DE19614569B4

DE19614569B4 - Rüttelvorrichtung

Info

Publication number: DE19614569B4
Application number: DE19614569A
Authority: DE
Inventors: Albert Barrington Musschoot
Original assignee: General Kinematics Corp
Current assignee: General Kinematics Corp
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2016-04-13
Also published as: AU699472B2; CA2174474C; US5591074A; AU5032596A; DE19614569A1; CA2174474A1

Abstract

Rüttelvorrichtung, umfassend:
einen im wesentlichen horizontal angeordneten Behälter (12) mit einer Materialträgerfläche (14), wobei der Behälter (12) eine von einem Einlaßende (18) zu einem Auswurfende (20) verlaufende Längsachse (16) aufweist;
eine erste Federanordnung (45, 47) zum federnden Halten des Behälters (12) relativ zu einer Stützeinrichtung (40, 44, 46);
eine Trägereinrichtung (50), die mittels einer von der ersten Federanordnung gesondert ausgebildeten zweiten Federanordnung (49) relativ zu der Stützeinrichtung (40, 48) federnd angebracht ist;
eine Rüttelgeneratoreinrichtung (68), die an der Trägereinrichtung (50) angebracht ist und außerhalb des Behälters (12) entlang einem von der Längsachse (16) versetzten, im wesentlichen linearen Weg (96) Rüttelkräfte erzeugt;
wobei eine dritte von der ersten und der zweiten Federanordnung (45, 47; 49) gesondert ausgebildete Federanordnung (56) zwischen der Trägereinrichtung (50) und dem Behälter (12) angebracht ist, um Rüttelkräfte von der Rüttelgeneratoreinrichtung (68) und der Trägereinrichtung (50) auf den Behälter (12) zu übertragen, und...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Materialien und insbesondere eine Trommel-Rüttelvorrichtung zum Zermahlen von Aggregaten, wie etwa abgebautem Erz, zum Zerkleinern voluminöser Erzklumpen auf Korngröße. Auch verwendbar ist die Vorrichtung in der Gießereiindustrie zum Reinigen von Gußerzeugnissen, Vermengen granulärer Materialien u. dgl.
Die Nutzung von Rüttelbewegung zum Mahlen, Reinigen, Vermengen, Vermischen und Trennen von Gußerzeugnissen von Gußmedien ist vorangeschritten, seit der Anmelder eine schwenkbare Rüttelpoliermaschine zum Patent angemeldet hat ( US-PS 3,157,004 , ausgegeben am 17. November 1994). Die Gußerzeugnisse und Gußmedien wurden unter Verwendung eines Zwei-Massensystems Rüttelkräften ausgesetzt (Erregungselement und Motor als eine Masse und Behälter und Rahmen als zweite Masse) mit dazwischen eingesetzten Federn, so daß die Rüttelkräfte durch den Behälter nicht nur die Gußerzeugnisse und Medien heftig durchrüttelten, sondern auch die Gußerzeugnisse und Medien in einer allgemein kreisförmigen Bewegung umwälzten, um hierdurch die Gußerzeugnisse zu mahlen, reinigen, polieren oder/und Hochglanz zu polieren.
Zur Verstärkung der Umwälzbewegung der Maschine, Verbesserung der Balance der Maschine und zur Minderung von Abnutzung der Lager und zur Beschleunigung des Vorgangs meldete der Anmelder eine verbesserte Rüttelvorrichtung zum Patent an ( US-PS Re. 33,542 , Reissue-Ausgabe am 26. Februar 1991), in der die Rüttelgeneratorvorrichtung von der Längsachse des Behälters versetzt angebracht ist, wobei eine lineare Rüttelkraft von der Rüttelgeneratorvorrichtung von außen zum Behälter gelangt, wodurch die Teile in dem Behälter besser gemahlen, zerkleinert, gefördert und umgewälzt werden. Diese Vorrichtung erwies sich als außerordentlich effizient, besonders vielseitig und wirtschaftlich erfolgreich. Wegen des enormen Volumens und Gewichte der Vorrichtung und der Betriebsparameter der patentierten Vorrichtung wurden jedoch Schwingungen von der Vorrichtung in die Tragstruktur übertragen, wodurch sich Probleme in die Vorrichtung enthaltenden Gebäude ergaben, sowie manchmal auch bei benachbarten Gebäuden.
Es stellte sich heraus, dass bei Betrieb dieser Vorrichtung jedes ihrer viele Tonnen wiegenden Teile Vibration in die Tragstruktur (das Gebäude) und dann in den Boden einleitet. Diese Vibrationen erzeugen manchmal Wellen der Rüttelbewegung durch den Boden, und es ist bekannt, dass sie sich mit Eigenfrequenzschwingungen angrenzender Gebäude überlagern und tatsächlich gewaltige tief tönende Schwingungen in dem angrenzenden Gebäude erzeugen, die unerwünschten Lärm und Vibrationsempfindungen verursachen können.
