DE69021713T2 - Förderer. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft Endlosförderriemensysteme und insbesondere Endlosförderriemensysteme, die in einer Spiralbahn angetrieben werden.
• Fördersysteme, in welchen Förderriemen in einer Spiralbahn angetrieben werden, wobei der Riemen entlang einer Kante um eine Reihe von vertikal beabstandeten Schleifen gekrümmt ist, werden allgemein verwendet, um eine größere Länge des endlosen Förderriemens auf einem relativ kleinen Raum zu bieten. Ein Fördersystem dieser Art ist im US-Patent Nr. 3,348,659 aufgezeigt, wobei in dem Spiralriemen Spannung erzeugt wird, so daß ein Reibungskontakt zwischen der radial inneren Kante des Riemens und einer Vielzahl von Antriebselementen besteht. Dieses Riemensystem wird dann durch Reibung mittels der Antriebselemente angetrieben, die gleitend mit der radial inneren Kante der Spiralriemenschleifen in Eingriff kommen. Die Antriebselemente bewegen sich schneller als der Riemen und gleiten kontinuierlich an der Riemenkante vorbei, um einen Reibungsantrieb zu erreichen. Wenn bei dieser Art von System sichere Betriebsparameter überschritten werden, ist der Riemen übermäßig hoher Spannung ausgesetzt, was zu einem außergewöhnlichen Verschleiß und Ermüdungsbruch des Riemens führen kann sowie eine Beschädigung des Fördereraufbaus verursachen kann. Darüber hinaus kann ein derartiger Betrieb ein Durchrutschen des Riemens verursachen, was den gleichmäßigen Betrieb stört sowie die geförderten Produkte behindert.
• Ein weiteres Fördersystem dieser Art ist im US-Patent Nr. 4,741,430 aufgezeigt. Dieses System verwendet einen formschlüssigen Antrieb zum Antreiben des Riemens. Der Antrieb enthält einen um eine vertikale Achse drehbaren zylindrischen Käfig, der eine Vielzahl von vertikalen Antriebsstäben aufweist, die am Umfang des Käfigs beabstandet angeordnet sind. Die Stäbe haben radiale Antriebsflächen, die in überlappender und aneinander liegender Beziehung mit Vorsprüngen angeordnet sind, die entlang der radial inneren Kante des Riemens in den Spiralschleifen beabstandet angeordnet sind, um so den Riemen formschlüssig anzutreiben.
• Spiralriemensysteme mit formschlüssigem Antrieb haben bestimmte Nachteile. Der Eingriff der Antriebsfläche mit der Riemenfläche ist schwierig zu beginnen und gleichmäßig aufrechtzuerhalten. Die Teilung des Riemens ändert sich, wenn der Riemen in die Reihe von Spiralschleifen eintritt und diese verläßt. Diese veränderte Teilung kann nicht durch den Antriebsmechanismus kompensiert werden. Somit wird mit zunehmender Teilung des Riemens der Antriebskontakt verloren, was es ermöglicht, daß der Riemen lose wird und rückwärts wandert. Eine Verringerung der Riementeilung verursacht die Erhöhung der Riemenspannung, was zum Durchrutschen des Riemens, erhöhtem Verschleiß, Ermüdungsbruch und anderen Beschädigungen des Systems führt. Derartige Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung gelöst.
• Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Fördersystem geschaffen, umfassend: einen Endlosriemen mit einer Vielzahl von Gliedern, die miteinander verbunden und so eingerichtet sind, daß sie das Laufen des Riemens um seitliche Kurven erlauben; eine Einrichtung zum Haltern des Riemens zum Durchlaufen einer endlosen Bahn, die einen Spiralabschnitt, der durch eine Vielzahl von vertikal beabstandeten Schleifen verläuft, wobei der Riemen in jeder der Schleifen seitlich gekrümmt ist, einen Annäherungsabschnitt, der in eine erste Schleife