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Aufbereitungsmaschine, z. B. zum Entwässern, Verdichten, Sieben, Klassieren
usw. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufbereitungsmaschine, z. B. zum Entwässern,
Verdichten, Sieben, Klassieren usw., bestehend aus einem Gestell, das einen Rahmen
als Träger einer siebartigen Aufbereitungsfläche besitzt, die von z. B. elektromagnetisch
angetriebenen Schwingungserzeugern zu Schwingbewegungen erregt wird.
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Im allgemeinen werden die Aufbereitungsflächen solcher Aufbereitungsmaschinen
durch Bewegungen des Gestells oder durch Bewegungen eines über oder unter der Aufbereitungsfläche
liegenden Bandes indirekt oder durch punktförmig die Aufbereitungsfläche direkt
antreibende Schwingmassen in eine durch den Schwingungserzeuger bestimmte frequenzabhängige
Erregung versetzt.
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Eine Aufbereitungsmaschine der letzteren Art, nämlich eine Siebmaschine,
ist z. B. bekanntgeworden, deren Siebfläche punktförmig direkt durch den mit dem
Anker eines Elektromagneten verbundenen Stößel mit der Ankerfrequenz des Elektromagneten
bestimmt durch die Netzfrequenz von 50 Hz erregt wurde. Damit konnten die schwingungsdämpfenden
Massen auf ein Minimum herabgesetzt werden.
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Durch Anschläge, die die Amplitude der Ankerschwingungen herabsetzten,
konnten diesen Sinusschwingungen hochfrequente Oberwellen aufgedrückt werden. Damit
wurde zweifellos ein großer Fortschritt in der Siebtechnik erzielt.
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Die Anker der Elektromagneten solcher Siebmaschinen sind aber stets
zweiseitig gefedert eingespannt. Dadurch können die von den Ankerschwingungen abgeleiteten
Sinusschwingungen nur kleine Amplituden von höchstens etwa 1 mm ergeben, wodurch
der Anwendungsbereich dieser Art Maschinen begrenzt ist.
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Darüber hinaus wurde dabei die von dem Schwingungserzeuger erzeugte
kinetische Energie, die auf den Anker wirkt, weitgehend durch die Federkraft der
federnden Lagerung der Anker vernichtet, so daß nur kleine Energiemengen ausgenutzt
werden können.
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Man hat zwar schon vorgeschlagen, bei einer Einrichtung zur Ausübung
mechanischer Schwingbewegungen eine Aufbereitungsmaschine mit einem elektromagnetisch
betriebenen Schwingungserzeuger und einer von dessen Anker in etwa vertikaler Richtung
angestoßenen, auf die Aufbereitungsfläche wirkenden, einseitig eingespannten stabförmigen
Schwingmasse auszurüsten, doch hat man dabei Maßnahmen getroffen, nämlich das freie
Ende des einseitig eingespannten Stabes durch eine gummiabgedichtete Behälteröffnung
geführt, die Siebfläche in der Schwingungsrichtung durch Stäbe versteift und an
den Schwingungsknotenpunkten die Siebfläche von Traggliedern halten lassen, um die
auf die Siebfläche wirksamen Erregerschwingungen zu dämpfen, um sogar möglichst
nur Schwingungen auf der Siebfläche wirksam werden zu lassen, deren Frequenz gleich
der Frequenz der Schwingungserzeuger, nämlich eines Elektromagneten mit 50 Hz ist.
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Auch die Höhe der Amplitude wurde durch die dabei getroffenen Maßnahmen
begrenzt.
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Diese bereits vorgeschlagene Einrichtung eignete sich demgemäß auch
nur um mechanische Schwingbewegungen in Flüssigkeiten auszuüben, um Emulsion herzustellen,
aus Sahne Butter zu gewinnen, um Gase in Flüssigkeiten zu verteilen oder umgekehrt
gashaltige Flüssigkeiten zu entgasen. Ein Siebeffekt oder andere Aufbereitungseffekte,
die aber mit Aufbereitungsmaschinen erzielt werden sollen, konnten mit dieser bekanntgewordenen
Einrichtung nicht erzielt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, unter Anwendung des
letzteren Vorschlages eine Aufbereitungsmaschine zu schaffen, deren Leistung durch
frequenzunabhängige Schwingungserzeugung auf der Aufbereitungsfläche mit sehr großen
Amplituden und großen Geschwindigkeiten und bei voller Ausnutzung der vom Schwingungserzeuger
erzeugten kinetischen Energie um ein Vielfaches gegenüber den bekannten wirksamsten
Aufbereitungsmaschinen zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird im wesentlichen gelöst durch die Anwendung im Gestell
einseitig gelagerter, durch Schwingungserzeuger erregte Schwingmassen, von denen
zwei oder mehrere sich gegenüberliegend angeordnet
sind, deren
freie Enden mit den sich ebenfalls gegenüberliegenden Randteilen einer zwischen
diesen angeordneten, im übrigen unterstützungs- und befestigungsfreien Aufbereitungsfläche
verbunden sind.
