BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen pneumatischen Linearvibrator mit einer beidseits durch dichtende, mindestens auf einer Seite lösbare Abschlusszylinder begrenzten Kolbenführung, einem Kolben und Mitteln zur Zufuhr bzw. Abfuhr eines gas- bzw. dampfförmigen Druckmediums, wobei die Relativbewegung zwischen der Führung mit den Abschlusszylindern und dem Kolben durch eine selbststeuernde, alternierende Zufuhr des Druckmediums zu auf den Stirnseiten des Kolbens gebildeten Arbeitsvolumen erfolgt.
Ein gattungsgemässer Luftdruck-Vibrator mit hin- und herbewegbarem Kolben ist aus der DE-OS 30 31 349 bekannt. Dieser Druckluft-Vibrator weist ein aus einem Leichtmetallprofilstück hergestelltes Gehäuse auf, das vier kreuzförmig angeordnete Rippen hat. In zwei Rippen ist die Druckluftzufuhr bzw. -abfuhr angeordnet, die beiden übrigen Rippen dienen der Aufnahme von Befestigungselementen. Dieser Vibrator hat sich in der Praxis gut bewährt, weist jedoch den Nachteil auf, dass er verhältnismässig kompliziert gebaut und daher entsprechend teuer ist.
Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, einen Linear-Vibrator mit relativer Kolbenbewegung und dadurch gesteuerter alternierender Zufuhr des Druckmediums zu schaffen, der einfach herzustellen, anspruchslos im Unterhalt und universell einsetzbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch das Kennzeichen von Patentanspruch 1.
Der bestechend einfache Aufbau des erfindungsgemässen Linearvibrators erlaubt eine schlanke, längliche Form, die ihre Vorteile entfaltet, wenn der Vibrator beispielsweise für Siebe, Transportrinnen, Kompaküerungsanlagen oder zum Antrieb von Werkzeugen eingesetzt wird. Als Druckmedium wird zweckmässig Luft eingesetzt, es können jedoch beispielsweise auch Abgase oder Wasserdampf verwendet werden.
Die äusseren Abmessungen des Linearvibrators können je nach Verwendungszweck variiert werden. Der Kolben kann beispielsweise eine Länge von 10-20 cm und einen Durchmesser von 1,54 cm aufweisen, wobei die längsaxiale Bohrung eine lichte Weite von beispielsweise 25-50% des Kolbenaussendurchmessers haben kann. Die zweckmässig 1-3 mm tiefen Ringnuten können beispielsweise 1 - 3 cm von den Stirnseiten des Kolbens entfernt sein.
Wie bei pneumatischen Vibratoren üblich, beträgt der Hub des Kolbens nur wenige Zentimeter. Die Frequenz des sich hin- und herbewegenden Kolbens ist in erster Linie abhängig vom Druck der zugeführten Luft, vom Hub und Gewicht des Kolbens und dem Reibungskoeffizienten der Gleitflächen. Zweckmässig wird der Linearvibrator direkt ab dem Druckluftnetz gespeist, welches üblicherweise einen Druck von 6 - 8 bar entsprechend (6 - 8)1 05N/m2, hat.
Die Frequenz des pneumatischen Linearvibrators mit hin- und herbewegbarem Kolben kann erhöht werden, indem vom Kolben axialsymmetrisch Material abgetragen wird, wobei jedoch die Steuerung der alternierenden Druckluftzufuhr zu den Arbeitsvolumen nicht gestört werden darf.
Der Antrieb des pneumatischen Linearvibrators mittels alternierender Zufuhr des Druckmediums erfolgt vorzugsweise mit Arbeitsvolumen, die durch eine zylinderförmige Aussparung im Abschlusszylinder, das Zufuhrrohr für das Druckmedium und eine Stirnfläche des Kolbens gebildet werden, welcher mit seiner Innen- und Aussenfläche dichtend aufliegt. Bei der Hinbewegung wird das Arbeitsvolumen von Normaldruck komprimiert bis die Ringnut im Kolben die Austrittsöffnungen im Zufuhrrohr für das Druckmedium erreicht. Das mit hohem Druck ausströmende Druckmedium leitet die Herbewegung ein, die fortgesetzt wird, bis der Kolben aus der zylinderförmigen Aussparung im Abschlusszylinder heraus ist und das Druckmedium entweichen kann.