an einem Ende des Spiralabschnitts führt, und einen Austrittsabschnitt, der von einer letzten Schleife an dem anderen Ende des Spiralabschnitts wegführt, einschließt; eine primäre Antriebseinrichtung, die Antriebsoberflächen hat, die mit dem Riemen in einer Gleitreibungs-Antriebsbeziehung entlang einer radial inneren Kante des Riemens in jeder der Schleifen in Eingriff stehen; und eine sekundäre Antriebseinrichtung, die mit dem Endlosriemen in einem Abschnitt außerhalb des Spiralabschnitts in Eingriff steht und eine Spannung in dem Spiralriemen herbeiführt, um so einen Reibungskontakt zwischen der radial inneren Kante des Riemens und der primären Antriebseinrichtung zu erzeugen; gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen einer Magnetkraft zwischen der primären Antriebseinrichtung und dem Riemen in der Weise, daß der Reibungskontakt zwischen den beiden über denjenigen hinaus, der durch die Spannung der sekundären Antriebseinrichtung geschaffen wird, erhöht wird, jedoch in der Weise, daß sich die Antriebsoberflächen der primären Antriebseinrichtung schneller bewegen als der Riemen und kontinuierlich an der inneren Kante des Riemens vorbeigleiten, um einen Gleitreibungsantrieb zu erreichen.
• In einer bevorzugten Form ist die Erfindung auf ein Spiralfördersystem gerichtet, welches einen endlosen flachen Riemen mit einer Vielzahl von modularen Gliedern umfaßt, die miteinander verbunden sind und so ausgelegt sind, daß sie auf entgegengesetzten Seiten des Riemens sich zusammenschieben bzw. auseinanderziehen, um das Laufen des Riemens um seitliche Kurven zu erlauben. Es sind Mittel vorgesehen, um den Riemen zum Durchlaufen einer Endlosbahn mit einem vertikal ausgerichteten Spiralabschnitt zu haltern, wobei die Spirale einen Annäherungsabschnitt, der in eine erste Schleife am unteren Ende der Spirale führt, und einen Austrittsabschnitt, der von der letzten Schleife am oberen Ende der Spirale wegführt, einschließt.
• Der Primärantrieb wird durch Ergänzen eines herkömmlichen Reibungsantriebs mit einem Antriebssystem, welches Magnetkraft verwendet, erreicht. Ein herkömmlicher Reibungsantrieb ist vorgesehen, in welchem dem Spiralriemen Spannung erteilt wird, so daß zwischen der radial inneren Kante des Riemens und den Antriebselementen Reibungskontakt besteht, wie früher unter Bezug auf US-Patent Nr. 3,348,659 erörtert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Förderriemen ein modularer Kunststoffriemen, wie etwa im US-Patent Nr. 4,557,374 aufgezeigt. Ein Hohlraum ist in die freiliegende Kante jedes Riemenmoduls eingeformt, welcher mit den Antriebselementen in Reibungskontakt kommt. In jedem Hohlraum ist ein Magnet untergebracht. Die in dem Kunststoffriemen eingebetteten Magnete werden an die Stahlstäbe des rotierenden Käfigs angezogen. Die Magnetkraft zwischen den Magneten und den Stahlstäben erhöht den Kontaktdruck zwischen der Riemenkante und den Antriebsstäben, wodurch die Antriebskraft ohne Erhöhung der Spannung der Riemenkante gesteigert wird. Der rotierende Käfig wird durch eine herkömmliche Einrichtung angetrieben und ein herkömmlicher Aufnahmeantrieb wird verwendet, um den Ausgangsabschnitt des Riemens beim "Ablaufen" von dem Käfig an der Oberseite der Spirale abzunehmen. In einer alternativen Ausführungsform sind Magnete in den rotierenden Käfigstäben angeordnet, um so einen Ferrometallriemen oder einen nichtmetallischen Riemen mit eisenhaltigen Einsätzen anzutreiben.
