DE967060C

DE967060C - Geraet zum Hervorrufen physikalischer, chemischer oder biologischer Veraenderungen in festem, breifoermigem oder fluessigem Gut durch Schwing- oder Ruettelbewegungen des Gutes

Info

Publication number: DE967060C
Application number: DES6035D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Rudolf Liebold; Dr-Ing Carl Roeren; Dipl-Ing Hans Storm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-03-01
Filing date: 1938-03-01
Publication date: 1957-09-26

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 26. SEPTEMBER 1957

S 6035IX j 42 s

(Ges. v. 15. 7.1951)

Durch Schwing- oder Rüttelbewegungen können in festen Körpern, beispielsweise in körnigem oder pulverformigem Gut, ferner aber auch in flüssigem sowie auch breiförmigem Gut physikalische, chemische oder auch biologische Veränderungen hervorgerufen werden. So kann beispielsweise Beton, solange er noch nicht erhärtet ist, durch Erschütterungen verdichtet werden. Ferner ist vorgeschlagen worden, Butter durch Erschüttern oder Inschwingungsetzen der zu verbutternden Flüssigkeit zu gewinnen. Die biologische Wirkung mechanischer Schwingbewegungen ist bei der Entkeimung von Flüssigkeiten bekannt.

Es sind Geräte bekannt, die für die genannten Zwecke bestimmt oder anwendbar sind und einen in das zu behandelnde Gut hineintauchbaren, insbesondere rutenförmigen Schwingkörper besitzen, der mittels auf ihn einwirkender Antriebsvorrichtungen in Schwing- oder Rüttelbewegungen versetzt wird. Als Antriebsvorrichtung dienen hierbei gewöhnlich Unwuchtschwinger, d. h. Schwinger, deren Schwingbewegungen durch unausgewuchtete umlaufende Massen erzeugt werden. Der Antrieb befindet sich dabei in einem Kapselgehäuse, das sich an dem freien Ende des Schwingkörpers befindet und die Schwingbewegungen auf

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das Gut überträgt. Die Umlaufbewegung der Massen wird meist mittels Preßluft, mitunter aber auch mittels eines Verbrennungsmotors oder eines Elektromotors erzeugt.

Auch die Erfindung betrifft ein für die genannte Behandlung eines Gutes bestimmtes Gerät, das ebenfalls mit einem in das zu behandelnde Gut hineintauchbaren, insbesondere rutenförmigen Schwingkörper versehen ist, der mittels auf ihn ίο einwirkender Antriebsvorrichtungen in Schwingoder Rüttelbewegungen versetzt wird. Erfindungsgemäß unterscheidet sich das Gerät nach der Erfindung jedoch dadurch sehr vorteilhaft gegenüber allen genannten Geräten, daß als Antriebsvorrichtung auf den Schwingkörper quer zu seiner Achse periodische Kräfte ausübende elektromagnetisch oder elektrodynamisch wirkende Vorrichtungen vorgesehen sind und daß der Schwingkörper auf seiner ganzen Länge oder zum mindesten an seinem Schwenkpunkt aus einem federnd biegsamen Stoff, beispielsweise aus Stahl, besteht und in seinem Schwenkpunkt eingespannt ist, wobei die Federkraft des Schwingkörpers als den von den Schwing- bzw. Rüttelantrieben ausgeübten Kräften entgegenwirkende Kraft dient. Ein besonders wesentlicher Vorteil des Gerätes nach der Erfindung besteht darin, daß bei ihm sich mechanisch reibende Glieder, wie Wellen, Kurbeln, Kolben, Lager usw., auf ein Mindestmaß herabgesetzt oder gar völlig vermieden werden können. Außerdem kann ein solches Gerät, das lediglich über eine vergleichsweise dünne elektrische Stromzuführungsleitung mit einer elektrischen Energiequelle, z. B. einem normalen elektrischen Lichtnetz, verbunden zu sein braucht, in noch viel höherem Maße als die bekannten Geräte ortsbeweglich sein, so daß es eine weitgehende Anpassung an die jeweils vorliegenden Betriebsverhältnisse ermöglicht.

Ein besonders vorteilhaftes Gerät dieser Art besteht gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung aus einem im wesentlichen rutenförmigen, insbesondere stabförmigen Schwingkörper, welcher in einem Punkte seiner Achse schwenkbar angeordnet und derart mit Schwing- oder Rüttelantrieben versehen ist, daß diese auf ihn quer zu seiner Achse periodische Kräfte ausüben.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.

Fig. ι zeigt ein Gerät nach der Erfindung im Schnitt. Der mit 1 bezeichnete Schwingkörper dieses Gerätes besteht aus einem runden Stab, beispielsweise aus Stahl, und ist im wesentlichen unbiegsam. Das obere Ende des Schwingkörpers ist kugelförmig ausgeführt und bildet mit einem Lagerschalenpaar 2 ein Kugelgelenk 3. Das Lagerschalenpaar 2 steckt in einer Kappe 4 des Gerätgehäuses 5. Sodann ist auf dem stabförmigen Schwingkörper der Anker 6 eines elektromagnetischen Schwingantriebes befestigt, dessen Elektromagnete mit 7 und 8 bezeichnet sind. Durch Federn 9 wird der Schwingkörper in seiner Mittellage gehalten. Das freie Ende des im Kugelgelenk 3 gehaltenen Schwingkörpers ragt aus dem Gerätegehäuse heraus und hat eine beliebige, dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßte Länge. Die Länge des freien Endes kann das Mehrfache des Abstandes zwischen Kugelgelenk 3 und Anker 6 sein.

