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Antrieb von Schüttelrutschen Die Erfindung betrifft einen Antrieb
von Schüttelrutschen nach Patent q.q:o 789, gemäß welchem die periodischen Antriebsstöße
der in der Förderrichtung federnd und schwingbar an der Rinne abgestützten Masse
in der Eigenschwingungszahl des aus der Rinnenmasse, der Federung und der schwingenden
Masse bestehenden Systems erfolgen und durch den Federrückdruck die Rinne in Schwingungen
gleicher Taktzahl versetzen. Der in dem Patent 440 789 beschriebene mechanische
Antrieb, insbesondere ein solcher mittels sich drehender Schwungmassen, bereitet
Schwierigkeiten, sobald die Schwingungszahl noch weiter, beispielsweise über i 5oo
Schwingungen in der Minute, gesteigert werden soll. Anderseits ist .eine Steigerung
der Schwingungszahl... zur Erhöhung der Fördergeschwindigkeit sehr erwünscht.
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Diese Schwierigkeiten lassen. sich nun gemäß der Erfindung dadurch
beheben, daß die in der Förderrichtung federnd abgestützte Masse mittels elektromagnetischer
Stoßkräfte, die siech nach einem Sinusgesetz ändern, in Schwingungen versetzt wird.
Die diese Stöße erzeugenden Elektromagnete werden zweckmäßig mit einer Kapäzi.tät
geeigneter Größe zu einem elektrischen Schwingungskreis vereinigt, der als Antriebsmittel
für Schüttelrutschen die Vorteile mit sich bringt, die Resonanzschwingungszahl in
bequemer Weise erheblich erhöhen zu können, ohne daß bei dem Arbeiten in Resonanz
ein Außertrittfallen zu befürchten ist, da der elektrische Antrieb leicht so ausgebildet
werden kann, daß. er sich selbst in die Eigenschwingungszahl hineinsteuert. Ebenso
ist es bei diesem elektromagnetischen Antrieb verhältnismäßig leicht, eine elektrische
Regelvorrichtung anzubringen, die die Größe der Massensichwingung und des Rinnenausschl.ages,
selbst bei Änderung der Größen, welche den Rinnenausschlag sonst beeinflussen würden,
beispielsweise der Menge des Fördergutes, dauernd selbsttätig gleichhält.
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Eine- der zahlreichen möglichen Ausführungsformen des Erfindungsgedankens
ist auf der Zeichnung als Beispiel veranschaulicht, und zwar zeigen Abb. i und 2
teilweise im Schnitt, von der Seite oder von oben gesellen, eine elektromagnetische
Antriebsmaschine, die mit der Schüttielrutsche zu verbinden ist.
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Abb.3 stellt das Schaltungsschema des die Elektromagnete speisenden
Hauptstromkreises dar, während Abb. ¢ gleichfalls in Form eines Schaltungsschemas
die die Größe des Schwingungsausschlages überwachende Regelvorrichtung veranschaulicht.
In
dem Gehäuse 57, das entweder, wie Abb. i zeigt, an den Rinnenkörper 56 unmittelbar
angehängt oder auch als besondere Antriebsmaschine ausgebildet und in der Förderhöhe
mit dem Ende der Rinne verbunden sein kann, ist ein Massenkörper 58 in beliebiger
Weise in der Förderrichtung vollkommen oder angenähert gerade geführt. Hierzu können
beispielsweise die zwischen der Masse 58 und dem Gehäuse 57 angeordneten Lenker
78r die in Form von Blattfedern oder beliebig anders .ausgebildet sein können, dienen.
Dem Gehäuse 57 gegenüber ist die Masse 58 mittels der starken Schrauben- o. dgl.
Federn 59 abgestützt, derart, daß die Masse 58 und die Federn 59 ein schwingungsfähiges
Gebilde von der für den Antrieb gewünschten Eigensichwingungszahl bilden. Die Masse
58 enthält .einen Magnetkern aus Eisenblättern, in welchem symmetrisch zur Mitte
des Massenkörpers je zwei Spulen 79, 8o angebracht sind. Die Pole dieses Magnetkärpers
sind zweickmäßig kegel- oder keilförmig ausgebildet, z. B. derart, daß in. die kegel-
oder keilförmigen öffnungen 81 unter Zwischenschaltung eines entsprechenden Luftspaltes
als gegenüberliegende Pole zugespitzte Bleichpakete 82 hineinragen. Diese Körper
82 sind mit der Gehäusewand 57 fest verbunden. Die keilförmige Ausbildung der Magnetpole
empfiehlt sich, damit bei der erheblichen Schwingungsweite der Masse 58 der Luftspalt
nicht über ein nach zulässiges Maß gesteigert werden muß.
