DE2726841C2

DE2726841C2 - Elektromagnetischer Vibrator

Info

Publication number: DE2726841C2
Application number: DE2726841A
Authority: DE
Inventors: Maynard Charles Elmore Ohio Yeasting
Original assignee: Carrier Vibrating Equipment Inc
Current assignee: Carrier Vibrating Equipment Inc
Priority date: 1976-06-17
Filing date: 1977-06-14
Publication date: 1986-09-18
Also published as: MX143973A; ATA425377A; AU2597477A; JPS6111557B2; BE855673A; GB1583063A; FR2354826B1; JPS52154013A; CA1081349A; DE2726841A1; BR7703930A; FR2354826A1; AU505530B2; AT356758B; US4053817A

Description

sehen Steuerkreise,

F i g. 6 ein Schaltbild der Amplitudensteuerkreise in den logischen Steuerkreisen, und

Fig.7 ein Schaltbild der Torschaltungen, die die Halbleiterschaltkreise entsprechend Signalen der logischen Kreise steuern.

Der Vibrator nach F i g. t >st am Boden eines Behälters 1 mit Hilfe von Seitenrahmen 2 befestigt, die zusammen mit dem Behälter 1 den in Schwingung zu versetzenden Baukörner 3 bilden. An zwei Querholm?« 4 sind Tragfedern befestigt. Ein Erreger 5 wird von Blattfedern 6 getragen, die zwischen rechteckigen Rohren 7 eingespannt sind und sich zwischen den rechteckigen Rohren 8 des Erregers 5 erstrecken. Zwei Paare Elektromagneten 9,10 und 11,12 bilden elektromagnetische Motoren, wobei die Elektromagnete 9 und 12 an den Seitenrahmen 2 und die Elektromagnete 10 und 11 am Erreger 5 festgelegt sind. Luftspalte 13,14 zwischen den Elektromagneten 9,10 bzw. 11,12 ändern sich entsprechend der Bewegung zwischen dem Baukörper 3 und dem Erreger 5. Ein Geschwindigkeits-Sensor 15 enthält eine am Scitcnrahrncn 2 befestigte Wicklung 16, die mit einem am Erreger 5 befestigten Permanentnvtgneten 17 zusammenwirkt und eine elektrische Spannung entsprechend der Relativgeschwindigkeit des Erregers 5 gegenüber dem Baukörper3 erzeugt.

Vorzugsweise beträgt das Gewicht des Erregers 5 einschließlich der daran starr befestigten Teile wenigstens die Hälfte des Gewichts des Baukörpers 3. Die Federn 6 sind so ausgelegt, daß die natürliche Schwingungsfrequenz des Schwingungssystems der Federn, des Baukörpers und des Erregers höchstens Vj der Wechselstromfrequenz zum Antrieb des Systems beträgt.

Die Wechselstromleistung zum Antrieb des Systems wird Ober einen Halbleiterschaltkreis nach Fig.2 zugeführt- Leitungen 20 und 21 führen von Trennschaltern (nicht gezeigt) zur Primärwicklung 22 eines Steüerleitungstransformators 23 und zu einem gesteuerten Vollweggleichrichter bestehend aus Silizium-Thyristoren 24 bis 27. Wählend ausgewählter Perioden fließt Strom aus der Netzleitung 20 bzw. 21 über den Thyristor 24 (oder 25). eine Diode 28 als Stromsensor, über die Wicklungen der beiden Elektromagneten 9,10 und einen Wähl-Sili-/ium-Thyristor 29 oder die Wicklungen der Elektromagnete 11,12 und einen Wähl-Silizium-Thyristor 30, und dann über einen Gleichrichter-SiUzium-Thyristor 26 (oder 27) zu der Netzleitung 21 bzw. 20. Während eines Hauptteils der nächsten Halbperiode, die jeder ausgewählten Halbperiode folgt, fließt ein Magnetstrom unabhängig von den Netaleitungen 20, 21 über einen Rückweg, der einen Thyristor 31 enthält Während der nächsten bzw. einer folgenden Halbperiode werden die Elektromagneten mit der Netzleitung in entgegengesetzter Stromrichtung verbunden, um den Wicklungssirom schnell auf Null zu verringern.