Die Wirkungsweise des Gerätes ist folgende: Werden die beiden Elektromagnete 7 und 8 beispielsweise abwechselnd periodisch an Spannung gelegt, so wird der Anker 6 des elektromagnetischen Schwingantriebes abwechselnd nach links und rechts gezogen. Der von den Elektromagneten 6 und 7 ausgeübten Kraft wirkt die Kraft der Federn 9 rückstellend entgegen. Der Anker 6 schwingt also periodisch hin und her. Diese Bewegung des Ankers überträgt sich auf den Schwingkörper, welcher im Lager 3 schwenkbar gelagert ist, so daß dieser periodische Schwenkbewegungen ausführt. Wird nun das aus dem Gerätgehäuse herausragende freie Ende des Schwingkörpers in das zu behandelnde Gut hineingetaucht, so übt es auf das Gut eine starke Schwing- oder Rüttelbewegung aus.

Die Schwingungsweite, welche von dem freien Ende des Schwingkörpers ausgeführt wird, kanu in verschiedener Weise geregelt werden, beispielsweise, wie für elektromagnetische Schwingantriebe bekannt, durch Änderung der Federkonstante der Federn 9 oder auch in an sich bekannter Weise durch Ändern der Erregungsstärke der Elektromagnete. Eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit der Schwingungsweite ergibt sich durch Verwendung auswechselbarer Schwingkörper. Es können Schwingkörper \^rerschiedenen Materials, verschiedener Stärke und Form und auch verschiedener Länge verwendet werden. So kann beispielsweise der Abstand des Schwenkpunktes 3 des Schwingkörpers vom Angriffspunkt des Antriebes, also vom Anker 6, oder das freie Ende des Schwingkörpers oder beides beim Austausch des Schwingkörpers geändert werden. Soll beispielsweise der Abstand des Schwenkpunktes 3 vom Anker 6 verkürzt werden, so brauchen lediglich die beiden Kugeilagerschalen 2, welche mit der Gehäusekappe 4 - durch Schrauben verbunden sind, herausgenommen und durch ein längeres Lagerschalenpaar ersetzt zu werden. Fig. 2 zeigt ein solches längeres Lagerschalenpaar 2', welches mit der Kappe 4 des Gerätgehäuses ohne weiteres auf das in Fig. 1 gezeigte Gerät aufgesetzt bzw. aufgeschraubt werden kann.

Ein weiteres, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 im Aufriß und in Fig. 4 im Grundriß gezeigt. Der Schwingkörper des Gerätes ist mit 11 bezeichnet. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist er wiederum stabförmig ausgebildet. Im Gegensatz zum Schwingkörper 1 des erstbesprochenen Ausführungsbeispiels besteht jedoch der Schwingkörper 11 aus einem gut federnden Material, beispielsweise aus Stahl. Der Schwingkörper 11 hat, wie die Zeichnung zeigt, die Form eines Stabes,

welcher an seinem freien Ende in ein Rohr ausläuft. Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß der Schwingkörper auf seiner ganzen Länge federnd biegsam ist, wesentlich ist aber bei diesem Ausführungsbeispiel, daß der Schwingkörperstab zum mindesten an seiner Einspannstelle federnd biegsam ist. Hierdurch wird erreicht, daß die in Fig. ι mit 9 bezeichneten Gegenfedern fortgelassen werden können, da der Schwingkörper ii infolge ίο seines Federungsvermögens selbst als Gegenfeder wirkt.

Der Schwingkörper 11 ist von einem Gehäuserohr 12 umgeben. In diesem ist ein hülsenförmiger Stellring 13 vorgesehen, welcher in dem Rohr auf dem Schwingkörper 11 gleiten kann und mittels einer Kordelschraube 14 in jeder Stellung festgehalten werden kann. Nimmt man das Gehäuserohr 2 als feststehenden Teil des Gerätes an, der beispielsweise mittels nicht besonders dargestellter Handgriffe von einem Arbeiter in der Hand gehalten wird oder an einem Traggerüst befestigt ist, so ist der Schwingkörper 11 durch den Stellring 13 mit seinem oberen Ende einseitig eingespannt, und sein unteres Ende kann nach jeder beliebigen Radialrichtung federnd ausgebogen werden. Das eingespannte Ende des Schwingkörpers ist ferner, wie aus der Zeichnung ersichtlich, durch nicht besonders bezeichnete Schrauben mit dem Gerätgehäuse verbunden und hiermit gegen Drehung gesichert.

