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Fliehkraftrüttler mit veränderbarer Unwucht
Die Erfindung betrifft einen Fliehkraftrüttler, bei dem die Schleuder-und Ausgleichsmassen mittels einer oder mehrerer in einer zur Motorachse senkrechten Bohrung untergebrachten Federn unterhalb der Ansprechdrehzahl in nahezu ausgewuchteter Stellung gehalten werden und die maximale Verschiebung der
Massen oberhalb der Ansprechzahl unterschiedlich begrenzbar ist.
Fliehkraftrüttlerhaben ein grosses Anwendungsgebiet z. B. beider Verdichtung von Beton, Böden, For- men und schüttfähigen Materialien oder bei der Beschleunigung oder Intensivierung von Vorgängen, z. B. für die Herstellung von Suspensionen, Dispersionen, Emulsionen und Aufschliessung von festen Stoffen in
Lösungsmitteln oder bei der Verarbeitung von staubförmigen Materialien.
Es sind eine grosse Anzahl von verschiedenen Fliehkraftrüttlertypen bekannt, die aber alle mit verschiedenen Nachteilen behaftet sind.
Bei einer bekannten Konstruktion z. B. ist die die Unwucht bewirkende Schleudermasse fest mit der
Welle verbunden, also nicht verschiebbar gegen die Welle angeordnet, wogegen eine Ausgleichsmasse verschiebbar ist. Diese Anordnung dient dem Zweck, über einen grösseren Bereich unterschiedlicher Dreh- zahl konstante Massenkräfte zu erzeugen, da die Ausgleichsmasse sich bei höheren Drehzahlen entgegen einer Federkraft weiter von der Drehachse entfernt und als Gegengewicht zu der Schleudermasse wirkt.
Diese Konstruktion hat den Nachteil, dass das System bei geringen Drehzahlen nicht ausgewuchtet ist ; dadurch treten im Bereich geringer Drehzahlen durch den Exzenter hervorgerufene unerwünschte Stoss- oder Schockwirkungen auf, so dass dieser Fliehkraftrüttler zum Verdichten schüttfähiger Materialien unbrauchbar ist.
Bei einem andern Typ von Fliehkraftrüttlern befinden sich die Schleudermassen in Ruhestellung zwar nahezu im Gleichgewicht, wobei die die Unwucht erzeugende Schleudermasse im Ruhezustand und im Bereich geringer Drehzahlen durch geeignet angebrachte Federn an einem Verschieben gehindert wird. Die im Bereich von höheren Drehzahlen nach aussen wandernde Schleudermasse muss jedoch, um eine genügend grosse Unwucht zu erzeugen, ziemlich gross ausgeführt werden, wodurch es wieder notwendig ist, dass die die Schleudermasse im Bereich geringer Drehzahlen in Achsnähe haltenden Federn sehr stark ausgebildet sein müssten.
Bei einem andern System von Fliehkraftrüttlern werden zwei sich in Ruhestellung nahezu diametral gegenüberstehende, gleich grosse Schleudermassen zur Verstärkung der Unwucht oberhalb einer gewissen Drehzahl derart aufeinander zu bewegt, dass die Schwerpunkte der einzelnen Massen sich auf einer Kreisbahn einander nähern. Diese Ausführungsformen jedoch bedingen einen verhältnismässig komplizierten und teueren Mechanismus, der auf Grund einer Vielzahl von sich überlagernden Bewegungen innerhalb des Fliehkraftrüttlers sehr störanfällig ist.
Es ist Aufgabe des erfindungsgemässen Fliehkraftrüttlers die Nachteile der bekannten Ausführungsform zu beseitigen und eine einfache, wenig störanfällige Vorrichtung zu schaffen, die unterhalb der sogenannten Ansprechdrehzahl nahezu ausgewuchtet ist und leicht an jedem beliebigen Motorwellenstumpf befestigbar ist.
Dies geschieht bei dem erfindungsgemässen Fliehkraftrüttler dadurch, dass in einer Bohrung eines an einem Wellenstumpfbefestigbaren Trägerkörpers die mittels einer Führungsstange verbundenen Ausgleichsund Schleudermassen gegen die Federkraft einer oder mehrerer Federn gemeinsam verschiebbar angeordnet sind, wobei sich die Feder bzw. Federn ebenfalls innerhalb der Bohrung des Trägerkörpers befindet.
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Die Vorteile dieser Ausführungsform sind leicht erkennbar, da der Fliehkraftrüttler in der Ruhelage voll- kommen ausgewuchtet ist.
