DE975042C

DE975042C - Mechanischer Zerhacker mit eine Torsionsbewegung in wechselnder Richtung beschreibendem System

Info

Publication number: DE975042C
Application number: DEN9664A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl-Ing Kunzke
Original assignee: NUERNBERGER SCHWACHSTROM BAUEL
Current assignee: NUERNBERGER SCHWACHSTROM BAUEL
Priority date: 1954-10-31
Filing date: 1954-10-31
Publication date: 1961-07-20

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein mechanischer Zerhacker, dessen bewegliches System Torsionsschwingungen ausführt.

Es ist bereits ein mechanischer Stromrichter bekannt, dessen schwingendes System eine Torsionsbewegung in wechselnder Richtung beschreibt (Patent 691987). Er besteht im wesentlichen aus einem Treibmagnetsystem, einer Torsionsfeder und aus dem mit Kontakten ausgerüsteten Anker, der von der Torsionsfeder getragen wird. Die beweglichen Kontakte sind mit dem Anker über Biegefedern verbunden. Die Ankopplung des Kontaktsystems an das bewegliche System erfolgt also biegeelastisch; es liegt somit kein echter Torsionszerhacker vor. Da das Kontaktsystem naturgemäß nur mit einer verhältnismäßig geringen Masse behaftet sein kann, neigt ein derartiger Zerhacker zu starken Prellungen.

Das bewegliche System eines mechanischen Zerhackers hat stets zwei grundsätzliche Aufgaben zu erfüllen, nämlich die Steuerung des Systems einerseits und die Frequenzbestimmung andererseits. Es wird daher naturgemäß als Schwingungssystem ausgebildet, das unter dem Einfluß einer periodisch wirkenden Zwangskraft ungedämpfte Schwingungen ausführt. Erstrebenswert ist ein stetiger Schwingungsvorgang, da dann der mechanische Energieverlust ein Minimum beträgt, die Lagerung des gesamten Zerhackersystems, insbesondere der Gegenkontakte, also kaum noch Schwierigkeiten be-

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reitet und die Treibleistung gering gehalten werden kann. Die funktionsbedingte Verkopplung mit dem Kontaktsystem wirkt jedoch auf das Schwingsystem wie eine unstetige Dämpfungskraft. Der technische Zerhacker stellt also stets eine Kompromißlösung dar zwischen dem erforderlichen Kopplungsgrad des Kontaktsystems mit dem Schwingsystem einerseits und einem tragbaren Aufwand für die Lagerung sowie einen möglichst geringen Energieverlust

ίο andererseits. Eine zu lose Ankopplung ist zu vermeiden, da dann die Kontaktdrücke zu gering werden und die Kontaktwiderstände mit geringer werdendem Kontaktdruck ansteigen. Bei der Wahl des Kopplungsgrades ist weiterhin zu beachten, daß aus elektrischen Gründen bei sicherer Prellfreiheit möglichst große Schließ- und Abschaltgeschwindigkeiten vorteilhaft sind. Insbesondere mit Rücksicht auf die Prellfreiheit ist ferner die Ankopplung des Kontaktsystems an das schwingende System gleichsinnig, d. h. so zu gestalten, daß die vergleichsweise große Masse des schwingenden Systems im Sinne der Kontaktsteuerung wirkt, also eine eindeutige Kontaktgabe unterstützt. Die Erfindung betrifft unter Beachtung der erläuterten Gesichtspunkte einen mechanischen Zerhacker, dessen bewegliches System Torsionsschwingungen in wechselnden Richtungen beschreibt und der einen im Vergleich zum Kontaktsystem schweren Anker aufweist. Die Erfindung ist durch eine lose torsionselastische Ankopplung des Kontaktsystems an das Antriebssystem gekennzeichnet und durch eine solche Anordnung der Einzelteile, daß die Schwerpunktsachse beider Systeme mit der Schwingungsachse der Torsionsfeder zusammen^fällt·

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend an Hand der Figuren der Zeichnung dargelegt und beschrieben.

Fig. ι zeigt das Prinzip des Torsionszerhackers in der Seitenansicht;

Fig. 2 stellt den gleichen Zerhacker in der Vorderansicht dar.

