CN107427863A - 振动器 - Google Patents

Abstract

本发明一般涉及一种用于产生振动的振动器。特别地，本发明在此涉及一种激励器单元，所述激励器单元具有：可转动地驱动的不平衡件，所述不平衡件可转动地支承在激励器单元壳体中；以及调节单元，其用于调节不平衡件相对于彼此的相位。根据本发明，调节单元被配置为行星齿轮传动装置，所述行星齿轮传动装置具有：至少两个输出系，相对于彼此可调节相位的、激励器单元的不平衡件耦联到所述输出系；以及调节输入系，其用于改变行星齿轮传动装置的输出系的相位。

Description

振动器

本发明一般涉及一种用于产生振动的振动器，特别地，本发明在此涉及一种激励器单元，所述激励器单元具有：可转动驱动的不平衡件，所述不平衡件可转动地支承在激励器单元壳体中；以及调节单元，其用于调节不平衡件相对于彼此的相位。

振动器能够在建筑业中例如被用于打桩机或夯土机以产生定向振动，借助于所述振动能够例如将板桩墙打入地面，将振冲桩引入地面，或者能够压固或平整土壤。必要时，还能够对地面进行处理，以便于简化板桩或其他建筑元件、如桩柱等的打入或抽出。在此，这种振动器的产生振动的激励器单元能够被安置在专业的地下工程施工机械、比如钻孔设备和/或打桩设备、引导柱或缆索挖掘机)的可移动拉伸轭上，借助所述拉伸轭通常能够沿竖直方向移动振动器单元。

为了主要产生垂直振动或在垂直方向上作用的振动，对此能够使激励器单元中容纳多个轴或轮，所述多个轴或轮围绕平行的、水平定向的轴线转动并且承载不平衡件，所述不平衡件通过在转动运动期间的相应的离心力来产生加速度进而产生期望的振动。在此，不平衡件被分布在多个轮或轴上，并且在它们的布置、转动方向和相位关系方面彼此协调，使得在水平或平放方向上的力被尽可能地补偿。为此，例如能够在垂直于转动轴线的平面的不同侧上布置多个不平衡件，并且使它们在相位和转动方向方面彼此协调地被驱动，其中，例如能够设置有反向地转动的不平衡件的对，以便避免或补偿水平振动并且仅具有垂直振动。

这种振动器例如从如下文献：EP 05 06 722 B1、EP 10 38 068 B1、DE 44 39 170A1、DE 10 2011 100 881 A1、EP 21 58 976 A1、DE 103 56 319 A1、DE 199 20 348 A1、WO2009/049576 A1或DE 196 31 991 B4中已知。

为了能够设定振动力的强度，通常相对于彼此调节形成不平衡件的对的两个不平衡件的相位角，其中，这种对的不平衡件是能够在同一方向上被可转动地驱动并彼此同步的，使得离心力或不平衡效应分别根据所设定的相移角而或多或少地相加或者或多或少地补偿。在相位角β＝0的情况下，即在不平衡件取向相同或者角度定向相同的情况下设定的是最大静态转矩或最大不平衡，而在相位角β＝180°的情况下，即在不平衡件彼此相反定向的情况下，由这两个不平衡件所引起的分振动相互补偿。

为了也能够在运行期间、即在激励器单元的轴或轮运转时对不平衡件之间的相位角执行这样的调节，在现有技术中已经提出有多种调节单元。例如，EP 05 06 722 B1公开一种经由两个液压马达来进行的调节，所述液压马达用作为激励器单元的驱动马达。通过连接在液压马达中的一个液压马达下游的可调节的压力释放阀能够改变可用的压降，并由此能够调节相位。针对不平衡件的相位角的调节，EP 21 58 976 B1提出：从处于相对的端侧起通过两个伺服马达来驱动分别以正齿轮的方式彼此啮合的两个不平衡件组，并且在两个不平衡件组的正齿轮级之间设置另一调节驱动器，借助该调节驱动器能够调节相对的相位。为了在激励器单元的轴上存在液压驱动器的情况下对相位进行调节，DE 199 20 348A1使用一种连接在中间的可调节的泵。WO 2009/049576 A1提出：使不平衡件支承在可枢转的承载臂上，所述承载臂能够通过在驱动轴上共同转动的调节机构来相对于彼此枢转。为了调节相位角，还从DE 44 39 170 A1中已知使用一种具有两个正齿轮的同步轴，所述正齿轮能够与两个不平衡件的组啮合，并且能够由内部的液压缸来相对于彼此调节，这在阀控制装置的凸轮轴的情况下以类似的方式也是已知的。