Die Schleudermassebesitzt zwar ein grösseres Gewicht als die Ausgleichsmasse, die beide gemeinsam verschiebbar angeordnet sind, aber durch die besondere Ausbildung des Trägerkörpers findet ein voll- kommener Massenausgleich statt. Bei Drehzahlen unterhalb der Ansprechdrehzahl werden die Schleuder- masse und die damit verbundene Ausgleichsmasse durch Federn am Verschieben gehindert, wodurch das
System ausgewuchtet bleibt, so dass die in den niedrigen Drehzahlen auftretenden unerwünschten Stoss- und Schockwirkungen unterbleiben und das Gerät somit zum Verdichten schüttfähiger Materialien ver- wendbar ist. Oberhalb der Ansprechdrehzahl setzt dann schlagartig nach Überwindung der Kraft der Fe- der eine gleichmässige Vibrationsbewegung ein.
Die Schleudermasse wandert sodann bei höher werden- den Drehzahlen nach aussen, so dass immer grössere Massenkräfte zur Erzeugung der Vibrationsbewegung herangezogen werden. Gleichzeitig wird aber die Ausgleichsmasse zur Achse hingezogen, so dass die der
Schleudermasse entgegenwirkende Ausgleichsmasse im Hinblick auf den sich verringernden Radius kleinere Massenkräfte hat und somit zur Vergrösserung der Unwucht beiträgt. Beim Auslaufen der Vorrichtung hört auf Grund der Federkraft die Vibrationsbewegung ebenfalls schlagartig auf, so dass im Bereich unterhalb der Ansprechdrehzahlen ebenfalls keine Stoss- oder Schockwirkungen auftreten.
Da die Ausgleichsmasse durch ihr Verschieben zur Welle hin zur Vergrösserung der Unwucht beiträgt, können die Schleudermasse und die Ausgleichsmasse verhältnismässig klein gehalten werden, so dass die Feder weniger stark ausgebildet werden kann. Mittels einfacher Massnahmen kann die Verschiebung der
Massen begrenzt werden und der Fliehkraftrüttler leicht an jedem geeigneten Wellenstumpf ohne Schwierigkeiten befestigt werden.
Der beispielsweise L-oder T-förmige Trägerkörper kann als Gusskörper bei einfacher Formgebung aus zwei oder drei zylindrischen Teilen aus irgendeinem geeigneten Material z. B. Stahlguss oder Gusseisen her- gestelltsein. Bei den zueinander senkrecht stehenden Zylinderteilen wird in der einen Bohrung der Motorwellenstumpf mittels Schraube befestigt, und die andere oder andern Bohrungen führen die über die Stange verbundenen und verschiebbaren beiden Ausgleichs- und Schleudermassen, die ein unterschiedliches Gewichtaufweisenkönnen jenachihrer Anordnung zum Drehmittelpunkt der Motorwelle.
Vorteilhaft liegt das grössere Gewicht als Schleudermasse in der Ruhe- und Gleichgewichtsstellung näher zur Drehachse der Motorwelle, wogegen das kleinere Gewicht als Ausgleichsmasse weiter von der Drehachse entfernt liegt.
Für eine Begrenzung der Verschiebung der Massen können Anschläge entweder in der Bohrung oder am Kolben vorgesehen sein, die so ausgeführt sind, dass in einer erweiterten Zylinderbohrung die kleinere Ausgleichsmasse gegen Absätze der verschieden grossen Bohrungen anschlägt oder an der Ausgleichsmasse können als äussere Anschläge Ansätze vorgesehen sein, die sich auf die Zylinderfläche auflegen.
In der Ruhestellung des erfindungsgemässen Fliehkraftrüttlers sollen sich alle Teile auf die Motorachse bezogen im Gleichgewicht befinden, wobei auch die Feder oder Doppelfeder in einem entspannten oder nur gering vorgespannten Zustand vorliegen soll. Hiedurch kann der Motor ohne eine zusätzliche Belastung durch eine Unwucht anlaufen, bis er die für die Verschiebung der Massen erforderliche Drehzahl erreicht hat. Bei der Drehbewegung oberhalb der Ansprechdrehzahl hat es sich als zweckmässig erwiesen, dass der Schwerpunkt der Ausgleichsmasse in der Motorachse oder in ihrer Nähe und der Schwerpunkt der Schleudermasse in grösstmöglicher Entfernung von der Motorachse liegen soll, damit die Schleudermasse eine möglichst intensive Rüttelwirkung hat.
Die Ausgestaltung der einen oder beider verschiebbaren Massen ist zweckmässig so vorgesehen, dass sie ganz oder teilweise kolbenartig mit Innen-und/oder Aussenführungen an den Zylinderwänden ausgebildet sind. Aus Gründen einer betriebssicheren Ausführung empfiehlt es sich, die sich mit grosser Winkelgeschwindigkeit drehenden Massen als Kolben in Zylindernzufuhren, wobei z. B. die Ausgleichsmasse auch eine tauchkolbenförmige Gestaltung erhalten kann.
Um den Schwerpunkt der Ausgleichsmasse bei der Drehbewegung möglichst nahe an oder in die Motorachse zu verlegen, ist bei einer weiteren zweckmässigen Ausgestaltung vorgesehen, dass der Kolben mit zur-Motorachse abgewinkelten Armen ausgestaltet sein kann, die an ihren Enden noch Verstärkungen in irgendeiner Form aufweisen können. Hiebei können sich die Arme in Ruhestellung des Rüttlers sogar über die Drehachse hinaus erstrecken, nur muss der Schwerpunkt der Ausgleichsmasse für die Gleichgewichtseinstellung aller Teile eine richtige Lage haben. Bei der Drehbewegung können die Teile der Arme, die sich noch über die Drehachse erstrecken, sich auf die Unwucht verstärkend auswirken.
Eine zweckmässige Formgestaltung der Schleudermasse kann dann eine günstige Lage ihres Schwerpunktes im erfindungsgemässen Rüttler ergeben, wenn die Masse entweder hammer- oder pilzförmig oder als Topf- oder Tauchkolben ausgebildet Mt, oder der vorgesehene Kolben noch Ausnehmungen irgendwelcher Art besitzt.
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Für eine Begrenzung der Verschiebung der Massen können weiterhin erfindungsgemäss an der oder für die Ausgleichsmasse zusätzliche ein-oder verstellbare Anschläge vorgesehen sein. Meist ist es erforderlich oder erwünscht, dass der Rüttler nicht immer mit seiner vollen, d. h. grösstmöglichen Unwuchtmasse arbeitet, sondern dass sich diese auch auf einen geringeren Wert einstellen lässt, wenn z.
B. nur eine klei- ne Masse gerüttelt werden soll. Es hat sich hiebei als zweckmässig erwiesen, dass auf der Kolbenaussenfläche der Ausgleichsmasse ein oder mehrere Rillen oder Nuten in verschiedenen Höhen vorgesehen sind, in die als Anschlag ein Sprengring od. dgl. eingelegt werden kann, der sich auf die Stirnfläche der Zylinderwand auflegt.
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drei Seiten mit verschiedenen Abständen von der Ausgleichsmasse angebracht sein, wogegen die vierte Stangenseite keinen Nocken trägt, so dass in diesem Falle keine Zwischenbegrenzung der Verschiebung er- folgt. Hiebei erfolgt die Einstellung durch eine Kolbendrehung um jeweils 900.
Am Kolben der Ausgleichsmasse können auch stufenförmige Vorsprünge als Anschläge für eine Be- grenzung oder Verschiebung dienen, die sich in entsprechende Ausnehmungen in der Zylinderwand des
Trägerkörpers einführen lassen. Hiebei ist eine Kolbendrehung um die Abstände der Vorsprünge erforder- lich, um die Begrenzung der Verschiebung wunschgemäss einzustellen.
Durch die Gestaltung der Kolbenausgleichsmasse mit einem oder mehreren Beinen, die in Bewegungs- richtung angeordnet sind, können diese die Verschiebung der Massen begrenzen, wenn sie sich gegen stu- fenförmig abgesetzte Ausnehmungen abstützen, die in einer in der Bohrung drehbaren Buchse vorgesehen sind. Diese Buchse ist in der Ebene der Motorachse über einen nach aussen geführten Hebel innerhalb der
Bohrung drehbar und wird durch entsprechende Nuten in der Zylinderwand mittels Federn gegen Verdre- hen gesichert.
In einer ändern Ausführungsform kann der Ausgleichskolben an seiner Unterseite einen oder mehrere kurvenförmige Vorsprünge besitzen, die mit einem verschiebbaren Anschlag innerhalb der Bohrung so zusammenwirken, dass die Verschiebung der Massen kontinuierlich begrenzt werden kann. Hiebei kann der
Anschlag als eine drehbare und mittels Schraube feststellbare Buchse vorgesehen sein, die eine dem kurvenförmigen Vorsprung entsprechende Ausnehmung aufweist, wobei beide Teile auf ihren Kurven noch feine, sägeförmige Kerben besitzen können, die sich leicht ineinander führen. An Stelle-der Buchse kann auch eine verschiebbare Stütze angeordnet sein, deren Anschlagfläche ebenfalls irgendwie aufgerauht sein kann.
