DK167105B1 - Apparat til bearbejdning af kornede materialer - Google Patents

Description

i DK 167105 B1

Opfindelsen angår et apparat til bearbejdning af kornede materialer omfattende et vibrationsleje med en vandret anbragt lejeplade, en beholder, der bæres af lejepladen og er adskilt fra denne, et fundament og en ophængning, der forbinder vibra-5 tionslejet med fundamentet.

Det er ofte ønskeligt at komprimere løse kornede materialer for herfra at fjerne lufthulrum. Et eksempel herpå er i en støbeproces, hvor støbesandet komprimeres omkring en model for at frembringe en støbeform. I visse tilfælde kan modellen have 10 en så kompleks form, at der må benyttes specielle teknikker for at sikre, at alle lufthulrummene er fjernet fra det kornede materiale og alle passager og hulrum i modellen er fyldt.

En fremgangsmåde og et apparat af ovennævnte art til komprimering af kornede materialer omkring en kompleks model er be-15 skrevet i US patentskrift nr. 4.456.906. Dette patentskrift beskriver en vibreringsmetode, hvortil der benyttes et apparat som har vibrationsgeneratorer omfattende horisontale motorer, hvorpå der er excentriske vægte. Generatorerne er indrettet til at vibrere et leje, som understøtter en formkasse indehol-20 dende modellen og støbesandet. Til at begynde med fungerer generatorerne således, at der på formkassen og dennes indhold fremkaldes en vibrationsacceleration, der er større end gravitationsaccelerationen. Denne acceleration bevirker, at sandet fluidiserer og derved strømmer ind i og fuldstændig udfylder 25 hulrummene i modellen. Efter en kort vibrationsperiode ved accelerationer større end tyngdeaccelerationen, reduceres motorernes slag, således at accelerationen reducere til en størrelse, der er mindre end tyngdeaccelerationen. Hermed komprimeres støbesandet på plads og vil forblive her, når 30 smeltet metal dernæst indføres i støbeformen.

Formålet med opfindelsen er at anvise et apparat af den indledningsvis nævnte art, som på simpel og effektiv måde tilve-jebringer den tilsigtede fluidisering og/eller komprimering af kornede materialer.

DK 167105 B1 2

Til opnåelse af dette formål er apparatet ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at vibrationslejet omfatter et bus, der er forbundet med lejepladen og indeholder en i hovedsagen lodret forløbende aksel, hvorpå der er anbragt mindst én excentrisk 5 vægt, hvorved akselens rotation overfører en vibrerende roterende bevægelse til lejepladen, og lejepladens vibrerende roterende bevægelse indvirker på beholderen med flere frekvenser under hver omdrejning af akselen til fluidisering eller komprimering af det kornede materiale i beholderen.

10 I modsætning til ovennævnte kendte apparat har det, når apparatet ifølge opfindelsen ved konstant motorhastighed drives til at frembringe lodrette vibrationskomponenter, der er større end tyngdeaccelerationen, således vist sig, at der ved forskellige berøringspunkter mellem vibrationsleje og beholder 15 fremkaldes flere stød for hver omdrejning af akselen, og dette med frekvenser der er et multiplum af en grundfrekvens. Denne flerfrekvens-vibration fluidiserer hurtigt og effektivt det kornede materiale, således at alle hulrummene i modellen bliver fyldt ud, uden at modellen bliver beskadiget.

20 Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser skematisk set ovenfra komprimeringsapparatet ifølge opfindelsen, fig. 2 set fra siden det i fig. l viste apparat, idet dele er 25 udeladt for at vise dets opbygning, og hvor der er tilføjet stiplede linier for at vise apparatets vibration under brugen, fig. 3 i perspektiv et sprængbillede af det i fig. 1 og 2 viste apparat, idet dele er udeladt for at vise dets opbygning, 30 fig. 4 i større målestok og set fra siden en del af det i de foregående figurer viste apparat, idet der er tilføjet stiple- DK 167105 B1 3 de linier for at vise vibrationen af apparatet under brugen, og fig. 5 set fra siden en del af en modificeret udførelsesform for opfindelsen, hvor beholderen er understøttet af mindst tre 5 punkter, og hvor der er en model i beholderen.