Nach einer weiteren bevorzugten Variante stehen die Abschlusszylinder mit einem sich über die ganze Länge des Linearvibrators erstreckenden Rohr dichtend in Eingriff, das mittels einer inneren Gleitfläche Führungsrohr für den Kol- ben ist. Die inneren Stirnflächen der Abschlusszylinder haben in diesem Fall zweckmässig keine Aussparung, die Aussenwand der Arbeitsvolumen wird vom Führungsrohr gebildet. Dieses muss in durch die geometrischen Voraussetzungen bedingtem Abstand Auslassbohrungen für das Druckmedium haben, die es vor dem Einsetzen der Rückbewegung entweichen lassen.
Der pneumatische Linearvibrator kann in zwei Grundtypen hergestellt werden: a) Das Zufuhrrohr mit den Abschlusszylindern ist mit bekannten mechanischen Mitteln an einer Unterlage befestigt oder als Tauchvibrator in einer zu kompaktierenden Masse. In diesem Fall wird der Kolben hin- und herbewegt.
b) Der Kolben ist mit bekannten Mitteln zur mechanischen Befestigung ausgerüstet, wobei aus dem Schalldämpferrohr und einem allfällig angeordneten Führungsrohr der Linearbewegung entsprechende Längsschlitze ausgespart sind. In diesem in der Praxis weniger üblichen Fall wird das Zufuhrrohr mit den Abschlusszylindern hin- und herbewegt.
Horizontal oder nahezu horizontal arbeitende pneumatische Linearvibratoren sind nach einer Weiterausbildung der Erfindung mit einer Starthilfe ausgerüstet. Der Aussendurchmesser des Zufuhrrohres ist zwischen den in Abstand angeordneten radialen Austrittsöffnungen für das Druckmedium stufenförmig eingeengt. Das eingeengte Zufuhrrohr behält denselben Aussendurchmesser bis in den entsprechenden Abschlusszylinder bei. Unmittelbar neben der Einengung ist in der eingeengten Wandung des Zufuhrrohres mindestens eine Hilfsbohrung von kleinem Durchmesser angeordnet. Die längsaxiale Bohrung des Kolbens weist zwischen den Ringnuten eine der Einengung am Zufuhrrohr entsprechende, sich bis zur Stirnseite des Kolbens erstreckende Querschnittsverminderung auf.
Die Abstufung im Querschnitt der längsaxialen Bohrung ist der Ringnut mit dem kleineren Durchmesser benachbart; so ist gewährleistet, dass sich der Kolben bzw. das Zufuhrrohr einerseits frei bewegen kann und die Hilfsbohrung/en andererseits immer geöffnet bleibt/bleiben.
Diese Startvorrichtung erlaubt, dass auch derhorizontai angeordnete Kolben in jeder Stellung sofort in Betrieb genommen werden kann. Dad durch die Hilfsbohrung/en einströmende Druckmedium bewegt den Kolben bzw. das Zufuhrrohr, bis die Ringnut mit dem grösseren Durchmesser die Austrittsöffnungen im Zufuhrrohr erreicht hat und so die Vibrationsbewegung einsetzt.
Die Abstufung ist so klein zu halten, dass noch mit Sicherheit gestartet werden kann, weil das in diesem Volumen vorhandene Druckmedium die Vibrationsbewegung, wenn auch in geringem Masse, stört.
Das Schalldämpferrohr sammelt das ausgestossene Druckmedium, welches zweckmässig auf der Seite der Zufuhr abgeführt wird. Im Schalldämpfer kann ein an sich bekanntes Kühllabyrinth angeordnet werden. Das Schalldämpferrohr ist gleichzeitig Schutzgehäuse. Es kann nur weggelassen werden, wenn ein Führungsrohr angeordnet ist und wenn Lärmimmissionen keine Rolle spielen.