Die US 4,926,601 offenbart eine Rüttelvorrichtung, welche einen im Wesentlichen horizontal angeordneten Behälter umfasst, welcher über eine erste Federanordnung an einer Stützeinrichtung federnd abgestützt ist. Zusätzlich umfasst die Rüttelvorrichtung eine Rüttelgeneratoreinrichtung, welche an einer Tragplatte angebracht ist, die über eine weitere Federanordnung an dem Behälter abgestützt ist, um Rüttelkräfte von der Rüttelgeneratoreinrichtung auf den Behälter zu übertragen und den Behälter und dessen Inhalt zu rütteln.
Aus der EP 0 636 456 A1 ist eine weitere Rüttelvorrichtung bekannt mit einem im Wesentlichen horizontal angeordneten Behälter mit einer Materialträgerfläche, wobei der Behälter mittels einer ersten Federanordnung relativ zu einer Stützeinrichtung federnd angebracht ist. Zum Rütteln des Behälters ist eine an einer Trägereinrichtung angebrachte Rüttelgeneratoreinrichtung vorgesehen, welche mittels einer weiteren Federanordnung an dem Behälter angebracht ist, um Rüttelkräfte von der Rüttelgeneratoreinrichtung auf den Behälter zu übertragen und den Behälter und dessen Inhalt zu rütteln.
Die US 2,353,492 offenbart unterschiedliche Rüttelvorrichtungen, welche jeweils im Wesentlichen aus einer Trägereinrichtung mit einer Rüttelgeneratoreinrichtung bestehen, welche mittels einer ersten Federanordnung an einer Stützeinrichtung federnd angebracht sind, wobei ein zu rüttelnder Gegenstand mittels einer weiteren Federanordnung an der Trägereinrichtung abgestützt ist.
Aus der US 3,812,625 ist eine Rüttelvorrichtung zum Polieren von Steinen bekannt, welche im Wesentlichen aus einer U-förmigen Trägereinrichtung besteht, welche über eine Blattfeder an einer Stützeinrichtung federnd abgestützt ist und ohne Zwischenschaltung weiterer Federelemente einen vertikal angeordneten Behälter ungefedert abstützt. Um die Trägereinrichtung und den vertikalen Behälter zu rütteln, ist eine Rüttelgeneratoreinrichtung fest an der Trägereinrichtung angebracht. Darüber hinaus ist zwischen der Federanordnung und der Stützeinrichtung eine Stange vorgesehen, mittels welcher die Resonanzfrequenz des Systems und die Amplitude des Behälters verändert werden kann.
Aus der US 4,164,328 ist eine weitere Rüttelvorrichtung bekannt, welche eine Trägereinrichtung mit einer Rüttelgeneratoreinrichtung umfasst, welche über eine Federanordnung relativ zu einer Stützeinrichtung federnd angebracht ist. An der Trägereinrichtung sind zwei im Wesentlichen horizontal angeordnete Behälter fest angebracht, deren Inhalte beim Betrieb der Rüttelgeneratoreinrichtung gerüttelt werden. Die Rüttelvorrichtung ist mit einer Druckversorgung versehen, um die Balgen der Federanordnung hinsichtlich ihres Innendrucks zu verändern, um die Höhe, horizontale Neigung und Querneigung der Rüttelvorrichtung zu verändern.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Rüttelvorrichtung so auszubilden, dass sie in eine Tragstruktur eingeleitete Vibrationen minimiert.
Diese Aufgabe wird durch eine Rüttelvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine verbesserte Anordnung, die die Rüttelkräfte besser ausbalanciert, in den Boden oder die Tragstruktur eingeleitete Rüttelkräfte reduziert und das Volumen und Gewicht der Vorrichtung reduziert, während sie gleichzeitig einen weiteren Bereich von Betriebsparametern ermöglicht als bisher.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist ein Behälter oder eine Trommel relativ zu einer Befestigungsfläche an diametral entgegengesetzten Seiten des Behälters elastisch angebracht. Der Behälter oder die Trommel weist an einer Seite eine kurze horizontal verlaufende Platte auf, die durch Gummi oder Schraubenfedern elastisch abgestützt ist, die von der Tragstruktur oder der Befestigungsfläche gehalten sind. Von der entgegengesetzten Seite des Behälters oder der Trommel steht eine breite horizontal verlaufende Platte radial ab, welche zwischen einer Mehrzahl von Paaren mit Abstand angeordneter Luftfedern gefangen ist, wobei eine Feder jedes Paars von einem langgestreckten Trägerelement oder Balken gestützt ist, der wiederum an seinen entgegengesetzten Enden an einer Luftfeder gestützt ist, die durch die Tragstruktur oder Befestigungsfläche gehalten ist. An dem langgestreckten Trägerelement oder Balken ist eine Rüttelgeneratoreinrichtung angebracht. Die den Behälter oder die Trommel stützenden Luftfedern und die das Trägerelement oder den Balken stützenden Luftfedern sind wirkungsmäßig um 180° derart phasenversetzt, daß ein Teil der Rüttelkraft von dem Rüttelgenerator dazu genutzt wird, eine Balance zwischen den den Behälter stützenden Luftfedern und den das Trägerelement stützenden Luftfedern einzurichten, um die zum Boden oder der Haltefläche übertragenen Vibrationskräfte zu reduzieren. Die Verwendung der Luftfedern reduziert das Gewicht der Vorrichtung und verlängert die Zeit zwischen Reparaturen der Anlage und vergrößert den Bereich von Betriebsparametern für die Anlage.
