DE1458580C

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Publication number: DE1458580C
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Description

Die Erfindung betrifft einen unharmonischen elektrischen Vibrator zur Erzeugung gerichteter Störwechselkräfte unterschiedlicher Amplitude, bestehend aus mindestens zwei Paaren mit Exzentern versehener, zueinander paralleler und entgegengesetzt rotierender Einzelwellen, welche paarweise in parallelen Ebenen angeordnet sind und ein ganzzahliges, von I verschiedenes Drehzahlverhältnis aufweisen.The invention relates to an inharmonic electric Vibrator for generating directed disturbance alternating forces of different amplitudes, consisting of of at least two pairs of eccentrics, parallel and opposite to each other rotating single shafts, which are arranged in pairs in parallel planes and an integer, have a speed ratio different from I.

Solche Vibratoren werden in der Technik auf vielfältigen Gebieten angewendet, beispielsweise zum Einrammen und Herausziehen von Pfählen, Spundbohlen, Bohrungsverkleidungen, zum Stampfen und Verdichten von Beton, zum Verdichten des Erdreiches bei Erdarbeiten, zum Sortieren und Fördern von Massengütern.Such vibrators are used in technology in a variety of areas, for example for Driving in and pulling out piles, sheet piles, bore linings, for ramming and Compaction of concrete, for compacting the soil during earthworks, for sorting and conveying of bulk goods.

Durch die Überlagerung der Schwingungen des Rotorpaares von beispielsweise doppelter Frequenz über die Schwingungen des anderen Rotorpaares mit einfacher Frequenz resultiert eine Fliehkraftverteilung, deren nach unten gerichtete Maximalamplitude »o größer ist als die nach oben gerichtete, obwohl natürlich das Integral der Fliehkraft über eine volle Periode nach wie vor 0 ist. Hierdurch wird die Stoijkrait beispielsweise auf die Pfahlspitze vergrößert, aber auch die Wirksamkeit bei Anwendung des Vibrators als Rüttler oder Verdichter oder Förderer wird verbessert. By superimposing the vibrations of the pair of rotors, for example twice the frequency A centrifugal force distribution results via the vibrations of the other pair of rotors with a single frequency, whose downwardly directed maximum amplitude »o is greater than the upwardly directed, although natural the integral of the centrifugal force over a full period is still 0. This creates the stoijkrait For example, increased to the pole tip, but also the effectiveness when using the vibrator as a vibrator or compactor or conveyor is improved.

Bei den aus der Zeitschrift »Der Bauingenieur«, Heft 4, I960, S. 151, bekannten Schwingrammen dieser Art sind jedoch alle Wellen von einem gemeinsamen Antriebsmotor aus über entsprechende Getriebe angetrieben. Es sind also relativ aufwendige Getriebe, insbesondere Zahnradgetriebe erforderlich, die bei den periodisch wechselnden, stoßweisen Belastungen einem schnellen Verschleiß unterliegen und außerdem relativ laut arbeiten. Zur Überbrückung des relativ großen Abstandes zwischen den einzelnen Exzenterwellen müssen entsprechend große Zahnräder eingesetzt werden. Deshalb und wegen der durch die maximale Fliehkraft begrenzten Umfangs- ₊₀ geschwindigkeiten dieser Zahnräder liegen die höchstzulässigen Frequenzen relativ niedrig.In the case of the vibrating hammers of this type known from the magazine "Der Bauingenieur", No. 4, 1960, p. 151, however, all shafts are driven by a common drive motor via appropriate gears. Relatively complex gears, in particular gear gears, are therefore required, which are subject to rapid wear with the periodically changing, intermittent loads and also work relatively loudly. To bridge the relatively large distance between the individual eccentric shafts, correspondingly large gears must be used. Because of this and because of the circumferential ₊₀ speeds of these gears, which are limited by the maximum centrifugal force, the maximum permissible frequencies are relatively low.

Diesem Stand der Technik gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Vibrator der eingangs angegebenen Art ohne die bisher verwen- ₊₅ deten Getriebeteile zu schaffen und damit alle aufgezeigten Nachteile der bekannten Vibratoren auszuschalten. Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß zwischen den einzelnen Wellen keinerlei Kopplungselemente vorgesehen sind, jede einzelne Welle von einem eigenen Motor, insbesondere einem Asynchronmotor entsprechender Leerlauf- bzw. Synchrondrehzahl angetrieben und der Vibrator einer äußeren, senkrecht zu den parallelen Ebenen gerichteten Kraft unterworfen ist.This prior art opposite the invention seeks to provide a vibrator of the above-mentioned type without the used so far ₊₅ Deten transmission components and eliminate all outlined disadvantages of the known vibrators. The solution to this problem is according to the invention that no coupling elements are provided between the individual shafts, each individual shaft is driven by its own motor, in particular an asynchronous motor with corresponding idling or synchronous speed and the vibrator is an outer, perpendicular to the parallel planes Force is subject.

