DE19802695A1 - Mischer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischer mit einem Grundrah­ men, einer am Grundrahmen befestigten Traverse, einem an der Traverse über Z-Blattfedern abgestützten Z-Rahmen, einem am Z-Rahmen über X-Blattfedern abgestützten Feder­ träger, einem am Federträger über Y-Blattfedern abgestütz­ ten Objektträgerrahmen und am Z-Rahmen sowie dem Federträ­ ger angreifenden Schwingantrieben.

Ein solcher Mischer wird auch als 3D-Mischer bezeichnet. Bei einer bekannten Ausführung (EP 0 626 194) bestehen die Blattfedern aus rechteckigen Blechzuschnitten, die an ei­ nem Ende mit einem Bauteil und am anderen Ende mit dem anderen Bauteil verbunden sind. Das hat den grundsätzli­ chen Nachteil, daß die von den Blattfedern geführten Bau­ teile keine gerade Bewegung, sondern eine bogenförmige Bewegung ausführen. Dabei können auch Kippbewegungen der geführten Bauteile auftreten. Bei experimentellen Untersu­ chungen ist daher die Bewertung der Vibrations-Mischpro­ zesse von Schüttgütern und Flüssigkeiten schwierig. Die Konstruktion des bekannten Mischers ist kompliziert. Das wirkt sich ungünstig auf Montage und Reparaturen aus. Eine Anpassung an unterschiedliche Objektmassen ist nicht mög­ lich.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Bewertung und Auswertung von Meßergebnissen von Vibrations-Mischprozessen zu er­ leichtern. Außerdem soll der Aufbau des Mischers über­ sichtlicher sein und eine einfache Anpassung an unter­ schiedliche Objektmassen ermöglichen.

Gekennzeichnet ist der Mischer dadurch, daß die Blattfe­ dern wenigstens zwei zueinander parallele Segmente aufwei­ sen, die an einem Ende starr miteinander verbunden und im Bereich dieser Enden abstützungsfrei sind, und deren an­ dere Enden mit den jeweiligen zugeordneten Bauteilen ver­ bunden sind. Werden diese Bauteile im Sinne einer Schwin­ gungsbewegung relativ zueinander bewegt, dann bewegen sie sich geradlinig, weil die von den Durchbiegungen der bei­ den Segmente erzeugten Verkürzungen kompensiert werden und die Verkürzung nur am abstützungsfreien Ende der Blattfe­ der auftritt. Voraussetzung dafür ist natürlich, daß die Federkonstanten der beiden Segmente gleich sind.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weisen die Blattfedern jeweils drei in einer Ebene liegende Segmente auf, wobei die beiden äußeren Segmente mit demselben Bau­ teil verbunden sind. Dabei sollen die beiden äußeren Seg­ mente zusammen die gleiche Federkonstante wie das innere Segment aufweisen.

Insbesondere können die Blattfedern auch aus mehrlagigen Federpaketen bestehen, wobei vorzugsweise die Anzahl der Lagen zur Anpassung an unterschiedliche Objektmassen ver­ änderbar ist.

Zur Vermeidung unkontrollierter Bewegungen innerhalb der Schwingungssysteme können die Bauteile über jeweils zwei zueinander parallele Blattfedern miteinander verbunden sein, wobei die nicht abgestützten Enden dieser Blattfe­ dern miteinander verbunden sind.

Der konstruktive Aufbau des Mischers wird vereinfacht, wenn der Federträger aus wenigstens einer sich in X-Rich­ tung erstreckenden X-Verbindungstange und wenigstens einer damit starr verbundenen, sich in Y-Richtung erstreckenden Y-Verbindungsstange besteht. Dann können nämlich beide Enden der X-Stange(n) sowohl mit Z-Blattfedern als auch mit X-Blattfedern und beide Enden der Y-Verbindungsstan­ ge(n) mit Y-Blattfedern verbunden sein. In diesem Zusam­ menhang ist eine bevorzugte Ausführung der Erfindung da­ durch gekennzeichnet, daß die inneren Segmente der Z- Blattfedern mit der Traverse und die äußeren Segmente der Z-Blattfedern mit den äußeren Segmenten der X-Blattfedern verbunden sind, daß die inneren Segmente der X-Blattfedern mit den Enden der X-Verbindungsstange(n) verbunden sind und daß die inneren Segmente der Y-Blattfedern mit den Enden der Y-Verbindungsstange(n) sowie die äußeren Segmen­ te der Y-Blattfedern mit dem Objektträgerrahmen verbunden sind.