In dieser Gestaltung kann somit durch eine jeweils geringfügige Verstellung der Buchse oder Stütze eine fast kontinuierliche Begrenzung der Verschiebung der Massen erreicht werden, wenn es notwendig sein sollte, für eine Rüttelbewegung eine besonders günstige Schwingung der Masse herbeizuführen.
Sobald der Fliehkraftrüttler nach der Erfindung in eine drehende Bewegung versetzt wird, können sich die Massen bei Erreichung des kritischen Drehzahlbereichs so weit in Richtung der grösseren Schleudermasse verschieben, bis der vorgesehene Anschlag die Verschiebung begrenzt. Die auftretende bzw. freierdende Unwucht des erfindungsgemässen Fliehkraftrüttlers lässt sich entsprechend der unterschiedlichen Verschiebung der Massen wunschgemäss zu abgestuften Werten oder kontinuierlich verändern, wodurch die Rüttelfähigkeit des Fliehkraftrüttlers beeinflusst werden kann.
Der Gegenstand der Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, wobei noch weitere Merkmale beschrieben werden. Es zeigen : Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Fliehkraftrüttler in Ruhestellung, Fig. la einen Schnitt durch die Motorachse des in Fig. 1 gezeigten Rüttlers, Fig. 2 einen querliegenden Längsschnitt nach Linie II-II in Fig. 1, jedoch in grösster Unwuchtstellung, Fig. 2a eine Ansicht entsprechend der Pfeilrichtung 2a in Fig. 2, Fig. 3 - 7 an einem andem Ruttler Längsschnitte in verschiedenen Unwuchtstellungen nach Fig. 3,4 und 7, wogegen Fig. 6 die Ruhestellung zeigt, Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt nach Linie VII-VII der Fig. 4, Fig. 5 einen Vertikalschnitt nach Linie V-V der Fig. 6, Fig. 8 - 11 vier weitere, verschiedene Rüttler in Längsschnitten, jeweils in ihrer Ruhestellung.
Mit D bzw. D'ist immer die Pfeilrichtung der Drehung bezeichnet. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, bei den Fig. 3 - 11 sind jedoch die Bezugszeichen für die entsprechenden Teile der Fig. 1 und 2 mit einer Null erweitert, so dass sie'bei diesen mit 10,20 usw. bezeichnet sind, wobei alle Ausführungsunterschiede noch durch zusätzliche Buchstaben gekennzeichnet sind.
Gemäss den Fig. 1, la, 2 und 2a besitzt ein L-förmiger Trägerkörper 1 zwei aufeinander senkrecht stehende Zylinderteile, in deren einem Schenkelteil eine Wellenbohrung la liegt, in der ein Wellenstumpf 100 mittels einer Stellschraube 101 befestigt ist. Im andern Schenkelteil ist eine abgesetzte Bohrung lb und ld vorhanden, in der eine Vierkantstange 2 mit abgerundeten Ecken angeordnet ist, die sich in einer entsprechenden viereckigen Bohrung le am Ende der Bohrung lb führt.
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Als zueinandergehörige Unwuchtmassen dienen ein kleineres Ausgleichsgewicht als Kolben 3 und ein grösseres Schleudergewicht 6, die beide auf den Enden der Stange 2 verschraubt sind, wobei das grössere Schleudergewicht 6 ausserhalb des Trägerkörpers 1 hammerförmig ausgebildet, den vorliegenden Raumverhältnissen im Gehäuse 102 angepasst, noch nach Festlegung der Gleichgewichtslage durch einen Stift '7 gesichert ist. Eine Druckfeder 5 stützt sich an einer Seite gegen die Wand 1w der Bohrung 1b ab, wogegen ihre andere Seite gegen das Ausgleichsgewicht 3 drückt. In der Ruhestellung nach Fig. 1 hält die entsprechend abgestimmte Feder 5 alle Einzelteile des Fliehkraftrüttlers bezogen auf die Motorachse 100a im Gleichgewicht.
Am Trägerkörper 1 ist auch ein Gummipuffer 8 befestigt ; er verhindert harte Anschläge des Gewichtes 6 gegen den Körper 1.
Das kleinere Ausgleichsgewicht 3 ist kolbenförmig ausgebildet und besitzt auf seiner Aussenfläche mehrere Nuten oder Rillen. 3a, in die ein Sprengring 4 od. dgl. eingelegt werden kann, der sich bei einer Verschiebung der Unwuchtgewichte gegen die Oberfläche lo der Zylinderwand anlegt.
