WO2020200943A1 - Vorrichtung und verfahren zum einstellen und regeln wenigstens einer schwingungsmode mittels der vielzahl von unwuchterregereinheiten an einer siebvorrichtung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum einstellen und regeln wenigstens einer schwingungsmode mittels der vielzahl von unwuchterregereinheiten an einer siebvorrichtung Download PDF

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WO2020200943A1
WO2020200943A1 PCT/EP2020/058268 EP2020058268W WO2020200943A1 WO 2020200943 A1 WO2020200943 A1 WO 2020200943A1 EP 2020058268 W EP2020058268 W EP 2020058268W WO 2020200943 A1 WO2020200943 A1 WO 2020200943A1
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WO
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unbalance exciter
exciter units
cluster
clusters
unbalance
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PCT/EP2020/058268
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Guido Leuschen
Florian Malcher
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Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Thyssenkrupp Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/42—Drive mechanisms, regulating or controlling devices, or balancing devices, specially adapted for screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • B06B1/16—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • B06B1/161—Adjustable systems, i.e. where amplitude or direction of frequency of vibration can be varied
    • B06B1/166—Where the phase-angle of masses mounted on counter-rotating shafts can be varied, e.g. variation of the vibration phase

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for setting and regulating at least one oscillation mode by means of the multiplicity of unbalance exciter units on a screening device.
  • the invention relates to a device and a method according to the preamble of the respective independent or subsidiary claim.
  • Methods and devices for setting the vibratory behavior of a vibratory conveyor with counter-rotating unbalance drives driven by an electric motor are known. For example, it is known to adjust the position of the unbalanced masses relative to one another.
  • the desired oscillation angle can be changed during operation and / or a predefinable oscillation angle can be maintained regardless of the material being conveyed.
  • the object of the invention is to provide a device and a method with the features described above, with which the range of functions of vibrating sieves, in particular vibratory conveyors, can be expanded in a simple manner, in particular with an advantageous structural design, in particular with the largest possible Variability.
  • This object is achieved by a device and a method according to the independent patent claims.
  • Advantageous exemplary embodiments are listed in the subclaims.
  • this object is achieved in particular by a sieve device set up for sieving material to be sieved, in particular for sieving mineral rock, the sieving device having a plurality of imbalance exciter units which act vibrationally at a plurality of coupling points on the sieving device, the sieving device having a control and regulating device and is set up to set and regulate at least one vibration mode by means of the plurality of unbalance exciter units; wherein the unbalance exciter units are grouped in several clusters of at least two unbalance exciter units, each cluster being vibrationally coupled to the screening device in one of the coupling points, the screening device being set up by means of the control and regulating device to control and regulate the respective cluster to act on the screening device by a cluster oscillation in the respective coupling point per cluster, with at least two of the clusters being controllable and controllable as a function of one another with respect to the oscillation generated, in particular at least four clusters (i.e. at least eight unbalance exciter units).
  • a regulation in subsets according to the number of clusters can on the one hand take place in a comparatively simple manner as a function of the number of pathogens per cluster, on the other hand great variability can be provided by the plurality of clusters.
  • Each cluster can generate a cluster oscillation by a plurality of excitation units, which can be coupled into the mechanical structure in particular in the area of a oscillation node.
  • the excitation can take place at several coupling points in coordination with one another and be optimized for a particular operating state. Last but not least, this enables an optimized, lean structural design. Safety factors can be reduced. For example, a change from linear to elliptical or circular oscillation can be set in a simple manner.
  • the sieving can take place in a particularly selective manner, for example individually with regard to a large amount of material and / or a large amount of fines or with regard to a small amount of material and / or a small amount of fines.
  • Energy advantages can also be achieved, in particular due to the high efficiency with regard to the excitation. Mechanical transmission losses can be minimized.
  • a freely modulatable oscillation shape can be implemented in a flexible manner, in particular also scalable and customizable with the same control concept for different devices.
  • the shape of the sieve structure can be modulated almost freely in terms of amplitude and shape.
  • a different vibration behavior can be generated for material input (loading) and with regard to material output (individual controllability, in particular depending on the
  • Mechanical components or mechanical interfaces can in particular be designed as described in the publication DE 10 2017 218 371 B3.
  • the clusters can be arranged in the area of the oscillation nodes according to the arrangement described in this publication.
  • a cluster oscillation is to be understood in particular as an oscillation generated together by a plurality of unbalance exciter units (oscillation resulting from superimposed individual oscillations of the cluster).
  • the cluster vibration can preferably be introduced into the mechanical structure of the screening device at a (single) predefinable coupling point. In other words: one point of application of vibration can be defined for each cluster.
  • An unbalance exciter unit is to be understood as meaning, for example, a unit with a regulated rotatable mass, in particular an asynchronous motor, which is set up to generate a predefinable oscillation pattern.
  • the unbalance exciter units are vibrationally coupled to the screening device in at least two coupling points on opposite sides of a screen deck, in particular in an arrangement in a cluster of two, three or four unbalance exciter units per coupling point.
  • a coupling for optionally two, three or four or even more exciters per cluster or per coupling point can be arranged on each side walls, in particular in the area of a vibration node.
  • the unbalance exciter units are arranged in clusters in a twin arrangement and / or in a triplet arrangement (clusters with three unbalance exciter units each) and / or in a quadruple arrangement (clusters with four unbalance exciter units each), in particular each on a side wall of the screening device. This also makes it easier to initiate the cluster oscillation at a predefined coupling point.
  • the unbalance exciter units can be arranged in clusters in pairs in a twin arrangement, the paired unbalance exciter units being arranged horizontally next to one another or vertically one above the other.
  • the unbalance exciter units can be arranged in clusters in a triplet arrangement, the three unbalance exciter units each being arranged in a triangular arrangement, in particular according to an equilateral triangle, in particular with the tip of the triangle pointing downwards.
  • the unbalance exciter units can be arranged in clusters in a quadruple arrangement, the four unbalance exciter units each being arranged in a parallelogram arrangement, in particular with an offset in the horizontal direction.
  • the unbalance exciter units can be arranged in clusters of two or three unbalance exciter units or a multiple thereof.
  • the clusters can each be individually controllable, in particular also depending on one another in terms of control technology.
  • the respective unbalance exciter unit is defined or regulated / regulatable by at least one of the following parameters: unbalance mass, exciter speed, excitation direction (in particular direction of rotation), phase offset to at least one of the further unbalance exciter units.
  • unbalance mass is defined or regulated / regulatable by at least one of the following parameters: unbalance mass, exciter speed, excitation direction (in particular direction of rotation), phase offset to at least one of the further unbalance exciter units.
  • the Last but not least, the ability to combine these parameters provides a high degree of variability and targeted influence on control effects.
  • the unbalance exciter units are each designed as asynchronous motors or have at least one asynchronous motor.
  • the screening device has at least four clusters, each with at least two unbalance exciter units.
  • the sieve device is set up for powerless passage through a resonance range, in particular when starting or switching off.
  • the screening device has:
  • a sieve box which comprises two outer side walls, with at least two vibration systems for vibrating excitation being arranged on each of the two side walls and with the two side walls each having at least two vibration nodes according to a bending mode,
  • At least one screen deck that rests on the at least two cross members.
  • the aforementioned object is also achieved in particular by a method for setting and regulating at least one vibration mode of a screening device, in particular when screening material to be screened, in particular when screening mineral rock, the respective vibration mode being regulated by means of a large number of unbalance exciter units; wherein each of the unbalance exciter units is controlled and regulated individually with regard to a plurality of parameters, in particular at least with regard to the parameters excitation force and excitation direction, the unbalance exciter units in an arrangement in several clusters of at least two unbalance exciter units to act on the screening device by a cluster vibration in a respective one Coupling point per cluster are controlled and regulated, with at least two of the clusters being controlled and regulated as a function of one another with respect to the generated vibration, in particular at least four clusters (that is to say at least eight unbalance exciter units).
  • the scheme can also be simplified in that one of several optional vibration-related specifications is made for a respective cluster, whereby a desired absolute vibration effect is set in combination with the other clusters. For example, with four clusters and three to five predefined exciter states, a large number of different operating states can be imposed in a simple manner.
  • the screening device for each cluster is optionally set / regulated to a linear oscillation or an elliptical oscillation or a circular oscillation.
  • the free variability with regard to the type of oscillation can be regarded as a great advantage with regard to a multifunctional use of the device.
  • the screening device can be regulated to a linear vibration for each cluster by regulating or varying at least the direction of excitation.
  • the screening device can be adjusted to an elliptical oscillation for each cluster by regulating at least two excitation directions as a function of one another.
  • the screening device can be adjusted to a circular oscillation per cluster by operating the unbalance exciter units with the same excitation direction, in particular with a 180 ° phase offset.