这些已知的调节单元在结构上通常是复杂的并且由于昂贵的专用工具和繁复的生产步骤而在生产方面困难且昂贵。另外，它们不易于维护并且在维修时会出现较长的停机时间。

基于上述内容，本发明的目的在于提供一种前述类型的改进的振动器，所述振动器避免现有技术的缺点并且以有利的方式对现有技术作出改进。特别地是要提供一种结构简单、且可便宜地制造的调节单元，所述调节单元是便于维护和维修的并且允许在操作期间对振动器的振动强度进行精确且易于控制的调节。

根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的振动器来实现。本发明的优选的设计方案是从属权利要求的主题。

据此，为了调节不平衡件的相位，提出使用行星齿轮传动装置，所述行星齿轮传动装置起可调节的同步级的作用，所述同步级一方面将不平衡件的转动运动相互同步或者使它们在其角速度方面相互协调，但是另一方面又允许对相位的调节。根据本发明，调节单元被配置为行星齿轮传动装置，所述行星齿轮传动装置具有：至少两个输出系，相对于彼此可调节相位的、激励器单元的不平衡件耦联到所述输出系；以及调节输入系，其用于改变行星齿轮传动装置的输出系的相位。所述输出系以彼此协调的转速转动，使得连接到其上的不平衡件相应地彼此协调地转动。在此，行星齿轮传动装置的调节输入系能够被保持在一旦被设定的位置处。通过对调节输入系进行调节，能够调节行星齿轮传动装置的输出系的相位进而调节不平衡件的相位。

这种行星齿轮传动装置具有经证实的简单结构，并且能够在没有专用的制造装置的情况下来制造，使得以成本适宜的方式实现稳定的运行。同时，还能够在激励器单元运行期间借助简单的调节执行器来执行精确的、精细的相位设定。

在此，行星齿轮传动装置通常能够具有不同的设计并且匹配于激励器单元的结构和转动的不平衡的对的数量。例如，在相应数量的转动的不平衡件和/或激励器单元的轴的情况下能够设置有多级的行星齿轮传动装置。然而，为了实现简单的结构和节约空间的布置，在本发明的改进方案中能够设置有单级的行星齿轮传动装置，所述单级的行星齿轮传动装置起调节单元的作用并且大体上能够由包括太阳轮、具有行星齿轮的承载件和环形齿轮的组件构成，或者能够包括所述组件。

在此，能够将不平衡件和调节执行器连接到行星齿轮传动装置的不同的部位处。有利地，在此能够提出：前述的两个输出系一方面耦联到行星齿轮传动装置的太阳轮上并且另一方面耦联到行星齿轮传动装置的环形齿轮上，而所述调节输入系能够被连接到太阳轮和承载环形齿轮的承载件之间的行星齿轮上承载件，其中待调节其相位角的不平衡件被连接在所述输出系上。

特别地，第一激励器单元的轴能够以抗扭转的方式与太阳轮连接，并且第二激励器单元的轴能够经由正齿轮级与行星齿轮传动装置的环形齿轮转动耦联，使得在承载件——对应于特定的、所设定的相位——固定的情况下这两个激励器单元的轴彼此同步地转动或者彼此间以固定的转速比转动，正如行星齿轮传动装置的通过行星齿轮而彼此耦联的太阳轮和环形齿轮所预设的那样。如果承载件以及进而的行星齿轮被调节，那么这两个激励器单元的轴的相位就相对于彼此改变。

