DE4427958A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Schwingungsübertragung zwischen mindestens zwei Schwingfördervorrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schwingungsübertragung zwischen mindestens zwei Schwingförder­ vorrichtungen nach dem Zweimassensystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Schwingfördervorrichtungen werden zum Fördern, Sieben oder Kühlen von Schüttgütern oder anderen Industrieprodukten ver­ wendet. Dazu sind teilweise Bearbeitungs- oder Förderstrecken erforderlich, die durch eine einzige Fördervorrichtung aus kon­ struktiven oder örtlichen Verhältnissen nicht realisierbar sind. Teilweise sollen aber auch später noch Förderstrecken oder Bearbeitungsstrecken ergänzt oder umgeleitet werden. Dazu ist es erforderlich, mehrere Schwingfördervorrichtungen mitein­ ander zu verbinden. Da es aufwendig ist, jede Schwingfördervor­ richtung mit einem separaten Schwingantrieb auszurüsten, be­ steht ein Bedürfnis, eine Schwingung von einem mit einem Schwingantrieb versehenen Schwingförderer auf einen anderen nicht angetriebenen Schwingförderer zu übertragen. Dazu ist es denkbar, beide Schwingförderer starr miteinander zu verbinden. Bei der Verbindung derartiger schwingungsfähiger Systeme treten oft Eigenschwingungsformen wie Biege-, Torsions- oder Pendel­ schwingungen auf, die eine aufwendige Umrüstung der gesamten Fördervorrichtung erforderlich machen würden.

Eine derartige Verbindung zwischen zwei Schwingfördervorrich­ tungen ist aus der DE-OS 32 27 415 vorbekannt. Dort ist eine Schwingfördervorrichtung nach dem Zweimassensystem offenbart, die zum Kühlen von Eisengußteilen verwendet wird. Die Förder­ vorrichtung besteht aus zwei gekoppelten Förderrinnen, auf der die Gußteile gekühlt und gefördert werden. Die Förderrinnen stützen sich auf eine gemeinsame federnd abgestützte Gegen­ schwingmasse ab. Die eine Förderrinne ist mit einem separaten Schwingantrieb versehen, wobei die Schwingung auf die andere Förderrinne über ein Hebelgestänge übertragen wird. Dabei ist die angetriebene Förderrinne an einem Hebel gelenkig befestigt, der die nicht angetriebene Förderrinne mit der Gegenschwingmas­ se verbindet. Dadurch entsteht eine mechanische Kopplung, die die Schwingung von der angeregten Förderrinne auf die nicht mit einem Antrieb versehene Förderrinne überträgt. Hierbei verfügen die beiden gekoppelten Förderrinnen aber über einen gemeinsamen Rahmen der als eine gemeinsame Gegenschwingmasse wirkt, so daß dieses System zur Kopplung von zwei separaten schwingfähigen Systemen ungeeignet ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Verlän­ gerung der Förderstrecke zu erreichen, ohne daß dafür ein eige­ ner Schwingantrieb erforderlich wäre.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 und Patent­ anspruch 6 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Förderstrecke durch mehrere hintereinander angeordnete separate Schwingfördersyste­ me verlängert werden kann, wobei nur ein Schwingfördersystem mit einem Schwingantrieb versehen sein muß. Darüber hinaus sind mit einer derartigen Kopplung von Schwingfördervorrichtungen Schwingförderstrecken realisierbar, bei der der Förderweg auch Kurven enthalten kann. Durch die erfindungsgemäße Kopplung können die einzelnen Schwingfördervorrichtungen so ausgebildet sein, daß deren Fördergeschwindigkeit gleich, kleiner oder größer als die Fördergeschwindigkeit des angetriebenen Systems sein kann.

