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Einrichtung an Schwingsieben, Förderrinnen u. dgl. Schwingsiebe, Schwingförderrinnen
und ähnliche maschinelle Vorrichtungen, die in der Regel eine erhebliche Länge bei
verhältnismäßig kleinen Querschnittsabmessungen biesitzen und deshalb über ihre
Länge quer zu dieser an mehreren Einzelpunkten abgestützt werden, zeigen mitunter
im Betriebe schwerwiegende Nachteile, wenn sie ihrer Bestimmung gemäß durch einen
periodischen Antrieb, z. B. mittels einer Kurbel und Kurbelstange, schnell wiederholten
Hinundherbewegungen in der Richtung ihrer Länge unterworfen werden. Man beobachtet
in manchen Fällen starke Beschädigungen und sogar Zerstörungen an den Schwingsieben
usw. selbst und an 'ihren Antriebsteilen, selbst wenn, die Konstruktion in allen
Einzelheiten sowohl den statischen Beanspruchungen als auch den Beschleunigungs-
und Verzögerungskräften, die unmittelbar durch die äußeren Bewegungen bedingt werden,
hinreichend angepaßt ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß diese unerklärlich
scheinenden überbeansp.ruchungen auf den Einfluß von Eigenschwingungen der Schwingsiebe
usw. zurückzuführen sind, die bei deren verhältnismäßig großer Länge und schlanker
Gestaltung zufolge der Elastizität ihres Baustoffes entstehen können. Derartige
Eigenschwingungen von periodisch bewegten Maschinenteilen können für deren Festigkeit
und Haltbarkeit gefährlich werden, wenn die Schwingungszahl ihrer Eigenschwingung
nahe mit der Periode des Schwingantriebs zusammenfällt, weil damit Resonanz auftritt,
welche die Amplitude der Eigenschwingung immer mehr zu vergrößern trachtet.
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Der Erfindungsgedanke liegt darin, die Gesamtlänge des Schwingsiebes,
der Schwingförderrinne -o. dgl. in mehrere aneinanderstoßende Einzelstücke von entsprechend
verkürzter Länge zu unterteilen, die dadurch jedes
für sich eine
bedeutend größere Schwingungszahl als das ursprünglich ungeteilte Stück
| erlangen, so dab die Eigenschwingungsz |
| und die Periode des Antriebs -,veit a n- |
| andergerückt werden. Gemäß der Erfi ing- |
| werden die die Biegungsbeanspruchur@,gen -i #--. |
| nehmenden Längsträger des Schwingsieb , |
der Schwingförderrinne o. dgl. in mehrere Einzelstücke von solchen Längen unterteilt,
daß für jedes derselben die Grundschwingungszahl der Biegungseigenschwingung erheblich
höher als die Periode des Sch"vingantriebs liegt. Die Einzelstücke werden dabei
an den Trennungsstellen so miteinander verbunden, daß sie hier im wesentlichen nur
Querkräfte und Druckkräfte, nichtauchBiegungsmomente übertragen können.
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Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert,
die als Ausführungsbeispiel ein im wesentlichen waagerecht aufgehängtes Schwingsieb
durch Abb. i, 2 und 3 als Längsansichten in drei verschiedenen Ausführungsformen
und durch Abb. 4. mit einem für alle Ausführungen übereinstimmenden senkrechten,
etwas vergrößerten Querschnitt zeigt.
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Das Schwingsieb besteht zu seinen Hauptteilen <ins zwei seitlichen
Längsträgern i bzw. i", ib, i,., die als aufrecht stehende, biegungs: steife Blechträger
ausgebildet sind, und einem zwischen ihnen befestigten -,vaagerechten Siebblech
2, das gegebenenfalls über die ganze Länge des Siebes in mehrere Abschnitte mit
je verschiedener Maschenweiteausgebildet sein kann, um das Siebgut, etwa Koks oder
Steinkohle, nach verschiedenen Korngrößen zu klassieren. Das ganze Schwingsieb ist
über seine Länge an mehreren Paaren von Schwingarmen 3 aufgehängt, nach Abh. i an
drei, nach' Abb. 2 an vier, nach Abb. 3 an fünf solchen Schwingarmpaaren. Diese
Schwingarme 3 sind mit ihren unteren Enden an Zapfen ,h die an den Längsträgern
i befestigt sind, mit ihren oberen Enden an fest im Maschinengestell sitzenden Lagern
5 drehbar angeordnet. Die sämtlichen Schwingarme 3 befinden sich in der durch Abb.
i, 2 und 3 dargestellten Mittelstellung des Schwingens in einer von der Senkrechten
etwas: abweichenden Schräglage, um durch das, so hervorgerufene, in geneigter Richtung
gebende Hin; undherschwingen des. Siebes das Fördern des Gutes über seine Länge
zu bewirken. Der Antrieb des Siebes erfolgt, wie Abb. i zeigt, durch die Kurbel
6, die in dem feststehenden Lager 7 gelagert ist, und durch die annähernd waagerecht
liegende Kurbelstange 8, deren anderes Ende durch das. Haltestück 9 mit den Längsträgern
i verbunden ist.
