CZ88896A3 - Vibrator - Google Patents

Description

Vynález se týká vibrátoru pro generování vibrací v tělesu, který sestává z vibrační hlavice, ve které je uspořádán elektromotor pro pohon výstředné hmoty, a dále z napěťového napájení tohoto elektromotoru.

Dosavadní stav techniky

Vibrátory uvedeného druhu se používají k transportu, třídění, odvodňování a rozpojování nebo rozvolňování či zhutňování sypkých materiálů. Vibrátory se přitom zavádějí do zpracovávané hmoty nebo se připevňují zvenčí na nádoby, které obsahuj í zpracovávanou hmotu.

Jsou známy vibrátory provedené jako tak zvané vnitřní střásače pro zhutňování betonu. Tyto vibrátory jsou opatřeny vibrační hlavicí, která se označuje jako zhutňovací hlava. Zmíněná vibrační hlavice má zvenčí tvar podlouhlého válce a při použití se zavede do betonového násypu.

Uvnitř vibrační hlavice je uspořádán asynchronní motor na motorový proud, jehož osa otáčení probíhá v podélném směru vibrační hlavice. Na hřídeli motoru je připevněna výstředná hmota, která při otáčení motoru vytváří vibrace, které se přenášejí do okolního betonu a tento zhutňují.

K napájení elektromotoru slouží měnič. Jsou přitom známy měniče, které jsou konstruovány jako přenosné přístroje a ke kterým lze připojit jednu nebo více vibračních hlavic. Takové měniče jsou velmi těžké a lze s nimi manipulovat jen s vynaložením velké síly. V důsledku toho je omezena i volnost pohybu při manipulaci s vibračními hlavicemi.

-a··. Λ.··

-uVM9)

Těchto nedostatků jsou zbaveny vibrátory, u kterých je jak vibrační hlavice, tak i měnič proveden jako příruční přístroj. Jeden z takových vibrátorů je popsán v německém užitném vzoru č, G 92 17 854.5. Měnič je přitom s vibrační hlavicí mechanicky spojen ochrannou a ovládací hadicí. V této ochranné a ovládací hadici jsou také uložena elektrická spojovací vedení.

Nedostatkem těchto střásadel pro vnitřní použití je skutečnost, že lepší manipulovatelnosti je dosaženo za cenu chybějícího galvanického oddělení od sítě vysokého napětí. Toto může za nepříznivých podmínek znamenat značné ohrožení bezpečnosti. Za těchto okolností také často nelze vyhovět stávajícím bezpečnostním předpisům.

Další nedostatek popsaných řešení spočívá v tom, že asynchronní motor na motorový proud má poměrně nízkou účinnost v rozsahu 60 až 80 %. V principu je sice možné zkonstruovat takové motory s vyšší účinností, což však při nevyhnutelně daných konstrukčních rozměrech působí problémy nebo je to spojeno se značnými náklady.

Poměrně nízká účinnost na jedné straně přináší nutnost dimenzovat měnič na vyšší výkon, což má za následek větší konstrukční rozměry a hmotnost tohoto měniče. Na druhé straně je důsledkem nízké účinnosti i vývin značného ztrátového tepla v motoru. V důsledku toho je zapotřebí dostatečné chlazení tohoto motoru. Toho lze v podstatě dosáhnout tím, že vibrační hlavice je obklopena betonovým násypem, který zajištuje dostatečný odvod tepla. Při použití vibrátoru jako vnějšího natřásadla, kdy je vibrační hlavice s nádobou spojena zvenčí, aniž by byla obklopena sypkým materiálem, který by odváděl teplo, je dostatečný odvod nemožný nebo jen obtížně dosažitelný.

Úkolem vynálezu je s přihlédnutím k těmto nedostatkům nalezení konstrukce vibrátoru, u kterého se zmenšením jeho konstrukčních celků dosáhne zlepšení jeho manipulovatelnosti.

Dalším úkolem vynálezu je galvanické odděleni vibrátoru od sítě a jeho všestranná použitelnost.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých vibrátorů tohoto druhu do značné míry odstraňuje vibrátor podle vynálezu, jehož, podstata spočívá v tom, že elektromotor je tvořen stejnosměrným motorem, který je v napěťovém napájení, které je provedeno jako zdroj stejnosměrného napětí, pomocí transformátoru galvanicky oddělen od sítě vysokého napětí.

