CN107377343A - 振动发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种振动发生装置，其具有至少一个轴杆，所述轴杆能通过旋转的方式被驱动，并且在所述轴杆上设置有至少一个不平衡单元，所述不平衡单元由至少两个重物元件构造成，该至少两个重物元件中的第一重物元件固定地安装在轴杆上，第二重物元件通过能径向调节的方式被支撑，根据轴杆的旋转速度，第二重物元件能在径向内部的第一位置与径向外部的第二位置之间进行调节。根据本发明，设置有锁定机构，通过该锁定机构将能调节的第二重物元件固定在第一位置中，直到轴杆达到预定的触发旋转速度为止，并且在达到该触发旋转速度时，第二重物元件被释放并能调节。

Description

振动发生装置

技术领域

本发明涉及一种振动发生装置，其具有能通过旋转的方式驱动的至少一个轴杆，并且在轴杆上设置有至少一个不平衡单元，该不平衡单元由至少两个重物元件构成，该至少两个重物元件中的第一重物元件固定地安装在轴杆上，第二重物元件通过能径向调节的方式受支撑，该第二重量单元能根据轴杆的旋转速度而在径向内部的第一位置与径向外部的第二位置之间调节。

背景技术

振动发生装置例如可用在振动打桩机中，以用于将板桩推进到土地中和将板桩从土地中抽出。由于通过旋转的方式驱动的不平衡单元所引起的振动，土地会被变成几乎是液体的状态，从而可以通过相对较小的力将桩或梁压入到土地中或从其中抽出。

不平衡单元是由使用齿轮传动器的一个或多个旋转驱动装置通过旋转的方式来驱动的。不平衡单元和齿轮传动器设置在传动壳体内，在这种情况下，各个不平衡单元的旋转角度可相对于彼此通过调节机构来进行调节。这种振动发生装置例如可以从EP2085149A1、EP 0951949A1或US 5,955,964B中得知。

从EP 0070343A1中可以得知一种普通的振动发生装置。在这些已知的振动发生装置中，在转动的不平衡杆上设置有通过可径向移动的方式引导的离心重物。另外，还设置有作用在离心重物上的复位弹簧，该复位弹簧能将离心重物推到径向内部的位置中。由此，在旋转速度较低的情况下，这会造成相对较小的不平衡，该相对较小的不平衡使驱动电机的起动转矩保持在低水平。通过增大旋转速度，离心重物在与复位弹簧相反的离心力的影响下沿向外的方向逐渐移动，从而仅在获得预期的运行旋转速度时才会达到振动发生装置所需的不平衡。因此，不平衡的量随着旋转速度的增大而逐渐改变。

发明内容

本发明的目的在于提供一种振动发生装置，其中能够提供不平衡量的改进设置。

根据本发明，该目的通过下面这种振动发生装置来实现。本发明的振动发生装置具有至少一个轴杆，所述轴杆能通过旋转方式被驱动，并且在所述轴杆上设置有至少一个不平衡单元，所述不平衡单元由至少两个重物元件构造成，所述至少两个重物元件中的第一重物元件固定地安装在所述轴杆上，并且第二重物元件通过能径向调节的方式被支撑，根据所述轴杆的旋转速度，所述第二重物元件能在径向内部的第一位置与径向外部的第二位置之间调节，其中，设置有锁定机构，通过所述锁定机构将能调节的第二重物元件固定在所述第一位置中，直到所述轴杆达到预定的触发旋转速度为止，并且在达到所述触发旋转速度时，所述第二重物元件被释放并能调节。

根据本发明的振动发生装置的特征在于设置有锁定机构，通过该锁定机构将可调节的第二重物元件固定在第一位置中，直到轴杆达到预定的触发旋转速度为止，并且在达到该触发旋转速度时，该第二重物元件被释放并能调节。由此，在根据本发明的振动发生装置的情况下，不平衡量能被保持到达到预定的触发旋转速度为止。尤其是在振动发生装置的启动期间，其允许不平衡保持恒定。这有利于处于起动阶段的振动发生装置进行起动，并能确保在起动阶段中的静力矩恒定。另外，例如在振动发生装置的临界共振范围内，还能实现改进控制。通过这种方式，能避免振动发生装置变形或损坏。