Überraschenderweise hat es sich nämlich herausgestellt, daß bei dem Einzelantrieb jeder Vibratorwelle nicht nur sich die beiden einzeln angetriebenen Wellen jedes Wellenpaares selbsttätig synchronisieren und sich die einzelnen Wellenpaare auf genau das vorgesehene ganzzahlige Drehzahlverhältnis synchronisieren, sondern vor allem auch, daß sich zwischen diesen mit verschiedenen Drehzahlen rotierenden Exzenterwellenpaaren unter der Einwirkung der äußeren Kraft, beispielsweise der Schwerkraft ein ganz bestimmter Phasenwinkel einstellt und aufrechterhalten bleibt, der die Amplitude der resultierenden Störkraft in Richtung der äußeren Kraft überwiegen läßt über die Amplitude in der entgegengesetzten Richtung.Surprisingly, it has been found that with the individual drive each vibrator shaft not only do the two individually driven shafts of each shaft pair synchronize automatically and the individual pairs of shafts synchronize to exactly the intended integer speed ratio, but above all that between these rotating at different speeds Eccentric shaft pairs under the action of external force, for example gravity sets and maintains a very specific phase angle that affects the amplitude of the resulting Disturbing force in the direction of the external force can predominate over the amplitude in the opposite Direction.

Aus der USA.-Patentschrift 2 531 706 und der deutschen Patentanmeldung Sch 6486 ist es bei Schwingrüttlern zwar schon bekannt, daß sich zwei unabhängig voneinander angetriebene Rotorwellen eines Vibrators selbsttätig synchronisieren, jedoch haben diese Schwingrüttler in beiden Richtungen dieselben Amplituden, so daß dort die der Erfindung zugrunde liegende Problemstellung der Erzeugung von Störungen mit gerichteten Amplituden überhaupt nicht auftritt. Weiterhin arbeiten dort sämtliche Wellenpaare mit ein und derselben Drehzahl und sind teilweise durch rotierende Kopplungsmittel — Getriebe- und Gelenkwellen — zwangsweise synchronisiert. From the USA patent specification 2,531,706 and the German patent application Sch 6486 it is at Vibrating vibrators are already known to have two independently driven rotor shafts synchronize a vibrator automatically, but these vibrators have the same in both directions Amplitudes, so that there the problem underlying the invention of generating Disturbances with directional amplitudes do not occur at all. Everyone continues to work there Pairs of shafts with one and the same speed and are partly through rotating coupling means - Gear and cardan shafts - forcibly synchronized.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vibrators ist dadurch gekennzeichnet, daß das eine Wellenpaar rechtwinklig zum anderen Wellenpaar angeordnet ist, wobei die Wellen um eine zylindrische Ausnehmung in der Mitte des Vibrators herum verteilt sind. Bei dieser Ausführungsform wird eine relativ gleichmäßige Massenverteilung über das gesamte Volumen des Vibrators erzeugt, wobei die zentrale Ausnehmung zum Einbringen beispielsweise von Beton bzw. Material oder zum Ansetzen eines Werkzeuges od. dgl. dienen kann.An advantageous embodiment of the vibrator according to the invention is characterized in that the one pair of shafts is arranged at right angles to the other pair of shafts, the shafts around a cylindrical Recess in the middle of the vibrator are distributed around. In this embodiment produces a relatively even mass distribution over the entire volume of the vibrator, the central recess for introducing, for example, concrete or material or for attaching a Tool or the like. Can serve.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Fig. 1 zeigt im Diagramm die Überlagerung der von den zwei Rotorpaaren erzeugten Einzelschwingungen zu einer resultierenden Schwingung mit nach unten überwiegender Amplitude;An exemplary embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the drawing. Fig. 1 shows in a diagram the superposition of the individual vibrations generated by the two rotor pairs to a resulting oscillation with downward predominant amplitude;

F i g. 2 zeigt den Rotor mit zwei Wellenpaaren perspektivisch, teilweise im Schnitt.F i g. 2 shows the rotor with two pairs of shafts in perspective, partially in section.

