DE1506914C - Wendelschwingförderer mit einem oder mehreren Unwuchtmotoren als Schwingungs erzeuger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wendelschwingförderer mit Unwuchterregung, dessen Förderwendel über angestellte Koppelfedern mit einer Freimasse verbunden ist und dessen Unwuchtantrieb mit einer Erregerfrequenz arbeitet, die geringfügig unterhalb der Eigenfrequenz des so gebildeten Zwei-Massen-Schwingungssystems liegt.

Bei bekannten Wendelschwingförderern werden die für die Förderung von Schüttgut erforderlichen Torsions- und Vertikalschwingungen der Förderwendel entweder mit Magnetvibratoren oder mit Unwuchtvibratoren erzeugt. Der Antrieb von Wendelschwingförderern mit Unwuchtvibratoren hat den Vorteil, daß infolge der geringeren Erregerfrequenz eine größere Fördergeschwindigkeit und damit bei gleichen geometrischen Abmessungen des Fördertroges eine größere Förderleistung zu erzielen ist. Außerdem kann auf Grund der größeren dynamischen Steifigkeit bei Wendelschwingförderern mit Unwuchterregung sowohl eine größere Förderhöhe als auch eine größere Förderbreite des Troges erreicht werden. ,_ ·

Bei den Wendelschwingförderern konventioneller·· ■'■'■ Bauweise mit Unwuchterregung sind die Unwuchtmotoren in diagonaler Anstellung zueinander unmif- telbar an der Förderwendel befestigt. Der wesentliche Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß von den Unwuchtmotoren die vollen Massenkräfte der ver,r_;. hältnismäßig großen in Schwingung zu versetzenden Massen aufzubringen sind. Zur Erzeugung der hier-.30 für erforderlichen Fliehkräfte sind mithin Unwucht-, antriebe mit großen Unwuchtmassen erforderlich. Derartig große Fliehkräfte wirken sich insbesondere nachteilig auf die Lager der Unwuchtwellen aus, so daß nicht zuletzt auch wegen der ungünstigen Lagerbelastung durch Punktlast am Lagerinnenring häufig bereits nach kurzer Betriebszeit Lagerschäden auftreten, die ein Auswechseln der Lager erforderlich machen. Derartige Reparaturarbeiten bringen darüber hinaus regelmäßig weitere Unkosten infolge Betriebsunterbrechung mit sich. Ein weiterer erheblicher Nachteil dieser bekannten Wendelschwingförderer liegt darin, daß die Fördergeschwindigkeit während des Betriebes nicht zu verändern ist. Diese fehlende Eigenschaft steht der Verwendung derartiger Wendelschwingförderer für Dosieraufgaben entgegen, wie sie beispielsweise in der Verfahrenstechnik neben der eigentlichen Förderaufgabe regelmäßig auftreten. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Wendelschwingförderer liegt in dem erheblichen Nachlauf nach Abschalten der Unwucht motoren vom Netz. Infolge des Nachlaufes wird noch eine bestimmte Menge Gut an der Abgabestelle abgegeben. Mithin scheidet der bekannte Wendelschwingförderer nicht nur für Dosieraul'gaben, sondern auch für genauere Chargieraufgaben im allgemeinen aus.