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Mit dieser Aufgabenlösung wird es möglich, die von dem Schwingungserzeuger
erzeugte kinetische Energie voll auf der von jeglichen dämpfenden Elementen freien
Aufbereitungsfläche wirksam werden zu lassen, wobei die Größe der Amplituden der
Schwingungsfrequenzen der auf die Aufbereitungsfläche aufgebrachten Schwingungen
enorm ist und für einen ungewöhnlich hohen Wirkungsgrad sorgt; so können auf diese
Weise die Amplituden der auf der Aufbereitungsfläche wirksam werdenden Schwingungen
bei Benutzung eines Elektromagneten der gleichen Größe, wie eingangs im Stand der
Technik erläutert, 2 mm und mehr erreichen in Abhängigkeit von der Länge des gewählten
freien Hebelarmes.
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Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes sind dadurch gekennzeichnet,
daß die einseitig gelagerte Schwingmasse aus einem einseitig am Gestell oder am
Gehäuse eines Schwingungserzeugers eingespannten, rückstellkräftig federnden Arm
besteht oder daß die einseitig gelagerte Schwingmasse aus einem einseitig am Gestell
oder am Gehäuse des Schwingungserzeugers eingespannten, in Gummi oder ähnlichem
Werkstoff oder in einem in Schwingungsrichtung frei beweglichen Drehgelenk gelagerten
starren Arm besteht.
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Hiermit sind große Variationen in der Ausbildung zu erreichen, da
man in der Wahl der Schwingarmausbildung freie Hand hat.
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Auch weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes, die dadurch
gekennzeichnet sind, daß die als Schwingmasse dienenden Arme im Abstand von der
Einspannstelle einen mit einem Schwingungserzeuger zusammenwirkenden Anker tragen
und daß die von dem Anker beiderseits abstrebenden Teile der als Schwingmasse dienenden
Arme aus unterschiedlichem Werkstoff, z. B. einerseits aus elastisch federndem und
andererseits aus starrem Werkstoff bestehen können, dienen dem gleichen Ziel, die
Variationsmöglichkeiten zu erhöhen.
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Eine weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ist dadurch gekennzeichnet,
daß dem Anker auf den als Schwingmasse dienenden Armen Anschläge zugeordnet sind.
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Hierdurch ist es in an sich bekannter Weise möb lieh, zusätzlich den
Schwingungen hochfrequente Oberwellen aufzudrücken, die die Wirksamkeit der Aufbereitungsmaschine
zusätzlich erhöhen.
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Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes besteht darin,
daß bei Anordnung mehrerer einseitig gelagerter Schwingmassen diese gleichmäßig
verteilt nebeneinander und gegenüberliegend oder auf einer geschlossenen Kurve nebeneinander
die Aufbereitungsfläche einschließend am Gestell angeordnet sind.
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Weiterhin wird der Erfindungsgegenstand dadurch weitergebildet, daß
die Schwingmassen einzeln oder in Gruppen oder in Reihen in Frequenz, in Intensität
und im Zeitintervall unterschiedlich erregbar sind.
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Durch letztere Vorschläge, insbesondere aber durch den letzten Vorschlag
wird die Variationsmöglichkeit so groß, daß praktisch alle Anwendungsbereiche mit
bislang nicht bekanntem Wirkungsgrad erfaßt werden können. Dabei können nunmehr
auf den Aufbereitungsflächen die verschiedenartigsten Effekte erzielt werden. So
können die durch die Schwingungserzeuger den Schwingmassen mitgeteilten Impulse
mit verschiedener Intensität in beliebigen zeitlichen Intervallen auf die Aufbereitungsfläche
gegeben werden, die miteinander oder gegeneinander, einseitig oder über Kreuz wirken.
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An einem Beispiel mag der besondere Vorzug der Erfindung erläutert
werden.