Zur Erzeugung der Schwingbewegungen des Schwingkörpers 11 sind drei Elektromagnete 15, 16 und 17 vorgesehen, welche im gegenseitigen Winkelabstand von je 120⁰ um den Schwingkörper herum angeordnet sind und aus je einer Magnetspule 18 und je einem Eisenkern 19 bestehen. Die Elektromagnete sind auf einer unmagnetischen Tragplatte 20 befestigt, welche mit dem Gehäuserohr 12 fest verbunden und durch Rippen 21 starr abgesteift ist. Die Elektromagnete stehen im vorliegenden Falle mit ihren Achsen in einem spitzen Winkel zur Längsachse des Gerätes, wodurch eine besonders raumsparende Anordnung erzielt wird. Zwischen den Polen der drei Elektromagnete befindet sich ein Ankerkörper 22, welcher drei einem jeden der Elektromagnete zugeordnete larnellierte Eisenanker besitzt, die durch vorzugsweise nichtmagnetische Platten zusammengehalten werden. Der Ankerkörper 22 ist auf dem Schwingkörper 11 fest angebracht und hat solche Abmessungen, daß zwischen ihm und den Elektromagnetpolen noch ein Luftspalt bleibt.

Die Wirkungsweise des Gerätes ist folgende: Werden die drei Elektromagnete 15, 16 und 17 beispielsweise an die drei Phasen eines Drehstromnetzes angeschlossen, so üben sie auf den Ankerkörper 22 nacheinander eine Anziehungskraft aus, und zwar entgegen der Federkraft des federnden Schwingkörpers 11. Der Ankerkörper 22 führt daher zusammen mit dem Schwingkörper 11 kreisende Schwingbewegungen im Takte der Netzfrequenz aus, ohne sich jedoch hierbei zu drehen, Das untere freie Ende des Schwingkörpers 11 wird nun in das zu behandelnde Gut hineingesteckt oder hineingetaucht und führt die gewünschten Erschütterungen des Gutes herbei. Beim Anschluß des Gerätes an gewöhnlichen Drehstrom von 50 Hz genügen schon ganz geringe Schwingungsweiten, um eine sehr starke Beeinflussung des zu behandelnden Gutes zu erreichen.

Eine Änderung der Schwingungsweite des Schwingkörpers kann in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 auch hier durch Auswechseln des Schwingkörpers gegen einen Schwingkörper anderen Materials, anderer Stärke, Form, Elastizität sowie auch anderer Längenverhältnisse erzielt werden. Hierbei kann wiederum entweder der Abstand des Schwenkpunktes bzw. Einspannpunktes des Schwingkörpers vom Angriffspunkt der elektromagnetischen Antriebsvorrichtungen oder das freie Ende des Schwingkörpers oder beides geändert werden. Ferner kann der Schwingkörper aber auch durch einen Schwingkörper mit verschiedener Elastizität ersetzt werden.

Ein besonderer Vorzug des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels ist es nun, daß eine Änderung der Längenverhältnisse des Schwingkörpers ohne einen Austausch desselben vorgenommen werden kann. Die Änderung der Entfernung des Schwingkörper-Einspannpunktes vom Angriffspunkt der elektromagnetischen Antriebsvorrichtungen kann nämlich auch dadurch erzielt werden, daß der von der Kordelschraube 14 gehaltene Stellring 13 in der Längsrichtung verschoben wird. Ebenso ist auch eine Längenänderung des freien Endes des Schwingkörpers sehr einfach durchführbar, denn es genügt hier, lediglich das aus den Antriebsteilen des Gerätes herausragende freie Ende des Schwingkörpers, welches mit dem zu behandelnden Gut in Berührung kommt, auswechselbar zu machen, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist: Das rohrförmige freie regeln der höchstzulässigen Schwinggungsweite die massiven Teil des Schwingkörpers auswechselbar aufgesteckt und kann auf diesem mittels der Überwurfmutter 23 festgespannt werden.

Der Luftspalt zwischen dem Ankerkörper 22 und den ihn umgebenden Magnetpolen wird so groß gewählt, daß der Ankerkörper auch bei der größten im Betrieb vorkommenden Schwingungsweite die Magnetpole nicht berührt. Um zu verhüten, daß der Ankerkörper auch bei versehentlichem Überregeln der höchstzulässigen Schwingungsweite die Magnetkerne nicht berührt und hierdurch beschädigt, ist im Innern des Gehäuserohres 12 noch ein Sicherheitsanschlagring 24 vorgesehen, der den Schwingkörper 11 mit Spiel umgibt. Der Ring 24 kann aus elastischem oder auch unelastischem Material bestehen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Einzelheiten der vorstehend an Hand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern kann noch in verschiedenartigster Weise abgewandelt werden. Auf einige Abwandlungsmöglichkeiten sei im folgenden noch hingewiesen:

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. ι sind die Federn 9 und die Schwingantriebsteile 6 bis 8 in zwei Ebenen übereinander angeordnet. Man kann jedoch die Federn auch in den Zwischenräumen der Elektromagnete anordnen, wodurch sich eine gedrungenere Bauform ergibt.

Der elektromagnetische Antrieb kann an sich in beliebiger Weise ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall ist er so ausgebildet, daß er lediglich durch Magnetkräfte, nämlich magnetische Anziehungskräfte, wirkt. Er kann jedoch auch so ausgebildet werden, daß er durch elektrodynamische Kräfte wirkt. Allerdings müßte dann auf dem Ankerkörper eine Wicklung aufgebracht werden. Ferner können auch beliebige andere, elektrische oder nichtelektrische Antriebe, beispielsweise Unwucht-Schwingantriebe, verwendet werden. Sodann kann es gelegentlich auch von Vorteil sein, die Elektromagnete und deren Anker in Anbringung an dem Gerät gegeneinander zu vertauschen.

