DD294197A5 - Kompakter kolbenvibrator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolbenvibrator mit einem Gehaeuse, welches mindestens eine zylindrische Bohrung hat sowie einen seitlich an die Bohrung gefuehrten Luftanschlusz und mit einem in der Bohrung laengs verschieblichen Kolben. Fuer den besseren und platzmaeszig weniger stoerenden Einsatz derartiger Kolbenvibratoren z. B. zur Verdichtung von Schuettguetern werden Mittel angestrebt, um den Vibrator bei gleicher Leistung kompakter zu gestalten. Hierfuer ist erfindungsgemaesz vorgesehen, dasz die zylindrische Bohrung zumindest in axialer Hoehe des Luftanschlusses asymmetrisch zur aeuszeren Wandflaeche des Gehaeuses verlaeuft. Fig. 1{Vibrator; Kolbenvibrator; kompakter zylindrischer Kolbenvibrator; zylindrischer Kolbenvibrator mit asymmetrischer Kolbenbohrung}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenvibrator, bestehend aus einem Gehäuse mit mindestens einer zylindrischen Bohrung und mindestens einem seitlich an die Bohrung geführten Luftanschluß und einem in der Bohrung längs verschieblichen Kolben.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Derartige Kolbenvibratoren haben vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere dort, wo Schüttgüter verdichtet werden sollen, z.B. in der Verpackungsindustrie oder auch bei der Herstellung und Verdichtung von Gußteilen, z.B. aus Beton oder ähnlichem Material. In all diesen Anwendungsbereichen werden Kolbenvibratoren zwar als notwendige und sinnvolle Bestandteile der Vorrichtungen angesehen, an welchen sie angebracht sind, wirken sich jedoch gelegentlich auch platzraubend und störend aus. Dies kann dazu führen, daß unter Umständen kleinere und weniger leistungsfähige Kolbenvibratoren verwendet werden, als dies für das Arbeitsergebnis wünschenswert wäre. Aus diesem Grunde besteht ein Bedürfnis, Kolbenvibratoren bei gleichen äußeren Abmessungen leistungsfähiger zu machen bzw. umgekehrt bei gleichbleibender Leistung kompakter zu gestalten.

Die Leistung eines Kolbenvibrators hängt im wesentlichen nur von der Querschnittsfläche der Bohrung und der Masse des Kolbens ab, die sich ebenfalls aus dieser Querschnittsfläche und der Länge des Kolbens ergibt, die wiederum durch die Länge des Kolbenvibrators abzüglich des Kolbenweges und der Wandstärke von Deckel und Boden des Vibratorgehäuses begrenzt wird.

Da für die Praxis eine Vielzahl nicht nur verschiedener Gehäuse- und Kolbendurchmesser, sondern auch verschiedener -längen bei gleichem Durchmesser erforderlich sind, werden Kolbenvibratoren auch in relativ großen Stückzahlen noch als Drehteile hergestellt. Die Gehäuse der Vibratoren haben daher im allgemeinen eine mehr oder weniger zylindrische Form. Je nach Art des Kolbenvibrators ist dabei mindestens ein Luftanschluß seitlich an der zylindrischen Wand eines solchen Gehäuses angebracht. Da solche Kolbenvibratoren mit erheblichen Drücken bis zu 10 oder mehr bar betrieben werden, muß der Luftanschluß entsprechend druckfest gestaltet werden und erfordert deshalb eine gewisse Mindestwandstärke der Gehäusewand, in welcher er angebracht ist. In der Regel besteht ein solcher Luftanschluß aus einer Bohrung mit Innengewinde. Aber auch andere denkbare Luftanschtüsse erfordern eine gewisse Mindestwandstärke des Vibratorgehäuses. Handelsübliche Schlauchtüllen haben z. B. eine vorgegebene Gewindelänge.

