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Sieb mit zwei gegeneinander schwingenden Massen Die Erfindung bezieht
sich auf ein Sieb mit zwei gegeneinander schwingenden Massen, bestehend aus dem
Siebkasten und einem Gegenrahmen, die auf einem Grundrahmen mittels Blattfedern
oder Lenkern geführt und so zueinander angeordnet sind, daß sich ihre Schwerpunkte
auf einer gemeinsamen Geraden bewegen.
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Die Erfindung stellt eine Verbesserung eines solchen Siebes dar und
besteht darin, daß in der Ebene, die durch die Schwerpunkte der beiden Massen gelegt
ist, zwischen jeder Masse und dem .Grundrahmen eine oder mehrere Federn zwecks Aufnahme
des Gewichtes der Masse angeordnet sind (Endungsfedern) und daß die Federn bzw.
die Federkonstanten so bemessen sind, daß die Summe der Federkräfte der Erdungsfedern
in jedem Augenblick gleich ist. Dadurch, daß sich die Schwerpunkte des Siebkastens
und des Gegenrahmens auf einer gemeinsamen Geraden bewegen, sind die Massenkräfte
ausgeglichen. Die Erfindung bietet darüber hinaus den Vorteil, daß der Grundrahmen
durch die Endungsfedern ständig in gleichem Maß belastet wird und somit unter der
Einwirkung der Endungsfedern keine wechselnden Belastungen erleidet. Hierdurch wird
erreicht, daß nicht nur die Massenkräfte ausgeglichen sind, daß also diese Quelle
der Erschütterungen behoben ist, sondern daß auch von den Endungsfedern keine
wechselnden
Kräfte in den Aufstellungsort des Siebes, z. B.'in das Gebäude, gelangen, welche
Erschütterungen hervorrufen könnten.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. r ein Schwingsieb in Längsansicht, Abb. 2 einen Teilschnitt
nach der Linie II-II in Abb. i, Abb. 3 einen Teilschnitt nach der Linie III-III
in Abb. 2, Abb. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Abb. i, .
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Abb. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Abb. i, Abb.6 die Verteilung
des Siebkastengewichtes auf die Lenker und Erdungsfedern, Abb. 7 die Verteilung
des Gewichtes des Gegenrahmens, -Abb. 8 ,ein Diagramm der Erdungsfedern, wenn die
schwingenden Massen gleiche Gewichte haben, Abb. 9 ein Diagramm der Erdungsfedern,
wenn die Gewichte verschieden sind, Abb. fo ein Resonanzsieb in Längsansicht, Abb.
i einen Schnitt nach der Linie XI-XI in Abb. io und Abb. i2 einen Schnitt nach der
Linie X-X in Abb. i o. .
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Der waagerechte Siebkasten i ist mit dein Grundrahmen 2 durch Lenker,
d. h. schräg geneigte Blattfedern 3 mit sehr geringer Federkonstante, beispielsweise
solchen, die unter der Bezeichnung »Lignostonefedern« bekannt sind, verbunden. Die
hierzu parallelen Biattfedern 4 stellen eine Verbindung des rechteckigen Gegenrahmens
5, welcher den Siebkasten umgibt, mit dem Grundrahmen her. Dabei sind, wie Abb.
i erkennen läßt, der Siebkasten und der Gegenrahmen so zueinander angeordnet, daß
ihre Schwerpunkte S1 und S2 auf einer gemeinsamen Geraden G liegen, die senkrecht
zu den Blattfedern, also in der Schwingungsrichtung verläuft. Statt der Blattfedern
3 und 4 kann man auch starre Lenker anordnen, die über schwach elastische Gummilager,
die auch unter dem eingetragenen Warenzeichen »Silentbloc« bekannt sind, einerseits
am Grundrahmen, andererseits am Siebkasten bzw. am Gegenrahmen angreifen. Auf dem
Gegenrahmen ist in den Lagern 6 eine Antriebswelle 7 geführt. Sie ist beiderseits
des Gegenrahmens mit je einem Exzenter 12 versehen, dessen Exzentrizität z. B. 3o
mm beträgt. Die Exzen.terstangen 14 ragen durch die Lücken zwischen dem Gegenrahmen
und dem Siebkasten hindurch und greifen an ihrem unteren Ende über j e zwei Gummifedern
15 an einer Knagge 16 des Siebkastens an. Die Gummifedern besitzen eine verhältnismäßig
große Federkonstante und sind so stark vorgespannt, daß sie zwar eine gelenkige
Verbindung der Exzenterstangen mit den Knaggen bilden, sonst aber eine praktisch
starre Kopplung dieser Teile darstellen. Wie aus Abb. i zu ersehen, sind die Exzenterstangen
vorteilhafterweise so angeordnet, daß ihre mittlere Bewegungsrichtung sich in der
. Längsprojektion gemäß Abb. i mit der Geraden G deckt. Die Verbindung der Knaggen
mit dem Siebkasten erfolgt durch einen etwa U-förmigen Querträger 29, der, wie Abb.