Das mit dem zu behandelnden Gut in Berührungkommende freie Ende des Schwingkörpers kann bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sowohl rohrförmig als auch massiv ausgebildet sein. Es kann aus beliebigem elastischem Stoff hergestellt sein, wie z. B. Stahl, Gummi, Gummi-Metall u. dgl.; es kann aber auch unelastisch sein. Statt eines stabförmigen Schwingkörpers kann ferner je nach den vorliegenden Verhältnissen auch ein anders geformter Schwingkörper vorgesehen sein, beispielsweise eine gewendelte oder auch eine gewirbelte Stahlfeder. Das freie Ende des Schwingkörpers kann auch peitschenförmig zugespitzt sein.

Die Formen des freien Endes des Schwingkörpers kann dem jeweiligen Verwendungszweck auch dadurch angepaßt werden, daß an dem freien Ende noch besondere Ansätze symmetrischen oder auch unsymmetrischen Querschnittes vorgesehen werden. Die Fig. 5 bis 9 zeigen einige Ausführungsbeispiele hierfür:

Nach Fig. 5 hat das freie Ende einen trommeiförmigen Ansatz, wodurch sich eine größere Oberfläche zur Einwirkung auf das zu behandelnde Gut ergibt. Der trommeiförmige Ansatz kann hohl oder massiv sein.

Nach Fig. 6 sind an den beiden Enden des trommeiförmigen Ansatzes noch kegelförmige Ansätze angebracht, welche das Hineinstecken des Gerätes in das zu behandelnde Gut sowie auch das Herausziehen des Gerätes aus dem Gut erleichtern. Nach Fig. 7 ist der Ansatz kegelförmig ausgebildet. Da hierbei die auf das Gut einwirkende Oberfläche zu ihrer Bewegungsrichtung schräg steht, wird auf das Gut außer einer Kraft in waagerechter Richtung noch eine Kraftkomponente in senkrechter Richtung ausgeübt. Diese senkrechte Kraftkomponente ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 nach unten gerichtet, wodurch die Stauchwirkung auf das Gut erhöht wird. Die senkrechte Kraftkomponente hat ferner die Wirkung, daß sie auf das Gerät selbst emporhebend einwirkt. Wird das Gerät also beispielsweise von dem Bedienungsmann während des Betriebes in der Hand gehalten, so kann der Bedienungsmann von dem Gewicht des Gerätes durch die senkrechte Kraftkomponente teilweise oder gar ganz entlastet werden.

Erforderlichenfalls kann jedoch der kegelförmige Ansatz auch mit der Spitzenach oben vorgesehen sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist der Ansatz birnenförmig. Die Wirkung ist ähnlich wie bei dem Beispiel nach Fig. 7.

Nach Fig. 9 besteht der Ansatz aus zwei Kegelstümpfen. Es ergeben sich hierdurch außer der waagerechten Krafteinwirkung zwei Einwirkungen in senkrechter Richtung, von denen die eine nach oben und die andere nach unten wirkt. Ist dieser Ansatzkörper im Betrieb von dem zu behandelnden Gut ganz eingeschlossen, so wirkt die untere Hälfte des Ansatzes auf die unteren Schichten des Gutes verdichtend und die obere Hälfte des Ansatzes auf die oberen Schichten des Gutes auflockernd ein.

Gibt man dem freien Ende des Schwingkörpers eine im Querschnitt unsymmetrische Form, beispielsweise die Form eines Halbzylinders oder eine andere gewölbte Form, so kann erreicht werden, daß sich dem Schwingkörper bei seiner Bewegung in dem zu behandelnden Gut je nach der Bewegungsrichtung ein verschiedener Widerstand entgegenstellt. Unter Umständen kann hierdurch, namentlich bei breiförmigem oder flüssigem Gut, außer der Schwing- bzw. Rüttelbewegung des Gutes auch eine ständige Fortbewegung des Gutes erzielt werden, so daß das Gerät zugleich auch als Rührwerk arbeitet. Bei lose geführter Anordnung des Gerätes kann aber auch durch diese Relativbewegung zwischen Gerät und Gut auch umgekehrt eine Fortbewegung des Gerätes, z. B. auf einer Kreisbahn, erzielt werden.

Unter Umständen kann es bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 vorteilhaft sein, und zwar dann, wenn der Schwingkörper eine umlaufende Schwing- oder Rüttelbewegung ausführt, die Schrauben, welche den Schwingkörper gegen Verdrehung sichern, fortzulassen, so daß der federnd eingespannte Schwingkörper drehbar ist. Durch die umlaufende Schwingbewegung erhält dann der Schwingkörper gleichzeitig eine langsame Drehbewegung, welche bei manchem Gut eine vorteilhafte Rückwirkung auf das Gut ausübt. Das freie Ende des Schwingkörpers kann hierbei zweckmäßig mit Rührarmen oder ähnlichen Vorrichtungen versehen werden, die die Umwälzung des Gutes fördern. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 10 gezeigt.

