DE1558839A1 - Schwingantrieb unter Anwendung von zwei sich selbst synchronisierenden gegenlaeufig umlaufenden Unwuchten - Google Patents

Description

Prof. Dr.-Ing. Heinz Jordan , P 15 58 839.3 Hannover» Hildesheimerstr. 40

Prof. Dr.-Ing. Oskar Mahrenholtz
Holtensen, Bergstr. 156

Dr.-Ing. Gerhard Roder . < - ■

Langenhagen, Hindenburgstr.

Dr.-Ing. Karl-Heinz Wehmeier
Beckum, Marienstr· 22

Dr.-Ing. Michael Weis
Hannover, Nestroyweg 6

Schwingantrieb unter Anwendung von zwei sich selbst synchronisierenden gegenläufig umlaufenden Unwuchten

Die Erfindung bezieht eich auf Schwingantriebe unter Anwendung von zwei sich selbst synchronisierenden gegenläufig umlaufenden Unwucht en, insbesondere zum Antrieb von Schwingnutzgeräten.

Es ist bereits eine Einrichtung zur Schwingungserzeugung eines elastisch gelagerten starren Körpers mit wenigstens zwei an dem starren Körper angeordneten und betriebenen Unwuchterregern bekannt geworden, deren Unwuchtmassen um zwei parallele Achsen gegensinnig umlaufen, wobei die Unwuchterreger unabhängig voneinander angetrieben werden |^41.

Es sind auch schon Schwingantriebe mit sich selbst gegenläufig synchronisierenden Unwuchtmotoren bekannt geworden, bei denen infolge unterschiedlicher Motorkennlinien die eine Unwucht gegenüber der anderen nacheilt, so daß die Richtung der polarisierten Erregerkraft nicht mehr senkrecht auf der den beiden Motorwellen gemeinsamen Ebene steht /1J·

Es ist ferner ein Schwingförderer oder ein Schwingsieb mit mindestens zwei Fliehkrafterregern bekannt geworden, deren resultierende Erregungekraftrichtung zumindest annähernd durch den Geeamt-

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Schwerpunkt des mit Last schwingenden Förderers bzw. Siebes verläuft, wobei die Erreger symmetrisch zu einer Förder- bzw·. Siebschwerlinie angeordnet sind, und die sich in selbst synchronisierendem Umlauf haltenden Fliehkrafterreger mit je einem eigenen Antrieb versehen sind, deren Antriebsleistungen einstellbar sind und deren Drehrichtung wahlweise gleich oder gegensinnig ist Γ 5]·

Bei dieser Einrichtung wird vorteilhaft die Richtungsänderung der Erregerkraft zur Föderleistungs- und Richtungseinstellung durch Drosselung der Antriebsleistung jeweils eines der beiden Motoren erreicht.

Es ist ferner bekannt, daß beim Abschalten eines Antriebsmotors (dann ist die Antriebsleistung auf den Wert Null abgesenkt worden) ein Nacheilwinkel von 10 - 20° auftritt m * während durch experimentell bestätigte theoretische Untersuchungen ein Nacheilwinkel von 90° möglich wäre (der allerdings aus Sicherheitsgründen - wie bei der Synchronmaschine - nicht voll ausgenutzt werden darf) [öj. Ein kleiner Nacheilwinkel bewirkt aber nur eine kleine Änderung der Schwingnutzleistung, d. h. beispielsweise der Förderleistung einer Förderrinne.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Schaffung eines Schwingantriebes unter Anwendung von zwei sich selbst synchronisierenden gegenläufig umlaufenden Unwuchten zugrunde, bei welchen die Schwingnutzleistung auf einfache Weise in weiten Grenzen verändert werden kann. Ausgehend von einem Schwingantrieb unter Anwendung von zwei sich selbst synchronisierenden gegenläufig umlaufenden Unwuchten, insbesondere zum Antrieb von Schwingnutzgeräten mit veränderlicher Leistung, besteht die Erfindung darin, daß die'

