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Schwingförderer mit einer um eine lotrechte oder zumindest steile
Achse gewundenen Förderbahn
Die Erfindung bezieht sich auf Schwingförderer für Schütt-
und andere Güter, die um eine lotrechte oder zumindest steile Achse beispielsweise
wendelförmig gewundene Förderbahnen oder mit ohne eingeschaltete Siebstrecken besitzen,
federnd abgestützt und/oder aufgehängt sind und mittels Unwuchterreger schraubengangförmige
Schwingbewegungen von hoher Frequenz und kleiner Amplitude ausführen. Auf derartigen
Schwingförderern kann das Gut durch die Schwingimpulse nach Belieben abwärts und
aufwärts befördert werden. Man benutzt hierfür den Anpreßdruck des Gutes auf die
Wendelfläche, der beim Hingang der Schwingbewegung größer als beim Rückgang ist.
Die Aufwärtsförderung der bekannten Wendelförderer ist hinsichtlich ihrer Leistung
gering.
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Die Erfindung gestattet neben der horizontalen und der Abwärtsbewegung
auch eine wirkungsvolle Aufwärtsbewegung von Schütt- und anderen Gütern auf Wendelflächen
od. dgl. ohne besonderen Energieaufwand auf Steigungen bis zu 200 und darüber, je
nach Art (Böschungswinkel) und Beschaffenheit (feucht, trocken) des Gutes. Die Aufwärtsbewegung
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß am Schwingförderer paarweise einander
diametral gegenüberliegende Richterreger mit mindestens zwei gegensinnig synchron
umlaufenden Unwuchten angeordnet sind, deren horizontale Erregungskraftkomponenten
im gleichen Drehsinn um die ideele lotrechte oder steile Achse der Förderbahn wirken.
Diese Einrichtung wird mit Vorzug bei Wendelförderern angewandt, deren
Lagerung
auf oder an elastischen Tragorganen eine allseitige Bewegung ermöglicht (sogenannte
Freischwinger) .
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Ein frei schwingender Wendelförderer hat den Vorteil, daß der sogenannte
Anstellwinkel für die Erregungskraftrichtung jederzeit beliebig verändert und den
Erfordernissen des Fördergutes, z. B. ob fein-oder grobkörnig, angepaßt werden kann.
Die Art der Schwingbewegung, z. B. schraubenlinien- oder ellipsenförmig, kann nach
Bedarf ausgewählt werden. Konstruktiv liegt ein besonderer Vorteil beim Freischwinger
darin, daß man zur Lagerung, vor allem kleiner Ausführungen, mit nur einer Schraubenfeder
als Druck- oder Zugfeder auskommt. Schädliche Fundamenterschütterungen lassen sich
völlig vermeiden.
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Schwingförderer mit einer um eine etwa lotrechte Achse gewundenen
Förderbahn sind zwar bekannt, konnten jedoch nur für Abwärtsförderung eingesetzt
werden, da die angewandte Richterregung das System zu Translationsbewegungen in
lotrechter Richtung bringt. Ein anderer Vorschlag, einen wendelförmigen Schwingförderer
zu betreiben, sieht hierfür vornehmlich elektromagnetische Antriebe vor, deren resultierende
Erregerkraft nach oben gerichtet und stärker gegen die Waagerechte geneigt ist als
die Steigung der Wendel. Die elektromagnetische Richterregung ist sowohl hinsichtlich
Abmessungen und Gewicht wie auch Förderleistung und Amplitude der mechanischen Richterregung
in der erfindungsgemäßen Weise unterlegen, zumal wegen der hohen Sclavingungszahl
die Gefahr von Eigenschwingungen im System besteht.
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Der erfindungsgemäße Schwingförderer zeichnet sich vor allem dadurch
aus, daß mit ihm ein mit niedrigeren Anschaffungskosten verbundener, leistungsfähiger
Aufwärts-Wendelschwingförderer, insbesondere für die Großindustrie, geschaffen ist,
mit dem feines, körniges, klumpiges oder grobstückiges Gut gehoben werden kann.