3 zeigt, mittels Winkeleisen 4o am Siebkasten gehalten und an den Enden mit Querwänden
30 versehen ist. An diesen sind die Knaggen angeschweißt. ' Die Antriebswelle
7 trägt am linken Ende eine Keilriemenscheibe 8 (Abb. 4). Um die Symmetrie zu wahren,
ist zweckmäßigerweise auf dem rechten Ende der Welle eine Scheibe 41 angeordnet,
-welche das gleiche Gewicht wie die Riemenscheibe besitzt. Die Riemenscheibe steht
über zwei Riemen 9 mit einem Motor fo in Verbindung, der auf einer Konsole i i des
Grundrahmens ruht. So werden der Siebkasten und der Gegenrahmen unter Vermittlung
der Exzentertriebe zu Schwingungen mit i8o° Phasenverschiebung erregt, deren -Amplituden
umgekehrt proportional den Gewichten sind. Der Gegenrahmen, zu dem außer den Lagern
6 noch etwa zwei Drittel des Gewichtes der Antriebsteile 7, 12, 14, 8 und 41 zu
zählen sind, ist so bemessen, daß er praktisch das gleiche Gewicht wie der Siebkasten
mit dem restlichen Drittel des Gewichtes der Antriebsteile aufweist. Infolgedessen
schwingt der Siebkasten mit der gleichen Amplitude wie der Gegenrahmen. Die Amplitude
ist halb so groß wie die Exzentrizität der Exzenter i2 und beträgt im vorliegenden
Fall 15 mm.
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Vorteilhafterweise wird die Welle, wie aus Abb. 4 zu ersehen ist,
in dem Bereich zwischen den Exzentern mit einer Kröpfüng 42 versehen, die gegen
die Exzenter weist. Der Radius mit Bezug auf die Achse der Wellenenden 7 und die
Maße der Kröpfung sind so gewählt, daß die Fliehkräfte, die einmal durch die Kröpfung
und zum anderen durch die EXzentertriebe hervorgerufen werden, entgegengesetzt gleich
groß sind und sich somit aufheben. Man kann die Antriebswelle auch gerade ausführen
und auf ihr eine oder mehrere Unwuchten anbringen, deren Fliehkräfte. gleich der
Fliekhraft der Exzentertriebe sind. -In der Ebene, die senkrecht zur Zeichnungsebene
der Abb. i durch die Schwerpunkte S1 und S2 hindurchgelegt ist, sind auf jeder Seite
des' Siebes zwischen dem Gegenrahmen und dem Siebkasten einerseits sowie dem Grundrahmen
andererseits verhältnismäßig weiche Federn 25 und 37 (sogenannte Erdungsfedern)
zur Aufnahme des Gewichtes der schwingenden Massen angeordnet. Die Erdungsfedern
bestehen aus zwei Gummielementen, auf deren Stirnflächen je eine Metallplatte 26
bzw. 38 aufvulkanisiert ist, und stützen sich unten gegen eine gemeinsame Traverse
44 des Grundrahmens ab. Die Federn 25 liegen oben an einem Federteller 24 an. In
diesen. ragt der Zapfen 23 einer Schraubenspinde12o hinein, die drehbar in einem
Vorsprung 17 der Gegenmasse angeordnet und mit einem Vierkant 22 versehen ist. Durch
eine Mutter 21 ist die Spindel mit der Gegenmasse verspannt und so gegen Lockern
gesichert. Vorteilhafterweise ist zwischen den mittleren Metallplatten 26 ein blattförmiger
Lenker 28 eingespannt, der oben an dem Gegenrahmen befestigt ist. Hierdurch erhält
die
Feder eine gute Führung. Die Federn 37 weisen die gleiche Federkonstante wie- die
Federn 25 auf. Sie liegen oben an je einem Federteller 36 an, in welchem der Zapfen
35 einer Schraubenspindel 32 hineinragt. Die Schraubenspindel ist mit einem Vierkant
34 versehen und sitzt drehbar in einer Platte 43, die zwischen den Schenkeln des
Querträgers 29 eingeschweißt ist. Mit der Platte ist die Schraubenspindel 32 durch
eine Mutter 33 verspannt. Ferner ist auch hier zur Führung der Feder zwischen den
mittleren Metallplatten 38 das eine Ende eines blattförmigen Lenkers 45 eingespannt,
dessen anderes Ende am Siebkasten befestigt ist.
