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Patent Searching and Data


Title:
VIBRATORY CONVEYOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/193442
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a vibratory conveyor comprising a drive unit (4) that generates a vibration movement during operation, and a conveying element arranged on the drive unit, wherein the drive unit (4) comprises a support arrangement for the conveying element, which is mounted on a rear section (8a) on the carrier arrangement (5) and has a freely extending section (8b), anda spring-elastic vibration arrangement is provided on the front section (8b) of the conveying element (6), said vibration arrangement being arranged and designed in such a way that it oscillates with respect to the oscillation of the drive arrangement with phase displacement counter to the phase displacement of the conveying element.

Inventors:
HELFENSTEIN URS (CH)
Application Number:
IB2019/052268
Publication Date:
October 10, 2019
Filing Date:
March 20, 2019
Export Citation:
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Assignee:
K TRON TECH INC (US)
International Classes:
B65G27/30; B65G27/28; B65G27/32; B65G43/00
Domestic Patent References:
WO2017158496A22017-09-21
Foreign References:
EP1460006A12004-09-22
DE102015212538A12017-01-05
GB2426562A2006-11-29
CH712253A12017-09-15
JP2014201390A2014-10-27
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Claims:
Patentansprüche

1. Vibrationsförderer mit einer im Betrieb eine Vibrationsbewegung erzeugenden An triebseinheit (4), und einem an der Antriebseinheit (4) angeordneten Förderelement (6), wobei die Antriebseinheit (4) eine Trägeranordnung (5) für das Förderelement (6) auf weist, das über einen hinteren Abschnitt (8a) an der Trägeranordnung (5) gelagert ist und einen sich frei erstreckenden Abschnitt (8b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am vorderen Abschnitt (8b) des Förderelements (6) eine federelastische Schwingungs anordnung (32) vorgesehen ist, die derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese im Betrieb des Vibrationsförderers in Bezug auf die Schwingung der Antriebseinheit (4) mit zu der Phasenverschiebung des Förderelements (6) entgegengesetzter Phasenverschie bung schwingt.

2. Vibrationsförderer nach Anspruch 1, wobei die Resonanzfrequenzen des Förderele ments (6) und der Schwingungsanordnung (32) von der Betriebsfrequenz der Trägerano rdnung (4) verschieden sind und dieser gegenüber die Eine der Resonanzfrequenzen hö her, die Andere tiefer ist.

3. Vibrationsförderer nach Anspruch 1, wobei die Resonanzfrequenz des Förderelements höher ist als diejenige der Schwingungsanordnung (32). []

4. Vibrationsförderer nach Anspruch 1, wobei die Schwingungsanordnung (32) eine Pen delmasse (33) und eine federelastische Pendelaufhängung (34) aufweist, über welche sie am Förderelement (6) festgelegt ist.

5. Vibrationsförderer nach Anspruch 1, wobei die federelastische Pendelaufhängung als Zunge (34) ausgebildet ist, die parallel zur Förderrichtung x des Förderelements (6) an geordnet ist.

6. Vibrationsförderer nach Anspruch 4, wobei die federelastische Schwingungsanordnung zwei Massen aufweist, die auf entgegengesetzten Seiten des Förderelements angeord net sind.

7. Vibrationsförderer nach Anspruch 1, mit einem vorderen Sensor (56) für die Vertikalbe wegung des vorderen Abschnitts (8b) des Förderelements (6) und mit einer Regeleinheit (52), die ausgebildet ist, im Betrieb aus den Daten des vorderen Sensors (56) eine Ab weichung der Vertikalbewegung des vorderen Abschnitts (8b) von der Vertikalbewegung des hinteren Abschnitts (8a) zu erkennen und ein Korrektursignal für eine Stellanord nung (58) der Schwingungsanordnung (51) zu generieren, derart, dass die beiden Verti kalbewegungen sich einander angleichen.

8. Vibrationsförderer nach Anspruch 7, wobei er einen hinteren Sensor (55) für die Verti- kalbewegung des hinteren Abschnitts (8a) des Förderelements (6) aufweist.

9. Vibrationsförderer nach Anspruch 7 oder 8, wobei der vordere Sensor (56) und beson ders bevorzugt der hintere Sensor (55) als Beschleunigungssensor ausgebildet ist.

Description:
Vibrationsförderer

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vibrationsförderer gemäss dem Oberbegriff von An spruch 1.

Solche Vibrationsförderer werden in vielen Industriezweigen eingesetzt, für alle möglichen Materialien, soweit diese überhaupt durch einen Vibrationsförderer förderbar sind. Dabei werden die schüttfähigen Materialien auf ein Förderelement ausgegeben, meist eine Förder rinne, die dann eine zyklische Vorwärts- / Aufwärtsbewegung mit einem entsprechenden Rücklauf - die Vibration - ausführt, wodurch die einzelnen Partikel des Materials in einem Wurfwinkel vorwärts und zugleich etwas hochgeworfen werden. Das Förderelement führt den Rücklauf aus, bevor die Partikel wieder auf ihm aufliegen, so dass mit der nächsten Vor wärts- / Aufwärtsbewegung die Partikel einen Schritt weiter gefördert werden können. Bei kleinen Auslenkungen kann auch vorwärts gefördert werden durch Reibungsunterschiede beim Vor- und Rücklauf.