Der Vibrator weist zwei horizontal nebeneinander angeordnete Elektromotoren 1 auf, auf deren beiden Wellen 2 je ein Exzenter 5 sitzt. Unmittelbar über den beiden Elektromotoren 1 sind ebenfalls parallel und horizontal zueinander zwei Elektromotoren 3 angeordnet, auf deren Wellen 4 ebenfalls Exzenter sitzen.The vibrator has two electric motors 1 arranged horizontally next to one another, on both of which Shafts 2 each have an eccentric 5 seated. Immediately above the two electric motors 1 are also parallel and two electric motors 3 arranged horizontally to one another, on their shafts 4 also eccentrics sit.

Dabei sind die Wellen 4 in horizontaler Ebene um 90° gegenüber den Wellen 2 versetzt. In der Mitte des Vibrators, also zwischen den Wellen 2, 4 durchgehend, ist eine Ausnehmung 6 vorgesehen.The shafts 4 are offset by 90 ° with respect to the shafts 2 in the horizontal plane. In the middle of the vibrator, that is to say continuously between the shafts 2, 4, a recess 6 is provided.

Die Drehzahl der Motoren 3 ist doppelt so groß wie diejenige der Motoren 1.The speed of the motors 3 is twice that of the motors 1.

Unter dem Einfluß der Schwerkraft synchronisieren die einzelnen Wellen bzw. Wellenpaare selbsttätig ohne mechanische Kopplungsmittel derart, daß sich die in F i g. 1 aufgezeichnete resultierende Schwingung ergibt. Dabei stellt der Kurvenzug / die Schwingungen der Schwinger 3 und der Kurvenzug F die Schwingungen der Schwinger 1, 5 dar, die zusammen den Kurvenzug Q ergeben, dessen nach unten gerichtete maximale Amplitude doppelt so groß wie die maximale nach oben gerichtete Amplitude ist.Under the influence of gravity, the individual shafts or pairs of shafts synchronize automatically without mechanical coupling means in such a way that the in FIG. 1 resulting oscillation recorded. The curve / the oscillations of the oscillators 3 and the curve F represent the oscillations of the oscillators 1, 5, which together result in the curve Q , the downward maximum amplitude of which is twice as large as the maximum upward amplitude.

Die hauptsächlichsten Vorteile des erfindungsgemäßen Vibrators sind wie folgt:The main advantages of the vibrator according to the invention are as follows:

Er hat einen hohen Wirkungsgrad, da Verluste in Getrieben entfallen;It has a high degree of efficiency, as there are no losses in gearboxes;

er kann über einen großen Frequenzbereich eingesetzt werden, da die Frequenz nicht von Antriebsübertragungen bestimmt bzw. begrenzt ist; er besitzt eine große Lebensdauer, da er keine schnell verschleißenden Getriebeteile besitzt;
er ist auf unterschiedliche Betriebsbedingungenit can be used over a wide frequency range since the frequency is not determined or limited by drive transmissions; it has a long service life because it does not have any gear parts that wear out quickly;
he's on different operating conditions

leicht durch Regelung der Drehzahlen einstellbar; easily adjustable by regulating the speed;

er kann ohne Schwierigkeiten für Schwingungen mit mehreren höheren Harmonischen ausgeführt werden; er arbeitet gänzlich geräuschlos, da er keine Teile mit geräuschvollen Stoßen oder Reibungen besitzt;it can be run without difficulty for vibrations with several higher harmonics will; it works completely silently as it has no parts with noisy bumps or friction owns;

er kann ohne Schwierigkeit mit einer praktisch nützlichen Axialbohrung versehen sein.it can be provided with a practically useful axial bore without difficulty.

Claims

Patent claims:

1. Inharmonic electric vibrator for generating directed disturbance alternating forces of different Amplitude, consisting of at least two pairs of eccentrics to each other parallel and oppositely rotating single shafts, which in pairs in parallel planes are arranged and have an integer speed ratio other than 1, characterized in that no coupling elements whatsoever between the individual shafts (2, 4) each individual shaft is provided with its own motor, in particular an asynchronous motor, corresponding idle or synchronous speed driven and the vibrator one is subjected to external force directed perpendicular to the parallel planes.

2. Vibrator according to claim 1, characterized in that the one pair of shafts (2) at right angles to the other pair of shafts (4) is arranged, the shafts around one in the middle of the vibrator arranged bore (6) are distributed.

1 sheet of drawings