CH618356A5 - Arrangement for exciting vibrations in load-bearing surfaces - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für die Erregung von Vibrationen in solchen Flächen, die für die Lastaufnahme auf einer lasttragenden Anordnung vorgesehen sind, die mit den fraglichen Flächen verbunden ist und aus einer in einem Gehäuse eingeschlossenen Rotoreinheit besteht, deren Masse um die Drehachse der Einheit unsymmetrisch verteilt ist.

In Verbindung mit dem Transport von gewissen Materialien, wie nassem Sand, Erde, Beton, usw. entstehen oft Schwierigkeiten dadurch, dass das Material an den lasttragenden Flächen stecken bleibt. In Verbindung mit beispielsweise lasttragenden Fahrzeugen, wie Lastkraftwagen, Lastschaufeln, Kipptraktoren, Transportgefässen für Beton usw. ist eine zeitraubende und riskante Arbeit notwendig, um mit Brecheisen, Schaufeln o. ä. die noch vorhandenen Materialrückstände nach Entleerung der Lastflächen zu entfernen.

Bei Lastkraftwagen ist diese Arbeit mit grossen Schwierigkeiten verknüpft, weil die Materialrückstände oft in den Teilen stecken, die in der Kipplage der Pritsche am schwersten zugänglich sind, und deswegen wird es gewöhnlich versäumt, die letzten Materialrückstände zu entfernen, die mit jeder Entleerungsgelegenheit immer dicker werden. Die Folge ist, dass die Lastkapazität des Fahrzeuges immer geringer wird, was die Transportkosten verteuert. Ausserdem kann das Fahrzeug einer schädlichen Schrägbelastung ausgesetzt werden.

Entsprechende Probleme sind beispielsweise auch bei Lastschaufeln vorhanden, wo es in der Praxis undenkbar ist, dass man die Schaufeln mit der Hand reinigt. Gewisses Material kann dadurch freigemacht werden, dass man die Kanten der Schaufeln mittels des Hebemechanismus gegen eine harte Unterlage schlägt, was jedoch eine sehr ungünstige Beanspruchung auf den Mechanismus bedeutet. Die Greiffähigkeit der Lastschaufel wird auch dadurch verschlechtert, dass sich rückständiges Material oft an der Greifkante der Schaufel und auch an deren Unterseite festsetzt.

Bei Betonmischern oder Lastkraftwagen mit Betontrans-portgefässen entsteht ausser den oben erwähnten Nachteilen auch das Problem, dass rückständiger Beton verhältnismässig schnell abbindet, wonach es äusserst zeitraubend und umständlich ist, die Materialrückstände zu entfernen, besonders wenn die eingeschlossenen Lastflächen oft für manuelle Bearbeitung schwer zugänglich sind.

Es hat sich früher in verschiedenen Zusammenhängen herausgestellt, dass, wenn eine Fläche von festsitzendem Material befreit wird, ein günstiger Effekt zubekommen ist, wenn diese Fläche Vibrationen ausgesetzt wird. In der deutschen Offenlegungsschrift 2 054 398 wird ein Vibrator gezeigt, der an einer Pritsche angebracht ist. Vibrationen werden dadurch erregt, dass ein nicht ausgeglichenes Gewicht mittels eines Elektromotors zur Rotation gebracht wird. Ein sehr kräftiger Motor wird aber notwendig, um genügend starke Vibrationen zu bekommen. Ein solcher Elektromotor ist platzraubend, energieverbraucher und teuer. Dazu sind die Elektromotoren, aufgrund ihrer Empfindlichkeit für Feuer, Schmutz und mechanische Beanspruchungen, als Antriebskraft sehr ungeeignet sind.

Diese Nachteile haben offenbar dazu beigetragen, dass dieser bekannte Vibrator keine allgemeine Verwendung auf den aktuellen Gebieten gefunden hat.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben erwähnten Nachteile zu eliminieren, und zwar durch eine Vibratoranordnung, die robust ist, wenig Platz verlangt und auch als Zusatzvorrichtung leicht zu montieren ist, einen hohen Effekt gibt und keine separate Antriebsquelle verlangt.