  • the screening device can be adjusted to a circular or elliptical vibration for each cluster based on a linear vibration, or vice versa, in that at least one of several excitation directions is changed and at least one excitation direction is kept constant.
  • the oscillating body oscillates in a preferred oscillation direction, similar to a linear oscillator, but this oscillation is superimposed by an oscillation transverse to the main oscillation direction with an amplitude between 0 (linear oscillation) and the amplitude of the main oscillation direction (circular oscillation).
  • An operating mode with elliptical oscillation makes it possible in particular to combine the advantages of an aligned throw that can be achieved by linear oscillators with a comparatively low risk of clogging (lower than with circular oscillators).
  • At least one of the following parameters is regulated per cluster, in particular individually for each unbalance exciter unit: excitation force, excitation speed, excitation direction (in particular direction of rotation), Phase offset to at least one of the unbalance exciter units, in particular in the case of combined control of at least the exciter speed parameters,
  • phase offset can be regulated in particular by varying the speed as a function of time.
  • the at least one oscillation mode of the screening device is set by the oscillation form of all clusters at least through combined control of at least the parameters excitation speed
  • Excitation direction and phase offset per cluster is regulated coordinated, in particular with reference to at least one master curve per cluster.
  • individual master curves with virtual axes can be specified for each excitation unit, in particular each coupled to an overall master curve.
  • Deviations between the real (current) axis and the virtual axis can be defined as a control deviation for specifying control-related countermeasures.
  • Rotary angle encoders When regulating e.g. Rotary angle encoders (incremental encoders, absolute encoders, resolvers) can be used to record current relative positions. Such sensors can be in communication with frequency converters.
  • exciter position feedback can take place in that the individual exciters communicate directly with the control / regulating unit. For example, a pulse for calculating a relative position can be transmitted. For example, an offset for a speed controller for regulating phase offsets can be determined.
  • the preset speed can e.g. be variable according to a ramp function as a function of time.
  • At least one master curve generated / predeterminable purely mathematically without measured values defines a virtual measurement curve, with respect to which the regulation is carried out at least for each cluster or also within the respective cluster individually for each unbalance exciter unit.
  • Flier through can also be a Decoupling of any interfering influences take place, and the regulation can take place in a particularly robust manner, even if a large variability is desired.
  • a master curve can provide a comparatively exact reference variable for the respective control parameter.
  • a movement curve based purely on mathematical aspects is generated, with respect to which the regulation can take place in a comparatively exact manner. For example, an angular range from 0 to 360 ° or 0 to 2xPi (number of circles) is plotted over time, this being repeated continuously. The time of one revolution is determined by the speed; for example at 750 revolutions per minute the rotation time is 80 ms.
  • This master curve has e.g. the shape of a saw tooth.
  • the master curve can be predefined without artifacts or without measuring tolerances.
  • a disturbance caused by measurement errors and the effects of gravity must be tolerated.
  • the target curves (target values for the control parameters) for the respective clusters or unbalance exciter units can be correlated to the master curves.
  • the virtual axes of the unbalance exciter units can represent individual phase offsets, directions of rotation and / or individual speeds in relation to the master curve.
  • the unbalance exciter units are regulated in particular with regard to these virtual axes. It can also be predefined in which way the respective target curve / target curve is to be correlated with the main master curve, in particular with regard to speed, phase offset and / or direction of rotation.
  • the respective parameter can remain constant or can be set variably over one revolution, for example to compensate for the effects of gravity.
  • the unbalance exciter units are controlled and regulated in clusters of two or three or four unbalance exciter units.
  • the unbalance exciter units can be controlled and regulated in clusters by at least three unbalance exciter units, at least one of the unbalance exciter units of the cluster being operated time-controlled in different or shorter time windows than the other unbalance exciter units of the cluster.
  • the unbalance exciter units are regulated for an operating state for switching off or fading of the screening device in such a way that the end position (rest position) is correlated with the zero position of the respective unbalance exciter unit assumed due to gravitational forces, in particular with the lowest center of mass of the respective unbalance exciter unit
  • the imbalance exciter units are regulated in such a way that the phases of the imbalance exciter units for setting a
  • Exciter force unequal distribution over the extent of a screen deck of the screening device are coordinated with one another, in particular by means of a respective cluster comprising at least three unbalance exciter units.
  • the aforementioned object is also achieved in particular by a control and regulating device set up to carry out a previously described method, which is coupled to the unbalance exciter units of a previously described screening device and controls and regulates the unbalance exciter units individually in clusters.
  • the aforementioned object is also achieved in particular by using a cluster arrangement of at least four clusters, each with at least two unbalance exciter units on opposite side walls of a sieve device, in particular in a sieve device described above, for specifying and introducing cluster vibrations on the respective cluster. Coupling point in the sieving device, for regulating a resulting excitation force exerted on the sieving device, in particular for regulating the flow of material in the sieving device.
  • the aforementioned object is also achieved in particular by a computer program product set up to carry out a previously described method when the method is carried out on a computer.
  • the aforementioned object is also achieved in particular by a computer program product set up to control and regulate a cluster arrangement of at least four clusters each with at least two unbalance exciter units in an arrangement on opposite side walls of a screening device, the computer program product being set up to specify a control with regard to a master curve which can be predefined / predefined per unbalance exciter unit and / or per cluster by regulating at least one of the following parameters per cluster, in particular individually for each unbalance exciter unit: excitation force, excitation speed, excitation direction, phase offset to at least one of the unbalance exciter units; if the procedure is carried out on a computer.
  • Fig. 1 is a perspective view of a screening device with a
  • FIG. 3 shows, in a schematic representation in side view, a general principle sketch with regard to the control and regulation of a cluster according to an exemplary embodiment
  • 4A, 4B, 4C, 4D each in a schematic representation in a side view of exemplary control situations or operating states for unbalance exciter units, each in a cluster according to an exemplary embodiment.
  • Fig. 1 shows side walls 31, 32 of a sieve box 2 of a sieving device 1 arranged for sieving e.g. Mineral rock.
  • oscillation systems 4 for stimulating oscillations are arranged on the side wall 31, 32 shown in each case.
  • the side walls 31, 32 are designed, in particular, to be mirror-symmetrical.
  • the two side walls 31, 32 are arranged mirror-symmetrically to one another in relation to a vertical mirror plane which extends along a conveying direction x.
  • the side walls 31, 32 are arranged parallel to one another.
  • the side walls 31, 32 comprise or support cross members 5 which connect the two side walls 31, 32 to one another and support them on one another.
  • a screen deck 6 is supported on some of the cross members 5.
  • all cross members 5 are designed identically, namely as tubes with a hollow profile.
  • Sieved mineral rock falls vertically downwards through recesses in the sieve deck 6.
  • Mineral rock that is larger than the recesses in the screen deck 6 can, depending on the desired operating state, be moved over the screen deck 6 along a conveying direction x by the excitation of the vibration systems 4.
  • the screen deck 6 is excited by cluster vibrations, each of which is coupled into the side walls by one of several clusters.
  • Each vibration system 4 here comprises, for example, two unbalance exciter units 41, which are arranged in a cluster 40 in the area of a vibration node.
  • the cluster can also include more than two unbalance exciter units, for example three or four Imbalance exciter units, in particular in a triangular arrangement, in particular according to an equilateral triangle, or in a quadruple arrangement, in particular in a parallelogram arrangement with an offset in the horizontal direction (FIG. 2ff.).
  • the vibration systems 4 can each be arranged on the respective side wall 31, 32 in such a way that each vibration system 4 or each cluster 40 overlaps a vibration node of the respective side wall 31, 32 or is arranged in the area of the respective vibration node of a bending mode of the respective side wall 31, 32 is.
  • each vibration node 41 of each oscillation system 4 are arranged such that each vibration node is positioned between the unbalance exciter units, in particular in the middle.
  • Each unbalance exciter unit can in particular have at least one unbalanced mass.
  • the screening device 1 has a control and regulating device 7, which is connected to the unbalance exciter units, in order to set at least one oscillation parameter for a respective cluster.
  • the screening device has four clusters 40, each of which can be coupled to the corresponding side wall at a coupling point P.
  • the screening device comprises more than four clusters, e.g. six or eight clusters.
  • 2A shows a cluster 40 having a twin arrangement of two
  • Imbalance exciter units 41 at least approximately horizontally next to one another.
  • Figure 2B shows a cluster 40 having a twinning of two
  • Imbalance exciter units 41 at least approximately vertically one above the other.
  • 2C shows a cluster 40 with a triplet arrangement of three unbalance exciter units 41 according to a triangular geometry, in particular according to an equilateral triangle, with the tip of the triangle pointing downwards.
