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Schwingungserzeuger mit einer auf der Welle eines Elektromotors sitzenden
rotierenden Unwuchtmasse Die Erfindung betrifft Schwingungserzeuger mit einer auf
der Welle eines Elektromotors sitzenden Unwuchtmasse, die im Inneren eines als Ölbehälter
dienenden Gehäuses umläuft.
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In einem bekannten Rohrvibrator verhältnismäßig geringer Leistung
laufen die Unwuchtmassen in einem geschlossenen Gehäuse um und verwirbeln die in
dem Gehäuse befindliche Luft; die dabei entstehende Wärme wird über Buchsen und
Spannhülsen abgeführt. Das Schmieröl wird von einem Propeller zu den Lagern gefördert,
wobei das zweite Lager jedoch nur noch Öl in Nebelform erhält.
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Bei einem anderen bekannten Schwingungseræeuger werden die Vibrationen
mit Hilfe zweier Riemenscheiben mit außermittigem Schwerpunkt erzeugt, die an den
Enden einer Welle sitzen und durch Riemen von einer Transmission oder einem Vorgelege
angetrieben werden.
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Ein weiterer bekannter Schwingungserzeuger besteht aus einem drehbar
gelagerten riemengetriebenen Blechgehäuse, in dem mittels Zwischenwänden Zellen
gebildet werden, die zur Aufnahme der z. B. durch Eingießen von Blei od. dgl. Igeschaffenen
Unwucht dienen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Schwingungserzeuger
großer Leistung für hohe Frequenzen mit großer Betriebssicherheit und langer I,ebensdauer
zu schaffen.
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Solche starke Schwingungserzeuger sind. beispielsweise auf folgenden
Anwenldungsgebieten erwünscht: um Schüttelförderer damit auszurüsten, um schnell
hin- und hergehendel Antriebe damit auszurüsten, um Gußformen in Vibration zu versetzen,
die starke Elemente aus Eisearbetoni im Gewicht von mehreren Tonnen enthalten, um
Gußformen für die Fabrikation der Böden von Thomas-Konvertern im Gewicht von mehreren
Tonnen in Vibration zu versetzen.
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Mit hohen Drehzlahlen in einem geschlossenen Gehäuse umlaufende Unwuchtmlassen
rufen eine starke Verwirbelung des in diesem Gehäuse befindlichen Mediums, beispielsweise
Luft, hervor, die eine erhebliche Wärmeentwicklung zur Follge hat, die sich den
Lagern mitteilt. Daneben nimmt bei großen Leistungen des Schwingungserzeugers auch
die Lagerbelastung der Unwuchtwelle stark zu, diq ebenfalls eine erhebliche -Erwärmung
der Lager zeitigt. Zusammen mit der erhöhten Lagerbelastung großer Schwingungserzeuger
führt die Wärm-eentwicklung bei einfacher Fettschmierung der Lager zu erheblicher
Verringerung der Lager-1 ebens dauer und vorzeitigen Ausfällen der Schwingungserzeuger.
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Die Erfindung erreicht eine Verbesserung der Betriebssicherheit und
Verlängerung der Lagerlebensdauer durch Verkleiden der rotierenden Unwuchtmasse
mit einer rotationssymmetrischen, strömungsgünstig geformten Kapsel, die mit der
Unwuchtmasse umläuft; die Kapsel taucht dabei mit ihrem Außenrand in den Ölsumpf
ein und fördert das 01 durch geeignete Öffnungen in das Lager der Welle.
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Die strömungsgünstige Verkleidung vermindert, vor allem wenn die
Oblerflächen poliert werden, die Verwirbelung des in dem Gehäuse befindlichen. Mediums
und damit dessen Aufheizung auf den geringstmöglichen Wert. Dadurch entfällt wiederum
die Aufheizung der immer in der Nähe-der Unwuchtmassen angeordneten Lager durch
Wärmeleitung vom Gehäuse und der Unwuchtmasse zu dem Lager. Im Gegenteil findet
jetzt ein Wärmetransport in umgekehrter Richtung vom Lager zum kühler bleibenden
Gehäuse statt.
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Weiterhin ermöglicht die strömungsgünstige Verkleidung der Unwuchtmassen
auf einfache Weise die Schaffung eines Ölkreislaufes zur Schmierung der Lager und
zur Abführung der im Lager entstehenden Wärme, wobei wesentlich--ist, daß. die Förderung
des Öls aus dem Gehäusesumpf zu den Lagern durch die gewählte Form der mit den Unwuchtmassen
rotierenden Verkleidung -nicht zur Bildung von schädlichem (51schaum oder Ölnebel
neigt.
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Auf diese Weise ist es - möglich, die Leistung der Schwingungserzeuger
mit rotierender Unwucht merklich zu erhöhen und Schwingungserzeuger dieser Gattung
mit großer Leisstomg zu schaffen, wie sie für
die oben aufgeführten
und für weitere Verwendungszwecke verlangt werden.
