vertikale Beschleunigungskomponente wirksam wird, durch die
dem Fördergut, sobald die vertikale Beschleunigungskomponente größer ist als die
Erdbeschleunigung, kleine Wurfbewegungen erteilt werden. Bei der Förderung von pulverförmigen
Stoffen zeigt sich häufig bei- derartigen Anordnungen, daß nur sehr geringe Fördergeschwindigkeiten
erreicht werden, oft eine Förderung nur bei bestimmten Schichthöhen möglich ist,
oder daß starke Diskontinuitäten, wie fontäneartige Ausbrüche mit starker Staubentwicklung,
auftreten, so daß eine normale Förderung erschwert ist.
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Bei feuchtem Fördergut treten häufig Anbackerscheinungen infolge
des feuchten Feinanteiles auf, welche zu einer Vergrößerung der schwingenden Masse
führen und eine rauhe Fläche für das darüberfließende Gut darstellen, so daß die
Förderung behindert wird.
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Es sind Förderer, wie z. B. Schüttelrinnen, bekannt, die nur in Richtung
ihrer Längsachse beschleunigt werden. Hierbei wird in einer Richtung eine größere
Beschleunigung erteilt als in der anderen, so daß auch bei waagerechter Anordnung
eine Förderung erzielt wird. Die in beiden Richtungen unterschiedliche Beschleunigung
erfordert jedoch zu ihrer Erzeugung Getriebeteile, die dem Verschleiß unterworfen
sind und ständiger Wartung bedürfen.
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Es ist auch bereits ein abgestimmter elektromagnetischer Schwingmotor
bekanntgeworden, bei dem zusätzlich zu dem potentiellen Energiespeicher mit linearer
Rückstellkraftkennlinie ein oder mehrere Energiespeicher mit nicht linearer Kennlinie
in die Gesamtabstimmung des Schwingsystems einbezogen sind, wodurch eine progressive
Federung zustandekommt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Schaffung einer Schwinganordnung
zur Förderung von Schüttgut oder Einzelteilen zugrunde, welche sich durch einen
einfachen Aufbau, insbesondere durch einen in der Längsrichtung des Förderelementes
angeordneten Schwingungserreger auszeichnet, eine Stoßerregung des Förderelementes
bewirkt, mit welcher eine Förderung zustandekommt.
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Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf eine Schwinganordnung zur
Förderung von Schüttgut oder Einzelteilen, wobei das Förderelement in Richtung seiner
Längsachse durch einen in der Längsrichtung angeordneten überkritisch oder unterkritisch
abgestimmten Schwingungserreger angetrieben wird und eine zusätzliche progressive
Federung (Stoß) vorgesehen ist. Erreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch,
daß der Schwingantrieb für sich ein Zweimassensystem darstellt, während das Förderelement
als dritte Masse durch eine weiche Federung derart mit einer Masse des Zweimassensystems
gekoppelt ist, daß es mit einem Bruchteil der Schwingungsfrequenz des Zweimassensystems
schwingt, wobei bei dieser Teilfrequenz jeweils ein Stoß zwischen einer Masse und
dem Förderelement ausgeübt wird.
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Die zusätzliche progressiv wirkende Federung ist zwischen der einen
Masse des Schwingantriebes und der Masse des Föråerelementes vorgesehen. Die progressive
Federung kann aus einem geeigneten federnden Element bestehen, vorteilhaft ist die
Anwendung einer elastischen Platte, welche leicht auswechselbar gemacht werden kann.
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Die Schwinganordnung wird vorteilhaft so ausgelegt bzw. bemessen,
daß sich die Daten des Schwinggebildes, z. B. die Federkonstanten, zur Stabilisierung
der Schwingfrequenz in Abhängigkeit von der Belastung des Förderelementes ändern.
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Im Betrieb vermag beim Einsetzen des Stoßes das auf dem Förderelement
befindliche Fördergut der eingeleiteten Beschleunigung nicht zu folgen, sondern
bewegt sich infolge seiner Trägheit in der Richtung weiter, welche das Förderelement
vor dem Einsetzen des Stoßes innehatte.
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Der Antrieb des Stoßförderers nach der vorliegenden Erfindung ist
federnd gelagert bzw. gehalten und
besitzt keine Lagerungen oder
gleitenden Teile, die einem Verschleiß unterworfen sind, mit Ausnahme derjenigen
Teile, die sich während des Stoßes berühren. Diese Teile lassen sich jedoch so ausbilden,
daß die spezifische Flächenbelastung niedrig bleibt und daß die Härte des Stoßes
nur so hoch gewählt wird, wie es zur Erzielung des Fördereffektes notwendig ist.
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Die leichte Austauschbarkeit der die progressive Federung bewirkenden
Stoß elemente ist bei zu erwartenden Verschleißerscheinungen, insbesondere, wenn
hohe Beanspruchungswerte gewählt werden müssen, ein besonderer Vorteil.
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Bei den bekannten Schwinganordnungen ist es zuweilen als störend
empfunden worden, daß die Antriebe unterhalb oder oberhalb des Schwingelementes
angeordnet sind, beispielsweise beim Transport von Fördergut durch einen Ofen. Eine
solche Anordnung des Antriebes oberhalb oder unterhalb des Schwingelementes entfällt,
da er nach der vorliegenden Erfindung am Ende des Förderelementes angeordnet ist.
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Gegenüber den üblichen, z. B. elektromagnetisch oder elektrodynamisch
arbeitenden Schwingantrieben, die als federnde Zweimassenschwingsysteme ausgebildet
sind, ergibt sich beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung der Vorteil, daß eine
wesentliche Erhöhung der Schwingleistung erreichbar ist.
