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Schüttelvorrichtung für Gefäße zur Durchführung chemischer, insbesondere
metallurgischer Reaktionsprozesse Zur Durchführung von chemischen, insbesondere
metallurgischen Reaktionsprozessen werden Schüttelvorrichtungen benutzt, bei denen
das Reaktionsgefäß auf einen Teller gesetzt wird, der mit einem besonderen Exzenterantrieb
zur Ausführung der Schüttelbewegung versehen ist. Insbesondere ist eine Ausführung
bekannt, bei der der durch eine Drehmomentenstütze undrehbar gehaltene Schüttelteller
mittels Rollen auf einer drehbaren Plattform ruht, die durch einen unterhalb derselben
angebrachten Exzenterantrieb in eine translatorische Bewegung versetzt wird.
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Eine solche Vorrichtung erfordert einen erheblichen Aufwand, da sowohl
die Schüttelplattform als auch der Aufnahmeteller für das Schüttelgefäß auf Rollen
gelagert sind. Außerdem ist nachteilig, daß der Schwerpunkt des Gefäßes selbst und
auch der Schwerpunkt des Gefäßinhaltes ganz erheblich oberhalb des Aufnahmetellers
liegen, wodurch eine starke Kippneigung hervorgerufen wird. Diese wird dadurch noch
erhöht, daß die Bewegungsebene des Exzenterantriebes unterhalb des Aufnahmetellers
liegt. Um die Kippgefahr zu beseitigen, bedarf es mit erheblichem technischem Aufwand
verbundener Verklammerungseinrichtungen, die die großen Massenkräfte und Kippmomente
aufnehmen müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schüttelvorrichtung für derartige
Reaktionsgefäße zu schaffen, bei der die ungünstigen Kippmomente weitgehend vermieden
werden, so daß es keiner aufwendigen Verklammerungsvorrichtungen bedarf, um einen
sicheren Halt des Reaktionsgefäßes auf der Schüttelvorrichtung zu gewährleisten.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, den Schwerpunkt des gefüllten
Reaktionsgefäßes gegenüber der Aufnahmevorrichtung für das Gefäß so tief zu legen,
daß keine oder nur geringe, vernachlässigbare Kippmomente auftreten können. Im wesentlichen
kommt es hierbei darauf an, daß der Gefäßschwerpunkt möglichst in die gleiche Ebene
zu liegen kommt wie die Verbindungselemente zwischen Gefäß und Aufnahmeteil und
daß weiterhin auch die Einleitung der translatorischen Bewegungskräfte in das Gefäßaufnahmeteil
ebenfalls möglichst nahe an die Schwerpunktebene beider Teile herangerückt wird.
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Erfindungsgemäß wird daher bei einer derartigen Vorrichtung zur Erzeugung
einer translatorischen Schüttelbewegung des in diese stehend eingesetzten Gefäßes
vorgeschlagen, diese als einen sich in horizontaler Ebene erstreckenden Rahmen auszubilden,
der im Bereich der Rahmenebene in drei oder mehreren um senkrechte Achsen drehbaren,
in alle Dreh-Stellungen in parallele Richtungen weisenden Kurbeln gelagert und in
den das zu schüttelnde Gefäß von oben so tief einsetzbar und in der Weise festlegbar
ist, daß sein Schwerpunkt möglichst nahe der Ebene seiner horizontalen Erstreckung
liegt.
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Die Lager der Kurbeln sind im Unterbau bzw. Fundament fest verankert.
Zwischen je zwei Kurbeln besteht das Verhältnis eines Kuppelstangenantriebes. Da
die einzelnen Kuppelstangenantriebe in verschiedenen, sich kreuzenden Richtungen
stehen, befinden sich niemals alle gleichzeitig in Totpunktlage.
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Jedesmal, wenn eine dieser Kuppelstangenbeziehungen die Totpunktlage
durchläuft, wird durch mindestens eine andere Kuppelstangenbeziehung die translatorische
Bewegung aufrechterhalten.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schüttelvorrichtung werden
besondere, umständliche Verklammerungsvorrichtungen zur Befestigung des Gefäßes
in der Vorrichtung überflüssig. Abgesehen von dem dadurch ersparten erheblichen
technischen Aufwand ergibt sich noch der weitere Vorteil, daß auch besondere Betätigungseinrichtungen
od. dgl. für das jeweils beim Einsetzen und Herausnehmen der Gefäße erforderliche
öffnen und Schließen der Verklammerung entfallen können. Weiterhin kann die ganze
Vorrichtung erheblich leichter gestaltet werden, und es bedarf daher auch geringerer
Antriebskräfte zur Ausübung der Schüttelbewegung, weil die Massenkräfte nahezu in
der gleichen horizontalen Ebene wie die in den Rahmen eingeleiteten Antriebskräfte
wirksam werden.