Bei der bevorzugten Arbeitsweise besteht jede Erregung eines Elektromagneten aus drei Teilen und einer wahl weisen Verweilzeil, wobei jeder Teil etwa eine halbe Periode der Wechselstromleistung beträgt Die Verweilzeiten werden beseitigt, wenn die Magneterregungen mit der mechanischen Schwingung in Phase gehalten werden sollen (vgl. F i g. 3). Die Kurve 32 kennzeichnet die Relativgeschwindigkeit des Erregers 5 gegenüber dem Baukörper 3. Die Gleichrichter-Thyristoren 24 und 26 (oder 25 und 27) werden am Punkt A eingeschaltet, der der Beginn der ersten Halbperiode der Netzspannung ist, der -nach einem Geschwindigkeitsnullpunkt auftritt Die verfügbare Spannung zur Erregung der Elektromagnete verläuft in Form einer halben Sinuswelle 33. Wenn das System volle Leistung benötigt und der Luftspalt 13 maximal ist, wird ein Wählthyristor 29 eingeschaltet, so daß der Stromfluß in den Wicklungen der Elektromagneten 9 und 10 entsprechend der Kurve 34, vom Punkt A zu dem Punkt B während des Intervalls A-B ansteigt Sobald im Punkt B die Netzspannung durch Null geht wird ein Rückweg-Thyristor 31 eingeschaltet und der von der Induktivität des Elektromagneten getragene Stromfluß verschiebt sich von den Brückengleichrichtern 24,26 zum Thyristor 31. Die Spannung über der Magnetwicklung wird dann gleich der Summe der Spannungsabfälle über dem Thyristor 31 und der Diode 28. Vom Punkt B zu Beginn der zweiten Netzperiode nimmt der Stromfluß langsam längs der Kurve 35 bis zum Punkt C ab, wenn eine geringe oder keine Schwingung auftritt oder 'längs der Kurve 36 zum Punkt C", wenn nahezu volle Hubschwingungen auftreten.

Am Punkt Cnahe dem Ende der zeiten Netzhalbperiode werden die Brückengleichrichter 25 (oder 24) und 27 (oder 26) eingeschaltet Dadurch wird eine positive Spannung auf die Magnetwicklungen entsprechend der Spannungskurve 37 in F i g. 3 gegeben, um den Rückweg-Thyristor 31 umzuschalten. In der im Punkt D beginnenden dritten Halbperiode kehrt sich die Spannung um und wirkt dem Stromfluß entgegen, welcher im oder nahe am Punkt E abfällt Bei der gezeigten Phasenbezie hung der Geschwindigkeitskurve ereignet sich während der vierten Halbperiode, der wahlweisen Ruheperiode, nichts, die von dem Punkt Fbis zum Punkt G dauert

Da die Schwingungshalbperiode weniger als vier Halbperioden Wechselstromleistung umfaßt, rückt die Geschwindigkeitsphase vor, wobei sich der Null-Durchgang im Intervall F-G in das Intervall D-F verschiebt Gleichzeitig fällt die Verweilzeit von F bis G für diese Periode weg und die nächste Magneterregung beginnt in der nächsten Halbperiode. Wenn keine Schwingung auftritt, z. B. beim Start aus der Ruhestellung, wird jedes zweite Intervall F-G unterdrückt Durch diese Unterdrückung des Verweilintervalls entsprechend der Phase der mechanischen Schwingung wird die der Netzleitung entnommene Leistung synchron zu der mechanischen Schwingung gehalten und es wird praktisch die gesamte Kraft der Magneten zur Überwindung der Verluste in dem System verwendet.

Die zeitliche Steuerung der Vorgänge in den verschiedenen Steuerkreisen zur Erzielung der beschriebe- nen Arbeitsweise ist in dem Zeitdiagramm der Fig.4 gezeigt. Die logischen Kreise, deren Zeitsteuerung in den Fig.5 bis 7 gezeigt ist, haben zwei monostabile Multivibratoren, einen 1 :8-Zähler, einen Decoder, Funkiionsverstärker und Torschaltungen.

