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Vibrator Die Erfindung betrifft einen Vibrator für industrielle Zwecke,
der dazu dient, beliebige Einrichtungen oder Maschinen in Vibrationen hoher Frequenz
zu versetzen. Beispielsweise werden Kernkästen, Paßplatten oder andere Formgeräte
zur Herstellung von Sandformen durch einen solchen Vibrator in Schwingungen versetzt,
um ein leichtes Abheben der Formen od. dgl. zu ermöglichen, oder es werden Behälter,
Trichter, Förderinnen od. dgl. vibrierend angetrieben, um einen gleichmäßigen Fluß
zerkleinerten Schüttgutes, z. B. Sand, zu gewährleisten.
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Die Erfindung geht aus von einem bekannten Vibrator mit zwei in einem
Gehäuse angeordneten Laufringen, auf deren einander zugekehrten inneren Schrägflächen
eine Kugel umläuft, welche durch einen aus einer im Gehäuse angeordneten Düse austretenden
Luftstrahl in kreisende Bewegung versetzt wird, wobei das Gehäuse mit einem Luftauslaß
versehen ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Le-Lebensdauer der Laufringe
und der Kugel wesentlich zu verlängern und den Ein- und Ausbau der neuen Laufringe
zu erleichtern und die Fertigung dieser Laufring erheblich zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Laufringe
an beiden Seiten mit Schrägflächen versehen sind, die symmetrisch zu den quer zu
den Ringachsen verlaufenden Mittelebenen der Ringe angeordnet sind.
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Dies hat den Vorteil, daß die Teilringe nach Abnutzung der Lauffläche
durch die rollende Kugel umgedreht oder gegeneinander vertauscht werden können,
so daß die bisher unbenutzten Schrägflächen der beiden Teilringe mit der Kugel in
Eingriff kommen.
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Hierdurch wird die Lebensdauer der Laufbahn verdoppelt.
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Die bisher bekannten Laufringe waren in aneinander anliegender Anordnung
im Gehäuse eingebaut, so daß eine die Laufringe durchdringende Lufteinlaßöffnung
in der Mitte der Laufbahn vorgesehen sein mußte und die Laufringe so in das Gehäuse
eingesetzt werden mußten, daß die Lufteinlaßöffnung der entsprechenden Bohrung des
Gehäuses gegenüberlag. Um zu verhindern, daß der Laufring sich im Gehäuse drehte,
wodurch die Bohrung des Gehäuses verschlossen worden wäre, mußte der Laufring mit
Preßsitz in das Gehäuse eingedrückt werden. Bei den erfindungsgemäß zur Anwendung
gelangenden Laufringen ist zwischen den beiden Ringen gemäß weiterer Ausbildung
der Erfindung ein Zwischenraum vorgesehen, in welchem die tangential angeordnete
Lufteinlaßöffflung des Gehäuses mündet. Die Laufringe werden daher nicht durch Bohrungen
geschwächt und können darüber hinaus einen gewissen losen Sitz im Gehäuse haben,
der eine kriechende Drehung der Laufringe im
Gehäuse ermöglicht. Hierdurch ergibt
sich eine gleichmäßigere Abnutzung der Ringe. Dies im Verein mit dem Fortfall der
Bohrungen ergibt eine weitere Verlängerung der Lebensdauer der Laufringe.
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Um eine möglichst lange Lebensdauer der Laufringe zu erzielen, hat
man ferner bereits vorgeschlagen, sowohl den Laufring als auch die Kugel aus hartem
Material, beispielsweise aus Wolframkarbid, einer Verbindung zwischen Metall und
keramischen Massen oder aus gesinterten, pulverisierten Metallverbindungen herzustellen.
Laufringe aus den genannten Verbindungen, insbesondere aus Verbindungen von Metallen
und keramischen Massen, sind sehr spröde und brüchig. Das bisher erforderliche Einpressen
der Laufringe, um ihre Drehung gegenüber dem Gehäuse zu verhindern, hatte jedoch
eine große Anzahl zerbrochener Laufringe zur Folge. Dies wird ebenfalls durch die
Anwendung von lose in das Gehäuse eingesetzten Laufringen vermieden, die eine kriechende
Drehung vollführen können. Der lose Sitz der beiden Laufringe in dem Gehäuse vermeidet
den Bruch beim bisherigen gewaltsamen Einpressen des Laufringes.
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Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung gelangen auswechselbare Düseneinsätze
mit kalibrierten Bohrungen verschiedener Größe zur Anwendung. Dies ermöglicht es,
den Vibrator auf verschiedenen Luftverbrauch und verschiedene Umlaufzahlen der Kugel
einzustellen, indem lediglich die Düse ausgewechselt wird. Die auswechselbaren Düsen
bestehen vorzugsweise aus einem thermoplastischen oder wärmehärtenden
Kunststoff,
der leicht geformt werden kann. Die Düsenöffnung kann auch als Venturiöffnung ausgebildet
sein, wenn dies zur Beschleunigung des Luftstromes gewünscht wird.
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Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist am Vibratorgehäuse eine
Mehrzahl von mit Bohrungen versehenen Augen oder Vorsprüngen vorgesehen, die tangential
zur Laufbahn der Kugel angeordnet sind und die je nach Wunsch entweder als Einlaß
benutzt und mittels eines Schlauches mit der Druckluftquelle verbunden werden können
oder als Auslaß direkt oder über einen Auslaßschlauch in die Atmosphäre münden können.
Die beschriebene Anwendung zweier in seitlichem Abstand voneinander angeordneter
Teilringe ermöglicht es ferner in günstiger Weise, die verbrauchte Luft durch zwischen
den beiden Teilringen angeordnete Bohrungen abzuleiten und sie mittels der genannten,
mit Gewindebohrung versehenen Augen mit einem Luftschlauch zu verbinden, so daß
die ausströmende komprimierte Luft zu einem zweiten Vibrator geleitet werden kann.
Die Anordnung einer Mehrzahl solcher Augen, die die Gehäusebohrungen enthalten,
ermöglicht es auch, bei ein und demselben Vibrator den Lufteinlaß entweder in der
einen Richtung zu bewirken, so daß die Kugel in einer ersten Richtung angetrieben
wird, oder den Lufteinlaß in der entgegengesetzten Richtung zu bewirken, so daß
die Kugel in entgegengesetzter Richtung umläuft.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung
einiger Ausführungsbeispiele hervor.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht, teils in Ansicht und teils im Schnitt,
einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Fg. 2 ist ein Querschnitt, im wesentlichen
nach Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 ist eine Teilansicht, ähnlich der Fig. 2, einer
abgeänderten Ausführungsform der Erfindung; Fig.4 ist eine Teilansicht, ähnlich
der Fig. 1, mit einer abgeänderten Form der Einlaßdüse; Fig. 5 ist eine Seitenansicht
in kleinerem Maßstab einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Mehrzahl von
Augen für die Zu- oder Abführungsöffnungen.
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Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Vibrator enthält ein vorzugsweise
gegossenes Gehäuse 10 in Form eines Kreisringes 11 mit vorspringenden Lappen oder
Füßen 12. Diese Füße enthalten Bohrungen, durch welche Schrauben hindurchtreten,
die den Vibrator mit der Maschine oder der Vorrichtung verbinden, die in Schwingungen
versetzt werden soll. Im wesentlichen tangential angeordnet und gegenüber dem Ringteil
11 vorspringend sind zwei oder mehr Augen 14, 15 usw., die zur Verbindung mit einer
Lufteinlaßleitung oder einer Luftauslaßleitung dienen. Diese Augen haben an ihrem
inneren Teil Bohrungen 18, die sich nach außen bei den Schrägflächen 19 erweitern
und in Gegenbohrungen 21 übergehen. Die letzteren sind mit Innengewinde versehen
und dienen zur Verbindung mit Kupplungsstücken 24, an die ein Luftschlauch26 für
die Zuluft bzw. gegebenenfalls ein Luftschlauch 27 für die Abluft angeschlossen
ist. Die Bohrung 18 desjenigen Auges, das mit der Druckluftquelle verbunden wird,
enthält einen herausnehmbaren Düseneinsatz 29, der weiter unten beschrieben wird.
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Der ringförmige Teil 11 des Gehäuses ist beiderseits offen. Er kann
beiderseits durch zwei kreisförmige Deckel 31 und 32 abgeschlossen werden, die durch
eine in Achsrichtung angeordnete Schraube 33 gehalten werden. Auf ihrer Innenseite
haben die beiden
Deckel 31 und 32 kegelförmige Vorsprünge 34, welche den inneren
Teil der Laufbahn der Kugel begrenzen.
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Die Schraube 33 geht durch ein glattes Loch 35 der Scheibe31 hindurch
und greift mit Gewinde in ein Gewindeloch 36 der Scheibe 32 ein. Zwischen den Kopf
der Schraube33 und den Deckel31 kann eine Scheibe 37 gelegt sein.
