DE1481103A1

DE1481103A1 - Verfahren und Einrichtung zum Antrieb von Ruettelschwingungsgeraeten

Info

Publication number: DE1481103A1
Application number: DE19661481103
Authority: DE
Inventors: Dumbaugh George D
Original assignee: Carrier Manufacturing Co
Current assignee: Carrier Manufacturing Co
Priority date: 1965-10-05
Filing date: 1966-05-16
Publication date: 1969-11-06
Also published as: GB1144335A; CH465936A; US3251457A

Description

Verfahren und Einrichtung zum Antrieb von RUttelschwingungsgeräten Es gibt viele Arten von Einrichtungen zum Antrieb von Rüttel. schwingungsgeräten, bei denen es ersUnscht ist, die Frequenz und/ oder die Amplitude des Antriebs zu verändern. Rütteltriebe, Rüttelzubringer, Rüttelförderer und Rüttelseparatoren sind typische Beispiele dieser Art von Einrihtungen. Die Notwendigkeit der Einstellung von Frequenz und/oder Amplitude kann duth die Eigenart des durch die Einrichtung zu behandelnden Materials bedingt sein, oder durch das Volumen dieses Materials, oder durch die Größe des Materialdurcheatzes, den die Einrichtung zu bewltigen hat.
Die Erfindung betrifft einen neuen Antrieb für Einrichtungen dieser Art und ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Frequenz als auch die Amplitude zugleich verändert werden können.
Die Erfindung läßt sich am besten am Beispiel eines Rüttelzubringers erläutern, wobei selbstverständlich die Auswahl gerade dieser Art von Einrichtungen fUr die Erläuterung der Erfindung nur illustrative Bedeutung hat.
Beim Umgang mit Stückgut aus 2'eststoffteilchen gibt es zahlreiche Wege, um dieses Material zu fördern und es über das offene Ende des Förderbandes einer gewünschten Ablagestelle zuzuführen. Die Erfindung befaßt sich aber ausschließlich mit jener Art von Einrichtungen, bei der die Förder-oder Zubringermulde als freie Masse Rüttelschwingungen ausführt, d. h. bei der die Förder-oder Zubringermulde gegenüber dem Fundament in geeigneter Weise gepuffert oder abgefedert ist, so daß sie in Abhängigkeit von einem Schwingungsgenerator in Rüttelachwingungen versetzt werden kann, im Gegensatz zu einer Masse, die mit der starr Antriebskraft/verbunden ist, wie dies z. B. der Fall ist beim Antrieb einer Fördereinrichtung mit Hilfe einer Schubstange, die mit einem Exzenterantrieb von fest eingestelltem Hub verhunden ist.
Es ist heutzutage üblich, zur Veränderung der Frequenz und der Amplitude der Zubringereinrichtung mechanische ittel heranzuziehen. Eine Ausnahme von mechanischen Mitteln zur Einstellung der Abeitsgeschwindigkeit des Zubringers liegt in dem Falle eines elektromagnetischen Zubringerantriebs vor, wo die Frequenz oder die Spannung des der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung zugeführten pulsierenden Stroms verändert wirt. Bei dieser Art von Einrichtungen liegt jedoch die Schwingfrequenz im allgemeinen oberhalb von 1800 in der Minute, und die Amplituden sind verhältnismäßig Mein, so daß derartige Einrichtungen auf die Verwendung bei mehr oder weniger frei fließendem Schüttgutmaterial beschränkt sind, im Gegensatz zu einem Schüttgutmaterial, das als feucht oder viskos anzusprechen wäre.
Zur Änderung der"requenz oder der Amplitude mit Hilfe mechanischer Mittel dient gewöhnlich eine Federungseinrichtung mit veränderbarer iederkraft, die aus enem im Antriebsaggregat dazwischengeschalteten Luftpolster bestehen kann, wobei der Druck im Luftpolster einstellbar ist, um eine Anderung der Federkraft zu ermöglichen ; oder aber man bedient sich irgendeiner Art der mmechanischen Verstellung der Winkellage oder der örtlichen Linstellung des Antriebsomtors relativ zur Mulde. Es sind bei Rüttelzubringern schon zahlreiche Versuche unternommen worden, um irgendeine Art der einstellbaren Fordermengensteuerung zu benutzen, die auf elektrischen Vorgängen beruhen, aber b.s. jetzt war noch keiner dieser Versuche erfolgreih, und zwar aus verschiedenen Gründen : Lie elektromagnetischen Rüttelschwinga. r weisen hohe Energieverluste auf und sind ihrem Wesen nach beschrankt auf Kombinationen von hohen Frequenzen und kleinen Amplituden. Sa sind auch schon Einrichtungen angegeben worden, die mit niedrigen Frequenzen und großen Amplituden arbeiten ; sie beruhen auf der Verwendung von Antrieben mit Wechselstrom von einstellbarer Freguenz, ferner von Mehrgeschwindigkeits-und/oder Mehrwicklungs-Wechselstrommotoren, und schließlich von Antrieben mit Gleichatrommotoren von einstellbarer Spannung. Keiner dieser Antriebe hat Jedoch Erfolg gehabt, und zwar wegen der hohen Investitionskosten, sowie der durch BtirstenverachleiD, Kommutatorschwierigkeiten u. dgl. verureachten Kosten.
