DE1558829A1 - Vibrationsgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Erzeugen von Schwingungen, insbesondere Vibrationsgeneratoren.

Solche Generatoren werden im allgemeinen verwandt, um frischvergossenen Beton zu verdichten und werden auch zum Betrieb von Rüttelmaschinen eingesetzt, bei denen ein Teil mit erheblicher Masse in einer Kreisbahn, bezogen auf die ausgeglichene Maschine, bewegt wird, um alternierende Kraftresultierende in entgegengesetzten

000817/0761

Richtungen hervorzurufen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Vibrator, bei dem ein Trägheitsring um einen zentralen Kern in einer Kreisbahn unter Verwendung eines kompremierten Arbeitsmediums als Kraftquelle zum Kreisen gebracht wird.

Bei bekannten Vorschlägen für solche Generatoren, die allgemein als "Drehvibratoren" bekannt sind, besitzt die nicht kompensierte Masse eine Achse bz^w. Welle, die in Lagern zur Ermöglichung einer Drehung des Teiles gelagert ist; oder das Teil rollt längs einer Bahn herum. Nach einem Vorschlag rollt ein massives oder hohles zylindrisches Gewicht längs der Innenwand eines Zylinders mit größerem Durchmesser. Bei einem weiteren Vorschlag rollt ein hohles zylindrisches Gewicht in Form eines Ringes in Berührung mit einem Kern herum, dessen Durchmesser kleiner als der Ringinnendurchmesser ist.

Bei diesen Vorschlägen stellen sich jedoch eine Reihe von Nachteilen ein, die deren Wirkungsgrad oder ihre Betriebslebensdauer vermindern,und sind in vielen Fällen mechanisch komplizierter aufgebaut als zu rechtfertigen ist. Einige dieser Nachteile sind die folgenden: Die Vielzahl der sich bewegenden Teile erhöht die Wartungskosten; die Teile, die in Berührung miteinander abrollen, sind großen Belastungen

009817/0766

ausgesetzt; außerdem verschleißen diese Teile sehr schnell; wird eine überschüssige Menge an Arbeitsdruckmedium bei jedem Betriebszyklus eingeführt, so wird das Leistungsvermögen herabgesetzt, weil nur ein kleiner Anteil der verfügbaren Expansionsenergie in dem kompremierten Medium ausgenutzt wird; und wenn andererseits ein Druckarbeitsmedium in nicht genügender Menge eingeführt wird, so ist die abgegebene Leistung kleiner als das theoretische Leistungsvermögen der Vorrichtung.

Diese und weitere Nachteile werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen dadurch beihoben, daß eine Trennwand vorgesehen ist, die eine zwischenmittig angeordnetem zylindrischen Kern und Trägheitsring gelegene Arbeitskammer in zwei Hohlräume variablen Volumens unterteilt; und daß eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung für das Arbeitsmedium derartiger Ausbildung und Anordnung vorgesehen sind, daß sie sich zyklisch abhängig von der Bewegung des Ringes relativ zum Kern öffnen und schließen und so einen der Hohlräume dem Druck des Arbeitsmediums aussetzen und den anderen entleeren.

Vorzugsweise besteht die Vorrichtung aus einem spulenförmigen Tragteil mit einem mittigen zylindrischen Kern

009817/0768 - 4 -

und einem Paar von seitlich sich erstreckenden Stirnwänden, die eine zylindrische Arbeitskammer begrenzen. Ein Trägheitsring ist in der'Arbeitskammer für eine freischwingende Bewegung in irgendeiner Richtung radial zum Kern angeordnet. Der Ring kann so um den Kern kreisen oder kreiseln und einer Kreisbahn folgen und dabei eine Zentrifugalkraft nacheinander in sämtlichen Richtungen radial zum Kern ausüben, wobei die Kraft auf den Kern und dessen zugeordnete Elemente vermittels einer Masse an kompremiertem Arbeitsmedium übertragen wird, wobei diese Elemente die Kraft dann nach außen beispielsweise zum Verdichten frischvergossenen Betons zur Anwendung bringen.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt;

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht bestimmter Teile der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;

009817/0768

die Fig. 4 bis 9 sind Darstellungen, die die Zuordnimg und Stellung bestimmter Teile in verschiedenen Stadien eines Betriebszyklus illustrieren;

die Fig. 10 und 11 sind ähnliche Darstellungen, die die Veränderung in der Stellung der einzelnen Teile zueinander bei verminderter Last zeigen;

Fig. 12 zeigt eine Darstellung, in der Trägheitsring und Sperr- oder Stauplatte abgeändert wurden.

In Fig. 1 ist ein Spulenförmiges Tragelement mit einer Achse 10 mit einem vergrößerten mittig angeordneten zylindrischen Kern 12 und Enden 14 und 16 verringerten Durchmessers dargestellt. Stirnwände 18, 20 sind festsitzend auf den Enden der Achse angebracht und sind eng in Eingriff mit dem Kern über Verschraubungselemente 22, 24 gehalten. Ebene, seitliche StirnfMchen 26k, 28 der Stirnwände 18, 20 bilden mit der Oberfläche des Kernes 12 eine ringförmige Arbeitskammer 30» Ein zylindrischer Trägheitsring 32, dessen Innen- und Außenflächen mit 34, 36 und dessen ebene, seitlich sich erstreckende Stirnflächen mit 38 bezeichnet sind, ist innerhalb der Arbeitskammer zur Ausführung einer Schwingbewegung längs einer Kreisbahn angeordnet.

009817/0760

Der Innendurchmesser des Trägheitsringes ist größer als der Außendurchmesser des Kernes, wodurch eine Bewegung des Ringes in sämtlichen Richtungen radial zum Kern ermöglicht wird? seine Länge ist geringfügig kleiner als der Abstand zwischen den Stirnflächen 26 und 28 der Stirnwände, um so ein hinreichendes Spiel bzw. Zwischenraum zu liefern. Im Betrieb schwingt oder kreist der Ring um den Kern in einer Kreisbahnbewegung, und zwar abhängig von der durch den Druck des in die Arbeitskammer eingelassenen Arbeitsmediums ausgeübten Kraft. In gewisser Hinsicht kann man sagen, daß der Ring exzentrisch um den Kern schwingt, wobei ein Teil seiner Innenfläche 34 immer eng an der Kernoberfläche, nur getrennt durch einen schmalen Spalt (die Gründe hierfür werden später erläutert) anliegt. Ein Gehäuse 42 mit einem geschlossenen Ende 44 umgibt die Stirnwände 18, 20 und vervollständigt den Abschluß der Arbeitskammer. Ein zweites Gehäuse 46 bildet die Fortsetzung des Gehäuses 42.

Einrichtungen, die die Arbeitskammer mit dem Druckmedium beaufschlagen, bestehen aus einem Kanal 48 für das Arbeitsmedium, der sich längs durch die Kernachse erstreckt und seitlioh gegen deren geometrische Achse versetzt ist. Der Kanal ist in drei Abschnitte 50, 64, 66 unterteilt.

009817/0788

•Der Abschnitt 50 nimmt ein Rohr 52 auf, das kompremiertes Arbeitsmedium, vorzugsweise Luft, aus einer nicht dargestellten Quelle überträgt. Das Rohr ist innerhalb eines Ansatzes 54 des Gehäuseelementes 46 mittels einer Federbandkupplung 56 angeordnet und gegen die Achse über übliche O-Ringe 58 abgedichtet. Luftkompressoren sind gewöhnlich auf der Baustelle vorhanden und liefern im allgemeinen

2 Luft- bei einem Druck zwischen 6,5 und 8,5 kg/cm .

Da der Abschnitt 50 breiter als der Kanal im Rohr 52 ist, dient er als Expansionskammer, die ein Großteil der kinetischen Energie des Mengenstromes in potentielle Expansionsenergie umformt. Der Kanal 60 in der Stirnwand 20 geht seitlich vom Abschnitt 50 ab und verläuft dann axial..in die Einlaßöffnung 62 der Arbeitskammer 30. Diese beiden Krümmer dienen dazu, die kinetische Energie weiter in potentielle Expansion-senergie umzuformen.

