DE1281730B

DE1281730B - Monitoring device for vibration conveyor devices

Info

Publication number: DE1281730B
Application number: DE1966L0054769
Authority: DE
Inventors: Leo Brosch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1966-10-04
Filing date: 1966-10-04
Publication date: 1968-10-31

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

B 06bB 06b

Deutsche Kl.: 42 s-1/14 German class: 42 s -1/14

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

P 12 81 730.0-24 (L 54769)P 12 81 730.0-24 (L 54769)

4. Oktober 19664th October 1966

31. Oktober 1968October 31, 1968

Bei durch Zweimassen-Schwingsysteme angetriebenen Schwingförderrinnen kann, bedingt durch die Eigenschaften des Fördergutes und vor allem dessen Feuchtigkeitsgehalt, ein Ankoppeln oder ein Anhaften des Materials an der Förderrinne auftreten. Hierdurch wird die Massenverteilung zwischen den beiden schwingenden Massen und dadurch die Eigenfrequenz des Systems verändert. Da die Eigenfrequenz f_e in einem bestimmten Verhältnis zur Antriebs- bzw. Erregerfrequenz f_a steht, verändert sich durch ihre Veränderung auch die Schwingamplitude und die Förderleistung. Diese Abweichungen können ein solches Ausmaß erreichen, daß der Ablauf der Arbeit beeinträchtigt und sogar der Schwingantrieb gefährdet wird.In the case of vibratory conveyors driven by two-mass vibratory systems, the properties of the material to be conveyed and, above all, its moisture content, can cause the material to be coupled to or adhere to the conveyor trough. This changes the mass distribution between the two oscillating masses and thereby the natural frequency of the system. Since the natural frequency f _{e has} a certain ratio to the drive or exciter frequency f _a , the oscillation amplitude and the delivery rate also change as a result of its change. These deviations can reach such an extent that the work flow is impaired and even the vibratory drive is endangered.

Es werden zwei Fälle der Frequenzabstimmung unterschieden: Die bevorzugte sogenannte überschnelle Abstimmung, bei der die Resonanzfrequenz f_e des Systems oberhalb der Erregerfrequenz f„ liegt, und die unterschnelle Abstimmung, bei der die Resonanzfrequenz f_c unterhalb der Erregerfrequenz /„ liegt. Im ersten Fall der überschnellen Abstimmung erhöht sich im Falle des Anhaftens von Material im Rinnentrog die Masse dieses Troges und damit die Gesamtmasse einer Seite des Schwingsystems um das anhaftende Material, so daß die Resonanzfrequenz infolge der bekannten physikalischen Beziehungen (Schwingfrequenz umgekehrt proportional zur Masse) absinkt und sich der Erregerfrequenz annähert. Infolgedessen wird bei gleichbleibendem Erregerstrom, d. h. der Zugkraft des Schwingmagneten, die Amplitude der Schwingung vergrößert, was früher oder später unweigerlich zum Zusammenschlagen der Schwingmassen führt, wodurch erhebliche Beschädigungen bis zur totalen Zerstörung des Gerätes verursacht werden. Außerdem erhöht sich zunächst infolge der größeren Schwingamplitude die Förderleistung, was die im allgemeinen gewünschte gleichmäßige Förderung stört.A distinction is made between two cases of frequency tuning: the preferred so-called super-fast tuning, in which the resonance frequency f _{e of} the system is above the excitation frequency f " , and the sub-rapid tuning, in which the resonance frequency f _{c is} below the excitation frequency /". In the first case of over-rapid tuning, if material adheres in the channel trough, the mass of this trough and thus the total mass of one side of the oscillating system around the adhering material increases, so that the resonance frequency decreases as a result of the known physical relationships (oscillation frequency inversely proportional to the mass) and approaches the excitation frequency. As a result, with constant excitation current, ie the pulling force of the oscillating magnet, the amplitude of the oscillation is increased, which sooner or later inevitably leads to a collision of the oscillating masses, causing considerable damage and even total destruction of the device. In addition, as a result of the greater oscillation amplitude, the conveying capacity initially increases, which disrupts the generally desired uniform conveyance.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Zweimassen-Schwingsystem, bestehend aus der arbeitsseitigen Masse 1 von der Größe M₁ und der freiseitigen Masse 2 von der Größe M₂, schematisch dargestellt. Beide Massen sind durch die Feder 4 mit der Federkonstante C gekoppelt. Es gelten dann die bekann- ten Beziehungen, nach denen sich die Schwingbreiten dieser beiden Massen s_F und s_A umgekehrt proportional wie die Größen der beiden Massen verhalten:In Fig. 1 of the drawing, a two-mass oscillating system, consisting of the working-side mass 1 of size M ₁ and the free-side mass 2 of size M ₂ , is shown schematically. Both masses are coupled to the spring constant C by the spring 4. The known relationships then apply, according to which the oscillation ranges of these two masses s _F and s _{A are} inversely proportional to the magnitudes of the two masses:

Überwachungseinrichtung
für SchwingfördergeräteMonitoring device
for vibratory conveyor devices

Anmelder:Applicant:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,

6000 Frankfurt 70, Theodor-Stern-Kai 16000 Frankfurt 70, Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:
Leo Brosch, 7055 StettenNamed as inventor:
Leo Brosch, 7055 Stetten

breiten s_F und s_A gleich der Gesamtschwingbreite s, also der relativen Schwingbreite der Masse M₂ zur Masse M₁. Die resultierende Masse M_r dieses schwingfähigen Systems ist dannwidths s _F and s _A equal to the total amplitude s, i.e. the relative amplitude of the mass M ₂ to the mass M ₁ . The resulting mass M _{r of} this oscillatable system is then

M₁ -M₂ My+ M₂ M ₁ -M ₂ My + M ₂

und die Eigenfrequenz istand is the natural frequency

= M_r = M _r

Bei Fördervorgängen, insbesondere von Materialien unterschiedlicher Förderwilligkeit und unterschiedlicher Feuchtigkeitsaufnahme bei geringer Körnung besteht, wie bereits ausgeführt, die Gefahr, daß das Fördergut an dem Rinnentrog anbäckt oder ankoppelt, was in beiden Fällen zur Folge hat, daß die Eigenfrequenz, die aus schwingungstechnischen Gründen vorwiegend über die Speisefrequenz gelegt wird, absinkt.For funding processes, in particular for materials of different willingness to support and different As already stated, moisture absorption with small grain sizes creates the risk that the Material to be conveyed on the trough cakes or couples, which in both cases has the consequence that the Natural frequency, which for vibration reasons is mainly placed above the feed frequency, sinks.

In F i g. 1 hat diese zusätzliche Masse 6, die durch Ankopplung auftritt, die Größe M_k. In Fig. 1 has this additional mass 6, which occurs through coupling, the size M _k .

In Fig. 2 ist die Resonanzkurve des Schwingsystems nach F i g. 1 aufgezeichnet, wobei die Eigenfrequenz f_e entsprechend der Praxis über der Antriebsfrequenz /_p liegt.In Fig. 2 is the resonance curve of the oscillating system according to Fig. 1, with the natural frequency f _e lying above the drive _{frequency / p in accordance with practice.}

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Amplitude s beim Abfall der Eigenfrequenz f_e, d. h. Annäherung derselben zu f_a, ansteigt. Dieses Verhalten kann man auch prinzipiell durch die Beziehung für die Abhängigkeit der Gesamtschwingbreite anschreibenFrom Fig. 2 it can be seen that the amplitude s increases when the natural frequency f _e falls, ie it approaches f _a . In principle, this behavior can also be described by the relationship for the dependency of the total amplitude

s = s =

■V■ V

M₁ M₁ M ₁ M ₁

Andererseits ist die Summe der beiden Schwingwobei F die wirksame Zugkraft ist, k ein geräteeigener Faktor und (i/— 1) den ResonanzmodulOn the other hand, the sum of the two oscillations is where F is the effective tensile force, k is a factor inherent in the device and (i / - 1) is the resonance module

809 629/1229809 629/1229

darstellt, darin v_f = das Verhältnis von Eigenfrequenz zu Antriebsfrequenz — ^f-. represents, therein v _f = the ratio of natural frequency to drive frequency - ^ f-.