Gegenstand der Erfindung ist in erster Linie die Angabe eines CuBerct einfachen und praktischen Wege der Frequenz-und Amplitudeneinatellung für den Antrieb von Rüttelschwingungageraten, und zwar unter Heranziehung elektrischer Vorgänge in Verbindung mit mechaniechen Impedanzeh, die absichtlich in das System der schwingenden Massen eingebaut sind.
Der Gegenstand der Erfindung stellt weiterhin einen elektrischen Antrieb für Rüttelechwingungseinrichtungen dar, der eine vereinfachte Fernsteuerung zur Xnderung der Frequenz und der Amplitude der Rüttelschwingeinrichtungen ermöglicht.
Weiterhin wird beim Gegenstand der Erfindung von einem Käfiganker-WechselstrominduktionsmotEr Gebrauch gemacht, der bekanntlich eine grobe Betriebsweise gestattet und sich durch niedrige Gestehungs-und Wartingskosten auszeichnet, verglichen mit anderen Elektromotoren von veränderbarer Drahzahl.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in dieser zeigen : Fig. 1 in der Draufsicht eine Antriebseinrichtung nach der Erfindung, und zwar an einem Eigenfrequenz-Rüttelzubringer, bei dem die-Federn mit dem motorischen Antrieb in Reihe liegen ; Fig. 2 eine Seitenansicht davon, Fig. 3 ist eine Seitenansicht, die erkennen läßt, wie die Erfindung bei einer anderen Form eines Eigenfrequenz-Rüttelzubringers angewandt werden kann, bei der der Rüttelschwingungsgenerator an dem Schwingmassensystem hängt und parallel zusammenarbeitet mit den Federn, die so dimensioniert sind, daß das System Eigenfrequenzcharakteristik aufweist ; die Fign. 4 bis 7 Diagramme, auf die bei der Erläuterung gewisser Eigenheiten des Erfindungsgegenstandes zurUckgegriffen werden wird, und die Fign. 8a, 8b und 80 sinjd Vektordiagramme, die zum weiteren Verstandnis der Erfindung dienlich sind.
Selbstverständlich kann die Erfindung im Nahmen der durch sie gegebenen technischen Lehre in weitestem Umfang angewandt werden, und die folgende Beschreibutn soll nur beispielsweise zeigen, in welcher Weise die Erfindung mit Vorteil angewandt werden kann.
Bei dem in den Figuren 1 und 2 wiedergegebenen Rüttelzubringer ist zu ersehen, daß der Zubringer eine Mulde 10 aufweist, die von einem Boden 11, Seitenwhden 12 und 13 und einer Endwandung tS gebildet wird, wobei das Vorderende der Mulde offen ist, wie bei 15 angegeben. Über dieses offene Snde der Mulde wird aus Feststoffteilchen bestehendes Schüttgut, wie z.B.
Sand, Kies oder dergleichen, mit irgendeiner vorgegebenen Zubringgeschwind@eit abgeliefert. Das Schüttgt wird im allgemeinen aus einem Hochbehälter, einem Oberlauf-Förderband oder mittels ihalicher Einrichtungen in die Mulde aufgeliefert.
Die Mulde 10 des Rdttelzubringers ruht auf den Ständern 16 und 17, die vom Vorder-und vom Hinterende einer l'undamentplatte 18 getragen werden, die ihrerseits aufgehant oder mit dem Fußboden verbolzt sein kann. Zwischen den Ständern 16 und 17 und der Mulde 10 liegen Puffer 20, die aus irgendeiner geeigneten art von Federaufh'ingung bestehen können ; im vorliegenden Fall aber sind es federnde Luftkissen. Diese Puffer erlauben es der Rüttelmulde samt der von ihr getragenen Last, als freie Masse zu schwingen, im Gegensatz zu einer Rüttelschwingungen ausfuhrenden Masse, die mit Hilfe eines mit der Rüttelmulde fest verbundenen Exzenterantriebs mit fest eingestellter Amplitude in Schwingungen versetzt wird.
Unterhalb der ulde 10 ist ein Motorantrieb angeordnet, der die Mulde mit vorgegebener Frequenz und vorgegebener Amplitude so in Rüttelschwingungen versetzt, daß sich das in der Mulde befindliche, aus Feststoffteilchen bestehende Schüttgut nach dem Zubringerende 15 der 4ulde hinbewegt. Beim Gegenstand der Erfindung kann mittels der Antriebseinrichtung die Zubringgeschwindigkeit eingestellt werden, und zwar durch Veränderung der Frequenz und der Amplitude'des Schwingsystems.