Dementsprechend besteht bei den bekannten Kolbenvibratoren, zumindest wenn sie als Drehteile hergestellt sind, das Vibratorgehäuse im wesentlichen aus einem Hohlzylinder mit Boden, Deckel und entsprechenden Luftanschlüssen, wobei der Hohlzylinder zum Zwecke der druckfesten Ausführung der Luftanschlüsse und/oder zur Anpassung an vorgegebene Standards eine relativ große Wandstärke aufweist. Der Gesamtdurchmesser des Kolbenvibrators ergibt sich also aus dem Durchmesser der zylindrischen Bohrung zuzüglich der zweifachen Wandstärke. Insbesondere bei relativ kleinen Kolbenvibratoren mit Außendurchmessern im Bereich von 5cm und darunter wird daher der Gesamtdurchmesser wesentlich von der Wandstärke der Gehäusewand bestimmt, die in der Praxis im Bereich von etwa 10mm und darüber liegt.

Mit abnehmendem Außendurchmesser des Gehäuses nimmt daher die Leistungsfähigkeit von Kolbenvibratoren rapide ab, da die Wandstärke im wesentlichen konstant gehalten wird, während die Leistung mit dem Quadrat des Durchmessers der

zylindrischen Bohrung abnimmt. Wird bei einer Wandstärke von 10mm beispielsweise der äußere Vibratordurchmesser von 50 auf 40 mm verringert, so nimmt der Durchmesser der zylindrischen Bohrung von 30 auf 20mm ab, und die Leistung des Vibrators sinkt um einen Faktor {Щ² = 2,25.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines kompakten Kolbenvibrators mit im Vergleich zur Größe verbesserter Leistung.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindu ng liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenvibrator zu schaffen, welcher bei gegebenem Außendurchmesser eine höhere Leistungsfähigkeit aufweist bzw. bei gleicher Leistungsfähigkeit kompakter und kleiner gebaut ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die zylindrische Bohrung zumindest in axialer Höhe des Luftanschlusses asymmetrisch zur äußeren Wandfläche des Gehäuses verläuft.

Je nach Ausführungsart weist ein Kolbenvibrator in seiner seitlichen Gehäusewand einen oder mehrere Luftanschlüsse auf, welche, wie bereits erwähnt, eine gewisse Mindestwandstärke benötigen. Verläuft nun im Bereich dieser Luftanschlüsse die äußere Gehäusewand asymmetrisch bzw. exzentrisch zu der inneren zylindrischen Bohrung, so kann man erreichen, daß einerseits die Wandstärke im Bereich der Luftanschlüsse für die zu verwendenden Standardgewinde ausreichend ist, andererseits aber auch die Wandstärke im übrigen Bereich des Gehäuses reduziert ist, so daß der Gesamtdurchmesser des Gehäuses bei gegebenem Durchmesser der zylindrischen Bohrung kleiner wird oder aber der Durchmesser der zylindrischen Bohrung vergrößert werden kann, wenn der Gesamtdurchmesser des Gehäuses im Vergleich zu einer entsprechenden bekannten Ausführungsform unverändert bleiben kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die äußere Wandfläche des Gehäuses im wesentlichen über dessen gesamte Länge zylindrisch. Bezüglich dieser zylindrischen Außenwand des Gehäuses verläuft dann die innere zylindrische Bohrung zwar achsparallel, jedoch asymmetrisch bzw. exzentrisch zur äußeren Zylinderwand. Auf diese Weise ergibt sich entlang des Umfanges der zylindrischen Bohrung eine kontinuierlich veränderte Wandstärke, wobei die Luftanschlüsse vorzugsweise im Bereich der größten Wandstärke des Gehäuses angebracht sind.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist zwar die Außenwand des Gehäuses auch im wesentlichen zylindrisch, ist jedoch gleichzeitig auch konzentrisch zur inneren zylindrischen Bohrung, wobei nur in axialer Höhe des Luftanschlusses bzw. der Luftanschlüsse ein exzentrisch ringförmiger Ansatz vorgesehen ist.

