DE1121861B - Einrichtung zur AEnderung der Schwingungsrichtung bei einer Anordnung zur ausschliesslichen Erzeugung von Schwingungen in einer einzigen Schwingrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

W 24189 IXb/42 s

ANMELDETAG: 30. SEPTEMBER 1958

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 11. JANUAR 1962

Das Hauptpatent 1098 751 betrifft eine Anordnung zur ausschließlichen Erzeugung von Schwingungen in der Arbeitsrichtung bei Vibratoren, bei denen eine Arbeitsmasse mittels Federn mit einer aus mehreren Teilen bestehenden, zu Schwingungen relativ zur Arbeitsmasse erregten Freimasse verbunden ist und bei denen die Teile der Freimasse um senkrecht zur Arbeitsrichtung verlaufende Achsen kippbar sind, wobei die Teilmassen an oder in der Nähe von Stellen großer Schwingungsamplitude durch Federn, vorzugsweise Blattfedern, zwangläufig verbunden sind, die in der der Verbindungslinie der beiden Lagerachsen entsprechenden Richtung weich, aber in den beiden senkrecht dazu liegenden Richtungen, insbesondere in der Arbeitsrichtung, hart sind.

Der vorliegenden Zusatzpatentanmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer solchen Anordnung eine Einrichtung zur Änderung der Schwingungsrichtung zu schaffen und dadurch den Anwendungsbereich des Hauptpatentes noch auf solche Anlagen zu erweitern, bei denen die Stoßrichtung der Freimasse von ausschlaggebender Bedeutung für die Leistung ist, wie z. B. nach dem Mikrowurfprinzip arbeitende Schwingförderer oder Schwingsiebe.

Der optimale Stoßwinkel ist von den verschiedensten Größen abhängig, so unter anderem von der Art des Fördergutes, von der Rinnen- oder Rohrneigung und von der Schichthöhe.

Meist wird daher bei der Dimensionierung derartiger Anlagen ein auf Erfahrung basierender mittlerer Stoßwinkel zugrunde gelegt, der dann naturgemäß in den meisten Fällen von dem optimalen Stoßwinkel mehr oder weniger abweicht. Die Einrichtung arbeitet dadurch jedoch nicht optimal; es wird gewissermaßen Förderleistung verschenkt. Bei vielen Förderern sind die Betriebsverhältnisse einem ständigen Wechsel unterworfen. So ändert sich beipielsweise die Schichthöhe bei der Kohlenbeschickung von Kesselanlagen je nach dem Wechsel der Last. Wird die Last sehr gering, dann kommt man mit einem festen Stoßwinkel nicht unter eine Minimalförderleistung herunter, und das Fördergut bleibt liegen.

Bei Förderanlagen mit einem einstellbaren Stoßwinkel kann dagegen während des Betriebes die Förderleistung in weit besserem Maße den Betriebserfordernissen angepaßt werden. Auch bei Dosierrinnen kann mit einer Veränderung, unter Umständen einer automatischen Veränderung des Stoßwinkels, eine wesentlich exaktere Dosierung erreicht werden.

Auch bei Schwingsieben ist der richtige, an die je-Einrichtung zur Änderung

der Schwingungsrichtung bei einer Anordnung zur ausschließlichen Erzeugung

von Schwingungen
in einer einzigen Schwingrichtung

Zusatz zum Patent 1 098 751

Anmelder:

Dr.-Ing. Adolf Weiler,
Frankfurt/M., Freudenberger Str. 38

Dr.-Ing. Adolf Weiler, Frankfurt/M.,
ist als Erfinder genannt worden

weiligen Gegebenheiten angepaßte Stoßwinkel von ausschlaggebender Bedeutung. Ein Sieb, welches nur in einer Richtung schwingen kann, hat daher — gleichgültig, welchen Winkel die Schwingungsrichtung zur Horizontalen einnimmt — meist nur einen sehr geringen Nutzeffekt, so daß der Erfolg ganz ausbleiben kann.

Förderanlagen oder Schwingsiebe, die mittels Exzenter oder rotierender Unwuchten zu Schwingungen erregt werden, gestatten auf verhältnismäßig einfache Weise eine Variierung der Stoßrichtung und sind daher denjenigen Anlagen, die mit Elektrovibratoren erregt werden, überlegen.

