DE3137697C2

DE3137697C2 -

Info

Publication number: DE3137697C2
Application number: DE3137697A
Authority: DE
Inventors: William Risinger Blairsville Pa. Us Brown
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1980-09-22
Filing date: 1981-09-22
Publication date: 1988-10-06
Also published as: GB2086529B; GB2086529A; US4378064A; JPS5762109A; AU7544981A; CA1166991A; MX150697A; ES8302587A1; ZA816478B; JPS636445B2; DE3137697A1; FR2490892A1; AU543767B2; ES505685A0

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingförderer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem nach der DE-PS 9 24 815 bekannten Schwingförderer ist der Elektromagnet starr an der Basiskonstruktion und sein Anker starr an der Trogkonstruktion befestigt. Der Bedarf an elektrischer Energie zum Betrieb des Elektromagneten bei vorgegebener Förderleistung ist verhältnismäßig groß.

Nach der DE-PS 9 16 381 ist es bekannt, den Abstützwinkel einer Lenkerfederanordnung an einer Trogkonstruktion einstellbar zu machen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwingförderer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, der bei vorgegebener Förderleistung einen verhältnismäßig geringen Bedarf an elektrischer Energie zum Betrieb des Elektromagneten hat.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben. Aus welchen Gründen das Kennzeichen des Anspruchs 1 die Aufgabe löst, ist in der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert.

Die Unteransprüche befassen sich mit vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt längs der Linie I-I in Fig. 2 durch eine erste Ausführungsform eines Schwingförderers;

Fig 2 einen horizontalen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 mit fortgebrochenen Teilen;

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. 1 mit fortgebrochenen Teilen;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Schwingförderers, teilweise im Schnitt und mit fortgebrochenen Teilen;

Fig. 5 einen horizontalen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4 mit fortgebrochenen Teilen;

Fig. 6 einen vergrößert dargestellten Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 1;

Fig. 7 einen vergrößert dargestellten vertikalen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 1;

Fig. 8 ein Diagramm, das die Schwingung des Ankers und des Elektromagneten eines Schwingförderers zeigt;

Fig. 9 eine schematische Darstellung der Massen, Kräfte und Schwingungsverschiebungen in einem Schwingförderer nach Fig. 1 und

Fig. 10 eine schematische Darstellung der Anordnung der Bauteile eines Schwingförderers nach Fig. 9.

Der Schwingförderer nach Fig. 1, 2, 3, 6 und 7 weist eine langgestreckte Basiskonstruktion 11 auf, die durch mehrere Blattfedern 13 mit einer Trogkonstruktion 12 verbunden ist, sowie einen elektromagnetischen Antrieb 17, der über mehrere Federn 18 mit der Basiskonstruktion 11 verbunden ist. Die Basiskonstruktion 11 ist über mehrere Dämpfungskörper 22 auf einem Fundament 19 montiert.

Die Basiskonstruktion 11 enthält zwei Seitenplatten 23, 24 (Fig. 1, 2), von denen jede mehrere Löcher 25 zum Montieren der Blattfedern 13 in einer gewünschten Neigung zwischen der Basiskonstruktion 11 und der Trogkonstruktion 12 aufweist. An die Seitenplatten 23, 24 sind mehrere sich quer zwischen ihnen erstreckende Gewichtsblöcke 29 a bis 29 c (Fig. 1 bis 3) geschweißt. Die Seitenplatten 23, 24 sind über die Dämpfungskörper 22 (Fig. 2, 3) mit dem Fundament 19 verbunden. Jeder Dämpfungskörper 22 weist einen Befestigungswinkel 30, zwei Schwingungsisolatoren 31, zwei Kopfschrauben 35 und zwei in jeweils einer Seite eingebettete Stiftschrauben 36 auf. Die Schwingungsisolatoren 31 sind im wesentlichen zylinderförmig und aus einem elastomeren Material gefertigt, das sich unter Belastung verformt. Jeder Schwingungsisolator 31 enthält in seiner der Stiftschraube 36 gegenüberliegenden Seite eingebettet eine nicht dargestellte, mit einem Innengewinde versehene Buchse.