Der Ldotorantrieb in den Figuren 1 und 2 besteht aus einem einzigen Wechselstrominduktionsmotor 21 mit Kafiganker, der über zwei Schraubenfedern 22 von einer Motortragkonsole 23 getragen wird, die unten an der Mulde 10 fest angebracht sind. Der Motor hat einen Käfiganker, braucht also keine Strozabnahmebüraten.
Zur Vereinfachung wird im Folgenden bezüglich des Motortype immer von einem echaelstrominduktionsmotor mit Käfiganker ausgegangen werden, im Gegensatz zu einem Wechselstrommotor mit verder änderbarer Drehzahl,/zum Zwecke der Drehzahlveränderung mit einet Vielzahl von Wicklungen oder einer Vielzahl von Polen ausgestattet ist.
An jedem der beiden Enden der Welle 24 des Motors 21 ist ein Exzentergewicht 25 angebracht, wobei diese Gewichte im allgemeinen parallel zur Welle angeordnet sind, obwohl e : in manchen Fällen wUnschenswert mein kann, ihre relative Winkeleinstellung zu ver ; indern, um so eine Einstellung der das Schwingungssystem beeinflussenden effektiven Exzentermassen zu ermöglichen. Es können den Exzentergewichten bei Bedarf auch Justiergewichte hinzugegeben oder weggenommen werden. Abschlußkappen 26 decken die seitlichen idotorenden ab, um das Bedienungspersonal vot den umlaufenden zentermassen zu schützen.
Der Motor 21 ist an der Mulde 10 so angebracht, daß die von dem mit der Unwucht der Exzentergewichte laufenden Motor abgegebene Rüttelschwingunga-Antriebsenergie auf die Mulde unter einem feststehenden Angriffswinkel übertragen wird, der durch die Mittellinie 27 bestimmt ist. Dieser Angriffswinkel liegt im allgemeinen in der Größenordnung von 20 bis t0°, und es zeigt sich, daB, wenn Rüttelschwingungs-Antriebsenergie lange dieser Achse auf die Mulde übertragen wird, dem in der Mulde befindlicher Schüttgut eine gegen das offene Muidenende 15 hin fuhrende Bewegung erteilt wird, die etwa als Hüpfbewegung bezeichnet werden könnte. wie ohne weiteres ersichtlich, wird die Auflieferungsgeschwindigkeit in demselben Ma0e verringert, in dem man die renuenz und/oder die Amplitude des XUttelschwingungsantriebs verringert, und es ist wünschenswert, diese Auflieferungsgeschwindigkeit von dem Wert Nul oder praktisch von dem ifert NVll aus bis zu ihrem Höchstwert ändern zu können.
Die Federn 22 haben vorzugsweise K-Faktoren, d. h. Federkonstanten, die der Frequenz des motorischen Kntriebs, der auf den Antriebsmotor entfallenden Masse und der Gesamtmasse des angetriebenen Schwingiungssystems in der Weise angepaBt sind, daß bei normalem oynchronlauf des hntriebsmotors die Federn 22 in der Sigenschwingung des Systems oder ganz in deren Nähe arbeiten.
Mit anderen horten, im pinne einer idealen betriebsweise ist das Rüttelschwingungssystem zusammen mit seinem Antriebsmechanismus so ausgelegt, daß das gesamte System bei der Grundfrequenz oder dSht daneben arbeitet, wie das an sich bekannt ist. Diese Verhältnisse sind in dem Frequenz-Amplituden-Diagramm der Fig. 7 dargestellt, wo die Ligenfrequenz am Scheitel der Kurve liegt.
5elbstverständlich sind die Federn 2 ? außerdem so dimensioniert, daß zur Längsachse der Zubringermulde quer verlaufende KrEfte durch seitliche Auslenkungen der Federn 22 absorbiert werden. Natürlich können an Stelle des Motors 21 bei Bedarf auch zwei Zwillingsmotoren zum Einsatz kommen, die dieselbe Charakteristik wie der Motor 21 aufweisen aber nur halb so stark sind ; sie werden dann gegenläufig betrieben und sind mit ihren Motorgehausen fest zusammengebaut, wie dies fachUblich ist, so das ihre umlaufenden Unwuchten in Phase sind und bei der resultierenden linearen Amplitude seitliche Kraft kompensiert werden.
