CH636539A5

CH636539A5 - Stroemungsvibrator mit in einem gehaeuse rotierendem schwingkoerper.

Info

Publication number: CH636539A5
Application number: CH1269878A
Authority: CH
Inventors: Esref Halilovic; Branko Radisic
Original assignee: Esref Halilovic; Branko Radisic
Priority date: 1977-12-15
Filing date: 1978-12-13
Publication date: 1983-06-15
Also published as: FR2411640A1; BR7808217A; ATA891578A; GB2010400A; HU180774B; DE2852349A1; FR2411640B3; GB2010400B; IT7869849A0; NL7812104A; IT1108193B; YU297677A; DE2852349C2; SE7812880L; CS210622B2; PL211801A1; US4300843A; AT378488B; PL131554B1; YU40499B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsvibrator mit in einem Gehäuse rotierendem Schwingkörper.

Bei bekannten ähnlichen Vibratoren ist die Abrollfläche für den Schwingkörper im allgemeinen mit fuktionswesentli-chen Öffnungen zum Zu- und Abströmen des Fluids, mit einer Aussparung für einen Flügel und mit anderen erforderlichen Einrichtungen versehen. Die erwähnten Öffnungen verursachen verschiedene technologische und funktionelle Probleme. Diese zeigen sich in hohen Kontaktspannungen des Materials auf Kanten der Aussparungen, Öffnungen und Kanäle, in erhöhten Ansprüchen bezüglich der Materialqualität sowie in der Forderung nach thermischer Behandlung und genauer Verarbeitung, in Verminderung der Arbeitsauswirkung des Vibrators aufgrund einer relativ niedrigen Ermüdungsgrenze der sich berührenden Elemente trotz Verwendung von hochwertigen Werkstoffen und deren optimaler thermischer und mechanischer Verarbeitung. Die erwähnten Nachteile haben ferner eine kostspielige Fertigung von solchen Vibratoren zur Folge. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vibratoren ist insbesondere darin zu sehen, dass ihre Arbeitswirkung niedrig ist und dass durch Wälzung des Schwingkörpers über Kanäle und Öffnungen längs der Abrollfläche Geräusche entstehen.

Die herkömmlichen Vibratoren der genannten Gattung weisen eine beträchtliche innere Reibung auf, die eine Verminderung des Wirkungsgrades verursacht, wobei insbesondere die Reibung des nicht entlasteten Flügels auf dem Schwingkörper des Vibrators hervorzuheben ist.

Die oben angeführten Nachteile der bekannten Vibratoren werden durch den im Anspruch 1 definierten Strömungsvibrator beseitigt. Ein Ausführungsbeispiel des erfindungs-gemässen Vibrators ist in beiliegender Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt des Vibrators und

Fig. 2 den Axialschnitt II-II aus Fig. 1, wobei die Figur um 90° gedreht ist, damit die Arbeitsachse des Vibrators waagrecht zu liegen kommt.

Der Vibrator besteht aus einem Gehäuse 1, das durch Verwendung von Abschlussdeckeln 5 einen zylindrischen Hohlraum bildet, der durch eine Abrollfläche la und die Abschlussdeckel 5 begrenzt ist. Durch die Abschlussdeckel 5 ist koaxial mit der Abrollfläche la ein Zentralrohr 3 eingesetzt. Dieses Zentralrohr 3 weist im Bereich zwischen den Abschlussdeckeln 5 eine längsverlaufende Aussparung auf, durch welche ein Flügel 4, der als ein reguläres Prisma geformt ist, mit entsprechendem Spiel ins Zentralrohr eingefügt ist. In den zwischen den Abschlussdeckeln 5, der Abrollfläche la des Gehäuses und dem Zentralrohr 3 bestehenden Raum ist ein Schwingkörper 2 in Form eines regulären Hohlzylinders eingesetzt. Die Länge des Schwingkörpers 2 ist etwas, d.h. um die Grösse des axialen Spiels kleiner als die Entfernung der Abschlussdeckel 5. Die Abrollfläche la gleicht einer ununterbrochenen Zylinderfläche und ist beträchtlich grösser als die Lauffläche 2a des Schwingkörpers, die ebenfalls einer ununterbrochenen Zylinderfläche gleicht. Die Differenz der Halbmesser der beiden Zylinderflächen stellt eine Exzentrizität e dar, die der funktionsmässigen Entfernung der geometrischen Achsen des Gehäuses 1 und des Schwingkörpers 2 entspricht.