Figurerne viser et apparat 10 til bearbejdning af kornede materialer 12, f.eks. til fluidisering og komprimering af støbesand og tilsvarende materialer. Det skal bemærkes, at apparatet 10 kan benyttes til at fluidisere og/eller komprime-10 re andre kornede materialer.

Apparatet 10 omfatter et fundament 14 (der i sin helhed fremgår af fig. 3), der består af en trefod med tre ben 16a, 16b, 16c, der er indbyrdes forbundet ved hjælp af tværstænger 18a, 18b, 18c. (Kun tværstængerne 18b, 18c er synlige i fig. 3).

15 En motor 20 har en matoraksel 22 med en første og en anden ende 24a, 24b, som i lodret retning strækker sig udad fra motoren 20. Mindst én og fortrinsvis to excentriske vægte 26a, 26b er anbragt på den første og den anden ende 24a, 24b af akselen 22. De excentriske vægte 26a, 26b omfatter en arm 27a, 20 27b, der er løsbart fastgjort til akselen 24. Vægtblokke 28 er indstilleligt fastgjort til armene 27a, 27b med henblik på at forøge og formindske de vibrationskræfter, der ved rotation frembringes af de excentriske vægte. Andre passende kendte midler kan benyttes til at tilvejebringe de excentriske vægte 25 på akselen og til at variere vægtenes placering i forhold til akselens akse og i forhold til hinanden. Se f.eks. US-patent-skrift nr. 3.358.815 og 4.168.774. Motoren 20 kan være en motor med variabel hastighed med passende kendte midler til at variere motorhastigheden efter ønske.

30 Et hus 32 er fastgjort til og omslutter motoren 20. Et antal tapskruer 34 strækker sig gennem huset 32 og holdes på plads ved hjælp af møtrikker 36. Tapskruerne er i berøring med mo- DK 167105 B1 4 torhuset og forhindrer dette i at bevæge sig inden i huset 32. Andre kendte midler til fastgøring af motoren 20 til huset 32 kan benyttes.

På toppen af huset 32 er der en vandret anbragt lejeplade 40, 5 der har en hoveddel 42 og en forsat flangedel 44, der afgrænser en udtagning eller reces 46. Lejepladen 40 er forbundet til huset 32 ved hjælp af passende midler, såsom ved hjælp af en svejsning 48 som vist i fig. 4.

Motoren, de excentriske vægte 26, huset 32 og lejepladen 40 10 udgør tilsammen et vibrationsleje, idet der ved drift af motoren 20 overføres en vibrerende bevægelse til huset og til den vandret anbragte lejeplade 40. En ophængning 50 fortrinsvis i form af cylindriske fjedre 52a, 52b, 52c er anbragt mellem lejepladen 40 og fundamentet 14. Fjedrene 52a, 52b, 52c kan 15 også være eftergivelige blokke eller tilsvarende midler. Ophængningen 50 isolerer vibrationslejets vibrationer, mere præcist lejepladens 40 vibrationer, fra fundamentet 14.

En stødpude 56 i form af et elastomert legeme kan anbringes inde i lejepladens 40 reces 46. Ved den viste udførelsesform 20 hviler en beholder 60 på toppen af stødpuden 56. Beholderen 60 har et hult indre 62 med henblik på at holde på det kornede materiale 12, og i det tilfælde det drejer sig om en formeoperation en model 61. Beholderen 60 kan være en almindelig form-kasse med et cirkulært eller kvadratisk tværsnit, men kan også 25 have en anden tværsnitsform.

