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Mechanisch schwingungsfähige Vorrichtung Die Erfindung bezieht sich
auf mechanisch schwingungsfähige Vorrichtungen, bei denen zwei Massen, von denen
jede nachgiebig gegen das Fundament (Rahmen) abgestützt oder aufgehängt ist, durch
elastische Mittel derart miteinander verbunden sind, daß die beiden durch lose Kopplung
erregten Massen in Richtung einer ihre Schwerpunkte verbindenden Geraden harmonisch
oder unharmonisch schwingen.
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Die Massen können dabei als Siebe, Förderrinnen, schwingende Gefäße
o. dgl. ausgebildet sein.
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Solche Vorrichtungen sind an sich in bezug auf Massen und Momente
ausgeglichen; sie weisen jedoch u. a. den übelstand auf, daß z. B. bei Belastungsschwankungen
der einen Masse gegenüber der ,anderen Masse dieser Ausgleich nicht mehr vorhanden
ist, so daß also ein gegen Störungen zweiter und höherer Ordnung unausgeglichenes
System vorliegt und insofern Erschütterungen auf das Fundament übertragen werden.
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Die Ursache dafür liegt darin, daß das die gegeneinander schwingenden
Massen verbindende elastische Mittel starr mit dem Fundament verbunden ist. Die
elastischen Mittel sind bei einer bekannten Ausführungsform in einem Rahmen zusammengefaßt,
der unnachgiebig an dem Fundament befestigt ist. Bei Eintreten von Störungen zweiter
und höherer Ordnung ist ein Ausgleich durchVerschieben der Null-Lage des gemeinsamen
Schwerpunktes eben wegen dieser unnachgiebigen Befestigung der die schwingenden
Massen verbindenden Mittel mit dem Rahmen unmöglich. Der nach diesem Vorschlag vorgesehene,
mit dem Rahmen verbundene Teil der Doppelfeder ist zwecks Aufnahme und Abgabe der
beträchtlichen Kräfte so stark ausgebildet, daß eine Bewegung des elastischen Mittels
in der Schwingungsrichtung zwecks Ausgleich nicht möglich ist.
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Gemäß der Erfindung wird ein auch gegen Störungen zweiter und höherer
Ordnung ausge-glichenes System dadurch geschaffen, daß das die Massen verbindende
elastische Mittel nicht oder doch so nachgiebig gegen das Fundament abgestützt ist,
daß eine Bewegung des elastischen Mittels in der Schwingungsrichtung möglich ist.
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Es werden also Störungen z. B. hervorgerufen durch ungleichmäßige
Belastung, Verklemmen der elastischen Mittel bzw. aufgehoben dadurch, daß infolge
des Freiheitsgrades des die Massen verbindenden elastischen Mittels der Schwingungsnullpunkt
(Knotenpunkt) jederzeit mit dem gemeinsamen Schwerpunkt zusammenfällt und also ein
selbsttätiger Ausgleich stattfindet, wobei
auch durch lose Kopplung
beider Massen Störungen beim Anlaufen und Auslaufen vermieden werden können.
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Es sind auch Vorschläge bekanntgeworden,. zwei schwingende Massen,
von denen die'eine erregt wird und die über ihre elastischen Mittel miteinander
verbunden sind, so am Fundament zu befestigen, daß die eine Masse nachgiebig am
Fundament, die zweite Masse hingegen nicht am Fundament, sondern an der anderen
Masse befestigt ist. Diese Vorrichtung ist nicht einmal an sich in bezug auf Massen
und Momente ausgeglichen, so daß ein Ausgleich höherer Ordnung nicht in Frage kommt.
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Gegenstand der Erfindung dagegen ist eine mechanisch schwingungsfähige
Vorrichtung mit zwei entgegengesetzt schwingenden Massen, die untereinander verbunden
sind durch elastische Mittel, derart, daß die beiden Massen in Richtung einer ihre
Schwerpunkte verbindenden Geraden schwingen und von denen die eine Masse oder beide
Massen durch lose Kopplung erregt sind und jede Masse nachgiebig gegen das Fundament
abgestützt ist, wobei das die Massen verbindende elastische Mittel gegenüber dem
Fundament entweder überhaupt nicht abgestützt ist oder so nachgiebig, daß eine Bewegung
des elastischen Mittels in der Schwingungsrichtung möglich ist.
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Die Massen können als Siebe, Förderrinnen, schwingende Gefäße o. dgl.
ausgebildet sein.
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Statt eines einzigen die Massen verbindenden elastischen Mittels kann
eine Mehrzahl vorgesehen sein.
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Die Massen können pendelnd aufgehängt sein, z. B. an einem Rahmen.
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Wird das die Massen verbindende elastische Mittel nachgiebig gegenüber
dem Fundament oder Rahmen abgestützt oder aufgehängt, so kann so vorgegangen werden,
daß das elastische Mittel in an sich bekannter Weise von einem Rahmen umgeben ist,
der dann seinerseits nachgiebig mit dem Fundament verbunden wird, z. B. durch pendelnde
Aufhängung oder Abstützung derart, daß eine Bewegung des elastischen Mittels in
der Schwingungsrichtung möglich ist und also durch Verschiebung der Null-Lage des
gemeinsamen Schwerpunktes ein Ausgleich erfolgt.
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Es kann weiter so vorgegangen werden, daß die die beiden Massen verbindenden
elastischen Mittel so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie gleichzeitig das
Gewicht .der Massen aufnehmen und an dein Knotenpunkt der Bewegung beweglich gegenüber
dem Fundament oder Rahmen abgestützt sind.
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Hierbei können die elastischen Mittel der beiden Massen paarweise
zu einer zweischenk-Ligen stimmgabelartigen Stütze zusammengesetzt sein, deren freie
Schenkelenden mit je einer der schwingenden Massen fest verbunden sind. Die Abstützung
der Federn gegenüber dem Fundament oder Rahmen kann dabei durch einen Fuß erfolgen,
der befähigt ist, kleine Bewegungen gegenüber Fundament oder Rahmen in Richtung
der Schwingbewegung auszuführen.
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Dieser zwischen den Federn und dem Fundament bzw. dem Rahmen angeordnete
Fuß kann federnd ausgebildet sein, oder es kann auch eine Gelenkverbindung zwischen
den Federn und dem Fundament bzw. Rahmen angeordnet sein.
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Zweckmäßig wird die Länge des Fußes veränderlich gemacht.
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Die Abbildungen zeigen bevorzugte Ausführungsformen gemäß der Erfindung.
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Abh. i zeigt eine mechanisch schwingungsfähige Fördervorrichtung mit
zwei gegeneinander erregten Rinnen, Abb.2 eine Seitenansicht der Fördervorrichtung
nach Abb. i, Abb. 3 eine mechanisch schwingungsfähige Vorrichtung mit zwei Siebkästen
in Seitenansicht, Abb. q. die Seitenansicht einer mechanisch schwingungsfähigen
Vorrichtung anderer Ausführung, Abb. 5 eine mechanisch schwingungsfähige Vorrichtung,
bei der eine der Massen als Gefäß ausgebildet ist, Abb. 6 eine teilweise Draufsicht
zu der Vorrichtung nach Abb. 5, Abb. 7 und 8 schwingungsfähige Vorrichtungen mit
zwei Massen nach einer weiteren Ausführungsmöglichkeit.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i und :2 sind zwei Rinnenkörper
A1 und Az vorgesehen, die beiderseits durch Federstützen C getragen werden. Die
Federstützen C sind stimmgabelartig ausgebildet und an den freien Enden ihrer Schenkel
mit den Rinnenkörpern verbunden. Der Antrieb erfolgt von einem Motor D aus, und
zwar über eine lose Kopplung, die harmonisch oder unharmonisch ausgebildet sein
kann. Die Federstützen C sind geneigt angeordnet, so daß sich die kinnenkörper A1
und A. in einer Schrägrichtung im Sinne der eingezeichnetenPfeife bewegen. Die Rinnenkörper
sind derart übereinander angeordnet, daß sich ihre Schwerpunkte auf einer gemeinsamen
bzw. praktisch gemeinsamen Geraden bewegen. Der obere Rinnentrog ragt seitlich
über die Federstützen C, so daß durch diese kein zusätzlicher Raum beansprucht wird.
Der untere Rinnentrog liegt zwischen den Federstützen.
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Jede Federstütze besteht aus zwei Federpaketen d, die beiderseits
zwischen Kleininbacken
c, c eingespannt sind. Die Klemmbakken sind
mit Rippen versehen-, die eine schiwach gekrümmte Stirnfläche aufweisen und von
einem Ende der Backen zum anderen flacher werden; jedes Federpaket d wird mit seinen
beiden Enden zwischen den Enden der Bakken c bzw. der mit den Backen verbundenen
Rippen mittels Schrauben g fest eingespannt. Am anderen Ende sind die Backen c mit
Hilfe von Abstandstücken und Schrauben m derart auf einen bestimmten Abstand eingestellt,
daß die Federn d in ihrer Mitte Spielraum zum Durchbiegen haben und sich dabei auf
den Rippen der Backen c abwälzen. a Die Rippen der Backen c sind bezüglich ihrer
Krümmung so berechnet, daß die Durchbiegung der Federpakete eine vorbestimmte Spannung,
z. B. aoookg/cm2, nichtüberschreiten kann. Dadurch, daß sich die Federn d auf den
Rippen der Backen c abwälzen, wird ihre wirksame Länge verkürzt, wodurch ihr Widerstand
gegen eine Durchbiegung mit zunehmender Entfernung aus ihrer Ruhelage stark anwächst
und eine unharmonische Charakteristik erhält, welche der schwingungsfähigen Vorrichtung
die Eigenschaft verleiht, mit zunehmender Amplitude eine wachsende Eigenfrequenz
zu haben.
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Während der untere dem Fußpunkt nahegelegene Teil jeder Federstütze
unter Zwischenschaltung von Distanzstücke; einen festen Block bildet, endigen die
beiden oberen- Enden der Federstütze je in einem Flansch f, der an dein Rinnenkörper
A1 bzw. A2 befestigt wird.
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An ihrem unteren Ende sind die Federstützen mit einem Fuß k aus Flacheisen
versehen, welcher mit einer gewölbten Fläche auf einer festen Unterlage, gegen Verschiebung
gesichert, aufruht und bei Schwankungen der Federstütze nach rechts oder links auf
der Unterlage abrollen kann. Auf diese Weise erhält der ideelle Massenmittelpunkt
der schwingungsfähigen Vorrichtung, um welchen die beiden Rinnenkörper schwingen,
einen Freiheitsgrad, der angenähert oder genau in Richtung der Schwingungsbahn verläuft.
Um den günstigsten Effekt im Ausgleich der Bewegung des Gesamtschwerpunktes der
Vorrichtung einstellen zu können, empfiehlt es sich, den Fuß k so auszubilden, daß
er in seiner Länge veränderlich ist. Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel
kann der Fuß k auch federnd oder als Gelenk ausgebildet sein.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 entspricht im wesentlichen demjenigen
nach Abb. i und z. Die beiden übereinanderliegenden Massen sind als Siebkästen Bi
und B2 ausgebildet. Die Federstützen C sind mit dem Rahmen oder dem Fundament durch
Füße k verbunden, die durch ein Federpaket gebildet werden. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel
nach Abb. i ist noch die Art der Anordnung des Antriebes; der Antriebsmotor -in
ist auf dem unteren Siebkasten BZ gelagert und erregt die beiden Siebkästen zum
Gegeneinanderschwingen mittels des Exzenters x der Schubstange y und der losen Kopplung
z, die in diesem Falle als unharmonische, lose Kopplung ausgebildet ist.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen nach A:bb. i und Abb. 3 ist unterstellt,
daß die Umdrehungszahl des Antriebsmotors mit der Eigenperiode des schwingungsfähigen
Gebildes übereinstimmt. Demzufolge wird bei der ersten Halbschwingung über das lose
koppelnde Organ eine bestimmte Koppelarbeit auf die Rinnenkörper bzw. die Siebkästen
übertragen. Ein Teil dieser Arbeit wird durch Reibung aufgezehrt. Der Rest der Arbeit
bewirkt eine kleine Gegeneinanderbewegung der beiden Massen. Bei der nächsten Halbschwingung
wird der gleiche Arbeitsbetrag in umgekehrter Richtung übertragen, und der die Verluste
übersteigende Arbeitsanteil bewirkt eine Erhöhung der in den Massen A1 und A2 bzw.
Bi und B2 aufgespeicherten Schwingungsenergie. - Dieses Spiel setzt sich so lange
fort, bis der gewünschte Ausschlag erreicht ist.
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Abb. q. zeigt eine Ausführungsform, bei der zur pseudoharmonischen
Erregung der schwingenden Massen Gummibälle verwendet werden. Zwischen je zwei dieser
elastischen Gummibälle d, die in einem Rahmen r eingespannt sind,
greift ein im Schwerpunkt der schwingenden Massen A1 und A2 befestigter Mitnehmer
f an, wodurch die elastische Lagerung der Massen .A1 und Az in Richtung einer ihre
Schwerpunkte verbindenden Geraden gegeben ist.
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Der die Gummibälle d umschließende Rahmen y besitzt an beiden Enden
je ein Querjoch. Zwei weitere Querjoche sind in der Mitte des Rahmens vorgesehen,
derart, daß jeweils zwei. der Bälle d zwischen zwei Ouerjochen- liegen. Da
die Querjoche einstellbar sind, kann auch die Vorspannung der Gununibälle beliebig
geändert werden. Die beiden Massen A1 und A2 werden von nachgiebigen, schräg stehenden
Lenkern getragen und schwingen derart gegeneinander, daß der Rahmen Y nahezu in
Ruhe bleibt und als Bewegungsknoten wirkt. Der Rahmen r ist mit Hilfe nachgiebiger
Lenker k an dem Gestell G der Vorrichtung aufgehängt bzw. abgestützt, so daß bei
etwa auftretenden Störungen der Gesamtschwerpunkt der Vorrichtung leicht in Richtung
seiner Bewegungsfreiheit, die mit der Schwingungsrichtung zusammenfällt, nachgeben
kann. Dadurch wird die. Übertragung von Erschütterungen auf das Gestell
G
vermieden. Der Antrieb der Vorrichtung erfolgt in einer der in Abb. i und 3 dargestellten
Weisen unter Vermittlung einer losen Kopplung.
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In Abb. 5 und 6 ist eine Vorrichtung gezeigt, bei der die Masse A1
als ein Gefäß ausgebildet ist, dessen Inhalt in schüttelnde Bewegung versetzt werden
soll, während die Masse A2 als Gegengewicht dient. Die elastischen Federstützen
C sind mit Federn d versehen, die eine lineare Spannungskurve aufweisen. In Hohlräumen
der Masse A2 sind j e zwei Gummipuffer u eingebaut, zwischen denen Mitnehmer f eingreifen,
die an der Masse A1 befestigt sind. Der Antrieb der Vorrichtung erfolgt ebenfalls
durch lose Kopplung, zweckmäßig in der in Abb. 3 dargestellten Weise.
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In dem Augenblick, wo der Ausschlag der beiden Massen A1 und A2 so
weit angestiegen ist, daß der Mitnehmer f die beiden elastischen Mittel u berührt,
erfährt die Spannung eine zusätzliche Steigerung, die infolge der besonderen Form
der Gummikörper u dem Schwingungsvorgang eine pseudoharmonische Charakteristik gibt.
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Die Füße k der Federstützen C sind an ihrem unteren Ende mit einem
Gummipolster i versehen und können mehr oder weniger tief in die Federstützen eingeschraubt
werden.
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Bei der in Abb. 7 dargestellten Vorrichtung bestehen die elastischen
Mittel, welche die Massen A1 und A2 miteinander verbinden, aus Gummikörpern d, welche
eine angenähert lineare Kraftkurve haben. Außerdem sind unharmonisch wirkende Federn
u vorgesehen, die in der in Abb. i und 3 dargestellten Weise zwischen Klemmbacken
mit gewölbten Abwälzflächen gehalten werden. Die beiden Massen A1 und A2, die sich
mit 18o° Phasenverschiebung gegeneinander bewegen und durch eine der beschriebenen
Koppelanordnungen angetrieben werden, sind auf nachgiebigen Lenkern k abgestützt,
die dem ganzen System die zum Ausgleich störender Kräfte erforderliche Bewegungsfreiheit
erteilen.
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Ein Ausführungsbeispiel, das demjenigen nach Abb. 7 im wesentlichen
entspricht, ist in Abb. 8 dargestellt, wonach Schraubenfedern d zwischen seitlichen
Ansätzen der beiden schwingenden Massen A1 und A2 als elastisch-Mittel angeordnet
sind. Zwecks Versteifung sind die Ansätze der Masse A2 zu einem Rahmen r vereinigt.
Die Ansätze der Masse A1 tragen auf der Innenseite Gummipuffer u, die bei Überschreiten
eines bestimmten Schwingungsausschlags in der in Verbindung mit Abb. 5 und 6 beschriebenen
Art auf einen mit der anderen Masse A2 verbundenen Anschlag f auftreffen und die
unharmonische Schwingungscharakteristik hervorrufen. Die Abstützung der beiden Massen
A1 und A2 durch nachgiebige Lenker k und der Antrieb der beiden Massen erfolgen
ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 7.