Die Rüttelerzeugungseinrichtung kann ein Zwei-Massensystem sein, ein synchronisiertes Antriebssystem, ein Ein-Exzenterantriebssystem oder ein Zwangsantriebssystem.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführung der Trommelrüttelvorrichtung;
2 ist eine Teildraufsicht auf den linken Abschnitt von 1;
3 ist eine vergrößerte Teilansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung;
4 ist eine Endansicht in Blickrichtung von links auf 3;
5 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 5-5 von 1;
6 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 6-6 von 1, entsprechend den 4 und 5 vergrößert; und
7 ist eine schematische Darstellung des Antriebszugs von dem Motor zu den Exzentern.
Die 1 bis 7 zeigen eine bevorzugte Ausführung einer Rüttelvorrichtung 10. Verwendbar ist diese Vorrichtung zum Mahlen bergmännisch abgebauter Aggregate auf eine reduzierte Partikelgröße, Reinigen von Gußerzeugnissen oder Teilen, Feinpolieren oder/und Polieren von Gußerzeugnissen oder Teilen, Herausschütteln von Medien aus Gußerzeugnissen oder Teilen, Mischen und Vermengen granulärer oder pulverartiger Materialien u. dgl. Allgemein dient die Vorrichtung zur Bearbeitung von Produkten mit oder ohne Arbeitsmedium.
Ein neuartiges Befestigungssystem unter Verwendung von Luftfedern nutzt einen Teil der Rüttelkräfte für einen Ausgleich oder eine Balance zwischen dem Trommelhalter und dem Rüttelgeneratorträger mit der Folge, daß weniger Vibrationen zum die Vorrichtung tragenden Boden oder zum Erdboden übertragen werden.
Die Rüttelvorrichtung 10 umfaßt einen Behälter 12, der zylindrisch dargestellt ist, jedoch auch quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein kann, mit einer gekrümmten, jedoch nicht notwendigerweise kreisförmigen Materialträgerfläche 14, wie in den 4, 5 und 6 gezeigt. Der zylindrische Behälter oder die Trommel 12 hat eine Längsachse 16, die in 1 horizontal dargestellt ist, jedoch auch von einem Einlaßendabschnitt 18 zu einem Auslaßendabschnitt 20 ein wenig abwärts geneigt sein kann, um die Zeit abzukürzen, während der die abgebauten Erzklumpen, ein Gußerzeugnis oder/und ein Medium zur Bearbeitung in dem Behälter verbleibt. Der Einlaßendabschnitt 18 hat einen Einlaßdurchgang oder eine Öffnung 22, durch die zu bearbeitendes Material 24 und 25 in den Behälter gekippt werden kann. In einer leicht modifizierten Ausführung der Vorrichtung kann eine Einlaßöffnung (nicht gezeigt) in der Endwand 26 des Behälters oder in der Seitenwand des Behälters angeordnet sein, wobei durch diese Öffnung ein Förderer (nicht gezeigt) das Material 24 und 25 in den Behälter fördern kann. Die Vorrichtung dient in einer bevorzugten Ausführung zur Bearbeitung von abgebauten Aggregaten aus Erzklumpen 24 und Steinen, Schmutz oder/und Sand 25. Die Vorrichtung dient in einer anderen bevorzugten Ausführung zur Bearbeitung von Gußerzeugnissen 24' und Gußmedien 25', von denen keine gezeigt sind.
Das bearbeitete Material, das Erz 24 oder die Gußerzeugnisse 24' und einige Steine 25 verlassen den Behälter durch eine Auswurföffnung oder einen Durchgang 28 (nicht gezeigt) in der Endwand 29 oder durch eine Auswurföffnung oder einen Durchgang (nicht gezeigt) in der Längsseitenwand 30 des Behälters nahe dem stromabwärtigen Ende des Behälters. In der Praxis arbeitet ein nicht gezeigter Förderer mit der Auswurföffnung oder dem Durchgang 28 zusammen, um das bearbeitete Material aufzunehmen und es zur nächsten Station zu transportieren. Der Schmutz und einige Steine 25 oder/und Sand 25' wird von geeigneten Öffnungen nahe dem Austrittsendabschnitt des Behälters ausgeworfen.
Der Behälter 12 weist eine Vielzahl von Rippen oder Platten 32 auf, die relativ zur Längsachse der Trommel quer orientiert sind und mit gleichem Abstand entlang der Länge des Behälters angeordnet sind. Wie in den 3, 4, 5 und 6 gezeigt, umfaßt jede Rippe oder Platte 32 einen im wesentlichen kreisförmigen oberen und unteren Rand sowie einen zentralen Ausschnitt 33, der, etwa durch Schweißen, an der Außenfläche des Behälters angebracht ist, einen kurzen Flansch 34, der an einer Seite nach außen oder hinten vorsteht, und einen langen oder breiten Flansch 35, der an der entgegengesetzten Seite nach außen oder nach vorne absteht. Eine langgestreckte radial ausgerichtete Tragplatte 36 ist an einer Seite des Behälters sowie am Unterrand 37 jedes kurzen Flansch 34 jeder Querrippe oder Platte 32 angebracht. In ähnlicher Weise, nur in Radialrichtung länger, ist eine langgestreckte radial ausgerichtete Tragplatte 38 an der entgegengesetzten Längsseite des Behälters und am Unterrand 39 jedes nach vorne vorstehenden langen oder breiten Flansch 35 jeder Querplatte 32 angebracht. Die Tragplatten 36 und 38 fluchten bevorzugt miteinander und mit der Längsachse des Behälters und liegen in einer gemeinsamen Ebene.
