DE2127433A1

DE2127433A1 - Unwuchterreger zum Antrieb eines Schwingförderers oder eines Schwingsie bes

Info

Publication number: DE2127433A1
Application number: DE19712127433
Authority: DE
Inventors: der Anmelder P ist
Original assignee: Grimmer, Klaus Jürgen, Dr Ing , 4720 Beckum
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1971-06-03
Publication date: 1972-12-21
Also published as: US3822604A; FR2140233B3; FR2140233A1; DE2127433B2; GB1346726A

Description

Dr_e-Ing. Klaus-Jürgen Grimmer, 4720 Beckum, Stiftstrasse 13

Unwuchterreger zum Antrieb eines Sohwingförderera oder eines

Schwingsiebes.

Die Erfindung betrifft einen Unwuchterreger zum Antrieb eines Schwingförderers oder eines Schwingsiebes, mit einem Drehstrom-Asynchronmotor, auf dessen Motorwelle mindestens ein Paar einander zugeordneter Unwuchtmassen angeordnet ist, wobei eine erste Unwuchtmasse eines Paares von Unwuchtmassen auf der Motorwelle fest angeordnet ist und die Stellung der zweiten Unwuchtmasse relativ zu der ersten Unwuchtmasse zu verändern ist.

Zum Antrieb eines Schwingförderers odor eines Schwingsiebes ist ein Unwuchterreger bekannt, auf dessen Motorwelle eine exzentrische Unwuchtmasse angeordnet ist, die während des Betriebes eine Fliehkraft erzeugt, so daß der Unwuchterreger bei beispielsweise fester Anordnung an dem Schwingförderer oder dem Schwingsieb dieses in kreisförmige Schwingungen versetzt. Will man statt einer kreisförmigen Schwingung, die für eine Förderung eine Neigung des Förder- bzw. Siebbodens notwendig macht, eine lineare Schwingung erzeugen, bei der eine Neigung nicht erforderlich ist, ao können zwei derartige Unwuchterreger an

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dem Schwingförderer "bzw. Schwingsieb angeordnet werden, die so an das elektrische Uetz angeschlossen werden, daß die Motorwellen gegensinnig umlaufen. Unter bestimmten Umständen synchronisieren die beiden unter einem vorgegebenen Winkel zum Förderboden an dem Schwingförderer bzw_e dem Schwingsieb angeordneten Unwuehterreger und erzeugen somit eine gerichtete Schwingung.» Oer Nachteil derartiger Unwuchterreger liegt darin, daß die aufgrund der zu der Motordrehachae exzentrischen Unwuchtmasse hervorgefe rufene Fliehkraft nicht zu verändern ist, so daß die infolge der erzeugten Fliehkraft hervorgerufene Schwingbreite des Schwingförderers bzw· Schwingsiebes und damit die Förderleistung des betreffenden Gerätes nicht zu verändern ist.

Man hat daher Unwuchterreger mit Drehstrom-Asynchronmotoren geschaffen, auf deren .Motorwelle jeweils mindestens ein Paar einander zugeordneter Unwuchtmassen angeordnet ist, wobei eine erste Unwuchtmasse eines Paares von Unwuchtmassen auf der Motorwelle fest angeordnet ist und die der ersten Unwuchtmasse zugeordnete zweite Unwuchtmasse relativ zur ersten Unwuchtmasse zu verschwenken istο Im allgemeinen wird nicht nur ein Paar von Unwuchtmassen vorgesehen, sondern es werden zwei jeweils fliegend an den Bndabschnitten der Motorwelle angeordnete Paare von Unwuohtiaassen vorgesehen. Mit derartigen Unwuchterregern ist es möglich/, die fliehkraft und damit über die Schwingbreite auch die Förderleistung zwischen einem Größtwert und einem Kleinstwert zu verändern. Eine derartige Veränderung ist jedoch nur im Stillstand und nicht im Betrieb möglich. Sind die beiden Unwuchtaaason eines Paares von Unwuchtmassen gleich groß, so kann

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die Förderleistung zwischen dem Größtwert, "bei dem die Unwuchtmassen im Verhältnis zur Motorwelle gleichgerichtet angeordnet sind, und Null eingestellt werdene Im letzteren Fall ist die Stellung der "beiden ünwuchtmassen jedes Paares von Unwuchtmassen einander entgegengerichtet, so daß sich die erzeugten Fliehkräfte jeweils aufheben.

Diese "bekannten Unwuchterreger weisen mithin gegenüber den Unwuchterregern mit nicht veränderbarer Fliehkraft bereits einen beachtlichen Vorteil auf. Sie sind jedoch dann nicht zu verwerten, wenn die Förderleistung während des Betriebes verändert werden muß. Das ist beispielsweise bei Dosieraufgaben notwendig. Es ist beispielsweise weiterhin dann erforderlich, wenn der Schwingförderer oder das Schwingsieb in einen Regelkreis geschaltet werden soll, der u.a. die Förderleistung des Schwingförderers bzw. Schwingsiebes regelt.

