PL239290B1 - Przenośnik wibracyjny - Google Patents

Abstract

Przenośnik wibracyjny, zawierający otwartą co najmniej na jednym końcu rynnę, sprężyście podpartą w zasadniczo poziomym położeniu, oraz napęd wibracyjny w postaci pary samosynchronizujących się przeciwbieżnych elektrowibratorów podwieszonych do rynny przenośnika pod takim kątem, że ich siła wypadkowa przechodzi przez środek ciężkości rynny leżący na pionowej płaszczyźnie poprowadzonej przez oś wzdłużną rynny, a osie obrotu elektrowibratorów są do tej płaszczyzny prostopadłe, charakteryzuje się tym, że za pomocą dodatkowego sprężystego zawieszenia (4) do rynny (1) zamocowana jest masa eliminatora (3) w taki sposób, że jej środek ciężkości pokrywa się ze środkiem ciężkości rynny (1), a ponadto masa eliminatora (3) posiada ograniczone stopnie swobody do jednego translacyjnego na kierunku zgodnym z kierunkiem siły wypadkowej elektrowibratorów (6), które połączone są za pośrednictwem znanych środków przeniesienia napędu z silnikami elektrycznymi wyposażonymi w regulatory prędkości obrotowej (8).

Description

Przedmiotem wynalazku jest przenośnik wibracyjny, umożliwiający szybkie zatrzymanie transportu nadawy lub jej dozowanie, mający zastosowanie w przemyśle wydobywczym, przemyśle przetwórczym, przemyśle szklarskim, przemyśle spożywczym, przemyśle tytoniowym itp. do transportu materiałów sypkich lub drobnych elementów.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr US989958A znane urządzenie eliminujące dynamiczne drgania w stanie ustalonej pracy maszyny za pomocą zestrojonego układu masy i sprężyny- tzw. eliminator Frahma. Eliminator może być przymocowany np. do maszyny wirującej i dostosowany do jej oscylacji w taki sposób, aby dokładnie przeciwdziałać sile wynikającej z niewyważenia obrotowego. Zmniejsza to prawdopodobieństwo wystąpienia stanu rezonansowego, który może spowodować katastrofalne uszkodzenie maszyny.

Znane są przenośniki wibracyjne, wyposażone w podwieszone do rynny dwa lub więcej wibratory, których silniki elektryczne napędzają wały z zamocowaną na nich niewyważoną masą, wymuszającą drgania ukierunkowane pod kątem do pionowej płaszczyzny prowadzonej przez oś wzdłużną rynny. Takie rozwiązania zostały ujawnione na przykład w amerykańskich opisach patentowych US5615763A lub US6598734B1. Rynna otwarta na obu końcach jest sprężyście podparta na sztywnej podstawie w zasadniczo poziomym położeniu. W zależności od żądanej prędkości transportowania układ sterujący odpowiednio rozfazowuje wibratory inercyjne zmieniając wartość siły wymuszającej a co za tym idzie amplitudę i kierunek drgań rynny powodując zmianę prędkości transportu nadawy.

Znane są również, przykładowo z opisu patentowego US5979640A przenośniki w których rozfazowanie wibratorów następuję za pomocą różnego rodzaju połączeń mechanicznych czy sprzęgieł. Takie rozwiązanie daje również zmienną amplitudę drgań rynny zmieniając prędkość transportu.

Z amerykańskiego opisu patentowego US3064357A znany jest przenośnik posiadający układ sterowania który za pomocą układu czujników, analizuje grubość warstwy nadawy i prędkość transportowania. Na tej podstawie obliczana jest ilość materiału, która została przetransportowana i możliwe jest wyłączenie przenośnika w odpowiednim momencie. Po wyłączeniu przenośnika wibracyjnego transport dalej zachodzi przez jakiś czas, na skutek drgań maszyny przy wybiegu. Podobny efekt zachodzi również w rozwiązaniach znanych z amerykańskich opisów patentowych US3053379A lub US4771894A w których rynna zawieszona na układzie sprężyn wzbudzana jest do drgań za pomocą przeciwbieżnie wirujących samosynchronizujących się wibratorów. Siła wypadkowa pochodząca od układu wibratorów przechodzi przez środek masy układu rynny powodując jej prostoliniowe drgania i jest przekazywana na nadawę powodując jej transport.

Celem wynalazku jest opracowanie mechanicznego przenośnika wibracyjnego, dającego możliwość szybkiego zatrzymania transportu oraz regulacji, porównywalnego z droższymi przenośnikami, w których drgania wzbudzane są za pomocą wzbudnika elektromagnetycznego, a także nie zawierającego zużywających się szybko elementów mechanicznych sprzęgających wibratory bezwładnościowe. Dzięki szybkiemu zatrzymaniu transportu, również unika się konieczności instalowania systemów mechanicznych ograniczających lub zamykających podawanie materiału na rynnę albo jego spływ z rynny. W przenośnikach wibracyjnych w których transportowany jest materiał sypki wszelkie systemy zamykania rynny oparte na układzie mechanicznym w którym części tego układu ślizgają się wzajemnie nie sprawdza się ze względu na trudność uchronienia urządzenia przed dostaniem się do niego cząstek transportowanego materiału, co wynika również z samego charakteru metody transportowania.