Takový stejnosměrný motor může být zkonstruován s podstatně vyšší účinností. Také napěťové napájení lze realizovat tak, že zaujímá minimální prostor a má minimální hmotnost.

Zvláště výhodné provedení vibrátoru spočívá v tom, že elektromotor je tvořen stejnosměrným motorem s permanentními magnety.

Takto je možno elektricky aktivní součásti vibrační hlavice oddělit od mechanicky pohyblivých součástí, čímž se dosáhne zvýšení spolehlivosti. Toto je mimořádně výhodné také proto, že stejnosměrný motor je uspořádán přímo v mechanicky velmi silně namáhané vibrační hlavici.

Dále je velmi výhodné, jestliže elektromotor je tvořen stejnosměrným motorem s cizí komutací. Takto lze obejít potřebu komutátoru, který je opět mechanickou a proto poruchovou součástí stejnosměrného elektromotoru.

Je mimořádně výhodné, jestliže vibrátor je opatřen komutačním obvodem, který je připojen ke zdroji stejnosměrného napětí a svým výstupem je se stejnosměrným motorem propojen tak,

- 4 -WWW že navzájem sousední budicí vinutí stejnosměrného motoru jsou napětím buzena postupně. Magnetické pole vytvářené budicí cívkou způsobí přitažení nebo odpuzení nejbližšího permanentního magnetu. Následně se napětím vybudí následující další budicí' vinutí, čímž toto budicí vinutí opět vytvoří magnetické pole a nastane stejný jev jako u předchozího budicího vinutí.

Takový komutační obvod může být tvořen čistě elektronickým' obvodem, čímž se úplně obejde použiti mechanicky pohyblivých spínačů.

Je účelné, jestliže komutační obvod je za účelem regulovaného propouštění napětí proveden jako taktovaný obvod. Při takovém provedení lze otáčky motoru nastavit voibou taKtovaciho kmitočtu.

V jednom z dalších mimořádně účelných provedení vynálezu je komutační obvod součástí regulačního obvodu tak, že od stejnosměrného motoru je zpětně do komutačního obvodu zavedeno řídicí vedení a komutační obvod dostává za účelem regulace taktování propouštění napětí informaci o poloze budicích vinutí ve vztahu k permanentním magnetům.

Při takové regulaci je komutace provozního napětí řízena tak, že se průběžně dosahuje optimálního výsledku. Takto lze dosáhnout zvýšení účinnosti.

Je mimořádně výhodné, jestliže taktovací veličina je nastavitelná jako řídicí veličina.

Toto řešení umožňuje, aby se taktovacím kmitočtem měnily otáčky stejnosměrného motoru a přesto se dosáhlo optimální účinnosti.

Jedno z výhodných provedení vynálezu spočívá dále v tom, že vibrační hlavice a konstrukční celek napěťového napájení jsou uspořádány ve dvou oddělených pláštích, které jsou navzájem spojeny vodicí hadicí, ve které jsou uspořádána spojovací vedení.

Přitom je možné, že komutační obvod je uspořádán v plášti napěťového napájení nebo v plášti vibrační hlavice.

Takto je umožněno, aby vibrační hlavice, která je vystavena největšímu mechanickému namáhání, mohla být oddělena od napěťového napájení. Obsluha pak také může s_vibrátorem snáze manipulovat a při použití jako vnitřní vibrátor ho snáze zavést do zpracovávaného materiálu.

Uspořádání komutačního obvodu v plášti napěťového napájení poskytuje výhodu spočívající v tom, že tento obvod není vystaven mechanickým vibracím. Uspořádání komutačního obvodu v plášti vibrační hlavice naproti nabízí výhodu spočívající v tom, že skrze vodicí hadici je pak třeba vést menší počet vedení. Jednotlivým variantám z těchto dvou variant se proto dává přednost podle účelu použití.

Jiná možnost provedení vibrátoru podle vynálezu spočívá v tom, že konstrukční celek napěťového napájení a komutační obvod jsou uspořádány v plášti vibrační hlavice. Takto se dosáhne kompaktní konstrukce v jediném konstrukčním celku, což je zvláště výhodné při použití vibrátoru jako vnějšího vibrátoru. Mimořádnou výhodou tohoto řešení je skutečnost, že může být zvětšena nekmitající hmota vibrační hlavice, která představuje protiváhu této vibrační hlavice. Takto lze zlepšit účinek vibrací.