Vibrationsförderer besitzen entsprechend eine vibrierende Trägeranordnung für das auf ihr aufliegende, beispielsweise je nach Material oder anderen Kriterien konzipierte, austausch bare Förderelement, wobei die Trägeranordnung durch eine Antriebsanordnung in die ge wünschte Vibration versetzt wird.

Vibrationsförderer, Insbesondere solche mit einer Förderrinne sind schwer konzipierbar, werden weitgehend nach empirischen Erkenntnissen hergestellt und im Versuch mit dem zu fördernden Material betreffend Frequenz und Wurfwinkel abgeglichen. Manche Konzepte funktionieren wie gewünscht, andere zeigen einen schlechten Fördergrad, ohne dass sich im konkreten Fall die Gründe dafür durchschauen lassen.

Ein Nachteil der bekannten Vibrationsförderer betrifft die zeitverzögerte Regelbarkeit des am Ende des Förderelements bzw. der Förderrinne ausgegebenen Massenstroms, der ohne Re gelung mehr oder weniger ständig etwas driftet, sei dies wegen der unregelmässigen Befül lung des Förderelements oder wegen anderen Einflüssen, was insbesondere bei der gravi- metrischen Dosierung (wenn ein Vibrationsförderer auf einer Waage angeordnet ist) proble matisch ist, aber auch bei der volumetrischen Dosierung Probleme schafft. Figur la zeigt schematisch und beispielhaft einen Vibrationsförderer 1 gemäss dem Stand der Technik, der auf dem Untergrund 2 über eine Lageranordnung, hier elastischen Füssen oder Auflagern 3a, 3b gelagert ist. Ersichtlich sind eine Antriebseinheit 4 für eine Trägeranordnung 5, auf welcher wiederum ein hier als Förderrinne 6 ausgebildetes Förderelement angeordnet ist, welches über einen Befüllkanal 7 an seinem hinteren Abschnitt 8a mit Schüttgut 9 (z.B. Getreide, Pharmazeutische Produkte, Kunststoffgranulate und -Pulver aller Art oder metalli sche Materialien aller Art, etc.) beladen wird. Durch die Vibrationsbewegung der Trägerano rdnung 5 vibriert die Förderrinne 6 mit, so dass das Schüttgut 9' am Ende des vorderen Ab schnitts 8b der Förderrinne 6 aus dem Vibrationsförderer 1 abgegeben wird.

Die Antriebseinheit 4 weist einen Vibrationsantrieb 10 auf, der bei der gezeigten Ausfüh rungsform als wechselstromdurchflossene Spule ausgebildet ist, die im Betrieb ein periodi sches Magnetfeld ausbildet und so auf einen Magnet 11 wirkt, der wiederum an der Träger anordnung 5 angeordnet ist und diese bewegt. Die Blattfedern 12a und 12b bilden Antriebs hebel für die Trägeranordnung 5, sind im Hinblick auf den Wurfwinkel etwas geneigt und werden durch den Vibrationsantrieb 10 in die durch die Doppelpfeile 13a, b angedeutete vib rierende Bewegung versetzt, so dass die Trägeranordnung 5 durch ihre zyklische Parallelver schiebung gegenüber einer Grundplatte 14 der Antriebseinheit 4 eine Vibrationsschwingung ausführt, welche entsprechend dem durch die Richtung der Doppelpfeile 13 a,b gegebenen Wurfwinkel den Massenstrom rh des Förderguts bzw. Schütttguts 9 in Förderrichtung x, er zeugt, s. das Koordinatensystem 15, dessen x-Achse in Förderrichtung und dessen y Achse senkrecht nach oben zeigt. Die Wurfrichtung hat damit eine Komponente nach vorn, in x- Richtung, und nach oben, in y-Richtung.

Die Antriebseinheit 4 besitzt eine Betriebsfrequenz, die im Fall einer Antriebseinheit gemäss der Figur 1 (d.h. mit Blattfedern) bevorzugt, aber nicht zwingend, der Resonanzfrequenz der der Antriebseinheit 4 entspricht, so dass die Blattfedern 12a, 12b in ihrer gemäss der Ausbil dung der Antriebseinheit 4 vorliegenden Resonanzfrequenz schwingen. Alternativ kann die Antriebseinheit jedoch auch über einen Mechanischen Antrieb verfügen, so dass eine Reso nanzfrequenz nicht vorliegt - sie wird dann mit einer Betriebsfrequenz betrieben.

Es ergibt sich ein Vibrationsförderer mit einer im Betrieb eine Vibrationsbewegung erzeu genden Antriebseinheit 4, und einem an der Antriebseinheit angeordneten Förderelement, wobei die Antriebseinheit 4 eine Trägeranordnung für das Förderelement aufweist, das über einen Abschnitt (8a) an der Trägeranordnung 5 gelagert ist und einen sich frei erstreckenden Abschnitt 8b aufweist.

