DE2711030C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Fördergeschwindigkeit eines Schwingförderers mit Rotationsantrieb - Google Patents

Description

H Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine

p Vorrichtung zur Einstellung der Fördergeschwindigkeit

Si eines Schwingförderers mit Rotationsantrieb im Beil? reich kleiner Geschwindigkeitswerte durch periodi-

^ sehen Wechsel von Wirkzeiten mit Förder- und

', Ruhezeit. Schwingförderer sind Transportgeräte für

|;| Schutt- oder Stückgut, welches u. a. streckenweise einer

fp Behandlung, wie z. B. Kühlen oder Trocknen mittels

|| Luft, unterzogen wird.

if! Bei der Behandlung des auf dem Schwingförderer

'i[ befindlichen Gutes ist es erwünscht, jede erforderliche

£: Fördergeschwindigkeit einzustellen. Nur so ist es

S" möglich, auf einem Schwingförderer Güter verschiede-

^;; ner Art und Größe unterschiedlich zu behandeln und

,,.; damit den optimalen Kühl- oder Trocknungseffekt zu

erzielen. Die Fördergeschwindigkeit, auch Transportge-

V schwindigkeit genannt, soll möglichst von Null an

stufenlos aufwärts regelbar sein.

Es ist bekannt, daß die stufenlose Einstellung der Fördergeschwindigkeit des Schwingförderers über die Drehzahl des Rotationsantriebes mittels eines stufenlosen Getriebes möglich ist. Hierbei ergibt sich die Schwierigkeit, daß gerade im Bereich sehr kleiner Werte die Fördergeschwindigkeit von Stückgut unterschiedlichen Gewichtes sich nicht stetig mit der Drehzahl des Rotationsantriebs ändert. Werden beispielsweise, wie es üblich ist, Gußstücke nach dem Ausformen auf einer Schwingförderrinne gekühlt, so ist zu beachten, daß unterhalb einer bestimmten Antriebsdrehzahl die Förderung von Stücken bestimmter Form und Auflagefläche abrupt abbricht, während anders geformte Teile noch mit relativ hoher Geschwindigkeit weiterbewegt werden.

Nachteilig ist weiter, daß bereits geringfügige Unebenheiten des Förderbodens wie Schweißperlen, Fugen an Stoßstellen, Senkschraubenlöcher us^v. eine anfangs gleichmäßige Bewegung der Stücke zum Stillstand bringen können.

Zur Erklärung dieser Erscheinung soll das Verhalten des Gutes auf dem schräg zur Förderebene linear schwingenden Boden kurz betrachtet werden. Bekanntlich endet die sogenannte Mikrowurfförderung, bei der das Gut in der oberen Verzögerungsphase der Schwingung von der Unterlage abhebt, dann, wenn bei fallenden Werten die maximale Vertikalbeschleunigung gleich der Erdbeschleunigung ist; K, = 1, wobei Kv das Verhältnis der beiden Beschleunigungen im einschlägigen Sprachgebrauch bedeutet Aber auch bei K, < 1, wenn also das Gut nicht mehr von der Unterlage abhebt, ist die Förderung noch möglich und gerade in diesem Bereich wird vorzugsweise gearbeitet, wenn eine lange Verweilzeit des Gutes auf der Förderrinne erwünscht ist. Der Fördervorgang beruht hier auf dem Umstand, daß in der oberen V^rzögerungsphase der Schwingbewegung der Druck des Gutes auf dem Rinnboden erheblich verringert wird, da die Massenkraft dem Gewicht entgegenwirkt. Demzufolge ist auch die Reibungskraft zwischen Gut und Förderboden, R ■ μ . ρ, wobei ρ die Anpreßkraft ist, erheblich geringer als in der unteren Verzögerungsphase, wenn Massenkraft und Gewicht in der gleichen Richtung wirken, sich also addieren. Ist nun die horizontale Komponente der Massenkraft größer als die Reibungskraft, so verschiebt sich das Gut gegenüber dem Förderboden, es rutscht auf dem Förderboden.

Es ist verständlich, daß unter diesen Umständen die Fördergeschwindigkeit als die Summe dieser kleinen Verschiebungen in der Zeiteinheit in erheblichem Maße von den Reibungsverhältnissen zwischen Gut und Boden abhängt und somit nicht exakt vorauszuberechnenden Einflüssen bzw. Zufälligkeiten unterworfen ist. Damit ist gerade der für die Kühlung und Trocknung interessante Bereich sehr kleiner Fördergeschwindigkeiten bei der stufenlosen Drehzahlregelung kaum brauchbar auszunutzen.