  • the use of at least three unbalance exciter units enables, for example, a temporary force variation, in particular by means of phase adjustment.
  • a It can be used, for example, if the mass of the input material is unevenly distributed (inhomogeneous sieve loading). Then, in particular, the overloaded section of the sieve can be subjected to the greater force, with the effect that the input material can be distributed more homogeneously on the sieve.
  • 2D shows a cluster 40 with an arrangement of four unbalance exciter units 41 according to a parallelogram geometry with an offset in the horizontal direction, in particular with the lower unbalance exciter units offset to the right.
  • the unbalance exciter units shown in FIG. 2 can each be defined by at least the following parameters or parameters: unbalance, (rotational) speed, direction of rotation, phase offset (in particular phase offset to a predefinable master curve).
  • the coupling point P can be a coupling point of the respective cluster 40 to the corresponding side wall 31, 32, which is defined at least geometrically and optionally also mechanically (device-related, structurally).
  • FIG. 3 shows, in principle, a control state for dissipating forces, with instantaneous force vectors that are precisely aligned with one another, using the example of a cluster with two unbalance exciter units.
  • a system can be operated without power and in a way that is gentle on the structure, in particular to avoid resonance vibrations.
  • a (instantaneous) force vector F of the first unbalance exciter unit points (especially in this illustrated excitation time) in the opposite direction as the force vector F of the second unbalance exciter unit; the two force vectors F point towards one another.
  • the direction of rotation of the respective unbalance exciter unit is indicated by a semicircular arrow above the respective unbalance exciter unit.
  • the unbalance exciter units rotate in opposite directions to each other.
  • 4A shows a cluster in which a (instantaneous) force vector F of the first unbalance exciter unit (especially in this illustrated excitation time) points in the opposite direction as the force vector F of the second unbalance exciter unit; the two force vectors F point to one another; the unbalance exciter units rotate in the same direction.
  • the phase shift is 180 °; a resulting excitation force Fr (resulting cluster vector) is zero (powerless).
  • 4A describes an operating state which, for example, can be set / regulated for powerless floch or downward movement through the resonance range of the device.
  • FIG. 4B shows a cluster in which the force vectors F point in the same direction; the unbalance exciter units rotate in the same direction.
  • a resulting cluster force vector Fr also points in the same direction as the force vectors F, in particular horizontally to the right.
  • the phase shift is 0 ° or does not exist; a resulting excitation force Fr (resulting cluster vector) is maximally large.
  • FIG. 4C shows a cluster in which the force vectors F are aligned orthogonally to one another, in particular horizontally to the right and vertically upwards; the unbalance exciter units rotate in the same direction (here: clockwise).
  • An instantaneous cluster force Fr resulting from the cluster oscillation points diagonally upwards, in particular to the top right at an angle of approximately 35 °.
  • the phase shift is between 0 ° and 180 °; the excitation force Fr resulting for the respective cluster is produced by vector addition and is smaller than the absolute excitation force acting in FIG. 4B.
  • 4D shows a cluster in which the force vectors F are aligned orthogonally to one another, in particular horizontally to the right and vertically upwards; the second (right) force vector is longer / greater than the first (left) force vector; the unbalance exciter units rotate in the same direction.
  • a first resultant excitation force Fr points horizontally to the right in the same direction as the first (left) force vector F.
  • a second resultant excitation force Fr points diagonally upwards, in particular to the top right at an angle of approximately 45 °.
  • the phase offset is between 0 ° and 180 ° and can also be 0 ° or 180 °; an excitation force Fr resulting for the respective cluster results from vector addition.
  • 4D describes a control system in which the individual vector amounts are adapted by varying the speed of the respective unbalance exciter unit; the speed can define the respective centrifugal force as a square / squared.
  • both force vectors F point upwards, in particular vertically upwards; the unbalance exciter units rotate in opposite directions to each other. A phase shift is not implemented (0 °); the cluster excitation takes place in the vertical direction.
  • Fig. 5A describes an operating state, which for example for a cleaning function is adjustable / controllable, in particular in connection with a variation of the speed of the respective unbalance exciter unit.
  • the (first) left force vector F points upwards, and the (second) right force vector F points to the left, in particular orthogonal to the left force vector F; the unbalance exciter units rotate in opposite directions to each other.
  • the phase offset is here, for example, 90 °; a resulting cluster excitation acts at an angle of 45 ° to the horizontal.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen und Regeln wenigstens einer Schwingungsmode einer Siebvorrichtung (1), wobei die jeweilige Schwingungsmode mittels einer Vielzahl von Unwuchterregereinheiten (41) geregelt wird; wobei jede der Unwuchterregereinheiten individuell bezüglich einer Mehrzahl von Parametern angesteuert und geregelt wird, insbesondere zumindest bezüglich der Parameter Erregerkraft und Erregerrichtung, wobei die Unwuchterregereinheiten in einer Anordnung in mehreren Clustern (40) von jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten zur Beaufschlagung der Siebvorrichtung (1) durch eine Cluster- Schwingung in einem jeweiligen Kopplungspunkt (P) je Cluster angesteuert und geregelt werden, wobei wenigstens zwei der Cluster (40) in Abhängigkeit voneinander bezüglich der erzeugten Schwingung angesteuert und geregelt werden, insbesondere wenigstens vier Cluster (40). Dies liefert nicht zuletzt ein breites Spektrum an vordefinierbaren Betriebszuständen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Einstellen und Regeln wenigstens einer Schwingungsmode mittels der Vielzahl von Unwuchterregereinheiten an einer Siebvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einstellen und Regeln wenigstens einer Schwingungsmode mittels der Vielzahl von Unwuchterregereinheiten an einer Siebvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen oder nebengeordneten Anspruchs.
Verfahren und Vorrichtungen zum Einstellen des Schwingverhaltens eines Schwingförderers mit elektromotorisch angetriebenen, gegenläufigen Unwuchtantrieben sind bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, die Position der Unwuchtmassen relativ zueinander einzustellen. Dabei kann der gewünschte Schwingwinkel während des Betriebes verändert werden, und/oder ein vordefinierbarer Schwingwinkel kann unabhängig vom Fördergut aufrechterhalten werden.
Demgegenüber sind auch Maßnahmen bei ortsfester Anordnung der Unwuchtantriebe bekannt. Insbesondere beschreibt die Veröffentlichung DE 10 2017 218 371 B3 ein Siebsystem mit in Schwingungsknoten angeordneten Schwingungssystemen, bei welchem Siebsystem eine Regelung von Phasenversatz von Unwuchtantrieben erfolgen kann.
In Hinblick auf möglichst groß dimensionierte Siebe sowie in Hinblick auf eine Minimierung der mechanischen Belastungen auf die Siebstruktur und eine möglichst schlanke und materialsparende konstruktive Auslegung des Gesamtsystems ist eine gezieltere, exaktere Einflussnahme auf das Schwingungsverhalten von Interesse, insbesondere auch zwecks Einstellung unterschiedlicher Betriebszustände des schwingenden Siebs.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen zur Verfügung zu stellen, womit das Funktionsspektrum von schwingenden Sieben, insbesondere von Schwingförderern, auf einfache Weise erweitert werden kann, insbesondere bei vorteilhaftem konstruktivem Aufbau, insbesondere auch bei möglichst großer Variabilität. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden in den Unteransprüchen aufgeführt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere gelöst durch eine Siebvorrichtung eingerichtet zum Sieben von Siebgut, insbesondere zum Sieben von Mineralgestein, wobei die Siebvorrichtung eine Vielzahl von an einer Mehrzahl von Kopplungspunkten an der Siebvorrichtung schwingungstechnisch wirkenden Unwuchterregereinheiten aufweist, wobei die Siebvorrichtung eine Steuerungs- und Regeleinrichtung aufweist und eingerichtet ist zum Einstellen und Regeln wenigstens einer Schwingungsmode mittels der Vielzahl von Unwuchterregereinheiten; wobei die Unwuchterregereinheiten in mehreren Clustern von jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten gruppiert sind, wobei jeder Cluster in einem der Kopplungspunkte schwingungstechnisch an die Siebvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Siebvorrichtung mittels der Steuerungs- und Regeleinrichtung eingerichtet ist zum Ansteuern und Regeln des jeweiligen Clusters zum Beaufschlagen der Siebvorrichtung durch eine Cluster-Schwingung im jeweiligen Kopplungspunkt je Cluster, wobei wenigstens zwei der Cluster in Abhängigkeit voneinander bezüglich der erzeugten Schwingung ansteuerbar und regelbar sind, insbesondere wenigstens vier Cluster (also wenigstens acht Unwuchterregereinheiten).
Dies ermöglicht auch eine effektive Einflussnahme bei großer Variabilität. Eine Regelung in Teilmengen gemäß der Anzahl von Clustern kann einerseits auf vergleichsweise einfache Weise in Abhängigkeit der Anzahl von Erregern je Cluster erfolgen, andererseits kann durch die Mehrzahl von Clustern eine große Variabilität bereitgestellt werden. Jedes Cluster kann durch eine Mehrzahl von Erregereinheiten eine Cluster-Schwingung erzeugen, die insbesondere im Bereich eines Schwingungsknotens in die mechanische Struktur eingekoppelt werden kann.
Die Erregung kann an mehreren Kopplungspunkten in Abstimmung aufeinander erfolgen und für einen jeweiligen Betriebszustand optimiert werden. Nicht zuletzt ermöglicht dies eine optimierte schlanke konstruktive Ausgestaltung. Sicherheitsfaktoren können verkleinert werden. Beispielsweise kann auf einfache Weise ein Wechsel von Linear- zu Ellipsen- oder Kreisschwingung eingestellt werden.
Speziell hinsichtlich der Siebfunktion kann das Sieben auf besonders selektive Weise erfolgen, z.B. individualisiert hinsichtlich großer Materialmenge und/oder großem Feinanteil, oder hinsichtlich kleiner Materialmenge und/oder kleinem Feinanteil. Auch lassen sich energetische Vorteile realisieren, insbesondere aufgrund hoher Effizienz bezüglich der Anregung. Mechanische Getriebeverluste können minimiert werden.
Es hat sich gezeigt, dass dank elektronischer bzw. regelungstechnischer Kopplung von mindestens zwei Erregereinheiten je Cluster und dank Kopplung der Cluster untereinander die gewünschten Schwingformen auf sehr variable und flexible Weise vordefinierbar und regelbar sind. Im Gegensatz dazu kann bei bisherigen Anordnungen üblicherweise nur ein einziges bestimmtes Schwingungsmuster erzeugt werden.
Erfindungsgemäß kann eine freimodulierbare Schwingform auf flexible Weise realisiert werden, insbesondere auch skalierbar und individualisierbar mit demselben Regelungskonzept für unterschiedliche Vorrichtungen. Insbesondere hat sich gezeigt, dass durch Superposition einzelner Paare von Unwuchterregereinheiten die Schwingform der Siebstruktur nahezu frei in Amplitude und Form moduliert werden kann. Insbesondere kann bei Material-Aufgabe (Beaufschlagung) und bezüglich Material-Abgabe ein unterschiedliches Schwingverhalten erzeugt werden (individuelle Regelbarkeit insbesondere in Abhängigkeit der/des
Betriebssituation/Betriebszustandes).
Dabei können mechanische Komponenten oder mechanische Schnittstellen insbesondere wie in der Veröffentlichung DE 10 2017 218 371 B3 beschrieben ausgebildet sein. Insbesondere können die Cluster gemäß der in dieser Veröffentlichung beschriebenen Anordnung im Bereich der Schwingungsknoten angeordnet sein.
Als Cluster-Schwingung ist dabei insbesondere eine von einer Mehrzahl von Unwuchterregereinheiten zusammen erzeugte Schwingung zu verstehen (resultierende Schwingung aus überlagerten Einzel-Schwingungen des Clusters). Die Cluster- Schwingung kann bevorzugt an einem (einzigen) vordefinierbaren Kopplungspunkt in die mechanische Struktur der Siebvorrichtung einleitbar sein. Anders ausgedrückt: Je Cluster kann ein Schwingungsbeaufschlagungspunkt definiert werden.
Als Unwuchterregereinheit ist dabei beispielsweise eine Einheit mit geregelt rotierbarer Masse, insbesondere ein Asynchronmotor zu verstehen, welche eingerichtet ist zum Erzeugen eines vordefinierbaren Schwingungsmusters. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Unwuchterregereinheiten in wenigstens zwei Kopplungspunkten jeweils an gegenüberliegenden Seiten eines Siebdecks schwingungstechnisch an die Siebvorrichtung gekoppelt, insbesondere in einer Anordnung in jeweils einem Cluster von zwei, drei oder vier Unwuchterregereinheiten je Kopplungspunkt. Hierdurch kann die gewünschte Variabilität auch bei einfachem konstruktivem Aufbau sichergestellt werden. Insbesondere kann an Seitenwänden jeweils eine Kupplung für optional zwei, drei oder vier oder noch mehr Erreger je Cluster bzw. je Kopplungspunkt angeordnet sein, insbesondere im Bereich eines Schwingungsknotens.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Unwuchterregereinheiten in Clustern paarweise in Zwillingsanordnung und/oder in Drillingsanordnung (Cluster mit jeweils drei Unwuchterregereinheiten) und/oder in Vierlingsanordnung (Cluster mit jeweils vier Unwuchterregereinheiten) angeordnet, insbesondere jeweils an einer Seitenwand der Siebvorrichtung. Hierdurch kann auch das Einleiten der Cluster-Schwingung in einem vordefinierten Kopplungspunkt erleichtert werden.
Die Unwuchterregereinheiten können in Clustern paarweise in Zwillingsanordnung angeordnet sein, wobei die paarweisen Unwuchterregereinheiten horizontal nebeneinander oder vertikal übereinander angeordnet sind. Die Unwuchterregereinheiten können in Clustern in Drillingsanordnung angeordnet sein, wobei die jeweils drei Unwuchterregereinheiten in Dreieckanordnung angeordnet sind, insbesondere gemäß einem gleichseitigen Dreieck, insbesondere mit der Spitze des Dreiecks nach unten weisend. Die Unwuchterregereinheiten können in Clustern in Vierlingsanordnung angeordnet sein, wobei die jeweils vier Unwuchterregereinheiten in einer Parallelogramm-Anordnung angeordnet sind, insbesondere mit Versatz in horizontaler Richtung. Die Unwuchterregereinheiten können in Clustern von jeweils zwei oder drei Unwuchterregereinheiten oder einem Vielfachen davon angeordnet sein. Die Cluster können jeweils individuell regelbar sein, insbesondere auch in regelungstechnischer Abhängigkeit voneinander.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die jeweilige Unwuchterregereinheit durch wenigstens einen der folgenden Parameter definiert oder geregelt/regelbar: Unwuchtmasse, Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung (insbesondere Drehrichtung), Phasenversatz zu wenigstens einer der weiteren Unwuchterregereinheiten. Die Kombinierbarkeit dieser Parameter liefert nicht zuletzt hohe Variabilität und gezielte Einflussnahme auf Regelungs-Effekte.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Unwuchterregereinheiten jeweils als Asynchronmotoren ausgestaltet sind oder wenigstens einen Asynchronmotor auf.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Siebvorrichtung wenigstens vier Cluster mit jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten auf.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Siebvorrichtung eingerichtet zum kraftlosen Durchfahren eines Resonanzbereiches, insbesondere beim Anfahren oder Ausschalten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Siebvorrichtung auf:
- einen Siebkasten, der zwei äußere Seitenwände umfasst, wobei an den beiden Seitenwänden jeweils wenigstens zwei Schwingungssysteme zur Schwingungsanregung angeordnet sind und wobei die beiden Seitenwände jeweils wenigstens zwei Schwingungsknoten gemäß einer Biegemode aufweisen,
- wenigstens zwei Traversen, die die beiden Seitenwände miteinander verbinden,
- wenigstens ein Siebdeck, das auf den wenigstens beiden Traversen auflagert.
Hierdurch kann auch ein für viele unterschiedliche Materialien vorteilhafter konstruktiver Aufbau bereitgestellt werden, insbesondere auf für eine fördertechnische Funktion des Siebes.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere auch gelöst durch ein Verfahren zum Einstellen und Regeln wenigstens einer Schwingungsmode einer Siebvorrichtung, insbesondere beim Sieben von Siebgut, insbesondere beim Sieben von Mineralgestein, wobei die jeweilige Schwingungsmode mittels einer Vielzahl von Unwuchterregereinheiten geregelt wird; wobei jede der Unwuchterregereinheiten individuell bezüglich einer Mehrzahl von Parametern angesteuert und geregelt wird, insbesondere zumindest bezüglich der Parameter Erregerkraft und Erregerrichtung, wobei die Unwuchterregereinheiten in einer Anordnung in mehreren Clustern von jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten zur Beaufschlagung der Siebvorrichtung durch eine Cluster-Schwingung in einem jeweiligen Kopplungspunkt je Cluster angesteuert und geregelt werden, wobei wenigstens zwei der Cluster in Abhängigkeit voneinander bezüglich der erzeugten Schwingung angesteuert und geregelt werden, insbesondere wenigstens vier Cluster (also wenigstens acht Unwuchterregereinheiten). Dies liefert zuvor genannte Vorteile. Die Regelung kann dabei auch dadurch vereinfacht werden, dass einem jeweiligen Cluster eine von mehreren optionalen schwingungstechnischen Vorgaben gemacht wird, wodurch in Kombination mit den anderen Clustern ein gewünschter absoluter Schwingungs-Effekt eingestellt wird. Beispielsweise kann bei vier Clustern und drei bis fünf vordefinierten Erreger-Zuständen eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebszuständen auf einfache Weise aufgezwungen werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Siebvorrichtung je Cluster wahlweise auf eine Linearschwingung oder eine Ellipsenschwingung oder eine Kreisschwingung jeweils eingestellt/eingeregelt. Die freie Variabilität hinsichtlich der Art der Schwingung kann als großer Vorteil in Bezug auf einen multifunktionellen Einsatz der Vorrichtung erachtet werden.