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Bei diesen Antrieben ist es aus Sicherheitsgründen erforderlich,
dafür zu sorgen, daß bei Annäherung von Magnet und Anker, während des Schwingens,
noch ein ausreichend großer »geringster« Luftspalt verbleibt, damit auch bei Bei
astungsschwankungen, wie z. B. Netzspannungsschwankungen oder Ankoppeln des Fördergutes,
ein Gegeneinanderschlagen von Anker und Magnet einwandfrei vermieden wird.
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Diese Rücksichtnahme entfällt bei dem Stoßförderer nach der vorliegenden
Erfindung, da die genannten Belastungsschwankungen nur einen geringfügig weicheren
oder härteren Stoß zu Folge haben, nicht aber zu gefährlichen Betriebszuständen
führen. Der »geringste« Luftspalt kann daher in diesem Fall kleiner gewählt werden,
so daß sich eine bessere Ausnutzung des Magnetsystems ergibt.
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Die Antriebseinheit kann bei Speisung über Einweggleichrichter mit
der Netzfrequenz oder bei direktem Anschluß mit der doppelten Netzfrequenz schwingen.
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Die dritte Masse, das Förderelement, wird gegenüber der zwei Massen
des Schwingantriebes, mit welcher das Förderelement gekoppelt ist, so weich gefedert,
daß sich eine Koppelfrequenz ergibt, die einen Bruchteil der Erregerfrequenz beträgt.
Die zwischen den gegeneinanderliegenden Massen befindlichen Stoß elemente sind während
jeder Schwingung des Förderelementes wirksam. Bei geeigneter Abstimmung von weicher
Federung und Stoßfederung läßt sich erreichen, daß das Förderelement mit einem ganzzahligen
Bruchteil der Antriebsfrequenz schwingt. Auf diese Weise wird außer den oben beschriebenen
Vorteilen des Stoßantriebes eine Frequenzteilung erreicht, die die Erzielung großer
Schwingweiten ermöglicht und es in vielen Fällen erlaubt, die Stoßfrequenz außerhalb
der Biegeeigenfrequenz des Rohres zu legen.
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Wenn das Förderelement belastet wird, so entsteht die Möglichkeit
einer Verkleinerung der Schwingfrequenz. Um dies zu vermeiden, kann die Schwing-
anordnung
so ausgelegt werden, daß sich die Daten des Schwinggebildes, z. B. die Federkonstanten,
im Sinne einer Stabilisierung der Schwingfrequenz in Abhängigkeit von der Belastung
des Förderelementes ändern.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung im Ausführungsbeispiel eines
Dreimassensystems ererläutert.
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Als Förderelement ist ein Rohr 1 vorgesehen, in dem Schüttgüter oder
Einzelteile in Richtung des Pfeiles 2 gefördert werden. Zum Antrieb des Förderrohres
1 ist ein elektromagnetischer Schwingmotor 3 vorgesehen, der zwei gegeneinander
schwingende Massen 4 und 5 aufweist. Die Massen 4 und 5 sind durch die Schraubenfedern
6 miteinander schwingfähig gekoppelt. Die gesamte Anordnung ist mit Hilfe der weichen
Federn 7 und 8 statisch aufgehängt. Die Masse 4 des Schwingmotors 3 trägt den Magnetteil
9 mit der Erregerwicklung. Mit der Masse 5 ist der Anker 10 des Magnetteils verbunden.
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Das Zweimassensystem, bestehend aus der Freimasse 4 des Schwingmotors
3 und dem darauf sitzenden Magnetkern 9 sowie der zweiten Masse 5, welches in der
Verlängerung der Längsachse des Förderrohres 1 sitzt, steht mit einer dritten Masse
in Verbindung, die durch das Förderrohr 1 zusammen mit der Koppeiplatte 12 gebildet
wird. Letztere ist über die weichen Federn 13 mit der Gegenmasse 5 schwingfähig
verbunden. Auf der Gegenmasse 5 sitzt weiterhin eine elastische Platte 11, über
welche auf das Förderelement 1 eine zusätzliche Beschleunigung ausgeübt wird.
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Im Betrieb wird der Schwingmotor 3 entweder direkt mit einer Wechselspannung
oder über einen Einweggleichrichter gespeist, wobei die Eigenfrequenz des Vibrationsmotürs
3 oberhalb oder unterhalb der Erregerfrequenz liegt, also überkritisch oder unterkritisch
abgestimmt sein kann. Infolge der Kopplung der aus dem Förderrohr 1 und der Koppelmasse
12 bestehenden dritten Masse mit der Masse 5 des Schwingmotors 3 über die weichen
Koppelfedern 13 wird die dritte Masse zu Schwingungen angeregt.
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Die zwischen der Koppelplatte 12 und der Masse 5 befindliche elastische
Platte 11 übt im Betrieb auf die dritte Masse, insbesondere auf das Förderelement
1, eine zusätzliche Beschleunigung aus, durch welche die Förderwirkung zustande
kommt.
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Je nach der Ausgestaltung der Teile kann der Stoßpunkt in die eine
oder andere Grenzlage der Schwingungen der dritten Masse, insbesondere des Förderrohres
1, verlegt werden, so daß die Förderrichtung der Richtung des Pfeiles 2 entspricht
oder dieser entgegengesetzt gerichtet ist.
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Wenn die Erfindung auch an einem Rohrl als Schwingförderelement beschrieben
ist, so ist sie nicht auf solche Förderelemente beschränkt, sondern es lassen sich
auch andere langgestreckte Schwingförderelemente, wie Schwingfördererrinnen nach
dem Prinzip der vorliegenden Erfindung betreiben.