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Schwingsieb, insbesondere zur Feinabsiebung Die Hauptpatentanmeldung
bezieht sich auf ein Schwingsieb, insbesondere zur Feinabsiebung, mit mehreren Unwuchten,
die unabhängig voneinander angetrieben werden.
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Versuche mit siebschwierigem, zum Zusetzen der Sieböffnungen neigendem
Gut, z. B. mit Düngemitteln, und theoretische Überlegungen haben ergeben, daß es
in mehreren Fällen vorteilhaft sein kann, einer Schwingung mit in einer Richtung
größeren Amplitude, z. B. einer ellipsenförmigen Schwingbewegung, eine zusätzliche
Schwingung kleinerer Amplitude derart zu überlagern, daß von der Wurfrichtung abweichende
Kräfte, die vorzugsweise senkrecht zur Wurfbewegung wirken, erzeugt werden und ein
Lockern der Schüttgutteilchen vor Wirksamwerden der die Wurfbewegung erzeugenden
Kraft einleiten.
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Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch ermöglicht, daß
bei Schwingsieben mit mehreren unabhängig angetriebenen Unwuchten das mathematisch
nicht mehr kürzbare ganzzahlige Drehzahlverhältnis ungerader Zahlen besteht. Wenn
die von den beiden Erregern erzeugten Beschleunigungsamplituden annähernd gleich
sind, können Synchronisierungskräfte auftreten, die einen synchronen Lauf der beiden
Erreger erzwingen. Die Ausnutzung dieses Synchronisierungseffektes bietet die Möglichkeit,
unabhängig voneinander angetriebene Erreger einzusetzen, wenn die Hauptschwingung
in einer bestimmten Richtung erfolgen soll und zusätzlich noch Nebenschwingungen
auf das Sieb zum Auflockern der Materialschüttung oder zum Lockern bzw. Lösen von
festsitzendem Material übertragen werden sollen.
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Die Erfindung ist vorteilhaft anwendbar für Schwingsiebe mit zwei
unabhängig voneinander angetriebenen Unwuchterregern zur Erzeugung von größeren
Schwingamplituden in vorher bestimmbaren, von der Anordnung der Erreger abhängigen
Richtungen (vorzugsweise senkrecht zur Verbindungslinie der Erreger).
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Bei derartigen Schwingsieben ist es zweckmäßig, die Drehzahlen so
zu wählen, daß deren Differenz gleich dem Wert 2 und die Unwuchterreger in gleichem
Drehsinn angetrieben werden. Soll senkrecht zur Verbindungslinie der beiden Unwuchterreger
ein Maximum der Schwingamplituden erzielt werden, während in Richtung der Verbindungslinie
ein Minimum auftritt, so muß bei gleichsinnigem Antrieb der Erreger die Differenz
und bei gegensinnigem Antrieb die Summe der das Drehzahlverhältnis angegebenen Zahlen
gleich dem doppelten Wert einer ungeraden Zahl sein.
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Bei einem Schwingsieb, insbesondere zur Feinabsiebung, mit mehreren
Unwuchten, die gemäß der Hauptpatentanmeldung unabhängig voneinander mit Drehzahlen,
welche von einem fiktiven ganzzahligen Verhältnis abweichen, angetrieben sind, besteht
gemäß der vorliegenden Erfindung das fiktive, mathematisch nicht mehr kürzbare ganzzahlige
Drehzahlverhältnis, von dem das tatsächliche Drehzahlverhältnis abweicht, aus ungeraden
Zahlen (z. B. 1 : 3, 1 : 5, 3 : 5 usw.). Mit einem derartigen Schwingungserreger
werden Schwingungsformen erzielt, die eine Auflockerung des Siebgutes begünstigen
und somit eine Erhöhung der Siebleistung, insbesondere bei der Feinabsiebung, ermöglichen.
Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig sein kann, die beiden Unwuchterreger über
Getriebe miteinander zu verbinden.
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Um das Entstehen von unerwünschten Störschwingungen zu vermeiden und
um über die ganze Siebstrecke möglichst gleichmäßige Schwingbewegungen zu erzielen,
werden die Erreger vorteilhaft in oder in Nähe des Gesamtschwerpunktes angeordnet.
