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Rüttel- oder Klopfgerät, z. B. für Förderrohre
Es gibt zahlreiche Fälle,
in denen Arbeitsmaschinen oder Geräte oder auch Teile derselben gelegentlich oder
dauernd durch Rüttel- oder Klopfbewegungen erschüttert werden müssen. Beispielsweise
ist es lei Förderrohren oder Fülltrichtern für z. B. körniges Gut häufig erforderlich,
zur Beseitilgung oder Vermeidung von Stauungen des Gutes das Förderrohr bzw. den
Trichter durch Rüttel- oder Klopfhewegungen zu erschüttern.
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Gegenstand der Erfindung ist ein besonders einfaches und voftei-lhaftes
Rüttel- oder Klopfgerät, welches eine in sich geschlossene bauliche Einheit bildet
und derart ausgebildet ist, daß es ohne weiteres an jedem beliebigen zu rüttelnden
bzw zu beklopfenden Gegenstand angebracht werden kann, ohne daß dieser Gegenstand
irgendeine besondere Ausbildung oder Anpassung für den Rüttel- bzw.
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Klopfvorgang zu erfahren braucht. Es handelt sich um eine besonders
vorteilhafte Ausbildung eines Rüttel- oder Klopfgerätes, z. B. für Förderrohre,
von jener bekannten Art, bei der in einem Gehäuse. welches zum wahlweisen baukastenmäßigen
Anbringen an verschiedene zu rüttelnde bzw. zu klopfende Gegenstände ein, gerichtet
ist, ein Elektromagnetsystem angeordnet ist, bestehend aus einem ein- oder mehrpoligen
Elektromagneten und einem dessen Pol bzw. Polen vorgelagerten Anker, dessen einer
Teil (Magnet oder Anker) federnd mit dem Gehäuse verbunden fest, während der andere
Teil (Anker bzw. Magnet) entweder fest mit dem Ge-
häute oder federnd
mit dem ersten Teil verbunden ist, Das Rüttel-odr klopfgerät nach der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß der federnd agneordnete Teil über eine platten-oder
stabförmige Feder an dem topfförmig ausgebildeten Gehäuse angeordnet ist, wobei
deren Rand bzw. ihre beiden Enden an der Gehäusewandung, vorzugsweise am Gehäuserand,
befestigt sind. Wird der zweite Teil des Elektromagnetsystems fest am Gehäuse befestigt,
so kann er an der Wandung oder am Boden, gegebenenfalls auch am Deckel des Gehäuses
angebracht werden. Wird der zweite Teil dagegen ferernd mit dem ersten Teil verbunden,
so werden auch hier vorteilhaft platten- oder stabförmige Federn verwendet.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand einiger in der
Zeichnung dargesteller Ausführungsbeispiele beschrieben. In Fig. 1 ist in einem
topfförmigen Gehäuse 1 ein elektromagnetischer Schwingungserzunger angeordnet, welcher
aus einem Elektromagneten 2 und einem dessen Polen vorgelagerten Anker 3 hesteht.
Der Elektfomagnet ist an dem Boden des Gehäuses unter Zwischenschaltung einer magnetischen
Isolation 4 starr befestigt. Der Anker 3 ist an der Mitte einer Blattfeder 5 befestigt,
deren beide Enden auf dem Rand des topfförmigen Gehäuses aufliegen. Das Gehäuse
ist ferner mit einem Deckel 6 abgeschlossein. Die Enden der Blattfeder 5 sind zwischen
dem Gehäuserand und dem Deckel fest eingespannt.
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Zweckmäßig kann der Gehäuse- odr Decklrand Aussparungen zur Aufnahme
der Blattfederenden erhalten. An der Mitte der Blattfeder 5 ist ferner ein Rüttel-
oder Klopfstößel 7 angebracht, welcher durch den Deckel 6 mit Spiel hindurchragt.
Zur Abdichtung des Gehäuses gegen Staub u. dgl. kann die Druchführungsstelle des
Stößels durch den Deckel mit einer elstischen Membran. beispielsweise aus Cummi,
abgedichet sein, Schließlich ist das gesamte Gerät mittels der Bolzen 8 und g an
die zu rüttelnde bzw. zu beklopfende Wandung 10 angeschraubt, und zwar zweckmäßig
derart, daß zwischen dem Kopf das in der Auhelage befindlichen Stößels 7 und der
Wandung 10 ein kleiner Zwischenraum verbleibt. Die Wand 10 kann beispielsweise einen
Teil einer Schüttelrinne, eines Trichters für körniges Gut od. dgl. darstellen.
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Erforderlichenfalls kann noch eine Zusatzmasse 11 zur5 Vergrößerung
der Masse des Ankers 3 vorgesehen werden.
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Die Wirkungsweise des Gerätes ist folgende; Wird die Erregerwicklung
des Magneten 2 an Spannung gelegt, so wird der gegenüber dem Magneten federnd gelagerte
Anker 3 im Takt der erregenden Frequenz zu kräftigen Schwingungen erregt. Da der
Stößel mit der Ankermasse 3 fest verhunden ist. so fährt auch dieser die gleichen
Schwingbewengungen aus und klopft somit kräftig gegen die zu erschütternde Wandung
10.
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Während in Fig. I die Anwendung des Gerätes nach der Erfindung als
Klopfgerät gezeigt ist, ist in Fig. 2 ein Beispiel für seine Anwendung als Rüttelgerät
dargestellt. Der Einfachheit halber ist das Gerät in Fig. 2 nicht im Schnitt, sondern
lediglich in der Ansicht wiedergegeben. Die Teile 1, 6 und 10 sind die gleichen
wie in Fig. 1. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Gerät im vorliegender
Falle mittels der beiden Bolzen 12 und 13 derart an del zu rüttelnder Wandung 10
befestigt, daß es mit seiner Deckelfläche fest gegen die Wandung angedrückt wird.
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Dig Wirkungsweise ist in diesem Falle ähnlich wie bei Fig. 1. Auch
hier wird der Anker 3 zu kräftigen Schwingungen gegenüber dem Elektromagneten und
somit dem Gehäuse 1 erregt. Die durch den Sich hin- und herbewegenden Anker hervorgerufenen
Massenkräfte werden durch die Feder 5 als Rüttelkräfte auf das Gehäuse 1 und hiermit
auch auf die zu rüttelnde Wandung 10 übertragen. Es kann also bei der Anwendung
des Gerätes nach Fig. 2 der Stößel 7 fehlen.
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Vorteilhaft ist es bei deer Anordnung nach Fig. 1. die Massen und
die Federkonstante des Gerätes di aufeinander abzustimmen, daß die Eigenschwingungen
des schwingenden Svstems außerhalb der zrregenden Frequenz liegt. Insbesondere ist
es vorteilhaft, diese Abstimmung derar vorzunehman, daß die Eigenschwingungen des
Schwingsystems unterhalb der erregenden Frequenz liegt. Hierdurch wird erreicht,
daß bei gleicher Federbeanspruchung die Rüttelkräfte größer werden.
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Fig. 3 zeigt im wesentlichen die gliche Anordnung wie Fig. 1; sie
nuterscheidet sich jedoch von dieser durch eine besondere Ausbildung des Elektromagnetsystems.
Auch hier ist der Kern eines am Boden des Gehäuses befestigten Elektromagneten 2
zweischenklig zusgeblidet, doch sind seine beiden Schenkel verkürzt ausgeführt.
und der Anker 3 ist derart U-förmig ausgebidet, daß seine beiden schenkel in die
auf dem Magnetanker angeordneten Magnetspulen hineingreifen. Die Luftspalt zwischen
Magnetkern und Anker befindet sich also im Innern der Magnetspule. Der Anker wird
von zwei stabförmigen Federn 5 (in der Zeichnung ist nur eine derselben zu sehen)
gehalten, welche in ähnlicher Weise wie die Blattfeder 5 der Fig. 1 zwischen dem
Rand des Gehäuse und dem Rand des Deckels 6 fest eingespannt sind.
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Bei dem in Fig. I gezeigten Ausführungsbeispiel kann mittels einer
mit dem federnd angeordneten Teil (Anker) verbundenen Zusatzmasse 1 1 die Schwingbewegung,
und zwar die Schwingungsweite. beeinflußt werden. Bei der Ausführung nach Fig. 3
wird eine solche Zusatzmasse in der Regel nicht erforderlich sein, da hier der Anker
3 durch seine langen Schenkel bereits eine vergrößerte Masse hat.