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In dem ringförmigen Gehäuseteil 11 ist eine kreisförmige Laufbahn
40 angeordnet, in welcher eine Kugel41, angetrieben durch den aus der Einlaß düse
29 eintretenden Luftstrom, rollend umläuft. Die Laufbahn 40 enthält die beiden obenerwähnten
Teilringe, die unter sich gleich und mit den Bezugszeichen42a und 42b bezeichnet
sind. Die Ringe sind mit Schrägflächen43' und 43" bzw. 44' und 44" versehen, die
symmetrisch unter gleichen Winkeln geneigt sind.
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Zwischen diesen symmetrischen Schrägflächen hat jeder der Ringe eine
gerade Fläche 48. Diese mittlere Fläche 48 verringert die Möglichkeit, daß eine
Verformung einer der schrägen Laufflächen durch die Rollwirkung der Kugel auf die
andere Schrägfläche übergreift. Die einander zugekehrten parallelen Flächen der
Teilringe42a und 42 b werden in dem Gehäuse 11 durch eine ringförmige Rippe 45 im
Abstand voneinander gehalten, die gegenüber der zylindrischen Innenfläche 46 des
ringförmigen Gehäuses 11 etwas vorspringt. Die Endenl8 der Bohrungen der Augen 14
und 15 für den Ein- bzw. Auslaß der Luft gehen durch die mittlere Rippe 45 des Gehäuses
hindurch zur Mitte der Laufbahn 40. Bei der Ausführungsform nach Fig.2 greifen die
Deckel 31 und 32 in die zylindrische Innenfläche 46 des ringförmigen Gehäuses 11
ein und legen sich direkt gegen die parallelen Außenflächen der Teilringe 42a und
42b. Diese Teilringe haben einen verhältnismäßig losen Sitz in der zylindrischen
Fläche 46 des ringförmigen Gehäuses 11, so daß die Ringe leicht in das Gehäuse eingesetzt
und aus diesem herausgenommen werden können, ohne daß die Gefahr eines Bruches beim
Einsetzen und Herausnehmen besteht. Dies ermöglicht eine gewisse kriechende Drehung
der Ringe42a und 42 b in dem Gehäuse, ohne die Ringe der Möglichkeit eines Bruches
beim Einsetzen und Herausnehmen auszusetzen. Die Drehung der Teilringe42a und 42b
in dem Gehäuse erfolgt infolge der Drehmomentwirkung der mit großer Geschwindigkeit
rollenden Kugel 41. Die Deckel 31 und 32 können gegebenenfalls einen Teil der Drehbewegung
der Teilringe 42 CL und 42b mitmachen, was von der Enge der Passung der Deckel innerhalb
der zylindrischen Flächen 46 abhängt.
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Wenn das eine Paar der Laufflächen durch die mit großer Geschwindigkeit
umlaufende Kugel 41 abgenutzt ist, werden die Deckelscheiben31 und 32 abgenommen
und die Teilringe 42a und 42 b derart umgesetzt, daß die Kugel 41 jetzt auf dem
anderen Paar der Laufflächen rollt. Beispielsweise können die Teilringe42a und 42b
auf der gleichen Seite des Vibratorgehäuses verbleiben, wobei sie lediglich umgedreht
werden; oder sie können ohne Umdrehen auf die andere Seite des Vibratorgehäuses
gesetzt werden. In beiden Fällen bieten sie der rollenden Kugel eine neue, noch
nicht abgenutzte Laufbahn dar. Durch diese Austauschbarkeit der Teilringe mit doppelten
Laufflächen wird die Lebensdauer der Lauffläche praktisch verdoppelt.
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Infolge der losen Passung der Teilringe 42a und 42 b innerhalb der
Zylinderflächen 46 des ringförmigen Gehäuses 11 wird es praktisch in vorteilhafter
Weise möglich, diese Ringe aus Wolframkarbid oder einer Verbindung von Metall und
keramischer Masse herzustellen.
Die lose Fassung vermeidet den relativ
hohen Anteil an Brüchen, denen diese sehr spröden Laufringe ausgesetzt sind, wenn
sie infolge eines Preßsitzes mit Gewalt eingesetzt und herausgenommen werden müssen.
Die Kugel 41 kann ebenfalls aus Wolframkarbid oder einer Verbindung aus Metall und
keramischer Masse bestehen. Diese harten Verbindungen verringern die Abnutzung und
erhöhen damit die Lebensdauer des Vibrators in erheblichem Maße.