Da bei der erfindungsgemäßen Lösung auch die angekoppelten Schwingfördervorrichtungen über eine separate Gegenschwingmasse verfügen, kann auch bei diesen die dynamische Fundamentbela­ stung gering gehalten werden. Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung wird die Ankoppelfeder zwischen der erregenden Gegenschwingmasse und der angeregten Förderrinne in der gleichen Stoßrichtung wie die Schwingungsfedern angeordnet. Durch diese Federankopplung werden die Eigenschwingungsformen (Biege-, Torsion und Pendelschwingung) der gekoppelten Schwing­ fördervorrichtungen gedämpft oder treten nicht auf.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Ankopplung von zwei separa­ ten Schwingfördervorrichtungen ohne Antrieb an eine Schwingför­ dervorrichtung mit einem separaten Schwingantrieb.

Grundsätzlich besteht eine Fördervorrichtung nach dem Zweimas­ senprinzip aus einer Förderrinne 2, 4, 9 als Gutfördervorrichtung mit einer bestimmten Masse m, die über Schwingfedern 1, 6, 8 auf einer Gegenschwingmasse 13, 15, 19 abgestützt ist. Die Gegen­ schwingmasse 13, 15, 19 ist wiederum auf Stützfedern 12, 16, 18 gegenüber dem Fundament 17 gelagert. Die Schwingfedern 1, 6, 8 sind dabei in einem bestimmten Schwingwinkel angeordnet, der im wesentlichen den Stoß- oder Wurfwinkel α des zu fördernden Gutes bestimmt.

Die schematisch dargestellte erste Schwingfördervorrichtung 10 ist mit einem zwischen der Förderrinne 9 und der Gegenschwing­ masse 19 angeordneten Schwingantrieb 11 versehen. Schematisch ist ein Schubkurbelantrieb dargestellt. Es ist allerdings auch denkbar, einen Unwuchterreger vorzusehen. An diese angetriebene erste Schwingfördervorrichtung 10 ist eine gleichartige zweite Schwingfördervorrichtung 5 angekoppelt, die über keinen separa­ ten Schwingantrieb verfügt. Diese enthält ebenfalls eine För­ dervorrichtung 4 als Gutfördervorrichtung mit einer bestimmten Masse m₃ sowie eine Gegenschwingmasse 15, die über schräg an­ geordnete Blattfedern 6 als Schwingfedern schwingfähig mitein­ ander verbunden sind. Dabei können die Schwingfedern auch als Spiral-, Gummi- oder Luftfedern ausgebildet sein. Die Gegen­ schwingmasse 15 ist ebenfalls über Stützfedern 16 mit dem Fun­ dament 17 verbunden.

Die angetriebene erste Schwingfördervorrichtung 10 ist mit der zweiten Schwingfördervorrichtung 5 über eine erste Koppelfeder 7 als Koppelfedervorrichtung miteinander verbunden. Dabei ist die Koppelfeder mit der Gegenschwingmasse 19 der angetriebenen ersten Schwingfördervorrichtung 10 und der Förderrinne 4 der anzukoppelnden zweiten Fördervorrichtung 5 verbunden. Die Kop­ pelfedervorrichtung kann aus einer oder mehreren Spiral-, Blatt-, Luft- oder Gummifedern bestehen.

An die zweite Schwingfördervorrichtung 5 ist eine dritte Schwingfördervorrichtung 3 nach dem Zweimassensystem über eine zweite Koppelfeder 14 verbunden. Auch die dritte Schwingförder­ vorrichtung 3 verfügt über eine separate Förderrinne 2, die über Schwingfedern 1 mit einer Gegenschwingmasse 13 verbunden sind. Die Gegenschwingmasse 13 stützt sich ebenfalls über Stützfedern 12 auf dem Fundament 17 ab. Dabei ist die zweite Schwingfördervorrichtung 5 mit ihrer Gegenschwingmasse 15 über eine zweite Kopplungsfeder 14 mit der Förderrinne 2 der dritten Schwingfördervorrichtung 3 verbunden.