根据本发明的振动发生装置的一个优选的实施方案在于，通过可移动的方式沿至少一个线性引导件来支撑第二重物元件，该至少一个线性引导件相对于轴杆的旋转轴线横向地定向。线性引导件可相对于轴杆的旋转轴线径向地定向，或者与围绕轴杆的旋转轴线的圆柱形表面线相切地定向。优选地，也可设置彼此平行延伸的两个或更多个线性引导件。通过这种设置能确保可调节的第二重物元件进行限定位置的移动。

振动发生装置可优选地具有多个不平衡单元。优选地设置有至少一对或多对不平衡单元，其中一对中的不平衡单元分别设置在分隔开的、平行的轴杆上。一对中的不平衡单元沿相反的旋转方向被驱动。轴杆可通过相互啮合的齿轮来连接。通过由调节轴杆机械式设计或电子式设计的调节机构，一对中的不平衡单元的旋转位置可以相对于彼此改变。通过这种设置，不平衡尤其可以在垂直方向上相加，并在水平方向上抵消。在空转状态下，在垂直方向上的抵消也是可能的。

根据本发明的一个实施方案，尤其优选的是，锁定机构具有至少一个锁定元件，该锁定元件能在锁定位置与释放位置之间调节。锁定元件可以是锁定销或锁定钩。在锁定位置中，锁定元件与可调节的重物元件相接合，并使其位置固定。在达到触发旋转速度时，锁定元件可移动或转动到释放位置中，从而第二重物元件可由于在触发旋转速度下占优势的离心力而进行调节。触发旋转速度大于零，并可优选为在最大运行旋转速度的10％到90％之间的值。在释放位置中，锁定元件与第二重物元件间隔开，由此允许自由调节。

根据本发明的进一步扩展，至少一个锁定元件能横向于第二重物元件的线性引导件进行调节是特别有利的。优选地，锁定元件为锁定销，该锁定销通过可移动的方式在横向于线性引导件的方向上被支撑。

根据本发明的一个变化实施方案，至少一个锁定元件通过弹簧张紧的方式保持在锁定位置中并接合在可调节的第二重物元件上的锁定凹槽内是特别有利的。通过弹簧预张紧，锁定元件保持在锁定位置中，以便第二重物元件能可靠地保持在径向内部的第一位置中。锁定元件的移动可以受到促动器、例如电磁体的作用。在一个特别牢固的实施方案中，锁定元件的弹簧预张紧可设计成使得锁定元件的弹簧预张紧能被在触发旋转速度下存在的离心力所克服，并且锁定元件能被压入到释放位置中。锁定元件可以通过可调节的方式支撑在轴杆或重物元件上。

根据进一步的扩展，锁定凹槽具有滑入斜面和/或滑出斜面是特别有利的。滑入斜面或滑出斜面可用作为一种滑动楔形机构，其中作用在可调节的第二重物元件上的离心力能被转化成将锁定元件从锁定位置压入释放位置的反作用力。锁定元件的末端相应地设计有斜面或圆形部分。

根据本发明的一个变化实施方案，第二重物元件的特别可靠的锁定可以这样实现，即：设置两个锁定元件，这两个锁定元件能沿相反的方向定向和移动。由此提供了第二重物元件在锁定位置中的双重锁定和固定。

根据本发明的进一步扩展，设置至少一个复位弹簧是有利的，通过该复位弹簧，第二重物元件能复位到径向内部的第一位置中。优选地，复位弹簧设计为具有相对较低的复位弹簧力，从而一旦锁定机构被释放了，重物元件就可以快速地进入径向外部的第二位置中，并仅在达到相对较低的复位旋转速度时(该复位旋转速度优选地小于触发旋转速度)，重物元件才会复位到径向内部的第一位置中。在该复位过程中，重物元件还可通过锁定机构再次固定到第一位置中。

为了限制不平衡随着旋转速度的增大而过度增长，根据本发明的一个变化实施方案，可以通过将第二重物元件调节到径向外部的位置中来减小不平衡单元的不平衡。通过这种设置，第一重物元件和第二重物元件相对于轴杆彼此相对地设置。在到达径向外部的第二位置时，第二重物元件能抵消由第一重物元件引起的不平衡。