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Der Düseneinsatz 29 der Fig. 1 für die Lufteinlaßöffnung besteht
aus thermoplastischem Material oder aus einem wärmehärtenden Kunststoff, beispielsweise
aus Nylon, Teflon od. dgl. Die Düseneinsätze können daher in billiger Weise mit
verschieden großen kalibrierten Öffnungen geformt werden gewünschtenfalls können
diese Öffnungen oder Bohrungen die Form eines Venturirohres erhalten. Der aus Kunststoff
bestehende Einsatz 29 liegt in einer Zwischenbohrung 22 zwischen der inneren Bohrung
18 und der äußeren, mit Gewinde versehenen Bohrung 21. Der Einsatz hat in dieser
Zwischenbohrung 22 lediglich einen engen Gleitsitz, so daß er leicht herausgenommen
und durch Einsätze mit anderen Düsenöffnungen ersetzt werden kann. Das innere Ende
des Einsatzes 29 legt sich gegen den Absatz 23 zwischen der Bohrung 18 und der Zwischenbohrung
22. Die Länge des Düseneinsatzes ist nicht kritisch. Ist der Einsatz von abnormer
Länge, so tritt sein Ende lediglich in die Bohrung des Kippels 24 ein. Die Anwendung
herausnehmbarer Düseneinsätze 29 vermeidet auch die Kosten, die bisher infolge des
Bruches der kleinen Bohrer zum Ausbohren der Düsenöffnung auftraten, wodurch das
Guß stück unbrauchbar wurde. Bisher war es üblich, mit einem feinen Bohrer die kalibrierte
Düsenöffnung direkt in das Guß stück zu bohren. Diese kleinen Bohrer brechen sehr
leicht; bricht der bereits tief in dem Gußstück sitzende Bohrer, so bleibt im allgemeinen
nichts anderes iibrig, als das Gußstück zu verwerfen.
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Das zweite Auge 15 für den Anschluß eines Schlauchnippels hat vorzugsweise
die gleichen Bohrungen 18, 21 und 22 wie das erste Auge 14. Der Düseneinsatz29 kann
daher auch in die zweite Bohrung 15 eingesetzt werden, wenn es erwünscht ist, daß
die Kugel die entgegengesetzte Umlaufrichtung erhält.
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Die Luftauslaßöffnung des Vibrators, für welche entweder das Auge
14 oder das Auge 15 dienen kann, kann direkt in die Atmosphäre geführt werden; sie
kann aber auch mittels eines Schlauches27 aus dem betreffenden Raum herausgeführt
oder zum Einlaß eines zweiten Vibrators geleitet werden, falls eine Mehrzahl von
Vibratoren hintereinandergeschaltet werden soll.
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Fig.3 zeigt eine Abänderung des Vibrators, bei welcher die umlaufenden
Kanten der Deckelplatten 31 und 32 an ringförmigen Sitzflächen 51 an den Enden der
Zylinderflächen 46 anliegen. Hierdurch wird der durch die Mittelschraube 33 auf
die Deckel ausgeübte Druck mittels der Sitzflächen 51 vom Gehäuse aufgenommen; dieser
Druck wirkt daher nicht auf die Teilringe42a und 42b ein. Diese Abänderung verringert
die Möglichkeit eines Bruches der spröden Laufringe noch weiter. Diese abgeänderte
Ausführungsform kann auch datm zur Anwendung gelangen, wenn man den Laufringen die
Möglichkeit einer größeren Drehung geben will.
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Auch die Form der Laufringe42a und 42b ist bei Fig.3 abgeändert.
Die Laufflächen43' und 43", 44' und 44" sind konkav statt in Form eines geraden
Kegelmantels ausgebildet. Die konkave Krümmung hat im wesentlichen den gleichen
Radius wie die Kugel
41, so daß die Kugel mit einer größeren Fläche auf dem Laufring
aufliegt.
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Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Einsatzes 29a für
die Lufteinlaßdüse. Dieser Einsatz hat einen verdickten Kopf 55, der aus einem Stück
mit dem dünnen Düsenteil 56 besteht. Der Kopf ist mit dem dünnen Ende durch einen
schrägen Absatz 57 verbunden. Der Kopf 55 liegt in der Gewindebohrung 21; die schräge
Fläche 57 legt sich gegen die entsprechende Schrägfläche 19 des Gehäuses. Die Düsenöffnung
29' hat am äußeren Ende eine Gewindebohrung59. Die Gewindebohrung 59 ermöglicht
es, eine Schraube einzusetzen, um den Düseneinsatz 29a zwecks Auswechselung herauszuziehen.
Der ~Düseneinsatz 29a kann aus Metall oder Kunststoff bestehen.
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Fig. 5 zeigt eine weitere Abänderung des Vibrators.
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Das Vibratorgehäuse 10 hat vier Augen 14, 15, 16 und 17 zum Anschluß
eines Luftschlauches; die Augen 16 und 17 sind den Augen 14 und 15 gegenüber angeordnet.