Die Schwingungsübertragung zwischen den einzelnen Schwingför­ dervorrichtungen 3, 5, 10 arbeitet nach folgendem Prinzip: Die angetriebene Schwingfördervorrichtung 10 stellt ein Resonanzsy­ stem dar, das aus zwei Federmassesystemen besteht, die mitein­ ander gekoppelt sind. Dabei stellt die Förderrinne 9 mit der Masse m₁ und den Schwingfedern 8, die sich auf die Gegen­ schwingmasse 19 abstützen und von einem Schubkurbelerreger 11 angetrieben werden, ein Resonanzsystem dar. Da dieses ebenfalls mit einem Federmassesystem gekoppelt ist, das aus der Gegen­ schwingmasse 19 mit der Masse m₂ besteht, die sich über Stütz­ federn 18 auf dem Fundament 17 abstützen, entsteht bei dieser Schwingfördervorrichtung ein Zweimassen-Resonanzsystem mit zwei Freiheitsgraden. Ein derartiges Resonanzsystem besitzt bei einer kinematischen (Schubkurbelantrieb) oder dynamischen (Un­ wuchtantrieb) Erregung zwei Resonanzfrequenzen.

Eine derartige Schwingfördervorrichtung mit 2 Resonanzfrequen­ zen wird in der Regel in einem Frequenzbereich betrieben, der zwischen beiden Resonanzfrequenzen nahe der höheren Resonanz­ frequenz liegt. Dabei ergeben sich die Resonanzfrequenzen durch die Wahl der jeweiligen Massen m₁ und m₂ und den Federkonstan­ ten C₁ der Schwingungsfedern 8 und C₂ der Stützfedern 18. Da die Gegenschwingmasse 13, 15, 19 bei den Fördervorrichtungen 3, 5, 10 nach dem Zweimassensystem die Funktion hat, die dynami­ schen Fundamentbelastungen gering zu halten, stellt die Gegen­ schwingmasse 13, 15, 19 mit seinen Stützfedern 12, 16, 18 einen Schwingungstilger dar. Deshalb wird die Größe der Gegenschwing­ masse m₂ 19 und die Masse der Förderrinne m₁ 9 sowie die Feder­ konstante C₂ der Stützfedern 18 so gewählt, daß die Gegen­ schwingmasse als Schwingungstilger mit einer wesentlich kleine­ ren Amplitude als die Förderrinne 9 schwingt. Diese kleinere Schwingung des Schwingungstilgers wird durch entsprechende Kopplung zum Betreiben einer weiteren Schwingfördervorrichtung 5 mit zwei Freiheitsgraden benutzt. Dabei stellt das weitere schwingende System die zweite Schwingfördervorrichtung 5 dar. Die zweite Schwingfördervorrichtung 5 ist ebenfalls eine sepa­ rate Schwingfördervorrichtung 5 nach dem Zweimassensystem.

Die Kopplung dieser beiden Schwingfördervorrichtungen 5, 10 erfolgt über eine Koppelfeder 7, die an der Masse m₂ und an der Masse m₃ befestigt ist. Dadurch werden die Schwingungen der angetriebenen Schwingfördervorrichtung 10 auf die zweite Schwi­ ngfördervorrichtung 5 übertragen. Durch eine derartige Kopplung zwischen der Masse m₂ und der Masse m₃ wird die höhere Reso­ nanzfrequenz der Schwingfördervorrichtung 10 abgesenkt und die hohe Resonanzfrequenz der Fördervorrichtung 5 angehoben. Durch entsprechende Kopplung und Auslegung des Resonanzsystems mit der Schwingfördervorrichtung 5 kann in der zweiten Schwingför­ dervorrichtung eine Schwingung der Förderrinne 4 erzeugt wer­ den, die zum Fördern genutzt werden kann. Dabei sind die Am­ plituden abhängig von der Lage der Resonanzfrequenzen der ein­ zelnen Systeme und der Federkonstanten der Koppelfeder 7, 14 zwischen den Systemen. Durch entsprechende Wahl der Massen und Federkonstanten in dem zweiten System sind Amplituden erreich­ bar, die größer, gleich oder kleiner als die der Förderrinne 9 der ersten Fördervorrichtung 10 sind.