Figur lb zeigt zwei Diagramme 20 und 25 zum Fluss des Schüttguts in der Förderrinne 6 des konventionellen Vibrationsförderers 1 (Figur 1) gemäss einer Simulation der Anmelderin zum Verhalten solch eines Vibrationsförderers als Ganzem, wobei der Fluss des Schüttguts 9' am vorderen Ende des Abschnitts 8b (Figur 1) der Förderrinne 6 dargestellt ist. Insbesondere zei gen die Diagramme von Figur 2 die Verhältnisse bei einer Erhöhung der Förderrate mit einer Steigerung des Massenstroms von ca. 0.012 kg/s auf 0.031 kg/s.

Im Diagramm 20 zeigt die Kurve 21 die Geschwindigkeit v* in Förderrichtung x (Figur 1) des Schüttguts 9' (wie oben erwähnt am vorderen Ende 8b der Förderrinne 9, s. Figur 1) über die Zeit in Sekunden (s). Im Zeitabschnitt 22 wird der Vibrationsförderer mit einer tieferen För dermenge betrieben. Zur Zeit t = ls erfolgt die Erhöhung der Förderrate durch Erhöhung der Amplitude der Vibrationsbewegung, wobei die Schüttgutgeschwindigkeit v* (Richtung parallel zu der Förderrinne 6) praktisch verzugslos von der bisherigen (Abschnitt 22) auf die neue, stabile Geschwindigkeit im Zeitabschnitt 24 steigt, s. die Sprungstelle im Zeitabschnitt 23, in welchem die Änderung der Geschwindigkeit v x auf den neuen Wert stattfindet.

Das Diagramm 25 zeigt den Massenstrom rh in kg/s in Förderrichtung x (Koordinatensystem 15, s. Figur 1) von Schüttgut 9' am vorderen Ende 8b der Förderrinne 6. Vor der Erhöhung der Fördermenge (Zeitabschnitt 22) ist der Massenstrom praktisch konstant. Nach der Erhöhung der Fördermenge zur Zeit t = ls steigt der Massenstrom jedoch nur träge an und stabilisiert sich erst allmählich, mit der Folge, dass der Zeitabschnitt 27, in welchem die Änderung des Massenstroms stattfindet, ca. 3,5 s dauert. Im Zeitabschnitt 28 ist der Massenstrom auf dem neuen Wert stabil. Ein sich nur zögerlich verändernder Massenstrom bedeutet schlechte Re gelbarkeit, wenigstens im Hinblick auf die Zeit.

Nach den Erkenntnissen der Anmelderin ist das Verhalten des Massenstroms über die Länge der Förderrinne 9 der Grund für die schlechte Regelbarkeit eines Vibrationsförderers gemäss Figur la.

Die Analyse zeigt, dass dafür zwei Gründe in Frage kommen: erstens verkippt der Vibrations förderer 1 auf Grund der Vibrationsbewegung um seine notwendigerweise elastischen Aufla- ger 3a und 3b, was dazu führt, dass die Förderrinne keine nur translatorische Vibrationsbe wegung im Sinn der Pfeile 13a und 13b (Figur 1) ausführt, sondern auch eine der Verkipp- Bewegung entsprechende Rotation, angedeutet durch den Doppelpfeil 17. Diese Rotation wiederum hat zur Folge, dass sich der Wurfwinkel über die Länge der Förderrinne ändert, weil die Förderrinne 6 durch die Rotation nicht stets horizontal ausgerichtet bleibt, sondern durch die Rotation auch schräg steht. Damit ändert auch die Geschwindigkeit des Schüttguts über die Länge der Förderrinne 6, so dass sich entsprechend der momentanen Rotation (und so lange diese fortbesteht) der Förderrinne 6 lokale Materialhöhenunterschiede über deren Länge bilden). Ändert die Rotation der Förderrinne auf Grund der Veränderten Amplitude der Vibrationsschwingung, schichten sich die lokalen Materialhäufungen um, so dass erst nach einigen Sekunden ein neuer, stabiler Massenstrom entsteht.

Zweitens neigt, je nach der Ausbildung der Förderrinne 6, deren sich frei erstreckender Ab schnitt 8b zu einer Schwingung in der Ebene der Figur la, so dass sich das vordere Ende des Abschnitts 8b gegenüber der Trägeranordnung 5 auf und ab bewegt, s. den Doppelpfeil 16 in Figur la: das vordere Ende des sich frei erstreckenden Abschnitts 8b schwingt in y Richtung gegenüber der Trägeranordnung 5 und dem auf ihr gelagerten hinteren Abschnitt 8a auf und ab, die Förderrinne 6 biegt sich gegen oben und gegen unten periodisch durch. Nach den Er kenntnissen der Anmelderin ist diese Biegeschwingung nicht nur Folge der Rotation (Doppel pfeil 17), sondern kann auch bei einem stabil gelagerten Rotationsförderer auftreten. Die Art der Schwingung ist aber abhängig von der Bauart der Förderrinne selbst und vom jeweils in ihr geförderten Material.