Die Siebvorrichtung kann je Cluster auf eine Linearschwingung eingeregelt werden, indem zumindest die Erregerrichtung geregelt bzw. variiert wird. Die Siebvorrichtung kann je Cluster auf eine Ellipsenschwingung eingeregelt werden, indem wenigstens zwei Erregerrichtungen in Abhängigkeit voneinander geregelt werden. Die Siebvorrichtung kann je Cluster auf eine Kreisschwingung eingeregelt werden, indem die Unwuchterregereinheiten mit derselben Erregerrichtung betrieben werden, insbesondere bei 180° Phasenversatz. Die Siebvorrichtung kann je Cluster ausgehend von einer Linearschwingung auf eine Kreisschwingung oder Ellipsenschwingung eingeregelt werden, oder vice versa, indem wenigstens eine von mehreren Erregerrichtungen verändert und wenigstens eine Erregerrichtung konstant gehalten wird.
Bei einer Ellipsenschwingung schwingt der Schwingkörper in einer bevorzugten Schwingrichtung, ähnlich wie ein Linearschwinger, jedoch ist diese Schwingung überlagert durch eine Schwingung quer zur Hauptschwingrichtung mit einer Amplitude zwischen 0 (Linearschwingung) und der Amplitude der Hauptschwingrichtung (Kreisschwingung). Eine Betriebsweise mit Ellipsenschwingung ermöglicht insbesondere, die Vorteile eines durch Linearschwinger erzielbaren ausgerichteten Wurfes mit einem vergleichsweise geringen Verstopfungs-Risiko (geringer als bei Kreisschwinger) zu kombinieren.
Gemäß einer Ausführungsform wird wenigstens einer der folgenden Parameter je Cluster geregelt, insbesondere jeweils individuell je Unwuchterregereinheit: Erregerkraft, Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung (insbesondere Drehrichtung), Phasenversatz zu wenigstens einer der Unwuchterregereinheiten, insbesondere bei kombinierter Regelung zumindest der Parameter Erregergeschwindigkeit,
Erregerrichtung und Phasenversatz. Der Phasenversatz kann insbesondere durch zeitabhängige Variation der Drehzahl geregelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird die wenigstens eine Schwingungsmode der Siebvorrichtung eingestellt, indem die Schwingungsform aller Cluster zumindest durch kombinierte Regelung zumindest der Parameter Erregergeschwindigkeit,
Erregerrichtung und Phasenversatz je Cluster aufeinander abgestimmt geregelt wird, insbesondere unter Bezugnahme auf wenigstens eine Masterkurve je Cluster. Insbesondere können je Erregereinheit individuelle Masterkurven mit virtuellen Achsen vorgegeben werden, insbesondere jeweils gekoppelt zu einer gesamten Masterkurve. Abweichungen zwischen der realen (momentanen) Achse und der virtuellen Achse können als Regelabweichung zur Vorgabe von regelungstechnischen Gegenmaßnahmen definiert werden.
Es hat sich gezeigt, dass eine Regelung jeweils individuell je Erregereinheit, ohne Bezugnahme auf eine einzelne Referenz-Erregereinheit mit leitender Funktion, zu einer robusten Regelung führen kann, welche weitgehend unabhängig von Störungen ist.
Beim Regeln können z.B. Drehwinkelgeber (Inkrementalgeber, Absolutgeber, Resolver) zum Erfassen von momentanen Relativpositionen verwendet werden. Derartige Sensoren können in Kommunikation mit Frequenzumrichtern stehen. Insbesondere kann eine Erregerpositions-Rückkopplung erfolgen, indem die einzelnen Erreger direkt mit der Steuerungs-/Regeleinheit kommunizieren. Beispielsweise kann ein Impuls zum Errechnen einer Relativposition transmittiert werden. Beispielsweise kann ein Offset für einen Geschwindigkeitsregler zum Regeln von Phasenversätzen ermittelt werden.
Bei einer Motorstrommessung kann ein Einfluss der Schwerkraft auf den Strombedarf der Unwuchtmotoren berücksichtigt werden.
Die vorgebare Drehzahl kann z.B. gemäß einer Rampenfunktion zeitabhängig veränderlich sein.
Gemäß einer Ausführungsform definiert wenigstens eine rein mathematisch ohne Messwerte erzeugte/vorgebbare Masterkurve eine virtuelle Messkurve, bezüglich welcher die Regelung zumindest je Cluster oder auch innerhalb des jeweiligen Clusters individuell je Unwuchterregereinheit vorgenommen wird. Flierdurch kann auch eine Entkopplung von etwaigen Störeinflüssen erfolgen, und die Regelung kann auf besonders robuste Weise erfolgen, selbst dann, wenn eine große Variabilität gewünscht ist.
Eine Masterkurve kann eine vergleichsweise exakte Bezugsgröße für den jeweiligen Regelungsparameter liefern. Insbesondere wird eine rein auf mathematischen Aspekten basierende Bewegungskurve generiert, bezüglich welcher die Reglung auf vergleichsweise exakte Weise erfolgen kann. Beispielsweise wird ein Winkelbereich von 0 bis 360° oder 0 bis 2xPi (Kreiszahl) über der Zeit aufgetragen, wobei dies kontinuierlich wiederholt wird. Die Zeit einer Umdrehung wird durch die Drehzahl bestimmt; beispielsweise bei 750 Umdrehungen pro Minute beträgt die Rotationsdauer 80ms. Diese Masterkurve weist z.B. die Form eines Sägezahns auf.
Die Masterkurve kann ohne Artefakte bzw. ohne Messtoleranzen vordefiniert werden. Im Gegensatz dazu muss bei vorbekannten Master/Slave-Systemen, bei denen die Position eines Leitmotors gemessen wird und die Slaves daran angepasst werden, eine durch Messfehler und Einflüsse der Schwerkraft begründete Störung toleriert werden.
Wahlweise können mehrere Masterkurven für eine Vielzahl von Parametern definiert werden.
An die Masterkurven können die Zielkurven (Soll-Größen für die Regelungsparameter) für die jeweiligen Cluster bzw. Unwuchterregereinheiten korreliert werden. Individuelle Phasenversätze, Drehrichtungen, und/oder individuelle Geschwindigkeiten gegenüber der Masterkurve können die virtuellen Achsen der Unwuchterregereinheiten darstellen. Insbesondere in Bezug auf diese virtuellen Achsen werden die Unwuchterregereinheiten geregelt. Dabei kann auch vordefiniert werden, auf welche Weise die jeweilige Sollkurve/Zielkurve mit der Hauptmasterkurve korreliert werden soll, insbesondere bezüglich Geschwindigkeit, Phasenversatz und/oder Drehrichtung. Der jeweilige Parameter kann konstant bleiben, oder veränderlich über eine Umdrehung eingestellt werden, beispielsweise zum Ausgleich von Schwerkrafteinflüssen.