Die mechanisch gut bearbeitbaren Werkstoffe Aluminium und Messing werden bevorzugt mindestens für Kolben, Führungsrohr und Zufuhrrohr eingesetzt. Das Schalldämpferrohr dagegen kann sowohl aus einem dieser Materialien als auch einem anderen geeigneten Material bestehen, z. B.
Kunststoff oder Keramik. In besonders gelagerten Fällen kann jedoch mindestens teilweise auch Stahl eingesetzt werden.
Die Gleitflächen werden in der Praxis mit einem bekannten reibungsvermindernden, verschleissfesten anorganischen oder organischen Werkstoff beschichtet.
Von besonderer Bedeutung für eine gute, möglichst verschleissfreie Vibrationsbewegung ist die axialsymmetrische Ausgestaltung der hin- und herbewegten Bestandteile des Linearvibrators.
Falls der pneumatische Linearvibrator in eine zu verdichtende Masse eingetaucht werden soll, werden die Stirnseiten des Aussenrohrs verschlossen, wobei dieses auf einer Seite von wenigstens einem Schlauch für die Zufuhr des Druckmediums dichtend durchgriffen wird. Bei aggressiven Massen kann das Aussenrohr mit einem bekannten korrosions- und/oder erosionsfesten Überzug versehen werden, falls es nicht aus einem entsprechenden Material besteht.
Wenn der erfindungsgemässe pneumatische Linearvibrator als Hammer eingesetzt werden soll, muss der Kolben auf der der Druckluftzufuhr abgewandten Seite auf den Abschlusszylinder aufschlagen. In diesem Fall müssen beide Stirnseiten des vom Kolben beaufschlagten Abschlusszylinders aus einem bekannten verschleiss- und schlagfesten Material bestehen, wie übrigens die entsprechende Stirnseite des Kolbens auch.
Damit die aufschlagende Bewegung des Kolbens nicht übermässig gebremst wird, müssen Auslassbohrungen in der Aussenwandung des Abschlusszylinders bzw. im Führungsrohr unmittelbar neben der Aufschlagfläche angeordnet sein.
Wenn für die Rückführung des Kolbens keine anderen bekannten mechanischen oder pneumatischen Mittel vorgesehen sind und auf der Schlagseite alle Luft entweicht, erfolgt die Rückführung des Kolbens mit der Startvorrichtung.
Beim als Hammer arbeitenden Druckluft-Linearvibrator ist die entsprechende äussere Seite des Abschlusszylinders, je nach dem Verwendungszweck eben oder als Schneiden- bzw.
Spitzmeissel ausgestaltet. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung als Niethammer erwiesen.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch: - Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Druckluft-Linearvibrator in horizontaler Ruhelage und - Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II.
Der in Fig. 1 dargestellte Druckluft-Linearvibrator besteht im wesentlichen aus einem Kolben 10, Abschlusszylindern 14, 16, einem Druckluftzufuhrrohr 18 und einem Schalldämpferrohr 52.
Die längsaxiale Bohrung 22 des Kolbens 10 weist in Richtung der Druckluftzufuhr eine Querschnittverminderung 24 auf, wobei der Durchmesser D1 in einer Stufe auf D2 vermindert wird. Sowohl die grosse als auch die kleine Bohrung weisen im Bereich der Stirnflächen je eine Ringnut 26 auf, von der - wie in Fig. 2 im Schnitt dargestellt, je sechs Kanäle 27 parallel zur Längsachse des Kolbens 10 zu dessen benachbarter Stirnfläche führen, wobei diese Kanäle 27 in Längsrichtung (A) aus dem Mantel einer eingesetzten Hülse 25 ausgespart und so gegen die längsaxiale Bohrung 22 verschlossen sind. Die Länge des Kolbens ist mit 1 bezeichnet, der Abstand der Ringnuten mit n.
Die längsaxiale Bohrung 22 des Kolbens 10 gleitet auf dem Druckluftzufuhrrohr 18, das seinerseits eine der Querschnittverminderung 24 entsprechende Einengung 28 des Aussendurchmessers von D1 zu D2 hat. Unmittelbar neben dieser Einengung 28 durchgreifen, wie in Fig. 3 dargestellt, zwei Hilfsbohrungen 30 mit einem Querschnitt von ca.