Der Effekt der vertikal schwingenden Förderrinne 6 hat vergleichbare Auswirkungen wie im Fall der Rotation der Förderrinne: auf Grund der Durchbiegung der Förderrinne ist der Wurf winkel über ihre Länge nicht konstant, es bilden sich lokale Materialanhäufungen, die wiede rum eine schlechte Regelbarkeit des Massenstroms zur Folge haben. Solche Schwingungen können, je nach der Ausbildung der Förderrinne, schwach ausgeprägt und damit wenig rele vant oder stark ausgeprägt und damit höchst relevant werden. Die für die Verkippung bzw. Rotation des Vibrationsförderers auf Grund der elastischen Lagerung 3a, 3b (Figur la) erstell ten Diagramme gemäss der Figur lb sind deshalb auch dann aussagekräftig bzw. auf den Fall übertragbar, wenn ein Verkippen eines Vibrationsförderers nicht vorliegt, aber dessen För derelement auf Grund seiner konkreten Ausbildung selbst in eine Schwingung gerät, die zu einer Deformation mit verändertem Wurfwinkel führt. In der WO 2017/158496 ist vorgeschlagen worden, ein durch die Vibrationsbewegung her vorgerufenes Verkippen des Vibrationsförderers durch eine geeignete Ausbildung der Geo metrie der Antriebsanordnung (Ort der Schwerpunkte der Komponenten des Vibrationsför derers in Verbindung mit einer geführten Lagerung) zu vermeiden. Zudem ist vorgeschlagen worden, die Anlenkpunkte der Blattfedern bzw. der die Vibrationsbewegung erzeugenden Hebel so zu verschieben, dass der Trägeranordnung an Stelle der rein translatorischen Vibra tionsbewegung eine Taumelbewegung aufgezwungen wird, welche die unerwünschte Verti kalschwingung des frei verlaufenden Abschnitts 8b der Förderrinne 6 gegenüber der Träger anordnung 5 kompensieren soll.

Nachteilig ist solch einem Vibrationsförderer, dass die Regelbarkeit des Massenstroms zwar verbessert wird, aber unerwartet schwierig bleibt. Nach den Erkenntnissen der Anmelderin führt die entsprechende Ausbildung der Trägeranordnung mit verstellbaren Anlenkpunkten immer noch zu einer Durchbiegung der Förderrinne, da die Taumelbewegung zur Folge hat, dass der hintere Abschnitts 8a schräg gestellt wird, während der vordere Abschnitt 8b in eine horizontale Ausrichtung übergeht bzw. übergehen soll, wobei dieser dann je nach Amplitude der Vibrationsbewegung mit verschiedener Biegung schwingt. Damit ist der Wurfwinkel über die Länge nicht konstant und ändert sich je nach Fördermenge, was wiederum zu den lokalen Materialanhäufungen führt, die bei der geänderten Fördermenge je nach Betriebszustand ändern können und die Regelbarkeit negativ beeinflussen. Zudem ist eine korrekte Einstel lung im konkreten Fall eines in einer Linie laufenden Vibrationsförderers aufwendig und schwierig, beispielsweise auch darum, weil alle Betriebszustände und möglichen Förderrin nen antizipiert und in der mechanischen Verstellung der Anlenkpunkte vorgesehen werden müssen.

Entsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Vibrations förderer mit kurzer Regelungszeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Vibrationsförderer mit den kennzeichnenden Merk malen von Anspruch 1.

Dadurch, dass eine auf das Förderelement selbst wirkende federelastisches Schwingungsan ordnung zur Einhaltung eines konstanten Wurfwinkels vorgesehen wird, steht eine sehr ein- fache Konstruktion zur Verfügung, die eine Einheit mit dem Förderelement bildet und so leicht für die verschiedensten, auch sehr langen oder sehr elastischen Förderelemente mit unterschiedlichen Schüttgütern abstimmbar ist. Dies betrifft auch Förderrinnen, die heute noch nicht in Gebrauch sind, aber von einem Linienbetreiber für die jeweilige Linie ge wünscht werden könnten. Zudem erlaubt eine Schwingungsanordnung, den Wurfwinkel über die ganze Länge des Förderelements in einem engen Bereich zu halten, was eine sehr schnel le Regelbarkeit des Massenstroms erlaubt.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen weisen die Merkmale der abhängigen Ansprüche auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren noch etwas näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. la eine schematische Darstellung eines Vibrationsförderers des Stands der Technik,

Fig. lb zwei Diagramme zum Fluss des Schüttguts im Vibrationsförderer des Stands der

Technik nach Figur 1, jeweils vor und nach der Änderung der Fördermenge,

Fig. 2 eine Ansicht auf einen erfindungsgemäss modifizierten Vibrationsförderer,

Fig. 3a und 3b ein Diagramm zur den Amplituden und der Phasenverschiebung der harmo nischen Schwingung, und

Fig. 4 schematisch eine Ansicht auf eine weitere Ausführungsform des Vibrationsför derers von Figur 2.