Die Blattfedern 13 erstrecken sich gemäß Fig. 1 von sich gegenüberliegenden Seiten der Basiskonstruktion 11 nach oben. Jede Blattfeder 13 ist durch einen Satz von Federblättern 13 a gebildet. Auf jeder Seite des Schwingförderers ist der untere Teil eines jeden Satzes Federblätter 13 a zwischen einer Klemme 37 und einem Befestigungsblock 41 durch sich quer erstreckende Kopfschrauben 42 befestigt. Die Befestigungsblöcke 41 sind an den Seitenplatten 23, 24 mittels Kopfschrauben 43 befestigt, von denen jede in einer der Löcher 25 in den Seitenplatten 23, 24 sitzt. Auf jeder Seite des Schwingförderers sind die oberen Teile der Federblätter 13 a zwischen Klemmen 47 und Befestigungsblöcken 48 durch sich quer erstreckende Kopfschrauben 49 befestigt.

Die Befestigungsblöcke 48 sind mittels Kopfschrauben 53 (Fig. 1) an einem Paar Trogträgern 54 und 55 (Fig. 1, 3, 7) befestigt, die Teil der Trogkonstruktion 12 sind. Die Befestigungsblöcke 48 (Fig. 1) können um die Kopfschrauben 53 verdreht werden, so daß die Blattfedern 13 auf eine bestimmte Neigung eingestellt werden können, in der die wahlweise positionierbaren Befestigungsblöcke 41 auf ein gewünschtes Loch 25 ausgerichtet sind. Von den Trogträgern 54, 55 (Fig. 3, 7) weist jeder einen sich im wesentlichen parallel zu den Seitenplatten 23, 24 erstreckenden vertikalen Schenkel und einen sich parallel und horizontal zum Boden eines einen Teil der Trogkontruktion 12 bildenden Troges 59 erstreckenden anderen Schenkel auf. Der Trog 59 (Fig. 1) ist an den sich horizontal erstreckenden Schenkeln der Trogträger 54 mittels Flachkopfschrauben 60 befestigt, die in den Boden des Troges 59 versenkt sind.

Der elektromagnetische Antrieb 17 (Fig. 1, 2, 10) enthält einen an der Basiskonstruktion 11 befestigten Anker 63 und einen mit der Basiskonstruktion 11 durch die Federn 18 verbundenen Elektromagneten 64. Der Elektromagnet 64 und der Anker 63 (Fig. 1 bis 3, 6, 7) sind in einem Gehäuse 65 eingeschlossen, das eine entfernbare Abdeckung 69 (Fig. 1, 7) aufweist. Das Gehäuse 65 (Fig. 2, 3, 7) ist an den Seitenplatten 23, 24 durch zwei Platten 70, 71 befestigt, die zwischen den Seitenplatten 23, 24 angeordnet und daran und an den vertikalen Seiten des Gehäuses 65 angeschweißt sind. Die Abdeckung 69 ist durch mehrere Schrauben 75 (Fig. 1, 3, 7), die in Löcher 76 (Fig. 7) im unteren Rand des Gehäuses 65 geschraubt sind, an der Unterseite des Gehäuses 65 befestigt. Der Anker 63 (Fig. 1, 2, 6) ist an einer Stirnseite des Gehäuses 65 durch mehrere Kopfschrauben 77 befestigt, die sich durch Löcher in der Stirnseite in Gewindelöcher 81 im Anker 63 erstrecken, wie aus Fig. 1 ersichtlich. Ein magnetischer Kern 82 des Elektromagneten 64 ist mittels eines Abstandhalters 83 (Fig. 1, 2, 6, 11), einer Klemme 87 und zwei Kopfschrauben 88, von denen jede in ein Gewindeloch 89 (Fig. 6) im Kern 82 geschraubt ist, an einem Ende der Federn 18 befestigt. Das andere Ende einer jeden Feder 18 ist mittels zwei Klemmen 94, 95 und zwei Kopfschrauben 99 mit einem Befestigungsarm 93 verbunden. Der Befestigungsarm 93 ist auf der Oberseite des Gehäuses 65 mittels zwei Kopfschrauben 100 befestigt, die in Gewindelöcher 101 geschraubt sind, wie aus Fig. 7 ersichtlich.