Bezugnehmend auf F i g. 5 ist eine Sekundärwicklung 40 des Transformators 23 mit Mittelabgriff über Dioden 41,42 mit einer Leitung 43 verbunden, die über Wider' stände 44, 45 m't einer Masseleitung 46 verbunden ist Die Spannung auf der Leitung 43 ist durch die obere Kurve 47 in F i g. 4 wiedergegeben. Die Leitung 43 ist auch über eine Diode 48 und einen Spannungsregler 49 geschaltet, um eine positive Netzleitung 50 auf 5 V zu halten, die übliche Spannung Vcc für die logischen Schaltelemente. Wenn sich die Spannung auf der Lei tung 43 zum Ende jeder Halbperiode der Wechsel stromleistung Null iiähert, und der Strom durch den Widerstand 44 abnimmt, wird ein Transistor 51 gesperrt, um einen monostabilen Multivibrator bzw. Zeitgeber 52

zu triggern, der als Zeitgeber T-X dient. Der Zeitgeber 52 erzeugt einen negativen Impuls 53 (Fig.4, zweite Zeile) an seinem Ausgang 1 und einen positiven Impuls 54 an seinem Ausgang 6. Diese Impulse haben eine Dauer von etwa 100 Mikrosekunden. Der negative Impuls wird über eine Leitung 55 auf die Eingänge 2 und 4 eines zweiten Zeitgebers 56 gegeben. Dieser Zeitgeber 56 erzeugt einen positiven Impuls 57 von etwa 700 Mikrosekunden an seinem Ausgang 3 in Abhängigkeit von dem negativen Eingangsimpuls. Dieser Impuls, der über eine Leitung 58 Obertragen wird, wird in einem NOR-Glied 59 invertiert und über eine Leitung 60 zu dem Eingang eines 1 :8-Zählers 61 übertragen.

Der Zähler 61 schaltet an der Vorderflanke jedes Impulses 57 um eine Zählung vorwärts und ist über L.eitun- is gen 62 mit einem Decoder 63 verbunden. Der Decoder 63 hat Ausgänge 1 bis 8, die aufeinanderfolgend niedriger werden, wenn die Zählung in dem Zähler die acht Zählungen durchläuft. Ein Satz Mä^ffnets wird während der Folge 1 bis 4 der Zählungen erregt, der andere Satz in der Folge 5 bis 8. Eine niedrige Spannung am Ausgang 1 oder 5 entspricht dem Intervall A-Bder Fig.3. Eine niedrige Spannung an dem Ausgang 2 oder 6 (Zählungen 2 oder 6) entspricht dem Intervall B-D der F i g. 3, und eine niedrige Spannung an dem Ausgang 3 oder 7 (Zählungen 3 oder 7) entspricht dem Intervall O-Fder F i g. 3.

Wenn die Relativgeschwindigkeit gemäß der Kurve 32 während des Intervalls D-Fdurch Null geht, wird das Intervall F-G unterdrückt. Die Unterdrückung wird durch Schalten des Zählers an der Vorderflanke des T-zt-Impulses 53 ebenso die des Γ-2-Impulses 57 durchgeführt, so daß Zählungen 3 und 4 und 7 und 8 in der gleichen Halbperiode der Versorgungsspannung auftreten. Hierzu wird das Geschwindigkeitssignal der Wicklung 16 mit den Decodersignalen der Ausgänge 3 oder 7 zur Torsteuerung des Impulses T-X zu dem Zählereingang kombiniert. Das Aufnahmespannungssignal, das der Reiativgeschwindigkeit zwischen den Schwingungsteilen entspricht, wird über einen als Spannungskomparator arbeitenden Funktionsverstärker 64 geleitet, um ein Rechteck-Phasenanzeigesignal in eim:r Leitung 65 zu erzeugen. Wenn dieses Signal während der Zählung 3 niedrig ist, gibt ein NOR-Glied 66 ein hohes Signal an ein NOR-Glied 67 und damit ein niedrigeres Signal in einer Leitung 68 an ein NOR-Glied 69 ab. Bei niedrigem Signal in der Leitung 68 spricht das NOR-Glied 69 auf die negative Ranke des Impulses 53 eines Zeitgebers T-X an, der über einen Kondensator 70 und eine Leitung 71 übertragen wird, und gibt ein hohes Signal an ein NOR-Glied 59 ab Dieses Signal wird in dem NOR-Glied 59 invertiert und erscheint als negatives Signal, das über die Leitung 60 dem Zähler 61 zugeführt wird.