Figur 2 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Vibrationsförde rers 30, dessen Grundaufbau demjenigen von Figur la entspricht, wobei das als Förderrinne 31 ausgebildete Förderelement an seinem sich frei erstreckenden Abschnitt 8b eine Schwin gungsanordnung 32 aufweist. In der gezeigten Ausführungsform weist diese eine Masse 33 auf, die über eine als federelastische Zunge 34 ausgebildete Federanordnung mit einer Befes- tigungsanordnung 35 gegenüber der Förderrinne 6 beweglich an dieser festgelegt ist und ein federelastisches Pendel bildet.

Durch die translatorische Vibrationsbewegung der Trägeranordnung 5 (Pfeile 13a und 13b) bewegt sich im Betrieb des Vibrationsförderers 30 der Abschnitt 8b der Förderrinne 31 ent sprechend mit, wodurch die Masse 33 gegenüber der Förderrinne 6 und gegenüber der An triebsanordnung 4 in eine durch den Doppelpfeil 36 gezeigte Schwingung gerät, bei richtiger Abstimmung jedoch derart, dass der vordere Abschnitt 8b nur noch die Translationsbewe gung gemäss dem Pfeil 13c ausführt, also eine Biegung der Förderrinne 31 im Sinn des Dop pelpfeils 16 (Figur la) im Wesentlichen bzw. ganz unterbleibt. Damit ist eine Änderung des Wurfwinkels über die Länge der Förderrinne 31 reduziert oder verhindert.

Dabei besitzen die Förderrinne 31, die Schwingungsanordnung 32 und die Antriebsanord nung 4 je eine Resonanzfrequenz (im Fall der Antriebsanordnung 4 eventuell eine Betriebs frequenz), die alle voneinander verschieden sind. Häufig ist es so, dass die Resonanzfrequenz der steif auszubildenden Förderrinne 31 höher ist als diejenige der Antriebsanordnung, wel che bei vielen Vibrationsförderern des Stand der Technik im Bereich von 60 Hz liegt. Dann ist erfindungsgemäss die Schwingungsanordnung 32 derart auszulegen, dass ihre Resonanzfre quenz tiefer ist als Resonanz- oder Betriebsfrequenz der Antriebsanordnung 4. Es sei an die ser Stelle aber angemerkt, dass erfindungsgemäss nun auch eine weiche Förderrinne ver wendet werden kann, oder eine aussergewöhnlich lange Förderrinne, wie dies je nach der Konzeption der Linie im konkreten Fall an sich wünschbar wäre, aber wegen der schlechten Regelbarkeit - ohne dass die genauen Gründe dafür bekannt wären - nicht vorgesehen wer den kann.

Figur 3 zeigt das Verhalten des Förderelements 6 und der Schwingungsanordnung 32 anhand der an sich bekannten Diagramme 40,41 für die erzwungene, harmonische Schwingung von Feder-Massesystemen. Das Förderelement stellt ein solches Feder-Massesystem dar, ebenso die Schwingungsanordnung 32. Die Diagramme 40,41 zeigen verschiedene Kurven je nach der Dämpfung des Feder-Massesystems (von D = 0.01 bis D = 1). An dieser Stelle sei ange merkt, dass die Dämpfung des Förderelements und der Schwingungsanordnung problemlos sehr tief gehalten werden kann, so dass die Betriebspunkte bzw. Betriebsbereiche (s. dazu unten) auf oder nahe der steilsten Kurven liegen. Auf der horizontalen Achse beider Diagramme 40, 41 ist das Verhältnis h =— abgetragen, w 0

also das Verhältnis der Anregungsfrequenz W zur Resonanzfrequenz w 0 des Feder- Massesystems (hier der Förderrinne 6 und der Schwingungsanordnung 32). Auf der vertika- s 1

len Achse ist im Diag 5 ramm 40 das Verhältnis V = — s a = V ,(l-r 7 2)2 +4 D 2 J? 2 d.h. der resultierende

Amplitude s r des Feder-Massesystems zur anregenden Amplitude s a abgetragen, im Dia gramm 41 die Phasenverschiebung f zwischen der anregenden Schwingung und der dadurch angeregten Schwingung des Feder-Massesystems. Dabei ist die Phasenverschiebung

f = arctan wo D der Dämpfungsfaktor und = ~ ' st -

Die Trägeranordnung 5 (Figur 2) schwingt im Betrieb mit ihrer Betriebsfrequenz, d.h. mit die ser Frequenz auch jeweils deren vorderer Abschnitt 8b gegenüber dem hinteren Abschnitt 8a sowie die Pendelmasse 33 gegenüber dem vorderen Abschnitt 8b. Es folgt, dass alle Kompo nenten mit derselben Frequenz schwingen, und die eine Komponenten die nächste zur Schwingung anregt, d.h. der hintere Abschnitt 8a den vorderen Abschnitt 8b und dieser dann die Pendelmasse 33. Die anregende Schwingung W entspricht also stets der Betriebsschwin gung der Trägeranordnung 5, während die Resonanzfrequenz w 0 des Förderelements bzw. der Schwingungsanordnung 32 von dieser erfindungsgemäss verschieden ist.