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Der Einbau der Erdungsfedern 25 und 37 wird wie folgt durchgeführt:
Der Siebkasten und der Gegenrahmen werden zunächst auf Böcken abgestützt, und zwar
in einer solchen Lage, die ihrer Mittelstellung entspricht. Nachdem die Blattfedern
3 und 4 sowie der Antrieb eingebaut sind, werden die Erdungsfedern zwischen die
Traverse 44 und die Federteller 24 bzw. 36 gebracht. Die Federn werden nun durch
Verdrehen der Schraubenspindeln zusammengedrückt, und zwar so weit, bis der Gegenrahmen
und der Siebkasten sich unter dem Einfluß der Federkräfte gerade von denBöcken abheben.
Diese werden nun entfernt, worauf das Sieb betriebsfertig ist.
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Das Gewicht GL des Siebkastens 1 beträgt zusammen mit dem ihm zuzuzählenden
Drittel des Gewichtes der Antriebsteile beispielsweise igoo kg. Es zerlegt sich,
wie Abb. 6 zeigt, in zwei Komponenten L und E, von denen die Komponente L parallel
zu den Blattfedern verläuft (Lenkerkomponente) und die Komponente E in die Richtung
der Erdungsfedern fällt (Erdungskomponente). Die Größe der Komponente L beträgt
bei der gezeichneten Neigung der Blattfedern 165o kg. Diese Gewichtskomponente verteilt
sich auf die Blattfedern 3 und wird durch diese auf den Grundrahmen übertragen.
Die Komponente E, deren Größe sich.zu iooo kg ergibt, wird über die beiden Erdungsfedern
37 in den Grundrahmen geleitet. Jede dieser Federn ist also mit der halben Gewichtskomponente
E, d. h. mit 5oo kg, belastet.
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Der Gegenrahmen 5 besitzt zusammen mit den restlichen zwei Dritteln
des Gewichtes der Antriebsteile ebenfalls ein Gewicht von igoo kg. Dieses zerlegt
sich gemäß Abb. 7 in eine Komponente L1 parallel zu den Blattfedern und in eine
Komponente Ei in Richtung der Erdungsfedern. Die Komponente L1, deren Größe gleich
der Komponente L ist, also 165o kg beträgt, verteilt sich auf die Blattfedern 4
und wird von ihnen in den Grundrahmen geleitet. Die Komponente Ei, die ebenso groß
wie die Komponente E ist also iooo kg beträgt, wird von den beiden Erdungsfedern
25 auf den Grundrahmen übertragen. Somit ist ebenfalls jede Erdungsfeder 25 mit
5oo kg belastet.