Für derartige Einsatzfälle, in denen die Förderleistung während des Betriebes stetig veränderbar sein muß, war man lange darauf angewiesen, sogenannte Unwuchtzellen mit einem drehzahlveränderlichen Motor, beispielsweise einem Gleichstrommotor, anzutreiben. Ein Gleichstromnetz steht jedoch in den meisten Einsatzfällen nicht zur Verfügung, so daß ein Einsatz derartiger Motoren nicht vorgesehen werden konnte.

Man war daher in derartigen Einsatzfällen darauf angewiesen, zwischen eine Unwuchtzelle und den Antriebsmotor ein regelbares Getriebe zu schalten oder aber einen Schwingförderer bzw. ein Schwingsieb mit elektromagnetischem Erreger vorzusehen, dessen Förderleistung während des Betriebes in einfacher Weise zu ver-

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ändern ist. Derartige Magnetantriebe weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie nur mit einer Antriebsfrequenz von 100 Hz oder 50 Hz arbeiten können· Derartige hohe Erregerfrequenzen erlauben aufgrund der Biegeeigenfrequenzen jedoch nur eine verhältnismäßig geringe Länge des Schwingförderers bzw. Schwingsiebes. Ein weiterer erheblicher Nachteil ist derjenige, daß die erzielbare Fördergeschwindigkeit - und damit die erreichbare Förderleistung - bei derartig hohen Erregerfrequenzen verhältnismäßig klein ist. Schließlich entwickeln elektromagnetische Schwingförderer bzw» Schwingsiebe erhebliche Geräusche und sind darüber hinaus verhältnismäßig teuer.

Es sind daher bereits verschiedenartige Unwuchterreger vorgeschlagen worden, deren !Fliehkraft zur Erzielung einer stetig veränderbaren Förderleistung während des Betriebes zu verändern ist. Diese bekannten Steuer- bzw· regelbaren Unwuchterreger weisen entweder aufwendige Verstelleinrichtungen für die Unwuchtmassen auf oder sie sind als Mehr-Massen-Resonanzsysteme ausgelegt, deren Abstimmung in die Nähe des Resonanzpunktes gelegt ist.

ils Beispiel für einen Unwuchterreger mit einer Verstelleinrichtung sei auf eine Ausführung verwiesen, bei welcher die Unwuchtmassen auf Naben des Gehäuses oder des Lagerschildes gelagert sind und nicht unmittelbar von der Antriebswelle angetrieben wer-, den, sondern über eine zwischen der Antriebswelle und den Unwuchtmassen angeordnete elektromagnetische Kupplung nur mittelbar. Solche Unwuchterreger mit komplizierten Verstelleinrichtungen sind nicht nur aufwendig in der Herstellung, sondern sie sind regelmäßig für den rauhen Betrieb wenig geeignet, da sie infolge

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der Vielzahl beweglicher Einzelteile verhältnismäßig störanfällig sind, und haben daher keine beachtliche Verbreitung finden können·

Als Resonanzsysteme ausgebildete Unwuchterreger weisen zwar den Vorteil auf, daß sie eine geringere Antriebskraft benötigen· Sie sind jedoch aufgrund der Resonanzabstimmung gegenüber der durch das Fördergut zwangsläufig vorgegebenen Dämpfung und Massenankopplung an den Schwingförderer bzw· das Schwingsieb empfindlich, da diese im voraus regelmäßig nicht bestimmbaren und nur schwer abschätzbaren Förderguteinflüsse das erwartete Betriebsverhalten entscheidend verändern können· Bin weiterer Nachteil ist derjenige, daß auch solche Resonanzantriebe verhältnismäßig aufwendig in der Herstellung sind. Sie benötigen nämlich regelmäßig eine große Anzahl von Federn sowie viel Gewicht, um die Gegenbzw. Freimassen realisieren zu können, deren Größe im Verhältnis zu der Nutzmasse des Schwingförderers bzw· Schwingsiebes in einem bestimmten Verhältnis stehen muß_o Bin weiterer Nachteil dieser Resonanzantriebe besteht darin, daß die Förderleistung üblicherweise nicht auf Null, sondern lediglich auf etwa nur 20 56 der maximal erreichbaren Förderleistung zu reduzieren iat. Dieser Nachteil wirkt sich insbesondere dann unangenehm aus, wenn die Korngrösse des vorliegenden Fördergutes aufgrund der kleinstmöglichen Auslauföffnung eines Bunkers eine bestimmte Rinnenbreite erforderlich macht, so daß die Schwingförderrinne oder das Schwingsieb zwangsläufig für eine erheblich höhere Förderleistung ausgelegt werden muß als sie an sich für den Einsatzfall erforderlich ist· Da es in derartigen Fällen nicht möglich ist, den oberen Regelbereich praktisch zu nutzen, ist der tatsächliche Re-