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Eine besondere Anbringungsart der Zusatzmasse ist in Fig. 4 gezeigt.
bei welcher die Zusatzmasse 11 mittels einer Blattfeder, ähnlich der Blattfeder
5 in Fig. I, am Gehäuse angebracht und der Anker 3 mittels einer Blattfeder 14 an
den bieden Armen 15 und 16 der Zusatzmasse angebracht ist. Durch diese Anordnung
kann erreicht werden, daß die Ankermasse praktisch stillsteht oder zum mindesten
nur kleine Ausschläge macht, während die
Zusatamenge 11 große Ausschläge
ausführt und hierdurch die Rüttelkraft des Gerätes vergrößert.
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Dies wird am besten dadurch erreicht, daß die Abstimmung der Massen
und der Federkonstanten des in Fig. 4 gezeigten Gerätes auf die erregende Frequenz
nach der Formel c1 + c2 = M #2 (I) erfolgt, worin c1 die Federkonstante der Feder
5, c2 die Federkonstante der Feder 14. M die Masse der Zusatzmasse 11 und # die
erregunde Kreisfrequenz ist.
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Ferner ist es vorteilhaft, die SIassen und die Federkonstanten zusätzlich
nach der Formel 111 0)2 (2) abzustimen, worin m die SIasse des Ankers 3 ist.
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Hierdurch wird erreicht, daß die Schwingungswzite der Zusatzmasse
11 unabhängig von Masse-und Dämpfungsändrungen praktisch konstant bleibt.
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Auch bei dem Auführungsbeispiel nach Fig. 5 ist der Anker 3 unter
Zwischenschaltung einer Zusatzmasse 11 federnd mit dem Gehäuse verbunden, wobei
die Ausbildung und Anordnung der Zusatzmasse 1 1 und ihrer federnden Verbindung
mit dem Anker 3 einerseits und dem Gehäuse I andererseits die gleiche ist wie bei
Fig. 4. Unterschiedlich ist jedoch, daß der Elektromagnet nicht am Gehäuse, sondern
an der Zusatzmasse 1 1 fest angebracht ist.
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Der Elektromagnet ist also einereits durch sine feste Anbringung an
der Zusatzmasse federnd mit dem Gehäuse und andererseits über die Feder 14 federnd
mit dem Anker verbunden. Die Vorteile dieser Anordnung sind ähnlich wie bei der
Anordnung nach Fig. 4 Auch hier kann erreicht werden, daß trotz kleiner Luftspltänderungen
zwischen Elektromagnet und Anker große Ausschläge der Zusatzmasse 1 1 und somit
große Rüttelkräfte am Gehäuse erzielt wurden, wenn die Abstimmung so vorgenommen
wird. daß (m = M' # #2 = c1 (3) ist, worin M' die Masse der Zusatzmasse 11 einschließlich
der Masse des Elektromagneten 2 ist.
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Auch hier blieibt ferner die Schwingungswiete der Zusatzmasse unalihängig
von NIasse- und Dämpfungsänderungen praktisch konstant, wenn zusätzlich nach der
Formel c2 = m #2 (4) abgestimmt wird.
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Es können beispielswiese für Answendungsfälle, bei denen das Gerät,
wie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt, mit der Deckelfläche gegen eine zu rüttelnde
Wandung zugepreßt werden soll, gemäß dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel
an dem Deckel besondere Vorprünge 17 angebracht werden, welche der Befestigung und
guten Anpassung des Gerätes an der zu rüttelnden Wand dienen. Je nach der gewünschten
Schwingwirkung kann statt des Deckels auch der Boden d-es Gerätes an die zu rüttelnde
Wandung angepreßt werden. wobei dann die Vorsprünge 17 entsprechend an dem Boden
des Gerätes angebracht werden können.
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Ferner können bei allen Ausführungsbeispielen die Federn an ihren
beiden Enden nicht fest eingespannt, sondern gelenkig gelagert sein.
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Auch die Form der Federn kann in verschiedenster Weise geändert werden.
Statt einer Blattfeder kann beispielsweise eine stabförmige Feder beliebigen Querschnitts
oder auch eine kreilsrunde membranartige Federplatte verwendet werden. Ferner kann
bei dem in Fig. I gezeigten Ausführungsbeispiel ein Führungslager für den Stößel
7 vorgesehen werden, welches beispielsweise an oder im Deckel des Gehäuses vorgesehen
wird.
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Einige weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind noch in Fig. 7
bis 10 wiedergegeben.
