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Schwingarbeitsmaschine mit Schubgummifedern Die Erfindung betrifft
Schwingarbeitsmas chinen, vorzugsweise Schwingförderer,die aus einer rinnenförmigen
Nutzmasse und einer Uber Schubgummifedern angekoppelten Gegenmasse sowie einem an
der Gegenmasse angebrachten Unwucht-Schwingantrieb bestehen.
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Derartige Schwingförderer dienen zum Transport von festen, stükkigen
bis pulverförmigen Massen in einer Förderrinne. Vorzugsweise wird dabei das aus
Nutzmasse, Gegenmasse und Schubgummiarbeitsfedern bestehende Schwingsystem so abgestimmt,
daß seine Eigenfrequenz etwas oberhalb der Antriebsfrequenz liegt, so daß einerseits
eine erhebliche Resonanzverstärkung der eingeleiteten Unwuchtkraft erfolgt und andererseits
durch geringe Drehzahländerungen des Antriebsmotors erhebliche Schwingweitenänderungen
erzielt werden, wodurch eine Regelung der Austragsleistung des Schwingförderers
erzielt wird.
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Derartige Schwingförderer sind bekannt und beispielsweise in der deutschen
Auslegeschrift 1 300 720 und der deutschen Offenlegungsschrift 1 279 987 beschrieben.
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Den bekannten Ausführungsarten ist gemeinsam, daß die Gegenmasse in
Form eines Kastens ausgebildet ist, der den Antriebsmotor umschließt und dessen
obere und untere Abschlußwand die inneren Auflageflächen der Schubgummifedern darstellen.
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Die äußeren Auflageflächen werden durch einen zweiten, die Gegenmasse
allseitig umschließenden Kasten gebildet, der an der Förderrinne angeschraubt ist.
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Ein solches System weist eine Reihe erheblicher Nachteile auf. Bei
der Scherbeanspruchung nicht vorgespannter Schubgummifedern infolge Verschiebung
der Gegenmasse gegenüber der Nutzmasse treten Zugspannungen auf, die in kurzer Zeit
zur Zerstörung der Federn führen. Es ist daher üblich und auch aligemein bekannt,
auf Schub beanspruchte Gummifedern in Druckrichtung soweit vorzuspannen, daß bei
maximaler Ausscherung die Druckvorspannung nicht aufgehoben und schädliche Zugspannungen
vermieden werden. Bei den üblichen Schwingweiten und Gummistürken sind Druckvorspannungcn,
senkrecht
zur Auflagefläche der Gummifedern, von mindestens 10 bis
15 % erforderlich.
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Nach DAS 1 300 720 lassen sich die Gummifedern dadurch unter Vor spannung
setzen, indem das Gegenmasse und Gummifedern von außen umschließende Gehäuse mehrteilig
ausgeführt ist. Über einen aus 2 Hälften bestehenden Spannrahmen wird mittels einer
Reihe von starken Schraubenbolzen die Vorspannkraft aufgebracht und sodann der vorgespannte
Rahmen in das eigentliche Gehäuse eingeschraubt. Zum betriebsmäßigen Wechseln der
Schubgummifedern muß in umgekehrter Reihenfolge zunächst der gesamte Spannrahmen
ausgebaut werden, bevor über die Spannschrauben die Vorspannung gelöst werden kann.
Bei der Größe und dem Gewicht der Gegenmasse bereitet diese Arbeitsweise erhebliche
Schwierigkeiten.
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In der DOS 1 279 987 wird das Problem der Vorspannung nicht erwähnt.
Da die Schubgummifedern mit aufvulkanisierten sog. Montageplatten versehen sind,
ist zu vermuten, daß ein seitliches Einschieben unter Druck der zusammengepreßten
Elemente in das ungeteilte Gehäuse vorgesehen ist. Ein Ausbau der Elemente ist schwierig
und höchstens für sehr kleine Einheiten noch einigermaßen unter betrieblichen Verhältnissen
zu bewerkstelligen.