Beispielsweise wird/werden ein Phasenversatz, eine Drehrichtung und/oder eine Drehzahl jeweils relativ zur Masterkurve gemessen und geregelt. Dabei können etwaige Störgrößen vorteilhaft minimiert werden. Gemäß einer Ausführungsform werden die Unwuchterregereinheiten in Clustern von zwei oder drei oder vier Unwuchterregereinheiten angesteuert und geregelt. Die Unwuchterregereinheiten können in Clustern von wenigstens drei Unwuchterregereinheiten angesteuert und geregelt werden, wobei wenigstens eine der Unwuchterregereinheiten des Clusters zeitgesteuert in anderen oder kürzeren Zeitfenstern betrieben wird als die weiteren Unwuchterregereinheiten des Clusters.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt für einen Betriebszustand zum Ausschalten oder Abklingen der Siebvorrichtung eine Regelung der Unwuchterregereinheiten derart, dass die Endposition (Ruheposition) mit der aufgrund von Gravitationskräften eingenommenen Nullposition der jeweiligen Unwuchterregereinheit korreliert ist, insbesondere mit dem tiefsten Massenschwerpunkt der jeweiligen
Unwuchterregereinheit.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt für einen Betriebszustand zum Homogenisieren der Beladung der Siebvorrichtung eine Regelung der Unwuchterregereinheiten derart, dass die Phasen der Unwuchterregereinheiten zum Einstellen einer
Erregerkraftungleichverteilung über die Erstreckung eines Siebdecks der Siebvorrichtung aufeinander abgestimmt werden, insbesondere mittels eines jeweiligen Clusters umfassend wenigstens drei Unwuchterregereinheiten.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt eine geregelte Superposition von Schwingungen der jeweiligen Cluster, insbesondere indem zumindest die Erregergeschwindigkeit und der Phasenversatz geregelt werden.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere auch gelöst durch eine Steuerungs- und Regeleinrichtung eingerichtet zum Ausführen eines zuvor beschriebenen Verfahrens, wobei die an die Unwuchterregereinheiten einer zuvor beschriebenen Siebvorrichtung gekoppelt ist und die Unwuchterregereinheiten jeweils in Clustern individuell ansteuert und regelt. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere auch gelöst durch Verwendung einer Cluster-Anordnung von wenigstens vier Clustern mit jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten an gegenüberliegenden Seitenwänden einer Siebvorrichtung, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Siebvorrichtung, zum Vorgeben und Einleiten von Cluster-Schwingungen am jeweiligen Cluster- Kopplungspunkt in die Siebvorrichtung, zum Regeln einer auf die Siebvorrichtung ausgebübten resultierenden Anregekraft, insbesondere zum Regeln des Materialflusses in der Siebvorrichtung.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere auch gelöst durch ein Com puterprogramm produkt eingerichtet zum Ausführen eines zuvor beschriebenen Verfahrens, wenn das Verfahren auf einem Computer ausgeführt wird.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere auch gelöst durch ein Com puterprogramm produkt eingerichtet zum Ansteuern und Regeln einer Cluster- Anordnung von wenigstens vier Clustern mit jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten in einer Anordnung an gegenüberliegenden Seitenwänden einer Siebvorrichtung, wobei das Computerprogrammprodukt eingerichtet ist zum Vorgeben einer Regelung bezüglich einer je Unwuchterregereinheit und/oder je Cluster vordefinierbaren/vordefinierten Masterkurve durch Regeln wenigstens eines der folgenden Parameter je Cluster, insbesondere jeweils individuell je Unwuchterregereinheit: Erregerkraft, Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung, Phasenversatz zu wenigstens einer der Unwuchterregereinheiten; wenn das Verfahren auf einem Computer ausgeführt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung wenigstens eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen, sowie aus den Zeichnungen selbst. Dabei zeigt
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine Siebvorrichtung mit einer
Steuerungs- und Regeleinrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
Fig. 2A, 2B, 2C, 2D jeweils in schematischer Darstellung in Seitenansicht beispielhafte Anordnungen für Unwuchterregereinheiten jeweils in einem Cluster gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 in schematischer Darstellung in Seitenansicht eine allgemeine Prinzipskizze bezüglich Ansteuerung und Regelung eines Clusters gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 4A, 4B, 4C, 4D jeweils in schematischer Darstellung in Seitenansicht beispielhafte Regelungssituationen bzw. Betriebszustände für Unwuchterregereinheiten jeweils in einem Cluster gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen.
Die Figuren werden zwecks leichteren Verständnisses abschnittsweise zusammen unter Bezugnahme auf alle Bezugszeichen beschrieben. In den jeweiligen Figuren gezeigte Einzelheiten oder Besonderheiten werden individuell beschrieben.
Fig. 1 zeigt Seitenwände 31 , 32 eines Siebkastens 2 einer Siebvorrichtung 1 eingerichtet zum Sieben von z.B. Mineralgestein. An der jeweils dargestellten Seitenwand 31 , 32 sind Schwingungssysteme 4 zur Schwingungsanregung angeordnet. Die Seitenwände 31 , 32 sind insbesondere spiegelsymmetrisch ausgebildet.
Insbesondere sind die beiden Seitenwände 31 , 32 zu einer vertikalen Spiegelebene, die sich entlang einer Förderrichtung x erstreckt, spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Insbesondere sind die Seitenwände 31 , 32 parallel zueinander angeordnet.
Die Seitenwände 31 , 32 umfassen bzw. lagern Traversen 5, welche die beiden Seitenwände 31 , 32 miteinander verbinden und aneinander abstützen. Auf einigen der Traversen 5 ist ein Siebdeck 6 aufgelagert. Vorliegend sind alle Traversen 5 identisch ausgestaltet, nämlich als Rohre mit einem Hohlprofil.
Gesiebtes Mineralgestein fällt vertikal nach unten durch Ausnehmungen des Siebdecks 6 herab. Mineralgestein, das größer als die Ausnehmungen des Siebdecks 6 ist, kann je nach gewünschtem Betriebszustand durch die Anregung der Schwingungssysteme 4 über das Siebdeck 6 entlang einer Förderrichtung x bewegt. Erfindungsgemäß erfolgt das Anregen des Siebdecks 6 durch Cluster-Schwingungen, die jeweils von einem von mehreren Clustern in die Seitenwände eingekoppelt werden.
Jedes Schwingungssystem 4 umfasst hier beispielsweise zwei Unwuchterregereinheiten 41 , die in einem Cluster 40 im Bereich eines Schwingungsknotens angeordnet sind. Der Cluster kann auch mehr als zwei Unwuchterregereinheiten umfassen, beispielsweise drei oder vier Unwuchterregereinheiten, insbesondere in Dreieckanordnung, insbesondere gemäß einem gleichseitigen Dreieck, oder in Vierlingsanordnung, insbesondere in einer Parallelogramm-Anordnung mit Versatz in horizontaler Richtung (Fig. 2ff.).
Die Schwingungssysteme 4 können jeweils derart an der jeweiligen Seitenwand 31 , 32 angeordnet sein, dass jedes Schwingungssystem 4 bzw. jeder Cluster 40 einen Schwingungsknoten der jeweiligen Seitenwand 31 , 32 überlappt bzw. im Bereich des jeweilige Schwingungsknotens einer Biegemode der jeweiligen Seitenwand 31 , 32 angeordnet ist.
Insbesondere sind die Unwuchterregereinheiten 41 jedes Schwingungssystems 4 derart angeordnet, dass jeder Schwingungsknoten zwischen den Unwuchterregereinheiten positioniert ist, insbesondere mittig.
Jede Unwuchterregereinheit kann insbesondere wenigstens eine Unwuchtmasse aufweisen.
Insbesondere weist die Siebvorrichtung 1 eine Steuerungs- und Regeleinrichtung 7 auf, die mit den Unwuchterregereinheiten verbunden ist, um wenigstens einen Schwingungs-Parameter für einen jeweiligen Cluster einzustellen.
Die Siebvorrichtung weist im dargestellten Beispiel vier Cluster 40 auf, die jeweils in einem Kopplungspunkt P an die entsprechende Seitenwand gekoppelt sein können. Wahlweise umfasst die Siebvorrichtung mehr als vier Cluster, z.B. sechs oder acht Cluster.
Fig. 2A zeigt einen Cluster 40 mit einer Zwillingsanordnung von zwei
Unwuchterregereinheiten 41 zumindest annähernd horizontal nebeneinander.
Fig. 2B zeigt einen Cluster 40 mit einer Zwillingsanordnung von zwei
Unwuchterregereinheiten 41 zumindest annähernd vertikal übereinander.
Fig. 2C zeigt einen Cluster 40 mit einer Drillingsanordnung von drei Unwuchterregereinheiten 41 gemäß einer Dreieck-Geometrie, insbesondere gemäß einem gleichseitigen Dreieck, mit der Spitze des Dreiecks nach unten weisend. Die Verwendung von wenigstens drei Unwuchterregereinheiten ermöglicht beispielsweise eine zeitweise Kraft-Variation, insbesondere mittels Phasenanpassung. Eine Anwendung ergibt sich z.B. bei Ungleichverteilung der Masse des Einsatzmaterials (inhomogene Sieb-Beladung). Dann kann insbesondere der überladene Abschnitt des Siebs mit der größeren Kraft beaufschlagt werden, mit dem Effekt, dass das Einsatzmaterial homogener auf dem Sieb verteilt werden kann.
Fig. 2D zeigt einen Cluster 40 mit einer Vierlingsanordnung von vier Unwuchterregereinheiten 41 gemäß einer Parallelogramm-Geometrie mit Versatz in horizontaler Richtung, insbesondere mit den unteren Unwuchterregereinheiten versetzt nach rechts.