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Richtung der polarisierten Unwuchtkraft entsprechend der Nacheilung einer der beiden gegenläufigen Unwuchten gegenüber der anderen in weiten Grenzen veränderbar ist. Diese Nacheilung einer der gegenläufig synchron rotierenden Unwuchten kann durch Abbremsen eines der beiden Motoren vollzogen werden, beispielsweise durch ein mit dem abzubremsenden Motor gekuppeltes Gebläse durch Änderung der Luftförderleistung, durch eine mit dem abzubremsenden Motor gekuppelte mechanische Bremse oder dadurch, daß im Falle von Elektromotoren als Antriebsmotoren das Klemmenspannungssystem des abzubremsenden Motors verändert wird. Die Änderung des Klemmenspannungssystems kann dadurch vollzogen werden, daß die Motoren im Gegenspannungsbereich mit einstellbarer Spannung betrieben werden, auch kann einer der beiden Motoren mit veränderbaren Reaktanzen und / oder Widerständen beschaltet werden und als Asynchrongenerator arbeiten. Auch kann die Abbremsung dadurch ausgeführt werden, daß einer der Ständerwicklungen ein Gleichstrom zugeführt wird.

Die bei der Nacheilung der gegenläufig synchron laufenden Unwuchten auftretende Drehzahländerung wird vorteilhaft zur Änderung der Schwingnutzleistung ausgenutzt.

Die Erfindung ist in den Figuren 1 bis 4 beispielsweise dargestellt.

In der Figur 1 ist mit 10 eine Schwingplatte bezeichnet, auf welcher die beiden Unwuchtmotoren 12, 14 befestigt sind. Die beiden Unwuchten 16, 18 laufen in der durch die Pfeile 20 gegebenen Richtung gegensinnig mit der gleichen Drehzahl um. Die Schwingplatte

10, welche mit einem Schwingnutzgerät auf geeignete Weise verbunden ist, im Falle von ResonanzabStimmung über Federn, im Falle

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von frei aufgehängten Nutzgeräten durch eine starre Verbindung, bewegt sich und das Gerät, wenn beide Unwuchtmotoren in gleicher Weise angetrieben werden, in der durch den stark ausgezogenen Pfeil 22 angegebenen Kraftrichtung hin und her. Gemäß der Erfindung wird einer der beiden Motoren., beispielsweise der Motor 14 auf irgendeine geeignete Weise abgebremst, wobei beide Motoren weiterhin im Gleichlauf bleiben. Entsprechend der Abbremsung, die dadurch erfolgen kann, daß eine mechanische Bremse, ein Gebläse oder eine Wirbelstrombremse bzw. eine Schaltungsänderung am Motor angewendet wird, wobei zur Erzielung größerer Nacheilwinkel der Motor zweckmäßig vom Netz zu trennen ist, wird Leistung verbraucht, so daß der Läufer des Motors 14 gegenüber dem Läufer des Motors zurückbleibt bzw. nacheilt. Demzufolge bleibt die Unwucht 18 des Motors 12 entsprechend des durch die Abbremsung erzeugten Winkels α zurück. Dadurch wird aber die Polarisationsebene der Unwuchtkraft aus der durch den Pfeil 22 gegebenen Richtung ausgelenkt und geht in eine veränderte Richtung über. Diese Richtung ist durch den gestrichelten Pfeil 24 gekennzeichnet.

Entsprechend diesem Nacheilwinkel α, der theoretisch maximal 90 betragen kann, aus Stabilitätsgründen aber praktisch 70° nicht übersteigen sollte, ändert sich die Richtung der polarisierten Unwuchtkraft in die durch den Pfeil 24 gegebene Richtung.

Im Falle von zwangsgeführten Schwingnutζgeräten, z. B. lenkerfedergeführten Förderrinnen, wie in Figur 2 dargestellt, wobei die Förderrinne 26 über Lenkerfedern 28 auf einer Grundplatte 30 ruht, die entweder auf einem Fundament starr ruht oder federnd aufgehängt ist (nicht dargestellt), ist die Bewegung des Rinnenbodens, insbesondere der Wurfwinkel für den Mikrowurf durch den Anstellwinkel der Lenkerfedern festgelegt. Von der auf die

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Rinne 26 durch, den Schwingungserreger eingeleiteten Erregerkraft ist nur der Anteil in Richtung des ausgezogenen Pfeiles 32 wirksam, dies infolge des Einflusses der Schrägstellung der Lenkerfedern 28 und der Kupplungsfeder 34 zwischen dem Schwingnutζgerät 26 und der Schwingplatte 10.