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Beiden Vorschlägen gemeinsam ist ferner der Nachteil, daß eine Kühlung
und ständige Kontrolle der Schubgummifedern und des Motors sehr schwierig oder gar
unmöglich ist.
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Bekanntlich wird in Gummifedern ein Teil der Schwingungsenergie als
innere Arbeit verbraucht und in Wärme umgesetzt. Die Eigenerwärmung, die normalerweise
etwa 60 - 70 OC nicht überschreiten darf, begrenzt die Belastbarkeit der Federn.
Wird sie überschritten, so tritt ein schneller Ausfall durch sog. "Schmieren", das
ist ein Schmelzen und Übergang in einen teigigen, plastischen Zustand, an den überwärmten
Stellen ein, der schließlich zum Ausfall der ganzen Maschine führt. Die Kapselung
der Gummifedern in einem geschlossenen Kasten führt zu einem Wärmestau und behindert
die Zufuhr von Frischluft von außen. Die besonders gefährdeten Innenseiten der Schubgummifedern
sind keiner Beobachtung und Kontrolle zugänglich.
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Noch wichtiger ist die Kühlung des Antriebsmotors. Es ist eine Eigenheit
des Systems der Erregung in Resonanznähe, daß bei gegebenem Nutzgewicht der-Erregerkraft,
d.h. die Unwuchtkraft gegenüber einem System mit starrer Erregung gering gehalten
werden kann. Andererseits muß jedoch die Dämpfungsarbeit des Schüttgutes in Form
von elektrischer Leistung des Motors zur Verfügung gestellt werden und auch durch
Resonanzbetrieb kann eine Arbeiter ersparnis gegenüber der starren Erregung nicht
erzielt werden.
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Dies führt dazu, daß der Unwuchtmotor bei Erregung in Resonanznähe
bei gegebener Unwuchtkraft unverhältnismäßig große Blechpaketabmessungen hat. Da
Unwuchtmotore jedoch üblicherweise keine Eigenbelüftung haben, die Anordnung von
Lüftern wegen der beidseitig auf den Wellenenden angebrachten Unwuchtscheiben ist
nicht möglich, haben sie schon von Hause aus gegenüber dem normalen, belüfteten
Elektromotor vergleichbarer Leistung ein nahezu im Volumen verdoppeltes Blechpaket.
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Bekanntlich werden für Schwingförderer vorzugsweise Asynchronmotore
ohne Schleifringe eingesetzt. Die einzig mögliche Drehzahländerung und damit Änderung
der Fördergeschwindigkeit erfolgt durch Anderung der Ständerspannung. Die daraus
resultierende Schlupfleistung wird in Wärme umgesetzt und muß nach außen abgeführt
werden. Ist der Motor in einem geschlossenen Kasten untergebracht und wird dieser
Kasten noch von Schubgummifedern begrenzt, so ist nur eine geringe Wärmeabfuhr an
die Atmosphäre möglich. Es tritt ein Wärmestau ein, der sich nachteilig auf die
Schubgummifedern auswirkt. Schwingförderer mit Antriebssystemen der beschriebenen
Art bleiben daher auf kleine Leistungen beschränkt, wie die Praxis bewiesen hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Antriebssystem für Schwingförderer
an der Nutzmasse leicht ein- und ausbauen zu können, allseitige Wärmeabfuhr an Motor
zu ermöglichen, den Motor mit Eigenbelüftung zu versehen und darüber hinaus 2 Antriebsmotore
gegenüberliegend an der Gegenmasse befestigen zu können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die beiden Seitenwangen
der Nutzmasse in Schwingrichtung verlängert snd, die
Seitenwangen
unterhalb des Rinnenbodens längliche Offnungen mit Verstärkungen in Schwingrichtung
aufweisen, die Gegenmasse aus einer unversteiften Platte mit dem mittig aufgeschraubten
Unwucht-Schwingantrieb besteht und diese Platte beidseitig in die länglichen Öffnungen
derart hineinragt, daß zwischen Oberseite der Platte und oberen Verstärkungen und
zwischen Unterseite der Platte und unteren Verstärkungen Schubgummifedern in Form
von Schubgummistreifen eingebracht werden können und die Mittelebenen der Schubgummifedern
in die Ebenen der Seitenwangen fallen. Die erfingunsgemäße Schwingarbeitsmaschine
erlaubt darüber hinaus, daß der Unwucht-Schwingantrieb aus zwei gegenüberliegenden,
gegenläufigen Unwucht-Schwingmotoren besteht. Um die Schubgummistreifen leicht auswechseln
zu können, sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Platte der Gegenmasse
und mindestens eine Verstärkung an jeder Seitenwange, außen mit Bohrungen versehen
und mittels Spannelementen wie z.B. Schrauben, in diesen Bohrungen die Abstände
von Platte zu den Versteifungen verstellbar.