• Die verwendeten Magnete können aus jeder Art von Permanentmagnetmaterial bestehen oder Elektromagnete sein. In einer Ausführungsform werden keramische Permanentmagnete verwendet. Die Magnete können an dem Riemen oder an dem Antriebsstab durch verschiedene Verfahren, darunter Einsetzformen, Preßpassung, Einschnappassung, Klebeverbindung und Befestigungseinrichtungen angebracht werden.
• Das vorstehend beschriebene Spiralfördersystem der Bauart mit ergänzendem Magnetantrieb hat mehrere Vorteile. Die Konstruktion erfordert nicht, daß dem Riemen eine hohe Spannung erteilt wird, um die erforderliche Antriebsreibung zu schaffen, wodurch die Lebensdauer des Riemens erhöht wird. Mit der niedrigeren Riemenspannung können leichtere Riemenkonstruktionen verwendet werden. Dies führt zu niedrigeren Anfangsund Ersatzkosten des Riemens und einer leichteren Konstruktion des Spiralkäfigs. Mit dem Schlupf und dem Überantrieb des Riemens verbundene Probleme werden eliminiert, was zu geringeren Wartungskosten führt.
• Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen werden andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher, die alle jeweils Teile dieser Patentschrift bilden, worin gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren bezeichnen.
• Somit werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung als Beispiel unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
• Figur 1 ist eine Seitenansicht eines Spiralfördersystems;
• Fig. 2 ist eine Draufsicht desselben;
• Fig. 3 ist eine Draufsicht eines Abschnitts eines Spiralfördersystems in operativer Beziehung mit einem modularen Kunststoffantriebsriemen, in den Permanentmagnete eingebettet sind;
• Fig. 4 ist eine Draufsicht eines Riemenmoduls, in das ein Permanentmagnet eingebettet ist;
• Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 von Fig. 4;
• Fig. 6 ist eine alternative Ausführungsform des in Fig. 5 gezeigten Riemenmoduls;
• Fig. 7 ist eine teilweise auseinandergezogene Draufsicht einer ersten alternativen Ausführungsform eines Riemenmoduls mit einem darin eingebetteten Magneten;
• Fig. 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Position einer zweiten alternativen Ausführungsform eines Riemenmoduls und eines Hufeisenmagneten;
• Fig. 9 ist eine Draufsicht eines Abschnitts eines Riemens, in welchem die Verstärkungsglieder des Riemens Magnete sind;
• Fig. 10 ist eine Draufsicht eines Abschnitts eines Spiralförderers in operativer Beziehung mit einem Metallriemen, wobei der Förderer mit den Antriebsstäben eines umlaufenden Käfigs verbundene Permanentmagnete hat;
• Fig. 11 ist eine Endansicht einer ersten Ausführungsform eines Antriebsstabes und eines damit verbundenen Magneten;
• Fig. 12 ist eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines Antriebsstabes und eines damit verbundenen Magneten;
• Fig. 13 ist eine Ausschnittsansicht, die einen Antriebsstab in Verbindung mit einem endlosen Streifenmagneten zeigt; und
• Fig. 14 ist eine Ausschnittsansicht, die einen Antriebsstab in Verbindung mit einzelnen Magneten zeigt.