Gewöhnlich wird bei Rüttelzubringern der im Vorstehenden beschriebenen allgemein iiblichen Art die auflieferungsgeschwindig keit dadurch geändert, daB die Federkontante der Federn 22 irgendipe gewechselt wird, oder genauerhin dadurch, daß zwischen dem Motor und der Mulde 10 solche tedern angeordnet werden, deren Federkonstante auf geeianete Weise geändert werden kann. Typisch fUr diese Lösung ist das USA-Patent Nr. 2 984 339 von Musschoot.
Daran wird auch durch den Umstand nichts geändert, daB auch bei diesen bekannten Anordnungen zur Bereitstellung der Antriebsenægie Wechselstrommotoren mit K§figankern verwendet wurden.
Beim Gegenstand der Erfindung tritt nun eine äußerst überraschende und eigenartige Beziehung zwischen den Kenngrößen des Schwingungssystems und des Antriebsmotors in Erscheinung, eine Beziehung, die es auf eine keineswegs vorhersehbare Weise mdglich macht, nicht nur die Nequenz, sondern zugleich auch die Amplitude eines mit seiner Eigenfrequenz ffhwingenden Rüttelzubringers oder eines ähnlichen Riittelschwingungssystems lediglich durch eine Änderung der Betriebsspannung des Wechselstrommotors zu ändern. Wenn man an einen Wechselstrommotor mit Käfiganker denkt, dann hat man immer einen Motor von praktisch konstanter Drehzahl vor Augen (natürlich nur soweit es sich nicht um einen Wechselstrommotor mit mehreren Drehzahlbereichen oder mit einer Vielzahl von Wicklungen handelt)-einen Motor also, dessen Drehzahl sich durch Spannungsänobrung nicht merklich ändern läßt. Der Erfidung liegt jedoch die Erkenntnis zugrunde, da3 bei einem mit der Eigenfrequenz schwingenden Rüttelschwingungssystem mit ffeier Schwingmasse die Zusammenhänge zwischen den Belastungsänderungen und der Drahzahl von ähnlicher Art sind wie bei einem Ventilator oder einer Förderpumpe @@ Flüssigkeiten, und daß es daher möglich sein muS, die Änderung der Betriebsspannung eines Wechselstrommotors mit Käfiganker dazu heranzuziehen, bei der infrage stehenden wrt von Rüttelschwingungesystemen die Auflieferungsgeschwindigkeit zu variieren, und zwar überraschenderweise ohne Überlastung des Motors.
Diese Möglichkeit, die Auflieferungsgeschwindigkeit lediglich durch eine Spannungsänderung zu steue-rn, bietet sich natürlich fUr die Ferneteuerung derartiger Systeme an, und sie ist bei weitem praktischer als der Versuch, die Federcharakteristik der zwischen dem Motor und dem Zubringer angeordnSten, die Antriebskraft übertragenden Federeinheiten anzupassen oder zu ändern.
Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausgestaltungeform der Erfindung hat der Zubringer eine etwas andere Gestalt. In diesem Fall wird die Zubringermulde 40 von einer Grundplatte 41 mit Hilfe von Schraubenfedern 42 und von Blattfedern 43 getragen, wobei der Antriebsmotor zur Absorption seitlicher Kraft vorzugsweise mit Hilfe von Blattfedern 19 an einer unterhalb der Mulde 40 angebrachten Konsole 44 befestigt ist und aus einem Käfigankei Wechselstrommotor 45 von geeigneter Leistung besteht.
. Man kann dabei mit einem einzigen Motor auskommen, weil die Blattfedern 43 die Wanne 40 an seitlichen Schwingungsbewegungen hindern und die l'edern 19, falls solche vorhanden sind, die seitlich wirkenden Kräfte in der Hauptsache absorbieren. Aber auch hier sind gegenläufig betriebene Zwillingsmotoren vorzuziehen, weil sie die tedern 19 völlig überflüssig machen. Das ganze freischwingende Massensyatem hat vorzugsweise eine der Frequenz des lviotorantriebs entsprechende Eigenfrequenz, so daß, wenn man die Motordrehzahl durch Verringerung der an den Motor 45 angelegten Betriebsspannung heruntersetzt, die Federn 42, die in diesem Fall zu dem Motor parallel liegen (im Gegensatz zu den mit dem Antrieb in Reihe liegenden Federn nach Fig. 1 und 2) zugleich dazu dienen, die Amplitude des Antriebs zu verringern, und zwar wegen der mechanischen Impedanz, die sich dem Motor in Gestalt der Federn 42 sowie der lirägheit der Schwing massen entgegenstellt. Auf diese Weise werden auch bei dieser Ausführungaform Amplitude und Frequenz zugleich geändert.