Die gleiche Wirkung tritt während der Zählung 7 ein, wenn das Aufnahmesignal in der Leitung 65 hoch ist Dabei wird das Signal in einem Inverter 72 umgekehrt und in einem NOR-Glied 73 mit dem Decodersignal des Ausganges 7 während der Zählung 7 kombiniert Das sich ergebende Signal wird über die Glieder 67, 69 und 59 auf den Eingang des Zählers gegeben. Wenn die Geschwindigkeit der Schwingungsbewegung durch Null geht, d. h. an den Enden des Schwingungshubes, wenn der eine oder andere Luftspalt 13 oder 14 maximal ist. wird während des Stromunterbrechungsintervalls D-F (F i g. 3) der Zähler von dem Τ-1-Impuls 53 ebenso wie von dem Τ-2-Impuls 57 weitergeschaltet um das Unterbrechungsintervall F-G zu beiseitigen.

Die Schwingungsamplitude des Baukörpers 3 und des Erregers 5 wird durch Einstellen der Leistungsaufnahme der Magneten gesteuert, welche wiederum durch Einstellen der Zeiten in den Intervallen A-B der F i g. J gesteuert wird, zu der der Wählthyristor 29 oder 30 getriggert bzw. eingeschaltet wird. Im allgemeinen geschieht dies zuerst durch Gleichrichten des Ausgangssignals des Geschwindigkeits-Sensors 15, Mittelwertbildung der gleichgerichteten Ausgangsspannung und Vergleich des Mittelwertes mit einem Steuersignal, um ein erstes Fehlersignal zu erzeugen. Gleichzeitig wird das Gleichrichterausgangssignal teilweise differenziert, um ein Amplitudensignal und die Änderungsgesohwindigkeit des Amplitudensignals zu erhalten, v/obci dieses Signal mit dem ersten Fehlersignal verglichen wird, um ein zusammengesetztes Fehlersignal zu erhalten, und schließlich das zusammengesetzte Fehlersignal mit einer Sägezahnspannung verglichen wird, um das zusammengesetzte Signal in ein veränderbares Zeitsignal zur Triggerung der Thyristoren. 29 und 30 urp?uw3.nHc!n

Das Ausgangssignal der Wicklung 16 des Geschwindigkeitssensors 15 wird über einen Präzisions-Vollweg-Gleichrichter geleitet, der Funktionsverstärker 74 und 75 aufweist. Der Verstärker 74 ist als Spannungsfolger geschaltet, um die Spannung auf der Ausgangsleitung 76 genau gleich den positiven Halbperioden der .Signalspannung zu halten. Der Verstärker ist ein invertierender Verstärker mit der Verstärkung 1, der die positive Spannung auf der Ausgangsleitung 76 mit Ausnahme des Vorzeichens genau gleich den negativen Halbperioden der Signalspannung hält. Die Spannung in der Ausgangsleitung 76 wird gemittelt und mit einem Steuersignal eines Potentiometers 77 ϊκ einem Funktionsverstärker-Integrator 78 verglichen. Das Ausgangssignal des Integrators 78 in einer Leitung 79 ist das erste Fehlersignal, das auf den invertierenden Eingang eines Funktionsverstärkers 80 gegeben wird. Gleichzeitig wird das Spannungssignal in der Gleichrichter-Ausgangsleitung 76 über einen Spannungsteiler und ein Leitungsnetzwerk aus Widerständen 81 bis 83 und einem Kondensator 84 zu dem nicht invertierenden Eingang 85 eines Verstärkers 80 übertragen. Die Spitzenspannung am nicht invertierenden Eingang 85 stellt die maximale Geschwindigkeit zwischen den Teilen dar, erhöht oder vermindert um einen der Zunahme oder Abnahme der maximalen Geschwindigkeit entsprechenden Betrag von der vorherigen Periode an. d. h. es wird ein Geschwindigkeitssensorkreis gebildet. Diese Spannung und das Fehlersignal in der Leitung 79 werden in dem Verstärker 80 kombiniert und zur Ladung eines Signalhaltekondensators 86 während jeder Spitze des Wandlersignals verwendet Die Spannung an dem Signaliialtekondensator 86 wird auf den einen Anschluß 87 eines Spannungskomparators 88 gegeben. Der Signalhaltekondensator hält eine konstante Spannung am Komparatoreingang 87 während der Zählungen 1 oder 5 aufrecht um Schwankungen der Leistung bei Änderung der Phase zwischen der Netzspannung und der mechanischen Schwingung zu vermeiden. Ein weiterer Eingang 89 des Komparators 88 erhält eine Sägezahnspannung von einem Sägezahngeneratorverstärker 90.