不平衡件能够直接地或经由具有另外的激励器单元的轴的另外的正齿轮级来耦联到所述第一和第二激励器单元的轴上。在此，所述激励器单元的轴能够彼此平行地对准和/或能够采取基本上平放定向的、尤其是水平的布置。

为了调节相位，能够将适当的调节执行器耦连到行星齿轮传动装置的上述调节输入系，所述调节执行器能够通过外部能量来致动并且能够由适当的控制设备来相应地控制。有利地，所述调节输入系能够包括曲轴，压力介质缸能够作为调节执行器而耦联在所述曲轴上，并且借助于所述压力介质缸能够以简单的方式来调节曲轴。在此，有利地，起调节输入作用的曲轴或必要时以其他方式来构造的输入轴能够以抗扭转的方式直接地与行星齿轮传动装置的承载件连接，其中必要时也能够在中间连接正齿轮级或其他的加速级或减速级。

有利地，止挡件或止挡件的对能够被关联于调节输入系、尤其尤其是行星齿轮传动装置的上述输入轴和/或承载件，借助于所述止挡件或止挡件的对能够预设末端位置，所述末端位置能够为不平衡件的相位角规定其调节范围的端部。结合之前提出的、作为调节执行器的压力介质缸能够由此实现对不平衡件的相位的尤其简单构造的调节。

在本发明的有利的改进方案中，行星齿轮传动装置的元件中的至少一个、尤其是其太阳轮和/或承载件和/或环形齿轮，或调节输入系上的元件、(比如曲轴或压力介质缸，能够具有一体化的调节装置和/或校准装置，所述调节装置和/或校准装置实现在行星齿轮传动装置内部调节或校准相位进而也实现调节或校准不平衡件的相位。有利地，所述元件中的一个能够被配置为本身可调节的并且包括可相对于彼此转动的两个子元件。

特别地，行星齿轮传动装置的环形齿轮能够包括外齿轮部件和内齿轮部件，所述部件能够相对于彼此转动，优选经由长孔彼此对准。通过将这两个齿轮部件相互对准能够简单地校准行星齿轮传动装置的输出系和输入系之间的位置公差，由此简化安装并且实现更大的制造公差。此外，能够省略对调节机构的元件的定向以及对激励器单元的轴相对于彼此的定向，比如对正齿轮级或行星齿轮传递装置的轴和轮的彼此定向。

在此，固定装置能够被关联于所述齿轮部件、尤其是环形齿轮的上述外齿轮部件和内齿轮部件，借助于所述固定装置能够固定齿轮部件的特定的、校准的相对位置。

为了实现简单地维护和维修并且在调节单元故障时避免更长的停机时间，根据另一方面，能够使用于调节不平衡件的相位的所述调节单元被容纳在单独的调节单元壳体中，所述调节单元壳体能够可拆卸地固定到激励器单元壳体，不平衡件可扭转支承地被容纳在所述激励器单元壳体中。特别地，调节单元能够被安置在所述激励器单元壳体的外侧上。由此，为了维护和维修的目的，能够易于触及调节单元，而不必拆卸整个激励器单元或者打开激励器单元壳体，以便能够在调节单元上执行维护工作。

有利地，所述行星齿轮传动装置能够形成独立的组件，其与原本的激励器单元分隔开地配置，所述激励器单元包括可转动驱动的不平衡件和相应的激励器单元的轴，所述组件能够有利地作为整体而从前述激励器单元拆卸，而对此不必拆卸激励器单元或打开激励器单元壳体。

从激励器单元壳体中突出的两个轴的末端能够形成所述调节单元和原本的激励器单元之间的接口，调节单元的两个驱动轮、尤其是前述行星齿轮传动装置的太阳轮，以及前述正齿轮级的小齿轮能够可拆卸地安装在所述两个轴的末端上或者所述两个轴的末端处，所述正齿轮级与行星齿轮传动装置啮合或者与其接合。

