DE2924528C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fördern von Stoffen auf einer geneigten Unterlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 4. Ein solches Verfahren bzw. die Vorrichtung ist aus der CH-PS 3 16 590 bekannt.

Bei der bekannten Anordnung enthält die geneigte Fläche magnetische Teile, die periodisch von Elektromagneten derart angezogen werden, daß sich die geneigte Fläche in der Art eines Rüttelsiebes kontinuierlich auf und ab bewegt.

Da die magnetisch ansprechenden Teile der bekannten Anordnung keine gerichtete Magnetwirkung haben, das heißt selbst keine Magnete sind, können die Elektromagneten nur anziehende Kräfte auf die geneigte Fläche ausüben. Im Zusammenhang mit der elastischen Halterung der Unterlage wird diese somit in gleichmäßige Schwingungen versetzt.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß trotz eines relativ großen Energieaufwandes für die Erzeugung der Schwingungen die zu fördernden Stoffe an der schwingenden Fläche haften bleiben können, da die Frequenz der Schwingungen wegen der Massenträgheit und der magnetischen Selbstinduktion nur kleine Werte annehmen kann. Deshalb ist bei der bekannten Anordnung auch vorgesehen, daß zusätzlich von unten Luft durch die zu diesem Zweck poröse Fläche geblasen wird, wozu jedoch ein erheblicher konstruktiver Aufwand getrieben werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Effektivität des Stofftransportes bei dem Verfahren bzw. der Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 4 genannten Art zu verbessern, das heißt mit geringem konstruktivem Aufwand und geringem Leistungsverbrauch einen sicheren Stofftransport zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 4 dadurch gelöst, daß die Einwirkung auf die den zu fördernden Stoff tragende, geneigte Unterlage nicht kontinuierlich, sondern in Form von kurzzeitigen Einzelimpulsen erfolgt, wobei das Taktverhältnis der Impulse, das heißt die Impulsdauer im Verhältnis zu den Pausen zwischen den Impulsen so gewählt wird, daß die Frequenz der Impulsfolge außerhalb der Eigenfrequenzen des Systems liegen. Der Unterlage werden somit kurze, aber kräftige Impulse mitgeteilt, wobei erfindungsgemäß der Effekt der Abstoßung zwischen einem Primärstrom und dem davon induzierten Sekundärstrom, das heißt ein elektrischer (und nicht ein magnetischer) Effekt benutzt wird.

Erfindungsgemäß wird die geneigte Unterlage somit nicht in gleichmäßige, relativ langsame Schwingung versetzt, sondern es wird auf diese Unterlage in Abständen ein Schlag bzw. ein kurzer Kraftimpuls von unten ausgeübt.

Dieser Schlag von unten bewirkt, daß sich eventuell anhaftende Teile des zu fördernden Stoffes aufgrund der Impulsübertragung von der geneigten Fläche lösen und damit sicher weiterbefördert werden. Der Energiebedarf für den Transport ist dabei wegen der kurzen Impulsdauer außerordentlich gering. Außerdem läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung wegen ihrer Kompaktheit und ihres einfachen Aufbaues auch an bestehenden Behältern und an Fahrzeugen anbringen und kann zur Unterstützung des Transports von Schüttgütern durch Rohrleitungen herangezogen werden.

Die Unteransprüche 2 bis 3 und 5 bis 7 beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der entsprechenden Vorrichtung.

Das Verfahren und die Vorrichtung zum Fördern von Stoffen werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Form eines mechanischen örtlichen Einzelimpulses,

Fig. 2 einen Teil einer geneigten Fläche mit Schüttgut in der ersten Phase des Trennungsvorganges der Teilchen des zu transportierenden Guts von der tragenden Fläche,

Fig. 3 einen Teil der geneigten Fläche mit Schüttgut in der zweiten Phase des Trennungsvorganges,

Fig. 4 einen Teil der geneigten Fläche mit Schüttgut in der dritten Phase des Trennungsvorganges,

Fig. 5 ein Schema zur Veranschaulichung des Vorganges der Fortbewegung des Schüttgutes,

Fig. 6 ein grundsätzliches Schema der Vorrichtung zur Fortbewegung von Stoffen,

Fig. 7 eine Variante der Vorrichtung,

Fig. 8 einen Bunker und elektromagnetische Induktoren mit stromleitendem Element im Längsschnitt,

Fig. 9 einen Kipper mit einem am Kasten angeordneten elektromagnetischen Induktor und

Fig. 10 den Schnitt X-X aus Fig. 9.