Beholderen 60 har en ydre flange 64, som - når beholderen 60 er anbragt på stødpuden 56 - befinder sig i lodret afstand oven over og forløber i hovedsagen parallelt med lejepladen 40. Mindst en og fortrinsvis tre opretningsstifter 66a, 66b, 30 66c strækker sig gennem åbninger i flangen 64 og rager ind i mindst én og fortrinsvis tre positioneringsskåle 68a, 68b, 68c, som er fastgjort til en øvre flade 70 af lejepladens 40 hoveddel 42. Stifternes 66 diameter er mindre end skålenes 68 DK 167105 B1 5 indre diameter, således at en begrænset vandret bevægelse af beholderen 60 i forhold til lejepladen er mulig. Denne relative bevægelse dæmpes noget af den elastomere stødpude 46. Den begrænsede vandrette relative bevægelse mellem beholderen 60 5 og lejepladen 40 er vist ved hjælp af stiplede linier i fig. 4 og er tilstrækkelig lille til at forhindre en væsentlig drejning af beholderen 60 om dens centerakse i forhold til lejepladen 40. Opretningsstifterne 66 og skålene 68 udgør derfor organer til i det væsentlige at opretholde en relativ opret-10 ning af beholderen i forhold til lejepladen.

Under drift, dvs. når motoren 20 roterer, vil de excentriske vægte 26a, 26b overføre vibrationsenerig til lejepladen 40 via huset 32. Lejepladen 40 vibrerer på en vibrogyratorisk måde, hvor lejepladens akse 80 (fig. 2), der forløber gennem dennes 15 center og står vinkelret på fladen 70, er skråt stillet i forhold til lodret og beskriver en i hovedsagen konisk flade, når lejepladen 40 vibrerer. Den vibrerende bevægelse overføres gennem den elastomere stødpude 56 til en roterende vibrerende bevægelse af beholderen 60, hvilket er vist ved hjælp af stip-20 lede linier i fig. 2. Under en sådan drift forbliver fundamentet 14 i hovedsagen stationært på grund af den af ophængningen 50 fremkaldte isolation.

Driften gennemføres i to faser, fluidisering og komprimering.

I fase et fluidiseres sandet ved at drive vibrationsgenerato-25 ren således, at der fremkaldes accelerationer, der er større end tyngdeaccelerationen. Ved et opføre sig som et fluidum, vil sandet udfylde alle passager og hulrum i en model, der er ophængt i beholderen 60. Det har vist sig, at når accelerationen nærmer 1 g vil sandet blive fluidiseret og/eller komprime-30 ret.

Amplituden af vibrationerne reduceres dernæst ved at reducere omdrejningshastigheden for de excentriske vægte eller ved at reducere den effektive masse af de excentriske vægte ved benyttelse af et system, som vist i US-patentskrift nr. 3.358.

DK 167105 B1 6 815 eller nr. 4.168.774. Ved reduktion af vibrationsamplituden, således at amplituden af accelerationen bliver mindre end tyngdeaccelerationen, vil sandet blive komprimeret.

Lejepladens vibrerende, roterende bevægelse bevirker at leje-5 pladen vil støde sammen med beholderen med en flerdoblet frekvens. Det vil sige vibrationernes lodrette komponenter fremkalder ved forskellige berøringspunkter flere sammenstød mellem lejepladen og beholderen for hver omdrejning af akselen, når vibrationskræfterne er større end tyngdekraften.

10 Under fluidiseringsprocessen udvikler motoren tilstrækkelige vibrationskræfter i lejeplanet 40 til at fremkalde accelerationer, der er større end tyngdeaccelerationen. Dele af beholderens 60 bundrand 90 (fig. 3 og 4) bevæges herved vibrogyratisk ud af og ind i berøring med stødpuden 56 (såfremt denne benyt-15 tes) eller en øvre flade 92 af flangedelen 44 (hvis stødpuden 56 ikke benyttes) . Denne handling bevirker, at beholderen 60 flere gange støder mod lejepladen 40, således at beholderen 60 vibrerer med forskellige frekvenser, selv om motorens hastighed er konstant. Det har vist sig at disse frekvenser består 20 af en grundfrekvens og hele multipla heraf, idet grundfrekvensen er den samme som motorens omdrejningshastighed. Denne flerfrekvensvibration fluidiserer hurtigt og let det kornede materiale og minimerer skadevirkningerne på modellen i beholderen .