Zwei mit Längsabstand angeordnete Stützen 40 und 42 stehen auf einer Stützfläche wie etwa auf dem Untergrund oder auf einem Fabrikboden. Jede Stütze 40, 42 hat gemäß Darstellung drei Ebenen 44, 46 und 48, wobei jede Ebene 44 eine Luftfeder 45 trägt, die wiederum die breite Tragplatte 38 des Behälters trägt, wobei jede Ebene 46 Schrauben- oder Gummifedern 47 trägt (siehe 4, 5 und 6), die bevorzugt als Gummifedern ausgebildet sind, jedoch auch von jedem anderen Federtyp sein können, welche die kurze Tragplatte 36 stützen, und wobei jede Ebene 48 eine Luftfeder 39 trägt, die wiederum ein Ende eines Balkens oder Trägers 50 stützt, wobei dieser Balken oder Träger mehrere Luftfedern 52, 58 in Eingriff mit der breiten Tragplatte 38 trägt. Wie am besten in 3 zu sehen, durchsetzen Bolzen 53 die Platte 38 und die Oberseite der Ebene 44 mit einem Abstandshalter 55 um den Bolzen 53 zwischen der Platte 38 und der Deckplatte der Ebene 44 derart, daß in jeder Luftfeder 45 eine vorbestimmte Vorspannung erzeugt wird, wenn Muttern 57 auf den Bolzen 53 festgezogen werden. In ähnlicher Weise durchsetzen Bolzen 53' die Bodenwand 59 an der Unterfläche der Endabschnitte 54 des Trägers oder Balkens 50 und durchsetzen die Deckplatte der Ebene 48 mit einem die Bolzen 53 umgebenden Abstandshalter 55' zwischen der Bodenwand 59 des Halters und der Deckplatte der Ebene 48 derart, daß in jeder Luftfeder 49 eine vorbestimmte Vorspannung erzeugt wird. Die Bedeutung der Luftfeder-Tragstruktur wird nachfolgend im Detail näher erläutert.
Wie aus den 4, 5 und 6 ersichtlich, tragen die Ebenen 46 der Stützen 40, 42 den Behälter an der Rückseite oder der einen Seite mittels Gummi- oder Schraubenfedern 47, welche die Platte 36 tragen. Die Ebenen 44 der Stützen 40, 42 tragen den Behälter an der vorderen oder anderen Seite mittels der Luftfedern 45, welche die Platte 38 tragen. Das heißt, der Behälter 12 ist vorne und hinten und am Einlaßendabschnitt und am Auslaßendabschnitt durch Gummi- oder Schraubenfedern 47, die durch die Platte 36 und den Flansch 34 wirken, und Luftfedern 45, die durch die Platte 38 und den Flansch 35 wirken, federnd unterstützt. Die Vielzahl querverlaufender Rippen oder Platten 32, die etwa durch Schweißen an dem Behälter oder der Trommel und an den Platten 36 und 38 befestigt sind, ergeben eine starre Struktur, auf der der Behälter abgestützt ist.
Der langgestreckte Balken oder Träger 50 erstreckt sich im wesentlichen über die Länge des Behälters zwischen den Ebenen 48 der Stützen 40, 42. Der Balken oder Träger 50 ist starr und umfaßt eine flache Oberwand 51 und abgesetzte Endabschnitte 54 reduzierter Dicke mit einer Bodenwand 59, die sich durch die Luftfedern 49 auf den Ebenen 48 der Stützen 40 und 42 abstützen. Zwischen der Oberwand 51 des Trägers oder Balkens 50 und der langen Tragplatte 38 des Behälters befinden sich mehrere Luftfedern 52. Jede Luftfeder 52 ist zusammen mit einer zwei ten dazu passenden Luftfeder 58, die auf der oberen Fläche der langen Tragplatte 38 an dem Behälter abgestützt ist, Teil einer Federkupplung 56, die in 3 mit geschwungenen Klammern dargestellt ist. Wie am besten in den 3 und 5 zu sehen, sitzt eine Kappe 60 auf der Luftfeder 58, wobei vier Verbindungsstangen 62 durch die Kappe, durch vergrößerte Öffnungen 64 in der breiten Tragplatte 38 und durch eine Gegenplatte 66 und eine Wand 51 des Trägers oder Balkens 50 hindurch laufen, wobei die Platte 66 zwischen der Luftfeder 52 und der Wand 51 des Balkens oder Trägers 50 angeordnet ist. Ein Abstandshalter 63 in Form eines Rohrs umgibt jede Verbindungsstange 62 und hat eine derart vorbestimmte Länge, daß beim Festschrauben von Muttern 67 auf den Enden der Verbindungsstangen 62 die Kappe 60, die Gegenplatte 66 und die Wand 51 des Balkens 50 an den Enden der Abstandshalter 63 anliegen, um die Luftfedern 58 und 52 gegen die entgegengesetzten Seiten der langen Tragplatte 38 um einen vorbestimmten Betrag zu komprimieren. Der Kompressionsgrad der Luftfederkupplungen 56 wird durch die letztlichen Vibrationsbewegungen bestimmt, die auf die Trommel und ihren Inhalt wirkt.