在此，调节单元能够被附接在或设置在激励器单元的马达侧，或激励器单元的与马达侧相对的一侧。有利地，调节单元能够在激励器单元的横向侧上延伸，所述横向侧横向于或基本上垂直于激励器单元的不平衡件的转动轴线延伸。

如果激励器单元的调节单元和至少一个驱动马达布置在激励器单元的相对设置的侧上，那么就能够避免碰撞问题并且能够简单地安装驱动马达和调节单元而没有空间问题。另一优点在于：通过相对设置地来安置驱动马达和调节单元，重心能够更靠近打桩轴线来设置，使得打桩能量能够几乎完全地沿竖直方向起作用并且几乎不存在激励器单元的抖动。然而，当振动器的安装环境仅在单侧提供足够的空间时，则例如，将调节单元和至少一个驱动马达设置在激励器单元的相同侧上才能够是有利的。

下面根据优选实施例和附图来详细阐述本发明。在附图中：

图1示出根据本发明的一个有利的实施方案的振动器的示意性剖面图，其示出行星齿轮传动装置形式的、调节单元的横向安装的安装件以及其调节执行器；

图2示出图1的振动器和其调节单元的俯视图，其示出调节执行器的布置和限制相位角位置的可调节性的端部止挡件；以及

图3示出图1的行星齿轮传动装置的环形齿轮和与其啮合的正齿轮级的局部示意性立体详图，其中示出本身可转动地校准的环形齿轮以及该环形齿轮的可经由长孔来相对于彼此调节的内齿轮和外齿轮。

如图1所示，振动器1能够具有激励器单元2，所述激励器单元2具有彼此平行且分别水平排列的多条激励器单元的轴，所述激励器单元的轴被容纳在激励器单元壳体3中并且可转动地支承在其中。在此，所述激励器单元的轴能够被组合成两组，其中，每组的激励器单元的轴经由正齿轮级而彼此耦联，并且因此相对于彼此以固定的转速比转动。在此，在与激励器单元的轴连接的齿轮中的至少一些处连接有不平衡件4，所述不平衡件4能够以偏心安置的不平衡质量的形式来配置。所述激励器单元壳体3能够在外部具有支承和/或固定部段或者部件，借助所述支承和/或固定部段或者部件能够将激励器单元2安装在施工机械的、例如钻孔设备和/或打桩设备、引导柱或缆索挖掘机的拉伸轭上，或安装在其他建筑机械的其他支承部件上。

在此，有利地，不平衡件4被布置并且彼此协调成使得它们在旋转转动期间基本上仅在方向27上产生振动，参见图1，所述方向27在振动器1被适当安装并且处于工作位置的情况下尤其能够至少近似垂直地定向。

根据图1所示的实施方案，激励器单元的轴和与其连接的不平衡件4能够通过两个或更多个驱动马达5和6来旋转转动地驱动。然而，可替代地，也能够仅设置有一个驱动马达来驱动全部的不平衡件。根据图1所示的实施方案，在此，第一驱动马达5经由驱动轴7驱动第一组不平衡件4.1，所述驱动轴7的驱动运动经由不同的正齿轮级传递到其他的所述不平衡件4.1上，直至提供到激励器单元的轴9上。第二驱动马达6驱动第二组不平衡件4.2，更确切地说是经由另一驱动轴8来驱动，所述另一驱动轴8经由相应的正齿轮级来驱动其他的不平衡件4.2并且同时形成第二激励器单元的轴10，所述第二激励器单元的轴10连同前述第一激励器单元的轴9一起从激励器单元壳体3中引出，使得这两个激励器单元的轴9和10以轴末端突出到调节单元11中。如图1所示，所述调节单元11在此能够被设置在激励器单元2的与驱动马达5和6相对的侧上。然而，驱动马达5和6也能够被设置在其他的不平衡件的轴上和/或轴23上。