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Um bei der erfindungsgemäßen Schwingarbeitsmaschine die Wärme der
Unwucht-Schwingmotore abzuführen, ist der verwendete Unwucht-Schwingmotor mit Eigenbelüftung
versehen. Auf der Stirnfläche der auf den freien Wellenenden angeordneten Unwuchtfliehgewichten
sind bekannte Förderelemente für Luft angebracht und die die Unwuchtfliehgewichte
umschließenden Blechhauben sind mit einer zentralen Lufteintrittsöffnung versehen.
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Die vorgeschlagene Anordnung bietet gegenüber den bekannten Ausführungsformen
erhebliche Vorteile.
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Die Gegenmasse ist allein durch Absägen eines handelsüblichen, genormten
Flachstahlprofils herzustellen und verursacht nur einen Bruchteil der Kosten, die
für geschweißte Kastenkonstruktionen aufzuwenden sind.
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Durch die Einbringung der Platten in den ungeteilten Seitenwangen
der Maschine wird erreicht, daß die hohen Vorspankrfte der Federn einerseits und
die senkrecht zur Schwingrichtung verlaufenden Kraftkomponenten des Un uchtantriebs
andererselts ohne irgendwelche Verbindungselemente allein von den Wangen als Schubkräfte
aufgenommen werden. Auftretende Schub- und Druckkrfte werden momentenfrei in die
Wangen geleitet Vollständig entfallen
sind die bei allen bekannten
Anordnungen vorhandenen Spannschrauben, die zunächst als statische- Grundlast die
Schubgummivorspannung aufzunehmen haben, zu der sich dann durch die Unwuchtkräfte
hohe Wechselspannungen addieren. Diese ungünstige Beanspruchung führt erfahrungsgemäß
aber zu hohen Kosten durch teure, hochfeste Schraubenwerkstoffe.
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Als weiterer Vorteil ist die oben beschriebene leichte und schnelle
Auswechselbarkeit einzelner Schubgummifedern anzuführen, die auch durch ungeschultes
Personal bei kurzen Betriebsunterbrechungen zu bewerkstelligen ist. Die Schubgummifedern
liegen frei und können jederzeit auf Eigenerwärmung bzw. Verschleißzustand überprüft
werden. Die Wärmeabfuhr an die Umgebungsluft ist unbehindert.
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Schließlich ermöglicht das vorgeschlagene Prinzip der Eigenbelüftung
über die Unwuchtfliehgewichte, bei gleichem Motorgewicht und annähernd gleichen
Kosten, die installierte elektrische Leistung etwa zu verdoppeln und damit schwerere
Austragsrinnen mit höheren Förderleistungen zu betreiben.
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Ein erheblicher Vorteil wird in der Möglichkeit gesehen, normale Unwucht-Fußmotoren
verwenden zu können. Das einfache Aufsetzen und Festschrauben auf eine unbearbeitete
Platte tritt anstelle des schwierigen Einschiebens eines Spezialmotors mit AnschluRgewinde
in den beiden stirnseitigen Lagerschilden zwischen zwei Querbleche eines geschweißten
Kastens.