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gerbereich entsprechend kleiner und damit die Regelung "bzw. Steuerung als solche unempfindlicher. Als weiterer Nachteil hat sich bei einem derartigen Resonanzerreger gezeigt, daß die zur Erzielung gerichteter Schwingungen bei Unwuchterregern notwendige selbsttätige Synchronisation im unteren Regelbereich, d_eh. bei verminderter Drehzahl, außer Tritt fallen kann, wenn die Fliehkraft an den Antrieben auf einen zu kleinen Wert eingestellt ist. Die Synchronisation springt je nach den vorliegenden Einsatzbedingungen dann schlagartig aus der vorgegebenen Schwingungsrichtung in eine senkrecht zu dieser stehende Richtung um, wobei die beiden Unwuohterreger zwar nooh synchronisieren, die Förderung aufgrund der falschen Synchronisationsrichtung jedoch, zum Stillstand kommt«,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Unwuchterreger unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile zu verbessern und unter Verwendung der Grundkonstruktion eines einfachen handelsüblichen Unwuchterregers ohne aufwendige Verstelleinrichtung einen Unwuchterreger zum Antrieb eines Schwingförderers oder Schwingsiebes zu schaffen, dessen Fliehkraft zur Regelung bzw. Steuerung der Förderleistung während des Betriebes auf einfachste Weise zwischen einem Maximalwert und praktisch lull zu verändern, ist, wobei das Synchronisationsverhalten bei Anordnung von zwei gegenläufigen Unwuchterregern auch im unteren Drehsahlbereich stabil sein soll und der zum Steuern bzw. Regeln nutzbare Drehzahlbereich gegenüber bekannten als Resonanzsysteme ausgelegten Unwuchterregern noch erweitert werden soll, und der dennoch bei einem robusten Betriebsverhalten, wie es während des Betriebes nicht veränderbare einfache handelsübliche Unwuchterreger aufweisen, preiswert herzustellen sein soll· ₇

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Als Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß ein Steuermittel zum Verändern der Motordrehzahl vorgesehen ist und zwischen den beiden Unwuchtmassen eines Paares von Unwuehtmassen ein Yerbindungsmittel angeordnet ist, das bei einer Motordrehzahl zwischen Null und einem vorgegebenen Wert eine die zweite Unwuchtmasse in ihrer der Stillstandsstellung entsprechenden Ausgangsstellung haltende Rückstellkraft erzeugt, und das bei einer Motordrehzahl zwischen dem vorgegebenen Wert und der Henndrehzahl jeweils eine Rückstellkraft erzeugt, welche die zur ersten Unwuchtmasse nach außen beweglich ausgebildete und aufgrund der auf sie wirkenden Fliehkraft bei einer solchen Drehzahl nach außen ausgelenkte zweite Unwuchtmasse in einer gleichbleibenden, drehzahlabhängigen Stellung zur ersten Unwuchtmasse hält·

Dabei ist als Drehstrom-Asynchronmotor ein einfacher normaler Kurzschlußläufermotor vorgesehen, der außerordentlich robust und darüber hinaus in der Herstellung sehr billig ist· Als Steuermittel zum Verändern der Drehzahl des Kurzschlußläufermotors kann beispielsweise ein Steuer- bzw. regelbarer Vorwiderstand oder ein Transformator oder ein ähnliches Steuermittel vorgesehen sein, mit dem die Speisespannung des Motors im Verhältnis zur Hennspannung grundsätzlich beliebig zu reduzieren ist· Andererseits ist eine Verminderung der Speisespannung unter einen Wert, der etwa 80 bis 85 f> der Henndrehzahl des Kurzschlußläufermotors entspricht,nicht sinnvoll durchzuführen, da der Motor bei zu geringer Spannung stehenbleiben würde. Das bei einer solchen zu geringen Spannung erzeugte Drehmoment reicht dann nämlich nicht mehr aus, um die vorhandenen Widerstände -8-

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zu überwinden. Daraus ergibt sich ohne weiteres, daß durch eine derartige Drehzahlveränderung bei einem einfachen Unwuchterreger herkömmlicher Bauart, sich eine derartig geringe Veränderung der Förderleistung gegenüber der Maximalleistung erzielen läßt, die für praktische Belange völlig uninteressant ist. Dagegen wurde bei der Erfindung erkannt, daß dieser im Verhältnis zum gesamten Drehzahlbereich zwischen der Nenndrehzahl und Stillstand verhältnismäßig geringe zur Verfügung stehende Drehzahlbereich zwischen der Nenndrehzahl und etwa 80 bis 85 # der Nenndrehzahl bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Unwuchten und entsprechender Dimensionierung des Verbindungsmittels zwischen einem Paar von Unwuchten, ausreichen kann, um die Förderleistung während des Betriebes stetig feinfühlig zwischen dem Maximalwert und praktisch Null verändern zu können· Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die erste Unwuchtmasse eines Paares von Unwuchtmassen in bekannter Weise fest auf der Motorwelle angeordnet ist und die zweite Unwuchtmasse nach außen beweglich ausgebildet ist· Legt man die zweite Unwuchtmasse und das Verbindungsmittel nun so aus, daß sich die zweite Unwuchtmasse bei dem vorgegebenen Wert der Drehzahl von ca· 80 bis 85 # der Nenndrehzahl, bei dem das vom Motor erzeugte Drehmoment gerade noch ausreicht, um die vorhandenen Widerstände zu überwinden, sich gerade noch relativ zu der Motordrehachse in der der Stillstandsstellung entsprechenden Ausgangsstellung befindet, und daß die zweite nach außen beweglich ausgebildete Unwuchtmasse bei weiterer Steigerung der Drehzahl von der ersten Unwuchtmasse abhebt und bei Erreichen der Nenndrehzahl ihre größte Auslenkung zur ersten Unwuchtmasse bzw. zur Motordrehachse erfahren hat, so reicht der verhältnismäßig geringe Drehzahlregelbereich aus,