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Fig. I und 2 erklären, welche Schwingungsverhält nisse zur Durchführung
der Erfindung herzustellen sind. Die Unwuchtmassen 30, 31 und 32, 33 eines Richterregerpaares
erzeugen eine schraubenlinienförmige Schwingbewegung um die Achse Z-Z. 20 ist eine
zur Achse Z-Z senkrechte Schnittebene mit einem Massenpunkt A in Null- oder Ruhestellung,
2I dieselbe Ebene in ihrer höchsten, 22 in ihrer tiefsten Schwingstellung. Die Unwuchtmassen
3I und 32 werden in gleichem Drehsinn, z. B. im Uhrzeigersinn, angetrieben. Mit
ihnen sind die Unwuchtmassen 30 bzw. 33 so gekoppelt, daß sie gegensinnig, aber
synchron zu den Unwuchtmassen 31 bzw. 32 umlaufen. In der gezeichneten Stellung
(Fig. 2) sind die resultierenden Erregungskräfte P des Richterregerpaares aufwärts
gerichtet. Ihre Richtung soll wesentlich steiler als die Förderbahn verlaufen. Die
Kräfte P zerlegen sich in die Horizontalkomponenten Pr, = P cos a und die Vertikalkomponenten
Pv = P sin a. Sie erzeugen also ein linksdrehendes Moment um die ideelle Achse Z-Z
und zugleich eine Aufwärtsbewegung längs dieser Achse in Richtung auf die Endstellung
21. In der Stellung 21 hat der Massenpunkt A die Lage A', eindeutig bestimmt durch
die Zylinderkoordinaten + und + Haben sich die Unwuchtmassen der Erreger um I80
° gedreht, dann sind die Erregungskräfte P' schräg abwärts gerichtet. Sie bewirken
durch die Komponenten Rsb' ein rechtsdrehendes Moment um die ideelle Achse Z-Z und
durch die Komponenten P,' eine Abwärtsbewegung des Systems in Richtung auf die untere
Endstellung 22 (Fig. I). In dieser Stellung hat Punkt A die Lage A", bestimmt durch
die Zylinderkoordinaten - z und - . Der Weg des Punktes A zwischen den Lagen A'
und A" ist eine Schraubenlinie.
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Fig. 3 zeigt die Modellausführung eines Wendelförderers nach der
Erfindung in perspektivischer Ansicht. Der Tragrahmen 21 der wendelförmigen Förderrinne
22 a, 22 b, 22 c ruht frei schwingend auf Schraubenfedern 23. Die Rinnenschüsse
22 c, 22 a und 22 b besitzen unterschiedliche Steigung von I0, 15 bzw.
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200. Bei 26 ist im Rinnenschuß 22c eine Siebstrecke eingeschaltet.
Einwärts zu dieser Fl achrinnenwendel ist eine Rohrwendel 24 angeordnet. Unmittelbar
am Tragrahmen 21 a liegt für Nebenzwecke eine honzontale Kreisringförderbahn 25.
Der Antrieb des gesamten Systems erfolgt in der erfindungsgemäßen Art durch einen
z. E. unter dem Tragrahmen 21 C angeordneten Motor, der ein oder mehrere der geschilderten
Richterregerpaare antreibt. Dabei wird das auf die Flachrinnen 22 c aufgegebene
oder in die Rohrwendel 24 eingeführte Gut aufwärts gefördert. Der RichterregerL
antrieb vermag nebenbei auch Gut in der horizontalen Rinne im Kreis umzutreiben.
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Fig. 4 und 5 veranschaulichen schematisch Konstruktionseinzelheiten
eines ungefähr zylindrischen Schwingsystems nach der Erfindung, und zwar Fig.4 den
Aufriß einer Ausführungsform, Fig. 5 in kleinerem Maßstab den Grundriß einer etwas
anderen Ausführungsform.
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Gemäß Fig. 4 besteht die Förderbahn aus drei Strängen I, 2 und 3,
die - gegebenenfalls mit eingeschalteten Siebstrecken - in eineinhalb Schraubenliniengängen
um ein Gehäuse 4 gelegt und daran befestigt sind. Das Gehäuse ist mittels Schraubenfedern
5 an einer Tragkonstruktion 6, die auch ein das Gehäuse4 umschließendes Gerüst sein
könnte, frei schwingbar aufgehängt. Die Förderrinnen sind möglichst gleichmäßig
über den Umfang des Gehäuses zu verteilen, damit symmetrische Massenverhältnisse
entstehen.