Die Schwingantriebe können über Schubstangen am Z-Rahmen bzw. dem Federträger angreifen, wobei die Schubstangen der in X- bzw. Y-Richtung wirkenden Schwingantriebe gelenkig an den X-Verbindungsstangen bzw. den Y-Verbindungsstangen angreifen. Insbesondere können die Schwingantriebe als Linearmotore ausgebildet sein.

Vorzugsweise sollte jedem Schwingantrieb wenigstens eine Einrichtung zur Eigenfrequenzverstellung zugeordnet sein. Die Eigenfrequenzverstellung ermöglicht unter anderem die Anpassung des Schwingungssystems an unterschiedliche Ob­ jektmassen und die Einstellung gewünschter Schwingungsam­ plituden. Eine solche Einrichtung zur Eigenfrequenzver­ stellung besteht nach bevorzugter Ausführung aus einem sich im wesentlichen orthogonal zur Schubstange erstrec­ kenden Federstab, dessen eines Ende ortsfest eingespannt und dessen anderes Ende gelenkig mit der Schubstange ver­ bunden ist, und aus einer längs des Federstabes verstellba­ ren Einspannung für den Federstab.

Bei dem insoweit beschriebenen Mischer ist ein modularer Aufbau aus Baugruppen möglich, zu denen die Blattfedersy­ steme, die Schwingantriebe und die Einrichtungen zur Ei­ genfrequenzverstellung gehören.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf einen Mischer ohne Schwingantriebe und Einrichtungen zur Ei­ genfrequenzerstellung,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegen­ stand nach Fig. 1 mit Schwingantrieben und Einrichtungen zur Eigenfrequenzerstellung,

Fig. 3 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegen­ stand nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Blattfeder mit drei Segmenten,

Fig. 5 die Verformung der Blattfeder nach Fig. 4 in eingebautem Zustand während des Betriebes.

Zu dem dargestellten Mischer gehört ein Grundrahmen 1, auf dem über Stützen 2 mit gegenseitigem Abstand zwei Traver­ sen 3 angeordnet sind. Die Traversen 3 weisen auf ihrer einander zugewandten Seite etwa mittig angeordnete Konso­ len 4 auf, die in Fig. 1 punktiert angedeutet sind. Die Konsolen 4 und damit die Traversen 3 sind über Z-Blattfe­ dern 5 mit einem Z-Rahmen 6 verbunden.

Die Konstruktion der Z-Blattfedern 5 und ihr Anschluß an die genannten Bauteile werden später erläutert.

Der Z-Rahmen 6 weist Anschlußstücke 7 für X-Blattfedern 8 auf, die diesen Z-Rahmen 6 mit bei der dargestellten Aus­ führung zwei oberen X-Verbindungsstangen 9 verbinden. Die X-Verbindungsstangen 9 sind Teil eines Federträgers, zu dem beim Ausführungsbeispiel zwei obere Y-Verbindungsstan­ gen 10 gehören, die sich im wesentlichen orthogonal zu den X-Verbindungsstangen 9 erstrecken und mit diesen starr verbunden sind.

An den Enden der Y-Verbindungsstangen sind Y-Blattfedern 11 angeordnet, die die Y-Verbindungsstangen mit einem Ob­ jektträgerrahmen 12 verbinden.

Die Konstruktion und die Funktion der Blattfedern 5, 8 und 11 ergibt sich aus der Darstellung in den Fig. 4 und 5.

Bei der dargestellten Ausführung weist jede Blattfeder drei Segmente auf, nämlich ein inneres Segment 13 und zwei äußere Segmente 14. Die Segmente 13, 14 liegen in einer Ebene. Sie sind an einem ihrer Enden 15 starr miteinander verbunden. Ihre anderen Enden 16 dienen zum Anschluß an zugeordnete Bauteile 17, 18. Die beiden äußeren Segmente 14 weisen zusammen die gleiche Federkonstante wie das in­ nere Segment 13 auf. Bei gleicher Blechdicke ist also die Breite des inneren Segmentes 13 doppelt so groß wie die Breite jedes äußeren Segmentes 14.