Die Diagramme der Figuren 4 bis 7 sind zum Verständnis des Wirkungsprinips, auf dem die Erfindung beruht, dienlich. ei Schwingungsaystemen, die bei ihrer yigenfrequenz arbeiten (s. B. bei den Zubringertypen nach dem USA-Patent 2 725 984 von Klemencik) wird allgemein davon ausgegangen, daß man normalerweise feststellen kann, ob das System bei seiner Eigenfrequenz arbeitet, indem man nämlich die Stromaufnahme des Motors ermittelt ; denn diese Stromaufnahme hat ihren geringsten Wert, wenn das Schwingsystem genau bei seiner Sigenfrequenz arbeitet. Umgekehrt geht der Kraftbedarf in demselben Maße in die Höhe, wie die Schwingfrequenz des systems von der Eigenfrequenz abweicht, was sich in einer Erhöhung der Stromaufnahme widerspiegelt ; wobei es gleichgültig ist, ob man oberhalb oder unterhalb der Eigenfrequenz arbeitet.
Das Erstaunliche beim Gegenstand der Erfindung ist, daß, wenn das System bei seiner Eigenfrequenz arbeitet, die Stromaufnahme des Motors ihr Maximum hat und absinkt, wenn die Frequenz (d. h. die Drehzahl) des Motors durch Verringerung der Speisespannung geändert wird.
Mit anderen Worten fä lt, wenn man sich bei den in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Systemen unterhalb der Eigenfrequenz befindet, der vom Motor aufgenommene Strom eher ab als daß er ansteigt, wie dies normalerweise zu erwarten wäre.
Man kann bedenken haben bezüglich der Erklärung dieses eigenartigen Phanomens, aber es ist eine offensichtliche und bemerkenswerte Tatsache, daß es, wie der Erfinder erkannt hat, bei dem dargelegten erfindungsgemäBen System muglich ist, die Auflieferungsgeschwindigkeit eines Rüttelförderer-oder Rüttelzubringersystems von Null bis zum Höchatwert lediglicA dúrcE Einstellung der Speisespannung eines Käfiganker-Wechselstrommotors in wirkungsvoller Weise zu verändern, was natürlich mit Hilfe eines Autotransformators, wie er in Fig. 2 unter dem Bezugszeichen 50 angegeben ist, bequem möglich ist.
Die am vernünftigsten erscheinende Erklärung ergibt sich bei Betrachtung der in den Figuren 4 bis 7 wiedergegebenen Diagramme in Verbindung mit den Vektordiagrammen der Figuren 8a, 8b und 8c.
Es ist in der Applikationstechnik elektrischer Motoren von grundsatzlicher Bedeutung, darauf hinzuarbeiten, daß die Drehmoment-Betriebscharakteristik des Motors in Übereinstimmung mit der Lastmomentcharakteristik steht. Es gibt ferner auf dem Fachgebiet der Motorentechnik den Grundsatz, daß ein Käfiganker-Wechselstrommotor keine wählbare Drehzahländerung erlaubt, weil die Lastmomentanforderungen eo geartet sind, daß der Versuch, die Drehzahl durch eine Spannungsänderung zu beeinflussen, zur Überlas@ung des Motors führt, so daß dieser durchbrennt - es sei denn, der Motor dient zum Antrieb eines Ventilators oder einer Flüssigkeitsförderpumpe, wo ja die Lastmomentanforderungen mit der Wärmekapazität eines Käfigankers im Einklang stehen.
Der Grund, weshalb es möglich ist, einen Käfiganker-echselstrommotor zu benutzen und durch Einstelung von dessen Speiseepannung die Auflieferungsgeschwindigkeit des Rüttelschwingersystems su ändern, ist darin su seches, dais dan Rüttelschwingersystem ein solches ist, das mit freier Schwingmasse bei seiner Eigenfrequenz arbeitet, d. h. darin, dal3 der motorische Antrieb ein Teil des mit seiner Eigenfrequenz schwingenden Systems ist und dieses gegenüber dem Fundament gepuffert ist, im Gegensatz zu einem Rüttelschwingersystem, das ausdrücklich von einem umlaufenden Ezenterbauteil mit feststehender Amplitude angebrieben wird. Das wird anhand der Figuren 3a, 3b und 8c ersichtlich.
Wie die Figur 8a zeigt, lassen sich die Kraftkomnonenten, die bei einem in seiner Eigenfrequenz schwingenden System auftreten, in der Weise darstellen, da3 der Uassentragheitsvektor durch einen nach oben gerichteten senkrechten Vektor dargestellt wird, die Federkraft durch einen nach unten geriahteten senkrechten Vektor mit einer Phasenverdrehung von genau 180°, ferner die Systemdämpfung durch ein7Rorizontalen Vektor (in r'ig. 8a nach links gerichtet), wobei natürlich die Antriebskraft hzw. die von außen zugeführte Kraft gleich groß sein muß wie die Dämpfung. Auch diese beiden Vektoren bilden also einen Phasenwinkel von 180°.