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In Abb.8 ist ein Diagramm wiedergegeben, welches die Verhältnisse
einer Feder 25 wiedergibt. Ihre Federkonstante ist so gewählt, daß bei einer Zusammendrückung
der Feder um c = 5omm eine Federkraft P = 5oo kg entsteht. Dieser Wert ist die Federkraft,
welche jede Feder 25 in der Mittelstellung des Gegenrahmens unter der Einwirkung
der halben Komponente Ei äußert. Erreicht nun der Gegenrahmen seine tiefste Stellung,
ist also diel Feder 25 entsprechend der Amplitude des Gegenrahmens um weitere 15
mm, also um -insgesamt c1 -@ 65 mm zusammengedrückt, so beträgt die Federkraft P1
= 65o kg. Befindet sich der Gegenrahmen in seiner höchsten Stellung, so beträgt
die Zusammendrückung der Erdungsfeder c. = 350 mm; ihre Federkraft P2 ergibt
sich dann zu 35o kg.
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Da die Federkonstante der Federn 37 genau gleich derjenigen der Federn
25 und die Komponente E gleich der Komponente Ei ist, weist jede Feder 37 in der
Mittelstellung des Siebkastens eine Zusammendrückung von 5o mm und eine Federkraft
von P = 500 kg auf. In der tiefsten Stellung des Siebkastens beträgt die
Zusammendrückung cl = 65 mm und die Federkraft P1 = 65o kg. In der höchsten Stellung
ergibt sich die Zusammendrückung der Feder zu 35 mm und die Federkraft P2 zu 35o
kg.
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Betrachtet man jeweils eine Seite des Siebes, so stellt man fest,
daß in der höchsten Lage des Gegenrahmens die Erdungsfeder 25 eine Kraft von 35o
kg auf den Grundrahmen ausübt. Der Siebkasten befindet sich dann in der tiefsten
Stellung, und die Erdungsfeder 37 äußert eine Kraft von 65o kg auf den Grundrahmen.
Die Summe der beiden Kräfte beträgt also iooo kg. Betrachtet man die Federn 25 und
37 in den umgekehrten Endstellungen der beiden schwingenden Massen, also in dem
Augenblick, in welchem der Gegenrahmen seinen tiefsten und der Siebkasten seinen
höchsten Punkt erreicht hat, so ergibt sich, daß die Erdungsfeder 25 eine Kraft
von 65o kg und die Feder 37 eine Kraft von 35o kg auf den Grundrahmen ausübt. Die
Summe der beiden Kräfte macht also ebenso wie vorher iooo kg aus. In der Mittelstellung
des Siebkastens und der Gegenmasse beträgt, wie gesagt, die Kraft, welche jeweils
von der Feder 25 sowie von der Feder 37 auf den Grundrahmen ausgeübt wird, 5oo kg.
Die Summe dieser Federkräfte ergibt also wiederum den Wert von iooo kg. Es ist leicht
einzusehen, daß die Summe der Federkräfte beider Federn auch in allen sonstigen
Stellungen der schwingenden Massen stets iooo kg ausmacht, d. h. in jedem Augenblick
gleich ist.
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Die Erfindung ist nicht nur für Siebe geeignet, bei welchen der Gegenrahmen
und der Siebkasten gleiche Gewichte besitzen. Sie ist vielmehr auch am Platz, wenn
die Gewichte verschieden sind. Bei einem solchen Sieb ist das Verhältnis der Amplituden
der schwingenden Massen umgekehrt proportional dem Verhältnis ihrer Gewichte. Wählt
man nun die Erdungsfedern so; daß sich ihre Federkonstanten wie die Gewichte der
ihnen zugeordneten Massen verhalten, dann ergibt sich ebenfalls die Wirkung, daß
in jedem Augenblick die Summe der Federkräfte der Erdungsfedern gleich ist. Besitzt
z. B. der Gegenrahmen des beschriebenen
Siebes ein Gewicht G2, das
doppelt so groß ist wie das Gewicht des Siebkastens, also 3800 kg beträgt,
so ergibt sich die Amplitude des Gegenrahmens zu io mm und die des Siebkastens zu
2o mm.