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Nachstehend wird die Erfindung mit ihren Vorteilen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Fig. 1 und 2 zeigen schematisch die Anordnung ge mäß der Erfindung;
Fig. 3 ist ein senkrechter Axialschnitt, Fig. 4 eine Seitenansicht der Kapselung
der Unwuchtmasse, Fig. 5 eine Ansicht der Mitnehmervorrichtung für das Öl, Fig.
6 eine andere Anordnung des Ölmitnehmers.
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Ein Schwingungserzeuger enthält im wesentlichen eine Welle 10 eines
Elektromotors, die in einem Lager ruht, das schematisch bei 1i angedeutet ist und
als Gleit- oder Wälzlager (Kugel-, Rollen-, Nadellager usw.) ausgebildet sein kann.
Auf der Welle 10 ist eine Masse 12 befestigt, die die Unwuchtmasse bildet und sich
zusammen mit wider Welle 10 dreht.
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Gemäß der Erfindung wird die Unwuehtmasse 12 mit einer rotationssymmetrischen,
hydrodynamisch günstig ausgebildeten Kapsel 16 verkleidet wodurch das drehende,
seine Unwucht behaltende Teil die äußere Gestalt einer zusammenhängenden Scheibe
von irgendeinem geeigneten strömungsgünstigen Querschnitt erhält, die bei ihrer
Rotation im Raum 15 keine Wirbel erzeugt.
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Das Schmieröl wird in das Gehäuse 13 eingefüllt und sammelt sich
in dessen unterem Teil 17. Die Kapsel 16 taucht in das Öl 17 ein und nimmt bei Rotation
der Achse 10 das Öl mit und befördert es zum oberen Teil des Gehäuses 13, von dem
es, wie <die Pfeile zeigen, zur Schmierung zum Lager 11 fließt Dadurch wird in
dem Schwingungserzeuger ein erswungener und andauernder Umlauf des Sehmieröles gewährleistet.
Dieser Ölumlauf ergibt zusammen mit der Herabsetzung der Erwärmung eine große Betriebssicherheit
des Schwingungserzeugers und verlängert die Lebensdauer der Gleit- oder Wälzlager
11.
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In der Ausführungsform nach Fig. 3 hat Ender Schwingungserzeuger
eine Welle 10, deren Ende 18 in dem Wälziager 1§ (einem Kugel-, Rollen-, Nadellager
od. dgl.) oder in einem in das Maschinengestell 20 eingebauten Gleitlager ruht.
Auf idem Ende 18 der Welle 10 ist mit dem Keil 21 <die gekapselte Unwuchtmasse
befestigt.
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Diese besteht aus einer Nabe22, die einen kreisrunden Steg 23 mit
Wänden 24 und 25 trägt, wobei die Wand 25 dicker lausgeführt ist als die Wand 24.
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Das ganze bildet auf der Seite des Maschinengestbells eine strömungsgünstige
Kapselung. Auf der entgegengesetzten Seite ist auf den Rändern 24, 25 mit Schraubein
27 eine Scheibe 26 befestigt, tdie den hohlen Teil der Unwuchtmasse abschließt.
Die Scheibe26 wirtd außerdem durch eine Mittel scheibe 28 festgehalten, die an der
Welle durch die Schraube 29 befestigt ist Die Scheibe 26 erhält zweckmäßig einen
merklich größeren Durchmesser als der Außendurchmesser der Unwuchtmasse 23 und wird
an ihrem Umfang zu einem Rand 30 abgebogen.
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Auf diese Weise erhält die so ausgebildete Unwuchtmasse die Gestalt
einer geschlossenen Scheibe ohne merkbare Rauhigkeiten und Vorsprünge, die in der
Umgebungsluft Wirbel hervorrufen könnten. Diese Masse ist im Inneren Ides Gehäuses
15 untergebracht, das das Maschinengestell 20 abschließt und gleichzeitig als Ölbehälter
dient. Das Öl wird oben durch eine Einfüllschraube 31 zugeführt und kann unten an
der Entleerungsschraube 32 abgelassen werden.
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Der Rand 30 oder Scheibe 26 taucht in das Öl im unteren Teil des
Gehäuses 15 ein und nimmt, wenn sich die gekapselte Unwuchtmasse dreht, das Öl zum
oberen Teil des Gehäuses mit und spritzt es gegen eine Umlenkwand 33. Von dort läuft
<das Öl an der Umlenkwand 33 herunter und. gelangt durch die Kanäle 34 und 35
in das Wälzlager 19, schmiert das Lager 19 und läuft, die Lagerwärme abführend,
durch die Kanäle 36 und 37 in den Grund des Gehäuses 15 zurück.
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Auf diese Weise dient die strömungsgünstige Kapselung der auf Ider
Achse 10 festsitzenden Unwuchtmasse, die die Wirbelwirkungen der Rotation dieser
Masse beseitigt, gleichzeitig dazu, dem Schmieröl einen beschleunigten Umlauf zu
verleihen. Diese beiden Wirkungen ergeben eine erhebliche Verbesserung der Betriebssicherheit
eines so ausgeführten Schwingungserzeugers.