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Die Erregung des Magnetismus gesichieht folgendermaßen: Die beiden
Spulen 79 werden von Gleichstrom durchflossen und erregen hierdurch ein magnetisches
Feld von auch beim Schwingen des Körpers 58 nahezu gleichbleibender Stärke. Über
dieses magnetische Feld lagert sich ein vom, den Spulen 8o erzeugtes magnetisches
Wechselfeld. Diese Spulen 8o liegen (vgl. auch das Schaltungsschema Abb.3) in einem
mit einer entsprechend bemessenen Kapazität 83 versehen elektrischen Schwingungskreis
84. Es ist wichtig, diesen elektrischen Schwingungskreis so abzustimmen, daß seine
Eigenfrequenz mit der Eigenschwingungszahl des aus. der schwingenden Masse 58 und
ihrer Federung 59 gebildeten Schwingungssystems übereinstimmt.
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An sich könnte auch die Gleichstromerregung mittels der Spulen 7.9
fortbleiben, doch würde dann, wenn also nur der Wechselstrom des elektrischen Schwingungskreises
84 arbeitet, der Magnetfluß zwischen gleich großen positiven und negativen Höchstwerten
perdein. Die quadrierte Kurve des Magnetflusses und damit die Erregerkraft müßte
in diesem Falle mit der doppelten Frequenz des elektrischen Schwingungskreises pulsieren.
Man müßte also dann die Eigenschwingungszahl des elektrisichen Schwingungskreises
halb so groß machen wie die des mechanischen Schwingungskreises; jedoch hat diese
Art des Betriebes nicht den gleich guten Nutzeffekt wie bei Mitanwendung eines magnetischen
Gleichfeldes. Denn in diesem Falle erreicht man, daß der Magnetfluß zwischen einem
Mindest- und einem Höchstwert pendelt, indessen niemals negative Werte ,erreicht.
Die quadrierte Flußkurve und damit #die magnetische Erregerkraft besitzt demnach
die gleiche Schwingungszahl wie das, elektrische und damit das mechanische Schwingungs-System.
Die Schwingungserzeugung in dem elektrischen Schwingungskreis 84 erfolgt durch eine
stoßweise Erregung. Parallel zu der Kapazität 83 und der ganz oder zum" Teil aus
den Spulen 8o bestehenden Induktivität des elektrischen Schwingungskreises wird
eine Schaltverriclitung 85 gelegt, welche .eine Gleichstromquelle 86 im Takt der
Schvdngungszahl des -elektrischen Schwingungskreises ein- und abschaltet. Dabei
ist zweckmäßig der Kontakt 8 5 nur verhältnismäßig kurze Zeit geschlossen (beispielsweise
1/2 bis i/¢ der gesamten Schwingungspieriode der Masse 58), während nach Unterbrechung
des Kontaktes 85 der Schwingungskreis. 84 sich selbst überlassen bleibt und Strom
und Spannung in ihm hin und her pendeln. In dem dargestellten Beispiel wird nun
der Kontakt 85 von der sichwingenden Masse 58 selbst gesteuert, so daß die Taktfolge,
mit welcher der Kontakt arbeitet, unbedingt mit der Eigenschwingungszahl der schwingenden
Masse 58 übereinstimmt. Das System arbeitet somit stets in Resonanz, auch dann,
wenn kleine Verstimmungen zwischen dem mechanischen Schwingungskreis 58, 59 und
dem elektrischen Schwingungskreis 80, 83, 84 vorliegen sollten.
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Der vom, der schwingenden Masse 58 gesteuerte Kontakt wird zweckmäßig
folgendermaßen ausgebildet: An der schwingenden Masse 58 sitzt einstellbar ein Platin-
o-. dgl. Kontakt 87. Diesem gegenüber steht ein ebenfalls mit Platin versehener
Kontaktstift 88, der zweckmäßig gleichfalls einstellbar in einer am Gehäuse 57 befestigten
Blattfeder 89 angebracht ist. Sie wird mittels eines regelbaren Anschlages 9o derart
eingestellt, daß der Kontaktstift 88 den Kontakt 87 berührt, wenn die Masse 58 in
der Mittellage steht. Sobald die Masse auch nur ein wenig aus ihrer Mittellage nach
links (Abt. i und 2) sichwingt, reißt der Kontakt 87, 88 dagegen ab. Ferner ist
mit der Karntaktfeder 89 eine ihre Bewegung hemmende Vorrichtung, beispielsweise
eine ölbremse verbunden, die z. B. in üblicher Weise aus einem im Gehäuse 57 sitzenden
Zylinder 9 i, einem mit der Feder 89
verbundenen Kolben und der
beide Zylinderseiten verbindenden regelbaren Leitung 93 besteht.
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Im Ruhezustand nimmt die schwingende Masse 58 die Mittellage ein.
Zum Ingangsetzen wird nun der die Spulen 79 enthaltende Gleichstromkreis und auch
der die Spulen, 8o enthaltende Erregerstromkreis geschlossen. über dem Kontakt 85
(Abb. 3) oder 87,88
(Abb. i) fließt jetzt ein Strom durch die Magnetspulen
8o und lädt auch den dazu parallel ,geschalteten Kondensator 83. Hierdurch erfährt
die Masse 5`8 eine Anziehung, die von dem Kontakt 87, 88 weg, also nach links gerichtet
ist, so daß der Kontakt abreißt. Die Masse schwingt nunmehr entsprechend dem Anstoß
der Magnetkraft in dieser Richtung weiter, bis die Massenenergie in Spannungsenergie
der Federung 59 umgewandelt isst. Numn-ehr kehrt sich unter der Wirkung dieser Federn
ihre Bewegungsrichtung um. Beim Durcheilen der Mittellage treffen die Kontaktstellen
87, 88 zusammen, so. daß abermals die Stromquelle 86 eingeschaltet und dem elektrischen
Schwingungskreis 84 neue elektrische Energie zugeführt wird. Da jedoch nun die Masse
58 nach. Maßgabe der in ihr aufgespeicherten Energie über die Mittellage nach rechts
hinausschwingt, bleibt der Xontakt 87, 88 geschlossen, beispielsweise bis der rechts
liegende Umkehrpunkt der Schwingungsbahn erreicht ist. Hier wird zweckmäßig der
Kontakt 87, 88 durch die Wirkung der Ölbremse 9 i bis 93 unterbrochen. Diese ist
so eingestellt, da.ß sich die Kontaktfeder 89 langsamer nach links zurückbewegt
als die schwingende Masse 58, so daß sie jedenfalls den Anschlag 9o später erreicht
als die Masse 58, die auf dem Wege nach links die Mittellage passiert.
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Durch diese Schaltungsart wird dem Kondensator 83 des Schwingungskreises
84 stets in dem richtigen Zeitpunkt stoßweise eine Strommenge von solcher Größe
zugeführt, wie der elektrische Schwingungskreis 84 zur Aufrechterhaltung der Resonanzschwingung
der Masse 58 hat aufwenden müssen. Nachdem sich also nach dem Einschalten des Stromes
die Masse 58 durch die magnetische Wechselkraft auf eine gewisse, von den konstruktiven
Werten der Schwingungskreise abhängige Schwingungsweite aufgeschaukelt hat, besteht
ein Gleichgewichtszustand zwischen der Verbrauchsenergie des mechanischen Schwingungskreises
58, 59, die "sich als Zitterbewegung auf die Rinne weiter überträgt, und der dem
Schwingungskreis 8o, 83, 84 zugeführten. elektrischen Energie, wobei die Steuerung
des Kontaktes 8 5 offensichtlich durch die Masse 58 selbst so erfolgt, daß die Resonanz
zwischen dem elektrischen und dem mechanischen Schwingungskreis stets gewahrt bleiben
muß.
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Allerdings könnten äußere Einflüsse und Zufälligkeiten die Schwingungsweite
der Masse 58 gegenüber dem Rinnenkörper 56, 57 in unerwünschter Weise stören und
damit eine unzulässige Belastung der Federn 59 des mechanischen Schwingungskreises
herbeiführen. Um dies zu verhindern, wird mit der Antriebsvorrichtung nach Abb.
i und 2 eine Vorrichtung verbunden, welche die Größe des Schwingungsausschlages
überwacht und beim überschreiten der zulässigen Schwingungsgröße der -Masse 58 sogleich
die Größe des elektrischen Stromstoßes entsprechend bceinflußt. Eine selbsttätige
elektrische Regelungsvorrichtung dieser Art zeigt als Beispiel Abb.4.
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Ein Magnetgestell 94 mit möglichst geschlossenem Magnetfuß ist an
der schwingenden Antriebsmasse 58 angebracht. Es trägt eine Gleichstromwicklung
95 und eine Wechselstromwi.cklung 96. In den Luftspalt dieses Magnetgestells
94 ragt eine Zunge 97, die mit der Rinnenmasse; also beispielsweise dem Gehäuse
57, fest verbunden ist. Während die Gleichstromwicklung 95 von einer beliebigen
Gleichstromquelle 98 gespeist wird, führt die Leitung der Wechselstromwcklung 96
zu einem als Relais wirkenden Solenoid 99, dessen Wicklung aus zwei Spulen besteht.
Die eine Spule i oo wird von einer Stromquelle i o i unter Zwischenschaltung eines
regelbaren Widerstandes io2 mit Gleichstrom gespeist, während die andere Spule
103 des Solenoids im Stromkreis der Wechselstromspule 96 liegt.
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Der bewegliche Eisenkern 104 des Solenoids greift an einem Steuerhebel
io5 an, der bei - i o6 drehbar, gelagert ist, und dessen freies Ende unter dem Einfluß
zweier leichter Schraubenfedern 107 steht, derart, daß seine Nullage eindeutig festgelegt
ist. Der Hebeldrehpunkt io6 ist an die eine Klemme ,einer Hilfsbatterie o. dgl.
gelegt. Das: freie Hebelende spielt zwischen zwei Kontaktspitzen io8, io9, die mit
den Spulen eines an sich bekannten zweipoligen Umschaltschützes i io verbunden sind.
Dieses Umschaltschütz steuert den Stromkreis i i i eines Hilfsmotors i 12 derart,
da.ß beim Stromlauf über die Schalthebelkontakte 113 die Drehrichtung des Motors
112 die entgegengesetzte ist wie bei Einschalten der Kontakte t 14 in dem Stromkreis
des Umschaltschützes i io. Der Hilfsmotor 112 betätigt in beliebiger Weise, z. B.
unter Verwendung eines Schneckengetriebes und einer Spindel 115, den Läufer i 16
eines Vorschalts.chiebewiderstandes 117, der, wie auch aus Abb. 3 hervorgeht, in
den die Antriebsmagnetwicklung 8o stoßweise speisenden Stromkreis vor die Stromquelle
86 geschaltet ist.
Die Wirkungsweise dieser Regelvorrichtung ist
folgende: Schwingt die Antriebsmasse 58 gegenüber der Rinnenmasse 57, so verschiebt
sich die Zunge 97 entsprechend in dem Luftspalt des Magnetgestells 94. Sie ändert
den durch den Luftspalt tretenden Magnetfuß. im Takte der Schwingung und nach Maßgabe
des Schwingungsausschlages. Die Flußänderung erregt in der Wechselstromwicklung
96 eine ihr, also auch dem Schwingungsausschlag proportionale Spannung, so daß,
sich auch die Spannung der Wechselspule ro3 des Salenoids entsprechend ändert. Nun
sind die Federn io7 des Steuerhebels 105 so vorgespannt, daß das Solenoid eine bestimmte
Anziehungskraft auf se nen Eisenkörper 104 ausüben muß, wenn der Steuerhebel io5
in seiner Nullage einspielen soll. Die auf den Eisenkörper 104 ausgeübte Kraft ist
also durch eine bestimmte Amperewindungszahl festgelegt, die sich aus der von der
Gleichstromspule ioo erzeugten Amperewindungszahl und derjenigen der Wechselstromspule
103 zusammensetzt. Der Hebel 105 spielt also nur bei einer ganz bestimmten
Amperewindungszahl in seiner Gleichgewichtslage ein. Ist diese Amperewindungszahl.
größer, se wird der Eisenkern 104 in das Solenoid 99 hineingezogen und der Kontakt
iog geschlossen. Ist er kleiner,. so bewegt sich der Eisenkern 104 aus dem Solenoid
99 heraus, so daß sich der Steuerhebel i o 5 gegtn den Kontakt 1o8 legt.
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Der Kontakthebel io5 spielt also nur dann in seiner Nullage ein, wenn
der Ausschlag der Rinne einen bestimmten- Ausschlag besitzt, dessen Größe durch
den Amperewindungswert des Solenoids.99 gegeben ist. Durch Änderung des Regelwiderstandes
iö2 der Gleichstromspule ioo des Solenoids wird der Amperewindungswert leicht geregelt
und damit auch die Ausschlaggröße der Masse 58 gegenüber dem Rinnenkörper 57 und
hierdurch auch die Schwingungsweite der Rinne selbst in bequemer Weise eingestellt.
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Bleibt der Rinnenausschlag oder die Schwingungsweite der Antriebsmasse
58 nicht gleich, so legt sich der Hebel 105 gegen den einen der beiden Kontakte
io8, iog und dreht unter Vermittlung des Umschaltschützes iio den Hilfsmotor 112
in der einen oder anderen Richtung, wodurch die Größe des: Vorschaltwiderstandes
117 und damit diejenige des Antriebsstromstoßes für die Spulen 8o im entsprechenden
Sinne beeinflußt wird, so daß die magnetische Kraft des Antriebselektromagneten
abnimmt, sobald die Schwingungsweite der Masse 58 über das durch den Auss.chlagregler
102 eingestellte Maß steigt, und umgekehrt. Der gewünschte Schwingungsausschlag
bleibt somit dauernd erhalten. Man könnte, besonders bei hohen Schwingungszahlen,
auch gegebenenfalls dien Betriebsstrom unmittelbar einem Wechselstromnetz entnehmen
und damit die Erregerspulen 8o speisen, doch wäre damit eine rein zwangläufige Stromstoßzahl
gegeben, die sich nicht, wie der vorher beschriebene selbststeuernde Stromstoß,
den Schwingungsvorgängen des mechanischen Schwingungssystems anpassen läßt.