Zur Verbesserung des konventionellen Wendelschwingförderers ist ein Wendelschwingförderer bekanntgeworden, dessen Unwuchtantrieb an einem Zwischenkörper starr befestigt ist, welcher über als Blattfedern ausgebildete angestellte Koppelfedern mit der Förderwendel verbunden ist. Dieser bekannte Wendelschwingförderer soll zur Verminderung der erforderlichen Erregerkraft in der Nähe einer Eigenfrequenz des Schwingungssystems arbeiten. Infolge des so geschaffenen Resonanzsystems, dessen Schwingungen nach Abschalten der Unwuchtmotoren vom Netz sofort zusammenbrechen, ist der Nachlauf von Schüttgut beim Ausschalten zwar auf ein unschädliches Maß herabgesetzt; die Fördergeschwindigkeit dieses bekannten Wendelschwingförderers ist jedoch während des Betriebes nicht zu steuern, da die Erregerfrequenz nicht veränderbar ist. Ein weiterer Nachteil dieses Förderers besteht darin, daß die als Blattfedern ausgebildeten Koppelfedern nur ein verhältnismäßig kleines Arbeitsaufnahmevermögen besitzen und außerdem eine nur geringe Lebensdauer aufweisen. Ein weiterer wesentlicher Nachteil des bekannten Wendelschwingförderers liegt in der Abhängigkeit seines Betriebsverhaltens von der Beladung mit Fördergut infolge Dämpfung und Massenankopplung. Schließlich ist dieser bekannte Wendelschwingförderer verhältnismäßig kompliziert aufgebaut und trägt damit den. Erfordernissen des im allgemeinen rauhen Betriebs keineswegs Rechnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst einfach aufgebauten, robusten und preiswerten Wendelschwingförderer mit möglichst großer Breite und Höhe des Fördertroges zu schaffen, mit dem eine große Fördergeschwindigkeit und damit eine große Förderleistung zu erzielen ist, die während des Betriebes in einfacher Weise stetig zu verändern ist und gegen Belastungsschwankungen weitgehend unempfindlich ist.

Als Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß als Unwuchtantrieb zwei selbsttätig synchronisierende Unwuchtvibratoren mit Drehstrom-Asynchron-Motor vorgesehen sind, deren Erregerfrequenz in kleinen Grenzen veränderbar ist, und daß als Freimasse vier Einzelmassen vorgesehen sind, die paarweise an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Förderwendel angeordnet sind und sich über als progressive Schraubenfedern ausgebildete vorgespannte Koppelfedern gegen die Förderwendel abstützen, wobei jeweils eine Einzelmasse eines Paares von Einzelmassen einen Unwuchtvibrator trägt.

Mit der Kombination der erfindungsgemäßen Merkmale konnte ein sehr einfach aufgebauter robuster und darüber hinaus preiswerter Wendelschwingförderer geschaffen werden, der trotz geringer Lagerbelastung eine große Fördergeschwindigkeit erzielen läßt, die nicht nur im Stillstand, sondern auch während des Betriebes in einfachster Weise stetig zu verändern ist, und der dennoch gegenüber Schwankungen der Belastung des Fördertroges praktisch unempfindlich ist, wie Versuche und der praktische Einsatz gezeigt haben.

Die Ausbildung des Unwuchtantriebes mit zwei selbsttätig synchronisierenden Unwuchtvibratoren mit Drehstrom-Asynchron-Motor ist nicht nur insofern vorteilhaft, als derartige Motoren bekanntlich nicht nur besonders preiswert herzustellen, sondern auch im Betrieb außerordentlich unempfindlich sind. Diese mechanisch und elektrisch völlig voneinander getrennten Vibratoren weisen für die erfindungsgemäße Anordnung insbesondere den Vorteil auf, daß sie in einem großen Abstand zueinander angeordnet werden können, ohne daß es eines Verbindungsmittels zwischen den Vibratoren bedarf. Durch diesen großen Abstand ist das durch die Fliehkräfte der Unwuchtmotoren an der Förderwendel erzeugte Torsionsmoment bei gleicher Größe der Unwuchtmassen erheblich größer, als wenn die Unwuchtvibratoren direkt an der Förderwendel oder in einem geringen Abstand zu dieser angeordnet wären. Zur Er-