\\ JaYes

In F i g. 3 ist die eingangs angegebene Beziehung für die Eigenfrequenz graphisch dargestellt. Durch Vergrößern der Masse M₁ um den Betrag M_k steigt auch die Größe der resultierenden Masse M_n was zur Folge hat, daß bei vorgegebener gleichbleibender Federkonstante C die Eigenfrequenz f_e abfällt.In Fig. 3 the relationship given at the beginning for the natural frequency is shown graphically. By increasing the mass M ₁ by the amount M _k , the magnitude of the resulting mass M _{n also} increases, with the result that the natural frequency f _e drops for a given constant spring constant C.

Wird nun ein Schwingungsmeßgerät in bekannter Weise nur an der arbeitsseitigen Masse, die auch das Nutzgerät (Förderrinne, Schwingtisch u. ä.) enthält, angebracht und tritt eine Ankopplung auf, so tritt eine Verschiebung des Verhältnisses beider Massen auf, was entsprechend der Zuordnung der Schwing-"breiten zur Folge hat, daß-sich lediglich die Freischwingbreite s_F, jedoch nicht die Nutzschwingbreite s_A erhöht.If a vibration measuring device is now attached in a known manner only to the work-side mass, which also contains the utility device (conveyor trough, vibrating table, etc.) and a coupling occurs, a shift in the ratio of the two masses occurs, which corresponds to the assignment of the Oscillation "widths has the consequence that only the free oscillation width s _F , but not the effective oscillation width _{s A,} increases.

Weiterhin ergibt sich eine Verschiebung dadurch, daß die Gesamtschwingbreite infolge des geänderten Resonanzmoduls ansteigt. Der an der arbeitsseitigen Masse 1 angebrachte Schwingungsgeber, der zur Messung der Nutzschwingamplitude dient, kann nicht zum Schutz des Vibrators gegen Anschlag verwendet werden, da trotz konstanter Nutzschwingbreite s_A die Gesamtschwingbreite Werte annehmen kann, die zum Anschlagen der beiden Vibratormassen führen können.Furthermore, there is a shift in that the total amplitude increases as a result of the changed resonance module. The vibration transducer attached to the working-side mass 1, which is used to measure the useful oscillation amplitude, cannot be used to protect the vibrator against impact, since despite the constant useful oscillation amplitude s _A, the total oscillation amplitude can assume values that can lead to the impact of the two vibrator masses.

Als Abhilfe ist es bekannt, zwischen den beiden Vibratormassen Geber derart anzuordnen, daß die relative Amplitude zwischen diesen beiden Massen gemessen werden kann.As a remedy, it is known to arrange between the two vibrator masses encoder in such a way that the relative amplitude between these two masses can be measured.

Eine solche Anordnung mit einem Schwingungsgeber, der die relative Amplitude zwischen beiden Massen erfaßt, beseitigt zweifellos die Gefahr des Anschlagens, besitzt jedoch für die Praxis derart schwerwiegende Nachteile, daß ein Einsatz nur bei großen Geräten möglich ist. Geber, die die relative Schwingbreite beider Massen messen, müssen individuell auf die Einstellung der beiden Massen zueinander abgestimmt werden. Diese Einstellung der beiden Massen ist jedoch, von vielen Faktoren abhängig und unterliegt einer gewissen Streuung, und zwar durch die Fertigungstoleranz der Abmessungen der beiden Vibratormassen, durch die Abmessungen und Konstanten der Federn, durch die Fertigungstoleranz des Magnetsystems und des Ankers und damit durch einen unterschiedlich eingestellten Ruheluftspalt. Ferner bereitet diese Anordnung dann Schwierigkeiten, wenn diese beiden Massen zueinander keine einwandfrei gradlinige Schwingung ausführen, d. h., wenn Querschwingungen oder Störresonanzen wirksam werden. Bei kleinen Geräten bereitet der Einbau dieses Gebers aus räumlichen Gründen große Schwierigkeiten.Such an arrangement with a vibrator that determines the relative amplitude between the two Detects masses, undoubtedly eliminates the danger of being hit, but has such a practical effect serious disadvantages that it can only be used with large devices. Donors that the relative Measuring the amplitude of both masses must be individually based on the setting of the two masses to one another be matched. However, this setting of the two masses depends on many factors and is subject to a certain spread, namely due to the manufacturing tolerance of the dimensions the two vibrator masses, through the dimensions and constants of the springs, through the manufacturing tolerance of the magnet system and the armature and thus through a differently set rest air gap. Furthermore, this arrangement then prepares Difficulties when these two masses do not oscillate in a perfectly straight line to one another, d. That is, when transverse vibrations or interference resonances become effective. With small devices the installation of this encoder causes great difficulties due to spatial reasons.