Die Betriebsweise des Schwingförderers gemäß den Fig. 1 bis 3, 6 und 7 wird nun anhand der Fig. 8 bis 10 erklärt:

In der schematischen Darstellung der Fig. 9 bedeuten:

RA- räumlich feste Bezugsachsen, die längs den Vorderseiten der Massen m₁, m₂, m₃ verlaufen, wenn diese in einer Anfangsstellung sind,m₁- Masse des Elektromagneten 64, m₂- Masse der Basiskonstruktion 11, m₃- Masse der Trogkonstruktion 12, k₀- Federkonstante der Dämpfungskörper 22, k₁- Federkonstante der Federn 18, k₂- Federkonstante der Blattfedern 13, F₁- auf m₁ wirkende elektromagnetische Kraft, F₂- auf m₂ wirkende elektromagnetische Kraft, X₁- Schwingungsamplitude der Masse m₁, X₂- Schwingungsamplitude der Masse m₂, X₃- Schwingungsamplitude der Masse m₃, l- Erregerfrequenz des Elektromagneten.

Bei Vernachlässigung der Einflüsse der Dämpfungskörper 22 und aller anderen Dämpfungen gilt:

-m₁ω²X₁-k₁(X₂-X₁)=F₁ (8.20)
-m₂l²X₂+k₁(X₂-X₁)-k₂(X₃-X₂)=F₂ (8.21)
-m₃ω²X₃+k₂(X₃-X₂)=0 (8.23)

Die auf die Basiskonstruktion 11 (Masse m₂) wirkende elektromagnetische Kraft F₂ ist gleich und entgegengesetzt zu der auf den Elektromagneten 64 (Masse m₁) wirkenden elektromagnetischen Kraft F₁. Deshalb gilt:

F₂ = -F₁.

Durch einfaches Umrechnen erhält man aus (8.20):

X₁=(F₁/k₁+X₂)/(1-β₁²) mit β₁²=m₁ω²/k₁ - (8.20a)

und aus (8.23):

X₃=X₂/(1-β₃²) mit β₃²=m₃ω²/k₂ - (8.23a)

Wenn der Wert von β₃ größer als 1 ist, hat (1-β₃²) einen negativen Wert und die Schwingungsamplitude X₂ der Basiskonstruktion 11 ist mit der Schwingungsamplitude X₃ der Trogkonstruktion 12 nicht in Phase. Wenn der Wert von β₃ kleiner als 1 ist, hat (1-β₃²) einen positiven Wert und die Schwingungsamplitude X₂ der Basiskonstruktion 11 ist mit der Schwingungsamplitude X₃ der Trogkonstruktion 12 in Phase. Durch Einsetzen von (8.20a) und (8.23a) in 8.21 erhält man für die auf dem Elektromagneten 17 wirkende elektromagnetische Kraft F₁:

F₁=X₂[(1-β₁²)/β₁²][m₂²+k₁β₁²/(1-β₁²)+k₂β₃²/(1-β₃²)].

Setzt man diese Gleichung für F₁ in die Gleichung 8.20 ein, so erhält man folgende Beziehung zwischen der Schwingungsamplitude X₁ des Elektromagneten 64 und der Schwingungsamplitude X₂ der Basiskonstruktion 11:

X₁=(X₂/m₁)[m₂+m₃/(1-β₃²)].