Die erfinderische Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoreinheit eine Anzahl sich um deren Umfang erstreckender schaufelähnlichen Aussparungen aufweist und in einer Kammer eingeschlossen ist, zu welcher ein Einlass führt, der ein in die Kammer eingeführtes Druckmittel gegen die schaufelähnlichen Aussparungen der Rotoreinheit richtet, dass aus der Kammer ein Auslass für das Druckmittel herausführt, dass die Kammer aus einer zylindrischen Hauptbohrung gebildet ist, die sich in das Gehäuse hineinerstreckt und an beiden Enden verschlossen ist, und die Sitzfläche für Lager bildet, in denen die beiden Enden der Rotoreinheit gelagert sind.

Die Erfindung wird nun im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der beigefügten Zeichnung zeigt

Fig. 1 und 2 den Lastteil eines Lastfahrzeuges in Kipplage und mit einer Vibratoranordnung gemäss der Erfindung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Vibratoranordnung entlang der Linie III—III der Fig. 4,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Vibratoranordnung entlang der Linie IV—IV der Fig. 3,

Fig. 5 eine entsprechende Seitenansicht derselben und Fig. 6 ein Schaltbild, das die in ein hydraulisches System eines Lastfahrzeuges eingeschaltete Vibratoranordnung zeigt.

In den Fig. 1 und 2 wird eine Vibratoranordnung 1 gemäss der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche Anord5

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nung an der Unterseite eines Lastfahrzeuges 3 montiert ist, wovon nur der lasttragende Teil gezeigt wird. In dem gezeigten Beispiel ist die Vibratoranordnung 1 mittels Schrauben nahe am freien Ende der Pritsche 2 befestigt. In dem Beispiel ist eine Unterbringung ein Stück von dem Pritschenende entfernt neben der nächst äussersten Querverbindung 4 im Rahmen der Pritsche gewählt. Die Unterbringung soll in jedem Einzelfall so gewählt werden, dass sich die grössten und meist verbreiteten Vibrationen über die totale Lastfläche verteilen. Ausser dem Fahrgestell des Fahrzeuges wird auch die teleskopische Kippanordnung 5 für die Pritsche 2 gezeigt, die in Kipplage gezeigt wird. Die Kippanordnung 5 ist in dem gezeigten Beispiel von hydraulischem Typ und ist Bestandteil eines Hydrauliksystems, an welchen auch die Vibratoranordnung 1 gemäss der Erfindung über eine Zuführleitung 6 und eine Rückleitung 7 angeschlossen ist. Ein Beispiel der Einschaltung der Vibra-toreinheit in das hydraulische System wird hier unten unter Hinweisung auf die Fig. 6 näher beschrieben. Aus den Fig. 1 und 2 geht weiter hervor, dass die Pritsche 2 mit dem Fahrgestell 3 des Lastfahrzeuges am hinteren Ende der Pritsche oder eventuell an deren Seiten gelenkig verbunden ist.

Aus den Querschnittansichten gemäss den Fig. 3 und 4 geht die Vibratoranordnung gemäss der Erfindung in einer vorteilhaften Ausführungsform hervor. Gemäss dieser besteht die Vibratoranordnung 1 aus einem Vibratorgehäuse 8, z. B. aus einem massiven Stück aus Stahl o. ä. hergestellt, einer Vi-bratorkammer 9, die durch eine Bohrung im Vibratorgehäuse ausgebildet ist, und einer Rotoreinheit 10, die in der Vibrator-kammer 9 drehbar gelagert ist. Weiter sind ein Einlass 11 und ein Auslass 12 Bestandteile der Anordnung, die mit der Vibra-torkammer 9 in Verbindung stehen und mittels Nippel 13 an ein Druckmittelsystem über die Rohre 6, 7 anschliessbar sind.

Das Vibratorgehäuse 8 ist ferner mit einer Anzahl von durchgehenden Bohrungen 14 versehen, die dem Zweck dienen, nicht gezeigte Schrauben zwecks Verankerung der Vibratoranordnung zu empfangen und zwar im Anschluss an die Fläche oder Flächen die den Vibrationen ausgesetzt werden sollen. An dem einen Ende des Vibratorgehäuses 8 ist ein abnehmbares Stirnstück 15 angeordnet, das am anderen Teil des Vibratorgehäuses mittels einer Anzahl von Schrauben festgemacht ist, wobei Dichtung zwischen den Flächenfugen mittels eines O-Rings 17 sichergestellt wird. Am entgegengesetzten Ende ist eine Bohrung 18 angeordnet, die mittels eines Nippels druckfest zugeschlossen ist. Das abnehmbare Stirnstück 15 und die öffnungsbare Bohrung 18 sind unter anderem für die Montage und Demontage der Rotoreinheit 10 notwendig.