Infolge des Wegfalls der ungünstigen Kippmomente
sind somit auch die auf die Aufnahmevorrichtung wirkenden Verwindungskräfte äußerst
gering, woraus sich wesentlich vereinfachte Konstruktionsbedingungen ergeben.
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Erfindungsgemäß ist der zur Aufnahme des Gefäßes ausgebildete, in
seinem mittleren Bereich offene Rahmen in einer bevorzugten Ausbildung in Dreieckform
gestaltet und liegt auf drei Kurbelzapfen auf, von denen zumindest einer mit einem
motorischen Antrieb versehen ist. Vorzugsweise sind nach einem weiteren Erfindungsmerkmal
die Kurbelzapfen, bezogen auf den Mittelpunkt des Gefäßes, annähernd gleichmäßig
verteilt, damit eine möglichst ausgeglichene Belastung jeder der Kurbeln erzielt
werden kann.
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Nach der weiteren Erfindung ist jeder der Kurbelzapfen mit einem drehbaren,
in je eine entsprechende Ausnehmung des Rahmens passenden Mitnehmer versehen, der
aus einem auf dem Kurbelzapfen drehbaren Lagerteil und einem am Rahmen angreifenden
Mitnahmeteil besteht, zwischen welche ein nachgiebiges Zwischenglied eingeschaltet
ist. Diese Maßnahme ist vorteilhaft, um Differenzen zwischen den Abständen der Kurbellagerungen
im Fundament, zwischen den Mitnahmeausnehmungen im Rahmen und innerhalb der Exzentrizität
der verschiedenen Kurbeln auszugleichen. Derartige Differenzen können beispielsweise
durch Ungenauigkeiten bei der Anfertigung oder Montage oder durch Wärmedehnungen
während des Betriebes auftreten.
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In weiterer Ausbildung dieser Maßnahme wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß das nachgiebige Zwischenglied aus einem gummielastischen, hutartig geformten
Kegelteller gebildet ist, das zwischen dem zum Kurbelzapfen zentrisch angeordneten
Lagerteil und dem Mitnahmeteil eingelegt ist. Ein in dieser Weise gestaltetes elastisches
Zwischenglied ist besonders zum Ausgleich von in der waagerechten Ebene auftretenden
Differenzen zwischen den Kurbelpunkten und außerdem zum Ausgleich nicht stets vermeidbarer
Unterschiede in senkrechter Richtung zwischen den einzelnen Mitnehmern geeignet.
Ferner dämpft es die infolge von Ungenauigkeiten auftretenden Stöße und ist somit
auf Grund der durch die Last in senkrechter Richtung ausgeübten Pressung sehr wenig
verschleißanfällig.
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Um einen sicheren Sitz des Gefäßes im Rahmen zu gewährleisten, ist
dieses mittels einfacher Verbindungselemente festlegbar.
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Sehr vorteilhaft ist gemäß der Erfindung die Ausbildung der Verbindungselemente
zwischen Gefäß und Rahmen in der Weise, daß diese aus nach oben offenen Schalen
bestehen, in die entsprechend ausgebildete Vorsprünge des Gefäßes passen. Die so
gestalteten Verbindungselemente sind einerseits am Rahmen und andererseits am Gefäß
möglichst nahe an der Schwerpunktebene angebracht. Daraus ergibt sich der Vorteil,
daß die auf eine Verlagerung des Gefäßes im Rahmen gerichteten Massenkräfte des
Gefäßes in ihrer Wirkungsebene auf den Rahmen selbst übergeleitet, und weiterhin,
daß keine Kippmomente auftreten können, weil die die translatorische Bewegung hervorrufenden
Kräfte am Gefäß im Bereich der Schwerpunktebene angreifen.
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Die Ausbildung der Verbindungselemente als nach oben offene Schalen
und in diese passende Vorsprünge ermöglicht ein rasches und sicheres Einsetzen des
Gefäßes in den Rahmen bei geringstem technischem Aufwand.
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Vorteilhaft ist hierbei erfindungsgemäß die Ausbildung der Verbindungselemente
als sich nach unten prismenartig verjüngende Mulden in Verbindung mit sich ebenfalls
nach unten verjüngenden Zapfen am Gefäß. Damit wird ein außerordentlich hohes Maß
an Sicherheit der Lagerung erzielt, und es können auch beim Schwappen des Gefäßinhaltes
auftretende Schwerpunktverlagerungen kein Kippen verursachen. In einer weiteren
Ausbildungsform sind hierbei die Vorsprünge des Gefäßes als Rundbolzen ausgebildet
und mit sich an diese anschließenden, nach oben erweiternde prismenartig gestalteten
Flächen versehen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung ist
der Rahmen zur Aufnahme des Gefäßes als nach einer Seite offener, U-förmiger Bügel
ausgebildet. Diese Ausbildung gestattet es, das Gefäß nach Ablauf der Reaktion durch
Kippen zu entleeren, ohne es aus dem Rahmen entfernen zu müssen. Zu diesem Zweck
ist das Gefäß im Rahmen fest, jedoch um eine waagerechte Achse kippbar eingebaut.