Ein Anordnen des niedrigtourigen Erregers etwas oberhalb des Schwerpunktes begünstigt
ein Auflockern an der Aufgabestelle.
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F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, während F i g.
2 bis 4 der näheren Erläuterung der Erfindung dienen.
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Wie F i g. 1 zu entnehmen ist, ist der Siebkasten 1 eines an sich
bekannten Schwingsiebes mittels der Federn 2 gegen das Fundament 3 abgestützt. In
dem Siebkasten 1, der mit einem Siebbelag 9 versehen ist, ist eine mit Unwuchtsegmenten
4 versehene Welle 5 gelagert, die von einem hier nicht dargestellten Motor angetrieben
wird. An dem Siebkasten 1 ist ferner eine
Konsole 6 befestigt, die
eine Welle 7 mit Unwuchtsegmenten 8 trägt. Auch die Welle 7 wird von einem hier
nicht dargestellten Motor angetrieben. Statt die Unwuchtsegmente von außerhalb des
Siebes angeordneten Motoren anzutreiben, können zweckmäßig auch Motore verwendet
werden, auf deren Wellenenden die Unwuchtseginente 4 bzw. 8 befestigt sind.
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Die beiden Unwuchten können auch über ein Getriebe zur Konstanthaltung
des gewünschten, von einem ganzzahligen abweichenden Drehzahlverhältnisses miteinander
verbunden werden.
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Die F i g. 2 bis 4 zeigen die Diagramme von Schwingungsformen gemäß
der Erfindung. Die in F i g. 2 dargestellten Schwingungsformen entstehen, wenn die
Erreger gleichsinnig angetrieben werden. Bei entgegengesetztem Drehsinn der Erreger
entstehen die in F i g. 3 dargestellten Schwingungsformen. In beiden Figuren stellt
die ausgezogene Kurve die, Schwingungsform dar, die bei einem Amplitudenverhältnis
von 2 : 3 entsteht und die Unwucht mit der kleineren Drehzahl auch die kleinere
Amplitude erzeugt. Die gestrichelt dargestellte Kurve bezieht sich auf ein Amplitudenverhältnis
von 4 : 1, wobei die Unwucht mit der geringeren Drehzahl die größere Amplitude erzeugt.
Den in F i g. 4 dargestellten Schwingungskurven liegt ein Amplitudenverhältnis von
3 : 1 zugrunde, wobei die Unwucht mit der geringeren Drehzahl die größere Amplitude
erzeugt. Die ausgezogene Kurve bezieht sich auf gegensinnigen und die gestrichelte
Kurve auf gleichsinnigen Antrieb. Den F i g. 2 bis 4 liegt ein Drehzahlverhältnis
von 1 : 3 der beiden Unwuchterreger zugrunde.
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Die in F i g. 2 durch die ausgezogene Linie 11 dargestellte Schwingungsform
wird, wie bereits erwähnt, bei gleichsinnigem Umlauf der beiden Unwuchterreger erzeugt,
wenn die von diesen erzeugten Amplituden sich wie 2 : 3 verhalten und die kleinere
Amplitude von der Unwucht mit der geringeren Drehzahl erzeugt wird. Die Schwingungskurve
11 wird in Richtung des Pfeiles 12 durchlaufen, wenn beide Erreger, die beispielsweise
in den Punkten 13 und 14 angeordnet sein mögen, im Sinn des Uhrzeigers angetrieben
werden.
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Die gestrichelt dargestellte Kurve 15 zeigt die Schwingungsform, die
entsteht, wenn das Amplitudenverhältnis 4 : 1 beträgt und die Unwucht mit der geringeren
Drehzahl die größere Amplitude erzeugt. Auch in diesem Fall wird die Kurve 15 in
Richtung des Pfeiles 16 durchlaufen, wenn die beiden Erreger im Uhrzeigersinn angetrieben
werden.
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Wie den beiden Kurven 11 und 15 der F i g. 2 zu entnehmen ist, treten
in Richtung der Verbindungslinie der beiden Unwuchterreger 13 und 14 Minima und
senkrecht zur Verbindungslinie Maxima der Schwingungskurve auf. Durch die Anordnung
der Erreger kann die Lage der größten Schwingamplitude in bezug auf das Sieb festgelegt
werden. Die Stabilität der Richtung der größten Schwingamplitude ist hierbei von
dem Amplitudenverhältnis der von den beiden Erregern erzeugten Kräfte abhängig.