Eine solche Ausführungsform bietet sich vor allem dann an, wenn nur ein einziger seitlicher Luftanschluß im Bereich des großen Bohrungsdurchmessers vorhanden sein muß, wie z. B. bei Differenzdruckkolbenvibratoren. Bei dieser Ausführungsform weist also der Kolbenvibrator über den Großteil seiner Gesamtlänge eine im wesentlichen konstante, geringe Wandstärke auf, während nur im Bereich des Luftanschlusses bzw. der Luftanschlüsse diese Wand durch einen exzentrisch ringförmigen Ansatz verdickt ist. Auf der dem Luftanschluß gegenüberliegenden Seite kann dieser ringförmige Ansatz bündig mit der übrigen Zylinderwand abschließen.

Während die erstgenannte Ausführungsform vorzugsweise für Kolbenvibratoren vorgesehen ist, deren Kolben einen konstanten Durchmesser aufweist, und der im allgemeinen drei seitliche Luftanschlüsse hat, ist die zweitgenannte Ausführungsform vor allem bei Differenzdruckkolbenvibratoren zweckmäßig, deren Kolben im Längsschnitt stufenförmig verdickt ist und welche im Bereich des größeren Bodendurchmessers nur einen einzigen seitlichen Luftanschluß benötigen. Im letzteren Fall ist nämlich die für den Luftanschluß erforderliche größere Wandstärke auf einen schmalen, exzentrisch ringförmigen Ansatz beschränkt, während im übrigen die Wandstärke des Gehäuses so gering wie möglich gehalten wird. Bei Kolben mit im wesentlichen konstantem Durchmesser und mit mehreren seitlichen Luftanschlüssen im Bereich der entsprechenden Bohrung ist zwar eine solche Gestaltung ebenfalls möglich, erfordert jedoch mehrere oder einen sehr breiten derartigen ringförmigen Ansatz, so daß der damit verbundene Raumgewinn über die exzentrische Anordnung der zylindrischen Bohrung hinaus nicht mehr so beträchtlich ist.

Die Begriffe „Kolben mit im wesentlichen konstantem Durchmesser" und „entsprechende Bohrung" schließen dabei auch solche Ausführungsformen ein, bei welchen der Kolben und/oder die Bohrung für die Verbindung mit Luftzufuhr- oder -abfuhrbohrungen eine oder mehrere ringförmig umlaufende Nuten aufweisen.

Ausführungsbeispiele

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen

Fig.l a-c: verschiedene Ansichten eines Kolbenvibrators mit mehreren seitlichen Luftanschlüssen, Fig. 2 a-c: verschiedene Ansichten eines Differenzdruckkolbenvibrators mit einem seitlichen Luftanschluß im Bereich der

entsprechenden Bohrung und Fig. 3: schematisch den Schnitt durch ein Gehäuse eines dem Vibrator nach der Figur 2 entsprechenden herkömmlichen Differenzdruckkolbenvibratorgehäuses.

Das Gehäuse des Kolbenvibrators besteht gemäß Fig. 1 a aus einer Wand 1, einem Deckel 3 und einem Boden 4. In der zylindrischen Bohrung 5 ist axial verschieben ein dicht in der Bohrung 5 gleitender Kolben 2 vorgesehen, welcher seinerseits Quer- und Längsbohrungen sowie Ringnuten für die Verbindung der oberhalb und unterhalb des Kolbens 2 liegenden Räume mit entsprechenden Luftanschlüssen aufweist. Die in Figur 1 a links befindliche Wand 1 des Vibratorgehäuses weist eine deutlich geringere Wandstärke auf als auf der gegenüberliegenden Seite, auf der drei Luftanschlüsse 7 in axialer Richtung hintereinander

angebracht sind. Diese unterschiedliche Wandstärke ergibt sich aus der exzentrischen Anordnung der zylindrischen Bohrung bezüglich der ebenfalls zylindrischen äußeren Wandfläche 6 des Gehäuses, wie man auch aus den Figuren 1 b und 1 с erkennt.