Besitzt die Förderrinne eine Resonanzfrequenz von beispielsweise 120 Hz, die also höher ist als die Betriebsfrequenz der Trägeranordnung 5 (beispielsweise 60 Hz, s. oben), beträgt für

die Schwingung der Förderrinne 6 das Verhältnis h =— = 0,5 [nicht durchstreichen], s. den w 0

Betriebsbereich 45 im Diagramm 40 (der genaue Betriebspunkt hängt von der Dämpfung der Förderrinne ab). Über die Linie 46 ist erkennbar, dass die Phase des vorderen Abschnitts 8b bzw. dessen vorderen Endes gegenüber dem hinteren Ende 8a (am Ort der Verbindung mit der Trägeranordnung 5) nahe bei f = 0° liegt, s. den Bereich 47 - die Phase des hinteren Ab schnitts 8a liegt im Vergleich zur Trägeranordnung 5 bei 0° da sie starr mit der Trägeranord

nung 5 verbunden ist (eine starre Verbindung resultiert in w 0 = oo d.h. h =— = 0). (In der w 0

gezeigten Ausführungsform gemäss Fig. 2 oder 4 beträgt die Phase zwischen der Antriebs kraft zwischen dem Magnet 11 und der Spule der Antriebsanordnung 10 und der Trägerand ordnung 5 -90°, die Kraft ist im Resonanzfall 90° oder p/2 voreilend.) Besitzt die Schwingungsanordnung 32 eine Resonanzfrequenz von beispielsweise 30 Hz, die also tiefer ist als die Betriebsfrequenz der Trägeranordnung 5 (beispielsweise 60 Hz, s. oben), beträgt das Verhältnis h =— = 2 s. den Betriebsbereich 42 im Diagramm 40 (der genaue w 0

Betriebspunkt hängt von der Dämpfung der Förderrinne ab). Über die Linie 43 ist erkennbar, dass die Phase 44 der Pendelmasse 33 gegenüber dem vorderen Ende 8b (am Ort der Ver bindung mit der Befestigung an der Rinne 35) nahe bei f = -180 0 liegt, s. den Bereich 44.

In diesem Fall schwingt die Pendelmasse 33 nahezu oder im Gegentakt zum vorderen Ende der Förderrinne 6, mit der Folge, dass sie über die federelastische Zunge 34 eine Querkraft und ein Biegemoment in die Förderrinne einleitet, welche deren momentanen Durchbiegung entgegengesetzt ist, so dass diese Durchbiegung bei geeigneter Abstimmung der Schwin gungsanordnung 33 und des Förderelements 6 vermindert wird oder verschwindet. Dies wie derum bedeutet, dass der Wurfwinkel über die Länge des Förderelements weniger oder nicht ändert, also eine schnelle Regelbarkeit des Massenstroms resultiert.

Es ergibt sich, dass am vorderen Abschnitt (8b) des Förderelements (6) eine federelastische Schwingungsanordnung vorgesehen wird, die derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese in Bezug auf die Schwingung der Antriebsanordnung mit zu der Phasenverschiebung des Förderelements entgegengesetzter Phasenverschiebung schwingt. Je nach der Dämpfung des Förderelements bzw. der Schwingungsanordnung beträgt diese Phasenverschiebung 180° oder liegt nahe bei 180°, ist jedoch so gross, dass die Regelbarkeit des erfindungsgemässen Vibrationsförderers gegenüber einer Ausführungsform ohne Schwingungsanordnung verbes sert ist.

Sollte das Förderelement eine tiefere Resonanzfrequenz aufweisen als die Frequenz der Trä geranordnung 6, vertauschen sich die Betriebsbereiche 42,45 im Diagramm 40. Nach wie vor schwingen aber Förderelement und Schwingungsanordnung grundsätzlich im Gegentakt, so dass die Durchbiegung des Förderelements vermindert wird oder verschwindet.

Es ergibt sich weiter, dass die Eigenfrequenzen des Förderelements 6 und der Schwingungs anordnung 32 von der Betriebsfrequenz der Trägeranordnung 4 verschieden sind und dieser gegenüber die Eine der Eigenfrequenzen höher, die Andere tiefer ist. Bevorzugt ist jedoch die die Eigenfrequenz des Förderelements höher ist als diejenige der Schwingungsanordnung 32. Ein Förderelement, insbesondere wenn es als Förderrinne ausgebildet ist, kann schon nur auf Grund seines rinnenförmigen Querschnitts in der Regel bezüglich der Vertikalrichtung y leicht vergleichsweise steif ausgebildet werden, was zu einer vergleichsweise hohen Resonanzfre quenz führt. Andererseits ist es aber auch so, dass im Fall von längeren Förderelementen, kombiniert mit entsprechendem Material eine unter der Betriebsfrequenz liegende Reso nanzfrequenz gegeben sein kann. Es sei hier angemerkt, dass mit Hilfe der vorliegenden Er findung Förderrinnen bzw. Förderelemente mit grösserer Länge in Betracht gezogen werden können, als es bisher unter dem Aspekt der Regelung der Fördermenge der Fall war.