Bei einem bereits vorgeschlagenen Rüttelgerät mit zwei gleich großen elektrischen Schwingungserzeugern, deren Schwingmassen sich in entgegengesetzten Drehungssinn bewegen und resultierende lineare Schwingungen erzeugen, sind die beiden Schwingmassen je auf dem einen Schenkel zweier auf je einem Torsionsstab gelagerter Winkelhebel angeordnet, deren andere Schenkel Anker tragen, die von einem gemeinsamen Erregungsmagnet beeinflußt werden. Mit diesem System wird jedoch nicht einmal erreicht, daß die Freimasse nur in einer ganz bestimmten Richtung, der Arbeitsrichtung, schwingen kann, da die beiden Torsionsstäbe zusätzlich vollkommen unkontrollierbare Drehbewegungen übertragen.

Ein bekannter elektrischer Erreger zur Erzeugung mechanischer Schwingungen für Siebvorrichtungen,

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andere hin und her bewegte Aufbereitungs- und Ar- erregern die elektrischen Werte senkrecht zueinander

beitsmaschinen oder ähnliche Maschinenteile weist stehender Schwingungssysteme so zu ändern, daß

einen gegen Drehung gesicherten, federnd gelagerten Schwingungen verschiedener Richtungen und belie-

magnetischen Anker auf, der durch ein umlaufendes biger Formen entstehen.

magnetisches Feld auf einer geschlossenen Kurven- 5 Wenn durch den Gegenstand des Hauptpatentes

bahn bewegt wird. die Aufgabe gelöst wird, die Forderungen bezüglich

Dieser bekannte Schwingungserreger ist jedoch der Unterdrückung aller Freiheitsgrade bis auf einen nicht in der Lage, Massen nur nach einem einzigen einzigen höher zu züchten, so daß der neue Vibrator Freiheitsgrad schwingen zu lassen und die anderen selbst den heute gewünschten maximalen Ansprüchen Freiheitsgrade restlos zu unterdrücken. Vorzugsweise 10 gewachsen ist, so löst der Gegenstand des Zusatzvollführt dieser Schwingungserreger Drehschwingun- patentes die Aufgabe, diese einzige Schwingungsgen um eine Achse, ferner kann er Kippschwingun- richtung wählbar einzustellen,
gen durch eine Achse senkrecht dazu und zweifellos Durch den Vibrator nach der Erfindung ist es erstauch noch unkontrollierbare lineare Schwingungen mais möglich geworden, bei elektromagnetischen Erin verschiedenen Richtungen, allerdings mit geringe- 15 regern für nach dem Mikrowurfprinzip arbeitenden ren Amplituden, ausführen. Schwingungssystemen die Schwingungsrichtung auf

Es wurde nun gefunden, daß die Anordnung nach einfache Weise während des Betriebes zu ändern, dem Hauptpatent auf einfache Weise dadurch zur wobei keinerlei mechanische Verstellungen an dem Änderung der Schwingungsrichtung geeignet zu Erreger selbst vorgenommen werden müssen; es gemachen ist, daß mindestens zwei Paar derartiger Teil- 20 nügt eine Veränderung der elektrischen Größen der freimassen mittels in der Schwingungsrichtung dieser Stromversorgung des Vibrators. Vorteilhafterweise Teilmassen harter, in der senkrechten Richtung dazu werden die beiden Teilfreimassenpaare so angeordnet, jedoch weicher Federn an eine Teilmasse angreifen, daß die Hauptrichtung des von dem einen allein die im Kraftfeld mehrerer im Winkel zueinander an- erzeugten Kraftfeldes senkrecht auf der Hauptrichgeordneter Elektromagnetsysteme angeordnet ist, bei 35 tung des von dem anderen allein erzeugten Kraftweich letzteren zur Einstellung der Richtung des feldes steht.

magnetischen Feldes und damit der Schwingungsrich- Die Magnetsysteme können aus zwei einander

tung in an sich bekannter Weise die elektrischen gegenüber angeordneten Magneten bestehen. Sie kön-

Werte änderbar sind. nen, was aus Symmetriegründen Anordnung und

Eine bekannte Einrichtung zur Auswuchtung von 30 Lagerung besonders einfach gestaltet, in bezug auf

Kraftmaschinen, die nach der wattmetrischen und das Schwingungssystem der Teilfreimassenpaare so