Werden, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, die Enden 16 der äußeren Segmente 14 mit einem festen Bauteil 17 ver­ bunden und das Ende 16 des inneren Segmentes 13 mit einem beweglichen Bauteil 18, dann kann das bewegliche Bauteil 18 unabhängig von der Auslenkung der Segmente 13, 14 eine geradlinie Bewegung in Richtung des Doppelpfeils 19 aus­ führen. Eine in Folge der Auslenkung der Segmente 13, 14 auftretende Verkürzung der Segmente 13, 14 berührt die Bahn des beweglichen Bauteils 18 nicht. Statt dessen be­ wegt sich das freie Ende 15 der Blattfeder auf einer bo­ genförmigen Bahn 20.

Bei dem dargestellten Mischer besteht jede Blattfeder 5, 8 oder 11 aus einem mehrlagigen Federpaket. Die Anzahl der Lagen im Federpaket kann unterschiedlich sein und bei Be­ darf durch Hinzufügen oder Weglassen eines oder mehrerer Lagen den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.

Im einzelnen sind bei der dargestellten Ausführung zwei Z- Blattfedern 5 vertikal übereinander angeordnet, wobei ihre freien Enden 15 über eine Verbindungsstange 21 starr mit­ einander verbunden sind. Die inneren Segmente 13 dieser Z- Blattfedern 5 sind an der Konsole 4 befestigt. Die beiden äußeren Segmente 14 dieser Z-Blattfeder 5 sind über die Anschlußstücke 7 mit den äußeren Segmenten 14 der X-Blatt­ federn 8 verbunden, die an jedem Ende der oberen X-Verbin­ dungsstangen 9 angeordnet sind. Die inneren Segmente 14 der X-Blattfedern 8 sind mit den Enden der oberen X-Ver­ bindungsstangen 9 verbunden. Wie man insbesonders aus Fig. 2 entnimmt, sind auch die unteren freien Enden der X- Blattfedern 8 über eine untere Verbindungsstange 21 starr miteinander verbunden.

Ähnlich ist die Anordnung der Y-Blattfedern 11, die mit ihren inneren Segmenten 13 an den Enden der Y-Verbindungs­ stangen 10 befestigt sind und deren äußere Segmente 14 über Anschlußstücke 22 mit dem Objektträgerrahmen 12 ver­ bunden sind. Die unteren freien Enden 15 der beidseits an die oberen Y-Verbindungsstangen 10 angeschlossenen Y- Blattfedern 11 sind über untere Verbindungsstangen 21 starr miteinander verbunden.

Für die Erregung einer Z-Schwingung ist im Grundrahmen 1 ein als Linearmotor ausgebildeter Z-Schwingantrieb 23 an­ geordnet, der über einen Übertragungsstab 24 mit dem unte­ ren Rahmenteil des Z-Rahmens 6 verbunden ist. Daneben be­ findet sich eine Einrichtung 25 zur Eigenfrequenzverstel­ lung, zu der ein sich im wesentlichen orthogonal zur Schubstange 24 erstreckender Federstab 26 gehört, dessen eines Ende 27 ortsfest eingespannt ist und dessen anderes Ende 28 über ein Pendelkugellager 29 an eine Z-Schubstange 30 angeschlossen ist, die über einen Dämpfer 31 an das untere Rahmenteil des Z-Rahmen 6 angeschlossen ist. Längs des Federstabes 26 ist mit Hilfe eines Schrittmotors 32, eines Getriebes 33 und eines Spindeltriebes 34 eine Feder­ stabeinspannung 35 verschieblich, wodurch die Eigenfre­ quenz in Z-Richtung einstellbar ist.

Zur Erregung einer Schwingung in X-Richtung dient ein ebenfalls als Linearmotor ausgebildeter X-Schwingantrieb 36, der über einen Übertragungsstab 37 auf ein Pendelku­ gellager 38 arbeitet. Vom Pendelkugellager 38 führt eine X-Schubstange 39 zum nächstliegenden Anschlußstück 22 zwi­ schen Objektträgerrahmen 12 und äußerem Segment 14 der Y- Blattfedern und ist dort in einem Pendelkugellager 40 ge­ lagert. Auch das andere Anschlußstück 22 trägt ein Pendel­ kugellager 14 für eine daran angeschlossene X-Schubstange 39 mit endseitigem Pendelkugellager 38. An die beiden Pen­ delkugellager 38 sind jeweils Einrichtungen 25 zur Eigen­ frequenzverstellung angeschlossen. Diese Einrichtungen 25 sind genauso aufgebaut wie die im Zusammenhang mit dem Z- Schwingantrieb 23 beschriebene Einrichtung 25.