Wie in Figur 2 gezeigt, besitzt die Schwingungsanordnung 32 vorzugsweise eine Pendelmasse 33 und eine federelastische Schwingungsanordnung 34, über welche sie am Förderelement 6 festgelegt ist. Dabei ist weiter bevorzugt die federelastische Schwingungsanordnung als Blatt feder oder stabförmige Feder 34 ausgebildet ist, die parallel zur Förderrichtung des För derelements angeordnet ist.

Das Schwingungsverhalten des Förderelements, beispielsweise einer Förderrinne 6 ist kom plex, auch darum weil die Vibrationsschwingung in zwei Richtungen (x und y, s. Figur la) er folgt. Da die Förderrinne 6 in x Richtung steif ist, ergibt sich kaum eine Schwingungskompo nente in x Richtung des vorderen Endes des freien Abschnitts 8b, sondern im Wesentlichen nur eine Schwingung in der Vertikalen, d.h. in y Richtung, also die oben erwähnte Biege schwingung. Für die Pendelmasse 32 bedeutet dies trotzdem, dass sie sich auf einer ellipti schen Bahn bewegt und die Bewegungen in der x Richtung einen Einfluss haben können. Obschon erfindungsgemäss auch schon eine erste, standardisierte Abstimmung von För derelement und Schwingungsanordnung im Hinblick auf die Betriebsfrequenz bereits vorteil haft ist und die vertikale Biegeschwingung des Förderelements (nur) reduziert, kann im kon kreten Fall eine Feinabstimmung wünschenswert sein, insbesondere bei pharmakologischen Schüttgütern. Diese Feinabstimmung ist erfindungsgemäss einfach vorzunehmen: ein bei spielsweise in der Schwingungsanordnung 32 sehr einfach vorzunehmender Austausch der Pendelmasse 33 oder eine Verlängerung oder Verkürzung der Feder 34 erlauben eine Feinab stimmung mit geringem Aufwand derart, dass die Biegeschwingung des Förderelements an nähernd oder ganz unterdrückt werden. Beispielsweise ändert sich im Fall der Änderung der Länge der Feder 34 die Resonanzfrequenz der Schwingungsanordnung, so dass sich deren Amplitude ändert, s. dazu das Diagramm 40 von Figur 3. Damit kann die Amplitude der Schwingungsanordnung 32 auf das Förderelement derart abgestimmt werden, dass dessen Biegeschwingung im Wesentlichen verschwindet. Eine Simulation der Anmelderin hat zu dem folgendem Ergebnis geführt: ohne mit

Schwingungsanordnung Schwingungsanordnung

Eigenfrequenz der Schwingungsanordnung [Hz] 55.27

Betriebsfrequenz der Trägeranordnung [Hz] 70.32 69.79

Resonanzfrequenz der Förderrinne [Hz] 104.55 99.69

Vibrationsschwingung: Verschiebung der Trä- 0.171

geranordnung in y Richtung [mm]

Vibrationsschwingung: Verschiebung des

vorderen Endes der Förderrinne in y Rieh- 0.368 0.172

tung [mm]

Änderung der y - Komponente der Amplitude

0.6%

im Förderelement vorne / hinten

Wurfwinkel der Trägeranordnung 20° 20

Wurfwinkel des Förderelements vorne 38.1° 20 1

Änderung des Wurfwinkels 90.3% 0.53%

Simulierte Änderung der Geschwindigkeit und

der Höhe des Schüttguts (Materialhöhenunter- 51.0% 0.44%

schied im Förderelement) was zeigt, dass sich die erfindungsgemässe Anordnung derart abstimmen lässt, dass der Ein fluss der Biegeschwingung des Förderelements praktisch verschwindet.

Die Werte für die simulierte Änderung der Geschwindigkeit/Höhe des Schüttguts basieren auf dem Wurfwinkel über die Länge der Rinne - bei der Vibrationsbewegung (Pfeile 13a, b in den Figuren 2 und 4) ist die Verschiebung der Förderrinne 6 in x - Richtung stets als konstant angenommen, während die Verschiebung des Endes des vorderen Abschnitts 8b gegenüber dem hinteren Abschnitt 8a in y - Richtung ohne Pendelanordnung 32 erheblich ändert, s.

oben. In der Simulation wurde das Schüttgut am Ende des vorderen Abschnitts ohne Schwin gungsanordnung wegen der Änderung des Wurfwinkels um 90.3% schneller, die Materialge- schwindigkeit steigt um 51% wobei die Materialhöhe entsprechend um 51% sank. Diese Än derung führt zur verschlechterten Regelbarkeit, s. oben, die Beschreibung zu Figur 2. Erfin- dungsgemäss erfolgt nun eine Änderung um nur 0,44% (statt 51%), somit besteht eine ver besserte, d.h. im Wesentlichen unverzögerte Regelbarkeit.