1 mm2 die Wandung des eingeengten Druckluftzufuhrrohres 18.
Im Abstand a voneinander durchgreifen je drei radial angeordnete Austrittsöffnungen 32 die Wandung des Druckluftzufuhrrohres 18. Die Öffnungen haben je eine lichte Weite von 3-4 mm2. Das aus dem Abschlusszylinder 14, welcher auf der Eintrittsseite der Druckluft angeordnet ist, herausragende Druckluftrohr 18 dient als Befestigungsstutzen für einen Druckluftzufuhrschlauch. Dieser ist zweckmässig mit einer Bride oder dgl. gesichert.
Der Abschlusszylinder 16 trägt eine Verschlusskappe 50 für das Druckluftzufuhrrohr 18. Im vorliegenden Fall ist sie derart ausgestaltet, dass sie gleichzeitig zur Befestigung des Druckluft-Linearvibrators auf einer zu vibrierenden Vorrichtung dient.
Die Arbeitsvolumen V1 und V2 werden durch zylinderförmige Aussparungen in den Abschlusszylindern 14, 16, das Druckluftrohr 18 und eine Stirnfläche des Kolbens 10 gebildet.
Bei der Zufuhr von Druckluft zum gezeichneten Druckluftlinearvibrator tritt vorerst Luft durch die Hilfsbohrungen 30 in den von der längsaxialen Bohrung 22 im Kolben 10 mit dem grösseren Durchmesser D2 und dem eingeengten Aussendurchmesser D1 des Druckluftzufuhrrohres 18 sowie den Stufen bei 24 und 28 gebildeten Hohlraum.
Der Kolben wird in Richtung der zugeführten Druckluft verschoben, bis die Ringnut 26 mit dem kleineren Durchmesser die Austrittsöffnungen 32 des eingeengten Druckluftzufuhrrohres 18 erreicht. Diese Stellung wird in Fig. 1 gezeigt.
Wenn die Druckluft durch die Austrittsöffnungen 32 über die Kanäle 27 in das Arbeitsvolumen V1 eindringen kann, wird der Kolben 10 in die andere Richtung gedrückt, wobei das beim Abschlusszylinder 14 liegende Arbeitsvolumen V2 vermindert und komprimiert wird. Wenn die grössere Ringnut 26 die Austrittsöffnungen 32 des nicht eingeengten Druckluftzufuhrrohres 18 erreicht, wird durch die über die Kanäle 27 in das Arbeitsvolumen V2 eindringende Druckluft eine erneute Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens 10 bewirkt.
DESCRIPTION
The present invention relates to a pneumatic linear vibrator with a piston guide delimited on both sides by sealing end cylinders which can be detached at least on one side, a piston and means for supplying or discharging a gaseous or vaporous pressure medium, the relative movement between the guide and the end cylinders and the piston by a self-controlling, alternating supply of the pressure medium to the working volume formed on the end faces of the piston.
A generic air pressure vibrator with a reciprocating piston is known from DE-OS 30 31 349. This compressed air vibrator has a housing made from a light metal profile piece, which has four cross-shaped ribs. The compressed air supply or discharge is arranged in two ribs, the other two ribs serve to accommodate fastening elements. This vibrator has proven itself in practice, but has the disadvantage that it has a relatively complicated construction and is therefore correspondingly expensive.
The inventors have set themselves the task of creating a linear vibrator with relative piston movement and thereby controlled alternating supply of the pressure medium, which is simple to manufacture, undemanding in maintenance and universally applicable.
The object is achieved according to the invention by the characterizing part of patent claim 1.
The captivatingly simple construction of the linear vibrator according to the invention allows a slim, elongated shape, which unfolds its advantages when the vibrator is used, for example, for screens, transport channels, compactor systems or for driving tools. Air is expediently used as the pressure medium, but exhaust gases or steam can also be used, for example.