• Fig. 1 und 2 stellen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht eines Spiralfördersystems 10 dar, das einen Endlosförderriemen 12 verwendet. Der Riemen ist aus miteinander verbundenen modularen Gliedern aufgebaut, die so eingerichtet sind, daß sie sich entlang einer Kante des Riemens ineinander schieben und entlang der entgegengesetzten Kante auseinanderziehen können, um das Laufen des Riemens um seitliche Kurven zu erlauben. Der Riemen 12 läuft in einer Endlosbahn, die einen Spiralabschnitt einschließt. In dem Spiralabschnitt ist der Riemen 12 um einen Antriebskäfig 14 in einer vertikal ausgerichteten Schraubenlinie geschlungen. Der Riemen 12 ist in einer Spirallaufbahn 16 gehaltert, die sich ebenfalls um den Antriebskäfig 14 schlingt. Der Antriebskäfig 14 und der Spirallaufbahn 16 sind durch einen Rahmen 18 gehaltert. Obgleich in Fig. 1 nur 3 Schleifen dargestellt sind, versteht sich, daß das Fördersystem mit einer unterschiedlichen Anzahl von Schleifen gebaut werden kann. Der Riemen 12 tritt in den Spiralabschnitt bei 20 ein und verläßt den Spiralabschnitt bei 22, wobei Pfeile die Laufrichtung des Riemens 12 angeben.
• Der Antriebskäfig 14 dreht sich um eine Achse 24 und wird durch eine herkömmliche Einrichtung angetrieben, die nicht dargestellt ist. Der Antriebskäfig 14 hat eine Vielzahl von vertikal ausgerichteten Antriebsstäben 26, die an dem Umfang des Käfigs 14 beabstandet angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Antriebsstäbe 26 aus Stahl hergestellt. Ein herkömmlicher Sekundärantrieb, der nicht dargestellt ist, zieht den Riemen 12 von dem Spiralabschnitt des Käfigs 14. Der Sekundärantrieb erteilt dem Spiralriemen eine Spannung, so daß ein Reibungskontakt zwischen der radial inneren Kante des Riemens 12 und dem Antriebskäfig 14 vorliegt. Der Antriebskäfig 14 bewegt sich schneller als der Riemen 12, wodurch er kontinuierlich entlang der Kante des Riemens 12 gleitet, um so einen Reibungsantrieb zu erreichen. Nach dem Abziehen von dem Spiralabschnitt wird der Riemen 12 durch den Käfigantrieb in einer Schleife zurück zu dem Eingang des Spiralabschnittes geführt.
• Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines magnettragenden Riemens 12, der in operativer Beziehung mit den Antriebsstäben 26 angeordnet ist. Der Riemen 12, der im US-Patent Nr. 4,557,374 weiter beschrieben ist, umfaßt eine Vielzahl von einzelnen Plastikmodulen 28, die durch Gelenkstäbe 30 verbunden sind. Permanentmagnete 32 sind in die freiliegende Kante jedes Moduls 28, welches die die Antriebsstäbe berührende Seite des Riemens bildet, eingebettet. Da die Magnete 32 an die Antriebsstäbe 26 angezogen werden, erhöht die Magnetkraft zwischen den Magneten 32 und den Antriebsstäben 26 den Kontaktdruck zwischen der Riemenkante und den Antriebsstäben 26, wodurch die Antriebskraft erhöht wird, ohne die Riemenkantenspannung zu steigern. Somit wird die Antriebskraft für den Riemen durch eine Kombination eines herkömmlichen Reibungsantriebssystems mit niedriger Spannung und eines erhöhten Reibungsantriebskontaktes, der durch die Verwendung der Magnete im Riemen geschaffen wird, vorgesehen.
• Da die vor stehend beschriebene Konstruktion nicht das Anlegen einer hohen Spannung an den Riemen erfordert, um eine erhöhte Antriebsreibung zu schaffen, wird eine längere Lebensdauer des Riemens erzielt. Mit einer niedrigeren Riemenspannung können leichtere Riemenkonstruktionen verwendet werden, was zu niedrigeren Anfangs- und Ersatzkosten des Riemens und einer leichteren Spiralkäfigkonstruktion führt. Darüber hinaus werden Probleme, die mit dem Überantrieb und der Steuerung des Riemenschlupfs unter variierenden Bedingungen verbunden sind, verringert, was zu niedrigeren Wartungskosten führt.
• Fig. 4 und 5 zeigen eine alternative Ausführungsform eines Riemenmoduls 28, in welchem der Magnet 32 in einem Hohlraum in der Unterseite des Moduls angeordnet ist. Insbesondere Fig. 5 zeigt den Magneten 32, der durch Preßpassung in den Hohlraum eingesetzt ist. Alternativ könnte der Magnet 32 jedoch klebend innerhalb des Hohlraums gehalten werden.