Dabei ist Figur 1 b eine Schnittansicht entlang der Linien A-A in Figur 1, während in Figur 1 с eine Ansicht des Kolbenvibrators von oben dargestellt ist. Deckel 3 und Boden 4 sind in Aufweitungen der zylindrischen Bohrung 5 befestigt, beispielsweise durch Einschrauben, Löten, Kleben oder Schweißen.

Gegenüber einem herkömmlichen Kolbenvibrator mit einer zylindrischen Innenbohrung gleichen Durchmessers und konstanter (größerer) Wandstärke hat der in Figur 1 dargestellte Kolbenvibrator einem um ca. 15% geringeren Durchmesser. Geht man umgekehrt von einem vorgegebenen Maximaldurchmesser eines Kolbenvibrators für einen bestimmten Anwendungsfall aus, so werden die Vorteile dieser Ausführungsform der Erfindung noch deutlicher. In diesem Fall müßte nämlich die Bohrung eines herkömmlichen Kolbenvibrators gegenüber dem in Figur 1 dargestellten einen etwa 19% geringeren Durchmesser aufweisen, wodurch die Leistungsfähigkeit um etwa 35% abnehmen würde.

Noch ausgeprägter werden diese Unterschiede bei der Ausführungsform gemäß Figur 2, die einen Differenzdruckkolbenvibrator darstellt. Wie man erkennt, ist die zylindrische Bohrung 5 dieses Vibrators stufenförmig aufgeweitet und auch der Kolben 2 weist im Längsschnitt eine entsprechende Stufenform auf, wobei ein Kolbenabschnitt größeren Durchmessers in der zylindrischen Erweiterung 5' und der übrige Kolbenteil in der zylindrischen Bohrung 5 gleitet.

Ein solcher Differenzdruckkolbenvibrator hat im Bereich der zylindrischen Erweiterung 5' nur einen seitlichen Luftanschluß, der an einem exzentrisch ringförmigen Ansatz 8 angebracht ist. Im übrigen hat das Gehäuse dieses Vibrators im Bereich der zylindrischen Erweiterung 5' eine gleichmäßig geringere Stärke.

Bezüglich der Außenwand 6 in Höhe des Luftanschlusses 7 verlaufen die zylindrischen Bohrungen 5' bzw. 5 wiederum asymmetrisch bzw. exzentrisch, da sie zum übrigen Gehäuse konzentrisch sind und der ringförmige Ansatz 8 exzentrisch an der Wand 1 des Gehäuses angeordnet ist, wie man in Figur 1 a und in der Ansicht von oben gemäß Figur 1 b deutlich erkennt.

Figur 1 с ist eine Schnittansicht entlang der Linien B-B in Höhe des Luftanschlusses 7 in Figur 1 a.

In Figur 3 erkennt man noch, welchen Durchmesser ein dem in Figur 2 dargestellten Vibrator entsprechender herkömmlicher Vibrator gehabt hätte, bei welchem im Bereich der zylindrischen Erweiterung 5' die Wandstärke konstant der Wandstärke im Bereich des Luftanschlusses 7 entsprochen hätte.

Der seitliche Anschluß 7 kann generell auch durch ein sich seitlich erstreckendes Sackloch mit einer durch die Wand des Gehäuses achsparallel geführten Verbindungsbohrung gebildet sein, die ebenfalls eine gewisse Mindestwandstärke erfordert.

Abschließend folgt noch eine Tabelle, aus welcher die Steigerung der Leistungsfähigkeit des neuen, beispielhaft in Figur dargestellten Kolbenvibrators gegenüber einem herkömmlichen Kolbenvibrator deutlich wird, wobei zu beachten ist, daß die Leistung proportional zur jeweiligen Kolbenquerschnittsfläche ist. Dabei bezieht sich die Tabelle auf Kolbenvibratoren mit der maximalen Wandstärke A = 11 mm, die für einen herkömmlichen Kolbenvibrator als konstant angenommen wird, und einer minimalen Wandstärke B = 4 mm bei dem neuen Kolben, wobei jeweils Kolben gleichen Außendurchmessers miteinander verglichen werden und C1 den Durchmesser der Bohrung eines herkömmlichen Kolbenvibrators, C2 den Durchmesser der Bohrung des neuen Kondensators angibt.