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Abb. 9 zeigt ein Diagramm, welches die Verhältnisse der Erdungsfedern
bei einem solchen Sieb darstellt. In dem Diagramm stellt die Linie B die Charakteristik
einer Erdungsfeder 25 und die Linie C dlie Charakteristik einer Erd(ungsfeder 37
dar. Die Federkonstante der Erdungsfeder 37 ist hier so gewählt, daß einer Zusammendrückung
um c3 == 25 mm eine Federkraft P3 von 5oo kg entspricht. Dieser Wert ist die Federkraft,
welche jede Feder 37 in der Mittelstellung des Siebkastens, d. h. unter der Einwirkung
der halben Gewichtskomponente E äußert. Erreicht nun der Siebkasten seine tiefste
Stellung, so ist die Erdungsfeder 37 entsprechend der Amplitude des Siebkastens
um weitere 2o mm, also um insgesamt c4 =, 45 mm, zusammengedrückt. Ihre Federkraft
beträgt dann P,, = 9oo kg. Befindet sich der Siebkasten in seiner höchsten Stellung,
so beträgt die Zusammendrückung c5 der Feder 5 mm und ihre FederkraftP, = ioo kg.
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Da der Gegenrahmen doppelt so schwer wie der Siebkasten ist, d. h.
die in der Richtung der Erdungsfedern fallende - Gewichtskomponente des Gegenrahmens
2ooo kg beträgt, ist jede Feder 25 in der Mittelstelluug des Gegenrahmens mit iooo
kg belastet. Da andererseits die Federkonstante der Federn 25 doppelt so groß wie
die der Federn 37 zu wählen ist, wird jede Feder 25 in der Mittelstellung des Gegenrahmens
um genau den gleichen Betrag wie die Feder 25 in der Mittelstellung des Siebkastens,
also um c6 = c3 = 25 mm, zusammengedrückt. Es entspricht somit einer Zusammendrückung
der Federn 25 um cs = 25 mm eine Federkraft P6 von iooo kg. In der höchsten Stellung
der Gegenmasse ergibt sich die Zusammendrückung der Federn 25 zu c7 = 15 mm. Ihre
Federkraft P7 macht dann 6oo kg aus. Befindet sich der Gegenrahmen in seiner tiefsten.
Lage, so ist die Feder 25 um c. = 35 mm zusammengedrückt und äußert nunmehr eine
FederkraftPe von i4oo kg.
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Betrachtet man wiederum die Endungsfedern auf einer Seite des- Siebes,
so ergibt sich, daß in der tiefsten Stellung des. Siebkastens die Feder 37 eine
Kraft von goo kg auf den Grundrahmen ausübt. Der Gegenrahmen befindet sich dann
in der tiefsten Stellung, und die Erdungsfeder 25 .drückt. mit einer Kraft von 6oo
kg auf den Grundrahmen. Die Summe der beiden Kräfte beträgt also i5oo kg. Betrachtet
man die beiden Federn in den umgekehrten Endstellungen der schwingenden Massen,
d. h. in dem Augenblick, wo der Siebkasten seine höchste Lage erreicht hat, so ergibt
sich, daß die Erdungsfeder 37 eine Kraft von ioo kg und die Erdungsfeder 25 eine
Kraft von i4oo kg auf den Grundrahmen ausübt. Die Summe der beiden Kräfte beträgt
also wiederum i5oo kg. In der Mittelstellung der beiden Massen äußerst die Feder
37 eine Kraft von 5ookg und die Feder 25 eine Kraft von ioookg auf den Grundrahmen.
Die Summe der beiden Kräfte ergibt also auch in der Mittelstellung den Wert von
i5oo kg. Es ist leicht einzusehen, daß ebenfalls in allen anderen Stellungen der
schwingenden Massen die Summe der Federkräfte stets i5oo kg ausmacht, also in jedem
Augenblick gleich ist.
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Aus den Diagrammen ist zu ersehen, daß die Erdungsfedern 25 und 37
auch in der höchsten Stellung des Gegenrahmens bzw. des Siebkastens immer noch eine
bestimmte Spannung besitzen. Hierdurch ist, was sehr wichtig ist, dafür gesorgt,
daß die Erdungsfedern ständig fest an den Federtellern 24 bzw. 36 anliegen. Dieser'Umstand
ist-bei der Wahl der -Erdungsfedern ' bzw. der Federkonstanten zu beachten, d. h.
die Federkonstanten sind so zu wählen, daß die Zusammendrückung der Federn in der
Mittelstellung größer ist als die Amplitude des Siebkastens bzw. des Gegenrahmens.