Durch die in verschiedenen Höhenabständen angebrachten Nuten 3a lässt sich die Verschiebung der Massen festlegen je nachdem, in welche Nut der Sprengring 4 eingelegt wird.
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ben 3 nach Fig. 2 gegen den Absatz Ic eine Endstellung in der Begrenzung seiner Verschiebung findet.
Nach Fig. 2 und 2a besitzt der Ausgleichskolben 3 zur Motorachse 100a abgewinkelte Arme 3b, an deren Enden hammerförmige Verstärkungen 3c angebracht sein können. Hiedurch ist der Schwerpunkt des Ausgleichskolbens3 näher an die Motorachse 100a verlegt. Bei einer Verlängerung dieser Arme über die Achse hinaus, etwa bis in die gestrichelte Lage 3b', kann der Schwerpunkt des Kolbens 3 noch näher zur Motorachse verlegt werden. In Schleuderstellung könnensogar die Armteile, die über die Drehachse herausragen, die Unwucht der Schleudermasse verstärken.
Bei jeder Überschreitung der kritischen Drehzahl, die etwa 10% unterhalb der normalen Motordrehzahl liegt, gibt die dementsprechend ausgewählte Feder 5 die Verschiebung der Unwuchtmasse frei. Die Grösse der Verschiebung ist durch den Spannring 4 einstellbar, wodurch die für eine Rüttelwirkung notwendigen maximalen Unwuchtkräfte begrenzbar sind. Bei einer Verminderung der Motordrehzahl unter die kritische Drehzahl wird die Gleichgewichtslage der Massen durch die Druckfeder 5 wieder hergestellt.
IndenFig. 3-7 ist ein Fliehkraftrüttler mit einem T-förmigen Trägerkörper 10 dargestellt, bei dem der Ausgleichskolben 30 und der Schleuderkolben 60 durch eine Vierkantstange 20 verbunden und in den Bohrungen lOb und 10f geführt sind, wobei die Kolben durch Stifte 70a und 70b gesichert sind. Am Ausgleichskolben 30 sind zwei Beine 30b angeordnet, die sich zur Drehachse hin erstrecken und einen etwa ringsektorförmigen Querschnitt besitzen, wobei auch jede andere Querschnittsform, z. B. rund, oval oder mehreckig möglich ist.
In Fig. 6 ist die Ruhe-und Gleichgewichtsstellung dargestellt, wobei die Druckfeder 50 den Aus-
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der Drehachse100a befinden, sie kann aber auch in der Drehachse oder sogar darüber liegen, je nach den gewählten Einlagerungen der Massen in dem Trägerkörper 10, wobei die Massenschwerpunkte nur in bestimmten Entfernungen von der Drehachse liegen müssen.
In der Bohrung lob ist die über den Hebel 42 drehbare Buchse 40 angeordnet, die stufenförmig abgesetzte Ausnehmungen 40b besitzt, auf deren Absätze sich die Beine 30b jeweils abstützen. Der Hebel 42 liegt in der Ebene der Drehachse 100a und wird durch einen kammartig ausgebildeten Schlitz 10g in der Zylinderwand geführt, wobei die Kammzacken den Absätzen der Ausnehmung 40b entsprechen. Eine nichtgezeichnete Feder sichert jede mögliche Hebeleinstellung.
Im Fliehkraftrüttler nach Fig. 8 ist die Ausgleichsmasse als Tauchkolben 30 mit einer Stulpwand 30d dargestellt. Für eine Endbegrenzung der Verschiebung der Massen dient die Kolbeninnenfläche 30c, die sich gegen die Fläche lOo abstützt. Die Schleudermasse besteht aus dem Tauchkolben 60c mit einer In- nen-und Aussenführung an der Zylinderwand der Bohrung 10f. Die Aussenfläche des Tauchkolbens 60c ist kugelförmig gestaltet, damit er bei einer Drehung der Massen nicht in seiner grössten Unwuchtstellung an die Gehäusewand 102 anstossen kann. Die Vierkantverbindungsstange 20 hat auf drei Seiten Anschlagnocken 20d, die sich nach Fig. 8 in entsprechende Schlitze der Wand 10w einführen.
Bei einer Drehung der Mas- sen um je 900 können die Nocken sich gegen die Wand 10w abstützen, wodurch eine Begrenzung der Massenverschiebung erreicht wird. Die übliche Verdrehungssicherung ist nicht dargestellt.
Die in Fig. 9 dargestellte Ausführungsform eines Rüttlers hat als Schleudermasse einen Topfkolben
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