Da das System unterhalb seiner Eigenfrenuenz arbeitet, liegen die Verhältnisse so, wie in Fig. 8b dargestellt. Man erkennt daraus, daß der Massenträgheitsvektor kleiner geworden ist, ebenso die Federkraftwirkung, und die Dampfungsverluste sind zurUgkgegangen. Die Antriebskraft ist unterteilt in eine horizontale und eine vertikale Komponente, wobei die horizontale Komponente die Dämpfungsverluste aufhebt und die vertikale Komcontente der Federwirkung entgegengerich@t ist. Das bedeutet bereits eine mechanisehe Impedanz fiir den Motor, und aus diesem Grunde geht die chwingungsamplitude des Rüttelzubringers zuriick ; zugleich erklärt sich so auch, warum der vom Motor aufgenommene Strom, oer den Dämpfungsverlusten proportional ist, kleiner wird, wenn man unter die Eignefrequenz heruntergeht.
Fig. 8c zeigt lediglich in größerem Ma@stab die Verhältnisse, die sicli ergeben, wenn man unter die Eigenfrequenz noch wieter heruntergeht. Die Fig. läßt erkennen, daß der Vektor der Antriebskapft entgegen dem Uhrzeigersinn bis zu einer Lage verdreht ist, in der er nahezu vertikal verläuft. In dieser Lage ist er der Federwirkung völlig entgegengesetzt gerichtet, so daß sich theoretisch für die Auflieferungsgeschwindigkeit der ert Null ergeben würde.
Diese Betrachtungsweise zeigt, wie die anhand der Figuren 4 bis 7 in verschiedenen Arten dargestellte Motorcharakteristik der Lastmomentcharakteristik eines mit freier Schwingmasse arbeitenden Rüttelschwingungssystems entspricht.
Fig. 4 zeigt in verallgemeinerter schematischer Form die verschiedenen rehzahl-Drehmoment-Kurven, die man erhält, wenn bei einem Käfiganker-Wechselstrommotor die Speisespannung variiert wird. S und S2 zeigen die Drahzahlwerte unter diesen Umständen, wenn das lastmomten konstant gehalten wird.
In Fig. 5 ist schematisch eine Kurve wiedergegeben, die den Schlupf eines Motos je nach den LaWgtmomentanforderungen zeigt, wenn die Speisespannung konstant gehalten wird. Bei einem verlangten Drehmoment T1 ergibt sich die Drehzahl S bei einem verlangten Drehmoment T2 die Drehzahl S2.
Der Erfindung liegt sonach die Erkenntnis zugrunde, daß ein Käfiganker-Wechselstrommotor tatsächlich so benutzt werden kann, daß sich seine Drehzahl bei Verringerung der Speisespannung ändert, vorausgesetzt, daß er sich einer Lastmomentanforderung gegenübergetellt sieht, die der thermischen Kapazitat des Motors entspricht, und ein in seiner Eigenfrequenz freischwingendes Rüttelschwingungssystem ist ein eigenartiges System, das diesen Voraussetzungen entspricht.
In Fig. 6 sind die Leistungs-, Spannungs-, Stromstärke-und Amplitudenkennihien über der Drehzahl angetragen, und zwar für einen Rüttelzubringer von der in den Figuren 1, 2 und 3 wiedergegebenen Art. Man erkennt daraus, daß alle diese GroBen sich mit der Drehzahl exponentiell ändern und daß schon eine kleine Drehzahländerung eine merkliche Xnderung der Auflieferungsgeschwindigkeit, des Stroms und der Leistung hervorruft, woraus erklarlich ist, wieso auf diese Weise die Auflieferungsgeschwindigkeit gedndert werden kann, ohne daß der Motor durchbrennt.
Diese Figur ist auch geeignet zu zeigen, daB die Lastmomentcharakteristik des Motors den Lastmomentanforderungen des Schwingmassensystems entspricht.
Fig. 7 zeigt ein Kurvenbild, das für ein in seiner Eigenfrenuenz schwingendes System die Frequenz der Amplitude gegenüberstellt, und es ist das Ziel der Erfindung so nahe am Kurvenmaximum zu arbeiten, als dies bei maximaler Auflieferungsgeschwindigkeit und normalen Belastungsverhältnissen möglich ist. Praktisch werden die Federkennlinien fUr den Fall der Lastfreiheit so gewählt, daß das System beim Punkt 5 der Kurve arbeitet, so daß das Zubringer-oder Pördergerät bei normaler Belastung in der Nähe des Punktes 1 arbeitet. Wenn die Speisespannung des Motors verringert wird, um von der maximale zu einer geringeren Auflieferungsgeschwindigkeit tberzugehen, dann verringert sich sowohl die Frequenz wie auch die Amplitude entsprechend den Punkten 2, 3 und 4, bis der Nullwert der Auflieferungageachwindigkeit annChernd erreicht ist.