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Beispielsweise wird eine Aufbereitungsmaschine nach vorliegender Erfindung
derart ausgestaltet, daß in Mehrfachanordnung zwei gegenüberliegende ReihenderSchwingmassen
oderImpulsgeber zwischen sich eine Aufbereitungsfläche tragen, die mehr oder weniger
straff oder durchhängend angeordnet sein kann, wobei die Tragränder mit Leisten
versehen sein können, die mit den Enden der freien Ankerarme der Schwingmassen oder
Impulsgeber verbunden sind, wobei bei Anwendung von Elektromagneten als Impulsgeber
ein Programmsteuergerät verwendet wird, das in bezug auf Frequenz, Intensität und
Zeit die einzelnen Impulsgeber wählbar erregt.
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Bei dieser Anordnung können die sich gegenüberliegenden Reihen der
Impulsgeber--, jeweils die eine oder andere Reihe ----, unterschiedlichem Impuls
in unterschiedlichen Intervallen ausgesetzt werden; so kann z. B. die linke Seite
mit einer Frequenz von 100 Hz und die rechte Seite mit einer Frequenz von
50 Hz oder linksseitig mit einer Frequenz von 100 Hz in einem Zeitintervall
von 4/s Sekunden Dauer und die rechte Seite mit einer Frequenz von 50 Hz und einer
Intervalldauer von % Sekunden die Siebgewebefläche erregen. Oder die linke Seite
wird mit 50 Hz und 2 - =/o Sekunden in einem Zeitintervall und die rechte Seite
mit 50 Hz und 4 - i/io Sekunden betrieben.
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Auch können schlagartige Momentimpulse gegeben werden, indem als Programmsteuergerät
in der Umlaufgeschwindigkeit vanierbare, motorisch angetriebene Kontaktscheiben
benutzt werden, wobei die Kontaktflächen punktartig oder linienförmig auf einem
oder mehreren konzentrischen Kreisen um den Drehpunkt der Scheiben angeordnet sind.
Hierbei ist es möglich, daß die zur Steuerung dienenden motorisch angetriebenen
Isolierscheiben mit den Kontaktstellen mehrfach zur Steuerung eines Antriebes oder
einer gleichgeschalteten Reihe von Antrieben oder an mehreren Umfangspunkten gleichzeitig
für voneinander unabhängige getrennte Antriebe abgreifbar sind.
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Hierbei können je nach Wahl beispielsweise je Umdrehung der Isolierscheibe
ein oder mehrere Sz-hiagimpulse bei punktartigen Kurzschlußkontaktflächen oder kurzzeitige
Vibrationsimpulse je nach Länge der Kontaktflächen und Umfangsgeschwindigkeit der
Isolierscheibe der einen oder anderen Reihe der Elektromagneten gegeben werden.
Vorteilhaft anwendbar ist die kontaktlose Steuerung durch Licht oder elektromagnetische
Impulse. Dabei wird das auf der Aufbereitungsfläche befindliche Gut jeweils von
der gerade angetriebenen Seite auf die andere geschleudert, so daß außer der Beeinflussung
durch den in der Amplitude verstärkten Impuls das Siebgut auch durch zickzackförmigen
Weg über die Aufbereitungsfläche auch einen längeren Weg durchläuft und somit besser
und intensiver bearbeitet wird. Bei schlagartigen Impulsen wird das Gut sogar auf
dem
kürzesten Weg zur gegenüberliegenden Seite geschleudert, so
daß beispielsweise bei einseitigem Antrieb mit 50 Hz und andenseitigem schlagartigen
Antrieb in passenden Zeitintervallen ein sägezahnartiger Ablauf des Gutes über die
Aufbereitungsfläche entsteht.
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Für Entwässerungs- und Siebmaschinen als besonderes Anwendungsgebiet
der Erfindung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß in der Mehrfachanordnung
jede Reihe der Impulsgeber auf einem Holm eines Gestells einer Siebmaschine angeordnet
ist, wobei die Holme im Rahmen der Breitenausdehnung des Siebgewebes gegeneinander
verschiebbar und in der Neigung verstellbar sind.
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Auch hierdurch werden verschiedenartigste Siebeffekte erzielbar.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in Ausführungsbeispielen
und in schematischen Skizzen dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eire Aufbereitungsmaschine
in Prirzipdarstellung von vorn gesehen, F i g. 2 desgleichen von oben gesehen, F
i g. 3 desgleichen von der Seite gesehen, F i g. 4 desgleichen von oben gesehen
bei abwechselndem, jedoch gleichmäßigem Antrieb beider Seiten, F i g. 5 desgleichen
bei ungleichmäßigem abwechselndem Antrieb beider Seiten, F i g. 6 bis 11 Prinzipdarstellungen
des Elektromagneten mit Anker, F i g. 12 eine Isolierscheibe mit Kontaktflächen
von der Stirnseite her gesehen, F i g. 13 desgleichen von Tier Seite im Längsmittelschnitt
gesehen.