Wird der Motor 14 gegenüber dem Motor 12 abgebremst, dann verändert sich bei weiterhin synchronem Umlauf die" Lage der Unwucht 18, welche, wie in Verbindung mit Figur 1 beschrieben, nacheilt, so daß die Richtung der polarisierten Unwuchtkraft in die Richtung des gestrichelten Pfeiles 24 verlagert wird. In der Nutzrichtung, d. h. in der Richtung des Pfeiles 32 wird aber nur die entsprechend dem Pfeil 24 in der Richtung des Pfeiles 32 wirkende Komponente, d. h. die Projektion des Pfeiles 24 auf den Pfeil 32, die kleiner ist, wirksam. Dadurch wird aber die Schwingweite der Rinne, d. h. der Wurf der durch die Rinne ausgeübt wird, verringert und die Förderleistung geändert.

Im Falle von frei aufgehängten Förderrinnen, wie in Figur 3 dar-.gestellt, bewegt sich das Schwingnutzgerät, z. B. die Rinne 36, welche über weiche Federn 38 aufgehängt ist, in der durch die Erregerkraft gegebenen Richtung. Sie ist durch den voll ausgezogenen Pfeil 22 gegeben, wenn beide Unwuchten 16, 18 zueinander relativ gleich liegen, d. h, wenn keine der Unwuchten vor- bzw. nacheilt» Wird, wie in Verbindung mit Figur 1 beschrieben, der Unwuchtmotor 14 abgebremst, darin eilt die Unwucht 18 dieses Unwuchtmotors entsprechend nach. Dadurch verändert sich die Richtung der polarisierten Unwuchtkraft aus der durch den Pfeil 22 gegebenen Richtung in die durch den gestrichelten Pfeil 24 angedeutete Richtung. Dadurch wird der Abwurfwinkel ε und damit die

Wurfweite des Mikrowurfes verändert. Diese Änderung ist beispielsweise durch die in der Figur 3 dargestellten Winkel ε und ε¹ ersichtlich.

Bei in der Nähe der Resonanz abgestimmten Schwingnutzgeräten wird die beim Abbremsen eines der Antriebsmotoren auftretende Drehzahlabnahme vorteilhaft zur weiteren Verringerung der Schwingnutzleistung ausgenutzt. Erfolgt nämlich die Einstellung des Nacheilwinkels durch Abbremsen eines der beiden Motoren, so muß der ungestört am Netz gebliebene Motor die gesamte mechanische Wirkleistung einschließlich der Bremsleistung aufbringen. Infolgedessen sinkt die Drehzahl dieses am Netz angeschlossen gebliebenen Motors ab, wodurch die Erregerkraft weiter abnimmt, weil sich die Fliehkraft ändert. Diese Wirkung läßt sich durch Resonanzabstimmung noch weiter erhöhen. Es handelt sich hierbei um ein praktisches, zweckmäßiges und stabiles Verfahren zur Einstellung der Förderleistung, welches insbesondere für Dosierrinnen von Bedeutung ist.

Dies sei anhand der Kennlinie der Figur 4 erläutert, welche die Abhängigkeit der Schwingamplitude eines mit Unwuchtmotoren angetriebenen abgestimmten Schwingungssystems von der Erregerfrequenz darstellt. Der Betriebspunkt mit maximaler Förderleistung ist durch den Punkt 40 gekennzeichnet. Wird einer der beiden Antriebsmotoren der Unwuchtpaare abgebremst, dann ändert sich,wie vorstehend beschrieben, die Drehzahl und damit die Frequenz der Unwuchtumläufe, so daß der Betriebspunkt 40 in der durch den Pfeil 42 gegebenen Richtung wandert. Hierdurch wird aber die Schwingamplitude a stärker verändert, als durch die Umlauffrequenz gegeben. .Eine Änderung der Drehzahl der Unwuchten hat demgemäß eine Ände-

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rung der Schwingweite zur Folge. Diese Wirkung tritt zusätzlich zu der durch die Veränderung der Richtung der polarisierten Unwuchtkraft auf.