Wenn der Wert von β₃ größer als 1 ist und der absolute Wert des Verhältnisses m₃/(1-β₃²) größer als m₂ ist, dann ist der Term [m₂+m₃/(1-β₃²)] negativ und die Schwingungsamplitude X₁ des Elektromagneten 64 ist mit der Schwingungsamplitude X₂ der Basiskonstruktion 11 in Phase.

Aus Fig. 10 ist zu entnehmen, daß der Anker 63 und der Elektromagnet 64 sich in jedem Augenblick in der gleichen Richtung bewegen, wenn die Basiskonstruktion 11 und der Elektromagnet 64 in Phase sind. Wenn dies der Fall ist, kann der Luftspalt zwischen dem Anker 63 und dem Kern 82 des Elektromagneten 64 klein sein, weil der kleinste und der mittlere Wert des Luftspalts beinahe gleich sind. Das Diagramm gemäß Fig. 8 zeigt die Größe der Verschiebung des Ankers 63 um eine Ruheposition L₅, die Größe der Verschiebung des Kerns 82 um eine Ruheposition L₄ und die Größe der Verschiebung des Trogs 59 um eine Ruheposition L₃. Alle Verschiebungen sind über der Zeit aufgetragen. Die augenblickliche Breite des Luftspalts ist gleich der Summe aus der Verschiebung des Ankers 63, des Kerns 82 und der mittleren Weite des Luftspalts. Wenn die Basiskonstruktion 11 und der Elektromagnet 64 in Phase sind und im wesentlichen die gleiche Schwingungsamplitude aufweisen, ist die augenblickliche Weite des Luftspalts stets im wesentlichen konstant und annähernd gleich der minimalen Weite des Luftspalts. Dies bedeutet eine wesentliche Verbesserung gegenüber Zweimassensystemen, bei denen der Trog entweder mit dem Anker oder mit dem Elektromagneten verbunden ist und bei dem der Anker und der Elektromagnet sich um 180°C relativ zueinander phasenverschoben bewegen. Da die für den Betrieb des Troges erforderliche Leistung mit der mittleren Weite des Luftspalts anwächst, ist die für den Betrieb des Elektromagneten in einem Zweimassensystem notwendige Leistung viel größer als bei dem Dreimassensystem nach Fig. 9 und 10.

Wie aus der (8.23a) hervorgeht, kann die Phase des Elektromagneten 64 relativ zur Basiskonstruktion 11 dadurch geändert werden, daß die Masse m₃ (die Masse der Trogkonstruktion 12) oder der Wert der Federkonstante k₂ geändert wird. Die Federkonstante k₂ kann durch Änderung der Anzahl der Federblätter 13 a in den Blattfedern 13 (Fig. 10) verändert werden, und die Masse m₃ kann durch Änderung der Größe eines Gewichts 68 (Fig. 1, 10) verändert werden. Wenn das β₃ größer als 1 ist und der absolute Wert von m₃/(1-β₃²) kleiner als m₂ ist, dann ist der Term/m₂+m₃/(1-β₃²)/positiv und die Schwingungsamplitude X₁ des Elektromagneten 64 ist mit der Schwingungsamplitude X₂ der Basiskonstruktion 11 nicht in Phase.

Die Dämpfungskörper 22, die den Schwingförderer abstützen, wurden vernachlässigt. Ihr Einfluß auf den Betrieb des Schwingförderers wird dadurch minimal gehalten, daß ihre Übertragungsfähigkeit und ihre Federkonstante reduziert wird.

Die zweite Ausführungsform des Schwingungsförderers nach den Fig. 4 und 5 enthält eine Basiskonstruktion 111, eine Trogkonstruktion 112 und einen elektromagnetischen Antrieb 117. Die Basiskonstruktion 111 ist mit der Trogkonstruktion 112 durch mehrere in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Blattfedern 113 verbunden. Die Trogkonstruktion 112 enthält eine im wesentlichen kreisförmige Schale 119, die an einen oberen Querarm 123 geschweißt ist. Der obere Querarm 123 umfaßt mehrere sich radial erstreckende Arme 123 a, von denen jeder ein Gewindeloch 124 aufweist. Das obere Ende einer jeden Blattfeder 113 ist an einem zugeordneten radialen Arm 123 a mittels Kopfschrauben 125 befestigt, die sich durch eine Klemme 129, das obere Ende der Blattfeder 113 und einem Klemmblock 130 in das Gewindeloch 124 erstreckt.