Bei den voretehenden Betrachtungen ist zwar bezUgllch der Abstimmung der Schwingmasse mit der Frequenz des Schwingungsantdeba von einer Xeder mit festatehender Federcharakteristik ausgegangen worden;jedochkönnteselbstverständlich in gewissen Pollen auch eine Feder mit verZnderbarer Federkonstante benützt werden, um zunächst in die Niche der Bigenfrequens des Systems su gelangen, und dann die Federkonstante dieser Feder zu verändern, solange bis sich die Frequenz des Schwingmassensyatema beim Scheitelpunkt der in Fig. 7 wiedergegebenen Kurve oder in dessen Niche befindet. Danach kann dann die Verstallung von Frequenz und Amplitude in der im Vorstehenden heschriebenen Weise durch Erniedrigung der Speisespannung des Käfiganker-Wechselstrommotors erfolgen.
Aus der Fig. 6 ergibt sich, daß bereits eine Drehzahl derung von weniger als 25 % die Auflieferungsgeschwindigkeit von ihrem Maximalwert bis beinahe auf Null herunter ändert.
Als Mittel zur Einstellung der Speisesoannung des Wechseles strommotors ist zwar ein Autotransformator angegeben ;/ist aber klar, daß es noch andere Möglichkeiten gibt, um die Spannung zu ändern, wie z. B. eine Festkörper-Regelvorrichtung mit Begrenzungstransistor.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1. Rüttelschwingungsgerät mit variablem Antrieb, gekennzeichnet durch eine Rüttelmulde, durch Binrichtungen, mittels derer die Rüttelmulde so angeordnet ist, daß sie als freie Schwingmasse Rüttelschwingungen ausführt, ferner durch eine Ei richtung, um die Muldenmasse auf einem vorgegebenen Weg mit vorgeschriebener Frequenz und vorgeschriebener Longitudinalamplitude in Rüttelschwingungen zu versetzen, wobei die zur Scilwingungserzeugung dienende Einrichtung aus einem Käfiganker-Wechselstrommtor besteht, schließlich durch eine EinrienJ mg zur Änderung der Motorspeisespannung, um dadurch die Frequenz und die Amplitude der Rüttelschwingungen der Mulde selektiv zu verändern.
2. Rüttelschwingungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur snderung der Motorspeisespannung dienende Einrichtung aus einem Autotransformator besteht.
3. Rüttelzubringer, gekennzeichnet durh eine Mulde, die so angeordndt ist, daß sie als freie fasse schwingt, durch einen mit der Mulde verbundenen Käfiganker-Wechselstrommotor mit einem an der Motorwelle angeordneten exzentrischen Gewicht zur tbertragung von Schwingungsenergie auf die Mulde, ferner durch eine Federeinrichtung zwischen dem Motor und der Mulde, durch die der Mulde die Schwingungsenergie unter einem fest eingestellten Angriffswinkel zugeführt wird, wobei die Federeinrichtung eie fest eingestellte Schwingungsform aufweist, die mit der nahezu synchronen Drehzahl des Motors, wenn dieser unter normalen Speisespannungsbedingungen läuft, praktisch synchronisiert ist, schließlich durch eine Einrichtung zur Herabsetzung der Motorspeisespannulg, um dadurch die Frequenz und die Amplitude der auf die Mulde übertragenen Antriebskraft zu verKndern.
4. Rüttelzubringer, gekennzeichnet durch eine Mulde, die so angeordnet ist, daB sie als freie Masse Rüttelschwingungen ausführt, durch einen motorischen Antrieb, um die Mulde mit vorgegebener Frequenz und Amplitude in Rüttelschwingungen zu versetzen, durch eine Federeinrichtung, die mit der von ihr getragenen Mulde in Wirkverbindung steht und hinsichtlich ihrer Federcharakteristik im wesentlichen auf die Frequenz des Schwingungsantriebs abgestimmt ist, wobei die schwingende Mulde mit oder nahezu mit ihrer Eigenfrequenz schwingt, schließlich durch eine Eirichtung von Frequenz und Amplitude der Schwingungsantriebskraft, wobei diese Einrichtung aus einem Käfiganker-Wechselstrommotor besteht, mit dem eine Vorrichtung zur Änderung der Speisespannung des Motors verbunden ist.
5. Elektrischer Motorantrieb für ein Rüttelschwingungssystem mit freter Schwingmasse, gekennzeichnet durch eine Masse, die so angeordnet ist, daß sie Rüttelschwingungen ausführen kann, dukh eine Einrichtung, um auf diese Masse Ruttelschwingungen von vorgegebener Frequenz und vorgegebener Amplitude zu übertragen, wobei diese Einrichtung aus einem Kafiganker-Wechselstrommotor besteht, der ein exzentrisches Gewicht trägt, schliel3lich durch eine Einrichtung, um zugleich sowohl die Amplitude als auch die Frequenz zu ändern, wobei diese Einrichtung eine Vorrichtung zur Änderung der Speisespannung des Motors aufweist.