Die in den Figuren 2 gezeigten Unwuchterregereinheiten können jeweils zumindest durch die folgenden Parameter oder Kenngrößen definiert sein: Unwucht, (Rotations-)Geschwindigkeit, Rotationsrichtung, Phasenversatz (insbesondere Phasenversatz zu einer vordefinierbaren Masterkurve).
In jeder der Figuren 2 ist ein Kopplungspunkt P dargestellt. Der Kopplungspunkt P kann ein zumindest geometrisch und optional auch mechanisch (vorrichtungstechnisch, strukturell) definierter Kopplungspunkt des jeweiligen Clusters 40 an die entsprechende Seitenwand 31 , 32 sein.
Die Fig. 3 zeigt prinzipiell einen Regelungs-Zustand zum Dissipieren von Kräften, mit exakt aufeinander zu ausgerichteten momentanen Kraftvektoren am Beispiel eines Clusters mit zwei Unwuchterregereinheiten. In diesem Zustand kann beispielsweise ein kraftloses, strukturschonendes Flochfahren einer Anlage erfolgen, insbesondere zwecks Vermeidung von Resonanzschwingungen. Ein (momentaner) Kraftvektor F der ersten Unwuchterregereinheit weist (speziell in diesem illustrierten Anregungszeitpunkt) in entgegengesetzte Richtung wie der Kraftvektor F der zweiten Unwuchterregereinheit; die beiden Kraftvektoren F weisen aufeinander zu. Wie auch in den folgenden Figuren wird die Rotationsrichtung der jeweiligen Unwuchterregereinheit durch einen halbkreisförmigen Pfeil oberhalb der jeweiligen Unwuchterregereinheit angedeutet. Die Unwuchterregereinheiten rotieren entgegengesetzt zueinander.
Fig. 4A zeigt einen Cluster, bei welchem ein (momentaner) Kraftvektor F der ersten Unwuchterregereinheit (speziell in diesem illustrierten Anregungszeitpunkt) in entgegengesetzte Richtung weist wie der Kraftvektor F der zweiten Unwuchterregereinheit; die beiden Kraftvektoren F weisen aufeinander zu; die Unwuchterregereinheiten rotieren in derselben Richtung. Der Phasenversatz beträgt 180°; eine resultierende Anregekraft Fr (resultierender Cluster-Vektor) ist Null (kraftlos). Fig. 4A beschreibt einen Betriebszustand, welcher beispielsweise für kraftloses Floch- bzw. Runterfahren durch den Resonanzbereich der Vorrichtung einstellbar/regelbar ist.
Fig. 4B zeigt einen Cluster, bei welchem die Kraftvektoren F in dieselbe Richtung weisen; die Unwuchterregereinheiten rotieren in derselben Richtung. Ein resultierender Cluster-Kraftvektor Fr weist ebenfalls in dieselbe Richtung wie die Kraftvektoren F, insbesondere horizontal nach rechts. Der Phasenversatz beträgt 0° bzw. ist nicht vorhanden; eine resultierende Anregekraft Fr (resultierender Cluster-Vektor) ist dabei maximal groß.
Fig. 4C zeigt einen Cluster, bei welchem die Kraftvektoren F orthogonal zueinander ausgerichtet sind, insbesondere horizontal nach rechts und vertikal nach oben; die Unwuchterregereinheiten rotieren in derselben Richtung (hier: im Uhrzeigersinn). Eine aus der Cluster-Schwingung resultierende momentane Cluster-Kraft Fr weist diagonal nach oben, insbesondere nach rechts oben in einem Winkel von ca. 35°. Der Phasenversatz beträgt zwischen 0° und 180°; die für den jeweiligen Cluster resultierende Anregekraft Fr ergibt sich durch Vektoraddition und ist kleiner als die in Fig. 4B wirkende absolute Anregekraft.
Fig. 4D zeigt einen Cluster, bei welchem die Kraftvektoren F orthogonal zueinander ausgerichtet sind, insbesondere horizontal nach rechts und vertikal nach oben; der zweite (rechte) Kraftvektor ist länger/größer als der erste (linke) Kraftvektor; die Unwuchterregereinheiten rotieren in derselben Richtung. Eine erste resultierende Anregekraft Fr weist horizontal nach rechts in dieselbe Richtung wie der erste (linke) Kraftvektor F. Eine zweite resultierende Anregekraft Fr weist diagonal nach oben, insbesondere nach rechts oben in einem Winkel von ca. 45°. Der Phasenversatz beträgt zwischen 0° und 180° und kann dabei auch 0° oder 180° betragen; eine für den jeweiligen Cluster resultierende Anregekraft Fr ergibt sich durch Vektoraddition. Fig. 4D beschreibt eine Regelung, bei welcher eine Anpassung der Einzelvektorbeträge durch Variation der Drehzahl der jeweiligen Unwuchterregereinheit erfolgt; dabei kann die Drehzahl quadratisch/quadriert die jeweils wirkende Zentrifugalkraft definieren.
In Fig. 5A weisen beide Kraftvektoren F nach oben, insbesondere nach vertikal oben; die Unwuchterregereinheiten rotieren entgegengesetzt zueinander. Ein Phasenversatz ist nicht realisiert (0°); die Cluster-Anregung erfolgt in vertikaler Richtung. Fig. 5A beschreibt einen Betriebszustand, welcher beispielsweise für eine Reinigungsfunktion einstellbar/regelbar ist, insbesondere in Verbindung mit einer Variation der Drehzahl der jeweiligen Unwuchterregereinheit.
In Fig. 5B weist der (erste) linke Kraftvektor F nach oben, und der (zweite) rechte Kraftvektor F weist nach links, insbesondere orthogonal zum linken Kraftvektor F; die Unwuchterregereinheiten rotieren entgegengesetzt zueinander. Der Phasenversatz beträgt hier beispielhaft 90°; eine resultierende Cluster-Anregung wirkt in einem Winkel von 45° gegenüber der Florizontalen.
Bezugszeichenliste:
1 Siebvorrichtung
2 Siebkasten
31 Seitenwand
32 Seitenwand
4 Schwingungssystem
40 Cluster
41 Unwuchterregereinheit
5 Traversen
6 Siebdeck
7 Steuerungs- und Regeleinrichtung
P Kopplungspunkt
F Kraftvektor
Fr resultierende Anregekraft (resultierender Cluster-Kraftvektor) x Förderrichtung

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Einstellen und Regeln wenigstens einer Schwingungsmode einer Siebvorrichtung (1 ), wobei die jeweilige Schwingungsmode mittels einer Vielzahl von Unwuchterregereinheiten (41 ) geregelt wird;
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass jede der Unwuchterregereinheiten individuell bezüglich einer Mehrzahl von Parametern angesteuert und geregelt wird, insbesondere zumindest bezüglich der Parameter Erregerkraft und Erregerrichtung, wobei die Unwuchterregereinheiten in einer Anordnung in mehreren Clustern (40) von jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten zur Beaufschlagung der Siebvorrichtung (1 ) durch eine Cluster-Schwingung in einem jeweiligen Kopplungspunkt (P) je Cluster angesteuert und geregelt werden, wobei wenigstens zwei der Cluster (40) in Abhängigkeit voneinander bezüglich der erzeugten Schwingung angesteuert und geregelt werden, insbesondere wenigstens vier Cluster (40).