• Fig. 6 zeigt eine Alternative des in Fig. 4 und 5 dargestellten Moduls 28, bei welchem der Magnet 32 integral in das Riemenmodul 28 eingeformt ist.
• Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform des Moduls 28, in welchem der Magnet 32 in einen Hohlraum 29 einschnappend konstruiert ist.
• Fig. 8 zeigt ein Modul 28, welches einen Hufeisenmagnet 32 verwendet.
• Fig. 9 zeigt einen Riemen 12, bei welchem an der Kante des Riemens, welche mit den Antriebsstäben 26 in Berührung kommt, befestigte Verstärkungsglieder 33 aus magnetischem Material gebildet sind.
• Obgleich die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen einen Magneten in jedem Riemenmodul einschließen, werden andere Ausführungsformen in Betracht gezogen, bei welchen nicht jedes Riemenmodul einen Magneten hat. Auch ist es möglich, daß jedes Riemenmodul mehr als einen Magneten hat.
• Fig. 10 zeigt eine alternative Anordnung, bei welcher Permanentmagnete 34 in den Antriebsstäben 26 angebracht sind und der Riemen 36 aus Metall besteht. Das Ergebnis einer derartigen Anordnung ist, daß der Reibungskontakt zwischen den Stäben und dem Riemen in derselben Weise wie vor stehend erörtert erhöht wird.
• Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines magnettragenden Antriebsstabes 26, bei welcher der Magnet 34 mit der Innenseite des Antriebsstabes 26 verbunden ist oder an dieser befestigt ist. Fig. 12 zeigt eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform, bei welcher der Antriebsstab 26 teilweise durch eine Kunststoffabdeckung 27 umschlossen ist, in welcher der Magnet 34 angeordnet ist.
• Fig. 13 zeigt, wie ein an dem Antriebsstab 26 angebrachter Magnet 34 als durchgehender Streifen ausgebildet sein kann, während Fig. 14 einen Antriebsstab 26 mit mehreren daran angebrachten Einzelmagneten 34 zeigt.
• In einer alternativen Ausführungsform, bei welcher Magnete in den Antriebsstäben angebracht sind, kann jede der vorstehend erörterten Ausführungsformen der Kunststoffriemenmodule 28 Stahl oder ein anderes magnetisierbares Material aufweisen, welches den Platz der Magnete einnimmt. Auch ist es möglich, Magnete sowohl in den Antriebsstäben 26 als auch den Riemenmodulen 28 einzubauen, vorausgesetzt, die Polaritäten werden in geeigneter Weise angeordnet.
• Die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendeten Magnete können Permanentmagnete oder Elektromagnete sein. In einer Ausführungsform werden keramische Magnete oder aus ALNICO hergestellte Magnete verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Magnete verwendet, die eine Haltekraft von 1 bis 10 lbs. bei einem Spalt von 0,1 bis 0,2 Zoll haben. Die erforderlich Magnetkraft ist jedoch von der Anwendung abhängig. Die Magnete können in Stab- oder Streifenbauart, "U"-, kanal- oder hufeisenförmig oder in anderen Konfigurationen ausgeführt sein.
• Während die Erfindung in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen beschrieben wurde, die gegenwärtig als die am besten praktisch anwendbaren und bevorzugten erachtet werden, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen eingeschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und entsprechende Anordnungen umfassen soll, die innerhalb des Schutzbereiches der beiliegenden Ansprüche eingeschlossen sind, welcher Schutzbereich mit der weitesten Auslegung dieser Ansprüche zu verbinden ist.

