Vibrationseinrichtung Die bekannten Vibratorenberuhen auf mecha nischem, elektrischem oder pneumatischem Prinzip. Ihre Frequenz ist normalerweise unveränderlich .und die Energie der elektrischen und pneumatischen Vi- bratoren nicht sehr gross. Die Wirkung der Vibration ergibt sich aus den Beschlejunigungs- und Verzöge rungskräften auf Massen verschiedenster Art, und es ist sehr schwer, sie theoretisch und rechnerisch zu erfassen.
Es ist daher ein, grosser Vorteil, wenn die Frequenz .in w eiten Grenzen verändert und die opti male Wirkung durch Versuch festgestellt werden kann.
Die erfindungsgemässe Vibrationseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulisches Schwingsystem mit zwei gekoppelten Steuerschiebern zur Vibrationserzeugung Verwendung findet.
Vorzugsweise .ist dabei vorgesehen, dass das Ge häuse eines Vorsteuerschiebers und d fas Gehäuse eines Hauptsteuerschiebers gegenseitig durch Verbin.- dungsleitungen mit eingebauten Drosseln so hydrau lisch gekoppelt sind, dass die beiden Schieber ab wechslungsweise steuernd wirken und gesteuert wer den, wobei der steuernde dem gesteuerten jeweils mit einstellbarer Phasenverschiebung voreilt.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vi- brationseinrichtung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein Grundbeispiel, Fig. 2 Beine Variante mit doppelt wirkendem Ar beitskolben, Fig. 3 eine Variante, bei der die mit dem Ar beitszylinder dauernd verbundene Druckleitung durch den Hauptsteuerschieber periodisch entlastet wird,
Fig. 4 eine Variante, bei der der Hauptsteuei- schieber direkt als Arbeitsorgan dient, und Fig. 5 ein Verwendungsbeispiel, bei dem das Ar beitsgerät eine Schlagvorrichtung ist. Gemäss Fig. 1 ist im Gehäuse 1 ein Hauptsteuer schieber 2 und im Gehäuse 3 ein Vorstauerschieber 4 vorhanden.
Von einer hydraulischen Anlage ,sind mit dicken Linien die Druckleitungen D und mit punktierten Linien die Rückleitungen R eingezeich net.
Mit 5 und 6 sind 'einstellbars Drosseln in ge strichelt gezeichnDten Verbindungsleitungen V1 und V2 der beiden Gehäuse bezeichnet. In einem Zylin der 7 ist der Arbeitskolben 8 verschiebbar, der eine Vibrations-Presswirkung auf ein Gut G ausüben soll, das zwischen ihm und einer Gzgenplatte eingelegt sei.
Der Raum des Arbeitszylinders 7 ist zu diesem Zweck .über die Speiseleitung S mit dem Haupt- steuergehäuse 1 verbunden. Der Hauptsteuerschieber kann durch Druckwirkung aus dem Raume b und Gegendruck aus dem Raum a auf und ab bewegt werden. Ebenso wird der Vorsteuenschieber .unter Wirkung von Druckdifferenzen zwischen den Räu men c und d hin und her bewegt,
wobei die Räume a und c stets unter dem vollen Druck der Druck leitung D stehen, während die Drücke in den Räu men<I>b</I> und<I>d</I> in folgender Weise wechseln:
Wenn der Vorsteuerschieber 4 aus der gezeich neten Mittellage unter Wirkung des Druckes im Raum c nach rechts geschoben wird, so wird die Aus gangsleitung V1 des Gehäuses 3 an die Druckleitung D angeschlossen und über die Drossel 6 baut sich allmählich der volle Druck im Raum b auf, wo durch der Hauptsteuersehieber 2 aus dergezeichneten Mittellage .nach unten verschoben wird.
Damit werden die Ausgangsleitungen S und V, des Gehäuses an die Druckleitung D angeschlossen. Über die Drossel 5 wird allmählich der volle Druck im Raume d aufge baut, wodurch der Vorsteiuerschieber 4 nach links geschoben wird, bis die Verbindungsleitung V1 an den Rücklauf R ,
angeschlossen äst. Damit baut sich allmählich der Druck im Raume b ab und der Haupt- Steuerschieber 2 wird nach oben geschoben, bis die Leitungen S und V2 mit dem Rücklauf verbunden sind. Es baut -sich dann der Druck im Raume d all mählich ab und das Spiel beginnt von vorn.
Die Zusammenkopplung :der beiden Schieber 2 und 4 ist derart, dass der Druck in der Speiseleitung S unstabil ist, das heisst mit einer einstellbaren Fre quenz variiert.
Diese Unstabilität entsteht dadurch, dass die bei den Schieber nicht gleichzeitig ihre Mittellage errei chen, sondern :der steuernde Schieber :demgesteuer- tenimmer etwas voreilt. Es besteht also regehech- nisch eine falsche Rückkopplung, wodurch eine Schwingung erzwungen wird.
Die Zeitvarzö@gerung oder Phasenverschiebung der Hin- und Herb.ewegun- gen der Schieber 2 und 4 kann :
durch Verstellung der Drossel 5 reguliert werden. Mit der Phasenver- schiebung ändert sich die Frequenz der Druckver änderungen im Raume e, das heisst die Vibrations- frequenz. Die Amplitude der Druckstösse im Raume e hängt von der jeweiligen Auslenkung des Schiebers 2 aus seiner Mittellage ab. Sie kann durch R bgulie- rungder Drossel 6 beenflusst werden.
Der Unterschied des .in Fig. 2 dargestellten Aus führungsbeispiels von demjenigen nach Fig. 1 .besteht nur darin, @dass hier :eindoppelt wirkender Arbeits kolben 8' von zwei Räumen ei und e2 im Zylinder 7' aus, das heisst über zwei Speiseleitungen S1 und SZ abwechslungsweise nach oben und nach unten bewegt wird. Demgemäss sind das Hauptsteuergehäuse 1' und der Hauptsteuerscnieber 2' etwas anders ausgebildet.
In der Variante nach Fig. 3 ist der Druckraum e" im Arbeitszylinder 7" mit :dem Arbeitskolben 8" dauernd an die Druckleitung D angeschlossen, in wel cher aber der Druck periodisch schwankt, weil sie durch den Hauptsteuerschieber 2" periodisch -an den Rücklauf R angeschlossen wird. Ein Akkumulator 10 mit einem federbelasteten freien Kolben gestattet eine Veränderung der Vibrationsfrequenz.
Der Ölkreis, an den :der Akkumulator 10 ange schlossen isst, muss ein kleines Speichervolumen haben. Je nachdem der Akkumulator sich rasch oder lang- sam .auffüllt oder entleert, erfolgt die Druckumschal tung, das heisst der Druckaufbau im Raume d schnel ler oder langsamer.
Im übrigen entspricht das Beispiel nach Fig. 3 vollständig demjenigen nach Fig. 1.
Gemäss dem Beispiel nach Fig. 4 wird der Haupt steuerschieber 2"' im Gehäuse 1"', der im übrigen der Fig. 1 entsprechend unter Verwendung eines Ak kumulators 10 in frequenzbeeinflussbare Schwingun gen versetzt wird, direkt als Arbeitsorgan verwendet, der z. B. mit einem Rüttelsieb 11 mechanisch gekup pelt ist.
Beim Verwendungsbeispiel nach Fig.5 ist der Vibrator V, ausgebildet nach den Fig. 1 oder 2 oder 3 oder 4, hier nur schematisch in Verbindung mit der Druckleitung D und dem Rücklauf R eines ÖI- pumpensystems dargestellt.
Er ist an einem Schlag hammer angebaut, welcher einen aus einem Bodenteil 51 und einem Deckelteil 52 zusammengesetzten und mit Haltegriffen 53 versehenen Führungszylinder für einen Hohlkolben 54 umfasst. Die Unterseite dieses Hohlkolbens steht unter Wirkung des Druckes im Raum X, der über den Verbindungskanal S1 mit dem Ausgang des Vibrators V verbunden ist. Diesem Druck im .Raum X wirkt eine Schraubenfeder 55 im Deckel 52 entgegen.
Im zylindrischen Hohlraum des Hohlkolbens 54 ist eine Kolbenstange 56 mit einem Kolbenbund 57 im Bereiche des Raumes X verschieb- bar, welche Kolbenstange auch den Bodenteil 51 durchsetzt und unten einen Schlagmeissel 58 oder ein anderes Schlagwerkzeug trägt. An der Unterseite des Hohlkolbens 54 ist seine Bohrung erweitert, um einen Raum Y zu schaffen, in welchen der Kolbenbund 57 ein .Stück weit eindringen kann.
Die Wirkungswelse der in Fig.5 dargestellten Einrichtung ist folgende: Durch den über den Kanal S1 vom Vibrator her im Raum X aufgebauten Wechseldruck wird der Hohlkolben 54 in auf und .ab schwingende Bewegung versetzt.
Jedesmal, wenn beim Abwärtsbewegen des Hohlkolbens 54 der vorerst stillstehende Kolbenbund 57 der Kolbenstange 56 in den Hohlraum Y am unteren Ende des Hohlkolbens 54 eindringt und dabei diesen Raum Y verschliesst, erfolgt darin ein plötz licher Druckanstieg, der :der Kolbenstange 56 mit dem Meissel 58 einen Schlag nach unten erteilt. Weil die Schläge :durch eine Flüssigkeit übertragen werden, sind sie gedämpft und erzeugen weniger Lärm als be kannte Presslufthämmer oder Explosionshämmer.
Vibration device The well-known vibrators are based on a mechanical, electrical or pneumatic principle. Their frequency is usually invariable and the energy of the electric and pneumatic vibrators is not very great. The effect of the vibration results from the acceleration and deceleration forces on masses of various types, and it is very difficult to grasp them theoretically and mathematically.
It is therefore a great advantage if the frequency changes within wide limits and the optimal effect can be determined by experiment.
The vibration device according to the invention is characterized in that a hydraulic vibration system with two coupled control slides is used to generate vibrations.
It is preferably provided that the housing of a pilot spool and the housing of a main spool are mutually hydraulically coupled by connecting lines with built-in throttles so that the two spools act and are controlled alternately, with the controlling dem controlled leads with an adjustable phase shift.
Exemplary embodiments of the vibration device according to the invention are shown in the drawing. 1 shows a basic example, FIG. 2 shows a variant with a double-acting working piston, FIG. 3 shows a variant in which the pressure line permanently connected to the working cylinder is periodically relieved by the main control slide,
4 shows a variant in which the main control slide is used directly as a working element, and FIG. 5 shows an example of use in which the working device is an impact device. According to Fig. 1, a main control slide 2 in the housing 1 and a flood valve 4 in the housing 3 is present.
From a hydraulic system, the pressure lines D are drawn in with thick lines and the return lines R with dotted lines.
5 and 6 denote adjustable throttles in connection lines V1 and V2 of the two housings shown in dashed lines. In a cylinder 7 of the working piston 8 is displaceable, which is intended to exert a vibration-pressing effect on a good G, which is inserted between it and a pulling plate.
For this purpose, the space of the working cylinder 7 is connected to the main control housing 1 via the feed line S. The main control spool can be moved up and down by pressure from space b and counter pressure from space a. The pilot valve is also moved back and forth under the effect of pressure differences between rooms c and d,
where rooms a and c are always under the full pressure of pressure line D, while the pressures in rooms <I> b </I> and <I> d </I> change as follows:
If the pilot valve 4 is pushed from the gezeich designated center position under the action of the pressure in space c to the right, the output line V1 from the housing 3 is connected to the pressure line D and the throttle 6 gradually builds up the full pressure in space b , where the main control slide 2 is moved from the drawn central position .downward.
This connects the output lines S and V, of the housing to the pressure line D. Over the throttle 5, the full pressure is gradually built up in the space d, whereby the pilot valve 4 is pushed to the left until the connecting line V1 to the return R,
connected est. This gradually reduces the pressure in space b and the main control slide 2 is pushed up until the lines S and V2 are connected to the return. Then the pressure in the room d gradually decreases and the game starts all over again.
The coupling: the two slides 2 and 4 is such that the pressure in the feed line S is unstable, that is, it varies with an adjustable frequency.
This instability arises from the fact that the sliders do not reach their central position at the same time, but rather: the controlling slider: the controlled slider always leads a little. So there is always a false feedback, which forces an oscillation.
The time delay or phase shift of the back and forth movements of sliders 2 and 4 can:
can be regulated by adjusting the throttle 5. With the phase shift, the frequency of the pressure changes in space e changes, that is, the vibration frequency. The amplitude of the pressure surges in space e depends on the respective deflection of the slide 2 from its central position. It can be restricted by regulating the throttle 6.
The only difference between the exemplary embodiment shown in FIG. 2 and that of FIG. 1 is that here: double-acting working piston 8 'from two spaces ei and e2 in cylinder 7', that is to say via two feed lines S1 and SZ is alternately moved up and down. Accordingly, the main control housing 1 'and the main control valve 2' are designed somewhat differently.
In the variant according to FIG. 3, the pressure chamber e "in the working cylinder 7" is connected to: the working piston 8 "permanently connected to the pressure line D, but in wel cher the pressure fluctuates periodically because it is periodically -to the return through the main spool 2" R is connected. An accumulator 10 with a spring-loaded free piston allows the vibration frequency to be changed.
The oil circuit to which: the accumulator 10 is connected must have a small storage volume. Depending on whether the accumulator fills up or empties quickly or slowly, the pressure is switched over, that is to say the pressure build-up in space d is faster or slower.
Otherwise, the example according to FIG. 3 corresponds completely to that according to FIG. 1.
According to the example of FIG. 4, the main control slide 2 "'in the housing 1"', which is set in accordance with the rest of FIG. 1 using an Ak accumulator 10 in frequency-influenceable Schwingun conditions, used directly as a working organ, the z. B. is mechanically gekup pelt with a vibrating screen 11.
In the example of use according to FIG. 5, the vibrator V, designed according to FIGS. 1 or 2 or 3 or 4, is shown here only schematically in connection with the pressure line D and the return R of an oil pump system.
It is attached to a percussion hammer which comprises a guide cylinder for a hollow piston 54, which is composed of a base part 51 and a cover part 52 and is provided with handles 53. The underside of this hollow piston is under the effect of the pressure in space X, which is connected to the output of the vibrator V via the connecting channel S1. A helical spring 55 in cover 52 counteracts this pressure in space X.
In the cylindrical cavity of the hollow piston 54, a piston rod 56 with a piston collar 57 is displaceable in the area of the space X, which piston rod also penetrates the bottom part 51 and carries a chisel 58 or another striking tool at the bottom. On the underside of the hollow piston 54, its bore is widened to create a space Y into which the piston collar 57 can penetrate a piece.
The functioning of the device shown in FIG. 5 is as follows: The alternating pressure built up in space X via the channel S1 from the vibrator sets the hollow piston 54 in an up and down swinging motion.
Every time when the piston collar 57 of the piston rod 56, which is initially stationary, penetrates into the cavity Y at the lower end of the hollow piston 54 while the hollow piston 54 is moving downwards and thereby closes this space Y, a sudden increase in pressure takes place therein, the piston rod 56 with the chisel 58 given a blow down. Because the blows: are transmitted through a liquid, they are dampened and generate less noise than known pneumatic hammers or explosion hammers.