25 Som eksempel vil, når akselen roterer med en 2140 omdrejninger pr. minut, den vibrerende roterende bevægelse af lejepladen støde sammen med beholderen med flere stød og ved forskellige frekvenser ved hver omdrejning af akselen. De forskellige frekvenser vil være heltalsmultipla af grundfrekvensen, der er 30 den samme som motorens omdrejningstal. Antallet af sammenstød vil være lig med eller større end motorens omløbstal.

Der er med et apparat ifølge opfindelsen blevet udført forskellige forsøg med forskellige motoromløbstal og følgende DK 167105 B1 7 resultater er blev opnået.

Tabel 1 - motoromløbstal 2140 omdrejninger nr. minut Målte Vibrationsam- Beregnet Heltalsmulti- vibrations- plitude målt acceleration pla af motor- 5 frekvenser ved bestemte af beholderen omløbstallet (antal slag punkter på flan- 60 (g) pr. minut) gen 64 (mm) 2140 0,5588 1,43 4280 0,0762 0,78 2 10 8560 0,3302 1,35 4 12800 0,1270 1,16 6

Tabel 2 - motoromløbstal 3000 omdrejninger pr. minut.

3000 0,3810 1,92 6000 0,0254 0,512 2 15 12000 0,01778 1,43 4 18000 0,0635 1,15 6

Tabel 3 - motoromløbstal 2500 omdrejninger pr. minut.

2500 0,05843 0,204 5000 0,04826 0,675 2 20 12600 0,006604 0,586 5 17600 0,00508 0,88 7 22400 0,004318 1,21 9

Fig. 5 viser en modificeret udførelsesform for opfindelsen, hvor dele svarende til de i fig. 3 viste har samme henvis-25 ningstal. Beholderen 60, der f.eks. indeholder sand 12 og en model 61, har tre med lige store indbyrdes afstande anbragte fremspring, berøringspuder eller berøringspunkter 63, som strækker sig nedad fra den nedre rand 90 (kun 2 af fremspringene eller puderne 63 er synlige i fig. 5) . Puderne 63 berører 30 enten ringen 56 (når en ring benyttes) eller flangefladen 44 (når der ikke benyttes en ring). De tre berøringspuder eller punkter 63 lokaliserer stødfladerne mellem lejepladen 40 og beholderen, således at antallet af stødfrekvenser, der frem-

Claims (5)

5 Forholdet mellem stødfrekvensen mellem lejepladen og beholderen og akselens rotationshastighed i omdrejninger pr. minut er i området mellem mindst tre og op til i hovedsagen 10 berøringspunkter en funktion af antallet af understøtningspunkter mellem beholderen og lejepladen. En forøgelse af antallet af 10 berøringspunkter vil forøge forholdet mellem stødfrekvensen og akselens omdrejningshastighed i omdrejninger pr. minut.

1. Apparat til bearbejdning af kornede materialer omfattende 15 et vibrationsleje med en vandret anbragt lejeplade (40), en beholder (60), der bæres af lejepladen (40) og er adskilt fra denne, et fundament (14) og en ophængning (52), der forbinder vibrationslejet med fundamentet (14), kendetegnet ved, at vibrationslejet omfatter et hus (32), der er forbundet 20 med lejepladen (40), og indeholder en i hovedsagen lodret forløbende aksel (22), hvorpå der er anbragt mindst en excentrisk vægt (26), hvorved akselens (22) rotation overfører en vibrerende roterende bevægelse til lejepladen (40) og lejepladens (40) vibrerende roterende bevægelse indvirker på be-25 holderen (60) med flere frekvenser under hver omdrejning af akselen (22) til fluidisering eller komprimering af det kornede materiale i beholderen (60).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at akselen (22) drives af en motor (20), der er forbundet med huset 30 (32).

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det omfatter organer (66, 68) til i det væsentlige at holde DK 167105 B1 9 beholderen lodret oprettet i forhold til lejepladen.

4, Apparat ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at det omfatter et mellem beholderen (60) og lejepladen (40) anbragt pudeorgan (56).

5. Apparat ifølge et eller flere af kravene 2 til 4, ken detegnet ved, at motoren (20) drives med en forud fastlagt hastighed, og at de forskellige frekvenser er heltalsmultipla af en grundfrekvens, der er den samme som motorhastigheden.