[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für einen Plansichter,
mit einer durch einen Antriebsmotor angetriebenen, vertikal angeordneten Antriebswelle,
verbunden mit einer Unwuchtmasse.
[0002] Plansichter der vorgenannten Art sind Siebmaschinen, die z.B. in Müllereibetrieben
zur Ansiebung schrot- oder mehlförmiger Produkte angewandt werden, um diese z.B. von
im Vermahlungsprozeß entstehenden Zwischenprodukten zu trennen, eine Sortierung des
Produktes vorzunehmen und Produkte, wie Grieß, Reis, Mehl, Braugerste oder andere
körnige oder mehlige Produkte zu sieben, zu sortieren und zu klassifizieren.
[0003] Grundsätzlich werden bei einem derartigen Plansichter waagerecht angeordnete Siebe
unterschiedlicher Maschenweite, die vertikal zu Stapeln übereinanderliegend angeordnet
sind, auf einer Kreisbahn mit vorgegebener Umlaufgeschwindigkeit bewegt. Die Siebe
werden durch stapelförmig angeordnete Siebrahmen gebildet, die mit den Sieben unterschiedlicher
Maschenweite bespannt und zu Stapeln zusammengestellt sowie unabhängig voneinander
in die mehrere Stapel aufnehmenden, schrankförmigen Siebgehäuse eingeschoben sind.
Die Anordnung der Siebrahmen erfolgt vorzugsweise in paarweise unterschiedlich vertikal
beweglichen Segmenten. Im allgemeinen werden zwei schrankförmige Siebgehäuse verwendet,
die symmetrisch beiderseits eines in Sandwichanordnung zwischen den Siebgehäuse angeordneten
Antriebsgehäuses, das die Antriebseinrichtung (Unwuchtantrieb) enthält, vorgesehen
sind. Normalerweise werden in die Siebgehäuse insgesamt vier bis acht Siebrahmenstapel
eingesetzt, die Siebgehäuse sind an ihren Stirnseiten mit dem zwischenliegenden Antriebsgehäuse
über einen Verbindungsträger fest verbunden und der gesamte Plansichter ist durch
Aufhängestäbe, bevorzugt glasfaserverstärkte Kunststoffstäbe, elastisch an Deckenschienen
aufgehangen. Die Produktzuführung erfolgt über eine an der Oberseite der Siebgehäuse
angeordnete Einlaufbank durch Schläuche, während die Produktabführung des in mehrere
Fraktionen unterschiedlicher Körnung getrennten Produktes über zugehörige Auslaufbänke
unterhalb des Plansichters erfolgt, wobei die eigentliche Gutführung jeweils ebenfalls
durch Schläuche bewirkt wird.
[0004] Als Antriebseinrichtung des Plansichters wird ein Unwuchtantrieb mit eingebautem,
mitschwingendem Motor verwendet, der eine vertikal angeordnete Antriebswelle mit an
dieser fest in einem konstanten Abstand angeordneten Schwung- oder Unwuchtmasse aufweist.
Die Antriebswelle ist über Lager in dem Antriebsgehäuse drehbeweglich gelagert, das
seinerseits fest mit den die Siebstapel enthaltenden Siebgehäusen durch die seitlichen
Verbindungsträger starr verbunden ist, an denen der gesamte Plansichter durch an beiden
Seiten zu Gruppen zusammengefaßten, glasfaserverstärkten Polyesterstäben aufgehängt
ist. Bei Antrieb des mitschwingenden Antriebsmotors und der mit der Antriebswelle
verbundenen Schwung- oder Unwuchtmasse wird das Antriebsgehäuse zu einer die Siebung
herbeiführenden, oszillierenden Bewegung des gesamten, elastisch aufgehängten Plansichters
angetrieben.
[0005] Bis zum Erreichen seines stationären Betriebszustandes durchläuft der Plansichter
mehrere Antriebsphasen. Im Anlaufzustand bewegt sich das aus Unwuchtantrieb und den
Sieb- sowie Antriebsgehäusen bestehende Schwingungssystem nahezu synchron. Die Schwingungsrichtung
des aus der Antriebswelle und der Unwuchtmasse (Unwuchtantrieb) bestehenden Erregers
ist in Phase mit der Schwingungsrichtung der Masse des Plansichters. Bei fortschreitender
Erhöhung der Drehzahl des Unwuchtantriebes tritt zwischen anregender und angeregter
Masse eine entsprechende Phasenverschiebung in einem nicht-stationären Bereich auf.
Ehe der stationäre Betriebszustand erreicht wird, muß ein Bereich kritischer Drehzahlen
des Unwuchtantriebes durchfahren werden. In diesem Bereich treten Resonanzerscheinungen
auf, d.h. die Vergrößerung der Schwingungsamplitude des Plansichters schreitet progressiv
voran, bis der stationäre Betriebszustand erreicht ist und das Schwingungssystem sich
wieder in einem Synchronzustand befindet, d.h. die Phasenlage der Schwingung des Unwuchtantriebes
mit der Phasenlage der Schwingung des Plansichters übereinstimmt. Im kritischen Drehzahlbereich
kann es zu Schäden am Plansichter kommen, insbesondere sind die Zu- und Abführschläuche
des Siebgutes gefährdet und die elastische Aufhängung des Plansichters unterliegt
Belastungen, die bis zum Bruch der Aufhängestäbe führen können.
[0006] Die Vergrößerung der Schwingungsamplitude des Plansichters ist eine Funktion der
Zeit und beim Erreichen seines stationären Betriebszustandes sinkt die Schwingungsamplitude
abrupt auf den normalen, die bestimmungsgemäße Funktion des Plansichters gewährleistenden
Betriebswert ab. Je länger die kritische, nicht-stationäre Phase währt, desto größer
wird im Resonanzfall die Schwingungsamplitude. Aus diesen Gründen besteht die Neigung,
Antriebsmotoren mit großer Leistung zu installieren und die damit geschaffene Leistungsreserve
zur Verkürzung des nicht-stationären Anlaufvorganges zu nutzen. Im Betriebsdrehzahlbereich
wird diese Leistungsreserve, die zu einer wesentlichen Kostensteigerung führt, im
wesentlichen nicht benötigt.
[0007] Es wurde auch bereits vorgeschlagen, einen Unwuchterreger zu verwenden, dessen Unwuchtantrieb
eine in ihrem Abstand zur Rotationsachse einstellbar fixierte Unwuchtmasse aufweist.
Auch auf diese Weise kann jedoch das Problem der Resonanzschwingungen noch nicht zufriedenstellend
gelöst werden.
[0008] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, derart, daß diese nach der im stationären Betriebszustand
erforderlichen Antriebsleistung bemessen werden und nichtstationäre Anlauf- und Auslaufvorgänge
auf eine technologisch erforderliche Mindestdauer verkürzt werden können.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Unwuchtmasse abstandsveränderlich
mit der Antriebswelle verbunden und der Abstand der Unwuchtmasse von der Antriebswelle
in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebswelle kontinuierlich veränderlich ist.
[0010] Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die Unwuchtmasse
einen parallel zur Antriebswelle angeordneten, langgestreckten Zylinderkörper, der
mit Hilfe beabstandeter Gelenklager mit zugehörigen Koppeln an beabstandeten Lenkern,
die fest mit der Antriebswelle verbunden sind, gelenkig gelagert ist.
[0011] Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen
Unteransprüchen dargelegt.
[0012] Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Unwuchtantriebseinrichtung besteht darin,
daß Antriebsmotoren kleinerer Antriebsleistung verwendet werden können, da keine auf
den Anlaufvorgang des Plansichters abgestimmte Leistungsreserve bei der Gestaltung
der Antriebseinrichtung berücksichtigt werden muß. Hierdurch wird sowohl eine leichtere
als auch kostengünstigere Antriebsanordnung realisiert.