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Als Ausführungsbeispiel dient eine Aufbereitungsmaschine mit elektromagnetischem
Antrieb in ihrem prinzipiellen Aufbau.
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Zwei Hohne 1, die von einem nicht dargestellten Gerüst oder Gestell
getragen werden, dienen als Träger aller für die Aufbereitungsmaschine im Prinzip
notwendigen Teile.
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Auf den beiden Holmen 1 sind jeweils drei Elektromagnete 2 in Schrägstellung
nebeneinander montiert. Ferner sind unterhalb der Elektromagneten 2 die zugehörigen
Anker 3 einseitig mit den Armen 4 in Lagern 5 eingespannt. Die von den Ankern frei
abstrebenden Arme 6 tragen mit ihren freien Enden 7 die zwischen beiden Holmen 1
angeordnete Aufbereitungsfläche B. Diese Aufbereitungsfläche ist an den den Holmen
1 zugewandten Seitenkanten mit Leisten 9 eingefaßt, die mit den freien Enden 7 der
Ankerarme 6 der Anker 3 der Elektromagneten 2 bewegliche Lager bilden. Die Stirnseiten
der Aufbereitungsfläche 8 sind nicht eingefaßt, so daß quer zur Längserstreckung
das Gewebe frei beweglich ist.
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Die Holme 1 sind gegeneinander verschiebbar, so daß die Durchhängung
der Fläche 8 beliebig verstellt werden kann. Auch können die Holme 1 zusammen in
der Neigung verstellt werden, wodurch auch der Aufbereitungsfläche 8 die gleiche
Neigung vermittelt wird. Schließlich können die beiden Holme 1 auch gegeneinander
sowohl in der Horizontalen als auch in der Vertikalen verstellt werden.
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Zur Verhinderung des Durchschlagens der Anker 3 entgegen der Anzugsrichtung
der Elektromagneten 2 sind auf den Holmen 1 Anschläge 10 angeordnet, die auch in
Ruhestellung den Anker 3 abstützen können und auch dazu dienen, die Ankerschwingungen
mit hochfrequenten Oberwellen zu überlagern. Ferner tragen die Halme 1 auch die
Auffangsmulde 11 für für das Untergut und am Ende der Aufbereitungsfläche 8 gegenüber
der Aufgabestelie für das Aufbereitungsgut einen Auffang 12 für das Übergut. Schließlich
besitzt die Aufbereitungsmaschine noch eine obere Abdeckung 13, die ebenfalls von
den Holmen 1 getragen wird; dabei ist das Mittelstück 13z der Abdeckung 13 elastisch
dehnbar, um der Veränderung der Abstände der Holme 1 folgen zu können. Zur Verstellung
der Neigung der Siebfläche dienen Drehgelenke 14 und Feststellriegel 15.
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Die F i g. 4 zeigt den Weg des Aufbereitungsgutes bei beidseitig abwechselnd
aufgegebener Erregerfrequenz a und a1 von 100 Hz und 1h Sekunden Stillstand (Zickzackweg).
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Die F i g. 5 zeigt ebenfalls den Weg des Aufbereitungsgutes bei linksseitig
50 Hz Erregung a. und rechtsseitig 10 bis 2 Hz als Hub oder Schlag x bei einem Zeitintervall
von 80 : 20.
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Es sind im Rahmen der Erfindung alle Zwischenvarianten in den Erregerfrequenzen
und Zeitintervallen möglich, wie sich leicht an Hand der beiden Beispiele nach den
F i g. 4 und 5 ergibt.
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Die F i g. 6 zeigt eine Prinzipdarstellung des Antriebes mit Elektromagnet
2 und Anker 3, der beidseitig starre Arme 4 und 6 trägt, dessen Einspannende im
Lager 5 in einem Drehgelenk gelagert ist, demgegenüber sich der starre Arte 6 frei
bis zu seinem Ende 7 erstreckt, wobei letzteres als Impulsgeber dient. Der Anker
3 weist dabei zu den Magneten hin eine Schrägfläche auf, so daß die sich gegenüberliegenden
Flächen vom Elektromagneten und Anker im Anziehungsfall, wie es F i g. 7 zeigt,
parallel gegenüberstehen. An Steile des als Drehlager ausgebildeten Lagers 5 kann
bei starren Armen dieses auch als Gummigelenk ausgebildet sein.