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Jeder der beiden Längsträger i kann, insbesondere bei dem großen Verhältnis
seiner Länge zu seiner Höhe, das bei praktischen Ausführungenmeist nbchviel b:ed°tttender
ist, als @l,,ie Zeichnung schematisch angibt, gleichwie Zlii elastischer Stab in
der den Abb. i. 2 und 3 entsprechenden senkrechten Ebene Bicgungscigenschwingungen
quer zu seiner Längserstreckung vollführen. Die Form der sog. Grundschwingung, welche
bekanntlich die geringstmögliche Schwingungszahl des Schwingsystems ergibt, ist
in Ab!). i durch die beiden punktierten Kurven io dargestellt, die die Form
der Mittellinie des Trägers in den beiden äußersten Ausschwinglagen für den Fall
wiedergeben, daß der einheitlich und durchlaufend gedachte Träger vollständig frei
und unbeein$ußt von äußeren Kräften oder Widerständen, auch von der Schwerkraft,
wäre und daß sich sein Schwerpunkt im Ruhezustand befände, d. h. daß keine Translationsbewegung
im Raum stattfände, wie sie an sich beim Betriebe des Siebes vorkommt. Wie man aus
diesen Kurven i o ohne weiteres ersieht, werden lediglich als Folge dieser Eigenschwingung
auf jeden der drei zum Aufhängen dienenden Schwinga,rmpaare 3 und ihre an den Längsträgern
i befestigten Zapfen 4. Zwangskräfte ausgeübt, die offenbar um so stärker sind,
je größer sich die Amplituden dieser Eigenschwingung ausbilden bzw. auszubilden
trachten. Ein solcher Anstoß zum Vergrößern bzw. zum Verstärken der Eigenschwingungen
wird nun aber dann gegeben, wenn die Periode des Kurbelantriebs 6,8 mit der
Grundschwingungszahl der Biegungseigenschwingung der Längsträger sehr nahe übereinstimmt.
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Um nun den für einen solchen L"bereinstim.mungsfall auftretenden geschilderten
L:belstand zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung nach Abb. i jeder Längsträger
: durch die über seine ganze Höhe reichende Trennungsfuge i i in zwei Einzelstücke
i" und it, unterteilt. Unmittelbar an dieser Trennungsstelle i i sind diese beiden
Einzelstücke durch den am Stück i" befestigten Zapfen 12 und die an dem Stück ib
befestigte Lasche 13, die ein dem Zapfen entsprechendes Auge trägt, so miteinander
verbunden, daß zwischen beiden untereinander - im wesentlichen nur Qucrkräfte und
Druckkräfte, nicht auch Biegungsmomente, übertragen werden. können. Durch diese
Unterteilung jedes ganzen Längsträgers i wird erztvungen, daß jedes iEinzelstück
i" oder iv nur eine seiner eigenen Länge entsprechende Eigenschwingung vollführen
kann. Wenn z. B. die Gesamtlänge in- zwei gleich große Hälften unterteilt wird,
so ist nach bekannten Regeln der Mechanik die Eigenschwingungszahl jeder Hälfte
gleich dem 22fachen, also Vierfachen, der Eigznschwingungszahl des ursprünglichen
ganzen Stückes. Bei der Ausführung nach Abb. r, wo das
größere Trägerstück
ib etwas länger als die Hälfte des ursprünglichen. ganzen Trägers. ist, muß die
Eigenschwingungszahl immer noch. ein Mehrfaches; schätzungsweise etwa das Dreifache,
der Eigemischwingungszahl des ganzen Trägers sein. Diese starke Vergrößerung der
Eigenschwingungszahl genügt, um sie von der betriebsgefährlichen Schwingungszahl,
die mit der Periode des Kurbelantriebs nahe übereinstimmt, so weit abzurücken, daß
die Erscheinungen der Resonanz völlig ausgeschlossen werden.
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Da diese neue, vergrößerte Eigenschwingungszahl der sog. Grundschwingung
selbst schonerheblich höher als die Antriebsperiode liegt, so spielen die sog. Oberschwingungen,
die sich bekanntlich immer neben den Grundschwingungen mehr oder weniger stark mitbilden,
aber immer eine wesentlich höhere Schwingungszahl ,als die Grundschwingung haben,
aus ebend,esem Grunde für die Gefährdung des Schwingungssystems überhaupt keine
Rolle.