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um den Gesamtbereich der Fliehkraft zwischen dem Maximalwert und einem Kleinstwert zu überstreichen.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann immer dann, wenn die Förderleistung zwischen dem Maximalwert und praktisch Null während des Betriebes stetig verändert werden soll, der Schwerpunkt des aus der ersten und zweiten Unwuchtmasse sowie dem Verbindungsmittel bestehenden Massensystem&in der Motorachse liegen, wenn sich die zweite Unwuchtmasse in ihrer der Stillstandsstellung entsprechenden Ausgangsstellung befindet« Dabei sind mithin die beiden Unwuchtmassen eines Paares von Unwuchtmassen zusammen mit dem Verbindungsmittel zur Motordrehachse ausgewuchtet. Bis zum Erreichen der vorgegebenen unteren Drehzahlgrenze des Steuer- bzw. Regelbereiches«ist daher eine Fliehkraft nicht vorhanden, so daß die Schwingbreite des Schwingförderers bzw. Schwingsiebes und damit die Förderleistung Null ist.

Um dieses in einfacher Weise zu erreichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Verbindungsmittel mindestens eine vorgespannte Feder vorgesehen ist, wobei bevorzugt bei einem Paar einander zugeordneter Unwuchtmassen vier vorgespannte Schraubenfedern T/orgesehen sein können. Die infolge der Vorspannung bereits im Stillstand vorhandene Rückstellkraft ist bis zum Erreichen der vorgegebenen unteren Drehzahlgrenze des Regel- bzw. Steuerbereichs so groß, daß die zweite Unwuchtmasse in ihrer Ausgangsstellung verbleibt. Bei Überschreiten der vorgegebenen unteren Drehzahlgrenze des Regel- bzw. Steuerbereiches hat die auf die beweglich ausgebildete zweite Unwuchtmasse wirkende Fliehkraft infolge der wachsenden Drehzahl eine solche Größe erreicht, daß sie die in-__1Q_

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folge der ledervorspannung wirkende Rückstellkraft übersteigt und die zweite Unwuchtmasse von der ersten Unwuchtmasse abhebt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die zweite Unwuchtmasse symmetrisch zur Motorachse und symmetrisch zur ersten ebenfalls symmetrisch ausgebildeten Unwuchtmasse ausgebildet iat, und wenn weiterhin ein Führungsmittel für die zweite Unwuchtmasse vorgesehen ist, damit die zweite Unwuchtmasse beim Abheben von der ersten Unwuchtmasse eine vorherbestimmbare definierte Bewegung ausführen kann. Als Führungsmittel für die zweite Unwuchtmasse kann diese beispielsweise am freien Bndabschnitt in einer in der Art eines Bolzens ausgebildeten Führung geführt sein, deren anderer Bndabschnitt mit der ersten Unwuchtmasse fest verbunden ist. Vorzugsweise sind jedoch zur Führung zwei oder insbesondere bei verhältnismäßig breiten Unwuchtmassen vier derartige Führungsbolzen vorgesehen. Eine derartige Ausgestaltung ist auch insofern für eine einfache Konstruktion vorteilhaft, als ein fester Endabschnitt, der als Bolzen ausgebildeten Führungsmittel gleichzeitig als Haltemittel bzw. Zentriermittel für ein als Schraubenfeder ausgebildetes Verbindungsmittel zwischen der ersten und zweiten Unwuchtmasse eines Paares von Unwuchtmassen ausgebildet sein kann.

Um eine bei einer Drehzahl zwischen der Henndrehzahl und der vorgegebenen unteren Drehzahl des Regel- bzw. Steuerbereiches zwar drehzahlabhängig?, jedoch für jede Drehzahl dieses Bereiches stets gleichbleibende Stellung der zweiten Unwuchtmasse zur ersten Unwuchtmasse zu erzielen, muß das System so ausgelegt werden, daß die radiale Auslenkung des Schwerpunktes der zweiten*.,

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Unwuchtmasse eine Funktion der Motordrehzahl bzw· der jeweils entsprechenden Winkelgeschwindigkeit ist. Zur Erfüllung dieser Bedingung bei jeder Drehzahl in dem Regel- bzw. Steuerbereich kann die Gesamtfederkonstante c des Verbindungsmittels ungleich und zwar bevorzugt größer sein als das Produkt aus der Masse m der zweiten Unwuchtmasse und dem Quadrat der der Nenndrehzahl njj entsprechenden Winkelgeschwindigkeit: jj· Zur Erzielung einer jeweils definierten Stellung der zweiten Unwuchtmasse zur ersten Unwuchtmasse bei jeder Drehzahl kann weiterhin der Schwerpunktabstand der zweiten Unwuchtmasse, den diese im Stillstand zur Motordrehachse hat) ungleich und zwar bevorzugt größer als die Gros· se des Yorspannweges der Feder ausgebildet sein·

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird auf der Motorwelle, wie dieses an sich von handelsüblichen einfachen Unwuehtvibratoren bekannt ist, die während des Betriebes in ihrer Fliehkraft nicht veränderbar sind - nicht nur ein Paar von Unwuchtmassen, sondern es werden zwei Paare von Unwuchtmassen auf der Motorwelle vorgesehen, die jeweils fliegend an einem Endabschnitt der Motorwelle angeordnet sein können«

Will man in einem Sonderfall die Förderleistung nicht zwischen dem Maximalwert und HuIl₉ sondern zwischen dem Maximalwert und einem Wert verändern, der größer als Null ist, so läßt eich mit dem Erfindungsgegenstand der gesamte für eine Steuerung bzw. Regelung nutzbare Drehzahlbereich auch für eine derartige Veränderung zwischen zwei vorgegebenen Werten der Förderleistung ausnutzen, indem der Schwerpunkt des aus der ersten und zweiten Unwuchtmasse sowie dem Verbindungsmittel bestehenden Massensystems außerhalb der Motordrehachse auf der Symmetrieachse _<i₂-

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der Unwuchtmassen angeordnet wird und zwar mit einer radialen Verschiebung in Eichtung auf die zweite Unwuchtmasse. Bei einer derartigen .Ausgestaltung ist bereits bei der vorgegebenen unteren Drehzahl des Regel- bzw. Steuerbereiches eine Fliehkraft von beispielsweise 80 $ des Maximalwertes vorhanden, die sich infolge der Spreizung des Regelbereiches außerordentlich feinfühlig bis zum Maximalwert von 100 # verändern läßt» Würde man stattdessen bei einer derartigen Ausgestaltung den Schwerpunkt des Massensystems eines Paares von Unwuehtmassen nicht radial in Richtung auf die zweite Unwuchtmasse, sondern in Richtung auf die erste, feste Unwuchtmasse verschieben, so wäre damit zu erreichen, daß die Fliehkraft und damit die Förderleistung beim Abheben der zweiten Unwuchtmasse von der ersten Unwuchtmasse, nämlich bei Überschreiten der vorgegebenen unteren Drehzahl des Regel- bzw. Steuerbereiches, zunächst bis auf Null abnimmt und danach wieder ansteigt.

Ein beachtlicher weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber einem als Resonanzsystem ausgelegten bekannten Unwuchterreger besteht weiterhin darin, daß beim Vermindern der Motordrehzahl die Fliehkraft ständig bemerkenswert kleiner wird. Dadurch wird erreicht, daß auch im unteren Drehzahlbereich des Regelbereiches eine stabile Synchronisation erreicht wird, wenn zur Erzielung gerichteter Schwingungen zwei gegenläufige Unwuchterreger an dem Schwingförderer bzw.-am Schwingsieb angebracht werden. Die stabilere bessere Synchronisierung ergibt sich, weil die zur Synchronisierung gegenseitig auszutauschenden Kräfte nur erheblich kleiner sein müssen als dieses der Fall ist, wenn - wie bei dem bekannten Unwuchterreger - die Größe der Fliehkraft nahezu unabhängig von

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der geringfügigen Drehzahlveränderung konstant ist.

Die mit der Drehzahl abnehmenden Fliehkräfte ergeben darüber hinaus noch den außerordentlichen Vorteil, daß infolge der mit der Drehzahl abnehmenden Fliehkraft ein größerer Drehzahlbereich zur Verfugung steht, als dieses bei konstanter Fliehkraft der Fall ist. Denn infolge der im, unteren Drehzahlbereich geringeren und stets abnehmenden Fliehkraft werden die zu überwindenden Widerstandskräfte entsprechend kleiner, so daß ein geringeres Motorantriebsmoment ausreicht, ohne daß der Motor stehenbleibt. Infolgedessen kann die vorgegebene unterste Drehzahl des Regelbereiches kleiner gewählt werden, als dieses bei dem bekannten Resonanzantrieb der Fall ist»

Die Erfindung und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht in Richtung der Motorwelle eines Unwuchterregers auf ein Paar einander zugeordneter Unwuchtmassen und das zwischen ihnen angeordnete Verbindungsmittel in einer dem Stillstand entsprechenden Ausgangsstellung der zweiten Unwuchtmasse und

Fig. 2 den Unwuchterreger der Fig. 1 mit einer ausgelenkten Stellung der zweiten Unwuchtmasse, wie sie einer Drehzahl zwischen der vorgegebenen unteren Drehzahl des Regelbereiches und der Nenndrehzahl entspricht.