[0013] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger
Zeichnungen erläutert. In diesen zeigen:
- Fig. 1
- eine Antriebseinrichtung für einen Plansichter nach einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung in Ruhestellung (schematisch), und
- Fig. 2
- die Antriebseinrichtung nach Fig. 1 bei Betriebsdrehzahl des Unwuchtantriebes für
den Plansichter.
[0014] Die Fig. 1 und 2 erläutern schematisch eine Antriebseinrichtung eines Plansichters
(Siebmaschine), wobei diese Antriebseinrichtung einen Unwuchtantrieb des in herkömmlicher
Weise aufgebauten und hier nicht näher dargestellten Plansichters bildet. Derartige
Plansichter werden in hängender Anordnung betrieben und bestehen aus gegenüberliegend
angeordneten, die Siebe in mehreren vertikalen Siebstapeln enthaltenden Siebgehäusen,
zwischen denen ein die Antriebseinrichtung enthaltendes Antriebsgehäuse angeordnet
und zu einer baulichen Einheit verbunden ist. Die Antriebseinrichtung bildet einen
Unwuchtantrieb mit mitschwingendem Antriebsmotor, um über das Antriebsgehäuse auch
die Siebgehäuse und die in diesen angeordneten Siebe in eine Schwingungsbewegung zu
versetzen, wie dies bei derartigen Plansichtern üblich und daher hier nicht dargestellt
ist.
[0015] In Fig. 1 sind als wesentliche Elemente der Unwucht-Antriebseinrichtung eine Antriebswelle
1, die vertikal angeordnet und mit einem - hier nicht dargestellten - Antriebsmotor
verbunden ist, sowie eine mit der Antriebswelle 1 abstandsveränderlich beweglich verbundende
Unwuchtmasse 2 dargestellt. Die Antriebswelle 1 ist über ein oberes und unteres Lager
3 bzw. 4 in dem hier lediglich schematisch angedeuteten Antriebsgehäuse 5 des Plansichters
gelagert, mit dem beiderseits in herkömmlicher Weise hier ebenfalls nicht dargestellte
Siebgehäuse verbunden sind.
[0016] Fig. 1 zeigt die Antriebseinrichtung im Ruhezustand. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Unwuchtmasse 2, die einen langgestreckten Zylinderkörper bildet, dessen Längsachse
parallel zur Antriebsachse 1 angeordnet ist, axial beabstandet mit einem oberen Gelenklager
6 sowie einem unteren Gelenklager 7 versehen. Jedes dieser Gelenklager 6, 7 ist über
eine Koppel 8, 9 durch Gelenke 10 bzw. 11 mit einem Lenker 12, 13 verbunden, der sich
jeweils starr radial von der Antriebswelle 1 aus erstreckt und starr mit dieser verbunden
ist. Auf diese Weise ist die Unwuchtmasse 2 gelenkig aufgehängt und in Bezug auf die
Antriebswelle 1 im Ruhestand radial mit einem Abstand e₀ der Antriebswelle 1 gelagert
und mit dieser verbunden.
[0017] Im Ruhezustand (Fig. 1) wirkt auf die Unwuchtmasse 2 axial die Gewichtskraft G, mit
der entsprechend die Lager 10, 11 belastet werden.
[0018] Der in Fig. 1 gezeigte Ruhezustand, bei dem die Unwuchtmasse 2 unter dem Einfluß
der Gewichtskraft G im Abstand e₀ an den Gelenken 11, 12 hängend mit der Antriebswelle
1 verbunden ist, gilt auch für niedrige Drehzahlen. Daher ist das Trägheitsmoment
der Unwuchtmasse 2 beim Anlauf minimal und der Antriebsmotor muß nur ein geringes
Beschleunigungsmoment aufbringen.