Von dem Balken oder Träger 50 hängt die Rüttelgeneratoreinrichtung 68 ab, wie am besten in den 1, 6 und 7 zu sehen, und sie umfaßt mit Abstand angeordnete Träger 70 und 72, die mit der Bodenwand 59 des Balkens 50 verbunden sind. Die gezeigten Träger enthalten drei nebeneinander und mit Abstand voneinander angeordnete Öffnungen 73, 74, 75, die entgegengesetzte Endabschnitte 76, 77 drehbarer Wellen 78, 79, 80 drehbar halten. An jeder Welle 79 und 80 ist ein langgestrecktes Exzentergewicht 82 befestigt. Die Exzentergewichte 82, 82 werden in entgegengesetzte Richtungen angetrieben, wobei sie sich zum Erzeugen der gewünschten Rüttelbewegung synchronisieren.
Wie in den 1 und 7 gezeigt, ist ein Antriebsmotor 84 an einer Platte 81 angebracht, die an einem Gelenk 87 an einer Plattform 85 angelegt ist, die auf der Montagefläche steht. Der Motor 84 treibt eine Welle 88 an, auf der eine Riemenscheibe 89 befestigt ist. An einem Endabschnitt jeder Welle 78, 79 und 80 ist jeweils eine Riemenscheibe 90, 91 bzw. 92 befestigt. Die Riemenscheiben 91 und 92 haben den gleichen Durchmesser, und die Achsen der Wellen 79 und 80 liegen in einer gemeinsamen Ebene im wesentlichen parallel zur Montagefläche. Eine zweite Riemenscheibe 93 ist in Flucht mit der Riemenscheibe 89 des Motors an der Welle 80 derart angebracht, daß ein Riemen 94 die Riemenscheiben 89 und 93 umschlingt und die Riemenscheibe 93 zusammen mit der Antriebsriemenscheibe 92 und der Welle 80 antreibt. Die Achse der Zwischenwelle 78 ist ein wenig über der Ebene der Achsen der Welle 79 und 80 derart angebracht, daß die Riemenscheibe 90 an der Welle 78 an ihrem obersten Abschnitt eine Tangente bildet, die mit Abstand über einer Tangente zum obersten Abschnitt der Riemenscheibe 91 verläuft. Ein Riemen 95 umschlingt die Riemenscheibe 90 an der Welle 80, wobei der Riemen mit seiner Unterseite auf der Oberseite der Riemenscheibe 91 läuft, die Riemenscheibe 90 von unten umschlingt und mit Abstand über der Riemenscheibe 91 direkt zurück und um die Riemenscheibe 92 verläuft. Wenn der Motor die Riemenscheiben antreibt, werden die Wellen 79 und 80 mit ihren zugeordneten Exzentern 82, 82 in entgegengesetzte Richtungen angetrieben. Die Exzenter synchronisieren sich unter Erzeugung einer linearen Rüttelkraft 96, die außerhalb des Behälters oder der Trommel verläuft. Die den Motor 84 tragende Schwenkplatte 81 wird etwa durch eine Spannfeder 97 federnd gegen Schwenkbewegung um das Gelenk 87 gehalten, so daß der Motor um einen kontrollierten Betrag verschwenken kann, um beim Anfahren oder bei ungleichmäßigen Belastungszuständen den Riemen unter Antriebsspannung zu halten.
Bei Betrieb wird der Motor 84 zum Antrieb der Exzenter 82 aktiviert, um eine Rüttelkraft zu erzeugen, die linear ist und im wesentlichen in Vertikalrichtung relativ zu der Montagefläche verläuft, auf der die Vorrichtung angebracht ist. Aufgrund der Anordnung der Luftfedern 45, 49 zueinander und der Rüttelwirkung von der Generatoreinrichtung 86, werden die auf die Luftfedern 45 wirkenden Kräfte zu den auf die Luftfeder 49 wirkenden Kräfte um 180° phasenversetzt sein, so daß ein Teil der erzeugten Rüttelkräfte verwendet wird, um einen Ausgleich zwischen der Luftfeder 45 und der Luftfeder 49 zu bilden. Auf diese Weise werden weniger Rüttelkräfte auf das Gebäude oder den Untergrund übertragen, auf der die Vorrichtung steht. Die Minderung der Rüttelkräfte auf das Gebäude oder den Untergrund reduziert durch die Vibrationen entstehenden Lärm.