Další jiná možnost provedení vibrátoru podle vynálezu spočívá v tom, že napěťové napájení je uspořádáno v zástrčném pouzdru, provedeném jako zástrčná síťová část. Vibrační hlavice je takto zbavena všech přídavných konstrukčních celků a je zásluhou toho mimořádně snadno ovladatelná. Také toto řešení je mimořádně vhodné pro použití jako vnější vibrátor.

Jedno z dalších výhodných provedení vibrátoru podle vynálezu spočívá v tom, že vypínač a/nebo regulační spínač a/nebo regulátor je uspořádán ve zvláštním pouzdru, které je propojeno s pláštěm napěťového napájení nebo s vibrační hlavicí.

Při takovém konstrukčním řešení mohou být všechny ovládací prvky umístěny v samostatném ovládacím pouzdru. Obsluha pak manipuluje pouze s tímto ovládacím pouzdrem, zásluhou čehož sé v různých aplikacích může podstatně zjednodušit ovládání. Přitom je samozřejmě také možné, aby se toto ovládací pouzdro provedlo jako zástrčné, aby se toto ovládací pouzdro mohlo případně používat přídavně k ostatním ovládacím prvkům nebo alternativně k těmto ostatním ovládacím prvkům.

Jedno z dalších výhodných provedení vibrátoru podle vynálezu spočívá v tom, že vibrační hlavice je opatřena v podstatě válcovým pláštěm, ve kterém jsou uspořádána statorová vinutí, osy jejichž cívek jsou orientovány radiálně a uvnitř kterých je vytvořen volný prostor pro rotor, který sestává z rotorového hřídele, na kterém jsou uspořádány permanentní magnety nebo kombinace permanentních magnetů, jejichž celkový počet pólů odpovídá počtu budicích statorových vinutí nebo jejich násobku.

Plást vibrační hlavice tak současně tvoří i plášt stejnosměrného motoru. Stejnosměrný motor má v tomto provedení podlouhlou a mimořádně malou konstrukci, takže lze dále výrazně minimalizovat velikost takového konstrukčního celku. Uvedená skutečnost je dále podpořena tím, že rotorový hřídel je současně využit jako rotor.

Je možné, aby kombinace permanentních magnetů sestávala z nejméně dvou v axiálním směru za sebou uspořádaných permanentních magnetů. Toto provedení poskytuje výhodu spočívající v tom, že stejnosměrný motor lze lze jednoduše konstruovat s různými velikostmi a výkony.

3Μ>ί»'·.ι»ι 'tfi¹’' iiaa>'« .•í· * ····''··-·· i*·

- 7 Další výhodná možnost spočívá v tom, že permanentní magnety jsou provedeny jako prstencové permanentní magnety, na jejichž plášti jsou rozloženy póly. Toto je cenově velmi výhodná varianta konstrukce, protože takové prstencové permanentní magnety jsou snadno vyrobitelné.

Je mimořádně výhodné, jestliže permanentní magnety jsou provedeny jako ploché tyče, jejichž jedna širší strana má tvar segmentu válcového pláště a jejichž protilehlá širší strana je plochá, přičemž rotorový hřídel je opatřen sploštěními, na kterých jsou permanentní magnety připevněny svými širšími plochými stranami.

Takto je umožněno realizovat více pólových párů. Také montáž permanentních magnetů jev tomto provedení mimořádně jednoduchá. Například, permanentní magnety mohou být přímo nalepeny na hřídel motoru.

Při použití čtyř tyčových permanentních magnetů je výhodné, jestliže rotorový hřídel má čtvercový průřez.

Za účelem dosažení celistvého povrchu rotoru je účelné, jestliže meziprostory mezi permanentními magnety jsou vyplněny zalévací hmotou a rotor má válcový tvar. Takto je možné, aby se meziprostory mezi permanentními magnety po jejich nalepení na rotorový hřídel vyplnily například umělou pryskyřicí, načež se rotor obrousí.

Kromě toho je výhodné, jestliže ve vibrační hlavici je uspořádán polohově citlivý spínač pro zapínání vibrátoru.

Podobně je možné, že polohově citlivý spínač pro zapínání vibrátoru je uspořádán ve vodicí hadici za vibrační hlavicí.

Při takovém provedení lze případně vypustit zvláštní ί¹,¹*'· ^{11 11} ovládací prvky. Takto provedený vibrátor lze zavést například clo zpracovávaného materiálu. Jestliže se pak vibrátor nachází v požadované poloze, například ve svislé poloze, zapne polohově citlivý spínač vibrační hlavici automaticky.