备选地，根据本发明的一个实施方案，通过将第二重物元件调节到径向外部的第二位置中来增大不平衡单元的不平衡是有利的。如果对于振动发生装置的起动来说，在起动阶段中在轴杆上仅存在很低的不平衡或不存在不平衡，那么这种设置特别适当。在起动转矩处于相对较低的水平的情况下，可以快速地达到预期的运行旋转速度。当超过触发旋转速度时，第二重物元件进行调节，其中在轴杆上形成相应的不平衡。通过这种方式，可以在不平衡单元的轴杆上产生最大静力矩。

大体上，根据本发明的振动发生装置可用于许多领域。特别地，振动发生装置还可用于土壤压实机中，以用于压实土壤。

根据本发明，特别优选地，提出了一种具有承载器的振动打桩机，在该承载器上通过可垂直调节的方式支撑有根据本发明的振动发生装置。该承载器尤其可以是履带式车辆，振动发生装置能在该承载器上沿柱杆移动，或通过能垂直调节的方式悬挂在起重机吊架上的缆绳上。振动发生装置具有保持机构(更特别地为夹套)，通过该保持机构，要被引入土地中的梁杆(特别地为板桩或H型梁杆)可以被稳固地夹持住。凭借该保持机构，由振动发生装置产生的振动可以传递给穿入介质，该穿入介质转而将振动传递到土地中。

此外，根据本发明提出了一种具有钻头驱动器的钻进设备，凭借该钻头驱动器可以通过旋转的方式驱动钻杆，其中设置有根据本发明的振动发生装置。通过这种钻进设备，旋转钻进移动可以与轴向振动移动相叠加。由此，可以实现振动钻进或者所谓的声波钻进。在这种振动钻进的情况下，可以通过所叠加的振动移动而实现改善的钻进过程。振动发生装置优选地设置在钻头驱动器上。

附图说明

下面将通过在附图中示意性显示的优选的实施方案来对本发明进行解释，其中：

图1显示了根据本发明的振动发生装置的示意图；

图2显示了根据本发明的振动发生装置的不平衡单元的截面图，其中可调节重物元件位于径向内部的第一位置中；并且

图3显示了根据图2的不平衡单元的截面图，其中第二重物元件位于径向外部的第二位置中。

具体实施方式

在图1中，通过非常示意性的方式显示了根据本发明的具有两对不平衡单元20的振动发生装置10的结构。第一对不平衡单元20由第一驱动器14通过旋转的方式驱动，该第一驱动器14设计成液压马达。该第一对中的两个不平衡单元20经由齿轮(未显示)通过旋转的方式彼此连接，其中沿旋转方向D1通过旋转的方式顺时针驱动第一不平衡单元20，沿相反的旋转方向D2通过旋转的方式驱动第二不平衡单元20。由于这种设置，一对不平衡单元中的两个不平衡单元20的不平衡可以在垂直方向上相加，同时在水平方向上彼此抵消。相应地，设置有第二对不平衡单元20，并且该第二对不平衡单元20由第二驱动器14通过旋转的方式驱动，该第二驱动器14也是液压马达。这两对不平衡单元20通过相位调节机构18相接合，相位调节机构18仅仅是示意性显示的，两对不平衡单元20的旋转角度可通过该相位调节机构18而相对于彼此进行调节。

结合图2和图3对根据本发明的不平衡单元20的结构进行更加详细的说明和解释。为了在轴杆12(其被通过旋转的方式围绕旋转轴线13驱动)上形成不平衡单元20，在轴杆12相对于其不对称地设置有第一重物元件22。由于第一重物元件22的不对称设置，当通过旋转的方式来驱动不平衡单元20时会产生不平衡。为了减小不平衡量，通过可调节的方式相对于轴杆12和第一重物元件22支撑有第二重物元件24。第二重物元件24具有两个平行定向的引导孔25，第二重物元件24凭借引导孔25通过可移动的方式设置到位于第一重物元件22上的两个栓形的线性引导件26上，这两个栓形的线性引导件26横向于轴杆12定向。线性引导件26均凸出到设计在第二重物单元24上的开放的圆柱形接收空间27内。在接收空间27内均设置有复位弹簧28，复位弹簧28一方面支撑在第二重物元件24的接收空间27的底部，另一方面支撑在支撑环23上。支撑环23相应地设置在栓形的线性引导件26的自由端处，并通过类似于螺母的紧固元件固定。