Claims (10)

1. Fördersystem, umfassend:

einen Endlosriemen (12) mit einer Vielzahl von Gliedern (28), die miteinander verbunden und so eingerichtet sind, daß sie das Laufen des Riemens (12) um seitliche Kurven erlauben;

eine Einrichtung (16) zum Haltern des Riemens (12) zum Durchlaufen einer endlosen Bahn, die einen Spiralabschnitt, der durch eine Vielzahl von vertikal beabstandeten Schleifen verläuft, wobei der Riemen (12) in jeder der Schleifen seitlich gekrümmt ist, einen Annäherungsabschnitt, der in eine erste Schleife an einem Ende des Spiralabschnitts führt, und einen Austrittsabschnitt, der von einer letzten Schleife an dem anderen Ende des Spiralabschnitts wegführt, einschließt;

eine primäre Antriebseinrichtung (14), die Antriebsoberflächen hat, die mit dem Riemen (12) in einer Gleitreibungs-Antriebsbeziehung entlang einer radial inneren Kante des Riemens (12) in jeder der Schleifen in Eingriff stehen; und

eine sekundäre Antriebseinrichtung, die mit dem Endlosriemen (12) in einem Abschnitt außerhalb des Spiralabschnitts in Eingriff steht und eine Spannung in dem Spiralriemen herbeiführt, um so einen Reibungskontakt zwischen der radial inneren Kante des Riemens (12) und der primären Antriebseinrichtung (14) zu erzeugen;

gekennzeichnet durch eine Einrichtung (32, 33, 34) zum Erzeugen einer Magnetkraft zwischen der primären Antriebseinrichtung (14) und dem Riemen (12) in der Weise, daß der Reibungskontakt zwischen den beiden über denjenigen hinaus, der durch die Spannung der sekundären Antriebseinrichtung geschaffen wird, erhöht wird, jedoch in der Weise, daß sich die Antriebsoberflächen der primären Antriebseinrichtung (14) schneller bewegen als der Riemen (12) und kontinuierlich an der inneren Kante des Riemens (12) vorbeigleiten, um einen Gleitreibungsantrieb zu erreichen.

2. Fördersystem nach Anspruch 1, bei welchem die Einrichtung zum Erzeugen der Magnetkraft wenigstens einen Magneten (34) umfasst, der in der primären Antriebseinrichtung (14) vorgesehen ist oder an dieser angebracht ist.

3. Fördersystem nach Anspruch 2, bei welchem die Einrichtung zum Erzeugen der Magnetkraft wenigstens ein magnetisierbares Element (30) umfasst, das in dem Riemen (12) vorgesehen ist oder an diesem angebracht ist.

4. Fördersystem nach Anspruch 1, bei welchem die Einrichtung zum Erzeugen der Magnetkraft wenigstens einen Magneten (32, 33) umfasst, der in dem Riemen (12) vorgesehen ist oder an diesem angebracht ist.

5. Fördersystem nach Anspruch 4, bei welchem die Einrichtung zum Erzeugen der Magnetkraft wenigstens ein magnetisierbares Element (26) umfasst, das in der primären Antriebseinrichtung (14) vorgesehen ist oder an dieser angebracht ist.

6. Fördersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei welchem der wenigstens eine Magnet (32, 33, 34) ein Permanentmagnet ist.

7. Fördersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei welchem der wenigstens eine Magnet (32, 33, 34) ein Elektromagnet ist.

8. Fördersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei welchem der wenigstens eine Magnet und/oder das magnetisierbare Element, soweit vorgesehen, durch Einformen des Magneten oder des Elements an der Verwendungsstelle angebracht ist oder sind; und/oder durch Preßpassung in einem Hohlraum; und/oder durch Einrastpassung; und/oder durch einen Klebstoff; und/oder durch wenigstens eine Befestigungseinrichtung; und/oder durch eine Klemmeinrichtung; und/oder durch wenigstens eine Schraube.

9. Fördersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die primäre Einrichtung (14) einen zylindrischen Käfig (14) umfasst, der um eine durch den Spiralabschnitt des Riemens (12) verlaufende vertikale Achse drehbar ist und Antriebsoberflächen aufweist, die mit dem Riemen (12) in Eingriff stehen.

10. Fördersystem nach Anspruch 9, bei welchem die Antriebsoberflächen mit vertikal ausgerichteten Antriebsstäben (26) versehen sind.