Vibrator, insbesondere Tauchvibrator Die Erfindung betrifft Vibratoren, insbesondere Tauchvibratoren, die eine grosse Ausgangsleistung, d. h. eine grosse Zentrifugalkraft und Vibrationsampli- tudebesitzen und einen Antriebsmotor mit einem Stator und einem Rotor sowie einen von diesem Motor an getriebenen Vibrationserzeuger umfassen, der um laufende Vibrationen einer Frequenz erzeugt, die der Drehzahl des Antriebsmotors direkt entspricht ;
der Vibrationserzeuger ist dabei mit dem Stator des An triebsmotors so verbunden, dass seine Vibration auf den Stator und über die Lager des Motors auch auf dessen Rotor übertragen werden.
Bei Vibratoren dieser Art, bei denen der An triebsmotor und der Vibrationserzeuger gewöhnlich in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind oder von einem gemeinsamen, mehr oder weniger frei vibrierenden Rahmen getragen werden, werden die Lager des Rotors des Antriebsmotors beträchtli chen Belastungen ausgesetzt, da der Rotor als vibra- tionsdämpfende Masse wirkt und ausserdem auf Grund seiner Drehung eine merkliche Kreiselwirkung ausübt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den vorgenannten Vibratoren, bei denen der Rotor, wie gesagt, nicht direkt den erzeugten Vibrationen ausgesetzt ist, die Belastung der Rotorlager zu ver ringern und gleichzeitig die Ausgangsleistung zu ver- grössern, indem die durch den Rotor verursachte Vibrationsdämpfung ausgeschaltet wird.
Bei einem erfindungsgemässen Vibrator wird der Rotor des Antriebsmotors durch eine Unwucht, die vorzugsweise durch auf seiner Welle angeordnete, gesondert verstellbare Exzentermassen erzeugt ist, in Vibrationen versetzt, die im wesentlichen synchron zu den vorn Vibrationserzeuger auf den Stator über tragenen Vibrationen sind. Der Rotor wird also in umlaufende Vibrationen versetzt, die im wesent- lichen mit den Vibrationen des Stators übereinstim men, so dass die Belastung der Rotorlager im wesent lichen konstant und unabhängig von den Vibrations-. Bewegungen ist.
Die Erfindung wirkt sich besonders vorteilhaft bei solchen Vibratoren aus, bei denen der Vibra- tionserzeuger einen direkt mit dem Rotor des An triebsmotors gekuppelten umlaufenden Mitnehmer umfasst, der in sich ausgewuchtet sein kann und bei seinem Umlauf einen vorzugsweise kugelförmigen Körper mitnimmt, der in einer kreisförmigen, die Mitnehmerwelle umgebenden und mit dem Stator des Antriebsmotors starr verbundenen Führungsbahn rollt.
Die Erfindung kann jedoch auch in solchen Fäl len verwendet werden, in denen der Vibrationserzeu- ger ein unwuchtiges umlaufendes Vibrationselement umfasst, das mit dem Rotor des Antriebsmotors so verbunden ist, dass auf diesen Rotor praktisch keine Vibrationen direkt übertragen werden ; in diesem Falle wird man das Vibrationselement gesondert vom Rotor lagern, so dass die erzeugten Vibrationen hauptsächlich über einen Teil des Vibrationserzeugers übertragen werden, der starr mit dem Stator des An triebsmotors verbunden ist.
Um das Verständnis der Erfindung zu erleich tern, wird nachstehend eine beispielsweise Ausfüh rungsform derselben anhand der Zeichnung näher beschrieben. Der in der Zeichnung dargestellte Tauchvibrator besitzt eine grosse Ausgangsleitung und Vibrationsamplitude und ist besonders für be stimmte schwere Arbeiten, beispielsweise für den Dammbau geeignet. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch den wirksamen Teil des Vibrators, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1.
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1. Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 1. Der dargestellte Vibrator umfasst ein äusseres Gehäuse 1, das in mehrere Abschnitte unterteilt ist und an dem Ende eines langen Rohres 2 befestigt ist, dessen anderes Ende mit einem Handgriff (nicht dar gestellt) versehen ist.
Das Rohr 2 umschliesst die er forderliche elektrische Speiseleitung für den Vibra- tor. In dem Gehäuse 1 ist in der Nähe des Rohres 2 ein Elektromotor angeordnet, dessen Stator 3 starr mit dem Gehäuse verbunden ist und dessen Rotor 4 in in dem Gehäuse angeordneten Lagern 5 gelagert ist. Die Rotorwelle 6 ist an ihrem dem Rohr 2 ab gelegenen Ende meisselförmig ausgebildet und greift in einen diametral verlaufenden Schlitz 7 am Ende einer angrenzenden Welle 8 ein. Diese Welle er streckt sich in Verlängerung der Rotorwelle 6 und wird durch gesonderte Lager 9 gelagert.
Das meis- selförmige Ende der Rotorwelle 6 bildet zusammen mit dem Schlitz 7 in der Welle 8 eine Art Klauen kupplung, über die die Welle 8 direkt vom Rotor 4 aus angetrieben wird, die aber eine übertragung aller anderen Bewegungen ausser der reinen Drehbewe gung zwischen den beiden Wellen 6 und 8 ver hindert.
Die Welle 8 trägt etwa in ihrer Mitte einen etwa napfförmigen Mitnehmer. Dieser Mitnehmer umgibt eine schwere Kugel 11, die beim Umlauf der Mit nehmerwelle in einer kreisförmigen Führungsbahn 12 rollt. Die Führungsbahn 12 ist starr mit dem Ge häuse 1 verbunden, so dass infolge der Rollbewegung der Kugel 11 sowohl die Führungsbahn als auch das Gehäuse und dadurch auch der Stator 3 des An triebsmotors in umlaufende Vibrationen versetzt werden.
Der Mitnehmer 10 kann in bezug auf die Mit nehmerwelle 8 ausgewuchtet sein; um jedoch die Amplitude der erzeugenden Vibrationen vergrössern zu können, sind vorzugsweise an den beiden Enden des Mitnehmers 10 verstellbare Exzentermassen 13 vorgesehen und der Mitnehmer 10 so ausgebildet, dass er selbst unwuchtig ist und dass sein Schwer punkt in Richtung auf den Berührungspunkt der Ku gel 11 mit der Führungsbahn aus seiner Drehachse verschoben ist (siehe Fig. 2).
Mit Hilfe der einstell baren Exzentermassen 13, die durch Schrauben 14 oder dergleichen in verschiedenen Winkelstellungen festgelegt werden können, ist es möglich, die Un wucht des gesamten Mitnehmers in der gewünschten Weise zu verändern und dadurch die Amplitude des Vibrators innerhalb gewisser Grenzen zu beein flussen.
Bei der dargestellten Bauart übt der Rotor 4 des Antriebsmotors, zumindest infolge seiner Kreisel wirkung, offensichtlich eine Dämpfungswirkung auf den Vibrator aus, da die vibrierenden Teile auf Grund der starren Verbindung zwischen dem Stator 3 mit der kräftig vibrierenden Führungsbahn 12 und den Lagern 9 des unwuchtigen Mitnehmers dem Ro tor 4 entsprechende Vibrationen mitzuteilen ver suchen.
Dadurch würde sich eine beträchtliche Be- lastung der Rotorlager 5 ergeben, falls keine beson deren Massnahmen hiergegen getroffen werden. Die Rotorwelle 6 des Antriebsmotors wird deshalb, wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, an seinen beiden Enden mit verstellbaren Exzentermassen 15 und 16 versehen.
Mit Hilfe dieser einstellbaren Exzenter massen, die mit Hilfe von Schrauben 17 oder ent sprechenden Befestigungsmitteln in den gewünschten Lagen blockiert werden können, ist es möglich, auch dem Rotor 4 eine Vibrationsbewegung zu erteilen, die mit der Vibrationsbewegung des Stators 3 und der anderen Teile des Vibrators synchron ist.
Auf diese Weise wird nicht nur die Belastung der Rotor lager 5 verringert, sondern gleichzeitig die vibrations- dämpfende Wirkung des Rotors ausgeschaltet und dadurch die gesamte Vibrationsleistung ver- grössert.
Es ist offensichtlich, dass die Exzentermassen 15 und 16 auch dazu dienen können, die Vibrations- amplitude über die gesamte Länge des Vibrators zu verteilen. Auf Grund der Unwucht des Mitnehmers in dem vibrationserzeugenden Teile des Vibrators wird natürlich auch eine entsprechende Verringerung der Belastung der Lager 9 erzielt ;
das wirkt sich aber nicht so stark aus, dass man in dem Bemühen, hohe Vibrationsamplituden zu erzeugen, die Exzen- termassen 13 des Mitnehmers vorzugsweise stark überdimensioniert und dadurch die Vibrationsampli- tude des gesamten Vibrators vergrössert. Die Ver teilung der Vibrationsamplitude über den Vibrator kann auch durch die Exzentermassen 13 beeinflusst werden. Es ist natürlich nicht erforderlich, die in der Zeichnung dargestellten einstellbaren Exzenter massen zu verwenden.
Die gewünschte Schwerpunkts verlagerung bzw. Unwucht des Rotors des Antriebs motors kann auch dadurch erzielt werden, dass der Rotor selbst unwuchtig hergestellt wird. Falls der Mitnehmer selbst ausgewuchtet ist, kann er auch starr mit dem Rotor 4 des Antriebsmotors verbun den sein, so dass er mit diesem zusammen eine starre, umlaufende Einheit bildet, die nur in zwei Lagern gelagert ist. Der Mitnehmer kann in diesem Falle auch mit kleinen Exzentermassen versehen werden, so dass er synchron mit dem absichtlich un- wuchtigen Rotor vibriert.
Vibrator, in particular submersible vibrator The invention relates to vibrators, in particular submersible vibrators, which have a large output power, i. H. a large centrifugal force and vibration amplitude and comprise a drive motor with a stator and a rotor and a vibration generator driven by this motor, which generates vibrations of a frequency that corresponds directly to the speed of the drive motor;
the vibration generator is connected to the stator of the drive motor in such a way that its vibration is transmitted to the stator and via the motor's bearings to its rotor.
In vibrators of this type, in which the drive motor and the vibration generator are usually housed in a common housing or are carried by a common, more or less freely vibrating frame, the bearings of the rotor of the drive motor are exposed to considerable loads, as the rotor as Vibration-dampening mass acts and, due to its rotation, also has a noticeable gyroscopic effect.
The invention is based on the object of reducing the load on the rotor bearings in the aforementioned vibrators, in which the rotor, as said, is not directly exposed to the vibrations generated, and at the same time increasing the output power by the caused by the rotor Vibration dampening is switched off.
In a vibrator according to the invention, the rotor of the drive motor is set in vibrations by an imbalance, which is preferably generated by separately adjustable eccentric masses arranged on its shaft, which are essentially synchronous with the vibrations transmitted to the stator in front of the vibration generator. The rotor is thus set in revolving vibrations which essentially coincide with the vibrations of the stator, so that the load on the rotor bearings is essentially constant and independent of the vibration. Movements is.
The invention has a particularly advantageous effect in those vibrators in which the vibration generator comprises a rotating driver which is coupled directly to the rotor of the drive motor and which can be balanced in itself and which, as it rotates, carries along a preferably spherical body which is in a circular shape , the guide shaft surrounding the drive shaft and rigidly connected to the stator of the drive motor rolls.
However, the invention can also be used in cases in which the vibration generator comprises an unbalanced rotating vibration element which is connected to the rotor of the drive motor in such a way that practically no vibrations are transmitted directly to this rotor; In this case, the vibration element will be stored separately from the rotor, so that the vibrations generated are mainly transmitted via part of the vibration generator which is rigidly connected to the stator of the drive motor.
In order to facilitate understanding of the invention, an example Ausfüh will be described in more detail below with reference to the drawing. The immersion vibrator shown in the drawing has a large output line and vibration amplitude and is particularly suitable for certain heavy work, for example for dam construction. In the drawing, FIG. 1 shows a longitudinal section through the active part of the vibrator, FIG. 2 shows a section along the line 2-2 in FIG.
3 shows a section along line 3-3 in FIG. 1. FIG. 4 shows a section along line 4-4 in FIG. 1. The vibrator shown comprises an outer housing 1 which is divided into several sections and on which The end of a long tube 2 is attached, the other end of which is provided with a handle (not provided is).
The tube 2 encloses the necessary electrical feed line for the vibrator. In the housing 1, in the vicinity of the tube 2, an electric motor is arranged, the stator 3 of which is rigidly connected to the housing and the rotor 4 of which is mounted in bearings 5 arranged in the housing. The rotor shaft 6 is chisel-shaped at its end located from the tube 2 and engages in a diametrically extending slot 7 at the end of an adjacent shaft 8. This shaft he stretches in extension of the rotor shaft 6 and is supported by separate bearings 9.
The chisel-shaped end of the rotor shaft 6 forms, together with the slot 7 in the shaft 8, a type of claw coupling, via which the shaft 8 is driven directly from the rotor 4, but which transmits all other movements apart from the pure rotary movement between the two shafts 6 and 8 prevents ver.
The shaft 8 carries an approximately cup-shaped driver approximately in its center. This driver surrounds a heavy ball 11 which rolls in a circular guide track 12 as the slave shaft rotates. The guide track 12 is rigidly connected to the housing 1, so that as a result of the rolling movement of the ball 11, both the guide track and the housing and thereby also the stator 3 of the drive motor are set in rotating vibrations.
The driver 10 can be balanced with respect to the driver shaft 8; However, in order to be able to increase the amplitude of the generated vibrations, adjustable eccentric masses 13 are preferably provided at the two ends of the driver 10 and the driver 10 is designed so that it is unbalanced itself and that its center of gravity is in the direction of the point of contact of the ball 11 is shifted with the guide track from its axis of rotation (see Fig. 2).
With the help of the adjustable ble eccentric masses 13, which can be set by screws 14 or the like in different angular positions, it is possible to change the Unbalance of the entire driver in the desired manner and thereby influence the amplitude of the vibrator within certain limits.
In the illustrated design, the rotor 4 of the drive motor, at least as a result of its gyroscopic effect, obviously has a damping effect on the vibrator, since the vibrating parts due to the rigid connection between the stator 3 with the powerfully vibrating guide track 12 and the bearings 9 of the unbalanced The driver tries to communicate corresponding vibrations to the rotor 4.
This would result in a considerable load on the rotor bearings 5 if no special measures are taken to counter this. The rotor shaft 6 of the drive motor is therefore, as can be seen from the drawing, provided with adjustable eccentric masses 15 and 16 at both ends.
With the help of these adjustable eccentric masses, which can be blocked in the desired positions with the help of screws 17 or corresponding fasteners, it is possible to give the rotor 4 a vibratory movement that corresponds to the vibratory movement of the stator 3 and the other parts of the Vibrator is synchronous.
In this way, not only is the load on the rotor bearings 5 reduced, but at the same time the vibration-damping effect of the rotor is switched off, thereby increasing the overall vibration output.
It is obvious that the eccentric masses 15 and 16 can also serve to distribute the vibration amplitude over the entire length of the vibrator. Due to the imbalance of the driver in the vibration-generating part of the vibrator, a corresponding reduction in the load on the bearings 9 is of course also achieved;
However, this does not have such a strong effect that, in an effort to generate high vibration amplitudes, the eccentric masses 13 of the driver are preferably greatly overdimensioned, thereby increasing the vibration amplitude of the entire vibrator. The distribution of the vibration amplitude over the vibrator can also be influenced by the eccentric masses 13. It is of course not necessary to use the adjustable eccentric mass shown in the drawing.
The desired shift in the center of gravity or imbalance of the rotor of the drive motor can also be achieved in that the rotor itself is made unbalanced. If the driver itself is balanced, it can also be rigidly connected to the rotor 4 of the drive motor, so that it forms a rigid, revolving unit with it, which is only supported in two bearings. In this case, the driver can also be provided with small eccentric masses so that it vibrates synchronously with the intentionally unbalanced rotor.