在第一重物元件22上，在接收孔内设置有带有两个销状的锁定元件32的锁定机构30。在销状的锁定元件32的自由端处具有圆形头部36。锁定元件32横向于轴杆12定向，并由张紧弹簧34在向外的方向上张紧。张紧弹簧34均在向内的方向上由中心件31支撑。通过张紧弹簧34，两个锁定元件的各自的头部36被压入到锁定凹槽40内，锁定凹槽40的截面近似为三角形，并被设计在相邻的可调节的第二重物元件34上。通过这种设置，第二重物元件24被锁定在根据图2所示的径向内部的第一位置中。

通过增大轴杆12的旋转速度，施加在第二重物元件24上的离心力增大。当达到触发旋转速度时，锁定销32通过锁定凹槽40上的楔形滑入斜面42和楔形滑出斜面44而与张紧弹簧34的张紧力相反地被压回到第一重物元件22的接收孔内。由此，第二重物元件24被释放并能沿径向方向调节。由于所施加的离心力，第二重物元件24可进入到图3中显示的径向外部的第二位置中。在该径向外部的第二位置中，第二重物元件24的重量通过下述方式径向向外移动，即：第一重量元件22的不对称的重量分布部分地得到补偿，并由此减少了不平衡。

在径向向外移动期间，复位弹簧28压缩并张紧。因此，当轴杆12的旋转速度减小时，第二重物元件24可以被压回到根据图2所示的径向内部的第一位置中。在到达初始的第一位置时，销状的锁定元件32再次被相应的张紧弹簧34沿向外的方向压入到第二重物元件24上的相对的锁定凹槽40内。

Claims (12)

1.振动发生装置，

具有至少一个轴杆，所述轴杆能通过旋转方式被驱动，并且在所述轴杆上设置有至少一个不平衡单元，所述不平衡单元由至少两个重物元件构成，所述至少两个重物元件中的第一重物元件固定地安装在所述轴杆上，并且第二重物元件通过能径向调节的方式被支撑，根据所述轴杆的旋转速度，所述第二重物元件能在径向内部的第一位置与径向外部的第二位置之间调节，

其中，

设置有锁定机构，通过所述锁定机构将能调节的第二重物元件固定在所述第一位置中，直到所述轴杆达到预定的触发旋转速度为止，并且在达到所述触发旋转速度时，所述第二重物元件被释放并能调节。

2.根据权利要求1所述的振动发生装置，

其特征在于，

通过能移动的方式沿至少一个线性引导件来支撑所述第二重物元件，所述线性引导件横向于所述轴杆的旋转轴线定向。

3.根据权利要求1所述的振动发生装置，

其特征在于，

所述锁定机构具有至少一个锁定元件，所述锁定元件能在锁定位置与释放位置之间调节。

4.根据权利要求3所述的振动发生装置，

其特征在于，

所述至少一个锁定元件能横向于所述第二重物元件的线性引导件进行调节。

5.根据权利要求3所述的振动发生装置，

其特征在于，

所述至少一个锁定元件通过弹簧张紧的方式保持在所述锁定位置中，并接合在能调节的第二重物元件上的锁定凹槽内。

6.根据权利要求5所述的振动发生装置，

其特征在于，

所述锁定凹槽具有滑入斜面和/或滑出斜面。

7.根据权利要求3所述的振动发生装置，

其特征在于，

设置有两个锁定元件，所述锁定元件在相反的方向上定向和移动。

8.根据权利要求1所述的振动发生装置，

其特征在于，

设置有至少一个复位弹簧，所述第二重物元件能通过所述复位弹簧而复位到所述径向内部的第一位置中。

9.根据权利要求1所述的振动发生装置，

其特征在于，

通过将所述第二重物元件调节到所述径向外部的第二位置中来减小所述不平衡单元的不平衡。

10.根据权利要求1所述的振动发生装置，

其特征在于，

通过将所述第二重物元件调节到所述径向外部的第二位置中来增大所述不平衡单元的不平衡。

11.具有承载器的振动打桩机，在所述承载器上通过能垂直调节的方式支撑有振动发生装置，

其中，

设置有根据权利要求1所述的振动发生装置。

12.具有钻头驱动器的钻进设备，凭借所述钻头驱动器能通过旋转的方式驱动钻杆，

其中，

设置有根据权利要求1所述的振动发生装置。