Weiterhin ist aus OE-AS 23 31 230 ein Vibrationsförderer mit elektromagnetischem Antrieb bekannt, bei dem die Förderleistung, d. h. die Fördergeschwindigkeit, durch Spannungsänderung und nicht durch Frequenzänderung beeinflußt wird. Dazu wird der Förderer periodisch durch Abschalten des speisenden Wechselstromversorgungsteils in Ruhe versetzt, wobei die Antriebspausen sehr kurzzeitig sein müssen, wenn eine stetige Förderung erzielt werden soll. Dies bereitet bei einem elektromagnetischen Antrieb in Verbindung mit einer Förderrinne geringer Abmessungen keine besonderen technischen Probleme, da zur Beschleunigung keine nennenswerten Kräfte benötigt werden. Wechselstrom-Magnete eignen sich aber nicht zum Antrieb von Schwingförderern mit schwingenden Massen von bis zu 30 Tonnen Gewicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das auf einem gattungsgemäßen Schwingförderer befindliche Gut mit jeder gewünschten Fördergeschwindigkeit zu bewegen, unabhängig von der Gutgröße und eventuellen Unebenheiten des Förderbodens.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst.

daß der Schwingförderer als in Resonanznähe abgestimmtes Zweimassen-System ausgebildet ist, bei dem der Antriebsvorgang zeitlich wechselweise mit unterschiedlichen Drehzahlen erfolgt, wobei die höhere Drehzahl zu einer Nutzschwingweite des Förderbodens führt, bei der das Gut gefördert wird und wobei die niedrige Drehzahl das Gut auf dem Förderboden verharren läßt, d h. die Förderbewegung zu Null wird.

Um die mittlere Fördergeschwindigkeit zu verändern, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Verhältnis der Wirkzeiten der unterschiedlichen Drehzahlen stufenlos veränderbar.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß der Schwingförderer einen Antrieb aufweist, der in kurzzeitiger Folge zwei verschiedene is Ausgangs-Drehzahlen mit bis zu 20% Differenz hat.

Nach weiteren Ausbildungen der Erfindung kann der Antrieb aus zwei Antrieben mit bis zu 20% Drehzahldifferenz bestehen, wobei diese Antriebe in kurzzeitiger Folge wirksam werden oder der Antrieb besteht aus V) zwei Antriebsmaschinen mit gleicher Drehzi-il und je einer Drehzahlübersetzungseinrichtung zwischen Antriebsmaschine und Förderrinne, wobei die Drehzahlübersetzungseinrichtungen bis zu 20% differierende Übersetzungsverhältnisse aufweisen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ohne ein Abstellen des oder der Antriebe bei stets gleicher Drehzahl für die Wirkzeiten die mittlere Fördergeschwindigkeit stufenlos veränderbar eingestellt werden kann, indem das Verhältnis der Förder- und Pausenzeiten zueinander stufenlos verändert wird. Durch Verkleinern dieses Verhältnisses kann jede noch so lange Verweilzeit des Gutes auf der Förderrinne und damit seine Behandlungszeit eingestellt werden. -15

Erfindungswesentlich ist. daß das 2-Massensystem stets in Bewegung ist und daher für den Anfang der Förderzeit keine übermäßigen Beschleunigungskräfte aufzubringen sind. Eine geringe Erhöhung der Drehzahl und damit der Antriebsfrequenz reicht aus, um das Fördergut aus dem Zustand der Verharrung in der Förderrinne in Bewegung zu setzen.

Das Schwingweiten-Drehzahlverhalten des erfindungsgemäßen Schwingförderers ist beispielhaft in Fig. la dargestellt. Die Schwingweile des schwach gedämpften Systems erreicht bei der sogenannten Resonanz, also Gleichheit von Antriebsfrequenz n., und Eigenfrequenz n_c ihr Maximum bei relativ starkem Anstieg bzw. Abfall im resonanznahen Bereich.