zielung eines bestimmten Toisii/rnmomente;. und damit einer bestimmten vorgegebenen Schwingbreite der Fördenvendel, die bei gewählter Erregerfrequenz die Fördergeschwindigkeit und damit die Förderleistung bestimmt, kann mithin die Fliehkraft der Unwuchtantriebe beim Erfindungsgegenstand erheblich reduziert werden. Infolgedessen ist die Lagerbelastung der Antriebe erheblich niedriger, was zu einer entsprechenden Verlängerung der Lebensdauer führt, die bekanntlich mit der dritten Potenz der Belastung abnimmt. Dabei ist zu beachten, daß wegen der nur geringfügig unterhalb der Eigenfrequenz liegenden Erregerfrequenz die erforderliche Fliehkraft zur Erzeugung eine bestimmten Schwingbreite der Förderwendel ohnehin erheblich geringer ist als bei einer starren "Anordnung der Unwuchtantriebe an der Wendel. Eine Veränderung der Erregerfrequenz in kleinen Grenzen durch Veränderung der Schlupfes der Drehstrom-Asynchron-Motoren reicht für einen großen Steuerbereich der Förderleistung völlig aus. Diese an sich bekannte Veränderbarkeit des Schlupfes mit Stellmitteln war für den Betrieb der bekannten Wendelschwingförderer bisher insofern nicht nutzbringend zu verwenden, als sie für eine wirkungsvolle Veränderung der Schwingbreite während des 55" Betriebes über einen größeren Bereich als nicht ausreichend angesehen werden mußte. Erst die Kombination derartiger in ihrer Erregerfrequenz geringfügig... veränderbarer Motoren mit Koppelfedern, die eine.?'' progressive Kennlinie aufweisen, · führt zu einem Wendelschwingförderer, dessen Förderleistung in ' weiten Grenzen veränderbar ist und der darüber hin- aus bei unterkritischer Abstimmung außerordentlich belastungsunabhängig ist. Das ergibt sich aus folgendem: Die Masse der Förderbahn wird bei deren Beladung mit Fördergut infolge Massenankopplung des Fördergutes vergrößert. Dadurch wird die Eigenfrequenz des Schwingungssystems kleiner und rückt bei der unterkritischen Abstimmung näher an die Erregerfrequenz heran. Mit dieser Annäherung der beiden Frequenzen wird aber der Schwingungsausschlag der Förderbahn, d. h. der Fördenvendel, größer. Würde man stattdessen eine überkritische Abstimmung wählen, wie das bei den bekannten Wendelschwingförderern üblich ist, so ergäbe sich durch die Massenankopplung ebenfalls eine Verkleinerung der Eigenfrequenz, die jedoch eine Verringerung des Schwingungsausschlages hervorrufen würde. Es wurde nun erkannt, daß die durch Dämpfung des Fördergutes stets auftretende Verminderung des Schwingungsausschlages bei unterkritischer Abstimmung durch die vorstehend beschriebene Vergrößerung des Schwingungsausschlages infolge Massenankopplung stets zumindest teilweise ausgeglichen werden kann. Ein vollständiger Ausgleich der Vergrößerung der Schwingbreite gegenüber Leerlauf infolge Massenankopplung einerseits und Verkleinerung der Schwingbreite infolge Dämpfung andererseits wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung durch eine veränderliche Federkennzahl der Koppelfedern erreicht. Diese wird durch eine nicht lineare progressive Federkennlinie der Koppelfedern verwirklicht. Damit ist das Schwingungssystem praktisch belastungsunabhängig, was für einen stabilen Betriebszustand außerordentlich wünschenswert ist.

Zur Erzielung einer ausreichenden Lebensdauer der Koppelfedern sind Schraubenfedern gewählt, da bei der großen auftretenden Schwingbreite die Überlagerung der auftretenden Biege- und Torsionsbeanspruchung bei der Wahl von Blattfedern keine ausreichende Betriebssicherheit erzielt wird.