Istota przenośnika wibracyjnego polega na tym, że za pomocą dodatkowego sprężystego zawieszenia do rynny zamocowana jest masa eliminatora w taki sposób, że jej środek ciężkości pokrywa się ze środkiem ciężkości rynny, a ponadto masa eliminatora posiada ograniczone stopnie swobody do jednego translacyjnego na kierunku zgodnym z kierunkiem siły wypadkowej elektrowibratorów, które połączone są za pośrednictwem znanych środków przeniesienia napędu z silnikami elektrycznymi wyposażonymi w regulatory prędkości obrotowej.

Korzystnym jest, gdy sprężyste podparcie rynny stanowią co najmniej cztery śrubowe sprężyny rozmieszczone w narożach rynny.

Również korzystnym jest, gdy dodatkowe sprężyste zawieszenie masy eliminatora stanowią sprężyny śrubowe o osiach równoległych do kierunku działania siły wypadkowej elektrowibratorów albo gdy dodatkowe sprężyste zawieszenie stanowią listwy resorujące, rozłożone równomiernie na całej długości masy eliminatora o osiach podłużnych prostopadłych do kierunku działania siły wypadkowej elektrowibratorów.

PL 239 290 Β1

Ponadto korzystnym jest, gdy regulatory prędkości obrotowej stanowią falowniki.

Dzięki zastosowaniu przenośnika według wynalazku, zatrzymanie drgań rynny a co za tym idzie zatrzymanie transportu nadawy może być osiągnięte w krótkim czasie, a wygaszenie drgań rynny niemal całkowite. Transport nadawy jest zatrzymany nawet przy małych drganiach rynnyjeszcze przed ich całkowitym wygaszeniem gdy współczynnik podrzutu będzie wyraźnie mniejszy od jedności. Przenośnik zapewnia również możliwość szybkiego wznowienia transportu. Przenośnik nadaje się do precyzyjnego dozowania nadawy zwłaszcza w trybie częstego zatrzymania transportu bez wyłączania napędu, a także umożliwia regulację prędkości transportu.

Przenośnik wibracyjny według wynalazku został uwidoczniony za pomocą schematycznego rysunku, gdzie fig. 1. przedstawia uproszczony rysunek przenośnika, na kolejnych figurach przedstawiono charakterystyki amplitudowe pracy eliminatora Α_θι(ω) - fig. 2 i fig. 4 oraz odpowiadające im charakterystyki amplitudowe pracy rynny Α_Γ(ω) - fig. 3 i fig. 5.

Przenośnik wibracyjny w przykładzie wykonania (fig. 1) posiada otwartą na obu końcach rynnę 1 o długości 3 metrów, usytuowaną w poziomym położeniu na sprężystym podparciu 2, które stanowi układ czterech pionowych sprężyn śrubowych usytuowanych w narożach rynny 1. Do konstrukcji rynny 1 podwieszony jest napęd wibracyjny, który stanowi para samosynchronizujących się przeciwbieżnych elektrowibratorów 6, których wypadkowa siła działania przechodzi przez środek ciężkości rynny 1 i leży na płaszczyźnie poprowadzonej przez jej oś wzdłużną, natomiast osie obrotu elektrowibratorów są do tej płaszczyzny prostopadłe. Elektrowibratory 6 są połączone są za pośrednictwem wałów obrotowych z silnikami elektrycznymi wyposażonymi w regulatory prędkości obrotowej 8 w postaci falowników.

Ponadto, do konstrukcji rynny 1 za pomocą dodatkowego sprężystego zawieszenia 4, które stanowią sprężyny śrubowe o osiach równoległych do kierunku działania siły wypadkowej elektrowibratorów 6, do rynny 1 zamocowana jest masa eliminatora 3 o masie m_e. Środek ciężkości masy eliminatora 3 pokrywa się ze środkiem ciężkości rynny 1. Masa eliminatora 3 posiada ograniczenie do jednego stopnia swobody względem rynny 1, umożliwiającego jej przesunięcie w kierunku zgodnym z kierunkiem działania siły wypadkowej elektrowibratorów 6, która ponadto przechodzi przez środki geometryczne układu sprężystego podparcia rynny 1 oraz sprężystego zawieszenia 4 masy eliminatora 3.

W innym przykładzie wykonania, nie uwidocznionym na rysunku, dodatkowe sprężyste zawieszenie 4 stanowią listwy resorujące, rozłożone równomiernie na całej długości masy eliminatora 3, o kierunku osi podłużnej prostopadłym do kierunku działania siły wypadkowej elektrowibratorów 6.