Das Verfahren zum Fördern von Stoffen auf einer geneigten Fläche besteht darin, daß in der geneigten Fläche eine elastische Verformung erzeugt wird, indem man auf sie mit mechanischen örtlichen Einzelimpulsen einwirkt, die untereinander durch Pausen getrennt sind.

Die optimale Form eines solchen Impulses ist die in Fig. 1 dargestellte Zahnform, wobei F die Impulskraft und τ die Impulsdauer sind.

Von den Stellen der Einwirkung des örtlichen Einzelimpulses mit der Kraft F pflanzt sich eine Druckwelle in die Tiefe des Systems "geneigte Fläche 1 - Schüttgut 2" fort. Bei der Reflexion dieser Druckwelle an der freien Oberfläche des Schüttgutes 2 erfolgt eine Umwandlung in eine Dehnungswelle, die sich von der freien Oberfläche in die Tiefe des Schüttgutes 2 fortpflanzt und eine Trennung von der tragenden Fläche 1 verursacht (Fig. 2-4).

Für Fig. 3 gelten folgende Bezeichnungen:

σ₁normale Druckspannung, hervorgerufen durch einen einzelnen Einwirkungsimpuls, λ₁Druckzone in der geneigten Fläche 1.

In Fig. 4 bedeuten:

σ₂normale Dehnungsspannung, hervorgerufen durch die Reflexion der Druckwelle an der freien Oberfläche des Schüttugtes 2, λ₂Dehnungszone im Schüttgut 2.

Die Trennung des Stoffes 2 (Fig. 5) von der geneigten Fläche 1 und das Hochwerfen desselben erfolgt in der Einwirkungsrichtung des örtlichen Einzelimpulses. Beim Zurückfallen des Schüttgutes 2 auf die geneigte Fläche 1 verlagert es sich in Richtung der Neigung der Fläche 1 und gelangt so in die Wirkungszone des nächsten örtlichen Einzelimpulses. Es ist möglich, die elastische Verformung in der tragenden Fläche durch die Einwirkung an mehreren Punkten mit örtlichen Einzelimpulsen gruppenweise synchron zu erregen. Die Punkte der synchronen Einwirkung von örtlichen Einzelimpulsen müssen innerhalb einer Gruppe in einem Abstand voneinander liegen, in dessen Mitte die Summenamplitude der örtlichen Einzelimpulse für die Trennung des Stoffes 2 von der tragenden Fläche 1 ausreicht. In der Mitte des Abstandes zwischen zwei Gruppen der synchronen Einwirkung muß die Amplitude der mechanischen Einzeleinwirkung in jedem der äußeren Punkte der benachbarten Gruppen für die Trennung des Stoffes 2 von der tragenden Fläche 1 ausreichen. Die angegebene synchrone Einwirkung ruft eine Interferenz der Verformungswellen in der geneigten Fläche hervor, wodurch eine gleichzeitige Einwirkung auf das zu fördernde Schüttgut in einem größeren Bereich erfolgt.

Für die Erzeugung der örtlichen Einzelimpulse ist die Anwendung einer schnellwirkenden, trägheitsarmen Impulskraft auf die geneigte Fläche erforderlich. Zu diesem Zweck können nur Einwirkungsarten eingesetzt werden, die mit keiner Bewegung von Massen verbunden sind.

Als solches Mittel können Impulse eines elektromagnetischen Feldes benutzt werden.

Eine Untersuchung hat gezeigt, daß die maximale Wirksamkeit der Einwirkung auf das Schüttgut bei einer Impulsdauer erzielt wird, die höchstens ¼ der Periode der Eigenschwingungen der geneigten Fläche ausmacht. Aus der Berücksichtigung der Steifheit der herkömmlichen Konstruktionen, die eine Eigenfrequenz nicht unter 30 Hz aufweisen, ergibt sich, daß die Impulsdauer 10^-2 s nicht überschreiten darf. Die Amplitude des örtlichen Einzelimpulses und die Beschleunigung der Oberflächenpunkte, die während der Wirkungsdauer dieses Impulses erzeugt wird, reichen für die Trennung des Stoffes 2 von der tragenden Fläche 1 aus.

Die Schubspannungen zwischen der geneigten Fläche 1 und dem Stoff 2, die infolge der Krümmung der Fläche 1 während der Fortpflanzung der Verformungswellen in dieser erzeugt werden, reduzieren die erforderliche Größe der Beschleunigung der Punkte der geneigten Fläche. Die Amplitude des örtlichen Einzelimpulses darf die Größe, bei der in der tragenden Fläche Spannungen erzeugt werden, die gleich der Schwingungsfestigkeit oder der Wechselstreckgrenze des Werkstoffes der tragenden Fläche 1 sind, nicht übersteigen. Deshalb muß die Dauer des örtlichen Einzelimpulses mindestens 10^-5 s betragen.