Der Sägezahngenerator 90 besteht aus einem Funktionsverstärker, dessen invertierender Eingang 91 über eine Reihenschaltung eines Widerstandes 92 und eines Kondensators 93 mit dem Verstärkerausgang 94 verbunden ist um die Sägezahnspannung dem Komparatoreingang 89 zuzuführen. Ausgenommen während der Zählungen 1 und 5 wird ein nicht invertierender Eingang 95 des Verstärkers 90 durch den Stromfluß von einem

Potentiometer 96 über Widerstände 97 und 98 und eine an ein Verknüpfungsglied 100 angeschlossene Diode 99 niedrig gehalten. Wenn der nicht invertierende Eingang 95 niedrig ist, wird der Ausgang 94 niedrig, bis der Stromfluß durch eine Diode 101, die von dem invertierenden Eingang 91 am Ausgang 94 geschaltet ist, über die Diode 102 Strom zieht, um die Spannung des invertierenden Eingangs auf die Spannung des nicht invertierenden Kiflgangs95 herabzuziehen.

Während der Decoderintervalle 1 und 5, d. h. der Zählungen 1 und 5, wird der eine oder andere Eingang des Glieds 100 niedrig, und dessen Ausgangssignal hoch, um den Stromfluß durch den Widerstand 98 zu unterbrechen. Die Spannung am Eingang 95, am Ausgang 94 und am Eingang 91 steigt darauf sofort auf die Spannung des Schiebers des Potentiometers 95 an. Dies bewirkt den scharfen Anstieg des Sägezahnsignals in F i g. 4. Der Sägezahnstrom fließt stets von dem invertierenden Eingang 91 über den Widerstand 103 zu einer Ouelle einer negativen Spannung. Wenn der Stromfluß durch die Widerstände 97 und 98 unterbrochen wird, wird dieser Strom über den Widerstand 103 von dem Ladestrom über den Kondensator 93 geliefert. Dies führt zu einem linearen Anstieg der Spannung, d. h. der Sägezahnspannung, am Verstärkerausgang 94. Der eine oder andere Thyristor 29 und 30 wird gezündet bzw. eingeschaltet, wenn die Sägezahnspannung die Spannung an dem Signalspeicherkondensator 86 erreicht.

Jeder der Thyristoren hat einen Zünd- bzw. Triggerkreis, der auf Signale der logischen Kreise anspricht Diese Kreise sind alle gleich und in Fig.2 gezeigt. Der Zündkreis für den Thyristor 25 ist im einzelnen gezeigt leder Zündkreis hat einen optischen Koppler bzw. einen Optoisolator 104 und einen zweistufigen Transistorverstärker 105, der über die Steuerelektroden-Kathodenstrecke des Thyristors Strom zuführt. Der Optoisolator 104 besteht aus einer lichtemittierenden Diode 106 und einem Fototransistor 107 in einer einzigen Baugruppe. Die Diode und der Transistor sind voneinander elektrisch isoliert, so daß sie mit sehr verschiedenen Potentialen arbeiten können. Der Fototransistor und der Stromverstärker 105 werden von einem Brückengleichrichtcr 108 und einem an die Sekundärwicklung 110 des Transformators 23 angeschlossenen Kondensator 109 mit Energie versorgt. Wenn die Kathoden einiger Thyristoren wie der Thyristoren 24, 25 und 31 zusammengeschaltet sind, können ihre Zündkreise auf eine Energiequelle verteilt sein. Ansonsten sind getrennte Energiequellen erforderlich.