In der Arbeitsstellung liegt der Schwingkörper 2 mit seiner Lauffläche 2a auf der Abrollfläche la des Gehäuses 1 auf, wohingegen er innen vom Zentralrohr 3 um ein Radialspiel z, das zwischen der Reibfläche 2b und der Aussenfläche 3b des Zentralrohrs 3 besteht, entfernt ist.

Der Flügel 4 des Vibrators unterteilt den Raum innerhalb des Schwingkörpers 2 in zwei Sektionen: in eine mit Bohrung 3a des Zentralrohrs in Verbindung stehende Sektion und eine mit Öffnungen 5a in den Abschlussdeckeln 5 in Verbindung stehende Sektion. Die zu der mit der Bohrung 3a des Zentralrohrs verbundenen Sektion des Innenraums weisende Seite des Flügels 4 ist mit mehreren Strömungskanälen 4a versehen.

Bewegliche Teile des Vibrators sind der Schwingkörper 2 und der Flügel 4.

Der Schwingkörper bewegt sich planetenähnlich, er rotiert um seine eigene Achse und um die Achse des Gehäuses 1 mit einer Achsenentfernung, die der Exzentrizität e entspricht. Durch derartige Bewegung des Schwingkörpers 2 wird eine Kreis-Sinus-Oszillation erzeugt (Drehänderung der Richtung der Fliehkraft).

Der Flügel 4 übt in bezug auf das Gehäuse 1 eine radial geradlinige Schwingbewegung aus.

Der erfindungsgemässe Vibrator arbeitet in folgender Weise:

Das komprimierte Fluid, z. B. Druckluft, wird durch die Bohrung 3a des Zentralrohrs 3 eingeleitet. Beim Anlaufen wird der Flügel 4 in radialer Richtung nach aussen gedrückt, der Schwingkörper 2 wird daher vom Flügel 4 verschoben bis zur Berührung des Schwingkörpers 2 mit dem Gehäuse 1 (diese Arbeitsstellung ist in Fig. 1 dargestellt). Der Vibrator arbeitet daraufhin in normaler Weise, d.h. das komprimierte Fluid strömt durch die Strömungskanäle 4a des Flügels und füllt den Innenraum des Schwingkörpers 2, wonach es als ausgenutztes Fluid durch die Öffnungen 5a der Abschlussdeckel abströmt.

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

636 539

Innerhalb des Schwingkörpers 2 baut sich ein ungleich-mässiger Druck auf: Im Bereich zwischen den Strömungskanälen 4a des Flügels und dem Spiel z ist der Druck höher und entspricht annähernd dem Druck auf der Zuströmungs-seite, wohingegen der Druck des Fluids im Bereich zwischen dem Spiel z und den Öffnungen 5a kleiner ist und dem Druck auf der Abströmseite entspricht. Diese Druckdifferenz führt dazu, dass der Schwingkörper 2 mit seiner Lauffläche 2a gegen die Abrollfläche la des Gehäuses gedrückt wird und auf dieser rutschfrei abgerollt wird.

Die Reibfläche 2b des Schwingkörpers ist mit dem Flügel 4 in ständiger Berührung. Der Flügel 4 wird vom Fluid beaufschlagt und legt sich an die Reibfläche 2b an, wobei der Schwingkörper 2 selbst bei seiner Bewegung den Flügel 4 in die dazu vorgesehene Aussparung des Zentralrohres 3 zurückschiebt.