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Die gekapselte Unwuchtmasse kann dabei auf jede beliebige Art ausgeführt
werden, z. B. wie in Fig. 4 gezeigt, wo die Teile 24 und 25 durch Rippen 38 mit
dem Steg 23 und mit der Nabe 22 verbunden sein.
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Mit dieser Bauweise weist ldie Masse im Innern eine Aufeinanderfolge
von Zellen 39, 40 auf. Die dem Rand 25 benachbarten Zellen 39 in dem zur Ausbildung
der Unwucht beschwerten Teil können zur genasen Anpassung jeder Unwucht noch zusätzlich
irgendwie beschwert werden, beispielsweise,durch das Einbringen eines Stoffes von
höherer Wichte.
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Die Scheibe 26, die in leder Ausführungsform nach Fig. 3 einen gerade
oder gekrümmt umgebogenen Rand 30 hat, kann statt dessen an ihrem Umfang Einschnitte
41 oder auch Vorsprünge 42 tragen, die die Rolle von Schöpflöffeln spielen, oder
es können auch gleichzeitig Einschnitte und Vorsprünge vorhanden sein, die das Öl
mitnehmen und gegen die Umlenkwand 33 werfen. Mit der Scheibe nach Fig. 3 können
auch zu ihrer Ergänzung eine oder mehrere Scheiben nach Fig. 5 verwendet werden.
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In der Abänderung nach Fig. 6 trägt die Scheibe 26 oder eine an der
rotierenden Unwuchtmasse befestigte zusätzliche Scheibe einen oder mehrere Kanäle
43 in Spiralform. Diese Kanäle können entweder ein spiralig eingerolltes Rohr oder
eine mit -der Scheibe 26 fest verbundene einfache Wand mit einwärts ge krümmtem
Querschnitt sein. Wenn sich die Scheibe 26, von der fest mit ihr verbundenen rotierenden
Unwuchtmasse mitgenommen, in der Pfeilrichtung dreht taucht das Ende 44 wider Spirale
43 bei jeder Umdrehung einmal in das Öl des Gehäuses 15 ein und hebt eine Ölmenge
an, die durch ihre Trägheit nach der Mitte 45 gedrückt wird, von wo sie durch ein
oder mehrere Löcher46 zu den zu schmierenden Stellen geleitet wird.
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Selbstverständlich kann jdie Scheibe mit dem spiraligen Rohr nach
Fig. 6 selbst alls Verkleidungselement für die rotierende Masse oder gesondert verwendet
werden, und zwar allein oder nrit Scheiben nach Fig. 5, wobei je n<ach der gewünschten
Schm-ierwirkung alle Kombinationen möglich sind.
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Bei jeder Ausführungsform kann es, um die strömungsgünstige K'apselung
der rotierenfien Masse nach der Erfindung voll auszunutzen, vorteilhaft sein, die
strömungsgünstig gekapselte Oberfläche ebenso wie die Innenwand des Gehäuses 15
und ebenso die Umlenkorgane oder alle anderen inneren Organe mit polierten Oberflächen
auszuführen.
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Wenn aacii die Erfindung nur an Hand von Schwingungserzeugern mit
nur einer Unwuchtmasse erläutert wurdie, so umfaßt die Erfindung selbstverständlich
auch
Vorrichtungen mit zwei oder mehr Unwuchtmassen.
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Die Vorteile, die die Erfindung mit sich bringt, werden durch den
folgenden Vergleich veranschaulicht: Ein gewöhnlicher Schwingungserzeuger von 2000
Watt mit Fettschmierung der Lager wurde schon nach 1000 Betriebsstunden unbrauchbar.
Derselbe Sahwingungserzeuger mit windschlüpfiger Umkleildung der Unwuchtmasse und
Öl schmierung, wobei das Öl durch die Unwuchtverkleidung mitgenommen und eine Schaum-
oder Emulsionsbildung vermieden wird, ergibt eine achtmal so große Lebensdauer von
8000 Betriebsstunden.
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PATENTANSPROCHE: 1. Schwingungserzeuger mit einer auf der Welle eines
Elektromotors sitzenden rotierenden Unwuchtmasse, die im Inneren eines als Ölbehälter
dienenden Gehäuses umläuft, dadurch gekennzeich-
net, daß die rotierende Unwuchtmasse
(12, 23) von einer rotationssymmetrischen, hydrodynamisch günstig ausgebildeten
Kapsel (16, 26) umgeben ist, die mit der Unwuchtmasse (12, 23) umläuft, und daß
die Kapsel (16, 26) mit ihrem Außenrand in den Olsumpf (17) eintaucht und das Öl
durch Öffnungen (34, 35) in das Lager (11, 19) der Welle (10) fördert.