Komponentenmethode arbeitet, ist in den für die angeordnet sein, daß die Wirkungsrichtung der

Wuchtung wichtigen Freiheitsgraden mit genügend Elektromagnete und die Schwingungsrichtung zusam-

unter der niedrigsten Wuchtdrehzahl liegenden menfallen. Die Anordnung kann aber auch so ge-

Eigenfrequenzen, beispielsweise mitttels Stabfedern, 35 troffen werden, daß die Wirkungsrichtung der Elektro-

gelagert und mit Einrichtungen versehen, die die für magnete zur Schwingungsrichtung einen Winkel von

die Wuchtung wichtigen Freiheitsgrade von den üb- 45° bildet, was oft aus Platz- und Raumgründen

rigen Freiheitsgraden isolieren bzw. entkoppeln. zweckmäßig sein dürfte.

Das dortige Problem, verschiedene Schwingungen Um den elektrischen Teil der Anlage besonders gegeneinander zu isolieren, ist zweifellos ein ganz an- 40 gedrungen und klein zu gestalten, können die Elektroderes als das vorliegende Problem, nämlich die Ar- magnete zentral angeordnet und von einem als Anker beitsmasse nur zum Schwingen in einer einzigen wirkenden rahmenartigen Hauptfreimassenteil umRichtung zu erregen. Bei der bekannten Einrichtung geben sein.

sind zwar zwei Hebel durch eine Blattfeder mitein- Soll die Anlage so ausgebildet werden, daß sie mit

ander verbunden, jedoch keine Teilmassen. 45 möglichst wenig einzelnen Teilen auskommt, dann

Im Zusammenhang mit einem Verfahren zur Be- wird für jede Schwingungsrichtung ein Teilfreimassenhandlung von Stoffen durch Schallwellen ist es be- paar nach der Erfindung vorgesehen. Aus Gründen kannt, vier elektromagnetisch erregte Schwinger um der Symmetrie und des Massenausgleichs ist es aber einen das zu behandelnde Schallmittel enthaltenden zweckmäßig, für jede Schwingungsrichtung zwei Teil-Raum anzuordnen, so daß die Schallwellen von ver- 50 freimassenpaare nach der Erfindung vorzusehen, die schiedenen Seiten her in das Schallmittel abgestrahlt einander gegenüberhegen.

werden und dann zur Überlagerung kommen, wobei Soll eine geradlinige Schwingung mit optimaler

die Schallerzeuger Schallwellen von der gewünschten Stoßrichtung erzeugt werden, dann soll die Erregung

Frequenz und Amplitude zu erzeugen in der Lage mit gleicher Phase oder verschieden stark, je nach

sein sollen. 55 dem gewünschten Winkel der Schwingungsrichtung

Schließlich ist es bei einer Einrichtung zur mecha- zur Horizontalen, erfolgen. Der Stoßwinkel der Ar-

nischen Schwingungsbehandlung eines Gutes mit beitsrichtung kann, was ein außerordentlicher Vor-

mehreren im gleichen gegenseitigen Abstand auf teil ist gegenüber den bisherigen Anlagen, während

einem Kreis angeordneten und derart phasenverscho- des Betriebes der Anlage kontinuierlich verändert

ben erregten elektromechanischen Wandlern, daß im 60 und daher ohne weiteres auf den jeweils erforder-

Innern des Kreises ein umlaufendes Schallfeld ent- liehen optimalen Wert eingestellt werden,

steht, bekanntgeworden, daß in zwei oder mehreren Sehr vorteilhaft ist die Erfindung auch für Zuteil-

Ebenen je eine Mehrzahl von elektromechanischen förderanlagen, sogenannte Dosieranlagen, wobei die

Wandlern kreisförmig angeordnet sind und derart Dosierung von Hand oder automatisch über eine

erregt werden, daß in je zwei benachbarten Ebenen 65 Veränderung des Stoßwinkels eingestellt werden kann,

gegensinnig umlaufende Schallfelder entstehen. ' Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten

Durch diese Einrichtungen ist es bekanntgewor- der Erfindung sind den Zeichnungen sowie der nach-

den, ganz allgemein bei magnetischen Schwingungs- folgenden Beschreibung zu entnehmen. In den ver-

schiedenen Figuren sind einander entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. Ferner sind zur Erhöhung der Übersichtlichkeit alle starren Teile und starren Verbindungen mit starken Linien und alle Federn mit dünneren Linien gezeichnet. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Vibrator für zwei Arbeitsrichtungen mit einer zentral zwischen den Magneten angeordneten Hauptfreimasse,

Fig. 2 einen Vibrator mit einem zentralen Magnetsystem und einer rahmenartig darum angeordneten Hauptfreimasse,

Fig. 3 einen Vibrator, bei welchem die Wirkungsrichtung der Magnete und die Schwingungsrichtung zueinander einen Winkel von 45° bilden.