In den Pausen zwischen den vorangegangenen und dem nachfolgenden örtlichen Einzelimpuls wird die Energie für den nachfolgenden Impuls aufgespeichert. Das ermöglicht eine Impulsleistung, die den mittleren Leistungsverbrauch weit übersteigt.

Die Dauer der Pausen zwischen den örtlichen einzelnen Einwirkungsimpulsen ist um das 100- bis 10 000fache größer als die Dauer eines Impulses. Eine geringere Dauer der Pause ergibt keine wesentliche Herabsetzung des Leistungsverbrauchs und ermöglicht es nicht, die erforderliche Amplitude des örtlichen Einzelimpulses zu erzielen, während eine größere Dauer der Pause zu einer Verlängerung des Vorganges der Beförderung des Stoffes 2 auf der geneigten Fläche 1 führt.

Die Vorrichtung zur Fortbewegung von Stoffen enthält einen in unmittelbarer Nähe der geneigten Fläche 1 angeordneten elektromagnetischen Induktor 3 (Fig. 6) und ein stromleitendes Element 4. Der elektromagnetische Induktor 3 besteht aus einigen Drahtwindungen, die in einem dielektrischen Gehäuse untergebracht sind.

Das stromleitende Element 4 ist eine Platte aus einem Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, z. B. aus Kupfer oder Aluminium, und zwischen dem Induktor 3 und der geneigten Fläche 1 angeordnet.

Die Induktoren 3 können längs der ganzen geneigten Fläche 1 angeordnet werden.

Die elektromagnetischen Induktoren 3 sind über Thyristoren 5 und einen Energiespeicher 6 mit einer Energiequelle 7 verbunden.

Der Energiespeicher 6 enthält einen Kondensator 8 und eine Einrichtung 9 zu dessen Aufladung.

Die Einrichtung 9 kann ein Gleichrichter 10 und ein Transformator 11 sein.

Die Steuerelektroden der Thyristoren 5 sind an ein Steuergerät 12 angeschlossen, das in Reihe geschaltet einen Impulsgenerator 13, ein Schieberegister 14 und einen Signalverstärker 15 enthält.

Wird die geneigte Fläche 1 aus einem stromleitenden Material hergestellt, so können die Elemente 4 entfallen.

In der Fig. 7 ist eine Variante der Vorrichtung zur Fortbewegung von Stoffen dargestellt, in der jeweils drei nebeneinander angeordnete elektromagnetische Induktoren 3 in Reihe geschaltet sind und eine kohärente Quelle 16 für mechanische Impulse bilden, die über den Thyristor 5 an den Energiespeicher 6 angeschlossen ist.

In Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch einen Bunker 17 dargestellt, der mit einem Schüttgut 2 gefüllt ist und an dessen geneigter Fläche 1 mit Hilfe von Winkeln 18 die elektromagnetischen Induktoren 3 und die stromleitenden Elemente 4 befestigt sind.

In Fig. 9 ist ein Kipper 19 gezeigt, bei dem am unteren Teil des Kastens 20 der elektromagnetische Induktor 3 angebracht ist. Es ist zweckmäßig, diesen Induktor 3 in der Nähe der Fahrerkabine anzuordnen.

Der elektromagnetische Induktor 3 ist am Kasten 20 mittels der Winkel 18 (Fig. 10) befestigt.

Die Vorrichtung zur Fortbewegung von Stoffen funktioniert wie folgt. Beim Anlegen der Spannung der Energiequelle 7 (Fig. 6) an den Energiespeicher 6 wird der Kondensator 8 aufgeladen. Wird ein Signal vom Steuergerät 12 der Steuerelektrode eines der Thyristoren 5 zugeführt, so wird dieser leitend, und der Kondensator 8 entlädt sich über den elektromagnetischen Induktor 3. Der Entladestromimpuls, der durch die Windungen des Induktors 3 läuft, erzeugt um diesen herum einen elektromagnetischen Impuls, welcher im stromleitenden Element 4 einen sekundären Impulsstrom induziert.