Die Luftfedern können von der Bauart sein, die von Firestone Tire and Rubber Company unter dem Handelsnamen Airstroke Springs^® hergestellt und verkauft werden. Der Grad des Festziehens der Verbindungsstangen an den Luftfedern 52 und 58, der durch die Längen der Abstandshalter 63 zusammen mit dem den Luftfedern zugeführten Luftdruck bestimmt ist, bestimmt den Hub und die Amplitude der dem Behälter zugeleiteten Vibrationen. Der den Luftfedern zugeleitete Luftdruck ergibt sich durch geeignete Steuerungen von Pumpen an sich bekannten Typs, die normalerweise vom Hersteller der Luftfedern geliefert oder von diesem empfohlen werden. Die im wesentlichen vertikalen Rüttelkräfte erzeugen eine vibrierende Umwälz- bzw. Taumelwirkung in dem Behälter in etwa entlang der Linien, die im Reissue-US-Patent 33,542 vom 26. Februar 1991 des Anmelders beschrieben sind. Der Unterschied liegt darin, daß aufgrund der Steuermöglichkeit der Federkonstante der Hub und die Amplitude der Rüttelwirkung einen weiten Bereich von Betriebsparametern ergeben, die von der mit der Vorrichtung durchzuführenden Arbeit abhängen. Beispielsweise sind verschiedene Sätze von Betriebsparametern erforderlich, um die Größe von abgebauten Erzklumpen auf Taconit zu verkleinern, um Sand aus Gußerzeugnissen herauszuschütteln oder um Gußerzeugnisse zum Mahlen oder Polieren der Gußerzeugnisse umzuwälzen oder hin- und herzuschütteln.
In der Eisenerz- oder Taconitindustrie wird das Erz, d. h. das Eisenerz aus der Erde in Brocken oder Klumpen extrahiert, die im Fels eingebettet sind. Die Brocken oder Klumpen von Erz und Fels werden auf Golfballgröße, Baseballgröße oder/und ein Aggregat oder Verbundmaterial einer ersten Größe zerbrochen, das auch Schmutz und Sand enthalten kann. Das in den Behälter oder die Trommel 12 gekippte Aggregat oder Verbundmaterial wird Rüttelkräften ausgesetzt, die das Aggregat umwälzen, hin- und herrütteln bzw. in Taumelbewegung versetzen, wodurch die verschiedenen Elemente des Aggregats die Elemente abtragen und abmahlen, um die Größe der Elemente allmählich zu reduzieren, bis die Aggregate aus Pellet- oder korngroßen Erzkugeln zusammen mit Steinen und Sand bestehen. Die feinen oder kleinen Steine und der Sand werden fortlaufend ausgetragen, und das korngroße Erz und die korngroßen Steine werden auf einen Ausgangsförderer ausgeworfen. Magneten trennen die Erzkörner oder Erzpellets (Taconit) von inertem Stein und Sand, die den Pellets aus dem Auswurf folgen. Die Rüttelvorrichtung mahlt und trennt die Steine und das Erz und zerkleinert durch Mahlen das Erz auf Pelletgröße, die zur Verwendung in der Eisen- und Stahlindustrie erforderlich ist.
Um das Mahlen, das zur Zerkleinerung des Aggregats auf Pellet- oder Taconitgröße erforderlich ist, in praktischer Weise zu erreichen, benötigt die Rüttelvorichtung Schwerlastfedern zwischen dem Rüttelgenerator und der Trommel. Allein dies würde in der Tat zusätzliche Tonnen an Gewicht der Federn mit sich bringen, um die erforderliche Kraft zu erzeugen. Die Federn würden nach relativ kurzer Benutzung ausfallen, was zum Ersetzen der Federn aufwendige und schwierige Wartung erfordert. Die Verwendung der Luftfedern ermöglicht die Minderung des Gewichts pro Maschine um mehrere tausend Pfund. Die Luftfedern haben eine viel längere Lebensdauer und lassen sich bei Bedarf relativ schnell und billig austauschen. Die Luftfedern machen es möglich, der Federwirkung einen Steifheitsgrad zu geben, der mit herkömmlichen Schraubenfedern fast unmöglich zu erreichen ist.
Die linearen Rüttelkräfte, die auf die Außenseite der Trommel 12 längs der Linie 96 wirken, die an der von der Längsachse 16 der Trommel oder des Behälters 12 abgelegenen Seite des Schwerpunkts 17 im wesentlichen vertikal verläuft, bewirken, daß sich jeder Punkt auf der Oberfläche 14 der Trommel längs eines Wegs dreht, der auf einem Kreissegment liegt. Jedes der Kreissegmente hat ein im wesentlichen gemeinsames Rotationszentrum R, das mit 19 bezeichnet ist und sich an einer von der Längsachse 16 versetzten Stelle und an der vom Schwerpunkt 17 abgelegenen Seite der Achse 16 befindet, so daß die Kreissegmente nicht mit der gekrümmten Materialträgerfläche übereinstimmen. Die Federn 45 und 47 halten den Behälter oder die Trommel 12 so, daß sie eine ungedämpfte Rüttelbewegung durchführen können. Die Trommel oder der Behälter 12 ist gewöhnlich vom Einlaßende zum Auswurfende leicht abwärts geneigt, um die Bewegung des Materials durch die Trommel und aus dem Auswurf zu erleichtern.