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Die Ausführungen nach Abb, 2 und 3 unterscheiden sich von der nach
Abb. i lediglich durch größere Anzahl der ,abstützenden Schwingarme 3 und der Einzelstücke,
in die jeder Längsträger unterteilt wird. Nach Abb. 2 sind im ganzen vier Schwingarmpaare
3 vorhanden, und der Längsträger wird in drei annähernd gleich lange Einzelstücke
r", ra, i, unterteilt, wobei sich die Trennungsfugen i i in einigem Abstand außerhalb
der Schwingzapfen q, der beiden mittleren Schwingarme 3 befinden. Hier ist also
die Eigenschwingungszahl jedes Einzelstücks annähernd 32 - 9mal größer als. diejenige
des ganzen Längsträgers. Nach Abb,3 sind im. ganzen fünf Schwingarmpaare 3 vorhanden,
und der Längsträger wird in ebenfalls drei Einzelstücke i", ib, i, unterteilt, wobei
jedoch die Trennungsfugen i i mit den Stellungen der entsprechenden Zapfen q. praktisch
zusammenfallen.
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Selbstverständlich sind noch weitergehende und andersartige Unterteilungen
jedes der Längsträger möglich, je nach der Länge des Schwingsiebes o. dgl. und-
der Anzahl seiner Aufhängtmgsschwingarme bzw. Einzelunterstützungspunkte über die
ganze Länge.
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In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eines Schwingsiebes sind
Biegungseigen; schwingungen lediglich in der senkrechten Ebene berücksichtigt worden.
Selbstverständlich können derartige Schwingungenauch in der waagerechten. Ebene
bestehen; sie würden jedoch bei einer Vorrichtung, wie beschrieben, für die ihre
waagerechte Breitenerstreckung bzw. der Abstand der beiden Längsträger verhältnismäßig
groß gegenüber der Trägerhöhe ist,- bei der dadurch gegebenen großen Biegungssteifigkeit
in der waagerechten Ebene eine höhe Schwingungszahl besitzen und dadurch praktisch
bedeutungslos sein. Bei anderen Vorrichtungen der hier betrachteten Gattung, z.
B. bei Schwingförderrinnen, kann dagegen das waagerechte Breitenm@aß von annähernd
gleicher Größe wie das Höhenmaß sein, so daß in diesem Fall die in, der waagerechten
Ebene möglichen Biegungseigenschwingungen von gleicher Bedeutung wie die in der
senkrechten Ebene auftretenden sein können. Die Erfindung ist auch für solche Fälle
in entsprechender Weise, wie für das vorgeschilderte Ausführungsbeispiel, anwendbar,
um gleichzeitig Biegungscigenschwingung en sowohl in der senkrechten als ,auch in
der wäagerechten Ebene unschädlich zu machen.
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Die Erfindung ergibt, außer der durchgreifenden Beseitigung der Resonanz
während des Betriebes und ihrer schädlichen Zerstörungsfolgen, einen bedeutsamen,
in gleicher Richtung liegenden Vorteil für die Inbetriebsetzung, d. h. für die Überführung
des Schwingsiebes o. dgl. vom Ruhezustand bis in die normale Schwingzahl bzw. Umdrehungszahl
der Antriebskurbel für den Fall, wo bei ungeteilten Längsträgern die kritische,
d. h. mit ihrer Eigenschwingung übereinstimmende Schwingungszahl unterhalb der normalen
Periodenzahl des Antriebs, die als Betriebsdauerzustand zu gelten hätte, liegen
würde. In diesem Fall müßte bei der Inbetriebsetzung diese kritische Schwingungszahl
mindestens vorübergehend einmal durchlaufen werden. Wenn dieses Durchlaufen nur
mit mäßiger Beschleunigung erfolgt, was meistens durch die großen Massen des, gesamten
Systems und die beschränkte, auf .den Dauerbetrieb zugeschnittene Leistung des Antriebsmotors
unvermeidbar bedingt wird, d. h. wenn das System. bei diesem Durchlaufen verhältnismäßig
lange Zeit in der Nähe der kritischen Schwingungszahl betrieben. wird, so tritt
währenddeni bereits die Resonanz ein, und @es wird von diesem Augenblick an praktisch
die gesamte zugeführte Energie zur fortlaufenden Verstärkung der Eigenschwingung
verwendet, so daß schon dieses Zwischenstadium zu den schädlichen Zerstörungsfolgen
führt und der normale, ,an sich vielleicht ungefährliche Betriebszustand überhaupt
nicht erreichbar ist. Dieser Nachteil kann auch dann eintreten, wenn die kritische
Schwingungszahl nicht sehr nahe unterhalb der normalen Betriebsschwingungszahl liegt.
Durch die Anwendung der Erfindung, die diese kritische Eigenschwingungszahl weit
über die normale Betriebsschwingungszahl zu steigern gestattet, wird auch der geschilderte,
nur bei der Inbetriebsetzung denkbare Nachteil durchgreifend beseitigt.