Jiná možnost spočívá v tom, že se použije ovládací jednotka, která je se řídicí jednotkou spojena bezdrátově.

Konečně je výhodné, jestliže napěťové napájení sestává z prvního usměrňovače, ke kterému je připojen střídač, ke kterému je připojen transformátor, k jehož výstupu je připojen druhý usměrňovač. Takto je možné, aby transformátor působil jako oddělovací transformátor, jehož hmota může být zmenšena zásluhou toho, že tento transformátor je provozován s vyšším než sítovým kmitočtem. Za tímto účelem se sítové napětí usměrňuje a následně přemění ve sled impulzů. Stejnosměrné napětí, které je zapotřebí pro stejnosměrný motor, se pak získává z druhého usměrňovače, který je zařazen za transformátorem.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je dále objasněna na neomezujících příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují:

- na obr. 1 půdorysný pohled na vibrátor podle vynálezu s vibrační hlavicí v dílčím řezu a

- na obr. 2 podélný řez motorem vibrátoru podle vynálezu a příčné řezy v oblasti výstředné hmoty a v oblasti rotoru.

Příklady provedení vynálezu

Vibrátor 1, který je znázorněn na obr. l, sestává z vibrační hlavice 2, která je vodicí hadicí 3 spojena s napěťovým napájením i

4. Toto napětové napájení 4 obsahuje blíže neznázorněný první usměrňovač, k němu připojený střídač, na který navazuje transformátor, ke kterému je připojen druhý usměrňovač.

Napájecí vedení z napětového napájení 4 do stejnosměrného rnotoru 5 s permanentními maonetv, který je uspořádán v plášti 6 vibrační hlavice 2, jsou vedeny skrze vodici hadici 3.·

Jak je znázorněno na obr. 2, sestává stejnosměrný motor 5 ze statorového vinutí 7, které je uspořádáno na vnitřní straně pláště 6. Statorové vinutí 7 je sestaveno z více podlouhlých cívek, které probíhají v podélném směru pláště 6, osy těchto cívek probíhají vůči plášti 6 radiálně.

Uvnitř statorového vinutí 7 zůstává volný válcový prostor, ve kterém se může pohybovat rotor 8..

Rotor 8. je opatřen rotorovým hřídelem 9, který má čtvercový průřez. Na takto vzniklé podélné strany rotorového hřídele 9 jsou nalepeny permanentní magnety 10, které jsou provedeny jako ploché tyče. Jedna plocha těchto permanentních magnetů 10 je provedena jako výseč válcové plochy, zatímco jejich protilehlá strana je rovinná. Zbylé prostory na obvodu rotorového hřídele 9 mezi permanentními magnety 10 jsou za účelem doplnění válcového tvaru rotoru 8. vyplněny zalévací hmotou 11.

Na rotorový hřídel 9. navazuje rotorový nástavec 12, který nese výstřednou hmotu 13.

Tímto provedením stejnosměrného motoru 5. se dosáhne velmi výkonné a velmi malé konstrukce tohoto stejnosměrného motoru 5 s malými vlastními ztrátami a tím také s nepatrnými požadavky na jeho chlazení. Tím se podstatně rozšíří možnosti použití tohoto stejnosměrného motoru 5.

Použití stejnosměrného motoru 5. umožňuje vypustit nákladné měniče, které jsou nevyhnutelné při použití asynchronních motorů na motorový proud.

Kromě toho, vnitřním zapojením napěťového napájení 4 lze také pomocí malého transformátoru dosáhnout galvanického oddělení.

Claims (20)

1. Vibrátor^ pro generování vibrací v tělesu, sestávaýrcf” ’ — z vibrační hlavice, ve které je uspořádán elektromotor pro pohon výstředné hmoty, a dále z napětového napájení tohoto elektromotoru, vyznačující se tím, že elektromotor je tvořen stejnosměrným motorem (5), který je v napětovém napájení (4) , které je provedeno jako zdroj stejnosměrného napětí, pomocí transformátoru galvanicky oddělen od sítě vysokého napětí.

2. Vibrátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že elektromotor je tvořen stejnosměrným motorem (5) s permanentními magnety (10) .

3. Vibrátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující setím, že elektromotor je tvořen stejnosměrným motorem (5) s cizí komutací.