Alle vier Augen haben die beschriebenen Bohrungen 18 und die Zwischenbohrungen 22,
je nach Art des zu benutzenden Düseneinsatzes. Jedes der vier Augen kann mit dem
Luftzuführungsschlauch 26 verbunden werden, und jedes andere Auge oder auch zwei
oder drei derselben können als Auslaß dienen, wobei die Abführung der Luft entweder
direkt in die Atmosphäre geleitet oder über einen oder mehrere Auslaßschläuche 27
aus dem Raum herausgeführt oder anderen Vibratoren zugeführt werden kann. Die Anwendung
eines Luftabführungsschlauches 27 erweist sich häufig als notwendig, beispielsweise
wenn der Vibrator sich in einer Flüssigkeit oder in irgendeinem Schüttgut befindet
und es nachteilig ist, die Luft in die Flüssigkeit oder in das Schüttgut einzuleiten,
oder wenn die Gefahr besteht, daß giftige oder gefährliche Staubteilchen aufgewirbelt
werden. Bei Benutzung des Gehäuses mit vier Augen gemäß Fig.S kann in den Fällen,
in welchen nur ein einziger Luftabführungsschlauch 27 zur Anwendung gelangt, die
Offnung der anderen beiden Augen durch einen Stopfen verschlossen werden.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß bei Benutzung des Auges 14 als Lufteinlaß
das gegenüberliegende Auge 16 ohne weiteres als Luftauslaß benutzt werden kann,
obwohl es dem Auge 14 entgegengesetzt gerichtet ist und obwohl nur ein kleiner Teil
des kreisförmigen Weges der Kugel 41 dazwischenliegt. Ein in dieser Weise angetriebenerVibrator
arbeitet im wesentlichen mit der gleichen Drehzahl und dem gleichen Wirkungsgrad
wie ein Vibrator, bei dem das Auge 15 als Luftauslaß dient. Die Befestigung eines
solchen Vibrators mit vier Augen kann durch Schrauben erfolgen, welche durch Bohrungen
62 der zwischen je zwei Augen angeordneten Rippen 63 hindurchtreten.
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Die Anwendung zwei er getrennter Teillaufringe 42a und 42b hat eine
Reihe von Vorteilen. Die Herstellung des geteilten Laufringes ist einfacher und
erfordert weniger von dem teuren Material als die Herstellung der bekannten einteiligen
Laufringe mit zwei getrennten Laufbahnen, die durch einen dazwischenliegenden Rippenteil
miteinander verbunden sind. Dieser Rippenteil muß eine Öffnung oder Bohrung haben,
durch welche die komprimierte Luft einströmt. Die Anordnung einer solchen Bohrung
macht es erforderlich, daß der Ring in dem Gehäuse einen strengen Preßsitz hat;
andernfalls könnte der Ring sich drehen, so daß die Bohrung des Laufringes nicht
mehr der Einlaßbohrung des Gehäuses gegenübersteht. Der Zwischenraum zwischen den
beiden Teilringen 42a und 42b und die Tatsache, daß auch die Luftauslaßöffnung
sich
in diesem Zwischenraum befindet, macht darüber hinaus den Vibrator selbstreinigend,
da Abrieb, überschüssiges Ö1, Wasser oder andere Fremdkörper längs der Kreisbahn
wandern können, ohne die Kugel zu behindern; diese Fremdkörper werden dann zentrifugal
durch die Auslaßöffnung 18 der Rippe 45 abgeführt.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele, sondern umfaßt auch Abänderungen, die im Rahmen des dargelegten
Erfindungsgedankens liegen.
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PATENTANSPRVCIIE: 1. Vibrator mit zwei in einem Gehäuse angeordneten,
einander zugekehrten Laufringen, auf deren inneren Schrägflächen eine Kugel umläuft,
welche durch einen aus einer im Gehäuse angeordneten Düse austretenden, auf sie
auftreffenden Luftstrahl in kreisende Bewegung versetzt wird, wobei das Gehäuse
mit einem Luftauslaß versehen ist, dadurch tekennzeichnet, daß die Laufringe (42a
und 42 b) an beiden Seiten mit Schrägflächen (43', 43" 44', 44") versehen sind,
die symmetrisch zu den quer zu den Ringachsen verlaufenden Mittelebenen der Ringe
angeordnet sind, und daß wahlweise die einen Schrägflächen der Ringe oder, bei Abnutzung
dieser Flächen nach Umdrehen bzw. Umsetzen der Laufringe, die anderen Schrägflächen
als Laufflächen für die Kugel verwendbar sind.