Die Zeichnung zeigt die seitliche Teilansicht eines Unwucht-

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erregers zum Antrieb eines Schwingförderers oder eines Schwingsiebes in Richtung der Motordrehachse 1. Der Unwuchterreger weist einen nicht dargestellten Kurzschlußläufermotor auf, dessen Motorwelle 2 an ihren beiden Endabschnitten Jeweils fliegend, d.h„ außerhalb der beiden ebenfalls nicht dargestellten Lager, ein Paar einander zugeordneter Unwuchtmassen 3» 4 aufweist, wobei die erste Unwuchtmasse 3 des in der Zeichnung ersichtlichen Paares von Unwuchtmassen 3, 4 auf der Motorwelle 2 fest angeordnet ist. Diese feste Anordnung wird im Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß die erste Unwuchtmasse 3 bis zu ihrer Bohrung 6 zur Aufnahme der Motorwelle 2 mit einem radial zur Motordrehachse 1 verlaufenden Schlitz 7 versehen ist. Wach dem Aufziehen der ersten Unwuchtmasse 3 auf die Motorwelle 2 werden die einander gegenüberliegenden und durch den Schlitz 7 getrennten Teile der ersten Unwuchtmasse 3 mittels einer Schraube 8 gegeneinander gezogen, wodurch die erste Unwuchtmasse 3 auf der Motorwelle 2 durch Klemmen formschlüssig gehalten ist. Die zweite Unwuchtmasse 4 ist dagegen nicht fest angeordnet, sondern relativ zu der ersten Unwuchtmasse 3 - und damit relativ zur Motordrehachse 1 - in ihrer Stellung zu verändern; sie kann nämlich in Richtung des Pfeiles 9 relativ zur Motordrehachse 1 nach außen ausgelenkt werden.

Als Steuermittel zum Verändern der Motordrehzahl ist ein ebenfalls nicht gezeichneter Transformator vorgesehen, mit dem die Speisespannung des Kurzschlußläufermotors zu verändern ist.

Zwischen den beiden Unwuchtmassen 3, 4 des dargestellten Paares von Unwuchtmassen ist ein Verbindungsmittel 11 angeordnet,- welches aus vier vorgespannten Schraubenfedern besteht, von denen

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in der Zeichnung nur zwei Federn erkennbar sind. Die anderen beiden, nicht erkennbaren Federn liegen hinter den beiden dargestellten. Der Schwerpunkt des aus der ersten Unwuchtmasse 3 und der zweiten Unwuchtmasse 4 sowie dem Verbindungsmittel 11 bestehenden Massensystems liegt in der Motordrehachse 1, wenn die zweite Unwuchtmasse 4 sich in der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung befindet. Dieses wird durch Auswuchten des Massensystems erreicht.

Das System ist so ausgelegt, daß die von dem Verbindungsmittel erzeugte Rückstellkraft, welche die beiden Unwuchtmassen 3, 4 gegeneinander drückt, infolge der gewählten Vorspannung der als Verbindungsmittel dienenden Schraubenfedern 11 so groß ist, daß bei einer Motordrehzahl η zwischen η = 0 und einem vorgegebenen Wert η = H_1n^_n die zweite Unwuchtmasse 4 in ihrer der Stillstandsstellung entsprechenden Ausgangsstellung (Fig. 1) gehalten wird, da die auf die zweite Unwuchtmasse 4 infolge der Drehzahl wirkende Fliehkraft nicht zur Überwindung der von den Federn 11 erzeugten Rückstellkraft ausreicht. Die vorgegebene Drehzahl n_mi_n entspricht derjenigen Drehzahl, bei der das vom Motor abgegebene Drehmoment gerade noch ausreicht, um die vorhandenen Widerstände zu überwinden. Bei weiterer Reduzierung der Drehzahl unter den Wert η = n_m±_n würde der KurzSchlußlaufermotor mithin stehenbleiben«, Die Drehzahl η = n_mj._n ist gleichzeitig die untere Drehzahlgrenze des Regel- bzw. Steuerbereiches. Wird beim Regeln bzw. Steuern die Drehzahl auf einen Wert vergrößert, der zwischen der Drehzahl η = H_n^ und der Nenndrehzahl η = n_N liegt, so ist die auf die zweite Unwuchtmasse 4 wirkende Fliehkraft größer als die Stillstandsrückstellkraft der Federn 11· Die zweite Unwuchtmasse 4 hebt bei einer solchen Drehzahl mithin ab, d.h. sie bewegt .g

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sich in Richtung des Pfeiles 9 gegen die sich dabei vergrößernde Rückstellkraft der ledern 11 nach außen. Dabei ist die Auslegung so gewählt, daß jeder Drehzahl in dem Regelbereich eine drehzahlabhängige gleichbleibende Stellung relativ zur ersten Unwuchtmasse, mithin also eine bestimmte Auslenkung zur Motordrehachse 1, zugeordnet isto Eine derartige definierte Auslenkung der zweiten Unwuchtmasse 4 bei einer bestimmten Drehzahl im Regelbereich wird einerseits dadurch erreicht, daß die G-esamtfederkonstante c des Verbindungsmittels 11 größer ist als das Produkt aus der Masse m der zweiten Unwuchtmasse 4 und dem Quadrat der der Henndrehzahl n^ entsprechenden Winkelgeschwindigkeit, jj, und andererseits die Größe des Vorspannweges der Federn 11 kleiner als der Abstand des Schwerpunktes S4 der zweiten Unwuchtmasse 4 ist, wie dieser bei Stillstand bzw., bis zum Erreichen der Drehzahl n_mj__n gegeben ist.