Nachstehend wird nun eine Vorrichtung vorgeschlagen, die die Mangel der bereits bekannten Anordnungen beseitigt und eine einwandfreie überwachung des Betriebszustandes gewährleistet.A device is now proposed below which eliminates the deficiencies of the already known arrangements and a proper monitoring the operating condition guaranteed.

Die Erfindung schlägt eine überwachungseinrichtung für Schwingfördergeräte unter Verwendung eines bekannten Amplitudengebers vor, der erfindungsgemäß so ausgebildet und so angebracht ist, daß er den absoluten Schwinghub der Freiseite des Schwingfördergerätes gegenüber der ruhenden Umgebung erfaßt.The invention proposes a monitoring device for vibratory conveyor devices using a known amplitude transmitter, which is designed according to the invention and attached so that it the absolute swing stroke of the free side of the vibratory conveyor device in relation to the stationary environment recorded.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird im folgenden die Wirkungsweise der bekannten Anordnungen, bei denen der Amplitudengeber die relative Schwingungsamplitude zwischen beiden Massen erfaßt, derjenigen der erfindungsgemäßen Anordnung gegenübergestellt.With reference to the drawing, in following the mode of action of the known arrangements in which the amplitude transmitter is the relative Vibration amplitude between the two masses detected, that of the arrangement according to the invention juxtaposed.

Aus den vorangegangenen Schilderungen geht hervor, daß bei Ankopplung von Fördergut am Nutzgerät die Freischwingbreite s_F der Freimasse 2 durch zwei Faktoren bedingt zunimmt. Einmal durch das neue Massenverhalten und das andere Mal durch. den kleineren Resonanzabstand, der eine Erhöhung der Gesamtschwingbreite s zur Folge hat. Ist die Gesamtschwingbreite s beim AnhaftenFrom the preceding descriptions it can be seen that when conveyed goods are coupled to the utility device, the free swing width s _{F of} the free mass 2 increases due to two factors. Once through the new mass behavior and the other time through. the smaller resonance distance, which results in an increase in the total amplitude s. Is the total amplitude s when clinging

s =s =

größer als die Gesamtschwingbreite s„ im Normalbetrieb, so steigt dann die Freischwingbreite s_F auf den Betraggreater than the total oscillation range s " in normal operation, the free oscillation range s _F then increases to the amount

s_F = s _F =

1 +1 +

M₁+M_K M ₁ + M _K

M₂ M₁+ M_k ' M ₂ M ₁ + M _k '

M₇ M ₇

Die Erhöhung der Freischwingbreite s_F ist also ein Maß für die Größe der Ankopplung. Wird nun an der Freischwingbreite ein Schwingbreitenmeßgerät bekannter Ausführung angeordnet, so kann dessen Anzeige zur Überwachung des Betriebszustandes verwertet werden.The increase in the free swing width s _F is therefore a measure of the size of the coupling. If a vibration width measuring device of known design is now arranged on the free swing width, its display can be used to monitor the operating state.