Die Verknüpfungskreise in Fig.7 erregen die verschiedenen Zündkreise durch Verbindung der Kathoden der jeweiligen lichtemittierenden Dioden mit Masse. Um den Thyristor 31 in Fig.2 einzuschalten, wird von der 5 V-Quelle über den Widerstand 111, die lichtemittierende Diode 112, die Leitung 113 und die Torschaltung 114 (F i g. 7) Strom gezogen. Die Torschaltung 114 spricht auf Decodersignale für Zählungen 2 und 5 mittels der Torschaltung 115 und die Τ-2-Impulse 57 an. Somit wird der Thyristor am Punkt B (F i g. 3) momentan eingeschaltet Um die Thyristoren' 24 bis 27 des Brückengleichrichters zu steuern, wird ein Signal entsprechend dem Sockelteil (positive Anfangsspannung) der Sägezahnspannung über das NOR-Glied 116 übertragen, mit Netzphasenspannungen in den Gliedern 117 oder 118 kombiniert und in Invertern 119 und 120 invertiert, die über Leitungen 121 und 122 und lichtemittierende Dioden der Zündkreise der Thyristoren 24, 26 oder 25, 27 so lange Strom ziehen, als eine Sägezahnspannung und eine positive Spannung von der Anode zur Kathode in den Thyristoren vorhanden ist. Diese Thyristoren werden auch während der Zählungen 2 und 6 durch den Impuls TA kurzzeitig erregt. Während der zweiten und sechsten Zählungen gibt das Glied 115 ein positives bzw. hohes Signals auf das Glied 123. Der positive Impuls 54 des T-I-Zeitgebers 52 wird über die Leitung 124 auf das Glied 123 gegeben, dann in dem Inverter 125 invertiert und über das Glied 116 auf die Glieder

ίο 117 und 118 gegeben, die zu den Zündkreisen der Thyristoren 25 bis 27 führen. Dies ergibt dann die Einschaltung am Punkt Cin den Kurven in F i g. 3.

Die Zündkreise 126, 127 der Wählthyristoren 29, 30 werden über Leitungen 128,129 von den Invertern 130, 131 aus erregt, die von Gliedern 132,133 gesteuert werden. Die Glieder 132 kombinieren das Decoderzählsignal 1 mit dem Ausgangssignal des Signalkomparators 88, das über die Leitung 134 empfangen wird, so daß der Thyristor 29 während des ersten Intervalls mit der richtigen Phasenbeziehung gezündet wird. In gleicher Weise kombiniert das Glied 133 das Decoderzählsignal 5 mit dem Signal des Komparators 88, um den Zündthyristor 30 zum richtigen Zeitpunkt zu zünden. Somit wird jeder Magnet in der Halbperiode der Spannung unmittelbar nachdem dessen Luftspalt die maximale Länge erreicht und schließt. Die Verknüpfungsschaltung für den Thyristor 31 ist ebenfalls so ausgebildet, daß der Signalspeicherkondensator 86 über die Diode 135 und den Widerstand 136, der mit der Leitung 113 verbunden ist, teilweise entladen wird. Ohne diese teilweise Entladung hat der Signalspeicherkondensator keinen Entladeweg, so daß der Kreis sehr langsam auf eine Abnahme der Schwingungsamplitude aufgrund der Zunahme der Last anspricht

Es ist unerwünscht eine größere Spannung in Flußrichtung an die Magnetwicklungen anzulegen, wenn diese bereits stromführend sind, da dies zu einer Sättigung des Magneteisens und einen übermäßigen Wicklungsstrom führen könnte. Der Stromfluß in den Magnetwicklungen wird daher ermittelt, und der Betrieb des Sägezahngenerators 90 wird unterbrochen, solange ein Stromfluß auftritt. In der Schaltung bewirkt der Spannungsabfall über der Stromsensordiode 28, daß sich der Stromfluß durch den Widerstand 137 von der Diode 138 auf die lichtemittierende Diode 139 des Optoisolators 140 verschiebt. Der Fototransistor des Isolators 140 läßt dann Strom über die Leitung 141 vom Eingang 95 des Sägezahngenerators 90 nach Masse 46 durch. Dadurch wird der Sägezahngenerator 90 gesperrt gehalten. Ein niedriger Widerstand 142 parallel zu der Stromsensordiode 28 verringert die Erzeugung von Sperrspannungen über der Stromsensordiode 28 auf ein Minimum.