Durch die im Flügel vorgesehenen Strömungskanäle 4a werden zwei Aufgaben gelöst, das Arbeitsfluid wird geleitet und der Flügel im Gleitbereich entlastet. Es kommt nämlich vor, dass das in der Bohrung 3a des Zentralrohrs unter Druck stehende Fluid den Flügel 4 nach aussen drückt, um diesen auf der Reibfläche 2b des Schwingkörpers festzulegen, wobei jedoch die Strömungskanäle 4a des Flügels gewährleisten, dass das Fluid auch in den Bereich zwischen dem Flügel 4 und der Reibfläche 2b des Schwingungskörpers eindringt und die erwähnte Festlegung entlastet. Dabei ist der Festlegungsdruck immer etwas grösser als der Entlastungsdruck, so dass der Flügel 4 mit der Reibfläche 2b des Schwingkörpers immer in technisch vollständiger Berührung steht und trotzdem vor einem ungemessenen Druck bewahrt bleibt, wodurch der Wirkungsgrad des Vibrators verbessert wird. Das radiale Spiel z zwischen der Reibfläche 2b des SchwingkÖrpers 2 und der Aussenfläche 3b des Zentralrohrs weist eigene dynamische Eigenschaften und Bedeutung auf. Er wird durch eine Erhöhung der Umlaufzahl des Schwingkörpers 2 um die Achse des Gehäuses 1 verringert, da dabei elastische Deformationen des Schwingkörpers im Bereich seiner Berührung mit dem Gehäuse 1 sowie ellipsenförmige Deformationen des Schwingkörpers 2 selbst vergrössert wer-s den. Diese elastischen Deformationen können bei unkontrollierter Erhöhung der Umlaufzahl des Schwingkörpers 2 in einem solchen Mass vergrössert werden, dass das Spiel z verschwindet und der Schwingkörper 2 gebremst wird, um damit zu verhindern, dass er eine Sollwertfrequenz über-lo steigt. Durch den Abstand z strömt das Fluid ununterbrochen zu den Auslauföffnungen 5a. Das Fluid wird im Zwischenraum und daraufhin beschleunigt, wodurch eine dynamische Reaktionskomponente erzeugt wird, die den Umlauf des Schwingkörpers 2 fördert.

15 Aus obiger Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise des erfindungsgemässen Vibrators kommen seine Vorteile im Vergleich mit den bekannten ähnlichen Ausführungen klar zu Geltung. Seine Abrollfläche ist gross und ununterbrochen, d.h. ohne irgendeine Aussparung oder einen 20 Kanal. Dadurch ergeben sich kleinere Widerstände beim Abrollen, kleinere Kontaktspannungen des Werkstoffs, weniger Geräusche, grössere Lebensdauer der Elemente und breite Möglichkeiten zur Ausführung von starken Vibratoren sowie Hochfrequenzvibratoren.

25

Der Wirkungsgrad des erfindungsgemässen Vibrators wird durch die beschriebene Entlastung des Flügels erhöht. Die Bauelemente, die das radiale Spiel des Vibrators begrenzen, können auch als Regelungselemente zur Begrenzung der 30 Umlaufzahl des Schwingkörpers verwendet werden.

Zu den angeführten Vorteilen kommen noch die einfache Fertigung des erfindungsgemässen Vibrators und der relativ geringe Kostenaufwand dazu, weshalb dieser Vibrator in breitem Bereich technisch und wirtschaftlich eingesetzt wer-35 den kann.

s

1 Blatt Zeichnungen

Claims

636539 PATENTANSPRÜCHE

(1) einen zylindrischen Hohlraum, welcher seitlich von Abschlussdeckeln (5) begrenzt ist, sowie eine ununterbrochene, zylinderförmige Abrollfläche (la) für den Schwingkörper (2) aufweist, und sich im Gehäuse ein Zentralrohr (3) befindet, dessen Aussenfläche (3b) mit der Abrollfläche (la) koaxial ist, wobei in der Zentralrohrwandung ein frei beweglicher, das Innere des Schwingkörpers in eine Hochdruck- und eine Niederdruckseite teilender, für einen entlasteten Betrieb ausgestalteter Flügel (4) angeordnet ist und wobei ins Zentralrohr eine Zuströmöffnung (3a) für ein Fluid mündet und in einem der Abschlussdeckel mindestens eine Abströmöffnung (5a) vorgesehen ist.

1. Strömungsvibrator mit in einem Gehäuse rotierendem Schwingkörper, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse
(2) mit der Abrollfläche (la) in Berührung steht, wogegen zwischen der Aussenfläche (3b) des Zentralrohrs (3) und der Reibfläche (2b) ein radiales Spiel (Z) besteht.

2. Strömungsvibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkörper (2) hülsenförmig mit einer äusseren Lauffläche (2a) und einer inneren Reibfläche (2b) ausgebildet ist und sich im Zwischenraum zwischen Abrollfläche (la) und Zentralrohr (3) frei beweglich um dieses herum erstreckt, wobei die Lauffläche (2a) des Schwingkörpers
3. Strömungsvibrator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralrohr (3) zur frei beweglichen Aufnahme des Flügels (4) eine sich zwischen den Abschlussdeckeln (5) erstreckende Aussparung rechteckiger Form aufweist, wobei die Abströmöffnungen (5a) im Bereich neben der Mündung der Aussparung in den Hohlraum angeordnet sind und dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (4) eine reguläre prismatische Form aufweist und auf seiner den Abströmöffnungen (5a) abgewandten Seite Strömungskanäle (4a) besitzt.