Der Vibrator nach Fig. 1 weist eine Hauptfreimasse 1 von quadratischer Form auf, an deren vier Seiten unter Einhaltung eines schmalen Luftspaltes vier elektrisch erregte Hufeisenmagnete 13 a, 13 b, 13 c, 13 d angreifen und Richtungen der Schwingungserregung a-c sowie b-d schaffen. In jeder Schwingungsrichtung sind an der Hauptfreimasse 1 Blattfedern 9 a, 10a; 9 b, 10b, 9c, 10c; 9d, IQd angebracht, die an Hebeln 4a, 5a; 4b, 5b; 4c, 5c;4d, Sd angreifen und in der Schwingungsrichtung hart, in der senkrechten Richtung dazu jedoch weich sind. Die Hebel sind in den Drehpunkten 11a, 12a; 11 b, 12b; lic, 12c; lld, lld an die Arbeitsmassen angelenkt und können, wenn erforderlich, noch zusätzlich vermöge der Federn Ta, Sa;Tb, 8Z>;7c, 8c; Td, 8d gegen die Arbeitsmasse abgestützt sein. Die Lagerung der Drehpunkte 11a, 12a; 11b, 12b; lic, 12c; lld, 12d erfolgt vorteilhafterweise kraftschlüssig an der Arbeitsmasse, z. B. mittels Torsionsfedern oder Kreuzfedergelenken. An den aufgeführten Hebeln sind die entsprechenden Teilmassen 2a, 3a; Ib, 3b; 2c, 3c; Id, 3d befestigt. Die zuvor beschriebenen Hebel sind paarweise durch Blattfedern 6 a, 6 b, 6 c, 6d miteinander verbunden, die in Schwingungsrichtung starr, senkrecht dazu aber weich sind.

Wie ohne weiteres zu erkennen, hat bei einer solchen Anordnung die Hauptmasse 1 zwei Freiheitsgrade, und zwar in der Richtung a-c und b-d. In der Richtung senkrecht zur Zeichenebene ist das System nicht schwingungsfähig, genauso wie es keinerlei Drehschwingungen vollführen kann, denn eine Drehbewegung, beispielsweise im Uhrzeigersinn, würde eine Bewegung der Blattfeder 9 α in Richtung α und eine solche der Blattfeder 10 α in Richtung c voraussetzen, was aber durch die Hebelanordnung in Verbindung mit der Blattfeder 6a verhindert wird.

Die resultierende Bewegung der Hauptfreimasse 1 richtet sich nach der Größe und Phasenlage der Erregerströme der Elektromagnete 13 a, 13 b, 13 c, 13 d, wobei bei Gleichphasigkeit dieser Ströme lineare Schwingungen und bei einer Phasenverschiebung elliptische Schwingungen erregt werden.

Bei dem Vibrator nach der Fig. 2 sind die Magnetsysteme 14 und 15 kreuzweise zentral angeordnet und von einer rahmenartigen Hauptfreimasse umgeben, die aus den als Anker wirkenden Rahmenbalken Ια, Ib, lc und ld besteht. Im übrigen ist der Aufbau der Einrichtung ähnlich wie bei Fig. 1. Zu bemerken ist lediglich, daß die Teilfreimassen 2 a, 3a; 2b,3b;lc,3c;2d,3d an sehr langen Hebelarmen 4a,Sa;4b,5b;4c,5c;4d,5d angeordnet sind, wodurch große Schwingungsausschläge der Teilfreimassen erzielt werden und letztere klein gehalten werden können.

Bei dem Vibrator nach der Fig. 3 stehen die Erregungsrichtungen der Magnetpaare 16,17 zu der Schwingungsrichtung in einem Winkel von 45 ^. Außerdem ist bei diesem Vibrator für jede Schwingungsrichtung nur je ein Teilfreimassenpaar vorgesehen. Im übrigen ist der Aufbau ähnlich demjenigen nach Fig. 1, worauf hiermit verwiesen wird.