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch, wobei die Siebvorrichtung (1 ) je Cluster (40) wahlweise auf eine Linearschwingung oder eine Ellipsenschwingung oder eine Kreisschwingung jeweils eingestellt/eingeregelt wird; und/oder wobei die Siebvorrichtung je Cluster auf eine Linearschwingung eingeregelt wird, indem zumindest die Erregerrichtung geregelt bzw. variiert wird; und/oder wobei die Siebvorrichtung je Cluster auf eine Ellipsenschwingung eingeregelt wird, indem wenigstens zwei Erregerrichtungen in Abhängigkeit voneinander geregelt werden; und/oder wobei die Siebvorrichtung je Cluster auf eine Kreisschwingung eingeregelt wird, indem die Unwuchterregereinheiten (41 ) mit derselben Erregerrichtung betrieben werden, insbesondere bei 180° Phasenversatz; und/oder wobei die Siebvorrichtung je Cluster ausgehend von einer Linearschwingung auf eine Kreisschwingung oder Ellipsenschwingung eingeregelt wird, oder vice versa, indem wenigstens eine von mehreren Erregerrichtungen verändert und wenigstens eine Erregerrichtung konstant gehalten wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei wenigstens einer der folgenden Parameter je Cluster (40) geregelt wird, insbesondere jeweils individuell je Unwuchterregereinheit (41 ): Erregerkraft, Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung, Phasenversatz zu wenigstens einer der Unwuchterregereinheiten, insbesondere bei kombinierter Regelung zumindest der Parameter Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung und Phasenversatz.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die wenigstens eine Schwingungsmode der Siebvorrichtung (1 ) eingestellt wird, indem die Schwingungsform aller Cluster zumindest durch kombinierte Regelung zumindest der Parameter Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung und Phasenversatz je Cluster aufeinander abgestimmt geregelt wird, insbesondere unter Bezugnahme auf wenigstens eine Masterkurve je Cluster.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei wenigstens eine rein mathematisch ohne Messwerte erzeugte/vorgebbare Masterkurve eine virtuelle Messkurve definiert, bezüglich welcher die Regelung zumindest je Cluster (40) oder auch innerhalb des jeweiligen Clusters individuell je Unwuchterregereinheit (41 ) vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Unwuchterregereinheiten (41 ) in Clustern (40) von zwei oder drei oder vier Unwuchterregereinheiten angesteuert und geregelt werden; und/oder wobei die Unwuchterregereinheiten in Clustern von wenigstens drei Unwuchterregereinheiten angesteuert und geregelt werden, wobei wenigstens eine der Unwuchterregereinheiten des Clusters zeitgesteuert in anderen oder kürzeren Zeitfenstern betrieben wird als die weiteren Unwuchterregereinheiten des Clusters; und/oder wobei für einen Betriebszustand zum Ausschalten oder Abklingen der Siebvorrichtung eine Regelung der Unwuchterregereinheiten derart erfolgt, dass die Endposition mit der aufgrund von Gravitationskräften eingenommenen Nullposition der jeweiligen Unwuchterregereinheit korreliert ist, insbesondere mit dem tiefsten Massenschwerpunkt der jeweiligen Unwuchterregereinheit; und/oder wobei für einen Betriebszustand zum Homogenisieren der Beladung der Siebvorrichtung eine Regelung der Unwuchterregereinheiten derart erfolgt, dass die Phasen der Unwuchterregereinheiten zum Einstellen einer Erregerkraftungleichverteilung über die Erstreckung eines Siebdecks der Siebvorrichtung aufeinander abgestimmt werden, insbesondere mittels eines jeweiligen Clusters umfassend wenigstens drei Unwuchterregereinheiten (41 ); und/oder wobei eine geregelte Superposition von Schwingungen der jeweiligen Cluster erfolgt, insbesondere indem zumindest die Erregergeschwindigkeit und der Phasenversatz geregelt werden.
7. Siebvorrichtung (1 ) eingerichtet zum Sieben von Siebgut, wobei die
Siebvorrichtung eine Vielzahl von an einer Mehrzahl von Kopplungspunkten (P) an der Siebvorrichtung schwingungstechnisch wirkenden
Unwuchterregereinheiten (41 ) aufweist, wobei die Siebvorrichtung eine Steuerungs- und Regeleinrichtung (7) aufweist und eingerichtet ist zum
Einstellen und Regeln wenigstens einer Schwingungsmode mittels der Vielzahl von Unwuchterregereinheiten (41 );
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Unwuchterregereinheiten in mehreren Clustern (40) von jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten gruppiert sind, wobei jeder Cluster in einem der Kopplungspunkte (9) schwingungstechnisch an die Siebvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Siebvorrichtung mittels der Steuerungs- und Regeleinrichtung (7) eingerichtet ist zum Ansteuern und Regeln des jeweiligen Clusters zum Beaufschlagen der Siebvorrichtung durch eine Cluster-Schwingung im jeweiligen Kopplungspunkt je Cluster, wobei wenigstens zwei der Cluster in Abhängigkeit voneinander bezüglich der erzeugten Schwingung ansteuerbar und regelbar sind, insbesondere wenigstens vier Cluster.
8. Siebvorrichtung nach dem vorhergehenden Vorrichtungsanspruch, wobei die Unwuchterregereinheiten in wenigstens zwei Kopplungspunkten jeweils an gegenüberliegenden Seiten (31 , 32) eines Siebdecks (6) schwingungstechnisch an die Siebvorrichtung gekoppelt sind, insbesondere in einer Anordnung in jeweils einem Cluster von zwei, drei oder vier Unwuchterregereinheiten je Kopplungspunkt.
9. Siebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei die Unwuchterregereinheiten (41 ) in Clustern (40) paarweise in Zwillingsanordnung und/oder in Drillingsanordnung und/oder in Vierlingsanordnung angeordnet sind, insbesondere jeweils an einer Seitenwand der Siebvorrichtung; und/oder wobei die Unwuchterregereinheiten in Clustern paarweise in Zwillingsanordnung angeordnet sind, wobei die paarweisen Unwuchterregereinheiten horizontal nebeneinander oder vertikal übereinander angeordnet sind; und/oder wobei die Unwuchterregereinheiten in Clustern in Drillingsanordnung angeordnet sind, wobei die jeweils drei Unwuchterregereinheiten in Dreieckanordnung angeordnet sind, insbesondere gemäß einem gleichseitigen Dreieck, insbesondere mit der Spitze des Dreiecks nach unten weisend; und/oder wobei die Unwuchterregereinheiten in Clustern in Vierlingsanordnung angeordnet sind, wobei die jeweils vier Unwuchterregereinheiten in einer Parallelogramm-Anordnung angeordnet sind, insbesondere mit Versatz in horizontaler Richtung;
und/oder wobei die Unwuchterregereinheiten in Clustern von jeweils zwei oder drei Unwuchterregereinheiten oder einem Vielfachen davon angeordnet sind.
10. Siebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei die jeweilige Unwuchterregereinheit durch wenigstens einen der folgenden Parameter definiert oder geregelt/regelbar ist: Unwuchtmasse,
Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung, Phasenversatz zu wenigstens einer der weiteren Unwuchterregereinheiten.
11. Siebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei die Unwuchterregereinheiten jeweils als Asynchronmotoren ausgestaltet sind oder wenigstens einen Asynchronmotor aufweisen; und/oder wobei die Siebvorrichtung wenigstens vier Cluster mit jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten aufweist; und/oder wobei die Siebvorrichtung eingerichtet ist zum kraftlosen Durchfahren eines Resonanzbereiches, insbesondere beim Anfahren oder Ausschalten; und/oder die Siebvorrichtung aufweist:
einen Siebkasten (2), der zwei äußere Seitenwände (31 , 32) umfasst, wobei an den beiden Seitenwänden jeweils wenigstens zwei Schwingungssysteme (4) zur Schwingungsanregung angeordnet sind und wobei die beiden Seitenwände jeweils wenigstens zwei Schwingungsknoten gemäß einer Biegemode aufweisen,
wenigstens zwei Traversen (5), welche die beiden Seitenwände miteinander verbinden,
wenigstens ein Siebdeck (6), das auf den wenigstens beiden Traversen auflagert.
12. Steuerungs- und Regeleinrichtung (7) eingerichtet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die an die Unwuchterregereinheiten (41 ) einer Siebvorrichtung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche gekoppelt ist und die Unwuchterregereinheiten jeweils in Clustern (40) individuell ansteuert und regelt.
13. Verwendung einer Cluster-Anordnung von wenigstens vier Clustern (40) mit jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten (41 ) an gegenüberliegenden Seitenwänden (31 , 32) einer Siebvorrichtung (1 ), insbesondere in einer Siebvorrichtung nach einem der Vorrichtungsansprüche 7 bis 11 , zum Vorgeben und Einleiten von Cluster-Schwingungen am jeweiligen Cluster-Kopplungspunkt (P) in die Siebvorrichtung, zum Regeln einer auf die Siebvorrichtung ausgebübten resultierenden Anregekraft, insbesondere zum Regeln des Materialflusses in der Siebvorrichtung.
14. Computerprogrammprodukt eingerichtet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wenn das Verfahren auf einem Computer ausgeführt wird.
15. Computerprogrammprodukt eingerichtet zum Ansteuern und Regeln einer
Cluster-Anordnung von wenigstens vier Clustern (40) mit jeweils wenigstens zwei Unwuchterregereinheiten (41 ) in einer Anordnung an gegenüberliegenden Seitenwänden (31 , 32) einer Siebvorrichtung (1 ), wobei das
Computerprogrammprodukt eingerichtet ist zum Vorgeben einer Regelung bezüglich einer je Unwuchterregereinheit und/oder je Cluster vordefinierbaren/vordefinierten Masterkurve durch Regeln wenigstens eines der folgenden Parameter je Cluster, insbesondere jeweils individuell je
Unwuchterregereinheit: Erregerkraft, Erregergeschwindigkeit, Erregerrichtung, Phasenversatz zu wenigstens einer der Unwuchterregereinheiten; wenn das Verfahren auf einem Computer ausgeführt wird.
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