Die Anordnung einer Freimasse ist bei einem Mehr-Masscn-Schwinger bekannt. Eine einzelne Freimasse weist jedoch den Nachteil auf, daß sie zu Kipp- bzw. zu Nickschwingimgen senkrecht zu der vorgesehenen Schwingungsrichtung neigt. Derartige Schwingungen sind vermeidbar, wenn die Freimasse in zwei Paare von jeweils zwei Einzelmassen aufgeteilt ist. Dabei wird bevorzugt die eine Freimasse eines Paares so groß gewählt, daß sie zusammen mit dem an ihr befestigten Unwuchtvibrator etwa die gleiche Masse aufweist wie die andere Freimasse des Paares, welche keinen Unwuchtvibrator trägt. Entsprechendes gilt für das zweite Paar Einzelmassen der Freimasse.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können die Einzelmassen der Freimasse mit Bohrungen versehen sein, in denen von den Koppelfedern teilweise umgebene verstellbare und an ihren Endabschnitten mit Muttern gehaltene Gewindestangen ..angeordnet sind, die jeweils zwei Einzelmassen eines. Paares von Einzelmassen starr miteinander verbin- ^en. Mit einer solchen Ausbildung ist der Erfindungsgegenstand nicht nur in einfacher und robuster Weise sondern auch außerordentlich preisgünstig herzustellen.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt

Fig.l den unteren Teil eines Wendelschwin^- förderers in schematischer Schnittdarstellung,

Fig. 2 den Schwingungserregermechanismus eines Wendelschwingförderers gemäß der Erfindung in Draufsicht.

Der in der F ig. 1 dargestellte Wendelschwingförderer weist in bekannter Weise ein Standrohr 1 auf, das am Fundament befestigt ist. Das Standrohr 1 ist von der Förderwendel 2 umgeben, die in üblicher Weise am oberen Ende des Standrohres 1 in einer Traverse des Standrohres federnd aufgehängt ist. Zwischen dem Standrohr 1 und der Förderwendel 2 sind eine Mehrzahl von Distanzfedern 3 vorgesehen, die insbesondere im Anfahrbetrieb ein Anschlagen der Förderwendel 2 gegen das Standrohr 1 verhindern. Diese Distanzfedern 3 haben eine weiche Federcharakteristik und beeinflussen somit das weiter unten zu schildernde Feder-Massen-System nicht. Die in Fig.l eingetragenen Richtungen X-X und Y-Y stellen die Wirkrichtungen der Erregcrkra'fte dar, die mit dem Steigungswinkel der Wendelgänge der Förderwendel 2 den Anstellwinkel β bilden, der üblicherweise etwa 20 bis 30° beträgt.

Erfindungsgemäß sind die Unwuchtmotoren 4 mit der Fördenvendel 2 über Koppelfedern 5 verbunden, so daß ein Feder-Massen-System geschaffen ist, dessen Eigenfrequenz auf einen Wert ausgelegt ist, der der Erregerfrequenz der Unwuchtmotoren 4 annähernd entspricht. Die Eigenfrequenz ist dabei etwa größer ausgelegt als die Erregerfrequenz, so daß die Förderung nahe der Resonanz im unterkritischen Bereich erfolgt. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, nach der der Unwuchtmotor 4 an einer Platte 6 a befestigt ist, .die Gewindestangen 2 aufweist, die mit ihrem anderen Ende in einer Platte 6 b festgesetzt sind. Die beiden Platten 6 α und 6 b stellen in ihrer Gesamtheit eine

Zusatzmasse zu der Masse des Unwuchtmotors 4 dar. Die Gewindestangen 7 sind von den Koppclfcdern 5 umgeben, die sich jeweils einerseits an der entsprechenden Platte 6« bzw. 6 b abstützen, andererseits an einem außen an der Förderwendel 2 befestigten Bügel 8. den die Gewindestangen 7 durchtreten. Der Bügel 8 dient der Übertragung der Erregerkräfte auf die Fördcrwcndel 2. Die zuletzt geschilderte Anordnung ist derart an der Förderwendel 2 angebracht, daß die Koppelfedcrn 5 auf der gemäß F i g. 1 vorn liegenden Seite des Wendelschwingförderers in der Richtung X-X liegen. Auf der gemäß F i g. 1 rückwärtigen Seite des Wendelschwingförderers ist das gleiche Erregersystem, bestehend aus Unwuchtmotor 4. Koppelfedern 5, Platten 6<i. 6b. Gewindestangen 7 und Bügel8 angeordnet, und zwar naturgemäß in entsprechend angepaßter Richtungslage Y-Y.