Die Schaltung für den Vibrator wurde für einen Betrieb im Frequenzbereich von 900 bis 1200 Perioden pro Minute gezeigt und beschrieben. Die Arbeitsweise im Bereich von 1200 bis 1800 Perioden pro Minute kann durch Weglassen des Intervalls B-D erreicht werden, & h„ durch Ausbilden des Zählers 61 zur 1 :6-Zählung unter Weglassung der Zählungen 2 und 6. Die Weglassung des Intervalls B-D verringert jedoch den Leistungsfluß von der Netzleitung zu dem Vibrator erheblich.
Die Arbeitsweise im Frequenzbereich von 720 bis 900 Perioden pro Minute ist durch Ausbilden des Zählers 61 als 1 : ΙΟ-Zähler und der Torschaitungen zur Verzögerung des Triggerimpulses für den Punkt C(Fig.3) um eine halbe Periode der Netzspannung möglich. Diese

Arbeitsweise erfordert jedoch längere Schwinghübe, um die gleiche Übertragungsgeschwindigkeit und den dabei auftretenden Nachteil der größeren Luftspalte in den magnetischen Kreisen zu beseitigen.

Die beschriebene Ausführung stellt den besten Korn- 5 promiß zwischen der Betriebsfrequenz des Vibrators und seinem durch die Luftspalte in den Antriebsmagneten begrenzten Hub dar. Die Arbeitsweise des Vibrators gerade unter elftem Drittel der Netzfrequenz ermöglicht die Verwendung von drei Halbperioden des Netzes io pro Erregung eines Magneten und die Wahl der bestimmten drei Halbperioden für jede Vibratorperiode zum Betrieb des Vibrators bei seiner natürlichen Frequenz. Nahezu die gesamte elektromagnetisch erzeugte Kraft steht zur Leistung von Arbeit zur Verfügung, da 15 sie mit der relativen Geschwindigkeit zwischen den Vibratorteilen in Phase ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

^: 20

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Claims

Nutzarbeit zur Verfügung steht. Patentansprüche: Aus der US-PS 37 06 018 ist ein elektromagnetischer Vibrator der angegebenen Gattung bekannt, der an ei-

1. Elektromagnetischer Vibrator zur Erzeugung nem elastisch aufgehängten Fördertrog befestigt ist und von mechanischen Schwingungen, bestehend aus ei- 5 diesen in Schwingungen versetzt Zur Intensivierung nem Erreger mit einem Elektromagnet-Motor, der und Leistungssteigerung des Elektromagnet-Motors über elastische Glieder mit dem anzutreibenden wird dem Wechselstrom-Fluß ein Gleichstrom-Magnet-Baukörper verbunden ist und mit diesem ein fluß überlagert, der größer als die Spitzen des Wechsel-Schwingsystem bildet, und aus einem elektrischen strom-Magnetflusses ist Zu diesem Zweck sind f.teuer-Steuerkreis für den Elektromagnet-Motor, welcher 10 kreise in unterschiedlicher Ausgestaltung vorgesehen, zumindest Teile von Halbperioden einer Netzspan- die den Magnetfluß z. B. in der einen Wicklung des Eleknung zum Erreger durchläßt, dadurch ge- tromagneten in einer Richtung schnell und in der andekennzeichnet, ren Richtung langsam ändern, was einen annähernden daß der Steuerkreis den Elektromagnet-Motor (9,10 Gleichstrom in der Wicklung ergibt, der sich dem Netzbzw. 11, 12) in mindestens einem Teil einer ersten 15 strom überlagert Dieser bekannte Vibrator weist min-Halbperiode der Netzwechselspannung erregt und destens zwei Wicklungen in einem ferromagnetischen mit einem Geschwindigkeits-Sensor (15) verbunden Kreis auf, wobei die eine Wicklung in einer induktiven ist, dessen Ausgangssignale der Relativgeschwindig- Beziehung zur anderen Wicklung steht und in ihrem keit des Erregers (5) gegenüber dem Baukörper (3) Kreis eine parallel geschaltete Diode enthält, damit in entsprechen, >ind 20 dieser Wicklung ein der induzierten Spannung entspredaß der Steusrkreis Schaltelemente enthält, welche chender Strom fließt Eine Erniedrigung bzw. Anpasden Elektromagnet-Motor (9,10 bzw. 11,12) in einer sung der vom. Elektromagnet-Motor erzeugten Schwinnachfoigenden gleichgerichteten Halbperiode der gungen an die natürlichen Schwingungen des anzutrei-Netzwechselspannung durch ein bei maximaler benden Baukörpers ist weder beabsichtigt, noch mög-Spaltweite zwischen seinen Magneten (9 und 10 bzw. 25 lieh.