6. Elektrischer Motorantrieb für ein Rüttelschwingungssystem mit freier Schwingmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erregung der Massenschwingung dienende Einrichtung in Reihe liegt mit einer Feder, deren Federkonstante so bemeesen ist, daß sie eine variable mechanische Impedanz darstellt, wenn die Speisespannung des Motors zur bteuerung von Frequenz und Amplitude des Schwingmassensystems geändert wird.
7. Elektrischer Motorantrieb für ein Rüttelschwingungssystem mit freier Schwingmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da0 die zur Erregung der Massenschwingung dienende Einrichtung parallel zu einer Feder liegt, deren Federkonstante so bemeaaen ist, daß sie eine variable mechanische Impedanz darstellt, wenn die Speisespannung des Motors zur Steueruhg von Frequenz und Amplitude des Shwingmassenavatems geändert wird.
8. Verfahren zur einstellbaren Übertragung von Schwingungsenergie auf ein Schwingmassensystem dadurch gekennzeichnet, daß das Maasensyatem so angeordnet wird, daß es eine freie Schwingungsbewegung ausführen kann, daB die Masse mit vorgegebener Frequenz und vorgegebener Amplitude in Rüttelschwingungen versetzt wird mittels eines Käfiganker-Wechselstrommtors, der mit dem Massensystem verbunden ist und ein exzentrisches Gewicht trägt, daB ferner zur Beeinflussung der nenngrößen der diittelschwingungsbewegung die Speisespannung des Motors geändert wird, und das zwischen dem motorischen Antrieb und der chwingmasse eine Feder mit fest eingestellter Federkonstante angeorndet wird, wobei eine Änderung der Motorspeisesnannung nicht nur die Frequenz des Antriebs, sondern auch dessen Amplitude verändert.
9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da3 die Schwingungsfrequenz der eine fest eingestellte Federkonstante aufweisenden Feder bei oder nahezu bei der Antriebsffequenz des Elektromotors liegt, wenn dieser an voller Speisespannung liegt, und dal3 die Speisespannung des Motors verringert wird, um zugleich Amplitude und Frequenz der Schwingung zu ändern.
10. Elektrischer Ihotorantrieb für ein mit freier Schwingmasse Rüttelschwingungen ausführendes System, bei dem eine ivlasse vom Fundament getrennt so getragen wird, daß sie auf einer vorgegebenen Bahn freie Rüttelschwingungen ausfiihren kann, mit einem Käfiganker-Wechselstrommotor. der mit einem oder mehreren exzentrischen Gewichten versehen ist, um auf die Schwingmasse eine Schwingungsbewegung von vorgegebener Amplitude und vorgegebener Srequenz zu tibertragen, sowie mit einer Bedereinrichtung, die zwischen dem Motor und dem Fundament so angeordnet ist, daß die Schwingmasse unter dem Minflu3 des mit seinem exzentrischen Gewicht umlaufenden Motors Rüttelschwingungen ausführen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung des Elektromotors geändert wird, un zugleich sowohl die Amplitude wie auch die Frequenz der Schwingungsbewegung der Masse zu verandern, und daß die Einrichtung eine Federkonstante aufweint, die für den elektromotorischen Antrieb eine zunehmende mechanische Impedanz darstellt, wenn die Motorspeisespannung verringert wird, um zugleich eine Änderung von Amplitude und Frequenz der schwingenden Ilasse zu bewirken.
11. Verfahren zur einstellbaren Ubertragung von Schwingungsenergie auf ein 5chwingmassensystem, dadurch gekennzeichnet, da3 das Massensystem so angeordnet wird, daß es freie Rüttelschwingungen aus£ahren kann, da'3 die Masse mit vorgegebener r'requenz und vorgegebener Amplitude in Rüttelschwingungen versetzt wird mit Hilfe eines Käfiganker-Wechselstrommotors, der mit dem lJlassensystem verbunden ist und ein exzentrisches Gewicht trägt, daß ferner die Hotorsneisespannung geändert wird, um die Kenngrößen der Schwingungsbewegung zu steuern, und daß schließlich parallel zum Motor und zur Schwingmasse eine Feder mit fest eingestellter Federkonstante angeordnet ist, wobei eine Änderung der Speisespannung des Motors nicht nur die Frequenz des Antriebs sondern auch dessen Amplitude verändert.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der eine fest eingestellte Federkonstante aufweisenden Feder bei oder nahe bei der Antriebefrequenz des Elektromotors liegt, wenn dieser mit voller Speisespannung arbeitet, und daß die kiotorspeisespannung verändert wird, um zugleich Amplitude und Frequenz der Schwingung zu verändern.

Leerseite