[0019] Mit steigender Drehzahl der Antriebswelle 1, die sich im wesentlichen entlang einer
Kreisbahn bewegt und das Antriebsgehäuse 5 sowie die mit diesem fest verbundenen Siebgehäuse
entsprechend auslenkt, vergrößert sich aufgrund der Zentrifugalkraft F der Abstand
der Unwuchtmasse 2 von der Antriebswelle 1 unter Auswärtsverschwenkung der Lenker
8, 9, so daß die Unwuchtmasse radial nach außen oben verlagert wird und das Trägheitsmoment
der Unwuchtmasse 2 entsprechend ansteigt.
[0020] Fig. 2 zeigt die Antriebseinrichtung in Rotationszustand mit Betriebsdrehzahl, in
der sich der Plansichter in seinem stationären Betrieb bei Nenndrehzahl befindet,
wobei die Unwuchtmasse 2 unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft F einen maximalen
Abstand e
max von der Antriebswelle 1 und damit das größtmögliche Trägheitsmoment besitzt.
[0021] Wenn die Eigenfrequenz des Plansichters mit der durch die Unwucht-Antriebseinrichtung,
gebildet aus der Antriebswelle 1 und der Unwuchtmasse 2, erzwungenen Frequenz übereinstimmt,
ist der kritische Resonanz-Drehzahlbereich erreicht. Durch die vorliegend erläuterte,
in Abhängigkeit von der Antriebsdrehzahl der Antriebswelle 1 abstandsveränderlich
angeordnete Unwuchtmasse 2 ist dieser kritische Drehzahlbereich aber bereits durchfahren,
bevor die Unwuchtmasse 2 wesentlich ausgelenkt wird.
[0022] Daher ist es ausreichend, die Antriebsleistung der Antriebseinrichtung auf den stationären,
unkritischen Betriebszustand abzustimmen.
[0023] Beim Auslauf wird der kritische Drehzahlbereich ebenfalls problemlos durchlaufen.
Die Unwuchtmasse 2 sinkt beim Ausschalten des Antriebsmotors rasch ab und die gespeicherte
Energie ist bereits hinreichend verringert, ehe der kritische Drehzahlbereich erreicht
wird. Damit treten auch beim Auslauf keine größeren Schwingungsamplituden bzw. gefährliche
Resonanzschwingungen des Plansichters auf.
1. Antriebseinrichtung für einen Plansichter, mit einer durch einen Antriebsmotor angetriebenen,
vertikal angeordneten Antriebswelle, verbunden mit einer Unwuchtmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmasse (2) abstandsveränderlich mit der Antriebswelle (1) verbunden
und der Abstand der Unwuchtmasse (2) von der Antriebswelle (1) in Abhängigkeit von
der Drehzahl der Antriebswelle (1) veränderlich ist.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmasse (2) durch zumindest ein Gelenk (9) radial beweglich in Bezug
auf die Antriebswelle (1) mit dieser verbunden ist.
3. Antriebseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Antriebswelle (1) zumindest ein sich radial von dieser erstreckender
Lenker (10) starr verbunden und die Unwuchtmasse (2) über eine gelenkig an dem Lenker
(10) angreifende Koppel (8) mit der Antriebswelle (1) verbunden ist.
4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Ruhezustand das Ausgleichsgewicht (2) unter dem Einfluß seiner Gewichtskraft
hängend an dem Lenker (10) angeordnet ist.
5. Antriebseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmasse (2) achsparallel zu der Antriebswelle (1) angeordnet ist.
6. Antriebseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmasse (2) ein parallel zur Antriebswelle (1) angeordneter und mit
dieser verbundener, langgestreckter Zylinderkörper ist, mit der Antriebswelle (1)
in axialem Abstand ein erster und ein zweiter, sich radial von der Antriebswelle (1)
erstreckender Lenker (10) starr verbunden ist und axial beabstandet die Unwuchtmasse
(2) durch eine erste und eine zweite Koppel (8) gelenkig mit dem ersten und zweiten
Lenker (10) verbunden ist.
7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmasse (2) an zwei beabstandeten Lagerstellen über eine Doppelgelenkanordnung
(7, 9) mit der Antriebswelle (1) verbunden ist.