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Aus konstruktiven und aus Festigkeitsgründen ist es meistens zweckmäßig,
an Stelle einer einzigen breiten Rinne mehrere schmälere Rinnen 1 a, 2 a und 3 a
am Gehäuse 4 anzuordnen. Auch die Gefahr des Auftretens von Eigenschwingungen im
Rinnenboden wird dadurch vermindert.
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Es empfiehlt sich, zusätzliche Federn in der Unterstützungskonstruktion
anzuordnen, die ab- oder zugeschaltet werden können, um eine Entlastung der Aufhängefedern
bzw. eine Verschiebung der Eigenschwingungszahl des Schwingungssystems herbeiführen
zu können.
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Der Antrieb des Systems 4 erfolgt erfindungsgemäß durch das Schwingungsrichterregerpaar
7 und 8 mit gegensinnig synchron umlaufenden Unwuchtmassen 30 und 3I bzw. 32 und
33, die vom Motor 10 über eine gemeinsame Welle g angetrieben werden. Das Richterregerpaar
kann am schwingenden System innen oder
außen, oben oder unten, aus
Symmetriegründen vorteilhafterweise in der Mitte angeordnet werden, wie es die Stellung
des Motors 10 a andeutet.
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Bei der durch Fig. 5 im Grundriß veranschaulichten Anlage sind zwei
Richterregerpaare 7I, 8I und 72, 82 der eben geschilderten Art vorgesehen.
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Es wurde durch Versuche gefunden, daß Güter der verschiedensten Art,
unter anderem Sand, Sägemehl, Getreide, Koks, Braunkohle und viele andere über die
Förderrinnen in dem neuen Wendelwuchtförderer aufwärts gefördert werden können.
Die Richtung der resultierenden Erregungskraft des oder der Richterregerpaare -
das ist ihr Anstellwinkel - soll im allgemeinen, bezogen auf die Förderrinnenmittellinie,
um 200 steiler verlaufen, als der Steigungswinkel der Förderrinnenmittellinie beträgt.
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Der mögliche Rinnenanstieg ist für Schüttgut od. dgl. abhängig vom
Reibungsbeiwert der Rinne und/oder vom Böschungswinkel des zu fördernden Schüttgutes.
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Denn für eine wirtschaftliche Schüttgutförderung muß der Steigungswinkel
im allgemeinen unter dem Böschungswinkel des Gutes bleiben. Jedoch kann nach einer
weiteren Erkenntnis der Erfindung der natürliche Böschungswinkel eines Gutes durch
künstliche Mittel vergrößert, also für die Zwecke der Förderung mit Hilfe der neuen
Anlage wesentlich verbessert werden. Man mischt dem Fördergut ein Hilfsgut von höherem
Böschungswinkel bei und siebt dieses zweckmäßig am Ende des Förderweges wieder aus,
z. B. in die Sammelrinne 12 (Fig. 4), die es zur Sammelrinne II zurückführt, beispielsweise
in einer linksgängigen Wendel oder durch Fallrohre.
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Mit Hilfsgütern lassen sich noch andere Aufgaben erfüllen. Sie können
z. B. als Wärme- oder Kälteträger bei Trocknungs- bzw. Kühlverfahren dienen, und
zwar in unmittelbarer Berührung mit dem eigentlichen Fördergut auf den Förderrinnen
oder in mittelbarem Kontakt, indem die Förderrinnen mit Doppelböden oder als konzentrische
Rohre od. dgl. ausgeführt werden. Das Hilfsgut kann ein befeuchtendes, feuchtigkeitsabsorbierendes
oder katalysierendes Medium sein oder zur Reinigung der Rinne bei einem zum Anhaften
neigenden Schüttgut verwendet werden.