Bei einem Amplitudenverhältnis von 1 : 1 heben sich beispielsweise in Richtung der
Verbindungslinie die auftretenden Unwuchtkräfte vollkommen auf, wenn die von dem
Unwuchterreger mit der geringeren Drehzahl erzeugte Kraft in Richtung dieser Verbindungslinie
zeigt. Bei Abweichungen von diesem Zustand versuchen beide Erreger diesen durch
Abbremsen des zu schnellaufenden Erregers wiederherzustellen. Es dürfte ohne weiteres
verständlich sein, daß bei einem Amplitudenverhältnis von 4 : 1, wie es der Kurve
15 zugrunde liegt, die Synchronisierungskräfte kleiner sind als bei einer Schwingungsform
mit einem Amplitudenverhältnis von 2 : 3 entsprechend der Kurve 11.
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Die in F i g. 2 dargestellten Schwingungsformen sind besonders für
die Feinabsiebung vorteilhaft, weil hier senkrecht zur größten Schwingungsamplitude
kleinere Schwingungen zur Lockerung des in Sieböffnungen festsitzenden Materials
erzeugt werden. Die Amplitude dieser Schwingkräfte ist von dem Amplitudenverhältnis
der von den beiden Erregern erzeugten Kräfte abhängig und kann daher in geeigneter
Weise entsprechend dem Siebgut und dem gewünschten Absiebungsgrad gewählt werden.
Statt des der F i g. 2 zugrunde liegenden Drehzahlverhältnisses 1: 3 kann auch ein
anderes gewählt werden. Beträgt das Drehzahlverhältnis beispielsweise 3 :5, so wird
wiederum die größte Schwingamplitude senkrecht zur Verbindungslinie der beiden Unwuchterreger
erzeugt. Die Schwingbewegung senkrecht zur größten Schwingamplitude, d. h. in Richtung
der Verbindungslinie der beiden Unwuchterreger, tritt jedoch hierbei nur bei jedem
dritten halben Umlauf auf, während bei der in F i g. 2 dargestellten Schwingungsform
die Auflockerungsschwingung bei jedem halben Umlauf auftritt. Entspreched tritt
bei jedem Drehzahlverhältnis von 5 : 7 die Auflockerungsschwingung bei jedem fünften
halben Umlauf auf. Bei der Herstellung derartiger Schwingsiebe ist zu beachten,
daß bei einer Schwingungsform entsprechend der F i g. 2 mit in einer Richtung liegenden
größten Schwingamplituden die Differenz der das Drehzahlverhältnis angebenden Zahlen
gleich Zwei ist und die beiden Erreger gleichsinnig angetrieben werden.
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In F i g. 3 liegt der ausgezogenen Kurve 21 wieder ein Amplitudenverhältnis
von 2: 3 zugrunde, wobei die Unwucht mit der geringeren Drehzahl die kleinere Amplitude
erzeugt. Die Kurve 21 wird in Richtung des Pfeiles 22 durchlaufen, wenn der Erreger
mit der kleineren Drehzahl entgegen der Richtung des Uhrzeigers und der Erreger
mit der größeren Drehzahl im Uhrzeigersinn angetrieben wird. Die beiden Erreger
können senkrecht übereinander entsprechend den Punkten 13 und 14 angeordnet sein.
Im Gegensatz zu der in F i g. 2 dargestellten Schwingungsform können bei der Schwingungsform
entsprechend F i g. 3 die Erreger auch in den Punkten 23 und 24 befestigt sein.
Dies ist bei gegensinnigem Antrieb möglich, weil die von den Erregern erzeugten
Kräfte in Richtung der Verbindungslinie 13, 14 und senkrecht dazu Minima haben.
Die Richtung der maximalen Schwingkräfte ist bei den in F i g. 3 dargestellten Schwingungsformen
durch einen Winkel von 45° zur Verbindungslinie bestimmt.
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Die Kurve 25 zeigt den Schwingungsverlauf, wie er bei einem Amplitudenverhältnis
von 4: 1 entsteht, wenn die Unwucht mit der kleineren Drehzahl die größere Amplitude
erzeugt. Soll die Kurve 25 entsprechend dem Pfeil 26 durchlaufen werden, so muß
der Erreger mit der geringeren Drehzahl in Richtung des Uhrzeigers angetrieben werden,
während der andere Erreger entgegengesetzt angetrieben wird.