= 4mm

8, Kolbenfläche ist 64,00mal größer

9, Kolbenfläche ist 20,25mal größer

10, Kolbenfläche ist 11,11 mal größer

11, Kolbenfläche ist 7,56mal größer

12, Kolbenfläche ist 5,76mal größer

13, Kolbenfläche ist 4,69mal größer

14, Kolbenfläche ist 4,00mal größer

15, Kolbenfläche ist 3,52m al größer

16, Kolbenfläche ist 3,16mal größer • 17, Kolbenfläche ist 2,89mal größer 18, Kolbenfläche ist 2,68mal größer ^: 19, Kolbenfläche ist 2,51 mal größer

C1 = 13, C2 = 20, Kolbenfläche ist 2,37mal größer C1 = 14, C 2 = 21, Kolbenfläche ist 2,25mal größer C1 = 15, C 2 = 22, Kolbenfläche ist 2,15mal größer C1 = 16, C 2 = 23, Kolbenfläche ist 2,07mal größer C1 = 17, C 2 = 24, Kolbenfläche ist 1,99mal größer C1 = 18, C 2 = 25, Kolbenfläche ist 1,93mal größer C1 = 19, C2 = 26, Kolbenfläche ist 1,87mal größer C1 = 20, C 2 = 27, Kolbenfläche ist 1,82mal größer C1 = 21, C 2 = 28, Kolbenfläche ist 1,78mal größer C1 = 22, C 2 = 29, Kolbenfläche ist 1,74mal größer C1 = 23, C 2 = 30, Kolbenfläche ist 1,70mal größer C1 = 24, C2 = 31, Kolbenfläche ist 1,67mal größer C1 = 25, C 2 = 32, Kolbenfläche ist 1,64mal größer

A =	= 11mm, B
C1	= 1,C2 =
C1	= 2,C2 =
C1	= 3,C2 =
C1	= 4,C2 =
C1	= 5,C2 =
C1	= 6,C2 =
C1	= 7,C2 =
C1	= 8,C2 =
C1	= 9,C2 =
C1	= 10,C2 =
C1	= 11,C2 =
C1	= 12.C2 =

Claims (7)

1. Kolbenvibrator, bestehend aus einem Gehäuse mit mindestens einer zylindrischen Bohrung, mindestens einem seitlich an die Bohrung geführten Luftanschluß und einem in der Bohrung längs verschieblichen Kolben, gekennzeichnet dadurch, daß die zylindrische Bohrung (5,5') zumindest in axialer Höhe des Luftanschlusses (7) asymmetrisch zur äußeren Wandfläche (6) des Gehäuses verläuft.

2. Kolbenvibrator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Wandfläche (6) des Gehäuses im wesentlichen über seine Gesamtlänge zylindrisch ist.

3. Kolbenvibrator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Wandfläche (6') des Gehäuses im wesentlichen zylindrisch und konzentrisch zur Bohrung (5, 5') ist und in axialer Höhe des Luftanschlusses (7) einen exzentrisch ringförmigen Ansatz (8) aufweist.

4. Kolbenvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Luftanschluß (7) im Bereich der größten Wandstärke des Gehäuses angebracht ist.

5. Kolbenvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß er ein Differenzdruckkolbenvibratorist.

6. Kolbenvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Luftanschlüsse (7) vorgesehen sind, die in axialer Richtung hintereinander im Bereich der größten Wandstärke des Gehäuses angeordnet sind.

7. Kolbenvibrator nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß er einen Kolben (2) mit im wesentlichen konstantem Durchmesser aufweist.