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Die F i g. 7 zeigt den bevorzugten Anwendungsfall in schematischer
Darstellung, indem in dieseln Fall die Arme 4 und 6 des Ankers 3 aus starken Blattfedern
gebildet sind, wobei der Arm 4 des Ankers in dem Lager 5 fest eingespannt ist. In
diesem Fall wirkt sich bei der Inbetriebsetzung des Elektromagneten auf das freie
Ende des Ankerarmes 6 in der Amplitudenerzeugung die Eigenelastizität des verwendeten
Federmaterials für die Tragarme aus, was durch die gestrichelte Linie angedeutet
ist.
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Die F i g. 8 unterscheidet sich gegenüber der F i g. 7 nur dadurch,
daß der Elektromagnet eine Schrägstellung erfahren hat, während der Anker auf der
dem Elektromagneten gegenüberliegenden Seite eine Geradfläche aufweist, so daß die
sich gegenüberliegenden Flächen des Magneten und des Ankers im Anziehungsfall, wie
gestrichelt dargestellt, parallel gegenüberstehen.
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In F i g. 9 ist zusätzlich ein verstellbarer Anschlag 10 dargestellt,
der, wie bereits vorbeschrieben, verhindern soll, daß der Anker durch die auf das
freie Ende 7 wirkende Rückholkraft des angetriebenen Gerätes aus dem Anziehungsbereich
des Elektromagneten gelangt. Auch kann dieser Anschlag 10
dazu dienen, die
erzeugten Schwingungen des Ankers durch Anschlag mit Oberwellen zu überlagern. Außerdem
kann der Anker auch im Ruhezustand auf diesem Anschlag 10 sich abstützen.
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Die F i g. 10 stellt im Prinzip eine Wiederholung der F i g. 9 dar,
lediglich ist am freien Ende 7 des freien Armes 6, der mit dem Einspannarm 4 in
diesem Fall ein durchgehendes Federband darstellt, eine
Masse angedeutet,
die etwa der angehängten Aufbereitungsfläche nach den F i g. 1 bis 5 entspricht.
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Die F i g. 11 zeigt schematisch die Wirkungsweise im Betrieb des Elektromagneten.
Es zeigt sich dabei, daß die Masse am freien Ende 7 der Ankertragarme gegenüber
dem Anker 3 nacheilt, so daß die Schwingungen am freien Ende 7 gegenüber den Schwingungen
des Ankers phasenverschoben sind.
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In F i g. 12 und 13 ist eines der Steuerorgane für die variable Impulsgebung
im Prinzip dargestellt. Auf einer Welle 19 ist dabei eine Isolierscheibe 16 gelagert,
die von einem in der Umdrehungszahl variablen Motor angetrieben wird. Dabei trägt
die Isolierscheibe in konzentrischer Anordnung Kurzschlußkontaktflächen 17, die
je nach Wahl der gewünschten Impulsgebung punktförmig oder linienförmig wirken.
Die Kurzschlußkontaktflächen 17 liegen dabei auf einem Kreis, während die Kontaktflächen
17a in gestrichelter Ausführung auf einem zweiten Kreis angeordnet sind.
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In F i g. 13 ist dargestellt, wie über die Kurzschlußkontaktflächen
die Stromimpulse abgenommen werden können. Dabei sind in der F i g. 13 Stromabnehmer
18 mit einer Reihe Elektromagneten einer Aufbereitungsmaschine verbunden, während
die Stromabnehmer 18 a mit der gegenüberliegenden Reihe Elektromagneten verbunden
sein können. Im dargestellten Beispiel der F i g.12 und 13 erhalten die mit den
Abnehmern 18 verbundenen Elektromagneten bei einer Umdrehung der Isolierscheibe
zweimal drei Impulse, deren Dauer entsprechend der Länge der Kurzschlußkontaktstücke
17 unterschiedlich ist. Demgegenüber erhält die an die Abnehmer 18a angeschlossene
Reihe Elektromagnete bei dem gleichen Umlauf der Isolierscheibe 16 nur einmal
zwei Impulse, ebenfalls unterschiedlicher Länge. Man erkennt aus dieser Anordnung
beispielhaft die verschiedenen Variationsmöglichkeiten, die mit dem Erfindungsgegenstand
erzielbar sind.