Das bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung geschaffene Feder-Massen-System besteht einerseits aus der von den Massen der Unwuchtmotoren 4 und den Massen der Platten 6 a, 6 b gebil-, deten ersten Masse, der von der Förderwendel 2 ge-, bildeten zweiten Masse sowie den Koppelfedern 5. Die Koppelfedern 5 sind vorzugsweise vorgespannt zwischen den Platten 6 a, 6 b sowie dem Bügel 8 angeordnet und dadurch, daß die Platte 6 b verstellbar auf den Gewindestangen 7 angeordnet ist und die. Koppelfedern 5 eine progressive Federkennlinie auf? weisen, ist eine denkbar einfache Möglichkeit geschaffen, die Eigenfrequenz des geschaffenen Feder-Massen-Systems feinfühlig und exakt, beispielsweise während eines Probelaufes der Anlage, in die ge-_ wünschte Relation zu der vorgegebenen Erregerfrequenz der Unwuchtmotoren 4 zu bringen.

Da der Betrieb des Wendelschwingförderers nahe der Resonanz im unterkritischen Bereich erfolgt, kann die Schwingungsamplitude des Wendelschwingförderers in einfacher Weise durch eine geringfügige Drehzahländerung der Unwuchtmotoren 4 in einem relativ großen Bereich variiert werden. Die erforderlichen Drehzahländerungen der Unwuchtmotoren 4 sind dabei derart gering, daß normale Drehstrom-Asynchronmotoren eingesetzt werden können, deren Schlupf über Stelltransformator, Potentiometer, Thyristoren od. dgl. verändert werden kann.

Auf Grund der progressiven Federkennlinie der Koppelfedern 5 ist dieser Wendelschwingförderer weitgegehend belastungsunabhängig, da die von der schwankenden Masse des Fördergutes hervorgerufenen Veränderungen der Eigenfrequenz des Systems durch die progressiv wachsende, Federkennzahl bei

ίο höherer Massenbelastung weitgehend ausgeglichen werden.

Claims (2)

. Patentansprüche:

1. Wendelschwingförderer mit Unwuchterregung, dessen Förderwendel über angestellte Koppelfedern mit einer Freimassc verbunden ist und dessen Unwuchtantrieb mit einer Erregerfrequenz arbeitet, die geringfügig unterhalb der Eigenfrequenz des so gebildeten Zwei-Massen-Schwingungssystemsliegt, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß als Unwuchtantrieb (4) zwei selbsttätig synchronisiert rende Unwuchtvibratoren (4) mit Drehstrom-Asynchronmotor vorgesehen sind, deren Erregerfrequenz in kleinen Grenzen veränderbar ist, und daß als Freimasse (6 a, 6 b) vier Einzelmassen vorgesehen sind, die paarweise an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Förderwendel (2) angeordnet sind, und sich über als progressive Schraubenfedern (5) ausgebildete vorgespannte Koppelfedern gegen die Förderwendel (2) abstützen, wobei jeweils eine Einzelmasse (6 α) eines Paares (6 a, 6 ft) von Einzelmassen einen Unwuchtvibrator (4) trägt.

2. Wendelschwingförderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelmassen (6 a, 6&) mit Bohrungen versehen sind, in denen von den Koppelfedern teilweise umgebene verstellbare und an ihren Endabschnitten mit Muttern gehaltene Gewindestangen (7) angeordnet sind, die jeweils zwei Einzelmassen (6 a, 6 b) eines Paares von Einzelmassen starr miteinander verbinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen