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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Differenzial-Impulsförderer ("differential impulse
conveyor") nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Fördern von Waren entlang der
Fördermulde.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte
Mechanik zum Antrieb eines Differenzial-Impulsförderers, bei der unerwünschte Schwingungen und
mechanische Schläge
in der Antriebsmechanik und in der Fördermulde abschwächt werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein
Differenzial-Impulsförderer
weist eine allgemein langgestreckte horizontale oder leicht geneigte
Mulde oder Wanne mit einer ebenen Oberfläche zur Aufnahme des Förderguts
auf. Die Mulde wird langsam vorwärts
bewegt, um das Fördergut
bezüglich
der Mulde zu bewegen, und dann mit hoher Rückgeschwindigkeit zurück gezogen,
so dass das Fördergut
die Mulde entlang rutscht und so auf wirksame Weise entlang der
Fördermulde
transportiert wird. Differenzial-Impulsförderer, die auch als Linearförderer bezeichnet
werden, unterscheiden sich betrieblich von anderen Fördererarten
wie Hin- und Herförderern
("reciprocating
conveyors"), Schwingförderern
("shuffle conveyors") oder Rüttel- bzw.
Schüttelförderern
("vibrating conveyors", "shaker conveyors"). Ein wesentlicher
Vorteil von Differenzial-Impulsförderern
ist, dass das Fördergut
entlang der einheitlichen Mulde (ohne sich bewegende Muldenteile) so
transportiert wird, dass bei zerbrechlichem Fördergut keine Gefahr von Schäden besteht.
Differenzial-Impulsförderer
sind daher in zahlreichen Anwendungen – bspw. für Lebensmittel – bevorzugt,
wo Sauberkeit, geringe Geräuschentwicklung
und minimale Produktschäden
erwünscht
sind.
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Die
Antriebsmechanik eines Differenzial-Impulsförderers erzeugt wiederholte
Beschleunigungen und Verlangsamungen der Mulde. Die Vorwärts-Beschleunigung
ist niedriger als die Rückwärts-Beschleunigung,
so dass das Fördergut
im wesentlichen nur dann die Mulde entlang rutscht, wenn diese mit
hoher Rückgeschwindigkeit
nach hinten gezogen wird. Ein bekannter Antrieb für Differenzial-Impulsförderer weist
mehrere Schwungräder
auf, die von der Fördermulde
so abgehängt
sind, dass das Moment der rotierenden Schwungräder die gewünschte niedrige Vorwärts- und
hohe Rückführgeschwindigkeit der
Fördermulde
ergibt. Dieser Schwungradantrieb ist teuer und lässt sich nur schwer auf ein
optimales Verhältnis
der Vorwärts-
zur Rückführgeschwindigkeit
auf die Sollgeschwindigkeit des Förderguts entlang der Fördermulde
einstellen.
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Einen
verbesserten Differenzial-Impulsförderer offenbart die
US-PS 5 351 807 . Der Antrieb
dieses Förderers
weist ein winklig gelegtes Kreuzgelenk in Kombination mit einem
1 : 2-Getriebe auf, um einen halben Umdrehungszyklus einer Antriebswelle
bei niedriger Geschwindigkeit, gefolgt von einem halben Umdrehungszyklus
der Antriebswelle bei einer hohen Geschwindigkeit zu erreichen.
Eine Kurbel verbindet die Antriebswelle mit der Mulde, um die Sollbewegung
des Förderers
zu erzeugen. Der Winkel des Kreuzgelenks und die Motorgeschwindigkeit
lassen sich auf einen maximale Laufstrecke des Förderguts entlang der Fördermulde
einstellen. Die Antriebswelle treibt auch ein Gegengewicht um 180° gegenphasig
zur Bewegung der Fördermulde
an, so dass unerwünschte
Schwingungen des Förderers und
mechanische Schläge
im Antrieb erheblich abgeschwächt
werden. Die Antriebswelle kann auch eine Hydraulik pumpe antreiben,
die als Dämpfer wirkt
und Schläge
im Antrieb weiter reduziert.
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Obgleich
die in der genannten US-Patentschrift beschriebenen Techniken die
Akzeptanz von Differenz-Impulsförderern
erheblich gefördert
haben, sind Verbesserungen im Sinne einer weiteren Abschwächung oder
der Beseitigung der Schläge
im Antrieb wünschenswert.
Für viele
Anwendungen in der Lebensmittelindustrie sind hydraulische Dämpfer unerwünscht, weil
man eine Hydraulikflüssigkeit
aus Verunreinigtungs- und Sicherheitserwägungen vermeiden will. Durch
weiteres Abschwächen
der mechanischen Schläge
im Antrieb lassen die Abmessungen und damit die Kosten der Bauteile
des Fördererantriebs
sich verringern, ohne seine Nutzungsdauer zu verkürzen. In
einigen Anwendungen kann es wünschenswert
sein, den Förderer
mit einem Motor anzutreiben, der eine Welle mit einer viel höheren als der
Sollgeschwindigkeit der Halbzyklus-Antriebswelle antreibt. Das Optimieren
des Antriebs würde
die Akzeptanz von Differenzial-Impulsförderern als praktische Alternative
zu Hin- und Her-, Schwing-, Rüttel- bzw.
Schüttelförderern
weiter verbessern.
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Die
US-A-5 046 602 zeigt einen bekannten Differenzial-Impulsförderer,
bei dem die Vor- und Rückbewegung
einer Mulde und eines Gegengewichts von Nocken- bzw. Steuerscheiben
auf einer Antriebswelle erzeugt werden. Diese Druckschrift liegt
dem Oberbegriff der Ansprüche
1 und 18 unten zu Grunde.
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Ein
weiteres Problem mit Förderern,
die konstruiert sind, das Fördergut
nach Differenzial-Impuls- oder Rütteltechniken
entlang einer im wesentlichen horizontalen Oberfläche einer
Mulde zu transportieren, betrifft die Schwierigkeit, die Wanne so
zu bewegen, dass der Bereich unter der Mulde sich ohne Schwierigkeiten
reinigen lässt.
Während
der Antrieb typischerweise von der Fördermulde abnehmbar ist, ist
sehr viel Zeit und fachliches Können
erforderlich, um den Antrieb von der Mulde zu trennen, die Mulde zum
Reinigen vom Antrieb abzuziehen und dann den Antrieb wieder an die
Mulde anzusetzen. Weiterhin müssen
Förderwannen,
die das Fördergut
Wägevorrichtungen
zuführen,
präzise
positioniert werden, um die Zufuhr zur Wägevorrichtung zu optimieren.
Um den Zeitaufwand zum Reinigen des Bereichs unter der Mulde zu
verringern, hat man die gesamte Fördereranordnung einschließlich der
Mulde und des Antriebs bewegbar auf Schienen gelagert. So lässt die Fördereranordnung,
die mehrere Tonnen wiegen kann, sich zum Reinigen auf den Schienen
aus- und dann in
die Solllage bezüglich
der Waage zurück
rollen. Es wird also ein erheblicher Aufwand getrieben, um zum Reinigen
den Förderer
zu bewegen und dann in die Sollage bezüglich der Waage zurück zu führen.
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Die
vorliegende Erfindung beseitigt die Nachteile des Standes der Technik.
Im Folgenden wird ein verbesserter Differenzial-Impulsförderer und ein
Antrieb für
einen solchen offenbart, bei dem mechanische Schläge abgeschwächt sind.
Der Antrieb ermöglicht
optional ein Drehen der Motorwelle mit weitaus höherer Geschwindigkeit als der
der Antriebswelle, so dass die Kosten des Fördererantriebs sinken.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der
Differenzial-Impulsförderer
weist eine Mulde auf, die mit einer ersten Geschwindigkeit in einer
Vorwärts-
und mit einer zweiten Geschwindigkeit in einer Rückwärtsrichtung bewegbar ist, um
Fördergut
in der Vorwärtsrichtung
zu bewegen, wobei die zweite Geschwindigkeit höher ist die die erste. Die Erfindung
ist in den Ansprüchen
1 und 12 unten definiert.
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Dabei
dienen eine vom Antriebsmotor gedrehte Exzenter-Riemenscheibe und
ein flexibler Riemen, der die Exzenter-Riemenscheibe und die Antriebswelle
verbindet, dazu, die gewünschte
variierende Geschwindigkeit der Antriebswelle zu erreichen. Die
Antriebswelle dreht eine exzentrisch gelagerte Muldenkurbel, die
mit der Mulde verbunden ist, sowie eine oder mehr, exzentrisch gelagerte
Gegengewichtkurbeln, die jeweils ein zugehöriges Gegengewicht antreiben.
Eine Ausgleichs-Riemenscheibe oder ein anderes exzentrisches Ausgleichselement wirkt
so auf den Riemen, dass der vorbestimme Zusammenhang zwischen der
Drehung der Antriebswelle und der der Motorwelle erhalten bleibt.
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Es
kann eine Verbindungsmechanik vorgesehen sein, um eine Fördermulde
zwischen Paaren von beabstandeten Stützarmen abzustützen, die
jeweils schwenkbar mit einem Maschinenunterteil verbunden sind.
Die Verbindungsmechanik erlaubt, die Wanne seitlich aus der Istlage
heraus zu nehmen, während
sie noch von den Stützarmen
abgefangen wird, so dass der Bereich unter der Mulde sich problemlos
reinigen lässt.
Die Verbindungsmechanik vereinfacht auch die Inspektionen und die
regelmäßige Justage
bzw. Wartung des Fördererantriebs.
Nach dem Reinigen kann dann die Mulde auf einfache Weise in ihre
Ausgangslage zurück
geschoben werden; falls nötig,
lässt sich
auch die seitliche Lage der Mulde problemlos nachstellen.
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Es
ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass der Antrieb für den Differenzial-Impulsförderer verhältnismäßig einfach
und daher kostengünstig herzustellen
und einfach zu warten ist. Der Aufwand für einen Antrieb wird durch
die verhältnismäßig wenigen
Bestandteile des Antriebs erheblich verringert. Sind Gegengewichte
vorgesehen, um Schläge
abzuschwächen
oder zu beseitigen, lässt
der Förderer sich
mit einem herkömmlichen
Motor, einem Kreuzgelenk und einem 1 : 2-Übersetzungsgetriebe zuverlässig antreiben.
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Diese
und andere Ziele, Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung
erheben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung unter
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen.
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1 zeigt einen nicht erfindungsgemäßen Differenzial-Impulsförderer in
einer Draufsicht, wobei ein Teil der Fördermulde weggelassen ist,
um den Antrieb klarer zu zeigen;
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2 zeigt den Differenz-Impulsförderer der 1 von der Seite;
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3 ist eine Seitenansicht
eines ebenfalls nicht erfindungsgemäßen Differenzial-Impulsförderers,
bei dem mit einer elektrischen Steuerung die Drehzahl einer Motorwelle
variiert wird und eine Mulden- und eine Gegengewichtkurbel direkt
mit der Motorwelle verbunden sind;
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4 zeigt eine andere, nicht
erfindungsgemäße Anordnung
mit einer Steuerung zum Variieren der Drehzahl einer Motorwelle
und einem Schneckengetriebe, das die Motor- mit der Antriebswelle verbindet;
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5 zeigt eine Ausführungsform
der Erfindung mit einer von der Motorwelle angetriebenen Exzenter-Riemenscheibe
und einem flexiblen Riemen, zum Drehen der Motorwelle;
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6 zeigt den Differenzial-Impulsförderer der 5 von der Seite;
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7 zeigt grafisch die Bewegung
und die Geschwindigkeit der Wanne als Funktion der Winkelposition
der Motorwelle;
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8 zeigt grafisch sowohl
die Beschleunigung der Wanne als auch das Drehmoment der Kurbel
als Funktion der Winkelposition der Motorwelle;
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9 zeigt teilgeschnitten
eine geeignete Verbindungsmechanik zum Verbinden der Wanne mit einem
Paar Stützarmen,
die erlaubt, die Wanne zum Reinigen seitlich heraus und dann in
die Ausgangslage zurück
zu bewegen; und
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10 zeigt von der Seite eine
andere Ausführungsform
einer Mechanik, mit der eine Mulde mit eine Vielzahl von Stützen verbindbar
ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die
1 und
2 zeigen einen nicht erfindungsgemäßen Differenzial-Impulsförderer
10 mit
einer lang gestreckten Mulde
12, die ein Motor
26 antreibt.
Die Mulde
12 hat einen allgemein U-förmigen Querschnitt mit einer
ebenen Auflagefläche
zur gleitenden Aufnahme des Förderguts
sowie ein Paar herkömmlich
beabstandeter Seiten
14,
16. Es ist einzusehen,
dass die tragende Auflagefläche
aus der Horizontalen leicht geneigt sein kann, so dass sich das
Fördergut
allgemein horizontal und entweder ab- oder aufwärts fördern lässt. Der Förderer kann mit einer Spiralmulde
ausgeführt
sein, wie in der
US-PS 5 351
807 beschrieben. Die bis hier offenbarten Antriebsmechaniken
sind anwendbar für
den Antrieb eines Förderer
mit horizontaler, gradlinig geneigter oder Spiralmulde geeignet.
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Bei
Differenzial-Impulsförderern
wird die Mulde 12 langsam genug vorbewegt, dass das Fördergut
sich mit der Mulde mitläuft,
nicht auf deren Auflagefläche
gleitet. Danach wird die Mulde so schnell zurück gezogen, dass das Fördergut
in der Mulde rutscht. Während
sowohl des langsamen Vor- als auch des schnellen Rücklaufs
wird vom Antrieb eine Kraft in der Gegenrichtung aufgebracht, wie
im Folgenden erläutert.
Wenn die Mulde mit schneller Beschleunigung und Verlangsamung vor-
und dann rückwärts läuft, macht
sich jedes Spiel im Antrieb durch störende Schläge bemerkbar.
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Diese
Schläge
werden durch das Spiel im Antriebszug oder den Überlauf von Antriebsteilen verursacht
und können
zu starkem Verschleiß und vorzeitigem
Ausfall von Fördererbauteilen
führen. Die
unerwünschten
Schläge
lassen sich im wesentlichen bzw. praktisch eliminieren durch die
Anwendung von zwei Gegengewichten 52, 62, die über eine zugehörige Kurbel
mit Kurbelarm ebenfalls von der Antriebswelle 40 angetrieben
werden. Vorzugsweise sind die beiden Gegengewichte auf gegenüberliegenden
Seiten der Antriebswelle 40 angeordnet, wie in den 1 und 2 gezeigt.
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Um
die schädlichen
Schläge
im Fördererantrieb
wesentlich abzuschwächen
oder zu beseitigen, sind die Kurbeln 46, 56 jeweils
so angeordnet, dass die Bewegung der beiden Gegengewichte in einer Drehfolge
eingeleitet wird, die um 120° ungleichphasig
und zur Bewegung der Mulde in Folge der Stellung der Kurbel liegt.
M. a. W.: die Kurbeln werden zeitlich so gesteuert, dass, falls
die Drehlage der Antriebswelle an dem Punkt, wo die Kurbel 66 den
weitesten Vor lauf der Wanne 12 (bspw. nach rechts in den 1 und 2) erzeugt, 0° beträgt, die Kurbel 46 den
weitesten Vorlauf des Gegengewichts 52 nach rechts (in 1 und 2) bewirkt, wenn die Antriebswelle 40 sich
in der 120°-Lage
befindet; die Kurbel 56 erzeugt den weitesten Vorlauf des
Gegengewichts 62 nach rechts, wenn die Kurbel sich in der
240°-Lage befindet. Überraschenderweise
erhält
man mit dieser 120°-Sequenz
der Kurbeln nur schwache oder keine mechanischen Schläge im Antrieb.
Das Sollgewicht für
die Gegengewichte 52, 62 wählt man vorzugsweise als Funktion
des Gewichts der Mulde 12 und der Schwerpunkte der Mulde
und des Gegengewichts. Der Hebelarm, den die Arme 18, 22 für die Mulde
bewirken, ist länger
als der der Gegengewichtstützen 54, 64;
entsprechend werden die Gegengewichts 52, 54 schwerer,
so dass jedes einen Maximalimpuls erhält, der im wesentlichen gleich
dem der Mulde ist. Verwendet man ein einziges Gegengewicht, das
mit 180° gegenphasig
zur Mulde läuft,
oder vorzugsweise zwei Gegengewichte, die jeweils 120° ungleichphasig
zur Mulde laufen, wie hier offenbart, wird folglich der Bewegungsimpuls
der Mulde des laufenden Förderers
ausgeglichen, so dass Schläge
erheblich abgeschwächt
oder beseitigt werden.
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Der
Grund für
die signifikante Abschwächung
von Schlägen
im Antrieb durch die Verwendung von zwei Kurbeln, die jeweils 120° ungleichphasig
zur Muldenkurbel laufen (anstatt eines einzigen Gegengewichts, das
180° gegenphasig
zur Mulde läuft,
wie in der
US-PS 5 351 807 offenbart),
ist weder leicht erklärbar
noch offensichtlich. Erfährt
der Kurbelarm
68 seine maximale Beschleunigung, ist dies für weder
den Arm
48 noch den Arm
58 der Fall, obgleich
das kombinierte Ergebnis der Kurbelarme
52,
62 in
Kombination mit den zugehörigen
Gegengewichten die auf die Mulde wirkenden Kräfte ausgleicht, um Schwingungen
und Schläge
im Antrieb minimal zu halten. Hier ist die Momentanbeschleunigung
der Kurbelarme zusammen mit der Auswirkung der Beschleunigung jedes
Gegengewichts auf die sich ändernde
Länge des
Momentenarms in Folge der Lage des Kurbelarms in Betracht zu ziehen.
Da das Gewicht der Mulde
12, des Gegengewichts
52 und
des Gegengewichts
62 im wesentlichen gleich ist, wird die
Auswirkung der Maximalbeschleunigung der Mulde in Kombination mit
der Momentenarmlänge
der Muldenkurbel
66 im Augenblick der Maximalbeschleunigung
durch die kombinierte Auswirkung der Momentanbeschleunigung der
Gegengewichte
52,
62 bei der in diesem Zeitpunkt
jeweils wirksamen Momentenarmlänge
ausgeglichen. Es ist gezeigt worden, dass die Schläge im Fördererantrieb
durch die Anwendung von zwei Gegengewichten jeweils mit 120° Phasenversatz
gegenüber
der Mulde die unerwünschten
Schläge
im wesentlichen beseitigt, die bei einem entsprechenden Förderers
mit einem einzigen Gegengewicht, das 180° gegenphasig zur Muldenbewegung
läuft,
auftreten.
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Es
sind zwar hierzu keine Tests unternommen worden; es gilt jedoch
mindestens als theoretisch möglich,
dass sich unerwünschte
Schläge
des Antriebs für
den Differenzial-Impulsförderer
auch mit mehr als zwei Gegengewichten beseitigen lassen. Der Nutzen
von drei Gegengewichten ist jedoch zweifelhaft, da eines von ihnen
vermutlich 180° gegenphasig
und die anderen beiden jeweils 90° ungleichphasig
zur Muldenbewegung laufen würden, wobei
die beiden letzteren gegeneinander wirken. Möglicherweise erreicht man minimale
Schläge
auch mit vier Gegengewichten, die jeweils 72° gegeneinander versetzt sind.
Unabhängig
von der Anzahl der Gegengewichte kann die Muldenkurbel auf der Antriebswelle
so liegen, dass der Muldenvorlauf in einer gewählten Winkellage der Welle
eingeleitet wird und jede Gegengewichtkurbel den Vorlauf eines zugehörigen Gegengewichts
bei einem vorgewählten
Winkelversatz der Welle bezüglich
sowohl der gewählten Winkellage
der Welle als auch der anderen Gegengewichte einleitet. Dieser vorgewählte Winkelversatz der
Welle sollte im wesentlichen der Beziehung AO = (360°) ÷ (N +
1) gehorchen, wobei AO den Winkelversatz und N die Anzahl der Gegengewichte
bezeichnen.
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In
der Praxis wäre
es erheblich schwieriger, vier an Stelle von zwei Gegengewichten
zu verwenden, wie in den 1 und 2 gezeigt. Bei vier Gegengewichten
werden vermutlich jeweils zwei auf jeder Seite der Antriebswelle
angeord net. Da die Anordnung noch komplizierter wird, wenn man die
vertikale Höhe
der Gegengewichte über
dem Unterteil verändert,
würde die
Ausführungsform
mit vier Gegengewichten wahrscheinlich verhältnismäßig schmale Gegengewichte erfordern,
so dass sich zwei von ihnen nebeneinander unter der Wanne beiderseits
der Antriebswelle anbringen lassen, oder man müsste in einem der Gegengewichte
einen Durchlass vorsehen, der einen hin und her gehenden Kurbelarm
aufnimmt, der ein anderes Gegengewicht auf der gleichen Seite der
Antriebswelle antreibt. Die oben ausgeführten Schwierigkeiten verschärfen sich
weiter, wenn man mehr als vier Gegengewichte verwendet. Bei einer ungradzahligen
Anzahl von Gegengewichten kann aus oben zu einer Ausführung mit
drei Gegengewichten erörterten
Gründen
eine Minimierung von Schlägen
nicht erreichbar sein.
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Daher
ist es wesentlich, zwei Gegengewichte mit zwischen ihnen liegender
Antriebswelle vorzusehen. Die Muldenkurbel 66 und die Gegengewichtkurbeln 46, 56 sind
vorzugsweise identisch ausgeführt,
wobei die Kurbelarme 48, 58, 68 vorzugsweise im
wesentlichen in der gleichen horizontalen Ebene laufen, d. h. die
Rotationsachse der Schwenkelemente 69, 50 und 60 liegt
vorzugsweise in der gleichen horizontalen Ebene, die vorzugsweise
auch die Rotationsachse der Antriebswelle 40 enthält. Theoretisch
sollte der Schwerpunkt jedes Gegengewichts auf der Höhe des Muldenschwerpunkts
liegen, so dass bei gleichem Gewicht der Gegengewichte und der Mulde
der Maximalimpuls jedes Gegengewichts gleich dem der Mulde ist.
Indem man den Schwerpunkt jedes Gegengewichts auf die Muldenhöhe über dem
Unterteil legt, an dem sowohl die Mulde wie auch das Gegengewicht
schwenkbar gelagert sind, geben die hin und her gehenden Gegengewichte
keine Drehmomente an das Fördererchassis
bzw. -gestell weiter. In der Praxis wird man die Gegengewichte 52, 62 jedoch
unter der Mulde anordnen, so dass man einen gedrängten Aufbau des Förderers
erhält, und
das Gewicht jedes Gegengewichts so einstellen, dass der Maximalimpuls
jedes Gegengewichts gleich dem der Mulde ist, wie oben erläutert. Indem
man die Gegengewichte in einem verhältnismäßig kurzen – anstatt einem verhältnismäßig großen – Abstand
zur Mulde unter ihr anbringt, minimiert man die auf den Stützarmen 54, 64 lastenden
Biegelasten und das Gewicht der Gegengewichte 52, 62.
Folglich ist erwünscht,
dass der Schwerpunkt jedes Gegengewichts 52, 62 vertikal
näher am
Muldenschwerpunkt als an der vertikalen Lage der zugehörigen Schwenkachse
der Stützen 54, 64 auf
dem Unterteil liegt. Vorzugsweise beträgt der vertikale Abstand zwischen der
Schwenkachse der Stütze
auf dem Unterteil und dem Schwerpunkt jedes Gegengewichts mindestens 60%
des vertikalen Abstands zwischen der Schwenkachse und dem Muldenschwerpunkt.
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Es
ist einzusehen, dass der Vor- und der Rücklauf der Mulde und der Gegengewichte 52, 62 von
der Bewegung der Kurbelarme 48, 58, 68 gesteuert
wird. Ggf. kann man auf dem Unterteil 20 Anschläge (nicht
gezeigt) vorsehen, die die Schwenkbewegung der Muldenstützen oder
-arme 18, 22 und der Gegengewichtstützen oder
-arme 54, 64 begrenzen. Diese Anschläge begrenzen
die Laufweite der zugehörigen
Arme im Betrieb des Differenzial-Impulsförderers 10 nicht,
erleichtern aber die Montage des Förderers, wenn die Arme 48, 58, 68 nicht
zwischen die zugehörige
Kurbel und die Muldenschwenkmechanik 69 bzw. die zugehörige Gegengewichtschwenkmechanik 50, 60 eingefügt sind.
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Es
ist einzusehen, dass die Achse 72 der Zwischenwelle 34 parallel
zur Achse 74 der Antriebswelle 40 verläuft; der
seitliche Abstand zwischen diesen Wellen und die vertikale Höhe der Welle 34 lassen
sich jedoch ändern,
um Antriebsriemen 40 anderer Länge aufzunehmen. Die Lage der
Antriebsbauteile zwischen dem Unterteil 20 und der Mulde 12 lässt sich
für eine
bestimmte Anwendung nach Bedarf ändern.
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Die 3 zeigt einen weiteren,
nicht erfindungsgemäßen Differenzial-Impulsförderer 80.
Zur Darstellung von Bauteilen ähnlich
den oben beschriebenen sind die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die in der 3 gezeigte Anordnung
verwendet einen Controller 84 zum wiederholten Ändern der
Drehzahl der Motorwelle und damit der Antriebswelle 40 des
Motors.
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Als
Alternative zu einer im wesentlichen vollständigen Beseitigung von mechanischen
Schlägen durch
Verwendung von zwei Gegengewichten lässt sich der Schneckenradantrieb
nach 4 verwenden, da
ein solcher Antrieb im wesentlichen kein Spiel aufweist und in Folge
seiner Konstruktion selbstvsperrend ist, d. h. ein Drehen der Antriebswelle 40 verursacht
keine Drehung der Schnecke 96. Durch Verwenden eines Schneckenradantriebs 94 werden Überlauflasten
der Antriebswelle 40 nicht auf die Schnecke 96 oder
die Motorwelle zurück übertragen,
so dass der Antrieb im wesentlichen eine rückwirkungsfreie Mechanik darstellt,
die Überlauflasten vermeidet.
Ein geeigneter Schneckenradantrieb kann auch eine Verspannung enthalten,
die ein gleichmäßiges Drehen
der Ausgangs- relativ zur Eingangswelle besorgt. Ein geeigneter
Antrieb ist das Modell HU 25-2 der Fa. Textron, Inc., Traverse City, Michigan,
USA.
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Der
vom Controller 84 gesteuerte Antriebsmotor 27 kann
die Verwendung eines kostengünstigeren
Antriebsmotors 27 zulassen, der mit bspw. etwa 1700 U/min
dreht. Die Solluntersetzung für
eine Drehung der Antriebswelle mit durchschnittlich etwa 200 U/min
erreicht man dann mit einem Schneckenradantrieb mit einer Untersetzung
von 8,5 : 1.
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Die 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Differenzial-Impulsförderers 100.
Für diese
Ausführungsform
wird die Mulde von einem Motor 26 konstanter Drehzahl über ein
Zahnradgetriebe 94 angetrieben. Ein geeigneter Motor-Getriebe-Satz
ist das Modell HM-3105 der Fa. Sumitomo. Die Motorwelle 30 dreht
die exzentrisch auf sie aufgesetzte Riemenscheibe 102.
Die Antriebswelle 40 ist mit der Exzenter-Riemenscheibe 102 über einen
Riemen 39 und eine Riemenscheibe 103 verbunden,
die exzentrisch auf der Welle 40 sitzt. Eine erste Ausgleichs-
oder Leerlaufscheibe 104 wird ebenfalls vom Riemen 39 gedreht
und ist exzentrisch auf die Welle 105 aufgesetzt. Eine zweite
Riemenscheibe 106 wird entsprechend vom Riemen 39 gedreht
und ist exzentrisch auf die Welle 107 aufgesetzt. Die Exzentrizität der Ausgleichsscheiben 104, 106 liegt
ungleichphasig zu den Exzenter-Scheiben 102, 103,
um den Antriebsriemen 39 straff zu halten und die vorbestimmte
Solldrehung der Antriebswelle 40 mit der Motorwelle 30 zu
erhalten, wie bereits erläutert.
Für den
Fachmann ist einzusehen, dass hierfür auch eine andere Exzenter-Ausgleichseinrichtung verwendbar
ist als die Ausgleichsscheiben 104, 106. In Folge
der variablen Geschwindigkeit des Riemens 39 in Kombination
mit der Exzentrizität
der Riemenscheibe 103, die die Welle 40 dreht,
wird die Mulde 12 langsam vorgeschoben und dann schnell
zurückgezogen
und so das Fördergut
die Mulde entlang gefördert.
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Die
Achse der Wellen 105, 107 kann unter Federvorspannung
stehen (oder der Riemen 39 kann eine andere federvorgespannte
Dreheinrichtung antreiben), um den Sollzug im Riemen 39 aufrecht
zu erhalten, der die Antriebswelle auf vorbestimmte Weise bezüglich der
Motorwelle dreht. Der Arm 108 ist um das Lager 23 schwenkbar
an einer der Unterteilkomponenten 20 oder 21 befestigt
und die Welle 105 drehbar auf den Arm 108 aufgesetzt,
wie dargestellt. Die Feder 109 verbindet den Anschlagpunkt 101 am
Unterteil und den Arm 108 so, dass der Riemen 39 einen
Sollzug erhält,
der eine geringfügige Bewegung
der Achse 105 aufnehmen kann.
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Für die in
den 5 und 6 gezeigte Ausführungsform
liegen die Rotationsachsen der Wellen 30, 40, 105, 107 an
den Ecken eines gedachten Quadrats, dessen Unter- und Oberseite
parallel zur Gleitfläche
der Mulde 12 und dessen Seiten rechtwinklig zur Muldenoberfläche verlaufen.
Der horizontale Abstand zwischen den Wellen 30, 107 und
der zwischen den Wellen 40, 105 sowie der vertikale
Abstand zwischen den Wellen 107, 105 und der zwischen
den Wellen 30, 40 sind also gleich. Weiterhin
sind die maximalen Exzentrizitäten
der Riemenscheiben 102, 103, 104 und 106 relativ
zur jeweiligen Rotationsachse gleich. Indem man vier Riemenscheiben
vorsieht, die jeweils exzentrisch auf einer zu gehörigen Welle sitzen,
deren Achse an einer Ecke eines gedachten Quadrats sitzt, wird eine
im wesentlichen konstante Riemenzug aufrecht erhalten. Für einige
Ausführungsformen
können
der Schwenkarm 108 und die Feder 109 entfallen;
in diesem Fall kann die Welle 105 um eine relativ zum Förderer-Unterteil
fest liegende Achse gedreht werden.
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Die
vier Riemenscheiben 102, 103, 104, 106 haben
also den gleichen Durchmesser; jede von ihnen ist jedoch auf die
zugehörige
Welle exzentrisch aufgesetzt, so dass der effektive Scheibenradius
sich ständig
intermittierend ändert.
Die Zeitsteuerung der Riemenscheibe 103 wird bezüglich der
Riemenscheibe 102 so eingestellt, dass der effektive Radius
der Riemenscheibe 102 kurz ist, wenn der der Scheibe 103 lang
ist, so dass die Momentangeschwindigkeit der Welle 40 bezüglich der
mit konstanter Drehzahl drehenden Welle 30 verringert wird
und die Mulde 12 langsam vorläuft. Drehen die Riemenscheiben 102, 103 jeweils
um 180°,
hat die Riemenscheibe 102 einen langen und die Riemenscheibe 103 einen
kurzen wirksamen Radius, so dass die Welle 40 momentan schneller
als die Welle 30 gedreht und die Mulde 12 schnell
zurückgeführt wird
und das Fördergut
die Mulde entlang rutscht. Die Zeitsteuerung der Riemenscheiben 104, 106 wird
so eingestellt, dass die Exzentrizität der Riemenscheibe 103 bzw. 102 ausgeglichen
wird. Durch Verwenden eines Stift- bzw. Zahnriemens 39 lässt die
Soll-Zeitsteuerung aller Riemenscheiben sich über längere Zeiträume konstant halten.
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Die
Riemenscheibe 103 könnte
konzentrisch auf die Welle 40 aufgesetzt sein; dann muss
aber die Exzentrizität
der Scheibe 102 und der Ausgleichsscheibe(n) vergrößert werden,
da nur die sich ändernde
Laufgeschwindigkeit des Riemens 39 eine variierende Drehgeschwindigkeit
der Welle 40 bewirkt. Durch die Exzentrizität der beider
Riemenscheiben 102, 103 auf der Welle 30 bzw. 40 kann
die Soll-Exzentrizität
der Riemenscheiben gering bleiben. Es kann auch eine einzige Ausgleichsscheibe zum
Kompensieren der Exzentrizität
und zum Aufrechterhalten eines im wesentlichen konstanten Zugs auf
dem Zeitsteuer riemen 39 dienen. Zwei Ausgleichsscheiben
sind jedoch bevorzugt und erheblich wirksamer als eine einzelne,
um die Bewegung der federvorgespannten Welle 105 gering
zu halten, wenn nicht zu beseitigen. Es sei darauf hingewiesen, dass
eine Bewegung der Welle 105 geringstmöglich und vernachlässigbar
sein sollte, um eine möglichst lange
Nutzungsdauer des Förderers
zu erreichen. Ein Federvorspannen der Welle 105 erleichtert
auch die Montage und ggf. das Ausbauen und Nachjustieren des Zeitsteuerriemens 39 bezüglich der
Riemenscheiben.
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Die 5 zeigt die Welle 40 drehbar
in einem Paar herkömmlicher
Lager 44 gelagert, die ihrerseits auf dem Unterteil festgelegt
sein können,
wie bereits beschrieben. An Stelle von lagerartigen Kurbeln zeigt
die 5 exzentrische Kurbeln
wie bei einer herkömmlichen
Kurbelwelle. Die Muldenkurbel 106 wird von der Antriebswelle
angetrieben, um den Kurbelarm 48 und damit das Gegengewicht 52 hin und
her zu führen.
Entsprechend führt
die von der Welle 40 angetriebene Gegengewichtkurbel 107 den Muldenkurbelarm 68 hin
und her, der seinerseits das Verbindungsglied 70 zwischen
den beiden Muldenstützen 18 antreibt.
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Die
Motorwelle 30 dreht mit konstanter Drehzahl; sie wird entweder
vom Motor 26 direkt oder, falls erwünscht, mit konstanter und erheblich
verringerter Drehzahl über
einen Schneckenradantrieb 94 zwischen dem Motor 26 und
der Exzenter-Riemenscheibe 102 angetrieben. Das Gegengewicht 52 läuft in einer
der der Wanne entgegengesetzten Richtung und gleicht deren Schwingungen
aus, wie bereits beschrieben. Falls erwünscht, kann man zwei Gegengewichte
anstatt eines einzelnen anwenden; die Ausführungsform mit zwei Gegengewichten
kann besonders vorteilhaft sein, wo verhältnismäßig große und schwere Wannen anzutreiben
sind.
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Die 6 zeigt die Wannenstützen 18 und die
Gegengewichtstützen 54 schwenkbar
am Unterteil 20 gelagert. Die Muldenstützen 22 sind an einem Un terteil 21 gelagert,
der baulich vom Unterteil 20 getrennt ist. Wie die 5 zeigt, wird der Muldenkurbelarm 68 von
einer exzentrisch drehenden Kurbel 67 angetrieben, um die
Mulde 12 hin und her zu führen, wie bereits beschrieben.
Entsprechend wird der Gegengewichtkurbelarm 48 von der
exzentrisch derhenden Kurbel 47 angetrieben, um das Gegengewicht 52 in
der Gegenrichtung anzutreiben. Haben die Riemenscheiben 102, 103, 104, 106 den
gleichen Durchmesser (bspw. 4 inches (10,16 cm)) und beträgt die Exzentrizität der Riemenscheiben 102, 103 jeweils
0.37 inches (1,9 cm), wird das Verhältnis der höchsten zur geringsten Drehgeschwindigkeit
der Antriebswelle 40 zu etwa 2,2 : 1. Erhöht man die
Exzentrizität
der Riemenscheiben 102, 103 auf bspw. 0.42 inches
(1,08 cm), lässt
die Höchst-
im Vergleich zur Mindestgeschwindigkeit der Antriebswelle 40 sich
auf etwa 2,4 : 1 kontrollieren. Während die Ausführungsform
der 5 den Vorteil der
Einfachheit hat, kann die von der exzentrischen Riemenscheibe bewirkte,
rein zyklische Geschwindigkeitsänderung der
Motorwelle nicht so wünschenswert
sein wie die anderen beschriebenen Ausführungsformen, um das Fördergut
effizient entlang der Mulde zu bewegen.
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Die 7 zeigt grafisch die Wannenlaufstrecke
(in inches) und die Wannengeschwindigkeit (in in./sec) als Funktion
der Motorposition (in Winkelgraden). Die Motorposition in den 7 und 8 bezeichnet die Winkelposition der Motorwelle 30 für die Anordnung
der 1 und 2. Es ist einzusehen, dass
der Weg, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung de Wanne sowie
das Drehmoment in den 7 und 8 für einen bestimmten Förderer mit
etwa 4,19 cm (1.65 in.) Wannenhub gelten. Ein längerer Wannenhub kann erwünscht sein,
um Fördergut
entlang des Förderers
zu bewegen, obgleich ein längerer
Hub die auf die Fördererbauteile
wirkenden Kräfte
erhöht
und folglich festere und vermutlich auch größere Bauteile erfordert.
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Die
Kurve
110 zeigt den Wannenweg als Funktion der Motorposition
und zeigt, dass das Maximum de Auslenkung in der Spitze
112 liegt.
Im Punkt
114 der Kurve
110 ist die Auslenkung
im wesentlichen null, was die am weitesten zu rückgezogene Lage der Wanne bezeichnet.
Wie in der
US-PS 5 351807 diskutiert,
ist für
die Ausführungsform
mit Kreuzgelenk ein negativer Zeitsteuerwinkel bevorzugt; der bevorzugte
Zeitsteuerwinkel beträgt
etwa –6°. Folglich
tritt die Null-Position bei einer Motorposition von etwa 168° auf, wie
in
7 gezeigt. Während einer
vollen 360°-Umdrehung
der Motorwelle
30 läuft
also die Wanne vorwärts
zur maximalen Auslenkung im Punkt
112, zurück zur Auslenkung
von im wesentlichen null im Punkt
114 und dann wieder vor- und
rückwärts mit
einem Verlauf entsprechend der Kurve
110. Infolge des 1
: 2-Antriebs durch die Riemenscheiben
36,
38 dreht
die Antriebswelle
40 für jede
Umdrehung der Motorwelle
30 zweimal; eine einzige Umdrehung
der Antriebswelle ergibt also einen einzigen Vorwärts- und
einen einzigen Rückwärtsschritt
der Wanne.
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Die 7 stellt auch die Wannengeschwindigkeit
als Funktion der Motorposition dar. Die Kurve 116 zeigt,
dass die höchste
positive Wannengeschwindigkeit von etwa 584 mm/s (23 in./sec) auf
der Kurve im Maximum 118 entsprechend einer Motorposition
von etwa 19° auftritt.
Die höchste
negative Wannengeschwindigkeit von etwa 508 mm/s (20 in.(sec) liegt
bei einer Winkelposition des Motors von etwa 154°.
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Die
Kurve 130 in 8 zeigt
die Wannenbeschleunigung als Funktion der Winkelposition der Motorwelle.
Beginnend bei einer Winkelposition von 0° sinkt die Wannenbeschleunigung
rasch auf einen negativen Höchstwert
von etwa 8,8 m/s_ (29 ft./sec_) im Punkt 132 entsprechend
einer Winkellage von etwa 37°.
Dann fällt
die Verlangsamung der Wanne ab und nimmt allmählich bis zum Punkt 136 auf
der Kurve 130 wieder zu. Die Beschleunigung steigt auf einen
Höchstwert
von etwa 25,6 m/s_ (84 ft./sec_) in der Motorposition von etwa 177°. Die Kurve 130 zeigt die
schnellen Änderungen
der Wannenbeschleunigung zwischen etwa 0° bis 20° und erneut von etwa 150° bis etwa
175° Winkellage
der Motorwelle. Die maximale Wannenbeschleunigung tritt auf, wenn
die Wanne im wesentlichen vollständig
zurückgezogen ist.
Der Abfall der Beschleunigung am Punkt 134 der Kurve 130 ist
nicht unbedingt erwünscht,
tritt aber in der Ausführungsform
mit Kreuzgelenk zwangsläufig auf.
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Die 8 zeigt auch das Drehmoment
(in in.lbs./lbs.) als Funktion der Motorposition. Der Höchstwert
liegt im Maximum 142 der Kurve 140 und fällt dann
zum Punkt 144 ab. Danach steigt das Drehmoment zum Punkt 146 an
und fällt
auf den negativen Höchstwert
im Punkt 148 ab.
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Für einen
Differenzial-Impulsförderer
mit einem Wannenhub von etwa 42 mm (1,65 in.) sollte die Geschwindigkeit
der Antriebswelle so gesteuert werden, dass das Verhältnis des
Maximums zum Minimum im Bereich von 2,2 : 1 bis 2,6 : 1 liegt. Ist
in einer Anwendung das Fördergut
schräg
aufwärts
zu fördern,
lässt sich
das Geschwindigkeitsverhältnis
der Antriebswelle auf einen Bereich von 3,0 : 1 bis 4,0 : 1 steigern.
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Wie
bereits festgestellt, gelten die Kurven der 7 und 8 für die Ausführungsform
mit Kreuzgelenk nach 1 und 2. Die Kurven bieten jedoch auch
wertvolle Einsichten zu einem bevorzugten Programm zum Regeln der
Drehzahl der Motorwelle für die
Ausführungsformen
der 3 und 4. Insbesondere würde ein
ideales Computerprogramm für
den Controller 184 vermutlich etwas andere Kurven als die
der 7 und 8 ergeben. Insbesondere würde die
Programmierung allgemein der Beschleunigungskurve 130 folgen,
obgleich der Höcker 134 idealerweise
beseitigt oder erheblich abgeflacht würde. Folglich wäre die Beschleunigung
zwischen den Punkten 132, 136 im wesentlichen
konstant.
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Die 9 zeigt eine geeignete Verbindungsmechanik 150 zum
Verbinden der Mulde 12 mit zwei beabstandeten Stützen 22 und 18.
Die Mulde 12 weist dabei eine allgemein horizontale ebene
Auflagefläche
zum Bewegen des Förderguts
entlang der Mulde sowie vertikale Seitenflächen 14, 16 auf,
die das Fördergut
auf der Auflagefläche
der Mulde halten, wie bereits diskutiert. Am oberen Ende ist jede Seitenfläche zu einer
Lippe 161 umgebogen, wie in 9 gezeigt.
Die Stützen 22, 18 stützen also
die Mulde 12 ab, indem die Verbindungsmechanik 150 an
der Lippe 161 angreift. Eine entsprechende Verbindungsmechanik
stützt
auf der anderen Seite der Mulde 12 deren gegenüberliegende
Seitenfläche 14 mit
entsprechenden Beinen 22, 18 ab.
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Die
Verbindungsmechanik 150 weist einen Rahmen 152 auf,
dessen oberes Ende 154 zum Eingriff unter die Lippe 161 des
Förderer
verjüngt
ist. Der Rahmen 152 weist vorzugsweise Stirn- bzw. Endplatten
auf, die das Innere der Verbindungsmechanik 150 im wesentlichen
verschließen;
zur klareren Darstellung der anderen Bauteile ist jedoch die linke
Endplatte in 9 weggelassen.
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Die
innere und die äußere Seitenfläche des Rahmens 152 und
die oberen Enden der Stützen 22, 18 enthalten
fluchtende Durchlässe 156 zur
Aufnahme eines Bolzens 158 oder eines anderen herkömmlichen
Elements, um die Verbindungsmechanik 150 auf den Stützen 22, 18 festzulegen.
Die Verbindungsmechanik 150 kann sich zwischen den beabstandeten
Stützen 18, 22 erstrecken,
die um etwa einen Meter getrennt sind, so dass die Klemmmechanik 150 über eine
größere Länge an der
Wannenlippe angreift und sie zuverlässig abstützt. Der lang gestreckte Flansch 160,
der sich von der gerundeten Ecke 15 der Wanne 12 auswärts weg
erstreckt, ist so konfiguriert, dass er sich flächig auf die obere schräge Platte 162 des
Rahmens 15 legt, wie gezeigt. In der gelösten Position
der Verbindungsmechanik 150 ist daher die Wanne 12 bezüglich des
Verbinderrahmens 150 und damit bezüglich der Stützen 18, 22 und
des Fördererunterteils 20 entweder
in Richtung des auf dem Förderer
durchwandernden Förderguts
oder dieser entgegengesetzt seitlich verschiebbar.
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Die
Klemmstange 164 ist oben auf das Gestell 152 aufgesetzt.
Sie hat eine plattenartige Gestalt mit einem entlang der Oberseite
verlaufenden, lang gestreckten Ausschnitt 166 zur Aufnahme
des Wannenflansches 160. Entlang der schräg liegenden Platte 162 des
Rahmens 152 beabstandet ist eine Vielzahl rechteckiger Löcher 170 vorgesehen.
Eine entsprechende Vielzahl U-förmiger
Spangen 168 aus Bandmaterial ist unten an die Klemmstange 164 angeschweißt und so
bemessen und beabstandet, dass sie in ein zugehöriges Loch 170 im
Rahmen 152 passen. Ein lang gestrecktes Steuerkurvenelement 172 ist
vorgesehen, um den Rahmen 152 festzuklemmen und aus der
festen Anlage n der Wanne 12 zu lösen. Das Steuerkurvenelement
weist einen langgestreckte Stange 173 mit allgemein zylindrischem
Querschnitt und einer über
ihre Länge
verlaufenden Abflachung 174 sowie einen Griff 176 auf,
mit dem die Stange 173 von Hand drehbar ist. Eine Vielzahl
von Feststellschrauben 178 sind über die Länge der Klemmstange 164 verteilt
beabstandet angeordnet und erstrecken sich abwärts in die schräge Platte 162 hin,
um Schwenkpunkte anzulegen (die gemeinsam eine Schwenklinie oder
-achse aufspannen), in denen die Klemmstange 164 sich bezüglich des
Rahmens 152 geringfügig
drehen lässt,
wie unten erläutert.
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Folglich
lässt der
Rahmen 152 sich auf die im wesentlichen vertikalen Stützen 18, 22 und
die Klemmstange 164 so auf den Rahmen aufsetzen, dass die
Spangen 168 jeweils in ein zugehöriges Loch 170 einfahren.
Die Stange 173 wird dann unter die schräge Platte 162 durch-
und in die Spangen 168 eingeschoben, wobei die Abflachung 174 parallel
zur Unterseite 180 der schrägen Platte 162 liegt. Ist
die Mulde 12 in die seitliche Solllage bezüglich der Klemmmechanik 150 gebracht,
kann der Griff 176 von Hand gehoben oder gesenkt werden,
so dass die Stange 173 in den U-förmigen Spangen 168 dreht und
mit ihrer gekrümmten
Außenfläche zwischen
den Spangen 168 und der Unterseite 180 des schrägen Platte 162 eine
Steuerkurven- bzw. Nockenwirkung ausübt, die die Klemmstange 154 abwärts drückt, wobei
die Stellschrauben 178 als Schwenkachse wirken. Das obere
Ende der Klemmstange 164 wird also mit erheblicher Kraft
an den Flansch 160 der Wanne 12 gedrückt und
so der Flansch 160 zwischen die Stange 164 und
den Rahmen 152 festgeklemmt, was die Lage der Wanne 12 bezüglich der
Stützen 18, 22 festlegt.
Die Steuerkurvenwirkung der drehenden Stange 173 legt also
die Wanne reibschlüssig
auf dem Verbindungsrahmen 152 fest.
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Dreht
der Griff 176 die Stange 173 in die Eingriffs-
bzw. arretierte Position, liegt die Abflachung 174 zur
Fläche 180 winklig.
In der Freigabeposition verläuft
die Abflachung 174 der Stange 173 parallel zur
Unterseite 180 der schrägen
Platte 162, wie in 9 gezeigt.
Dreht die Steuerstange 173 in ihre Freigabeposition, wird
die Klemmstange 164 aus dem Klemmeingriff mit dem Flansch 160 gelöst, so dass
die Wanne sich problemlos bezüglich
der Verbindungsmechanik 150 seitlich verschieben lässt. Nach
dem Prüfen
des Antriebs und dem Reinigen des Bereichs unter der Wanne lässt letztere
sich in die Ausgangslage zurück
schieben und dort durch Drehen der Steuerstange 172 fixieren.
Die Klemmmechanik 150 ermöglicht es, die Wanne zum optimalen
Abwurfpunkt für
das Fördergut – bspw.
auf einer Waage – zu
verschieben und dort dann zu arretieren.
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Für den Fachmann
ist einzusehen, dass sich zum zuverlässigen Festlegen des Rahmens 15 an der
Mulde 12 verschiedene Steuerkurveneinrichtungen einsetzen
lassen. Ggf. lässt
die Konfiguration der Steuerstange 172 so einstellen, dass
die zwischen der Stange 173 und der Unterseite 180 des
Verbindungsrahmens 152 wirkende Kraft als Funktion der Winkellage
der Stange 173 zu- oder abnimmt. In einer anderen Ausführungsform
kann die Wanne auf einer Steuerstange und ein Teil des Verbindungsrahmens übe der gerundeten
Lippe 161 der Wanne angeordnet sein. In dieser Ausführungsform
wird die Steuerstange in eine Position gedreht, in der die Wanne
aufwärts
an den ortsfesten Rahmen gedrückt wird,
um die Wanne bezüglich
des Rahmens festzulegen. Wird die Steuerstange in eine Freigabeposition
gedreht, fällt
die Wanne von der Oberseite des Verbindungsrahmens geringfügig ab,
so dass sie sich zur Reinigung oder Justage auf der Steuerstange
verschieben lässt.
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Die 10 zeigt eine andere Verbindungsmechanik 184 mit
einem Rahmen 186 am oberen Ende der Stützen 18, 22.
Glieder 188 sind schwenkbar am Rahmen 186 festgelegt;
am oberen Ende jedes Glieds 188 befindet sich eine Rolle 190,
die an der gekrümmten
Lippe 161 der Wanne anliegt. Eine Verbindungsstange 192 verbindet
die Glieder 188. Der Griff 194 ist schwenkbar
mit dem Rahmen 186 verbunden und um die Achse 195 drehbar;
er ist auch mit der Verbindungsstange 192 verbunden, um
die Rollen 190 wahlweise zwischen einer Wannensperrlage
(in 10 durchgezogen)
und einer Wannenfreigabelage (gestrichelt) zu heben und zu senken. Ein
Paar Nasen mit 196 mit Dreieckquerschnitt ist an den Seiten
des Förderers 12 befestigt.
Die Platte 198 ist auf der Rückseite des Rahmens 186 justierbar
angeordnet und enthält
ein Paar dreieckiger Ausschnitte 199 zur Aufnahme der Nasen 196.
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Befindet
der Griff 194 sich in der Wannensperrlage, schwenkt die
Verbindungsstange 192 die Glieder 188 in eine
im wesentlichen vertikale Lage, so dass die Rollen 190 sich
an die gekrümmte
Lippe 161 der Wanne anlegen und sie relativ zum Rahmen 186 anheben,
so dass die Nasen 196 in ihre Ausschnitte in der Stützplatte 198 einfahren.
Anstatt der Reibung oder einer Klemmwirkung wie in der Ausführungsform
nach 9 dienen hier der
seitliche Eingriff und die Anschlagwirkung der Nasen 196 zusammen
mit der Stütze 198 dazu,
die Wanne 12 an der Verbindungsmechanik 184 festzulegen.
Durch Verwenden der Dreiecknasen 196 anstelle der Reibung zum
Fortschalten der Wanne lässt
die von der Verbindungsmechanik geforderte Klemmkraft sich erheblich
verringern. Die langsame Vor- und schnelle Rückbewegung wird also von den
Armen 18, 22 auf den Rahmen 186, dann
zur Stützplatte 198 und
auf die beiden Nasen 196 übertragen, um die Wanne 12 zu
bewegen. Während
die Räder 190 am
gekrümmten
Ende 116 der Wanne anliegen, um sie abzustützen, wird
die langsame Vor- und schnelle Rückbewegung über die
beiden Nasen 196 von den Stützen 18, 22 auf
die Wanne übertragen.
Die Verbindungsmechanik 184 lässt sich in diesem Zustand
versperren, indem man einen geeigneten Anschlag 200 vorsieht, an
den der Griff 194 sich anlegt.
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Um
die Mulde 12 bezüglich
der Stützen 22, 18 seitlich
zu bewegen, wird der Anschlag 200 weggenommen, so dass
der Griff 194 angehoben werden kann; die Glieder 188 kippen
und die Wanne 12 lässt sich
bezüglich
der Stützen 18, 22 absenken.
Sobald die dreieckigen Nasen oder Anschläge 196 die Schlitze 199 oder ähnlichen,
mit den Stützen 22, 18 bewegbare
Eingriffselemente verlassen, ist die Wanne 12 auf den beiden
schräg
liegenden Rollen 190 seitlich bewegbar. An dieser Stelle
lässt sich
die Mulde 12 nun zum Reinigen aus ihrer Arbeitslage rollen,
wie oben beschrieben.
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Zum
seitlichen Verstellen der Wanne 12 bezüglich der Stützen 18, 22 ist
die rückseitige
Stützplatte 198 bewegbar
auf dem Rahmen 186 angeordnet. Ein Paar Sperrschrauben 202 ist
durch einen Schlitz 204 im Rahmen 186 in die Stützplatte 198 einschraubbar.
Durch Lösen
der Bolzen 202 lässt
sich die Lage des Stützrahmens 198 relativ
zum Rahmen 186 seitlich justieren. Ist die seitliche Solllage
der Wanne 12 erreicht, zieht man die Schrauben 202 an und
fixiert so die Ausschnitte 199 relativ zur Wanne.
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Die
Verbiundungsmechaniken der 9 und 10 sind gut geeignet, um
die Förderermulde
wahlweise mit einer Vielzahl von im wesentlichen vertikalen Stützen zu
verbinden (bzw. sie von diesen zu lösen), die der Förderermulde
den gewünschten
langsamen Vor- und schnellen Rücklauf
erteilen, mit dem das Fördergut
die Mulde entlang bewegt wird. Die Muldenstützen werden vorzugsweise sowohl
zum Beaufschlagen der Mulde mit der gewünschten Bewegung als auch zum
Abfangen der Mulde verwendet, wenn die Mulde relativ zu den Stützen seitlich
verschoben wird, um den Bereich unter ihr zu reinigen. Alternativ kann
die Verbindungsmechanik die Mulde in ihrem langsamen Vor- und schnellen
Rücklauf
abstützen, während unter
der Wanne angeordnete Rollen oder Führungen sich an sie anlegen,
um sie abzustützen und
zu führen,
wenn sie zur Reinigung seitlich verschoben wird. Während die
hier offenbarten Verbindungsmechaniken insbesondere für das Ansetzen
an die umgebogenen oberen Lippen der Seitenflächen der Mulde beim Bewegen
derselben zum Reinigen gedacht sind, könnte die Mechanik auch an einem anderen
Flansch oder anderen geeigneten, an der Mulde befestigten Element
angreifen. Die Verbindungsmechanik erlaubt folglich der Mulde, im
Betrieb die erforderliche Sollposition einzunehmen, sie seitlich
aus dem Weg zu nehmen, wenn der Bereich unter ihr gereinigt werden
soll, und sie problemlos in die Ausgangs- oder eine neue Position
relativ zu den Stützen
zu bringen.
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Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
das Fördergut
durch Positionieren einer in einer Vor- und einer Rückwärtsrichtung
bewegbaren Mulde transportiert, wobei die Mulde vorzugsweise schwenkbar
mit Beinen abgestützt
ist, die mit dem unteren Ende mit dem Unterteil und mit dem oberen Ende
mit der Mulde schwenkbar verbunden sind, wie hier offenbart. Die
Drehzahl einer Motorwelle wird so gesteuert, dass sie in einem ersten
Drehintervall mit einer ersten und in einem zweiten Drehintervall
mit einer zweiten Geschwindigkeit dreht, die höher ist als die erste. Die
Winkeldauer des ersten und des zweiten Drehintervalls hängt von
der in den 5 und 6 gezeigten Exzenterscheibe-Riemen-Anordnung
ab. In beiden Fällen
sind die Motorwelle und die Mulde miteinander verbunden, ist ein
oder sind mehr Gegengewichte vorgesehen, die jeweils relativ zur
Mulde bewegbar sind, und sind die Motorwelle und das bzw. die Gegengewichte
miteinander verbunden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
verwendet einen Antriebsmotor, um eine Mulde in einer Vor- und einer
Rückwärtsrichtung
zu bewegen, wobei der Motor eine Antriebswelle in jeder ersten Halbperiode der
Drehung mit einer ersten Geschwindigkeit und in jeder zweiten Halbperiode
der Drehung mit einer zweiten Geschwindigkeit dreht, die höher ist
als die erste. Für
zahlreiche Ausführungsformen
ist eine Vielzahl von Gegengewichten jeweils relativ zur Mulde bewegbar
gelagert. Die Antriebswelle ist mit jedem der Gegengewichte verbunden,
um die Vorwärtsbewegung
des jeweiligen Gegengewichts in einer vorgewählten Winkelposition der Antriebswelle bezüglich sowohl
der gewählten
Winkelposition der Welle, die die Vorwärtsbewegung der Mulde einleitet, und
bezüglich
der anderen Gegengewichte einzuleiten. Vorzugsweise sind auf gegenüberliegenden
Seiten der Antriebswelle ein erstes und ein zweites Gegengewicht
angeordnet; in diesem Fall verbinden die erste Gegengewichtkurbel
die Antriebswelle mit einem ersten Gegengewicht bei einem Winkelversatz von
etwa 120° und
die zweite Gegengewichtkurbel die Antriebswelle mit dem zweiten
Gegengewicht bei einem Winkelversatz von etwa 240° jeweils
bezüglich einer
gewählten
Winkellage der Antriebswelle.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
wird die Mulde mit einem Elektromotor angetrieben. Für den Fachmann
ist einzusehen, dass das Motorelement von unterschiedlichen Einrichtungen erfüllbar ist.
Für einige
Anwendungen kann ein hydraulisch angetriebener Motor oder ein elektrisch
geregelter Servomotor bevorzugt sein. Auch ist die mechanische Verbindung
der Antriebswelle mit den Stützen
der Mulde oder den Gewichten hier als Exzenterkurbel und Kurbelarme
beschrieben. Sämtliche
hier offenbarten Ausführungsformen
können
mit entweder der Exzenterscheibenkurbel oder einer Kurbelwelle ausgeführt sein.
In Folge ihrer Einfachheit und hohen Zuverlässigkeit sind derzeit die Antriebe
der 1–6 bevorzugt. Obgleich auf
den Muldenstützarmen 18, 22,
den Gegengewichtstützarmen 54, 64 und
den Büchsen 50, 60, 69 an
den Enden der Kurbelarme 48, 58, 68 die
gleichen Gummibüchsen verwendbar
sind, lassen sich anstelle von Gummibüchsen verschiedene andere Büchsen- bzw.
Lagerarten verwenden. Weiterhin wären zum Stützen der Mulde und/oder des
einen oder der Gegengewichte auf einem gemeinsamen oder getrennten
Unterteilen andere Linearlagerelemente als Stützarme möglich. Das Gegengewichtpaar
lässt sich
in jeder Ausführungsform
benutzen, ist aber für
die Anordnungen nach 3–6 nicht erforderlich. Abhängig von
der Anwendung kann die Mulde in verschiedener Gestalt vorliegen.
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Aus
der vorgehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ergeben sich verschiedene
andere Modifikationen am hier offenbarten Differenzial-Impulsförderer und
Verfahren zum Antreiben eines Förderers.
Obgleich die Erfindung für
diese Ausführungsformen
ausführlich
beschrieben wurde, ist einzusehen, dass die Beschreibung nur der
Erläuterung
dient und die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
Alternative Bauteile und Betriebstechniken liegen für den Fachmann
aus der vorgehenden Offenbarung auf der Hand. Es sind daher zusätzliche
Modifikationen ins auge gefasst und lassen sich durchführen, ohne
die in den Ansprüchen
definierte Erfindung zu verlassen.