Der Zerhacker besteht im wesentlichen aus einem U-förmigen oder kastenförmigen Rahmen, dem Treibmagnetsystem, einem Anker, einer Torsionsfeder und aus dem Kontaktsystem. Der Rahmen kann aus Metall oder Keramik und im Bereich des Treibmagneten aus einem ferromagnetischenWerkstoff bestehen. Im erläuterten Beispiel ist der aus Flußstahl bestellende U-förmige Rahmen mit ι bezeichnet. Er trägt die beiden Treibmagnete 2 und 3 und hält die Torsionsfeder 4. Letztere kann beispielsweise aus einem Metallband, vorzugsweise einem Stahlband, aber auch aus sonstigen metallisehen oder nichtmetallischen torsionselastischen Werkstoffen in Band- oder Drahtform bestehen und mit dem Rahmen 1 nachstellbar montiert, beispielsweise verschraubt sein. Die Torsionsfeder 4 trägt den ferromagnetischen Anker 5· Im Hinblick auf eine möglichst geringe Antriebsleistung ist das Magnetfeld so auszubilden bzw. der Anker derart anzuordnen, daß der magnetische Fluß weitgehend im Ferromagnetikum verläuft. Gegebenenfalls ist es vorteilhaft, dem Spulenfeld noch ein Gleichmagnetfeld zu überlagern. In diesem Fall kann beispielsweise der ferromagnetische Anker 5 als Permanentmagnet ausgebildet sein. Der vergleichsweise schwere Anker 5 bestimmt zusammen mit der Federcharakteristik die Frequenz des schwingenden Systems. Die Träger 6 und 7 für die beweglichen Kontakte bestehen aus vergleichsweise starrem Werkstoff und sind auf der Torsionsfeder montiert. Die Torsionsfeder ist in mehrere Abschnitte verschiedener Steifigkeit unterteilt und weist insbesondere mehrere Torsionselemente, ζ. Β. Torsionsstege, 4_a, 4_& und 4_C auf. Die Unterteilung der Torsionsfeder in mehrere Abschnitte verschiedener Steifigkeit läßt sich beispielsweise, wie zeichnerisch dargestellt, durch örtliche Querschnittsveränderungen bewerkstelligen. Die elastische An- kopplung des Kontaktsystems an das schwingende System erfolgt im dargestellten Beispiel über das Torsionselement 4₆. Die fest angeordneten Gegenkontakte bzw. deren Kontaktträger sind mit 8 und 9 bzw. 10 und 11 kurz angedeutet.

Der große Vorteil des mechanischen Torsionszerhackers nach der Erfindung wird offenbar, wenn man sich seine Wirkungsweise kurz vergegenwärtigt. Unter dem Einfluß des Treibmagneten wird das schwingende System aus seiner Ruhelage ausgelenkt, die Torsionsfeder 4 also gespannt. Die Kontaktgabe erfolgt zwar gedämpft, jedoch eindeutig und insbesondere prellfrei, da infolge der im wesentlichen torsionselastischen Kopplung zwischen dem an sich vergleichsweise starren Kontaktsystem und dem Anker über den Torsionssteg 4₆ die verhältnismäßig schwere Masse des Ankers gleichsinnig auf die Kontaktsteuerung einwirkt. Dieser Vorteil ist nur dem echten Torsionszerhacker eigentümlich, da Konstruktionen, bei denen die Ankopplung des Kontaktsystems über biegeelastische Elemente bewerkstelligt wird, auf Grund der Eigenfederung des Biegegliedes zu Prellungen neigen. Die biegeelastischen Elemente stellen nämlich ein mechanisch schwingfähiges System dar, das gebildet wird aus ihrer Masse und der des Kontaktstückes sowie aus der durch die Federwirkung dargestellten Rückstellkraft. Derartige Systeme schwingen im wesentlichen nach ihrer Eigenschwingung und inneren Dämpfung aus, da sie mit dem Schwingvorgang des Hauptsystems nur lose gekoppelt sind. In ungünstigen Fällen kann es zu Schwebungen zwischen der Grundschwingung des Schwingungssystems und der Eigenschwingung des Kontakt- systems kommen, wodurch die Prellgefahr noch erhöht wird. Zwar können die im Kontaktsystem entstehenden Oberschwingungen auch bei dem Torsionszerhacker gemäß der Erfindung auftreten; diese werden aber durch die Mitnahmewirkung des Ankers, der in gleichsinniger Richtung tordiert, unterdrückt. Schwingungssystem und Kontaktsystem sind also gewissermaßen gleichsinnig verkoppelt.

Um die angestrebte Wirkung auch zu erreichen, erfolgt die Ausbildung des schwingenden Systems

so, daß seine Schwerpunktsachse mit der Schwingungsachse zusammenfällt. Der mechanische Zerhacker ist in diesem Fall unempfindlich gegen lineare Beschleunigungen.

Die elastische Aufhängung bzw. Lagerung des die Erfindung bildenden Zerhackers wird mit Rücksicht auf einen möglichst günstigen Energieabfluß gegebenenfalls in der dynamischen Schwerpunktachse des gesamten Zerhackersystems, die im ίο allgemeinen mit der Schwingungsachse des Schwingsystems nicht zusamenfallen wird, an zwei Punkten vorgenommen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Mechanischer Zerhacker mit eine Torsionsbewegung in wechselnder Richtung beschreibendem Antriebssystem mit im Vergleich zum Kontaktsystem schwerem Anker, gekennzeichnet durch eine lose torsionselastische Ankopplung des Kontaktsystems an das Antriebssystem und durch eine solche Anordnung der Einzelteile, daß die Schwerpunktsachse beider Systeme mit der Schwingungsachse der Torsionsfeder zusammenfällt.
2. Mechanischer Zerhacker nach Anspruch i_f gekennzeichnet durch eine zwischen gegenüberliegenden Teilen seines Rahmens eingespannte, gegebenenfalls nachstellbare Torsionsfeder mit Abschnitten örtlich verschiedener Steifigkeit.
3. Mechanischer Zerhacker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsfeder aus metallischem Werkstoff besteht, z. B. als Stahlband ausgebildet ist, insbesondere mehrere Torsionsstücke, gegebenenfalls verschiedener Steifigkeit, enthält.
4. Mechanischer Zerhacker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker mit dem Kontaktsystem über einen Torsionssteg gekoppelt ist.
5. Mechanischer Zerhacker nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerhackersystem in seiner dynamischen Schwerpunktsachse gelagert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 691 987.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen