Vibrator mit Kurzschlussankermotor
Vibratoren für gewerbliche Zwecke, insbesondere in der Bauindustrie, finden heute eine grosse Verbreitung zum Vibrieren von Beton, zum Reinigen von Ver schalungsbrettern, zum Stampfen von Strassenbelag usw.
Vibratoren dieser Art weisen vorteilhaft einen Dreiphasenmotor mit Kurzschlussanker auf. Am Motor sind, auf den beiden Wellenenden, neben den Drehlagern, zwei Exzenterkörper aufgekeilt. Die Exzenterkörper, von gleicher Bauart und Grösse, drehen mit gleicher Phase, so dass sich ihre Rüttelkräfte addieren. Sie bilden zusammen die Unwucht des Rüttlers.
Der Anlauf erfolgt dabei vielfach durch direktes Aufschalten der Speisespannung auf den Stator, unter Inkaufnahme eines grossen Anlaufsbromes. Um diesen zu verringern, kann der Anlauf durch Umschalten der Statorwicklung aus der Sternschaltung auf die Dreieckschaltung vorgenommen werden.
Beim Anlauf solcher Vibratoren kommt es vor, dass der Motor nach anfangs richtig erfolgtem Anlauf nicht auf die volle Drehzahl kommt, welche, je nach Motorengrösse, zufolge des Schlupfes etwa 5-20 0/o unter der synchronen Drehzahl liegt. Der Rotor erreicht dabei eine Drehzahl von etwa 30-50 O/o der vollen Drehzahl. Diese ist sehr wesentlich von der Natur des zu vibrierenden Materials und von der Art der Befestigung des Vibrators abhängig.
Die Ursache für dieses Verhalten liegt darin, dass schon im Anlaufdrehzahlbereich die Belastung durch das zu vibrierende Material bereits sehr gross sein kann. Resonanzen in der Verschalung können weiter zur Folge haben, dass auf irgend einer Drehzahl im Anlaufibereich eine steile Zunahme des bremsenden Drehmomentes eintritt, und dadurch der Motor so stark belastet wird, dass er nicht vermag, über die Drehzahl dieser Resoflanziage hinweg hochzulaufen.
Der Motor vermag im Anlaufbereich zufolge seiner bekannten, charakteristischen Drehzahl-Drehmoment Abhängigkeit kein ausreichendes Drehmoment zu enit- wickeln. Das volle Drehmoment erreicht ein Kurz schlussankermotor erst im Bereich des Kippmomentes, nahe der Synchrondrehzahl. Bei Überlast vermag er nicht, aus dem Anlassdrehzahlbereich herauszukommen.
Gelingt es aber durch besondere Massnahmen, die Energieabgabe des Vibrators oder was das gleiche bedeutet, das Belastungsdrehmomeut im Anlaufbereich, vor Erreichen des Kippmomentes, klein zu halten, oder ganz auszuschalten, so erreicht der Motor ohne weiteres den Bereich der vollen Arbeitsdrehzahl und Leistung.
Die Erfindung geht vom Gedanken aus, die mechanische Energieabgabe des Vibrators im Anlaufbereich so lange klein zu halten, bis der Motor eine Drehzahl erreicht hat, wo er sein volles Drehmoment abzugeben in der Lage ist. Der Vibrator soll also erst energieabgebend wirken, wenn nach anfänglichem, schwachbelastetem Anlauf der Motor auf die volle Arbeitsdrehzahl gekommen ist. Dies wird erreicht durch Änderung des Schwerpunktradius des Exzenters, indem dieser bei noch niederer Drehzahl zunächst noch klein gehalten ist (r) und sich erst bei Erreichen der hohen Arbeitsdrehzahl auf den normalen Exzenterradius r2 vergrössert hat.
Die Erfindung betrifft einen Vibrator mit Kurz ! schlussankermotor und mit neben den Drehlagern auf den beiden Wellenenden des Rotors in gleicher Lage angebrachten Exzenterkörpern.
Die Erfindung besteht darin, dass jeder Exzenterkörper mittels einer auf einer Nabe angeordneten Führung wenigstens angenähert radial verschiebbar ist, und dass eine Federanordnung vorgesehen ist, die bei Stillstand und im Aniaufdrehzahlbereich den Exzenterkörper in Richtung auf die Welle drückt, und dass ein Gegenanschlag zur Begrenzung der Zentrifugalbewegung des Exzenterkörpers vorgesehen ist, wenn der Arbeitsdrehzahlbereich erreicht ist.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1, 1a zeigen eine Exzenterkörper-Anordnung in Achsrichtung.
Fig. Ib zeigt deren Seitenansicht.
Fig. 2 und 3 zeigen Varianten.