Wie erwähnt, kann das freie Ende des Schwingkörpers bei beiden besprochenen Ausführungsbeispielen starr oder elastisch sein. Ein starres freies Ende des Schwingkörpers wird sich jedoch nicht leicht erzielen lassen, wenn das freie Ende des Schwingkörpers im Verhältnis zu seinem Querschnitt und seiner Masse eine große Länge hat, da sich eine gewisse Elastizität niemals ganz ausschalten läßt. Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung kann dieser Nachteil jedoch weitgehend durch eine ganz

bestimmte Abstimmung der Abmessungen und somit der Masse des Schwingkörpers im Verhältnis zu erregenden Frequenz des Schwingantriebes behoben werden. Führt man nämlich das elastische freie Ende des Schwingkörpers so aus, daß die erregende Frequenz genau oder ungefähr in der Mitte zwischen der Grundschwingung und der ersten Oberschwingung des freien Endes des Schwingkörpers liegt, so bleibt selbst ein verhältnismäßig ίο dünnes und langes freies Ende eines Schwingkörberstabes praktisch starr.

Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Abmessungen des elastischen freien Endes des Schwingkörpers so auf die erregende Frequenz des Schwingantriebes abzustimmen, daß das freie Ende des Schwingkörpers recht starke Ausschläge ausführt, indem die erregende Frequenz des Schwingantriebes gleich der Eigenschwingung, insbesondere der Grundschwingung, des freien Endes des Schwingkörpers gemacht wird. Die Ankermasse des Schwingkörpers bleibt dann trotz der starken Ausschläge des freien Endes im wesentlichen in Ruhe, wodurch ein praktisch gleichbleibender Luftspalt zwischen Anker und Magneten erzielt wird. Die Schwingungsweite des freien Endes ist hierbei durch die Größe der am Anker wirksamen Kräfte bestimmt. Ferner kann das elastische freie Ende des beispielsweise stabförmigen Schwingkörpers so lang gemacht werden, daß das freie Ende wellenförmig schwingt, so daß sich also auf dem schwingenden freien Ende mehrere Schwingungsknotenpunkte bilden. Ein solches Gerät eignet sich beispielsweise besonders dazu, Beton in langen, schmalen Formkästen zu verdichten. Bei der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele ist bereits erwähnt worden, daß die Schwingungsweite des Schwingkörpers durch Austausch des Schwingkörpers gegen einen Schwingkörper anderen Materials, anderer Stärke, Form und Elastizität sowie auch anderer Längenverhältnisse beliebig geändert und somit den jeweiligen Betriebs Verhältnissen angepaßt werden kann. Auch die Änderung der Federkräfte, welche den vom Schwingantrieb auf den Schwingkörper ausgeübten Kräften rückstellend entgegenwirken, ist hierzu bereits erwähnt worden. Die Schwingungsweite des Schwingkörpers kann aber ferner auch durch Beeinflussung der auf den Schwingkörper einwirkenden Antriebskräfte, bei den dargestellten Ausführungsbeispielen also durch Beeinflussen der Erregung der Elektromagnete, geregelt worden.

Auch eine regelbare Anpassung der Frequenz der Schwingbewegung an die jeweils vorliegenden Betriebsverhältnisse kann vielfach erwünscht sein, die bei elektromagnetischen Antrieben in einfacher Weise durch Änderung der den Elektromagneten zugeführten Netzfrequenz erfolgen kann.

Schließlich kann auch die Form der Schwingbewegungen des Schwingkörpers den jeweiligen Betriebsverhältnissen angepaßt werden. So kann beispielsweise auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eine kreisförmige Schwingbewegung des Schwingkörpers vorgesehen werden, wie auch umgekehrt der Schwingkörper der Fig. 3 geradlinige Schwingbewegungen ausführen kann. Ein kreisförmiges Schwingen des Gerätes nach Fig. 1 kann ohne weiteres dadurch erreicht werden, daß an Stelle der beiden Elektromagnete 7 und 8 ähnlich wie bei Fig. 3 drei Elektromagnete vorgesehen und diese in gleichen Abständen voneinander um den Schwinganker und somit um den Schwingkörper herum angeordnet werden. Entsprechend werden dann auch die beiden Federn 9 zweckmäßig durch drei Federn ersetzt. Beim Anschluß der beiden Elektromagnete an je eine Phase eines Drehstromnetzes führt dann der Schwinganker 6 und somit der Schwingkörper 1 in gleicher Weise wie bei dem Beispiel nach Fig. 3 kreisförmige Schwingbewegungen aus.

Zur Erzielung einer geradlinigen Schwingbewegung genügt an sich bereits ein einziger Elektromagnet mit einer entsprechenden Gegenfeder, doch ist die Verwendung zweier Elektromagnete, welche gemäß Fig. 1 auf entgegengesetzten Seiten des Schwingkörpers angeordnet sind und wechselweise ihre Anziehungskraft ausüben, günstiger.

Statt einer geradlinigen oder kreisförmigen Schwingbewegung kann der Schwingkörper bei beiden Ausführungsbeispielen auch eine beliebig anders geformte, in sich geschlossene Schwingungsform beschreiben, beispielsweise eine kreisbogenförmige oder eine elliptische Schwingbewegung. Solche anderen Schwingformen können beispielsweise dadurch erzielt werden, daß der gegenseitige Winkelabstand drei Antriebsmagnete, welcher in der Zeichnung gleichmäßig zu 120⁰ angenommen ist, ungleichmäßig gewählt wird, wozu die Magnete zweckmäßig verschiebbar angeordnet werden. Die einzelnen Antriebsmagnete können hierzu auch untereinander verschieden stark sein, es können auch mehr oder weniger als drei Magnete vorgesehen werden. Jeder der Elektromagnete kann auch durch mehrere zueinander parallel geschaltete Magnete ersetzt werden.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 können die Antriebsteile durch ein staub- oder gar wasserdichtes Gehäuse, ähnlich wie in Fig. 1, vor äußeren Einflüssen geschützt werden, so daß lediglieh das mit dem zu behandelnden Gut in Berührung kommende freie Ende des Schwingkörpers aus dem Gehäuse herausragt. Hierbei kann bei beiden Ausführungsbeispielen die Durchführungsstelle des Schwingkörpers durch das Gehäuse durch eine Gummimembran oder durch andere Dichtungsmittel abgedichtet sein. Unter Umständen kann eine solche elastische Abdichtung auch so bemessen sein, daß sie teilweise oder gar allein die federnde Rückstellkraft für den Schwingkörper aufbringt. Die Geräte können ferner mit beliebigen Handgriffen oder Befestigungseinrichtungen versehen sein, die in der Zeichnung zur besseren Übersichtlichkeit fortgelassen sind.

Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen befindet sich der Schwingantrieb

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des Gerätes zwischen dem Schwenkpunkt des Schwingkörpers und dem mit dem Gut in Berührung kommenden Teil des Schwingkörpers. Das Gerät kann jedoch auch so ausgebildet werden, daß •5 der Schwenkpunkt des Schwingkörpers zwischen dem Antrieb und dem mit Gut in Berührung kommenden Teil des Schwingkörpers liegt. Der Schwingkörper bildet dann einen Doppelhebel, auf dessen einen Arm der Schwingantrieb einwirkt und ίο dessen anderer Arm zur Übertragung der Schwingbewegung auf das zu behandelnde Gut dient.

Meist wird man das Gerät nach der Erfindung derart anwenden, daß der das Gut bearbeitende Schwingkörper senkrecht in das Gut hineinhängt. Das Gerät kann jedoch auch in beliebiger anderer Lage benutzt werden. Ein Ausbiegen des Schwingkörpers aus seiner Mittellage durch sein Eigengewicht braucht nicht befürchtet zu werden, denn der Schwingkörper ist lediglich durch den Anker 6 bzw. 22 belastet, welcher verhältnismäßig klein und leicht ausgebildet werden kann. Lediglich bei besonders großen Geräten könnte eine unerwünschte Ausbiegung des Schwingkörpers auftreten, doch besteht ohne weiteres die Möglichkeit, das Eigengewicht des Schwingkörpers durch Federvorspannung oder durch eine zusätzliche Feder zu kompensieren.

Haltevorrichtungen für ein nicht von Hand geführtes Gerät können auch ganz vermieden werden, indem man es beispielsweise, namentlich bei flüssigem Gut, vollkommen in dem Gut untertaucht, so daß das Gerät auf dem Boden des das Gut enthaltenden Behälters steht. Der Schwingkörper kann hierbei eine beliebige Lage haben und in beliebiger Form und Richtung schwingen. Das Gerät kann auch mit einem Schwimmkörper versehen werden, welcher das Gerät an der Oberfläche des zu behandelnden Gutes schwimmend hält. Vorteilhaft kann als Schwimmkörper das Gehäuse des Gerätes vorgesehen werden, indem die in dem Gehäuse eingeschlossene Luftmenge den erforderlichen Auftrieb aufbringt.

Beim Betrieb des Gerätes werden sich die Schwing- bzw. Rüttelantriebe, insbesondere Elektromagnete, erwärmen, doch bringt diese Erwärmung in den meisten Fällen keinen Nachteil. Ist das Gerät nicht mit einem Kapselgehäuse versehen, so stört diese Erwärmung nicht, da die Antriebsteile hinreichend von Kühlluft umgeben sind. Auch wenn das Gerät eingekapselt ist, so ist die Oberfläche des Kapselgehäuses meist so groß, daß sich die eingeschlossene Luft an den Wandungen des Gehäuses hinreichend abkühlen kann. Besondere Kühleinrichtungen werden daher gewöhnlich nicht erforderlich sein. Wird jedoch eine Kühlung gewünscht, so besteht ohne weiteres die Möglichkeit, das Gerät mit einer beliebigen Kühleinrichtung, vorzugsweise einer Belüftungseinrichtung, zu versehen.