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Weitere Mittel zur Beeinflussung der Förderverhältnisse mit dem Ziel,
ein Höchstmaß an Förderleistung bzw. kürzesten Förderweg bei größter Höhenüberwindung
zu erreichen, liegen unter anderem a) in der Änderung der Schwingungsfrequenz, b)
in der Änderung der Schwingungsamplitude, c) in der Änderung des Anstellwinkels.
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Für den Antrieb der Richterreger lassen sich Drehzahlen beispielsweise
im Bereich von 500 bis I800 U/Min. und Amplituden wählen, die diesen Drehzahlen
angepaßt sind. Hierbei ergeben sich Fördergeschwindigkeiten von etwa 8 bis 10 m/Min.
und mehr je nach Art des Fördergutes und der Steigung. In der Lotrechten treten
dabei Beschleunigungen in der Größenordnung des Zwei- bzw. Fünffachen der Erdbeschleunigung
auf. Bei Wahl anderer Frequenzen und/oder Amplituden lassen sich auch noch höhere
Fördergeschwindigkeiten erreichen.
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Um eine turbulente Strömung des Gutes zu erzielen, die beispielsweise
für Verdampfungs-, Trocknungs-und andere Verfahren von Vorteil sein kann, wird nach
einer weiteren Erkenntnis der Erfindung der Anstellwinkel der Richterreger um mehr
als 200 gegenüber der Steigung der Förderrinne eingestellt, beispielsweise 300,
so daß bei einem Steigungswinkel der Rinne von beispielsweise 20° die Richtung der
Erregungskräfte gegenüber der Horizontalen 50° Steigung aufweist.
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Die Erfindung bietet die Möglichkeit, neben der Aufwärtsförderung
zugleich eine Abwärtsförderung vorzunehmen. Zu diesem Zweck wird z. B. das nach
oben zu fördernde Material mittels einer rechtsgängigen Wendel hochgeführt und für
die Abwärtsförderung eine linksgängige Wendel angeordnet. Es kann dann durch Verstellen
der Anstellwinkel der Richterregerpaare auch eine Aufwärtsförderung abwechselnd
auf der rechts- oder auf der linksgängigen Wendel erzielt werden.
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Schließlich kann die Aufwärtsförderbewegung noch dadurch variiert
und gegebenenfalls verbessert werden, daß die Unwuchtmassen eines oder mehrerer
Richterreger, vornehmlich paarweise, nicht, wie in Fig. 2 dargestellt, gleich groß,
sondern verschieden groß gewählt werden, d. h. die Unwuchtmassen 30 und 32 verschieden
von den Unwuchtmassen 3I und 33. Hierdurch wird in erster Näherung eine Ellipsenform
in die schraubenlinienförmige Schwingbewegung gebracht.
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Zur Lösung von Aufgaben der Aufbereitungstechnik läßt sich der neue
Förderer mit Siebstrecken auf seiner Förderbahn versehen. Eine Vielzahl neuer Klassierungsmöglichkeiten
ergeben sich daraus. Beispielsweise können Siebstrecken mit fallender oder steigender
Masche derart angeordnet sein, daß der Siebdurchfall von einer jeweils darunter
angeordneten Förderrinne aufgenommen und gegebenenfalls nach oben oder unten weiterbefördert
wird. Auch eine kaskadenförmige Anordnung der Förder- und/oder Sieb strecken kann
ohne Schwierigkeit im Wendelwuchtförderer durchgeführt werden. Beim Abwärtsfördern
ist ein Absieben mit fallender oder auch steigender Masche möglich, wobei in letzterem
Falle der jeweilige Siebdurchfall in einer unmittelbar darunter angeordneten Wendel
aufgefangen wird.
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Die Tatsache, daß in radialer Richtung die Schwingungsausschläge
in der Wendelrinne von innen nach außen zunehmen, kann für die Absiebung ebenfalls
nutzbar gemacht werden, indem beispielsweise nach der Mitte zu eine Feinkornabsiebung
und nach dem Außenrand der Rinne zu eine Grobkornabsiebung vorgenommen wird. Schließlich
lassen sich pflugartige Umwälzvorrichtungen, Schaufeln oder andere Umwälzelemente
an sich bekannter Bauart in den Wendelrinnen anordnen.