Durch das Zusammenwirken des Entladestromimpulses mit dem sekundären Impulsstrom wird das stromleitende Element 4 mit der geneigten Fläche 1 vom elektromagnetischen Induktor 3 abgestoßen. Es entsteht ein mechanischer örtlicher Einzelimpuls, der eine elastische Verformung der Fläche 1 mit großen Trägheitskräften hervorruft, die das Schüttgut 2 von der Fläche 1 abwerfen, wodurch es von dieser Fläche getrennt wird. Beim Zurückfallen des Schüttgutes 2 auf die Fläche 1 verlagert es sich in Richtung der Neigung der Fläche 1 und gelangt in den Wirkungsbereich des nächsten elektromagnetischen Induktors 3. Danach wiederholt sich dieser Vorgang bis zur vollständigen Befreiung der Fläche 1 vom Stoff 2. Die Einschaltfolge der elektromagnetischen Induktoren 3 wird durch das Steuergerät 12 bestimmt. Der Impulsgenerator 13 erzeugt eine kontinuierliche Folge von Spannungsimpulsen, die an das Schieberegister 14 gelangen und dann vom Verstärker 15 verstärkt werden. Vor Arbeitsbeginn ist in die erste Stelle des Schieberegisters eine logische Eins eingegeben, während alle übrigen Stellen logische Nullen enthalten. Dabei wird der Thyristor 5 leitend, der mit der ersten Stelle des Schieberegisters 14 verbunden ist. Beim Eintreffen des ersten Impulses vom Impulsgenerator 13 geht die logische Eins in die zweite Stelle über. Beim Eintreffen des zweiten Impulses vom Generator 13 wird der Thyristor 5, der mit der zweiten Stelle des Schieberegisters 14 verbunden ist, leitend, und die logische Eins geht in die nächste Stelle über usw.

Für die gleichzeitige synchrone Einschaltung von mehreren elektromagentischen Induktoren 3 (Fig. 7) werden diese in kohärente Quellen 16 mechanischer Impulse vereinigt, von denen jede von ihrem eigenen Thyristor 5 ausgesteuert wird. Die synchrone Einschaltung von mehreren elektromagnetischen Induktoren 3 erzeugt in der geneigten Fläche 1 eine Interferenz von elastischen Verformungen, wodurch der Bereich der gleichzeitigen mechanischen Einwirkung auf das zu befördernde Schüttgut 2 erweitert wird.

Der Einsatz der Vorrichtung zur Fortbewegung von Stoffen im Bunker 17 (Fig. 8) ermöglicht es, das Hängenbleiben des Stoffes in diesem auszuschließen und eine unterbrechungslose Versorgung mit diesem Stoff sicherzustellen.

Beim Anbringen von elektromagnetischen Induktoren 3 am Kasten 20 des Kippers 19 wird das Ausladen des Schüttgutes aus dem Kasten erleichtert und das Klebenbleiben desselben an den Wänden des Kastens 20 verhindert.

Claims (7)

1. Verfahren zum Fördern von Stoffen (2) auf einer geneigten Unterlage (1) durch Erregung von elastischen Verformungen in der Unterlage (1) mittels der Einwirkung von örtlich erzeugten Impulsen eines elektromagnetischen Feldes, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung auf die geneigte Unterlage (1) durch induzierte Sekundär- Impulsströme erfolgt, und daß die Dauer der Impulse im Bereich von 10^-5 Sekunden bis 10^-2 Sekunden liegt und die Pause zwischen den Impulsen um das 100- bis 10 000fache länger ist als die Impulsdauer.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Pause zwischen den einzelnen Impulsen die Energie für den nächsten Impuls aufgespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen örtlichen Impulse gruppenweise synchron an mehreren Punkten der geneigten Unterlage (1) erzeugt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, mit einer Energiequelle (7) und einem gesteuerten Impulsschalter (5, 12), gekennzeichnet durch ein stromleitendes Element (4) an der geneigten Unterlage (1), in dem die Sekundärströme induziert werden, und durch einen elektromagnetischen Induktor (3), der den Primärstrom führt und mit der Energiequelle (7) über den gesteuerten Impulsschalter (5, 12) und über einen Energiespeicher (6) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei nebeneinander angeordnete elektromagnetische Induktoren (3) in Reihe geschaltet sind und über den gesteuerten Impulsschalter (5, 12) an den Energiespeicher (6) angeschlossen sind, wobei die in Reihe geschalteten Induktoren (3) eine kohärente Quelle (16) von mechanischen Impulsen bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerte Impulsschalter Thyristoren (5) zur Steuerung des Primärstromes aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das stromleitende Element eine elektrisch leitende Platte (4) ist, die zwischen der geneigten Unterlage (1) und dem elektromagnetischen Induktor (3) angeordnet ist.