Durch Ändern der Federkonstante der Luftfedern 52, 58 und durch Ändern der durch den Rüttelgenerator 68 erzeugten Rüttelkräfte 96 läßt sich in Anpassung an die gewünschte Behandlung des Gegenstands eine gewünschte Rüttel- oder Umwälzwirkung der Trommel 12 einstellen.
Eine Rüttelvorrichtung umfaßt einen im wesentlichen horizontal angeordneten Behälter mit einer Materialträgerfläche sowie eine Anordnung zur federnden Anbringung des Behälters relativ zu einer Stützfläche. Ein Träger ist relativ zu der Stützfläche federnd angebracht und ist ferner an dem Behälter federnd angebracht. Eine Rüttelgeneratoreinrichtung ist an dem Träger an einer von dem Behälter seitlich versetzten Stelle angeordnet. Die Rüttelgeneratoreinrichtung erzeugt eine Rüttelkraft entlang einem von dem Behälter versetzten linearen Weg. Ein Teil der Federhalterung des Behälters an der Stützfläche die Federhalterung des Trägers an der Stützfläche sowie die Federhalterung des Trägers an dem Behälter sind alle Federeinrichtungen mit variabler Kennung, die alle so eingestellt werden können, daß sie beim Betrieb der Vorrichtung erwünschten Parametern genügen. Die Federhalterung des Behälters an der Stützfläche und die Federhalterung des Trägers und des Rüttelgenerators an der Stützfläche sind um 180° phasenversetzt, was die Überleitung von Rüttelkräften auf die Stützfläche minimiert.

Claims

Rüttelvorrichtung, umfassend: einen im wesentlichen horizontal angeordneten Behälter (12) mit einer Materialträgerfläche (14), wobei der Behälter (12) eine von einem Einlaßende (18) zu einem Auswurfende (20) verlaufende Längsachse (16) aufweist; eine erste Federanordnung (45, 47) zum federnden Halten des Behälters (12) relativ zu einer Stützeinrichtung (40, 44, 46); eine Trägereinrichtung (50), die mittels einer von der ersten Federanordnung gesondert ausgebildeten zweiten Federanordnung (49) relativ zu der Stützeinrichtung (40, 48) federnd angebracht ist; eine Rüttelgeneratoreinrichtung (68), die an der Trägereinrichtung (50) angebracht ist und außerhalb des Behälters (12) entlang einem von der Längsachse (16) versetzten, im wesentlichen linearen Weg (96) Rüttelkräfte erzeugt; wobei eine dritte von der ersten und der zweiten Federanordnung (45, 47; 49) gesondert ausgebildete Federanordnung (56) zwischen der Trägereinrichtung (50) und dem Behälter (12) angebracht ist, um Rüttelkräfte von der Rüttelgeneratoreinrichtung (68) und der Trägereinrichtung (50) auf den Behälter (12) zu übertragen, und den Behälter (12) und dessen Inhalt zu rütteln; und wobei eine Änderungseinrichtung zum Ändern der Federkennung wenigstens einer der Federanordnungen zum Ändern der auf den Behälter (12) wirkenden Rüttelkräfte vorgesehen ist
Rüttelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen (40, 42) mit Befestigungsflächen (44, 46, 48) zur jeweiligen Lagerung des Behälters (12) und der Trägereinrichtung (50) versehen ist.
Rüttelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Federanordnung (45) zum federnden Halten des Behälters (12) relativ zu der Stützeinrichtung (40, 44) und die zweite Federanordnung (49) zum federnden Halten der Trägereinrichtung (50) relativ zu der Stützeinrichtung (40, 48) mit ihrer Wirkung um etwa 180° phasenversetzt sind, wenn die Rüttelgeneratoreinrichtung (68) den Behälter (12) rüttelt, wodurch weniger Rüttelkräfte auf die Stützeinrichtung (40, 44, 48) übertragen werden und die Rüttelvorrichtung besser ausbalanciert ist.
Rüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialträgerfläche (14) gekrümmt ist
Rüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Federanordnung (47, 45) eine Federeinrichtung (47) an einer Seite des Behälters (12) und eine Federeinrichtung (45) variabler Kennung an der anderen Seite des Behälters (12) aufweist, wobei sowohl die Federeinrichtung (47) als auch die Federeinrichtung (45) variabler Kennung auf der Stützeinrichtung (40, 44, 46) lagern.
Rüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Federanordnung eine variable Kennung besitzt und dass die Trägereinrichtung (50) mittels der, zweiten Federanordnung (49) an der Stützeinrichtung (40, 48) an einer von der Längsachse (16) des Behälters (12) seitlich versetzten Stelle federnd angebracht ist.
Rüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Federanordnung (56) eine variable Kennung besitzt.
Rüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderungseinrichtung (67) zum Ändern der von der Rüttelgeneratoreinrichtung (68) erzeugten Rüttelkraft vorgesehen ist.
Rüttelvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Ändern der Federkennung wenigstens einer der Federanordnungen variabler Kennung zur Abstimmung der Rüttelkraft zur Resonanz bei jeder Rüttelkrafteinstellung an der Rüttelgeneratoreinrichtung (68) dient, wodurch in den Behälter (12) eingeführte Materialien und Medien beim Durchtritt durch den Behälter (12) gerüttelt und umgewälzt werden.
Rüttelvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Federanordnung (45) variabler Kennung zwischen dem Behälter (12) und der Stützeinrichtung (40, 44) und die zweite Federanordnung (49) variabler Kennung zwischen der Trägereinrichtung (50) und der Stützeinrichtung (40, 48) Luftfedern sind, die mit einer Drucklufteinrichtung zum Ändern der Federkennung jeder Feder verbunden sind.
Rüttelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Luftfeder (45) zwischen dem Behälter (12) und der Stützeinrichtung (40, 44) zur zweiten Luftfeder (49) zwischen der Trägereinrichtung (50) und der Stützeinrichtung (40, 48) in ihrer Wirkung um 180° phasenversetzt ist, wodurch die Rüttelkräfte von der Rüttelgeneratoreinrichtung (68) zwischen der ersten Luftfeder (45) und der zweiten Luftfeder (49) ausgeglichen werden, um auf die Stützeinrichtung (40, 44, 48) wirkende Rüttelkräfte zu reduzieren.
Rüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttelgeneratoreinrichtung (68) eine Wellenanordnung (79, 80), die im wesentlichen parallel zu der Längsachse (16) angeordnet ist, an der Wellenanordnung (79, 80) gehaltene Exzentergewichte (82) sowie einen die Wellenanordnung (79, 80) und die Exzentergewichte (82) drehenden Motor (84) umfasst, um entlang dem von der Längsachse (16) versetzten, im wesentlichen linearen Weg Rüttelkräfte zu erzeugen.
Rüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federeinrichtung (47), welche die eine Seite des Behälters (12) relativ zu der Stützeinrichtung (40, 46) hält, und eine Federeinrichtung (45) variabler Kennung vorgesehen ist, die die andere Seite des Behälters (12) relativ zu der Stützeinrichtung (40, 44) hält, dass eine zweite Federanordnung (49) variabler Kennung zwischen gegenüberliegenden Enden der Trägereinrichtung (50) und der Stützeinrichtung (40, 48) angeordnet ist, dass eine dritte Federanordnung (56) variabler Kennung zwischen der Trägereinrichtung (50) und der anderen Seite des Behälters (12) angeordnet ist und dass die Rüttelgeneratoreinrichtung (68) an der Trägereinrichtung (50) an der anderen Seite des Behälters (12) versetzt angebracht ist.
Rüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttelgeneratoreinrichtung (68) mittels der zweiten Federanordnung (49) an der Trägereinrichtung (50) an einer von der Längsachse (16) des Behälters (12) seitlich versetzten Stelle angebracht ist.
Rüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttelgeneratoreinrichtung (68) eine Mehrzahl von Wellen (79, 80) umfasst, die zueinander und zur Längsachse (16) des Behälters (12) im wesentlichen parallel angebracht sind, eine Riemenscheibe (91, 92) am Ende jeder zweier benachbarten Wellen (78, 79, 80), durch zwei benachbarte Wellen (79, 80) gehaltene Exzentergewichte (82), eine Zwischenscheibe (90) an einer dritten Welle (78), die von den zwei benachbarten Wellen (79, 80) versetzt ist, einen Riemen (95), der um eine erste (92) der Riemenscheiben geschlungen, über die zweite (91) der Riemenscheiben gespannt und um die Zwischenscheibe (90) geschlungen ist und zurück zu der ersten Riemenscheibe (92) läuft und einen Motor (84), der die erste Welle (80) und die erste Riemenscheibe (92) dreht, um die zwei benachbarten Wellen (79, 80) und die Exzentergewichte (82) in entgegengesetzte Richtungen zu drehen, um eine von der Längsachse (16) versetzte, im Wesentlichen lineare Kraft zu erzeugen.
Rüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Federanordnung (45, 47) einen ersten Teil (47) und einen zweiten Teil (45) umfasst, wobei der erste Teil (47) der Federanordnung eine Seite des Behälters (12) hält und der zweite Teil (45) der Federanordnung eine variable Kennung aufweist und den Behälter (12) an der diametral entgegengesetzten Seite hält, wobei die Trägereinrichtung (50) an der entgegengesetzten Seite des Behälters (12) versetzt angeordnet ist, und wobei die zweiten und dritten Federanordnungen (49, 56) Luftfedern mit Einrichtungen zum Ändern der Federkennung der Luftfedern aufweisen.
Rüttelvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Luftfederanordnung (45), die die entgegengesetzte Seite des Behälters (12) hält, und die zweite Luftfederanordnung (49), die die Trägereinrichtung (50) und die Rüttelgeneratoreinrichtung (68) hält, in ihrer Wirkung um 180° phasenversetzt sind, so dass ein Teil der von der Rüttelgeneratoreinrichtung (68) erzeugten Rüttelkraft ansonsten zu der Stützfläche (40) übertragene Rüttelkräfte neutralisiert.
Rüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der lineare Weg (96) im wesentlichen vertikal verläuft.