Przenośnik wibracyjny według wynalazku można opisać pełniej poprzez omówienie przykładowego sposobu jego działania.

W stanie ustalonym elektrowibratory 6 są zsynchronizowane i obracają się przeciwbieżnie dając siłę wypadkową prostoliniową przechodzącą przez środek masy rynny 1 jak również przez środek masy eliminatora 3. Za pomocą regulatorów prędkości obrotowej 8 w postaci falowników, reguluje się prędkością obrotową elektrowibratorów 6, a tym samym częstość ω siły wymuszającej. Jeśli częstość ω siły wymuszającej jest częstością roboczą, co odpowiada punktowi A na wykresach (Fig. 2-5) - przenośnik transportuje nadawę 7 z typową dla danej klasy maszyn prędkością. W celu zatrzymania rynny 1, za pomocą falowników zmienia się prędkość obrotową elektrowibratorów 6 w taki sposób, aby częstość ω siły wymuszającej równała się częstości własnej ω_ε układu masy eliminatora 3 na swoim sprężystym zawieszeniu 4, co odpowiada punktowi B na wykresach (Fig. 2-5).

Częstość własna ω_ε spełnia zależność podaną wzorem:

gdzie:

- k_e sumaryczny współczynnik sprężystości sprężystego zawieszenia 4 masy eliminatora 3 na kierunku działania siły wypadkowej elektrowibratorów 6,

- m_e - masa eliminatora 3

Masa eliminatora 3 przy tej częstości wymuszenia działała jako eliminator dynamiczny masy rynny 1. Drgania masy eliminatora 3 ustalają się w ten sposób, że wypadkowa siła w sprężystego zawieszenia 4 równoważy - w przypadku braku tłumienia w układzie - wypadkową siłę wymuszającą

PL 239 290 B1 elektrowibratorów 6 równą Posin ω wygaszając drgania masy głównej, czyli masy rynny 1. Układ eliminatora Frahma działa w kotlinie antyrezonansowej (Fig. 2, fig. 4) otoczonej z dwóch stron obszarami rezonansowymi, przy czym szerokość tej kotliny zależy od stosunku masy eliminatora 3 do masy rynny 1.

Wznowienie transportu następuje gdy częstość siły wymuszającej ω elektrowibratorów 6 obniży się do częstości pracy przenośnika w stanie ustalonym. Wtedy drgania masy eliminatora 3 nie będą znacząco wpływać na drgania masy rynny 1 i transport będzie się odbywał z prędkością typową dla danej klasy maszyn. Przenośnik posiada unikalną możliwość zatrzymania spływu nadawy 7 bez konieczności wyłączenia napędu jak również bez konieczności przejścia układu przez kolejne strefy rezonansowe. Może być wykorzystane w ciągu technologicznym wymagającym częstych zatrzymań pracy przenośnika. Jak również może być wykorzystany jako bardzo dokładny dozownik materiału. Ustawiając częstość siły wymuszającej ω elektrowibratorów 6 w dowolnym miejscu kotliny antyrezonansowej można sterować prędkością roboczą przenośnika.

Claims (5)

1. Przenośnik wibracyjny, zawierający otwartą co najmniej na jednym końcu rynnę, sprężyście podpartą w zasadniczo poziomym położeniu, oraz napęd wibracyjny w postaci pary samosynchronizujących się przeciwbieżnych elektrowibratorów podwieszonych do rynny przenośnika pod takim kątem, że ich siła wypadkowa przechodzi przez środek ciężkości rynny leżący na pionowej płaszczyźnie poprowadzonej przez oś wzdłużną rynny, a osie obrotu elektrowibratorów są do tej płaszczyzny prostopadłe, znamienny tym, że za pomocą dodatkowego sprężystego zawieszenia (4) do rynny (1) zamocowana jest masa eliminatora (3) w taki sposób, że jej środek ciężkości pokrywa się ze środkiem ciężkości rynny (1), a ponadto masa eliminatora (3) posiada ograniczone stopnie swobody do jednego translacyjnego na kierunku zgodnym z kierunkiem siły wypadkowej elektrowibratorów (6), które połączone są za pośrednictwem znanych środków przeniesienia napędu z silnikami elektrycznymi wyposażonymi w regulatory prędkości obrotowej (8).

2. Przenośnik wibracyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że sprężyste podparcie (2) rynny (1) stanowią cztery śrubowe sprężyny (2) rozmieszczone w narożach rynny (1).

3. Przenośnik wibracyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowe sprężyste zawieszenie (4) stanowią sprężyny śrubowe o osiach równoległych do kierunku działania siły wypadkowej elektrowibratorów (6).

4. Przenośnik wibracyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowe sprężyste zawieszenie (4) stanowią listwy resorujące, rozłożone równomiernie na całej długości masy eliminatora (3) o kierunku osi podłużnej prostopadłym do kierunku działania siły wypadkowej elektrowibratorów (6).

5. Przenośnik wibracyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że regulatory prędkości obrotowej (8) stanowią falowniki.