The external dimensions of the linear vibrator can be varied depending on the intended use. The piston can, for example, have a length of 10-20 cm and a diameter of 1.54 cm, the longitudinal axial bore having a clear width of, for example, 25-50% of the piston outer diameter. The suitably 1-3 mm deep ring grooves can be, for example, 1 - 3 cm from the end faces of the piston.
As usual with pneumatic vibrators, the stroke of the piston is only a few centimeters. The frequency of the reciprocating piston is primarily dependent on the pressure of the air supplied, the stroke and weight of the piston and the coefficient of friction of the sliding surfaces. The linear vibrator is expediently fed directly from the compressed air network, which usually has a pressure of 6-8 bar corresponding to (6-8) 1 05N / m2.
The frequency of the pneumatic linear vibrator with a reciprocating piston can be increased by removing material from the piston in an axially symmetrical manner, but the control of the alternating supply of compressed air to the working volumes must not be disturbed.
The pneumatic linear vibrator is preferably driven by alternating supply of the pressure medium with a working volume, which is formed by a cylindrical recess in the end cylinder, the supply pipe for the pressure medium and an end face of the piston, which rests with its inner and outer surfaces in a sealing manner. During the outward movement, the working volume is compressed by normal pressure until the annular groove in the piston reaches the outlet openings in the supply pipe for the pressure medium. The pressure medium flowing out at high pressure initiates the movement, which continues until the piston is out of the cylindrical recess in the end cylinder and the pressure medium can escape.
According to a further preferred variant, the end cylinders are sealingly engaged with a tube which extends over the entire length of the linear vibrator and which is a guide tube for the piston by means of an inner sliding surface. In this case, the inner end faces of the end cylinders expediently have no cutout, the outer wall of the working volume is formed by the guide tube. This must have outlet holes for the pressure medium at a distance due to the geometric requirements, which allow it to escape before the return movement begins.
The pneumatic linear vibrator can be manufactured in two basic types: a) The feed tube with the end cylinders is attached to a base by known mechanical means or as a submersible vibrator in a mass to be compacted. In this case the piston is moved back and forth.
b) The piston is equipped with known means for mechanical fastening, with longitudinal slots corresponding to the linear movement being left out of the silencer tube and any guide tube arranged. In this case, which is less common in practice, the feed pipe is moved back and forth with the end cylinders.
Pneumatic linear vibrators operating horizontally or almost horizontally are equipped with a starting aid according to a further development of the invention. The outside diameter of the feed pipe is narrowed in a step-like manner between the radial outlet openings for the pressure medium arranged at a distance. The narrowed feed pipe maintains the same outside diameter right into the corresponding end cylinder. Immediately next to the constriction, at least one auxiliary bore of small diameter is arranged in the constricted wall of the feed pipe. The longitudinal axial bore of the piston has a cross-sectional reduction between the ring grooves corresponding to the constriction on the feed pipe and extending to the end face of the piston.
The gradation in the cross section of the longitudinal axial bore is adjacent to the annular groove with the smaller diameter; this ensures that the piston or the feed pipe can move freely on the one hand and the auxiliary bore (s) always remains open.
This starting device allows the piston, which is arranged horizontally, to be put into operation immediately in any position. Dad flowing through the auxiliary bore / s pressure medium moves the piston or the feed tube until the ring groove with the larger diameter has reached the outlet openings in the feed tube and thus the vibration movement begins.
The gradation is to be kept so small that it can still be started safely because the pressure medium in this volume disturbs the vibration movement, albeit to a small extent.
The silencer tube collects the ejected pressure medium, which is expediently discharged on the supply side. A cooling labyrinth known per se can be arranged in the silencer. The silencer tube is also a protective housing. It can only be omitted if a guide tube is arranged and if noise immissions are irrelevant.
The mechanically easily machinable materials aluminum and brass are preferably used at least for pistons, guide tubes and feed tubes. The silencer tube, however, can consist of one of these materials as well as another suitable material, e.g. B.
Plastic or ceramic. In particularly stored cases, however, steel can also be used at least in part.
In practice, the sliding surfaces are coated with a known friction-reducing, wear-resistant inorganic or organic material.