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In fig. 7 ist gezeit, wie der in Fig. 1 dargestellte Anker 3 sowie
die Zusatzmasse 11 in einer besonders vorteilhaften Weise an der Feder 5 angebracht
werden können. Wie ersichtlich. ist die Hilfsmasse 11 in drei Teile unterteilt,
von denen zwei Teile beiderseits des lamellierten Ankers und der dritte Teil oberhalb
der Blattfeder 5 angeordnet ist. Das ganze ist durch Schraubenbolzen fest miteinander
verspannt. Die Hilfsmasse dient hierbei gleichzeitig zur Befestigung des Ankers
an der Feder. Ferner ist es bei dieser Anordnung vorteilhaft, daß eine Schwächung
der Feder durch Nietlöcher od. dgl. vermieden wird.
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Vorteilhaft ist es ferner, wenn an der Verbeindungsstelle der Feder
mit dem Anker bzw. dem Magnet elastische Zwischenlagen vorgesehen werden. Wie in
Fig. 7 gezeigt ist. können hierfür beiderseits der Blattfeder Gummizwischenlagen
18 eingeklemmt werden, Die in Fig. 7 gezeigten Einzelheiten können sinngemäß auch
bei den Ausführungsbeispelen nach Fig. 3 bis 5 angewendet werden.
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IN Fig. 8 ist gezeigt, wie das Klpfgerät nach der Erfindung in einer
sehr einfachen Weise als Antrieb eines Hammers oder Meißels verwendet werden kann.
Fiir eine solche Anwendung braucht lediglich der in Fig. 1 gezeigte Stößel 7 durch
ein entsprechendes Hammer- oder Meißelwerkzeung 7' oder auch durch ein Fassungsstück
zum lösbaren Halten eines solchen Schlagwerkzeuges ersetzt zu werden. Je nach der
gewünschten Wirkullg des Hammers bzw. SIeißels kann das Werkzeug statt mit der federnd
angeordneten Masse auch mit dem Gehäuse oder dessen Deckel starr verbunden zur den,
wie es in Fig. S am Boden des topfartigen Gehäuses gestrichelt angedeutet und mit
7"bezeichnet ist.
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Die Anwendungsmöglichkeit des Gerätes nach der Erfindung ist mamnigfaligt
Das Gerät Icann in allen Fällen vorteilhaft verwendet werden, wo durch Rüttel- oder
Klopfbewegungen irgendwelche Wirkungen erzielt werden sollen. Beispielsweise kann
das Gerät verwendet werden, um von Stabfiltern den Staubansatz abzuschütteln. Ein
anderes Anwendungsbeisiel ist das Entgasen von Schmelzen durch Rüttel- oder Schwingbewegungen
der Schmelze. Das Gerät nach der Erfindung kailn fer-
ner auch für
solche Arbeitsmaschinen und Geräte verwendet werden, welche bei ihrer Tätigkeit
betriebsmäßig ganz oder mit einem ihrer Teile Rüttel- oder Schwingbewegungen ausführen.
Beispielsweise kommen hierfür SchwinNgmiihlen, Schwingsiebe, Rütteltische in Gießereien
u. dgl., Flächenrüttler zum Stampfen von Beton- oder Erdreichmassen u. a. m. in
Betracht.
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Die Anwendung des Gerätes für Flächenrüttler beispielsweise ist in
Fig. g in einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Das mit I bezeichnete Gerät nach der
Erfindung ist hier auf einem Stampfteller I5 starr befestigt und mit einer gelenkig
angebrachten Führungsstange 16 versehen. Die Rüttelbewegungen des Gerätes I übertragen
sich auf den Stampfteller 15 und von diesem auf die einzustampfende Masse, z. B.
eine Betonmasse. In Fig. 10 ist noch eine weitere Anwendungsmöglichkeit des Gerätes
nach der Erfindung gezeigt, und zwar die Anwendung des Gerätes als Rüttler für die
zu erschütternden Flüssigkeiten. Beispielsweise ist es bekannt, Butter derart zu
erzeugen, daß auf die zu verburtternde Flüssigkeit Rüttelbewegungen ausgeübt werden.
Zu diesem Zweck ist bei der Anordnung nach Fig. 8 der in Fig. I gezeigte Stößel
durch eine Stange ins ersetzt, an deren Ende eine beispielsweise durchlochte Platte
19 befestigt ist.
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Das Gerät wird derart hängend angeordnet, daß die Rüttelplatte 19
in die zu rüttelnde Flüssigkeit hineinhängt.