An jedem Ende des Vibratorgehäuses 8 ist direkt in die die Kammer 9 bildende Bohrung ein Kugellager 20 eingelegt,

worin die Rotoreinheit 10 radial und axial mittels eines an jedem Ende vorhandenen Achszapfens 21 gelagert ist. Die Rotoreinheit ist beispielsweise aus einem massiven zylinderförmigen Stück aus Stahl o. ä. hergestellt. In der Mantelfläche der Rotoreinheit sind mitten vor dem Einlass 11 und dem Auslass 12 ringförmig angeordnete schaufelähnliche Aussparungen 22 angeordnet. Diese sind in dem gezeigten Beispiel durch Aus-fräsungen in der Mantelfläche der Rotoreinheit 10 gebildet. Solch eine Aussparung weist eine zylindermantelähnliche Bodenfläche auf, die sich in einer Richtung streckt, die zur genannten Mantelfläche hauptsächlich tangential ist und an einem Ende in eine quergestellt angeordnete Stirnwand übergeht, die im grossen und ganzen mit der Axialebene der Rotoreinheit 10 zusammenfällt, wobei die genannte Stirnwand eine Antriebsfläche 23 bildet, die vorgesehen ist, die Antriebskraft eines durch den Einlass 11 eingeleiteten Druckmittels zu empfangen.

In dem gezeigten Beispiel ist die Rotoreinheit 10 in ihrem Zentrum gelagert und weist eine rotationssymmetrische äussere Form auf, weist aber eine unsymmetrische Massenverteilung auf, was für die Erregung der Vibrationen notwendig ist. Dies ist durch eine Anzahl von Bohrungen 24 in der Rotoreinheit 10 erreicht, die sich in axialer Richtung erstrecken und hauptsächlich in der einen Hälfte der Rotoreinheit vorgesehen sind, wie ein Axialschnitt zeigt.

Der Einlass 11 ist wie oben erwähnt mitten vor den schaufelähnlichen Aussparungen 22 der Rotoreinheit 22 gelegen, wobei der Einlass mit einem kräftig gedrosselten Einlasskanal

25 versehen ist, der hauptsächlich tangential zur Mantelfläche der Motoreinheit 10 gerichtet ist und in die ebenfalls zylindrische Mantelfläche der Vibratorkammer 9 mit einer Mündung

26 mündet, die zur Längsrichtung des Einlasskanals schräg gestellt ist. Die Schrägstellung der Mündung entsteht dadurch, dass der Einlasskanal 25 nahezu tangential in die Wand der zylindrischen Vibratorkammer 9 mündet. Der Auslass 12 weist eine Mündung in der Vibratorkammer 9 mit einer Fläche auf, die die Fläche der Mündung 26 des Einlasskanals 25 namhaft übersteigt, und erstreckt sich mit unverminderter Querschnittfläche durch das Vibratorgehäuse 8 bis zur Hülse 13.

Aus der Fig. 6 geht hervor, dass die Vibratoranordnung gemäss der Erfindung an das unter anderem der Kippbewegung der Pritsche dienende hydraulische System eines Fahrzeuges angeschlossen werden kann. In dem hydraulischen System sind ein Behälter 28 für hydraulische Flüssigkeit, eine an diesen angeschlossene Druckpumpe 29 und ein Dreiwegeschalter 30 normalerweise Bestandteile, mittels welchen Schalters man zwischen der Druckpumpe 29 und einer in der Kippanordnung vorhandenen Kolbenzylindereinheit 31 wahlweise Verbindung errichten kann, und zwar für das Kippen bzw. um die erwähnte Verbindung zwecks Beibehaltung einer gewissen Kipplage abzusperren oder um eine Verbindung zwischen der Kolbenzylindereinheit und dem Behälter 28 der hydraulischen Flüssigkeit über eine Rückleitung 32 für das Herunterlassen der Pritsche zu errichten. In dem gezeigten Beispiel ist zwischen dem erwähnten Dreiwegeschalter 30 und der Druckpumpe 29 noch ein Dreiwegeschalter 33 eingeschaltet worden, welcher über die Zufuhrleitung 6 mit dem Einlass der Vibratoranordnung 1 kommuniziert. Von dessen Auslass 12 führt die Rückleitung 7 zum Behälter 28 für die hydraulische Flüssigkeit. Der Dreiwegeschalter 33 soll der Kippanordnung mit dem Kolbenzylinder 31 (die gezeigte Lage) alternativ hydraulische Flüssigkeit unter Druck von der Druckpumpe 29 zuführen oder nach Umschaltung der Vibratoranordnung 1 hydraulische Flüssigkeit unter Druck über die Zufuhrleitung 6 zuführen.