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Das Resonanzsieb gemäß den Abb. io bis 12 besitzt ebenfalls einen
waagerechten Siebkasten So, der mittels der sehr elastischen Blattfedern 51 auf
einem Grundrahmen 52 geführt ist. Er ist allseitig von einem rechteckigen Gegenrahmen
53 umgeben. Dieser ist durch starre Lenker 54 mit dem Grundrahmen verbunden, wobei
die Lenker an beiden Enden schwach elastische Gummilager aufweisen, die auch unter
dem eingetragenen Warenzeichen »Silentbloc« bekannt sind. Der Gegenrahmen ist an
den Längsseiten jeweils mit zwei Aussparungen 55 versehen, in welchen die Schwingungsfedern
56 untergebracht sind. Diese stützen sich einerseits gegen eine Knagge 57 des Siebkastens,
andererseits gegen den Gegenrahmen ab. An den beiden Knaggen am linken Ende des
Siebes greift über eine lose Kopplung 62 eine Schubstange 61 an. Die Schubstange
steht mit einer Kurbelwelle 63, in Verbindung, welche auf dem Gegenrahmen gelagert
ist. Der Antrieb der Kurbelwelle erfolgt mittels eines Elektromotors 64, der auf
dem Grundrahmen ruht. Aus Symmetriegründen ist auf jeder Längsseite des Siebes eine
Schubstange vorgesehen.
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Das Gewicht des Gegenrahmens, zu dem wiederum etwa zwei Drittel des
Gewichtes der Antriebsteile zählt, ist etwa doppelt so groß wie das Gewicht des
Siebkastens mit dem restlichen Drittel des Gewichtes des Antriebsteile. Wie die
Zeichnung erkennen läßt, sind der Siebkasten und der Gegenrahmen so zueinander angeordnet,
daß sich ihre Schwerpunkte S3 und S4 auf einer gemeinsamen Geraden G3 bewegen. In
der Ebene, welche senkrecht zur Zeichenebene der Abb. io durch die Gerade G3 hindurchgelegt
ist, sind auch hier zu beiden Seiten des Siebes zwischen dem Gegenrahmen und dem
Siebkasten einerseits sowie dem Grundrahmen andererseits Erdungsfedern 66 und 67
aus Gummi angeordnet. Diese finden paarweise ihr unteres Widerlager auf einem Stützbock
68 des Grundrahmens. Oben liegen die Federn an den Federtellern 70 und 71
an, welche über Schraubenspindeln 73 und 74 mit der Gegenmasse bzw. dem
Siebrahmen
verbunden sind. Die Federn 67 bestehen aus zwei aufeinanderliegenden Einzelelementen
und besitzen entsprechend dem Gewicht des Siebkastens eine Federnkonstante, die
halb so groß ist wie die- der Federn 66. Auch hier ist die Summe der Federkräfte,
welche die Erdungsfedern im Betrieb äußern, in jedem Augenblick gleich. Da außerdem
die Massenkräfte ausgeglichen sind, läuft dieses Sieb ebenfalls erschütterungsfrei.
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Statt einer Feder in der Schwerpunktebene kann man auch zwei Federn
vorsehen und diese beiderseits dieser Ebene und parallel dazu so anordnen, daß sie
von ihr den gleichen Abstand aufweisen. Bei einer solchen Federanordnung fällt dann
die resultierende Federkraft aus den beiden Federn in die Schwerpunktebene.
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Die Erfindung ist ebenfalls für solche Siebe geeignet, bei welchen
die schwingenden Massen aufgehängt sind. In diesem Fall werden die Erdungskoriiponenten
jeweils durch Zugfedern, z. B. Schraubenfedern, aufgenommen, deren Federkonstanten
wie vorstehend beschrieben bemessen sind. Die Zugfedern werden hier in sinngemäß
gleicher Anordnung wie bei den Ausführungsbeispielen einerseits mit den schwingenden
Massen, andererseits mit dem Tragwerk, z. B. der Deckenkonstruktion des Raumes,
in dem das Sieb untergebracht ist, verbunden.