11 und 12) erzeugtes Signal entregt Aus der US-PS 36 48 136 ist eine Einrichtung zum

2. Elektromagnetischer Vibrator nach Anspruch I₁ Umformen, Steuern ead zur Messung von Vibrationen dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Richtung der von Vibrationsgeräten bekannt, die zur Steuerung der Relativbewegung zwischen dem Baukörper (3) und Schwingungsamplitude eines elektrisch angetriebenen dem Erreger (5) wirksame Elektromagnet-Motoren 30 mechanischen Vibrators mit einem Geschwindigkeits-(9, 10 und 11,12) sowie eine Einrichtung (24 bis 30) sensor verbunden ist, dessen Ausgangssignale der Bezur Wahl der Erregung des jeweils wirksamen Elek- schleunigung des Vibrators entsprechen.
tomagnet-Motors (9, Iß- bzw. % i, 12) entsprechend Aufgabe der Erfindung ist es, den Eiektromagnetder Richtung der Relativbewegung zwischen dem Motor mit einem von der mechanischen Schwingung Baukörper (3) und dem Erreger (E' vorgesehen sind. 35 bestimmten Strom derart anzusteuern, daß der Vibrator

3. Elektromagnetischer Vibrator nach Anspruch 1 in seiner Resonanzfrequenz arbeitet und praktisch die oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sensorein- gesamte elektromagnetisch erzeugte Kraft zur Schwinrichtung (15) zur Ermittlung der Schwingungsampli- gungserzeugung zur Verfügung steht

tuden des Baukörpers (3) und des Erregers (5) mit Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden

dem Steuerkreis der Elektromagnet-Motoren (9,10; 40 Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

11,12) verbunden ist. Der erfindungsgemäß ausgebildete elektromagneti-

4. Elektromagnetischer Vibrator nach einem der sehe Vibrator kann zusammen mit dem anzutreibenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß eine Baukörper ein Schwingsystem bilden, dessen natürliche Sensoreinrichtung (15) zur Ermittlung des Strom- Frequenz niedriger als ein Drittel der Frequenz der flusses im jeweiligen Elektromagnet-Motor (9, 10 45 Wechselstromleistungsquelle ist.

bzw. 11,12) mit dem Steuerkreis verbunden ist, wel- Der zeitliche Verlauf des dem elektromagnetischen

eher eine auf diese Sensoreinrichtung (15) anspre- Motor zugeführten Stroms wird durch die mechanische

chende Unterbrecherschaltung zum Unterbrechen Schwingung derart bestimmt, daß das System mit der

der Erregung des jeweiligen Elektromagnet-Motors Resonanzfrequenz dts Vibrators arbeitet und praktisch

(9,10; 11,12) während der ersten Halbperiode auf- 50 die gesamte elektromagnetisch erzeugte Kraft dazu

weist. verwendet wird, die Reibung und Lastverluste in dem

System zu überwinden. Der Betrieb bei weniger als ei-

nem Drittel der Frequenz des üblichen elektromagnetischen Vibrators verringert die erforderliche Federkraft 55 um 9 :1 im Vergleich zu üblichen Vibratoren, und die

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Vi- niedrigere Arbeitsfrequenz bei entsprechend größeren

brator zur Erzeugung von mechanischen Schwingun- Hüben schafft eine bessere Übertragungswirkung,

gen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angege- Im folgenden wird ein Ausführungsbeispie! der Erfin-

benen Gattung. dung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es

Elektromagnetische Vibratoren arbeiten üblicherwei- 60 zeigt

se mit der gleichen oder der doppelten Frequenz des Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht des Vibrators.

Erreger-Wechselstroms, d. h. mit Frequenzen von 3000, F i g. 2 ein Schaltbild der Halbleiterschaltkreise, die

3600,6000 oder 7200 Hz. Diese Frequenzen sind jedoch wahlweise die Elektromagneten mit der Netzlcitung

für optimale Schwingungsübertragungen zu hoch. Ein verbinden,

erheblicher Anteil der elektromagnetisch erzeugten 65 Fig.3 ein Diagramm der Erregerspannung und des

Kraft muß zur Synchronisation der mechanischen Erregerstroms der Elektromagneten,

Schwingungen auf die Betriebsfrequenz des Systems F ig. 4 ein Zeitdiagramm der logischen Stcuerkreise,

verwendet werden, so daß nur ein kleiner Teil für die F i g. 5 ein Schaltbild der Zeitsteuerkreise für die logi-