Ein ebenfalls zum Mischer gehörender Y-Schwingantrieb ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Er ist aber im Prinzip genauso aufgebaut wie der in X-Richtung wirkende Schwing­ antrieb, mit der Maßgabe, daß die Y-Schubstange(n) an Pen­ delkugellager 41 angeschlossen sind, die auf einem zum Federträger gehörenden Bauteil befestigt sind.

Claims (12)

1. Mischer mit einem Grundrahmen, einer am Grundrahmen befestigten Traverse, einem an der Traverse über Z-Blatt­ federn abgestützten Z-Rahmen, einem am Z-Rahmen über X- Blattfedern abgestützten Federträger, einem am Federträger über Y-Blattfedern abgestützten Objektträgerrahmen und am Z-Rahmen sowie dem Federträger angreifenden Schwingantrie­ ben, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (5, 8, 11) wenigstens zwei zueinander parallele Segmente (13, 14) aufweisen, die an einem Ende (15) starr miteinander ver­ bunden sind und im Bereich dieser Enden (15) abstützungs­ frei sind, und deren andere Enden (16) mit den jeweiligen zugeordneten Bauteilen (17, 18) verbunden sind.

2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (5, 8, 11) jeweils drei in einer Ebene liegende Segmente (14, 13, 14) aufweisen, wobei die beiden äußeren Segmente (14) mit demselben Bauteil (17) verbunden sind.

3. Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden äußeren Segmente (14) zusammen die gleiche Federkonstante wie das innere Segment (13) aufwei­ sen.

4. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (5, 8, 11) aus mehrla­ gigen Federpaketen bestehen.

5. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (17, 18) über jeweils zwei zueinander parallele Blattfedern (5, 8, 11) miteinan­ der verbunden sind, wobei die nicht abgestützten Enden (15) dieser beiden Blattfedern miteinander verbunden sind.

6. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Federträger aus wenigstens einer sich in X-Richtung erstreckenden X-Verbindungsstange (9) und wenigstens einer damit starr verbundenen sich in Y- Richtung erstreckenden Y-Verbindungsstange (10) besteht.

7. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden der X-Verbindungsstange(n) (9) sowohl mit Z-Blattfedern (5) als auch mit X-Blattfe­ dern (8) und beide Enden der Y-Verbindungsstange(n) (10) mit Y-Blattfedern (11) verbunden sind.

8. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Segmente (13) der Z-Blatt­ federn (5) mit der Traverse (3) und die äußeren Segmente (14) der Z-Blattfedern (5) mit den äußeren Segmenten (14) der X-Blattfedern (8) verbunden sind, daß die inneren Seg­ mente (13) der X-Blattfedern (8) mit den Enden der X-Ver­ bindungsstange(n) (9) verbunden sind und daß die inneren Segmente (13) der Y-Blattfedern (11) mit den Enden der Y- Verbindungsstange(n) (10) sowie die äußeren Segmente (14) der Y-Blattfedern (11) mit dem Objektträgerrahmen (12) verbunden sind.

9. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingantriebe (23, 36) über Schubstangen (30, 39) am Z-Rahmen bzw. am Federträger an­ greifen, wobei die Schubstangen (36) der in X-bzw. Y-Rich­ tung wirkenden Schwingantriebe (36) gelenkig an den X-Ver­ bindungsstangen (9) bzw. den Y-Verbindungsstangen (10) angreifen.

10. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingantriebe (23, 36) als Line­ armotoren ausgebildet sind.

11. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Schwingantrieb (23, 36) wenig­ stens eine Einrichtung (25) zur Eigenfrequenzverstellung zugeordnet ist.

12. Mischer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (25) zur Eigenfrequenzverstellung besteht aus einem sich im wesentlichen orthogonal zur Schubstange erstreckenden Federstab (26), dessen eines Ende (27) orts­ fest eingespannt und dessen anderes Ende (28) gelenkig mit der Schubstange verbunden ist, und aus einer längs des Federstabes (35) verstellbaren Einspannung (35) für den Federstab (26).