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Die Verwendung von zwei, selbsttätig synchron laufenden Unwuchtmotoren
bringt weiterhin den Vorteil, daß gegenüber einer elliptischen Schwingungsform bei
nur einem Motor eine streng lineare Schwingung erzeugt wird mit entsprechend höherer
Fördergeschwindigkeit des Schüttgutes auf der Förderrinne.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 Seitenansicht
des Schwingförderers Fig. 2 Schnitt im Bereich der Gegenmasse Fig. 3 Einbringung
und Vorspannung der Schubgummifedern in die einteilige Seitenwange Fig. 4 Querschnitt
des Unwuchtmotors mit Eigenbelüftung Fig. 5 Unwuchtfliehgewicht mit radialen Rippen
Die Förderrinne 1, die die Nutzmasse darstellt, ist freischwingend in weichen Gummidruckfedern
2 gelagert. Die plattenförmige Gegenmasse 3 ist durch-Ausnehmungen in den Seitenwangen
geführt, die durch Platten 4 verstärkt sind. Zwischen diesen Platten und der Gegenmasse
sind die Schubgummifedern 5 unter Vorspannung eingeklemmt, und zwar so, daß ihre
Mittelebene in die Ebene der Seitenwangen fällt.
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Die beiden Unwucht-Fußmotore 6 sind gegenüberliegend auf die Gegenmasse
geschraubt. Sie werden mit gegenläufigem Drehsinn betrieben, wodurch eine selbsttätige
Synchronisation erfolgt in dem Sinn, daß die Unwucht-Kraftkomponenten senkrecht
zur Verbindungslinie der Achsen sich addieren, während die Komponenten in Richtung
der Verbindungslinie sich gegenseitig aufheben. Hierdurch wird eine resultierende
lineare Schwingungskraft erzeugt,- die in Pfeilrichtung wirksam ist und entsprechend
der Anordnung der Gegenmasse zum Förderboden um den Wurfwinkel oc geneigt ist. Bei
Verwendung nur eines Motors wird der Fördertrog zu ellipsenförmigen Schwingungen
angeregt, indem die in Wurfrichtung fallende Komponente des rotierenden Kraftvektors
infolge der Abstimmung in Resonanznähe in bekannter Weise auf den 4 - 5fachen-Wert
verstärkt wird, während senkrecht dazu, also in Druckrichtung der Schubgummifedern,
eine Verstärkung nicht erfolgt.
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Abb. 3 zeigt Einbringung und Vorspannung der Schubgummiarbeitsfedern
in die einteiligen Seitenwangen.
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Die Schrauben 7 werden durch eingeschweißte Augen in den Verstärkungsplatten
der Wangen 8 in entsprechende Gewindebohrungen der Gegenmasse 3 eingeführt. Zunächst
wird der obere Schubgummistreifen 5a mit der ungespannten Höhe H eingelegt und durch
Anziehen der Schrauben um die doppelte Vorspannung V zusammengedrückt (EI1 - ES
- 2 V). In dieser Lage kann der untere Schubgummistreifen 5b ungespannt (1höhe H)
eingeschoben werden. Bei Entlastung stellt sich dann die Mittellage ein, in der
beide
Federn auf die Höhe H2 : H - V vorgespannt sind. Die Schrauben
können herausgenommen werden.
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Abb. 4 zeigt einen Querschnitt des vorgeschlagenen Unwuchtfußmotors.
In bekannter Weise sind auf den beiden überkragende Wellenenden eines Drehstromasynchronmotors
mit Kurzschlußläufer Unwuchtfliehgewichte 9 befestigt. Auf den Stirnflächen dieser
Unwuchtfliehgewichte sind nach Abb. 5 radiale Rippen 10 angeordnet, die über die
Umfangsflächen in Achsrichtung verlängert sind. Der von den Unwuchten bestrichene
Raum ist durch Blechhauben 11 mit zentraler Lufteintrittsöffnung umschlossen. Entsprechend
dem. bekannten Prinzip des Radiallüfters wird die zentral eindringende Luft durch
die Zentrifugalkraft nach außen gedrückt und in Achsrichtung abgelenkt. Der Kaltluftstrom
streicht über die sternförmigen Längsrippen des Motorgehäuses und führt die dort
entstehende Wärme ab.