Bei einem Fördersystem nach dem Zweimassensystem ergibt sich die Schwingrichtung im wesentlichen aus dem Anstellwinkel der Schwingungsfedern 1, 6, 8. Deshalb ist es vorteilhaft bei der Kopplung derartiger Systeme die Anstellwinkel der Schwingfedern der einzelnen Schwingfördervorrichtungen 3, 5, 10 in einem glei­ chen Anstellwinkel anzuordnen. Dadurch ergibt sich bei allen Schwingfördervorrichtungen die gleiche Förderrichtung und weit­ gehend auch der gleiche Abwurfwinkel α bei den einzelnen zu koppelnden Schwingfördervorrichtungen. Dabei ist es vorteilhaft die Koppelfedern 7, 14 in einem Anbauwinkel β anzuordnen, der in etwa dem Abwurfwinkel α entspricht. Bei Systemen mit unter­ schiedlichen Abwurfwinkeln ergibt sich ein vorteilhafter An­ bauwinkel β, der in etwa dem arithmetischen Mittel der einzel­ nen Abwurfwinkel entspricht. Bei einer derartigen Anordnung der Koppelfeder 7, 14 wird weitgehend das Auftreten von Eigen­ schwingungsformen wie Biege-, Torsions- und Pendelschwingungen vermieden.

Da in dem zweiten nicht angetriebenen Federmassensystem von der Förderrinne 4 ebenfalls Schwingungen auf die zweite Gegen­ schwingmasse m₄ übertragen werden, entsteht auch eine Schwin­ gung der Gegenschwingmasse 15 mit einer bestimmten Amplitude. Durch die Anordnung einer zweiten Koppelfeder 14 an der Masse m₄ und der dritten Förderrinne 3 der dritten Schwingfördervor­ richtung 3 ergibt sich ebenfalls eine Schwingungsübertragung von der zweiten Schwingfördervorrichtung 5 zur dritten Schwing­ fördervorrichtung 3. Hierbei ergeben sich die gleichen Reso­ nanzverhältnisse wie zwischen der angetriebenen ersten Schwing­ fördervorrichtung 10 und der zweiten Schwingfördervorrichtung 5. Durch die Bemessung der Resonanzsysteme der dritten Schwing­ fördervorrichtung 3 und der Federkonstante der Koppelfeder 14 sind ebenfalls Amplituden der dritten Förderrinne 2 erreichbar, die zum Fördern genutzt werden können.