所述调节单元11包括行星齿轮传动装置12，所述行星齿轮传动装置12被容纳在与激励器单元壳体3分隔开的调节单元壳体或行星齿轮传动装置壳体13中，所述调节单元或行星齿轮驱动装置13能够安置在激励器单元壳体3的外部。

如图1所示，调节单元壳体13能够设计为罐形，其中激励器单元壳体3的壁能够封闭调节单元壳体13和/或形成调节单元和激励器单元之间的分离壁。然而，可替代地，调节单元壳体13也能够设计为基本上完全封闭，其中，调节单元壳体13和激励器单元壳体3能够逐个壁地相互贴靠。有利地，调节单元壳体13能够单独地移除或拆卸，而不必为此打开激励器单元壳体3。

所述行星齿轮传动装置12能够被配置为单级并且具有太阳轮14，所述太阳轮14能够与行星齿轮传动装置12的环形齿轮16同轴地设置。在太阳轮14和环形齿轮16之间能够布置有行星齿轮17，所述行星齿轮17与太阳轮14以及环形齿轮16形成滚动接合，并且能够可转动地支承在承载件15上。所述承载件15本身能够可转动地支承并且与环形齿轮16和太阳轮14的轴线同轴地设置。

如图1所示，所述太阳轮14能够抗扭转地与前述第一激励器单元的轴9连接。所述第二激励器单元的轴10能够经由正齿轮级18与环形齿轮16转动耦联，其中所述正齿轮级18能够与所述环形齿轮16的外齿轮16a或外环周滚动接合。

相应地，两个激励器单元轴9和10以及进而所述的不平衡件4的组和与其相连接的驱动马达5和6经由行星齿轮传动装置12彼此转动耦联，使得其相应地相对于彼此同步地或以固定的转速比转动。

为了能够调节不平衡件4彼此间的相位，能够调节或转动行星齿轮传动装置12的所述承载件15。对此，能够将输入轴19连接到调节执行器20上，所述输入轴19能够与所述承载件15抗扭转地连接，所述调节执行器20能够有利地支承在调节单元壳体13上。如图1所示，所述调节执行器20能够以简单的方式配置为压力介质缸，所述压力介质缸能够转动地调节被配置为曲轴的输入轴19。

如图2所示，输入轴19的可调节性以及进而的承载件15的可调节性能够由端部止挡件21来限制，使得行星齿轮传动装置12的承载件15能够以简单的方式通过压力介质缸在两个端部位置之间往复调节。分别根据所期望的设计方案，所述调节执行器20也能够在中间位置处停止和/或固定，以便能够连续地或分步地设定中间位置。

如图1和图3所示，行星齿轮传动装置12能够包括内部的校准装置和/或调节装置22，其中，特别地，行星齿轮传动装置的齿轮中的一个能够配置为自身可转动。特别地，环形齿轮16能够具有内齿轮16i和外齿轮16a，所述内齿轮16i和外齿轮16a经由长孔26相对于彼此转动并且能够相对于彼此处于不同的转动位置，使得连接在行星齿轮传动装置12上的两个激励器单元的轴9和10的相对位置能够以如下方式相对于彼此对准，或使得所述激励器单元的轴9和10的相对位置能够以如下方式相对于输入轴19对准，即使得环形齿轮16的所述内齿轮和外齿轮16i和16a相对于彼此移位。由此，能够省去在曲轴19、承载件15、激励器单元的轴9、激励器单元的轴10、太阳轮14和/或正齿轮级18处的有针对性的对齿轮齿的定向，或者通常能够补偿在整个齿轮齿链中的位置公差。

Claims (16)

1.一种用于产生振动的振动器，所述振动器具有：可转动驱动的不平衡件(4)，所述不平衡件可转动地支承在激励器单元壳体(3)中；以及调节单元(11)，所述调节单元用于调节所述不平衡件(4)相对于彼此的相位，其特征在于，所述调节单元(11)被配置为行星齿轮传动装置(12)，所述行星齿轮传动装置(12)具有：至少两个输出系(23、24)，相对于彼此可调节相位的所述不平衡件(4)耦联到所述输出系(23、24)上；以及调节输入系(25)，其用于调节所述输出系(23、24)相对于彼此的相位。