Der Einstellbereich, der durch die Beschränkung des Nacheilwinkels auf etwa 70° beschränkt ist, läßt sich auf das Doppelte erweitern, wenn die beschriebenen Maßnahmen abwechselnd an beiden Motoren durchgeführt werden; durch' dieses zusätzliche "Umschalten" kann die polarisierte Unwuchtkraft nach beiden Seiten um den Winkel % von der Senkrechten zur Schwingplatte eingestellt werden. Bei lenkergeführten Rinnen empfiehlt es sich, die Erregeranordnung unter einem Winkel (ß + ψ) vorzusehen, anstelle von ß, wobei der Einstellbereich 2 χ % ausgenutzt wird. Bei frei aufgehängten Rinnen - wo die Verdrehung um ^ schon ausreichende Fördergeschwindigkeitsänderung mit sich bringt - kann man diesen Effekt zur Umkehrung der Förderrichtung ausnutzen.

Iin Falle des Antriebes durch Elektromotoren, insbesondere durch Käfigläufermotoren, wird der abzubremsende Motor, beispielsweise der Motor 14 in Figur 1, vorzugsweise elektrisch abgebremst. Dazu kann grundsätzlich Jede der bekannten unsymmetrischen Bremsschaltungen dienen. Insbesondere kann - nach Hochfahren und erfolgtem Synchronisieren - der abzubremsende Motor in an sich bekannter Weise durch Vertauschen zweier Netzzuleitungen in den Gegenstrombremsbereich gebracht werden, wobei die niedrigere symmetrische Spannung vorzugsweise durch einen Regeltransformator eingestellt wird. Das elektrische Bremsen des nicht ungestört am Netz verbliebenen Motors erfolgt besonders vorteilhaft dadurch, daß der abzubremsende Motor vollständig vom Netz gebremst wird und die Ständerwicklung mit Widerständen, Kondensatoren (und gegebenenfalls

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auch Drosselspulen) beschältet wird, so daß er als Asynchrongenerator auf die leistungsverzehrenden Wirkwiderstände arbeitet, oder aber dadurch, daß der abzubremsende Motor nach erfolgter
Trennung vom Drehstromnetz mit einer oder mehreren Ständerwicklungen an Gleichstrom gelegt wird und im Betrieb als Gleichstrombremse arbeitet.

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Claims (7)

Prof. Br.-Ing. Heinz Jordan β Jft P 15 58 839.3 Hannover, Hildesheimerstr. 40 " * ν Prof. Dr.-Ing. Oskar Mahrenholtz Holtensen, Bergstr. 156 Dr.-Ing. Gerhard Roder Langenhagen, Hindenburgstr. 114 ; Dr.-Ing. Karl-Heinz Wehmeier Beckum, Marienstr. 22 Dr.-Ing. Michael Weis Hannover, llestroyweg 6 Pat ent anep riiche

1. Schwingantrieb unter Anwendung von zwei sich selbst gegenläufig synchronisierenden Unwuchten (16, 18) mit je einem Antriebsmotor (12, 14), deren eine (18) gegenüber der anderen (16) in während des Betriebes von außen einstellbarer Weise nacheilt, insbesondere zum. Antrieb von S.-hwingnutzgeräten mit veränderbarer Leistung, dadurch gekennzeichnet, daß besagter IJacheilwinkel durch Abbremsen eines der beiden Antriebsmotoren nach erfolgtem Synchronisieren eingestellt wird.

2. Schwingantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbremaurig eines der beiden Motoren durch ein mit dem abzubremsenden Motor gekuppeltes Gebläse durch Änderung der Luftförderleistung vollzogen wird.

3. Schwingantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., die Abbremsung eines der beiden Motoren durch eine mit dem abzubremsenden Motor gekuppelte mechanische Bremse vollzogen wird.

AA

4. Schvringantrieb nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbremsung eines der beiden Motoren dadurch vollzogen wird, daß im.Ealle.von Elektromotoren als Antriebsmotoren das Klemmenspannungssystem des abzubremsenden Motors verändert wird.

5. Schwingantrieb nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Klemmenspannungssystems derart vollzogen wird, daß der Motor im Gegenstrombremsbereich mit einstellbarer Spannung betrieben wird.

6. Schwingantrieb nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbremsen eines der beiden Motoren dieser mit veränderbaren Reaktanzen und / oder Widerständen beschaltet wird und als Asynchrongenerator arbeitet.

7. Schwingantrieb nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbremsen des Läufers des abzubremsenden Motors der Ständerwicklung ein Gleichstrom zugeführt wird.

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