Dadurch ist insgesamt ein Schwingfördersystem erreichbar, bei dem drei separate Schwingfördervorrichtungen 3, 5, 10 nach dem Zweimassensystem so gekoppelt werden können, daß sich eine gleichmäßige Förderung des auf der Förderrinne 9, 4, 2 befindli­ chen Förderguts ergibt. Es sind aber gleichfalls auch Systeme wählbar, bei denen sich unterschiedliche Förderge­ schwindigkeiten der einzelnen Schwingfördervorrichtungen 3, 5, 10 erzielen lassen. Bei einer derartigen Schwingungsübertragung von einer angetriebenen Schwingfördervorrichtung 10 zu einer oder mehreren nicht angetriebenen Schwingfördervorrichtung 3, 5 lassen sich nicht nur lineare Förderbewegungen erzielen, son­ dern die gekoppelten Schwingfördersysteme können auch in Kurvenform ausgebildet sein, so daß sich bei ungünstigen Platz­ verhältnissen kurvenförmige Förderrichtungen erzielen lassen. Bei einer derartigen Kopplung vom verschiedenen Schwingförder­ vorrichtungen nach dem Zweimassensystem sind auch Kopplungen von mehr als drei separaten Schwingfördervorrichtungen reali­ sierbar. Dies hängt aber im wesentlichen von der Antriebslei­ stung der angetriebenen Schwingfördervorrichtung 10 ab. Die An­ kopplung verschiedener derartiger Schwingfördervorrichtungen kann nicht nur zum Fördern sondern insbesondere auch zum Sieben oder Kühlen des Förderguts benutzt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Schwingungsübertragung zwischen mindestens zwei Schwingfördervorrichtungen nach dem Zweimassensystem, die miteinander gekoppelt sind, bei dem eine Schwingförder­ vorrichtung von einem Schwingantrieb angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede der angekoppelten Schwingförder­ vorrichtungen (3, 5) über eine separate Gutfördervorrichtung (2, 4) und eine über Schwingfedern (1, 6) verbundene Gegen­ schwingmasse (13, 15) verfügt, wobei die Gegenschwingmasse (19, 15) der angeregten oder angekoppelten Schwingfördervor­ richtung (10, 5) federnd mit der Gutfördervorrichtung (4, 2) der anzukoppelnden Fördervorrichtung (5, 3) verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die angetriebene Schwingfördervorrichtung (10) ein oder mehrere Schwingfördervorrichtungen (3, 5) nach dem Zweimas­ sensystem dadurch angekoppelt werden, daß von der angetrie­ benen Schwingfördervorrichtung (10) ausgehend die Gegen­ schwingmasse (19, 15) federnd mit der Gutfördervorrichtung (4, 2) der in Förderrichtung nächst folgenden anzukoppelnden Schwingfördervorrichtung (5, 3) verbunden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federmassesysteme der anzukoppelnden Schwingfördervorrichtungen (5, 3) und die Federkonstante der Koppelfedern (7, 14) so aufeinander abgestimmt werden, daß die Amplitude der Gutfördervorrichtung (4, 2) des angekop­ pelten Systems, kleiner oder gleich oder größer der Ampli­ tude der Gutfördervorrichtung der anregenden Schwingförder­ vorrichtung (10, 5) ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anbauwinkel β der Koppelfedern (7, 14) zwischen der anregenden Gegenschwingmasse (19, 15) und der angeregten Gutfördervorrichtung (4, 2) in etwa dem arithme­ tischen Mittel der Abwurfwinkel α der gekoppelten Schwing­ fördervorrichtungen (10) ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gekoppelten Schwingfördervorrich­ tungen (10, 5, 3) so hintereinander angeordnet werden, daß sich eine gemeinsame lineare oder gebogene Förder-, Sieb-, oder Kühlstrecke ergibt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens zwei separate Schwingfördervorrichtungen (10, 5, 3) nach dem Zweimassensystem vorgesehen sind, bei der eine Schwingfördervorrichtung (10) mit einem Schwingantrieb (11) versehen ist, wobei an der Gegenschwingmasse (19, 15, 13) der angetriebenen Schwingfördervorrichtung (10) oder einer oder mehrerer gekoppelter Schwingfördervorrichtungen (5, 3) eine Koppelfedervorrichtung (7, 14) angebracht ist, die mit einer Gutfördervorrichtung (4, 2) einer anzukoppelnden Schwingför­ dervorrichtung (5, 3) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die anzukoppelnden Schwingfördervorrichtungen (5, 3) ein oder mehrere Schwingfördervorrichtungen nach dem Zweimas­ sensystem darstellen, die durch eine abgestimmte Koppelfe­ dervorrichtung (7, 14) miteinander verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelfedervorrichtung (7, 14) aus mindestens einer oder mehrerer Spiralfedern, Blattfedern, Luftfedern oder Gummifedern bestehen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die anzukoppelnden Schwingfördervorrich­ tungen (5, 3) gerade oder gebogen ausgebildet sind.