Zur Durchführung der Kippbewegung kann ein Kippmotor am Rahmen angeordnet sein,
der gegebenenfalls über ein Getriebe auf ein Zahnrad auf der Kippwelle des Gefäßes
treibt.
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Um während des Schüttelvorganges das Gefäß sicher gegen unerwünschte
Bewegungen mit dem Rahmen zu verbinden, ist erfindungsgemäß eine Fixierung vorgesehen,
die aus einem in einer Führung am Rahmen beweglichen Stift oder Dorn bestehen kann,
der in eine Bohrung des Halterahmens des Gefäßes einzugreifen vermag.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind an Hand der Zeichnungen näher
erläutert und beschrieben, in der zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt
sind. Es zeigt Fig. 1 eine Ansicht der Schüttelvorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht
nach Fig. 1, Fig. 3 eine Einzelheit nach den Fig. 1 und 2 im Schnitt, Fig. 4 eine
Ansicht der Schüttelvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform, Fig. 5 eine Draufsicht
nach Fig. 4.
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Das Reaktionsgefäß 1 ist mit den Kranzapfen 2 und den Lagerzapfen
3 versehen, mit denen es in den Aufnahmemulden 4 des Rahmens 5 gelagert
ist. Die Aufnahmemulden 4 bestehen aus sich prismenförmig nach unten verjüngenden
Flächen, in welchen die Zapfen 3 gebettet sind. Letztere sind mit sich prismenartig
nach oben erweiternden Flächen 3 a versehen, um ein infolge Veränderung der Schwerpunktlage
mögliches Kippen zu verhindern.
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Nach Fig. 1 und 2 ist der Rahmen 5 dreieckförmig ausgebildet, wobei
an jeder Ecke eine Ausnehmung 6 zur Aufnahme des Mitnehmers des jeweiligen Kurbelzapfens
7 angebracht ist. Hierbei ruht der Rahmen auf den Mitnehmern 15, die drehbar an
den Kurbelzapfen 7 angebracht sind. Die Kurbelzapfen sind mittels einer kräftigen
Lagerung 8 mit dem Fundament verbunden.
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Aus Fig. 3 ist die Ausbildung eines Kurbelzapfens näher ersichtlich,
der mit dem Antrieb versehen ist. Auf dem Fundament ruht ein Lagerbock 9, der das
Lagergehäuse 8 trägt. Die Kurbelwelle 10 ist mit einem Schneckenrad
11 ausgerüstet, mit welchem die Antriebsschnecke 12 kämmt. Oberhalb
des Gehäuses 8 ist die Kurbelkröpfung 13 angebracht, an deren
Kurbelzapfen
7 das Lagerteil 14 des Mitnehmers drehbar gelagert ist. Zwischen diesem
und dem Mitnehmerteil 15 ist das aus gummielastischem Werkstoff bestehende, als
hutförmiger Kegelteller ausgebildete Zwischenglied 16 eingeschaltet. Die Aufnahmebohrung
17 des Rahmens 5 ruht auf einem Ansatz 18 des Mitnahmeteils 15 und ist durch diesen
geführt. Innerhalb der Mittenausnehmung des Rahmens 5 ist in bereits beschriebener
Weise das Reaktionsgefäß 1 gelagert.
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In einer weiteren Ausbildungsform gemäß Fig. 4 und 5 ist der Rahmen
5 als nach einer Seite offener, U-förmiger Bügel ausgebildet. Diese Ausbildung ermöglicht
es, nach Ablauf der Reaktion durch Kippen das Gefäß zu entleeren, ohne daß dieses
aus dem Rahmen 5 entfernt werden muß. Hierzu ist das im Rahmen fest, jedoch um eine
waagerechte Achse kippbar eingebaute Gefäß 1 mit einem Stirnrad 19 versehen, auf
welches ein Ritzel 20 arbeitet, das auf der Kippantriebswelle 21 sitzt.
Der Kippantrieb kann hierbei in nicht näher dargestellter Weise mittels eines Elektromotors
gestaltet sein.
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Um während des Schüttelns unerwünschte Bewegungen des Gefäßes innerhalb
des Rahmens 5 auszuschließen, ist eine Fixierung vorgesehen, die aus einem in einer
Führung 22 axial beweglichen Stift besteht, der in eine Bohrung des Halterahmens
1 a des Gefäßes eingreift. Nach Herausziehen dieses Stiftes ist das Gefäß
1 für die Kippbewegung frei.