Eine besonders vorteilhafte Kühleinrichtung für das Gerät besteht gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung daririj daß bei Verwendung elektrischer Antriebe Lüfter verwendet werden, deren Belüftungskörper durch elektromagnetische Kräfte bewegt werden. Hierzu können zweckmäßig die Elektromagnete verwendet werden, die bei den elektrischen Antrieben ohnehin vorhanden sind. Beispielsweise können in der Nähe der Magnetkerne federnde Bleche aus ferromagnetischem Material angebracht werden, welche durch den wechselnden Magnetismus der Kerne in ständige Schwingbewegungen versetzt werden und hierdurch eine ausreichende Luftumwälzung herbeiführen. Ein solches Lüftungsblech ist bei dem in Fig. 3 und 4 der Zeichnung dargestellten Gerät vorgesehen und mit 15 bezeichnet. Das Lüftungsblech 15 ist sogar in einer besonders vorteilhaften Weise angebracht, indem es sich in dem Anziehungsbereich zweier Elektromagnete gleichzeitig befindet, welche an verschiedenen Phasen des Drehstromnetzes liegen und daher zu verschiedenen Zeiten ihre jeweils größte Anziehungskraft ausüben. Das einseitig eingespannte federnde Lüftungsblech führt daher nicht nur eine auf- und abwippende Bewegung aus, sondern eine schlingernde Bewegung, wodurch eine besonders starke Lüftungswirkung erzielt wird.

Statt eines rechteckigen, einseitig eingespannten federnden Lüftungsbleches, wie es vorstehend beschrieben ist, kann bei drei- oder mehrphasigen Antrieben auch ein im wesentlichen ringförmiges federndes Lüftungsblech verwendet werden, welches, an seinem Innenrand gehalten, konzentrisch zum Schwingkörper angeordnet wird und mit seinem freien Rand die Elektromagnete der gs drei bzw. mehrerer Phasen gleichzeitig überdeckt. Zum Schluß sei noch erwähnt, daß das Gerät nach der Erfindung zur Herbeiführung der gewünschten Wirkung auch in der Weise verwendet werden kann, daß das freie Ende des Gerätes nicht in das zu behandelnde Gut hineintaucht, sondern lediglich mit dem das zu behandelnde Gut enthaltenden Behälter in Berührung gebracht zu werden braucht. So genügt es beispielsweise, wie praktische Anwendungen bestätigt haben, in manchen Fällen durchaus, wenn das z. B. stabförmige freie Ende des Gerätes an den Rand einer Schüssel, die das zu behandelnde Gut enthält, in loser Berührung angelegt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Gerät zum Hervorrufen physikalischer, chemischer oder biologischer Veränderungen in beliebigem festem, breiförmigem oder flüssigem Gut durch Schwing- oder Rüttelbewegungen des zu behandelnden Gutes mit einem in das zu behandelnde Gut hineintauchbaren, insbesondere ruten- oder stabförmigen Schwingkörper, welcher mittels auf ihn einwirkender Antriebsvorrichtungen in Schwing- oder Rüttelbewegungen versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsvorrichtung auf den Schwingkörper quer zu seiner Achse periodische Kräfte ausübende, elektromagnetisch oder elektrodynamisch wirkende Vorrichtungen vorgesehen sind

und daß der Schwingkörper auf seiner ganzen Länge oder zum mindesten an seinem Schwenkpunkt aus einem federnd biegsamen Stoff, beispielsweise aus Stahl, besteht und in seinem Schwenkpunkt eingespannt ist, wobei die Federkraft des Schwingkörpers als den von den Schwing- bzw. Rüttelantrieben ausgeübten Kräften entgegenwirkende Kraft dient.
2. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Antriebsvorrichtungen des Schwingkörpers zwischen dessen Schwenkpunkt und freiem Ende befindet.
3. Gerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des Angriffspunktes der Schwing- bzw. Rüttelantriebe vom Schwenkpunkt des Schwingkörpers wählbar veränderlich ist.
4. Gerät nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung des Schwingkörpers verschiebbar ist, ohne daß hierbei der Schwingkörper gegenüber seinen Schwing- bzw. Rüttelantrieben verschoben zu werden braucht.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkörper in einer Hülse

(13) eingespannt ist, welche auf dem Schwingkörper innerhalb des Gerätegehäuses verschiebbar ist.
6. Gerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche eine Drehbewegung des Schwingkörpers um seine Achse verhindern.
7. Gerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Einwirkung auf das zu behandelnde Gut bestimmte freie Ende des Schwingkörpers rohrförmig ausgebildet ist.
8. Gerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Einwirkung auf das zu behandelnde Gut bestimmte freie Ende des Schwingkörpers einen unsymmetrischen Querschnitt hat, vorzugsweise derart, daß das Gut dem Schwingkörper beim Bewegen in zueinander entgegengesetzten Richtungen verschiedenen Widerstand bietet.
■ 9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Schwingkörpers halbzylindrisch ist.
10. Gerät nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Einwirkung auf das zu behandelnde Gut bestimmte freie Ende des Schwingkörpers peitschenförmig zugespitzt ist.
11. Gerät nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Einwirkung auf das zu behandelnde Gut bestimmte freie Ende des Schwingkörpers im wesentlichen stab- oder rohrförmig ausgebildet und mit der Beschaffenheit und bzw. oder der gewünschten Wirkung angepaßten Ansätzen versehen ist.
12. Gerät nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen trommeiförmigen Ansatz, vorzugsweise mit kegelförmigen Verjüngungen an beiden Enden.
13. Gerät nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Ansatz mit zur Schwingrichtung schräg gestellten Flächen.
14. Gerät nach Anspruch 13, insbesondere für kreisförmige Schwingbewegungen, gekennzeichnet durch einen pyramidenförmigen, vorzugsweise kegelförmigen Ansatz.
15. Gerät nach Anspruch 13, insbesondere für kreisförmige Sc'hwingbewegungen, gekennzeichnet durch einen Ansatz in Form einer Doppelpyramide, vorzugsweise eines Doppelkegels.
16. Gerät nach Anspruch 13, insbesondere für kreisförmige Schwingbewegungen, gekennzeichnet durch einen birnenförmigen Ansatz.
17. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkörper bei Anwendung einer umlaufenden Schwing- bzw. Rüttelbewegung drehbar eingespannt ist.
18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Einwirkung auf das zu behandelnde Gut bestimmte freie Ende des Schwingkörpers mit Rülirarmen oder ähnlichen Rührvorrichtungen versehen ist.
19. Gerät nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkörper oder zum mindesten sein zur Einwirkung auf das zu behandelnde Gut bestimmtes freies Ende auswechselbar ist.
20. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung des elastischen Schwingkörpers, daß die erregende Frequenz des Schwingantriebes genau oder ungefähr in der Mitte der Grundschwingung und der ersten Oberschwingung des beispielsweise stabförmigen freien Endes liegt.
21. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrphasige, insbesondere dreiphasige· Schwingantriebe vorgesehen sind, deren an die einzelnen Netzphasen angeschlossene Magnetsysteme vorzugsweise in gleichem Abstand voneinander um den Schwingkörper herum angeordnet sind.
22. Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete der Schwingantriebe am Gehäuse des Gerätes und die Anker der Schwingantriebe am Schwingkörper befestigt sind.
23. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete U-förmig sind.
24. Gerät nach Anspruch 22 und 23, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der Elektromagnete, daß ihre Achsen zur Schwingkörperachse in einem spitzen Winkel, vorzugsweise in Richtung zum Schwenkpunkt hin, stehen.
25. Gerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche der Elektromagnete parallel zur Schwingkörperachse abgeschrägt sind.
26. Gerät nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwing- bzw.

Rüttelantriebe des Schwingkörpers mit Mitteln zur Änderung ihrer Schwingbewegung in der Form, Größe und Frequenz oder einzelnen derselben versehen sind.
27. Gerät nach Anspruch 1 bis 22 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche den. Bewegungsbereich des Schwingkörpers räumlich begrenzen, z. B. ein einen stabförmigen SchwingkÖTper mit Spiel umgebender, am Gerätegehäuse befestigter Anschlagring (24).
28. Gerät nach Anspruch 1 bis 20, gekennzeichnet durch ein den Schwingkörper und dessen Antriebsvorrichtung staub- oder wasserdicht umgebendes Gehäuse, aus welchem das zur Einwirkung auf das zu behandelnde Gut bestimmte freie Ende des Schwingkörpers herausragt.
29. Gerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführungsstelle des Schwingkörpers durch das Gehäuse mit einer nachgiebigen, insbesondere elastischen Abdichtungsvorrichtung, beispielsweise einer Membran aus Gummi; versehen ist.
30. Gerät nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Abdichtungsvorrichtung allein oder zum Teil als rückstellendes Federelement vorgesehen ist.
31 Gerät nach Anspruch 1 und folgenden, insbesondere nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch einen am Gerät vorgesehenen Schwimmkörper, welcher das Gerät an der Oberfläche des zu behandelnden Gutes schwimmend zu halten vermag.
32. Gerät nach Anspruch. 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Gerätes als Schwimmkörper vorgesehen ist.
33. Gerät nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwing- bzw. Rüttelantriebe mit einer Kühleinrichtung, vorzugsweise einer Belüftungseinrichtung, versehen sind.
34. Gerät nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung elektrischer Antriebe Lüfter vorgesehen sind, deren Belüftungskörper durch elektromagnetische Kräfte bewegt werden.
35. Gerät nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung elektrischer Antriebe, welche Elektromagnete enthalten, die Belüftungskörper so angeordnet sind, daß sie von der magnetischen Anziehungskraft dieser Elektromagnete bewegt werden.
36. Gerät nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Antrieben. deren Elektromagnete zum Anschluß an verschiedene Phasenleitungen eines Mehrphasennetzes bestimmt sind, der Belüftungskörper derart angeordnet ist, daß verschiedene Stellen des Belüftungskörpers im Anziehungsbereich je eines anderen Elektromagnets stehen.
37. Gerät nach Anspruch 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, daß als Belüftungskörper ein insbesondere einseitig eingespanntes federndes Blatt aus ferromagnetischem Material vorgesehen ist, welches mit seinem schwingbaren Teil bzw. seinem freien Ende im Anziehungsbereich eines oder mehrerer

steht.

Elektromagnete

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 534898, 827414.

855916;

britische Patentschriften Nr. 28 748 vom Jahre

1910, 455 624;

schweizerische Patentschrift Nr. 131 749;
USA.-Patentschrift Nr. 1 846 326.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 692/52 9'. 57