Als Führungsmittel 12 für die zweite Unwuchtmasse 4 sind vier Bolzen vorgesehen, welche die freien Endabschnitte von Schrauben 13 bilden. Die Schrauben 13 sind in einen Flansch 14 der ersten Unwuchtmasse 3 eingeschraubt und ragen mit ihren freien Endabsehnitten 12 in Führungsbohrungen 16 dor zweiten Unwuchtmasse 4. Von den vier Schrauben 13 sind in der Zeichung nur zwei zu erkennen, da die anderen beiden Schrauben 13 hinter den gezeichneten liegen. Der feste Endabschnitt der Schrauben 13, d.h. im vorliegenden Fall ihre Köpfe, dient jeweils gleichzeitig als Haltebzw. Zentriermittel für die Schraubenfedern 11_o

Zwischen der symmetrisch zur Motorachse 1 ausgebildeten zweiten

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Unwuchtmasse 4 und der ebenfalls symmetrisch zur Motordreliachse 1 sowie gleichzeitig zur zweiten Unwuchtmasse 4 symmetrisch ausgebildeten ersten Unwuchtmasse 3 ist eine elastische Pufferschicht 17 angeordnet, die auf ihrer der zweiten Unwuchtmasse 4 abgekehrten Seite mit dem Flansch 14 der ersten Unwuchtmasse 3 fest verbunden ist. Diese Pufferschicht 17 verhindert bei einer Drehzahl, die etwa der unteren Drehzahl Q_1n^_n des Drehzahlbereiches entspricht, ein Rattern des Unwuchterregers. Die elastische Pufferschicht 17 kann aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise Polyäthylen oder einem geeigneten Gummi bestehen und mit der Anlagefläche 18 der ersten Unwuchtmasse 3 verklebt sein. Auf der Anlagefläche 19 der zweiten Unwuchtmasse 4 liegt die Pufferschicht 17 indes nur auf. Eine entsprechende elastische Pufferschicht 21 ist auch an den Anschlagflächen von Anschlägen 22 vorgesehen, um auch bei Erreichen der größten, nämlich der Nenndrehzahl njT ein Rattern mit Sicherheit zu vermeiden. Als Anschläge dienen Schrauben, die jeweils mittels einer Mutter 23 einstellbar sind und gleichzeitig zur Zentrierung bzw. zum Halten des Verbindungsmittels 11 dienen. Grundsätzlich könnte man auf derartige Anschläge 22 verzichten, da die größte Auslenkung der zweiten Unwuchtmasse 4 durch die Nenndrehzahl vorgegeben ist, Es hat sich jedoch gezeigt, daß aus Sicherheitsgründen ein derartiger Anschlag zu bevorzugen ist.

Für den Sonderfall, daß man den zur Verfugung stehenden Drehzahlregelbereich nicht für eine Steuerung bzw. Regelung der Förderleistung zwischen dem Maximalwert und praktisch Null ausnutzen will, sondern lediglich zwischen dem Maximalwert der Förderleistung und einem Bruchteil dieses Maximalwertes von beispielsweise 70$

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regeln will, kann die Auslegung des aus den Unwuchtmassen 3, 4 und dem Verbindungsmittel 11 bestehenden Systems derart erfolgen, daß der Gesamtschwerpunkt in der in Pig. 1 dargestellten Stillstandsstellung nicht in der Motordrehachse 1 liegt, sondern je nachdem, welche Minimalförderleistung im unteren Grenzbereich der Regelung bereits gegeben sein soll, in Richtung des Pfeiles 9 nach außen verschoben ist. Auch bei einer solchen Auslegung wird die Ruckstellkraft des Verbindungsmittels 11 jedoch so ausgelegt, daß ein Abheben der zweiten Unwuchtmasse 4 relativ zur Motorachse 1 erst bei Erreichen der unteren Drehzahlgrenze η = ⁿmin ^des Regelbereichs erfolgt. Im vorliegenden Pail weist der Kurzschlußlaufermotor eine Nenndrehzahl von etwa η_Ν = 1470 U/min auf, die infolge der Abnahme der Fliehkraft bei abnehmender Drehzahl - im Gegensatz zu bekannten Unwucht-Resonanzerregern nicht nur auf einen Wert von n_mj__n = 1270 u/min, sondern auf einen Wert von n_mi_n durch Spannungsverminderung zu verringern ist, der zwischen 900 und 1000 U/min liegt» Daraus ergibt sich nicht nur ein erheblich größerer Regelbereich, sondern - wie bereits ausführlich dargelegt ist - ein stabiles Synchronisationsverhalten in jedem Betriebszustand.

Die Realisierung der Erfindung kann in einfachster Weise erfolgen, indem ein normaler handelsüblicher Unwuchterreger genommen wird, dessen gegeneinander verschwenkbare Unwuchten einfach von den Wellenenden der Motorwelle abgezogen und durch jeweils ein Paar Unwuchten gemäß der Erfindung ersetzt werden. Insofern können auch bereits vorhandene Unwuchterreger in einfachster Weise gemäß der Erfindung umgerüstet werden.

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In Pig. 2 ist der Unwuchterreger der Pig. 1 bei einer Drehzahl
dargestellt, die "zwischen der kleinsten Drehzahl n_min des Regelbereichs und der größten Drehzahl n^ liegt. Gemäß den vorstehenden Ausführungen hat die zweite Unwuchtmasse 4 mithin von der
ersten Unwuchtmasse 3 in Richtung des Pfeiles 9 abgehoben, wobei ein Anschlagen zwischen den [feilen 13 und 21 noch nicht erfolgt ist, da die Henndrehzahl n~ noch nicht erreicht ist.