2.根据权利要求1所述的振动器，其中，所述行星齿轮传动装置(12)被配置为单级。

3.根据前述权利要求中任一项所述的振动器，其中，所述两个输出系(23、24)连接到太阳轮(14)和环形齿轮(16)，并且所述调节输入系(25)连接到所述行星齿轮传动装置(12)的承载件(15)。

4.根据权利要求3所述的振动器，其中，连接到所述太阳轮(14)的所述输出系(23)包括与所述太阳轮(14)抗扭转地连接的第一激励器单元的轴(9)，并且连接到所述环形齿轮(16)的所述输出系(24)包括第二激励器单元的轴(10)，所述第二激励器单元的轴(10)经由正齿轮级(18)转动地耦联到所述行星齿轮传动装置(12)的可转动支承的所述环形齿轮(16)上。

5.根据权利要求4所述的振动器，其中，所述第一激励器单元的轴(9)和所述第二激励器单元的轴(10)彼此平行地和/或水平定向地设置。

6.根据上述权利要求中任一项所述的振动器，其中，所述调节输入系(25)具有与所述行星齿轮传动装置(12)的所述承载件(15)抗扭转地连接的调节轴(19)，其中，能够通过调节执行器(20)将所述调节轴置于不同的转动位置。

7.根据上述权利要求中任一项所述的振动器，其中，压力介质缸被设置作为调节执行器(20)，所述压力介质缸接合到所述行星齿轮传动装置(12)的被配置为曲轴的所述调节输入系(25)上。

8.根据上述权利要求中任一项所述的振动器，其中，止挡件(21)被关联于所述调节输入系(25)，所述止挡件(21)预设转动的末端位置，所述不平衡件(4)的相位能够在所述末端位置之间调节。

9.根据上述权利要求中任一项所述的振动器，其中，所述行星齿轮传动装置(12)的太阳轮(14)、承载件(15)和环形齿轮(16)中的至少一个元件被配置为本身可调节，并且包括可相对于彼此转动的、优选可相对于彼此固定在不同的转动位置处的两个子元件。

10.根据权利要求9所述的振动器，其中，所述行星齿轮传动装置(12)的所述环形齿轮(16)包括内齿轮部件(16i)和外齿轮部件(16a)，所述内齿轮部件(16i)和所述外齿轮部件(16a)被配置为能够相对于彼此转动，优选能够经由长孔(26)彼此对准。

11.根据权利要求1的前序部分或根据上述权利要求中任一项所述的振动器，其中所述调节单元(11)被容纳在调节单元壳体(13)中，所述调节单元壳体(13)与所述激励器单元壳体(3)分隔开地配置，并且可拆卸地紧固到所述激励器单元壳体(3)。

12.根据权利要求11所述的振动器，其中，所述调节单元(11)被附接在所述激励器单元壳体(3)的外侧，并且激励器单元壳体的壁和/或分配器单元壳体的壁形成所述激励器单元(2)和所述调节单元(11)之间的分隔壁(27)。

13.根据权利要求11或12所述的振动器，其中，所述调节单元(11)布置在所述激励器单元壳体(3)的横向侧，所述横向侧基本上垂直于所述不平衡件(4)的转动轴线延伸。

14.根据上述权利要求中任一项所述的振动器，其中，所述调节单元(11)和用于转动驱动所述不平衡件(4)的至少一个驱动马达(5、6)布置在所述激励器单元壳体(3)的相对设置的侧上。

15.根据上述权利要求中任一项所述的振动器，其中，所述调节单元(11)形成可单独地从所述激励器单元壳体(3)拆卸的独立组件。

16.一种根据上述权利要求中任一项所述的振动器的应用，以在施工机械，比如打桩设备和/或钻孔设备处产生振动，其中，所述振动器(1)的激励器单元附接到可调节的拉伸轭。