Die Basiskonstruktion 111 enthält ein Basiselement 131 und ein damit durch mehrere Kopfschrauben 136 verbundenes bodenseitiges Querelement 135. Das untere Ende einer jeden Blattfeder 113 ist mit einem sich radial erstreckenden Arm 135 a des bodenseitigen Querelements 135 durch eine Kopfschraube 137, eine Klemme 141 und einen Klemmblock 142 verbunden. Die Kopfschraube 137 erstreckt sich in ein Gewindeloch (Fig. 4), das in dem Arm 135 a des bodenseitigen Querelements 135 ausgebildet ist. Die Basiskonstruktion 111 ist auf dem Fundament 19 über mehrere Dämpfungskörper 147 befestigt, die ihrerseits durch Bolzen 148 an der Basiskonstruktion 111 befestigt sind.

Ein Schutzgehäuse 149 (Fig. 4, 5), das den elektromagnetischen Antrieb 117 aufnimmt, ist an die Basiskonstruktion 111 geschweißt. Der elektromagnetische Antrieb 117 ist von der gleichen Art wie der elektromagnetische Antrieb 17 gemäß den Fig. 1 bis 3, 6 und 7. Ein Anker 163 ist an ein Ende des Schutzgehäuses 149 geschweißt. Ein Elektromagnet 164 ist in Abstand vom Anker 163 angeordnet. Der Elektromagnet 164 ist mit dem Schutzgehäuse 149 durch zwei Federn 118 verbunden. Ein Ende einer jede Feder 118 ist mit dem Elektromagneten 164 über einen Abstandhalter 183, eine Klemme 187 und eine Kopfschraube 188 verbunden. Das andere Ende einer jeden Feder 118 ist mit einer Kernstütze 193 durch zwei Klemmen 194, 195 und eine Kopfschraube 199 verbunden. Die Kernstütze 193 ist mittels Kopfschrauben 200 an einer Platte 189 befestigt, die ihrerseits an einer Seitenwand des Gehäuses 149 durch eine Anzahl von Kopfschrauben 201 befestigt ist.

Eine an den Elektromagneten 164 angelegte elektrische Wechselstromspannung bewirkt, daß der Anker 163 und die Basiskonstruktion 111 um eine vertikale Achse A (Fig. 5) schwingen. Die Blattfedern 113 übertragen Energie von der Basiskonstruktion auf die Trogkonstruktion 112, wodurch bewirkt wird, daß die Trogkonstruktion 112 um die Achse A schwingt.

Claims

1. Schwingförderer mit einer auf einem Fundament (19) über Dämpfungskörper (22; 147) abgestützten Basiskonstruktion (11; 111), mit einer auf der Basiskonstruktion (11; 111) über eine Lenkerfederanordnung (13; 113) abgestützten Trogkonstruktion (12; 112) und mit einem an der Basiskonstruktion (11; 111) angebrachten Elektromagneten (64; 164), der periodisch auf einen Anker (63; 163) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß von den Teilen Elektromagnet (64; 164) und Anker (63; 163) der eine über die Rückstellfederanordnung (18; 118) und der andere starr an der Basiskonstruktion (11; 111) angebracht ist.

2. Schwingförderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (64; 164) über die Rückstellfederanordnung (18; 118) und der Anker (63; 163) starr an der Basiskonstruktion (11; 111) angebracht sind.

3. Schwingförderer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstanten (K₁, K₂) der Lenkerfederanordnung (13; 113) einstellbar ausgebildet sind.