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Wie bereits erwähnt, sind in F i g. 4 die Kurven für Schwingungsformen
dargestellt, die entstehen, wenn die Erreger gleich- und gegensinnig angetrieben
werden und das Amplitudenverhältnis dem Reziprokwert des Drehzahlverhältnisses entspricht.
Die Kurve 31
entsteht bei gleichsinnigem Antrieb der beiden Erreger
und wird in Richtung des Pfeiles 32 durchfahren, wenn beide Erreger im Uhrzeigersinn
angetrieben werden. Die Kurve 31 stellt praktisch einen Grenzfall zwischen den beiden
Kurven 11 und 15 der F i g. 2 dar.
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In ähnlicher Weise stellt die Kurve 33, die bei entgegengesetztem
Drehsinn der Erreger erzeugt wird, einen Grenzfall zwischen den Kurven 21 und 25
der F i g. 3 dar. Diese Kurve wird in Richtung des Pfeiles 34 durchfahren, wenn
der Erreger mit der geringeren Drehzahl und damit mit der größeren Amplitude im
Uhrzeigersinn angetrieben wird.
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Auch bei Erregern, die gleichsinnig angetrieben werden, kann die Anzahl
der Richtungen mit maximaler Amplitude größer als zwei sein. Beispielsweise wird
bei einem Drehzahlverhältnis von 1:5 und gleichsinnigem Antrieb die Zahl der Richtungen
mit maximaler Amplitude auf 4 gegenüber der in F i g. 2 dargestellten Schwingungsform
erhöht. Allgemein kann gesagt werden, daß bei gleichsinnigem Antrieb die Differenz
der das Drehzahlverhältnis angebenden Zahlen und bei gegensinnigem Antrieb deren
Summe die Anzahl der Richtungen mit maximaler Amplitude bestimmt. Bei gleich- und
gegensinnigem Antrieb ergibt sich die Lage des ersten Minimums aus der Formel
wobei n1 kleiner als n" ist und n1 : 1z= das Drehzahlverhältnis
der beiden Erreger angibt. Die weiteren Minima folgen im gleichen durch diese Formel
gegebenen Winkelabstand. Die Lage des ersten Maximums ergibt sich bei gleich- und
gegensinnigem Antrieb aus der Hälfte des für die Lage des Minimums errechneten Wertes.
Die weiteren Maxima folgen dann in dem durch die Formel für die Lage des ersten
Minimums errechneten Winkelabstand.
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Bei Vielecken kann bei einem Drehzahlverhältnis, das von dem durch
ungerade Zahlen gegebenen abweicht, ein Springen von einem Synchronisationspunkt
in den nächsten auftreten. Dieses Springen von einem Synchronisationspunkt in den
nächsten kann, wenn die Synchronisationskräfte sehr klein werden, in eine Drehbewegung
der Zykliodenkurve übergehen. Um einen die Siebung unterstützenden Effekt zu erreichen,
wird bei entgegengesetztem Drehsinn der Erreger und einem Amplitudenverhältnis,
das größer ist als der Reziprokwert des Drehzahlverhältnisses, das tatsächliche
Drehzahlverhältnis größer als das ganzzahlige gewählt. Durch eine derartige Maßnahme
wird erreicht, daß die in F i g. 3 dargestellte Kurve 25 in Richtung des Pfeiles
27 rotiert. Zur Erreichung einer Rotationsbewegung der Kurve 21 in Richtung des
Pfeiles 27 muß hierbei, d. h. bei entgegengesetztem Drehsinn der Erreger und einem
Amplitudenverhältnis, das kleiner als der Reziprokwert des Drehzahlverhältnisses
ist, das tatsächliche Drehzahlverhältnis kleiner als das ganzzahlige gewählt werden.
Bei gleichsinnigem Drehsinn der Erreger entsprechend der F i e,..2 muß, um eine
Rotation der Kurven 11 bzw. 15 in Richtung des Pfeiles 17 zu erreichen, das tatsächliche
Drehzahlverhältnis kleiner als das ganzzahlige gewählt werden.