Fig. 1 zeigt eines der beiden Wellenenden 1 des kurzschlussankermotors, mit der Anordnung des Exzenterkörpers. Der Kurzschlussankermotor, der selber nicht gezeichnet ist, ist in bekannterweise auf der zu vibrierenden Vorrichtung, z. B. auf einer Betonierverschalung starr befestigt.
Auf jedem der beiden Wellenenden ist die Nabe 2 aufgekeilt. 3 ist der Exzenterkörper, der zusammen mit dem auf dem andern Wellenende vorhandenen gleichphasig angeordneten Exzenterkörper die Unwucht des Vibrators bildet. Der Exzenterkörper ist mittels einer Führung auf der Nabe radial verschiebbar. Als Radial führnng dienen zwei Führungsbolzen 4, die symmetrisch zur Welle angeordnet in der Nabe verschiebbar sind und über die die Radialverschiebung des Exzenterkörpers erfolgt. Über den Führungsbolzen befindet sich eine Federanordnung, bestehend aus Druckfedern 5, die bei Stillstand des Rotors und auch noch in seinem Anlauf-Drehzahlbereich den Exzenterkörper in Richtung auf die Welle drücken. Die Druckfedern stehen gegen die Nabe und gegen Schraubenköpfe 4a an den Führungsbolzen an.
Unter den Schraubenköpfen ist eine Querplatte 6 eingesetzt, mit einer Schraube 7 und Gegenmutter 8, als Anschlag gegenüber der Nabe 2.
Sie bildet den Gegenschiag zur Begrenzung der Zentrifugalbewegung der Exzenterkörper, wenn gegen das Ende des Hochlaufes des Rotors der Arbeits-Dreh- zahlbereich erreicht ist und der Motor das grösste Drehmoment und damit seine maximale Leistung abgeben kann. Der Schwerpunktsabstand im Arbeitsbereich und damit die Stärke der Rüttelkräfte kann damit eingestellt werden.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Zu Beginn des Anlaufs des Motors liegt der Exzenterkörper 3 unter dem Druck der Federn 5 auf der Nabe 2 auf. Der Schwerpunkt S des Exzenterkörpers zusammen mit den rotierenden Teilen der Nabe und der Führung liegt nahe der Drehachse; der Schwerpunktabstand r1 ist klein. Die dabei auftretenden, rüttelnden Zentrifugalkräfte sind entsprechend klein und damit auch die dem Motor entzogene Energie.
Mit zunehmender Drahzahl steigen zwar die Rüt teikräfte und damit auch die Rüttelenergie an. Der Schwerpunktabstand r1 ist aber so gewählt, dass die Energie des Motors auch im Anlaufdrehzahlbereich in jedem Falle ausreicht, um ihn auf die volle Drehzahl zu beschleunigen.
Der Motor kann hochlaufen und eine stabile Drehzahl auf der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie erreichen. Diese Drehzahl liegt im allgemeinen über etwa 8 O/o der Synchron-Drehzahl. Kurz bevor diese Drehzahl erreicht ist, ist die Zentrifugalkraft derart angestiegen, dass sie die Rückstellkraft der Federn 5 erreicht hat und überschreitet, und dadurch der Exzenterkörper von der Nabe abgehoben wird und sich nach aussen bewegt, bis die Anschlagschraube 7 auf der Nabe aufliegt, Fig. la. Der Schwerpunktabstand hat sich dabei von r1 auf r2 vergrössert. Entsprechend nehmen nun die Zentrifugaikräfte und die Rütteikräfte zu.
Ferner erhöht sich die Abgabe von Rüttel-Energie, was nun auch eine entsprechende Mehrbelastung des Motors s bringt. Diese Mehfbelastung ist für den Motor ohne weiteres zulässig, weil er jetzt im stabilen Drehzahlbereich mit der höchsten Drehmoment- und Ener gieabgabe läuft. Die Exzenteranordnungen sind auf beiden Wellenenden genau gleich, und die Einstellung der Federkräfte entsprechen sich ebenfalls, so dass die Radialbewegung der beiden Exzenterkörper bei giei- chen Drehzahlen erfolgt.
Die Anordnung erfüllt die Aufgabe, dass der Anlauf bei noch kleiner Energieabgabe erfolgen kann, und dass die volle Rüttelenergie erst bei einer Drehzahl abgegeben wird, wo der Kurzschluss-Ankerinotor bereits seinen stabilen Betriebsbereich erreicht hat und in der Lage ist, sein grösstes Drehmoment und seine grösste Leistung zu entwickeln.