The axially symmetrical design of the reciprocating components of the linear vibrator is of particular importance for a good, wear-free vibration movement.
If the pneumatic linear vibrator is to be immersed in a mass to be compressed, the end faces of the outer tube are closed, with one side of the outer tube sealingly penetrating it for the supply of the pressure medium. In the case of aggressive masses, the outer tube can be provided with a known corrosion and / or erosion-resistant coating if it does not consist of a corresponding material.
If the pneumatic linear vibrator according to the invention is to be used as a hammer, the piston must strike the end cylinder on the side facing away from the compressed air supply. In this case, both end faces of the end cylinder acted upon by the piston must be made of a known wear and impact resistant material, like the corresponding end face of the piston.
So that the impact movement of the piston is not braked excessively, outlet bores must be arranged in the outer wall of the end cylinder or in the guide tube directly next to the impact surface.
If no other known mechanical or pneumatic means are provided for the return of the piston and all air escapes on the striking side, the piston is returned with the starting device.
In the pneumatic linear vibrator working as a hammer, the corresponding outer side of the end cylinder is flat, depending on the intended use, or as a cutting or
Pointed chisel designed. Use as a riveting hammer has proven to be particularly advantageous.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing. The figures show schematically: FIG. 1 a partial longitudinal section through a compressed air linear vibrator in the horizontal rest position, and FIG. 2 a cross section along the line II-II.
The compressed air linear vibrator shown in FIG. 1 essentially consists of a piston 10, end cylinders 14, 16, a compressed air supply pipe 18 and a silencer pipe 52.
The longitudinal axial bore 22 of the piston 10 has a reduction in cross section 24 in the direction of the compressed air supply, the diameter D1 being reduced to D2 in one step. Both the large and the small bore each have an annular groove 26 in the area of the end faces, from which, as shown in section in FIG. 2, six channels 27 each lead parallel to the longitudinal axis of the piston 10 to its adjacent end face, these channels 27 are cut out in the longitudinal direction (A) from the casing of an inserted sleeve 25 and are thus closed against the longitudinal axial bore 22. The length of the piston is denoted by 1, the distance between the ring grooves by n.
The longitudinal axial bore 22 of the piston 10 slides on the compressed air supply pipe 18, which in turn has a constriction 28 of the outside diameter corresponding to the reduction in cross section 24 from D1 to D2. Immediately next to this constriction 28, as shown in FIG. 3, two auxiliary bores 30 with a cross section of approx.
1 mm2 the wall of the narrowed compressed air supply pipe 18.
At a distance a from each other, three radially arranged outlet openings 32 pass through the wall of the compressed air supply pipe 18. The openings each have a clear width of 3-4 mm 2. The compressed air tube 18 protruding from the end cylinder 14, which is arranged on the inlet side of the compressed air, serves as an attachment piece for a compressed air supply hose. This is expediently secured with a clamp or the like.
The end cylinder 16 carries a closure cap 50 for the compressed air supply pipe 18. In the present case, it is designed in such a way that it also serves to fasten the compressed air linear vibrator to a device to be vibrated.
The working volumes V1 and V2 are formed by cylindrical cutouts in the end cylinders 14, 16, the compressed air tube 18 and an end face of the piston 10.
When compressed air is supplied to the compressed air linear vibrator shown, air initially passes through the auxiliary bores 30 into the cavity formed by the longitudinally axial bore 22 in the piston 10 with the larger diameter D2 and the narrowed outer diameter D1 of the compressed air supply tube 18 and the steps at 24 and 28.
The piston is displaced in the direction of the compressed air supplied until the annular groove 26 with the smaller diameter reaches the outlet openings 32 of the narrowed compressed air supply pipe 18. This position is shown in Fig. 1.
When the compressed air can penetrate into the working volume V1 through the outlet openings 32 via the channels 27, the piston 10 is pressed in the other direction, the working volume V2 lying at the end cylinder 14 being reduced and compressed. When the larger annular groove 26 reaches the outlet openings 32 of the compressed air supply pipe 18, which is not restricted, the compressed air entering the working volume V2 via the channels 27 causes the piston 10 to be reversed again.