Die von Schwingweite und Frequenz abhängige Fördergeschwindigkeit V eines bestimmten Gutes hat den skizzierten Verlauf. Für Antriebsfrequenzen zwischen Null und der Grenzdrehzahl n_e, resultierend aus einer Drehzahl zwischen Null und n_f, erfolgt keine Förderung, oberhalb von n^ ein sehr steiler Anstieg der ^pördergeschwindigkeit mit der Frequenz, d. h., der Drehzahl. Liegen nun die gewählten Antriebsdrehzahlen /7i und /72 des Rotationsantriebs geringfügig unter bzw. über n_g, so wird bei der einen absoluter Stillstand, bei der anderen stetige und konstante Förderung des &o Gutes bewirkt, obwohl der Unterschied der kinetischen Energie der drehenden und oszillierenden Massen nur gering ist. Da die in den Elektromotoren erzeugte Wiirme diesem Energieunterschied direkt proportional und damit gering ist. bleibt sie auch bei sehr kurzen Schaltabständen von ca. 3—20 Sekunden in den für handelsübliche Motoren zulässigen Grenzen.

Fig. Ib zeigt, daß bei gleicher Antriebsfrequenz n?

und gleicher Nutzschwingweite S2 d. h, gleicher kurzzeitiger Fördergeschwindigkeit bei jeweils verschiedenen Antriebs- und Pausenzeiten sich verschiedene Fördergeschwindigkeiten ergeben.

Um dem in der Förderrinne befindlichen Gut eine annähernd stetige Förderbewegung, d. h. mittlere Fördergeschwindigkeit bezogen auf einen geringen Zeitintervall von z. B. 30 Sekunden bis 1 Minute, zu erteilen, werden möglichst kurze Taktzeiten von z. B. 3—20 Sekunden gewählt Die mittlere Fördergeschwindigkeit ist das arithmetische Mittel aus zwei Takt-Intervallen, d. h. aus der Ruhephase und der Förderphase des Gutes.

Der Schwingförderer wird erfindungsgemäß mit einem Rotationsantrieb, zum Antrieb einer Schubkurbel oder einer Unwucht, ausgerüstet, der über eine bekannte Drehzahl-Minderungseinrichtung verfügt. Über eine zeitabhängige Steuerung werden wechselweise, und zwar in einem frei wählba'jn Rhythmus die Antriebsfrequenzen /?· und n? eingeste'lt. wodurch sich Stillstand bzw. Förderung des Gutes ergibt.

Eine zweckmäßige Variante zu dem einfachen Rotationsantrieb stellt ein doppelter Rotationsanirieb dar, bei dem beide Antriebsmaschinen, in der Regel Elektromotore, gleiche Drehzahl und Leistung aufweisen. Die Elektromotore wirken abwechselnd über je eine Drehzahl-Übersetzungseinrichtung mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis auf die Förderrinne ein. Die starre Koppelung der beiden Antriebe über die Schubkurbel und die Übersetzungseinrichtungen ist ohne Belang, da der jeweils in Betrieb befindliche Motor den stromlosen Motor mitdreht.

Die Erfordernis eines zweiten Elektromotors ergibt gegenüber dem bekannten, nicht regelbaren in Resonanznähe aogestimmten Schwingförderer keinen Mehraufwand. Bekanntlich wird der Motor eines solchen Förderers nach dem Anfahrmoment dimens^:onie-t, das zum erstmaligen Vorspannen der Arbeitsfedern erforderlich ist. Im Betrieb erfolgt dann ein ständiges Pendeln zwischen potentieller, in den Federn gespeicherter, und kinetischer Energie. Der Motor hat dann lediglich die relativ geringe Dämpfungsarbeit aufzubringen und wird meist nur knapp über seinem Leerlaufstrom belastet.

Durch eine einfache Schaltung werden in der Anfahrphase beide Motoren des erfindungsgemäßen Förderers erregt, so daß sich ihre Anfahrmomente addieren. Die gesamte zu installierende elektrische Leistung ist somit nicht größer als sie bei der Ausführung mit einem einzigen Antriebsmotor ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichriiigen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fi g. 2 schematised Seitenansicht eines Schwingförderers mit Schubkurbelantrieb und einem Elektromotor.

Fig. 3 schematische Stirnansicht des Schwingförderers nach F i g. 2,

F i g. 4 schematisene Seitenansicht eines Schwingförderers mit Schubkurbelantrieb, Riemenübersetzung und 2 Elektromotoren,

Fig. 5 schematische Stirnansicht des Schwingförderers nach F i g. 4.