Figur 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Vibrationsförderers 50, der demjeni gen von Figur 2 entspricht, jedoch eine Einrichtung zur automatischen Abstimmung der Schwingungsanordnung 51 aufweist. Dargestellt ist eine Steuerung 60 des Vibrationsförde rers 50 mit einer Regeleinheit 52, die über Datenleitungen 53,54 mit einem hinteren Sensor 55 für die Vertikalbewegung des hinteren Abschnitts 8a und einen vorderen Sensor 56 für die Vertikalbewegung des freien Abschnitts 8b sowie einer Datenleitung 57 mit einem Stellan trieb 58 für die Blattfeder 59 verbunden ist.

Die Regeleinheit 52 erfasst über den Sensor 55 die vertikale Komponente der Vibrationsbe wegung der Trägeranordnung 5 bzw. des hinteren Endes der Förderrinne 6 und über den Sensor 56 die vertikale Komponente der Vibrationsbewegung des vorderen Endes der För derrinne 6. Weichen diese Komponenten voneinander um einen vorgegebenen, in der Steue rung 60 gespeicherten Schwellwert ab, generiert die Regeleinheit 52 ein Korrektursignal für den Stellantrieb 58, der dadurch die Blattfeder 59 etwas einzieht (also verkürzt) oder aus fährt (also verlängert), s. den Doppelpfeil 62. Dadurch ändert wie oben ausgeführt die Amplitude der Schwingung der Schwingungsanordnung 51. Die Regeleinheit 52 kann nun die sen Zyklus laufend abarbeiten und so eine Drift in der Abstimmung von Schwingungsanord nung 51 und Förderelement 6 auf Grund von sich verändernden Betriebsbedingungen redu zieren oder verhindern. Ebenso ist es möglich, dass der die Regeleinheit 52 auf diese Weise einen für eine konkrete Förderaufgabe nur annähernd abgestimmten Vibrationsförderer 50 im Betrieb richtig abstimmt, wobei die Regelgenauigkeit durch den vorbestimmten Schwell wert eingestellt werden kann.

Die Sensoren 55, 56 können als einfache Beschleunigungssensoren ausgebildet sein, wie sie z.B. unter der Bezeichnung MPU-6050 von TDK InvenSense erhältlich sind. Je nach dem Auf bau des Vibrationsförderers 50 können an Stelle der Daten des hinteren Sensors 55 auch an dere, vorhandene Daten verwendet werden, da die Bewegung der Trägeranordnung 5 defi niert ist - auf jeden Fall aber werden die Vertikalbewegungen des hinteren Abschnitts mit denjenigen des vorderen Abschnitts des Förderelements verglichen und eine Abweichung durch eine Regelung der Schwingungsanordnung 51 korrigiert, bis sie unter einen vorbe- stimmten Sollwert fällt. Der Fachmann kann solch einen Regelungszyklus für den konkreten Fall leicht bestimmen.

Es ergibt sich ein Vibrationsförderer mit einem vorderen Sensor 56 für die Vertikalbewegung des vorderen Abschnitts 8b des Förderelements 6 und mit einer Steuerung 60, die ausgebil det ist, im Betrieb aus den Daten des vorderen Sensors 56 eine Abweichung der Vertikalbe wegung des vorderen Abschnitts 8b von der Vertikalbewegung des hinteren Abschnitts 8a zu erkennen und ein Korrektursignal für eine Stellanordnung 58 der Schwingungsanordnung 51 zu generieren, derart, dass die beiden Vertikalbewegungen sich einander angleichen. Bevor zugt weist der Vibrationsförderer einen hinteren Sensor für die Vertikalbewegung des hinte ren Abschnitts 8a des Förderelements auf. Weiter bevorzugt ist der vordere Sensor 56 und besonders bevorzugt der hintere Sensor 55 als Beschleunigungssensor ausgebildet.

Bei einem nicht in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Schwingungsan ordnung zwei schwingende Massen, je eine auf jeder Seite des vorderen Endes der Förder rinne. Diese können dann auch quer von der Förderrinne abstehenden Blattfedern angeord net sein.

Alternativ ist es auch erfindungsgemäss, eine schwingende Masse an einer vertikal angeord neten Spiralfeder aufzuhängen, und eine derart ausgebildete Schwingungsanordnung am vorderen Ende des Förderelements anzuordnen. Auch möglich ist es, die schwingende Masse zwischen zwei Federn anzuordnen. Für die erfindungsgemässe Schwingungsanordnung sind zahlreiche Bauformen denkbar. So kann die schwingende Masse auch an einer quer zum För derelement angeordneten Blattfeder oder einer vertikal angeordneten Spiralfeder angeord net sein. Ebenso kann eine vertikale Blattfeder verwendet werden, wobei in diesem Fall eine Korrektur der unerwünschten Schwingung des vorderen Endes des Abschnitts 8b durch das erzeugte Moment in der Förderrinne 6 erfolgen würde.