Die Einrichtungen nach der Erfindung können auch so betrieben werden, daß die Stoßrichtung während des Betriebs der Anlage nach einem einstellbaren Programm änderbar ist, z. B. durch entsprechende periodische Änderung der Stromwerte.

Es ist auch eine Betriebsweise derart möglich, daß die Hauptachsen der Schwingungsellipsen bzw. Schwingungsfiguren während des Betriebs der Anlage nach einem einstellbaren Programm änderbar ist, z. B. durch entsprechende periodische Änderung der Stromwerte.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Änderung der Schwingungsrichtung bei einer Anordnung zur ausschließlichen Erzeugung von Schwingungen in einer einzigen, jedoch einstellbaren Schwingungsrichtung bei elektromagnetischen Vibratoren, bei denen eine Arbeitsmasse mittels Federn mit einer aus mehreren Teilen bestehenden, zu Schwingungen relativ zur Arbeitsmasse erregten Freimasse verbunden ist und bei denen die Teile der Freimasse um senkrecht zur Arbeitsrichtung verlaufende Achsen kippbar sind, wobei die Teilmassen an oder in der Nähe von Stellen großer Schwingungsamplitude durch Federn, vorzugsweise Blattfedern, zwangläufig verbunden sind, die in der der Verbindungslinie der beiden Lagerachsen entsprechenden Richtung weich, aber in den beiden senkrecht dazu liegenden Richtungen hart sind, nach Patent 1 098 751, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Paare derartiger Teilfreimassen (2a, 3a; 2 b, 3 b; 2 c, 3 c; 2d, 3 d) mittels in der Schwingungsrichtung dieser Teilmassen harter, in der senkrechten Richtung dazu jedoch weicher Federn (9a, 10a; 9b, 10b; 9c, 10c; 9d, 10 d) an eine Teilmasse (1) angreifen, die im Kraftfeld mehrerer im Winkel zueinander angegeordneter Elektromagnetsysteme (13 a, 13 b, 13 c, 13 d, 14, 15, 16, 17) angeordnet ist, bei welch letzteren zur Einstellung der Richtung des magnetischen Feldes und damit der Schwingungsrichtung in an sich bekannter Weise die elektrischen Werte änderbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der beiden Magnetsysteme (13 a, 13 b, 13 c, 13 d, 14,15,16, 17), daß die Hauptrichtung des von dem einen allein erzeugten Kraftfeldes senkrecht auf der Hauptrichtung des von dem anderen allein erzeugten Kraftfeldes steht.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Elektromagnetsystem aus zwei einander gegenüber angeordneten Magneten (13 a, 13 b, 13 c, 13 d) besteht.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetsysteme (13 α, 13 b, 13 c, 13 d, 14,15) in bezug auf das Schwingungssystem der Teilfreimassenpaare (2 a, 3 a; 2 b, 3b;2c,3c;2d,3d) so angeordnet sind, daß Wir-

kungsrichtung der Elektromagnete und Schwingungsrichtung zusammenfallen.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetsysteme (16,17) in bezug auf das Schwingungssystem der Teilfreimassenpaare (2a, 3a;2b, 3b) so angeordnet sind, daß die Wirkungsrichtung der Elektromagnete zur Schwingungsrichtung einen Winkel von 45° bildet.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete (14,15) zentral angeordnet und von einem als Anker wirkenden rahmenartigen Hauptf reimassenteil (la, Ib, lc, Id) umgeben sind.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Schwingungsrichtung ein Teilfreimassenpaar vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Schwingungsrichtung zwei Teilfreimassenpaare vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Schwingungserreger, um geradlinige Schwingungen mit optimaler Stoßrichtung zu erzeugen, in an sich bekannter Weise mit gleicher Phase erregt werden.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Dosieranlagen die Dosierung von Hand oder automatisch über eine Veränderung des Stoßwinkels einstellbar ist.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßrichtung während des Betriebes der Anlage nach einem einstellbaren Programm änderbar ist, z. B. durch entsprechende Änderung der Stromwerte.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 657 653, 760 775,
239;

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 764 850;
deutsche Patentanmeldung S 21674 IX/42 s.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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