Nach F i g. 2 und 3 ist die Förderrinne I, die die Nutzmasse darstellt, ourch die Lenker 3 mit der freien Masse 2 verbunden. Die Arbeitsfedern 4 dienen unter anderem der Resonanzabstimmung. Die Excenterwelle 5 des Schubkurbelantriebs wird über den Antrieb 6. der im vorliegenden Fall ein Keilriemenantrieb ist, von dem

Elektromotor 7 angetrieben. Der Elektromotor 7 läuft in kurzzeitigem Wechsel, wobei die einzelnen Perioden 3—20 Sekunden betragen, mit unterschiedlichen Drehzahlen. Die obere Drehzahl bewirkt eine Förderung des Gutes in der Förderrinne und die untere Drehzahl liegt nur knapp unter der Grenzdrehzahl n<j. Beide Drehzahlen differieren maximal um 20%. Die untere Drehzahl kann mit bekannten Steuereinrichtungen eingestellt werden. Die Wahl des Übersetzungsverhältnisses zwischen Elektromotor 7 und Antrieb 6 ist abhängig von der oberen Drehzahl des Elektromotors und der Antriebsfrequenz /7» der Förderrinne.

Falls dem Antrieb 6 eine hydraulische Kupplung vorgeschaltet ist, kann bei stets gleicher Drehzahl des Elektromotors 6 die kurzzeitige Drehzahlminderung des Schubkurbelantriebs durch aufgezwungenen Schlupf ir, der hydraulischen Kupplung erreich', werden.

Der in den F i g. 4 und 5 dargestellte Schwingförderer weist 2 Elektromotor 8 und 9 mit jeweils halber Antriebsleistung des Elektromotors 7 aus F i g. 2 auf. Die Elektromotore 8 und 9 differieren in ihren Drehzahlen maximalen um den obengenannten Wert bis zu 20%. Durch abwechselndes Einschalten mit Wirkzeiten von 3 — 20 Sekunden läßt sich eine stufenlose Einstellung der Fördergeschwindigkeit erzielen. Die starre Kupplung der beiden Elektromotore über die Schubkurbel und die Drehzahlübersetzungseinrichtungen 10 und 11 ist sogar von Vorteil, da der jeweils in Betrieb befindliche Elektromotor den momentan stromlosen Motor mitdreht. Die Verzögerungs- oder Beschleunigungsmomente sind gering, da das ganze System stets in Bewegung ist.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der ^!0 erfindungsgemäßen Vorrichtung nach den Fig. 4 und 5 weisen die Elektromotore 8 und 9 gleiche Antriebsleistung und gleiche Drehzahl von z.B. 1450 U/min auf. Die beiden Dreh/.ahlübersetzungseinrichtungen 10 und 11 als Verbindung zur Schubkurbel 5 werden verschleiß den gewählt, und zwar einmal so, daß die Drehzahl der Schubkurbel 450 U/min und einmal nur 400 U/min hrträgt. d. h. nur die großen Riemenscheiben auf der Schubkurbel differieren im Durchmesser. Wenn der Elektromotor 8 unter Strom steht, wird /.. B. die Förderrinne mit einer Frequenz von 450 Schwingungen pro Minute und wenn der Elektromotor 9 unter Strom steht mit einer Frequenz von nur 400 Schwingungen pro Minute angetrieben. In der Anfahrphase sind, wie oben beschrieben, beide Motoren eingeschaltet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Einstellung der Fördergeschwindigkeit eines Schwingförderers mit Rotationsantrieb im Bereich kleiner Geschwindigkeitswerte durch periodischen Wechsel von Wirkzeiten mit Förderund Ruhezeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingförderer als in Resonanznähe abgestimmtes Zweimassen-System ausgebildet ist, bei dem der Antriebsvorgang zeitlich wechselweise mit unterschiedlichen Drehzahlen erfolgt, wobei die höhere Drehzahl zu einer Nutzschwingweite des Förderbodens führt, bei der das Gut gefördert wird und wobei die niedrigere Drehzahl das Gut auf dem Förderboden verharren läßt, d. h. die Förderbewegung zu Null wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ds? das Verhältnis der Wirkzeiten der unterschiedlichen Drehzahlen stufenlos veränderbar ist

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Antrieb (7) der in kurzzeitiger Folge zwei verschiedene Ausgangsdrehzahlen mit bis zu 20% Differenz aufweist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch zwei Antriebe (8,9) mit bis zu 20% Drehzahldifferenz.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei EleKtromotoren (8,9) gleicher Drehzahl und je einer DrehzahHjbersettdngseinrichtung (10, 11) zwischen Elektromotor (8, 9) und Förderrinne (1), wobei die Drehzahlübersei.ingseinrichtungen bis zu 20% differierende Übersetzungsverhältnisse aufweisen.