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Wendelförderer mit Sdiwingantrieb
Es sind Wendelförderer bekanntgeworden,
die durch elektromagnetische Schwingungserreger angetrieben werden und mit diesen
zusammen ein Schwinggebilde darstellen. Die Energiespeicher des Schwinggebildes
müssen so angeordnet sein, daß die Wendelrinne in schraubenlinienförmiger Bahri
schwingen kann, d. h., daß die Schwingung zusammengesetzt ist aus einer Drehschwingung
des Wendelförderers um seine Längsseiten und einer gleichphasigen Axialschwingung
in Richtung dieser Achse.
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Als Energiespeicher sind bisher Lenker- oder Schraubenfedern verwendet
worden, die das Wendelgebilde, bestehend aus der Wendelrinne und ihrem Tragorgan
(Rohr od. ä.), mit einer Gegenmasse geeigneter Größe schwingfähig koppeln, und zwar
vorzugsweise in einer solchen gegenseitigen Bemessung von Massen und Federn, daß
die Eigenschwingfrequenz des ganzen Gebildes in der Nähe der Antriebsf,requenz liegt
und dadurch der Energieaufwand in wirtschaftlichen Grenzen gehalten werden kann.
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Während Lenkerfedern außer ihrer Wirkung als Energiespeicher gleichzeitig
auch eine gegenseitige Schwingungsführung der Hauptmassen darstellen, ist dies bei
alleiniger Verwendung von Schraubenfedern nicht der Fall. Jedoch machen die Endeinspannungen
von Lenkerfedern praktisch unter Um-
ständen erhebliche Schwierigkeiten,
die dazu zwingen, bei den konstruktiv zur Verfügung stehenden freien Federlängen
eine Vielzahl solcher Federn vorzusehen, um die erforderliche Gesamtfederzahl darzustellen,
wie sie sich aus den Massen und der gewünschten Eigenfrequenz ergeben.
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Schraubenfedern haben andererseits den Vorteil höherer Werkstoffausnutzung
und größerer Dauerbetriebssicherheit; sie- lassen sich - wie durch gezeichnete Entwürfe
gezeigt haben - aber in der erforderlichen Größe räumlich und mit Hilfe umständlicher
Zwischenkonstruktionen einbauen. Da sie außerdem keine linear geführten Schwingungen
ergeben, sind sie für Wendelförderer weniger geeignet.
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Die Nachteile beider bisher bekannten Federungsarten werden erfindungsgemäß
dadurch vermieden, daß getrennte Federelemente für die Axial- und die Drehschwingung
vorgesehen werden in der Weise, daß als Drillfeder ein Drillstab oder Drillrohr
und als Axialfeder mindestens eine Platten-oder Blattfeder angeordnet ist. Der Drillstab
bzw. das Drillrchr ist mit einem Ende an das Tragrohr der Wendelförderrinne, mit
dem anderen Ende an die Mitte der Platten- oder Blattfeder(n) verbunden, die an
die Gegenmasse angeschlossen sind.
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Durch diese getrennt wirksamen Federelemente ist die relative Größe
von Dreh- und Axialschwingbreite nicht festgelegt. Für die Aufwärtsförderung in
der Wendelrinne ergibt sich nun bekanntlich für jede Art Fördergut eine bestimmte
relative Größe - der Axial- und der Tangentialschwingbreite eine maximaleWirkung.
Dieses günstigste Komponentenverhältnis kann man nun bei der erfindungsgemäßen Federanordnung
durcheine zusätzlicheSchwingungsführung, z. B. mittels zweier oder mehr diametral
zueinander und schräg tangential angeordneter Lenkerfedern erzwingen. Durch Einstellbarkeit
der Neigung der Lenkerfedern relativ zur Wendelachse kann man also für jedes Fördergut
den günstigsten Fördervorgang ermöglichen.
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Die Zuhilfenahme von Lenkerfedern als Schwingungsführung ist jedoch
nicht in jedem Fall notwendig. Ordnet man den beispielsweise elektromagnetischen
Antrieb in der Weise an, daß mindestens zwei diametral zugeordnete Magnetsysteme
verwendet werden, deren Magnetkörper an der Gegenmasse und deren Anker und Wendelförderer
so befestigt sind, daß die Wirkungsgeraden der Systeme schräg zur Wendelachse und
tangential zum Wendelgebilde, und zwar etwa auf dessen Trägheitsradius liegen, so
ergibt sich das Komponentenverhältnis von Axial- und Tangentialschwingbreite aus
der Lage der Wirkungsgeraden entsprechend dem räumlichen Kräftegleichgewicht.
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Allerdings muß bei Betrieb mit erzwungenen 'Schwingungen, der aus
Gründen der Schwingungsstabilität stets erforderlich ist, die Bedingung erfüllt
werden, daß die Eigenfrequenzen der AxiaI-und der Drehschwingungen, die nach obigem
unabhängig voneinander sind, praktisch genau gleich gemacht werden. Diese Bedingung
ist aber durch entsprechende Bemessung unschwer zu erfüllen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 einen Querschnitt des Antriebsteils eines Wendelförderers
mit kombinierter Drillstab- und Plattenfederung, Fig. 2 eine Teilansicht für den
Einbau zusätzlich Lenkerfedern zur Schwingungsfürung.
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Von dem Tragrohr I der Wendelrinne 2 ist nur das untere Stück dargestellt,
das mit einem Aufgabeteller 3 und einem Versteifungsring 4 versehen ist. Das aus
den Teilen ... .4 bestehende Wendelgebilde ist erfindungsgemäß durch einen Drillstab
5, beispielsweise in Rohrform, über Plattenfedern 6, 6' mit einer Gegenmasse 7 drehschwingseitig
verbunden. Dazu ist das obere Ende des Drillstabes 5 mit einer Verstärkung 8 versehen,
auf den ein Anschlußflanschring g aufgesetzt, z. B. aufgeschweißt, ist. Der Flanschring
g ist durch eine Blechscheibe Io mit Versteifungsrippen 11 mit dem Tragrohr I starr
verbunden, so daß der Drillstab 5 und die Teile 1... 4 des Wendelgebildes eine in
Axialrichtung praktisch starre Masse bilden.
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Das untere Ende des Drillstabes 5 ist ähnlich wie das obere mit einer
Verstärkung 8' versehen und mit einem Flanschring 9', der sich auf eine als Plattenfeder
wirkende Blechsoheibe 6 stützt. In paralleler Lage zu 6 ist eine zweite Plattenfeder
6' vorgesehen, die in ihrer Mitte mit der Stirnseite des Drillstabes 5 verschraubt
ist. Die Außenränder beider Plattenfedern sind mit der Gegenmasse 7, die beispielsweise
als Ring ausgebildet ist, an geeigneten Ringflächen verbunden. Durch die Anordnung
von zwei parallelen Plattenfedern wird eine große Stabilität der Massen relativ
zueinander erreicht.
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Durch die beschriebene erfindungsgemäße Federanordnung sind die beiden
Hauptmassen dreh- und axialschwingfähig miteinander gekoppelt. Die Bemessung der
Massen und Federn wird vorzugsweise so vorgenommen, daß die Eigenfrequenz der Dreh
schwingung gleich der Axialschwingung ist. Als Schwingungserreger können z. B. diametral
zueinander angeordnete Elektromagnetsysteme verwendet werden, die je aus einem Magnetkörper
mit Polen 12 und Wicklung 13 bestehen und an der Gegenmasse 7 befestigt sind und
deren Anker 14 am Tragring 4 des. Wendelrohres I sitzen. Der Arbeitsluftspalt zwischen
den Magnetspulen 12 und dem Anker 14 ist räumlich der Drehschwingachse der Wendel
so zugeordnet, daß die beiWechselerregung des Magnetsystems entstehende Wechselzugkraft
schräg zur Wendelacihse bzw. der Achse des Drillstabs und tangential zur Wendelr.inne
wirkt und diese dadurch in ,resultierende, scllrauiblinienförmige Schwingungen versetzt.
Liegt die Wirkungsgerade der Zugkraft auf dem Trägheitsradius des ganzen Schwingsysus,
so ist dias Verhältnis der Axial- zur Taingentialkomponenbe der resultierennen Schwingung
durch die räumliche Richtung der Wirkungsgeraden bestimmt Bei- Anordnung einer gegenseitigen
Schwirvigsführmg der beider Hxuptmåssen, beispielsweise durch schräg stehende Lenkerfedern
I5, I5' entsprezåhend Fig. I
und 2 wird die Komponentenzusammensetzung
durch die räumliche Stellung dieser Lenkerfedern, die je mit einem Ende, z. B. am
Versteifungsring 4 und an der Gegenmasse 7, angeschlossen sind, erzwungen. Das ganze
Schwinggebilde wird zur Vermeidung einer Schwingungsübertragung auf die Umgehung,
insbesondere auf die Unterlage, auf weichen Stützfedern oder 5 chwinggummielementen
16, I6' usw. gelagert bzw. aufgehängt.
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Das Ausführungsbeispiel nach der Zeichnung kann in seinen Einzelteilen
auch alegewandelt werden, z. B. in der Weise, daß als Drillstab 5 ein massiver Rundstah
und statt der Plattenfedern 6, 6' auch Blattfedern in ein- oder mehrfacher parallelef
Schichtung verwendet werden. Auch kann die Verbindung der Drillstabenden mit den
anschließenden Teilen durch andere Mittel, wie Verzahnung oder Verschraubung od.
ä., bewirkt werden, ohne daß sich am Wesen der Erfindung etwas ändert.
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Unter Umständen ist es zwedcmäßig, die Gegenmasse 7 auch als Wendelrinne
auszubilden. In diesem Falle erhält man eine höhere Förderleistung l>zw. größere
Förderhöhe. Die Wendelförderer können ein- oder mehrgängig ausgebildet sein.
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In dem gewählten- Au,sführungsbeispiel ist der Antrieb am unteren
Ende des Wendelförderers angeordnet. Selblstverständlich ist es auch möglich, den
Antrieb am oberen Ende des Wendelförderers anzuordnen.
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PATENTANSPRÜXCHE: I. Wendelförderer mit Schwingantrieb, bestehend
aus einer wendel förmigen Förderrinne, vorzugsweise mit zugeordnetem Tragorgan,
die mit diesem zusammen die eine Hauptmasse (Wendelmasse) eines Schwingsy stems
bildet, und einer Gegenmasse, die mit der Wendelmasse in der Weise durch Federelemente
schwingfähig gekoppelt ist, daß hei Erregung durch Wechselkräfte eine Schwingbewegung
der Wendelrinne auf schraubenförmiger Bahn erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß als Federelement für die relative D rehschwingung ein Drillstab oder ein Drillrohr
(5), für die gleichzeitige axiale Schwingung mindestens eine Platten- oder Blattfeder
(6, 6') angeordnet ist.