Die prinzipielle Anordnung geht aus Fi g. 4 hervor. Hier ist die arbeitsseitige Masse 1 des Vibrators mit dem Nutzgerät 3 verbunden. Die Freiseite 2 des Vibrators ist durch Federn 4 gekoppelt, und der Antrieb erfolgt durch das Magnetsystem 5. An der Vibratorfreiseite 2 ist der Schwingungsgeber 7 angeordnet, dessen Ausgang über ein Anpaß- oder Verstärkerglied 8 an das Instrument 9 gelegt werden kann. Mit dem schraffierten Block 6 ist die ankoppelnde Masse von der Größe M_k dargestellt. Das Instrument 9 kann auch mit einer Grenzwertauslösung gekoppelt werden, so daß eine automatische Auslösung bei unzulässig hoher FreischwingampHtude eintritt.The basic arrangement is based on Fi g. 4 emerges. Here, the work-side mass 1 of the vibrator is connected to the utility device 3. The free side 2 of the vibrator is coupled by springs 4, and the drive is provided by the magnet system 5. The vibrator 7 is arranged on the free side 2 of the vibrator, the output of which can be applied to the instrument 9 via an adapter or amplifier element 8. The hatched block 6 shows the coupling mass of the size M _k . The instrument 9 can also be coupled with a limit value triggering so that an automatic triggering occurs in the event of an impermissibly high free-oscillation amperage.

Soll die Anordnung lediglieh die Schwingamplitudenerhöhung der Vibratorfreiseite, die durch Anhaften von Fördergut auftritt, registrieren, so kann im Anpaßgerät 8 eine Kompensation von Schwingamplitudenerhöhung, die durch Netzspannungserhöhungen gegeben ist, vorgenommen werden. Should the arrangement only increase the oscillation amplitude the vibrator-free side, which occurs due to the adherence of conveyed material, so can in the adapter 8, a compensation of the increase in the oscillation amplitude, which is given by increases in the line voltage, can be carried out.

Ein praktisches Beispiel soll die Verhältnisse, die vor und nach dem Ankoppeln auftreten, veranschaulichen: Die Masse M₁ verhält sich zu der Masse M₂ wie 2:1. Damit verhält sich s_F:s_A gleichfalls wie 2:1, und der Resonanzabstand f_e:f_a sei in der üblichen Größe von 1,17 angenommen.A practical example is intended to illustrate the relationships that occur before and after the coupling: The mass M _{1 is} related to the mass M ₂ as 2: 1. This means that s _F : s _A also behaves like 2: 1, and the resonance distance f _e : f _a is assumed to be of the usual size of 1.17.

Durch Ankoppeln der Zusatzmasse M_k in derBy coupling the additional mass M _k in the

Größe von -i- M₁ tritt ein Abfall von f_e um 8,5%Size of -i- M _{1 there is} a decrease of f _e by 8.5%

auf. Der Resonanzabstand f_e: f_a sinkt auf 1,08 ab. Dadurch wächst die Gesamtschwingbreite s auf einen Wert von nahezu 2 · s„ an. Dieser Wert ist infolge der üblichen Einstellung der Ruheluftspalte so groß, daß hier bereits Anschlagen auftreten muß.on. The resonance distance f _e : f _a drops to 1.08. As a result, the total amplitude s increases to a value of almost 2 · s " . As a result of the usual setting of the rest air gap, this value is so large that impact must already occur here.

Durch Ausrechnung der Größe von s_F ergibt sich ein Wert, der doppelt so hoch ist wie vor dem Ankoppeln im Normalzustand, wobei s_A konstant bleibt.Calculating the size of s _F results in a value that is twice as high as before the coupling in the normal state, with s _A remaining constant.

Claims

Patent claims:

1. Monitoring device for two-mass vibratory conveyor devices using a known amplitude transmitter (7), characterized in that it is designed and mounted so that it detects the absolute vibration stroke (s _F ) of the free side (2) of the vibratory conveyor device in relation to the stationary environment.

2. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the display (9) of the amplitude transmitter (7), a limit value triggering is coupled.

3. Monitoring device according to claims 1 and 2, characterized in that an automatic compensation of the mains voltage influence on the oscillation amplitude (s) is provided is.

1 sheet of drawings

80S 629/1229 10. M O Bundesdruckerei Berlin80S 629/1229 10. M O Bundesdruckerei Berlin