4. Vibrátor podle nároku 3, vyznačující se tím, že je opatřen komutačním obvodem, který je připojen ke zdroji stejnosměrného napětí a svým výstupem je se stejnosměrným motorem (5) propojen tak, že navzájem sousední budicí vinutí (7) stejnosměrného motoru (5) jsou napětím buzena postupně.

5. Vibrátor podle nároku 4, vyznačující se tím, že komutační obvod je taktován za účelem regulovaného propouštění napětí.

6. Vibrátor podle nároku 5, vyznačující se tím, že komutační obvod je součástí regulačního obvodu tak, že od stejnosměrného motoru (5) je zpětně do komutačního obvodu zavedeno řídicí vedení a komutační obvod dostává za účelem regulace taktování propouštění napětí informaci o poloze budicích vinutí (7) ve vztahu k permanentním magnetům (10).

7. Vibrátor podle nároku 5 nebo 6, vyznačuj ící se tím, že taktovací veličina je nastavitelná jako řídicí veličina.

8. Vibrátor podle některého z nároků l až 7, vyznačující se tím, že vibrační hlavice (2) a konstrukční celek napětového napájení (4) jsou uspořádány ve dvou oddělených pláštích, které jsou navzájem spojeny vodicí hadicí (3) , ve které jsou uspořádána spojovací vedení, přičemž komutační obvod je uspořádán v plášti napětového napájení (4) nebo v plášti (6) vibrační hlavice (2) .

9. Vibrátor podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že konstrukční celek napětového napájení (4) a komutační obvod jsou uspořádány v plášti (6) vibrační hlavice (2) .

10. Vibrátor podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že napětové napájení (4) je uspořádáno v zástrčném pouzdru, provedeném jako zástrčná sítová část.

11. Vibrátor podle některého z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že vypínač a/nebo regulační spínač a/nebo regulátor je uspořádán ve zvláštním pouzdru, které je propojeno s pláštěm napětového napájení (4) nebo s vibrační hlavicí (2).

I

12. Vibrátor podle některého z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že vibrační hlavice (2) je opatřena v podstatě válcovým pláštěm (6) , ve kterém jsou uspořádána statorová vinutí (7) , osy jejichž cívek jsou orientovány radiálně a uvnitř kterých je vytvořen volný prostor pro rotor (8), který sestává z rotorového hřídele (9) , na kterém jsou uspořádány permanentní magnety (10) nebo kombinace permanentních magnetů (10), jejichž celkový počet pólů odpovídá počtu budicích statorových vinutí (7) nebo jejich násobku.

13. Vibrátor podle nároku 12, vyznačující se tím, že kombinace permanentních magnetů (10) sestává

2 IiSJCTlGIlc: CLVOU V óxXXcx X ΗΧΓΠ. SUlčXU. 2ct ÓéJOů. úopOXctČLcl±±y Cii permanentních magnetů (10).

14. Vibrátor podle nároku 12 nebo 13, vyznačující setím, že permanentní magnety (10) jsou provedeny jako prstencové permanentní magnety, na jejichž obvodu jsou rozloženy póly.

15. Vibrátor podle nároku 12 nebo 13, vyznačuj ící setím, že permanentní magnety (10) jsou provedeny jako ploché tyče, jejichž jedna širší strana má tvar segmentu válcového pláště a jejichž protilehlá širší strana je plochá, přičemž rotorový hřídel (9) je opatřen sploštěními, na kterých jsou permanentní magnety (10) připevněny svými širšími plochými stranami.

16. Vibrátor podle nároku 15, vyznačující se tím, že rotorový křídel (9) má čtvercový průřez.

17. Vibrátor podle některého z nároků 12 až 16, vyznačující se tím, že meziprostory mezi permanentními magnety (10) jsou vyplněny zalévací hmotou

«awassaassmaosran·

- 14 (11) a rotor (8) má válcový tvar.

18. Vibrátor podle některého z nároků l až 17, vyznačující se tím, že ve vibrační hlavici (2) je uspořádán polohově citlivý spínač pro zapínání vibrátoru (1).

19. Vibrátor podle některého z nároků l až 17, vyznačující se t ί σς. že za vibrační hlavicí (2) je· ve vodicí hadici (3) uspořádán polohově citlivý spínač pro zapínání vibrátoru (1) .

20. Vibrátor podle některého z nároků 1 až 19, vyznačující se tím, že napětové napájení (4) sestává z prvního usměrňovače, · ke kterému je připojen střídač, ke kterému je připojen transformátor, k jehož výstupu je připojen druhý usměrňovač.