Die Anordnung nach Fig. 1 erfordert einen genauen Abgleich der beiden Rückstellfedern 5, um eine Schiefstellung beim Abheben des Exzenterkörpers zu vermeiden. Sie kann gemäss der Anordnungen Fig. 2 und 3 vermieden werden.
Die Fig. 2 zeigt eine Ausführung der Exzenterkörper-Anordnung mit nur einer radialen Rückstellfeder 15, und mit einer Radialführung entlang paralleler Führungsflächen. Der Exzenterkörper 13 weist eine Ausnehmung 13a auf mit parallelen Innenwänden 13b.
Letztere gleiten entlang der Seitenflächen 12a der Nabe 12. Es ergibt sich so eine sichere Radialführung des Exzenterkörpers 13, der nicht verkanten kann.
Eine Anschlagschraube 18 gestattet, den Schwerpunkt Abstand r1 des Exzenterkörpers abzugleichen. Dieser wird so eingestellt, dass nach Durchlauf des Anlassdrehbereichs ein Abheben des Exzenterkörpens bei der gleichen Drehzahl erfolgt, wie das Abheben der Exzenterkörper am andern Wellenende. Das Abheben und Verschieben auf den Exzenterradius r2 erfolgt sobald eine Drehzahl erreicht ist, bei der der Motor sein ma:nniales Drehmoment abgeben kann.
Fig. 3 zeigt eine Ausführung der Exzenterkörper Anordnung bei der die Exzentermasse 23 einseitig um ein Gelenk 24 schwenkbar ist. Der Schwerpunkt S bewegt sich auf einem Kreisbogen K, also nur angena- hert in radialer Richtung, was jedoch für die Wiz kungsweise bedeutungslos ist. Die Bewegung kann praktisch als Radialbewegung angesehen werden. Beidseitig angebrachte Zugfedern 25 wirken als Rückstell federn. Die Begrenzung der Auswärtsbewegung des Exzenterkörpers wird auch einen vorstehenden Rand 26a an der Mitnehmerscheibe 26 erhalten. Diese Anordnung weist infolge des Gelenkes 24 besonders kleine Reibung auf, wodurch eine sehr genaue Einstel lung der Abhebdrehzahi l des Exzenterkörpers erreicht wird.
Vibrator with squirrel cage motor
Vibrators for commercial purposes, especially in the construction industry, are now widely used for vibrating concrete, cleaning cladding boards, tamping road surfaces, etc.
Vibrators of this type advantageously have a three-phase motor with a short-circuit armature. On the motor, two eccentric bodies are wedged on the two shaft ends, next to the pivot bearings. The eccentric bodies, of the same design and size, rotate with the same phase, so that their vibrating forces add up. Together they form the unbalance of the vibrator.
In many cases, the start-up takes place by switching the supply voltage directly onto the stator, with the acceptance of a large start-up voltage. To reduce this, the start-up can be carried out by switching the stator winding from the star connection to the delta connection.
When such vibrators start up, it happens that the motor does not reach full speed after it started correctly at the beginning, which, depending on the motor size, is about 5-20% below the synchronous speed due to the slip. The rotor reaches a speed of about 30-50 o / o of the full speed. This is very much dependent on the nature of the material to be vibrated and the type of attachment of the vibrator.
The reason for this behavior is that the load from the material to be vibrated can already be very high in the starting speed range. Resonances in the casing can also result in a steep increase in the braking torque at any speed in the start-up area, and the motor is therefore so heavily loaded that it is unable to run up beyond the speed of this Resoflanziage.
Due to its well-known, characteristic speed-torque dependency, the motor cannot develop sufficient torque in the start-up area. A short-circuit armature motor only reaches its full torque in the range of the breakdown torque, close to the synchronous speed. In the event of an overload, it cannot get out of the starting speed range.
If, however, through special measures, the energy output of the vibrator or whatever means the load torque in the start-up area, before reaching the breakdown torque, can be kept small or completely switched off, the motor easily reaches the range of full working speed and power.
The invention is based on the idea of keeping the mechanical energy output of the vibrator in the starting area small until the motor has reached a speed where it is able to output its full torque. The vibrator should only have an energy-releasing effect when the motor has reached full working speed after an initial, lightly loaded start-up. This is achieved by changing the radius of the center of gravity of the eccentric by keeping it small (r) when the speed is still low and only increasing to the normal eccentric radius r2 when the high working speed is reached.
The invention relates to a vibrator with short! Close-armature motor and with eccentric bodies attached to the two shaft ends of the rotor in the same position next to the pivot bearings.
The invention consists in that each eccentric body is at least approximately radially displaceable by means of a guide arranged on a hub, and that a spring arrangement is provided which presses the eccentric body in the direction of the shaft at standstill and in the starting speed range, and that a counterstop to limit the Centrifugal movement of the eccentric body is provided when the working speed range is reached.