Die Vibratoranordnung 1 gemäss der Erfindung ist also für Antrieb mittels eines Druckmittels wie hydraulische Flüssigkeit o. ä. vorgesehen. Wie oben erwähnt, wird die Pritsche des Fahrzeuges mittels der Kippvorrichtung und mit den beiden Dreiwegeschaltern 30, 33 in die in der Fig. 6 gezeigten Lagen gekippt. Wenn die Kipplage eingenommen worden ist, wird der Dreiwegeschalter 30 in solcher Weise umgestellt, dass jede Verbindung mit dem Inneren des Kolbenzylinders 31 abgesperrt wird. Um eventuell rückständiges Material von den lasttragenden Flächen der Pritsche loszumachen und auch im übrigen den Zeitaufwand für eine vollständige Entleerung der Pritsche zu vermindern, wird die Vibratoranordnung 1 gemäss der Erfindung in Betrieb gesetzt. Hierbei wird der Dreiwegeschalter 33 um eine Viertelumdrehung im Uhrzeigersinn umgestellt, wobei die Druckpumpe 29 der Vibratoranordnung 1 hydraulische Flüssigkeit über die Zufuhrleitung 6 zuführt und via die Rückleitung 7 diese wieder zum Behälter 28 der hydraulischen Flüssigkeit leitet. Hydraulische Flüssigkeit, die mittels der Druckpumpe 29 dazu gebracht worden ist, in dem geschlossenen hydraulischen System unter hohem Druck zu zirkulieren, bekommt durch die kräftig verminderte Fläche des Einlasses 11 bei dem gedrosselten Einlasskanal 25 eine beträchtliche Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit. Mit die5

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ser hohen Geschwindigkeit wird hydraulische Flüssigkeit durch die als Mundstück funktionierende Mündung 26 mit einem aufgrund der schräggestellten Lage der Mündung vorteilhaft angepassten Richtung ausgestossen, so dass die Rotoreinheit 10 mit grosser Geschwindigkeit aufgrund der Energie des Druckes und der Kinetik der Flüssigkeit in Rotation gebracht wird, welche Energie zur Rotoreinheit über die quergestellten Antriebflächen 23 auf die schaufelähnlichen Aussparungen übertragen wird.

Die Rotoreinheit 10 wird dazu gebracht, gemäss denselben Prinzipien wie eine Turbine zu rotieren, wobei gleich einer solchen das Druckmittel eine kräftige Geschwindigkeitserhöhung erhält und zwar mit Druckabfall als Folge des Durchganges durch die Mündung 26 aufgrund des grösseren Volumens der Vibratorkammer 9 und des Auslasses 12. Durch die unsymmetrische Massenverteilung der Rotoreinheit 10 entsteht hierbei ein kräftig unausgeglichener Zustand in dieser, was Vibrationen erregt, deren Frequenz von der Umdrehungszahl der Rotoreinheit abhängig ist, welche Vibrationen auf die lasttragenden Flächen übertragen werden, weil die Vibratoranordnung 1 an der Pritsche steif angebracht ist. Die Vibratoranordnung 1 wird durch Umschaltung der Dreiwegeschalter 33 in die in der Fig. 6 gezeigte Lage ausser Gang gesetzt, während das Herunterlassen der Pritsche durch Umschaltung des Dreiwegeschalters 30 stattfindet, und zwar in solcher Weise, dass das Innere des Kolbenzylinders 31 mit der Rückleitung 32 und dem Behälter 28 der hydraulischen Flüssigkeit in Verbindung gebracht wird. Falls während des Betriebes der Pumpe 29 beide Umschalter 30, 33 geschlossen sind, wird die dem Behälter 28 gelieferte hydraulische Flüssigkeit über ein Überströmungsventil übertragen.

Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt sondern kann innerhalb des Rahmens des Patentanspruchs 1 weitergebildet werden. So kann z. B. die Vibratoranordnung 1 für verschiedene Zwecke verschieden ausgeführt werden,

wobei auch mehr als ein Vibrator in derselben Installation verwendet werden kann. Es ist auch denkbar, dass die Vibratoranordnung bei solchen Anlagen montiert wird, z. B. Betonmischern, wo ein separates hydraulisches System für die 5 Vibratoranordnung angeordnet ist. Auch ein anderer Typ des Druckmittels kann in Frage kommen, beispielsweise Druckluft. Die Vibratoranordnung kann mit Vorteil von der Führerkabine eines Fahrzeuges aus betätigt werden, was beispielsweise mit elektromagnetbetätigten Ventilen zustande gebracht wird, io Auch der Aufbau der Vibratoranordnung kann in verschiedenen Bauarten ausgeführt werden, z. B. kann der Rotoreinheit 10 eine andere Ausführungsart gegeben werden, z. B. ein Schaufelrad in Kombination mit unausgeglichenen Gewichten. In gewissen Anwendungsbereichen kann jedoch eine Form von 15 elastischem Element zwischen der lasttragenden Fläche und der Vibratoreinheit vorteilhaft sein.

Die gezeigte und beschriebene Ausführungsart ist jedoch sehr vorteilhaft bei der bezweckten Anwendung. Bei Betrieb wird nämlich die Vibratoreinheit sehr grossen Beanspruchun-20 gen ausgesetzt, und zwar teils durch die Vibrationen, die sie selbst erregt, und teils dadurch, dass ein Lastfahrzeug und andere lasttragende Anordnungen im allgemeinen sehr grossen Beanspruchungen durch Schläge, Stösse und andere mechanische Beanspruchungen durch Feuchtigkeit und Nässe und grosse Temperaturschwankungen ausgesetzt werden. Dadurch dass das Vibratorgehäuse als eine Einheit aus einem einzigen Materialstück hergestellt ist, das direkt an die lasttragende Fläche befestigt werden kann, wird jedoch eine grosse Widerstandskraft gegen äussere Beanspruchungen erzielt. Gleichfalls ist die Rotoreinheit aus einem einzigen Materialstück ausgeführt und deren Lagerung ist direkt in der Bohrung des Rotorgehäuses angeordnet und nicht in einigen angeschraubten Stirnwände o. ä. die sich verschieben können oder losgeschaukelt werden können. Die langgestreckte Form des Rotors mit 35 grossem Abstand zwischen den Lagerungspunkten gibt gute Lagerungsverhältnisse mit langer Lebensdauer der Lager.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Anordnung für die Erregung von Vibrationen in Flächen, die für die Lastaufnahme vorgesehen sind, und aus einer in einem Gehäuse eingeschlossenen Rotoreinheit besteht, deren Masse um die Drehachse der Einheit unsymmetrisch verteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoreinheit (10) eine Anzahl sich um deren Umfang erstreckender schaufelähnlicher Aussparungen (22) aufweist und in einer Kammer (9) eingeschlossen ist, zu welcher ein Einlass (11) führt, der ein in die Kammer eingeführtes Druckmittel gegen die schaufelähnlichen Aussparungen der Rotoreinheit richtet, dass aus der Kammer (9) ein Auslass (12) für das Druckmittel herausführt, dass die Kammer (9) aus einer zylindrischen Hauptbohrung gebildet ist, die sich in das Gehäuse (8) hineinerstreckt und an beiden Enden verschlossen ist, und die Sitzfläche für Lager (20) bildet, in denen die beiden Enden der Rotoreinheit (10) gelagert sind.

2. Vibratoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoreinheit (10) zylinderförmig ist und aus einer massiven Einheit besteht, und dass zur asymmetrischen Massenverteilung eine Anzahl von asymmetrisch um die Drehachse verteilten Bohrungen (24) vorgesehen ist, die sich axial von den Enden der Rotoreinheit in Richtung deren Mitte erstrecken.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vibratoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schaufelähnlichen Aussparungen (22) aus tangential gerichteten Versenkungen in der Mantelfläche der Rotoreinheit (10) bestehen, die je eine quergestellte Antriebfläche (23) zur Aufnahme des Druckmittels aufweisen.

4. Vibratoranordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) zu der Hauptbohrung (9) tangential gerichtete Bohrungen (27) aufweist, dass diese Bohrungen (27) einen mit einem Durchlass (25) in die Hauptbohrung (9) mündenden Einlass (11) und einen mit einer grösseren Mündung (27) in die Hauptbohrung (9) mündenden Auslass (12) aufweisen und dass die Mündungsöffnung (26) des Einlasses (11) zu seiner Längsrichtung schräggestellt ist.

5. Vibratoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens ein Verteilerventil (33) aufweist, das zum Anschluss an ein an der lasttragenden Anordnung (6) vorgesehenes, hydraulisches System (5), bestimmt ist.