- Ansprüche -

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Claims

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Ansprüche

1· Jühwuchterreger zum Antrieb eines Schwingförderers oder eines Schwingsiebes, mit einem Drehstrom-Asynchronmotor, auf dessen Motorwelle mindestens ein Paar einander zugeordneter Unwuchtmassen angeordnet ist, wobei eine erste Unwuchtmasse eines Paares von Unwuchtmassen auf der Motorwelle fest angeordnet ist und die Stellung der zweiten Unwuchtmasse relativ zu der ersten Unwuchtmasse zu verändern ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuermittel zum Verändern der Motordrehzahl vorgesehen ist und zwischen den beiden Unwuchtmassen (3, 4) eines Paares von Unwuchtmassen ein Verbindungsmittel (11) angeordnet ist, das bei einer Motordrehzahl (n) zwischen Null und einem vorgegebenen Wert (n_m^_n) eine die zweite Unwuchtmasse (4) in ihrer Ausgangsstellung haltende Rückstellkraft erzeugt, und das bei einer Motordrehzahl (n) zwischen dem vorgegebenen Wert Cn_2111n) und der üfenndrehzahl (njf) jeweils eine Rückstellkraft erzeugt, welche die zur ersten Unwuchtmasse (3) nach außen beweglich ausgebildete zweite Unwuchtmasse (4) in einer drehzahlabhängigen gleichbleibenden Stellung zur ersten Unwuchtmasse (3) hält.

Unwuchterreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt des aus der ersten und zweiten Unwuchtmasse (3 bzw. 4) sowie dem Verbindungsmittel (11) bestehenden Massensystems in der Motordrehachse (1) liegt, wenn sich die zweite Unwuchtmasse (4) in ihrer Ausgangsstellung befindete

Unwuchterreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Schwerpunkt des aus der ersten und zweiten Unwuchtmasse (3 bzwo 4) sowie dem Verbindungsmittel (11) bestehenden Massensystems außerhalb der Motordrehachse (1) auf der Symmetrieachse (24) der Unwuchtmassen (3, 4) liegt.

4. Unwuchterreger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt aus der Motordrehachse (1) in Sichtung (9) auf die zweite Unwuchtmasse (4) radial verschoben ist.

Unwuchterreger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel (11) mindestens eine vorgespannte Feder (11) vorgesehen ist.

6« Unwuchterreger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vier Schraubenfedern (11) vorgesehen sind.

7. Unwuchterreger nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante (c) des Verbindungsmittels (11) ungleich und zwar bevorzugt grosser ist als das Produkt aus der Masse (m) der zweiten Unwuchtmasse (4) und dem Quadrat der der Nenndrehzahl (njj) entsprechenden Winkelgeschwindigkeit Ljj)·

Unwuchterreger nach einem oder mehreren der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Vorspannweges der Federn (11) ungleich und zwar bevorzugt kleiner als der Schwerpunktabstand (a) der zweiten Unwuchtmasse (4) im Stillstand ist.

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9. Unwuchterreger nach, einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein führungsmittel (12, 16) für die zweite Unwuchtmasse (4) vorgesehen ist.

10. Unwuchterreger nach Anspruch 9» dadurch, gekennzeichnet, daß die zweite Unwuchtmasse (4) am freien Endabsehnitt (12) eines in der Art mindestens eines Bolzens (12) ausgebildeten Pührungsmittels geführt ist, deren anderer Bndabschnitt (13) mit der ersten Unwuchtmasse (3) fest verbunden ist.

_β Unwuchterreger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein fester Endabschnitt (13) des bolzenartigen Führungsmittels (12) als Haltemittel für ein als Schraubenfeder (11) ausgebildetes Verbindungsmittel (11) zwischen der ersten und zweiten Unwuchtmasse (3 bzw, 4) ausgebildet ist.

12. Unwuchterreger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Unwucht-

™ masse (4) symmetrisch zur Motorachse (1) und zur ersten Unwuchtmasse (3) ausgebildet ist.

13. Unwuchterreger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unwuchtmasse (3) eine Anlagefläche (18) für die zweite Unwuchtmasse (4) aufweist, der eine Anlagekante (19) der zweiten Unwuchtmasse (4) zugeordnet ist, mit welcher diese an der ersten Unwuchtmasse (3) anliegt.

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14· Unwuciiterreger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten oder/ und zweiten Unwuchtmasse (3 bzw. 4) mindestens ein Anschlag (22) vorgesehen ist, mit dem die beiden Unwuchtmassen (3, 4) bei Erreichen der Henndrehzahl (njj) des Motors aneinander anliegen«

15. Unwuchterreger nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß ein Haltemittel (22) für ein als Schraubenfeder (11) ausgebildetes Verbindungsmittel (11) zwischen den beiden Unwuehtmassen (3» 4) als Anschlag (22) ausgebildet ist.

16e Unwuchterreger nach einem oder mehreren der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anlagefläche (18, 19) und/oder eine Anschlagfläche eines Anschlages (22) mit einer elastischen Pufferschicht (17 bzw. 21) versehen iste

17. Unwuchterreger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwei Paare von Unwuchtmassen (3» 4) auf der Motorwelle (2) vorgesehen sind, die jeweils fliegend an einem Endabschnitt der Motorwelle (2) angeordnet sind.

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