The invention is explained in more detail using exemplary embodiments.
1, 1a show an eccentric body arrangement in the axial direction.
Fig. Ib shows their side view.
Fig. 2 and 3 show variants.
Fig. 1 shows one of the two shaft ends 1 of the short-circuit armature motor, with the arrangement of the eccentric body. The squirrel-cage armature motor, which itself is not shown, is known to be on the device to be vibrated, e.g. B. rigidly attached to a concrete formwork.
The hub 2 is keyed onto each of the two shaft ends. 3 is the eccentric body which, together with the eccentric body arranged in phase on the other shaft end, forms the unbalance of the vibrator. The eccentric body is radially displaceable on the hub by means of a guide. Two guide pins 4, which are arranged symmetrically to the shaft, are displaceable in the hub and via which the radial displacement of the eccentric body takes place, serve as radial guides. Above the guide bolt there is a spring arrangement consisting of compression springs 5, which press the eccentric body in the direction of the shaft when the rotor is at a standstill and also in its starting speed range. The compression springs are against the hub and against screw heads 4a on the guide pins.
A transverse plate 6 is inserted under the screw heads, with a screw 7 and counter nut 8, as a stop relative to the hub 2.
It forms the counter-blow to the limitation of the centrifugal movement of the eccentric bodies when the working speed range is reached towards the end of the run-up of the rotor and the motor can deliver the greatest torque and thus its maximum power. The center of gravity in the work area and thus the strength of the shaking forces can be adjusted with it.
The mode of action is as follows:
At the beginning of the start-up of the motor, the eccentric body 3 rests on the hub 2 under the pressure of the springs 5. The center of gravity S of the eccentric body together with the rotating parts of the hub and the guide is close to the axis of rotation; the distance from the center of gravity r1 is small. The vibrating centrifugal forces that occur are correspondingly small and thus also the energy withdrawn from the motor.
With an increasing number of wires, the vibrating forces and thus also the vibrating energy increase. The distance from the center of gravity r1 is selected so that the energy of the motor is sufficient in any case, even in the starting speed range, to accelerate it to full speed.
The motor can run up and reach a stable speed on the speed-torque curve. This speed is generally about 8 o / o the synchronous speed. Shortly before this speed is reached, the centrifugal force has risen to such an extent that it has reached and exceeded the restoring force of the springs 5, and thereby the eccentric body is lifted from the hub and moves outward until the stop screw 7 rests on the hub, Fig . la. The distance from the center of gravity has increased from r1 to r2. The centrifugal forces and the shaking forces increase accordingly.
Furthermore, the output of vibrating energy increases, which now also puts a corresponding additional load on the motor. This Mehfladen is easily permissible for the engine because it is now running in the stable speed range with the highest torque and energy output. The eccentric arrangements are exactly the same on both shaft ends, and the setting of the spring forces also correspond, so that the radial movement of the two eccentric bodies takes place at the same speeds.
The arrangement fulfills the task that the start-up can take place with an even lower energy output, and that the full vibration energy is only released at a speed where the short-circuit armature motor has already reached its stable operating range and is able to generate its greatest torque and its to develop the greatest achievement.
The arrangement according to FIG. 1 requires a precise adjustment of the two return springs 5 in order to avoid a misalignment when the eccentric body is lifted off. It can be avoided according to the arrangements in FIGS.
FIG. 2 shows an embodiment of the eccentric body arrangement with only one radial return spring 15 and with a radial guide along parallel guide surfaces. The eccentric body 13 has a recess 13a with parallel inner walls 13b.
The latter slide along the side surfaces 12a of the hub 12. This results in a secure radial guidance of the eccentric body 13, which cannot tilt.
A stop screw 18 allows to adjust the center of gravity distance r1 of the eccentric body. This is set in such a way that after passing through the starting rotation range, the eccentric body is lifted off at the same speed as the eccentric body lifted off the other shaft end. The lifting and shifting to the eccentric radius r2 occurs as soon as a speed is reached at which the motor can deliver its maximum torque.
3 shows an embodiment of the eccentric body arrangement in which the eccentric mass 23 can be pivoted on one side about a joint 24. The center of gravity S moves on an arc of a circle K, that is to say only approximately in the radial direction, which, however, is meaningless for the Wiz method. The movement can practically be viewed as a radial movement. Tension springs 25 attached on both sides act as return springs. The limitation of the outward movement of the eccentric body is also obtained by a protruding edge 26a on the drive plate 26. This arrangement has particularly low friction as a result of the joint 24, whereby a very precise setting of the Abhebdrehzahi l of the eccentric body is achieved.