Der mittlere Abschnitt 64 des Kanals 48 ist kleiner als der Abschnitt 50, da etwa die Hälfte des gesamten Arbeitsmediums tromes inden Kanal 60 abgelenkt wird. Der Endabschnitt 66 ist kleiner als der Abschnitt 64 und so in der Lage, einen hohen Druck aus später zu erläuternden Gründen aufrechtzuerhalten. Der Abschnitt 66 mündet in eine Expansionskammer 68, die dazu dient, die Strömungsriohtung zu

009817/0768

ändern und die kinetische Energie in potentielle Expansionsenergie umzuformen. Die Einlaßöffnung 70 kommuniziert mit der Kammer 68 und läßt das Druckmedium in die Arbeitskammer strömen. Sie befindet sich direkt gegenüber der Einlaßöffnung 62 und ist gleich dimensioniert, um eine abgeglichene Strömung des Arbeitsmediums zu gewährleisten.

Ein längsverlaufender Rechteckschlitz ist im Kern 12 ausgebildet. Eine Sperr- oder Stauplatte 74 in Form einer flachen Hechteckplatte ist im Schlitz gelagert. Spiel- bzw. Zwischenräume 76 sind zwischen den Stirnwänden und der Platte vorhanden. Die Außenkante 78 der Platte sorgt für Kontaktabdichtung mit der Innenfläche 34 des Trägheitsringes. HilfsÖffnungen 80, 82 sind in den Stirnwänden 18, 20 axial fluchtend mit der Platte ausgebildet und führen das Druckmedium in die Zwischenräume 76. Der abgeglichene Druck gegen die beiden Enden der Platte zentriert diese und hält sie von den Stirnwandflächen, um Reibung möglichst herabzusetzen, entfernt.

Um die Kante 78 der Platte in Berührung mit der Innenfläche des TrägheitsringeB in Betrieb zu halten, sind Einrichtungen vorgesehen, die diesen nachgiebig nach außen drücken. Der Bodenteil des Schlitzes 72 bildet eine Druckkammer 84, die vom Abschnitt 64 aus m±t dem Arbeitsdruckmedium über Öffnungen

009817/071« "⁹"

86 gespeist wird. Der Gegendruck im Abschnitt 64, der auf die Verengung im Abschnitt 66. zurückzuführen ist, trägt diesem Vorgang bei. Zusätzlich steht der Kanal 88 neben dem Schlitz 72 mit seinem unteren Ende mit dem Abschnitt 64 und mit dem oberen Ende mit der Arbeitskammer aus später zu erläuternden Gründen in Verbindung.

Nach den Figuren 2 und 3 bestehen die Öffnungen 62 und 70 aus bogenförmigen Schlitzen.

Jede Öffnung befindet sich auf der Motorseite der Platte74 und erstreckt sich über einen Bogen von etwa 60°. Darüberhinaus ist jede Öffnung exzentrisch oder spiralförmig angeordnet, so daß das der Platte benachbarte Ende sich näher am Kern befindet. In sämtlichen Stellungen des Trägheitsringes überdecken somit seine Stirnflächen Teile der Öffnungen 62, 70, so daß ein Mediumdruck gegen die Stirnflächen ausgeübt wird und ein kleiner Teil des Mediums durch die Zwischenräume 76 tritt, mit dem Ergebnis, daß der Ring jeweils Abstand von den Stirnwänden aufweist. Eine Vielzahl von Kanälen 90 ist am Umfang um jede Stirnwand vorgesehen; wenigstens einige hiervon sind teilweise zu jedem Zeitpunkt zum Auslaß vorbeiströmenden Arbeitsmediums freiliegend.

- 10 -

009817/0768

- ίο -

Auslaßöffnungen 92, 94 sind ebenfalls länglich und im allgemeinen gewölbt oder spiralförmig ausgebildet. Sie erstrecken sich über Bogen von etwa 180° und liegen mit ihren Enden in der Nähe der Platte 24 auf der Ablaßseite und näher am Kern als ihre UrSprungsenden. Befinden sich Trägheitsring und Platte in den in den Figuren 2 und 3 gezeigten Stellungen, so bilden sie zusammen mit dem Kern einen Motorhohlraum 96 auf der linken Seite der Platte und einen Auslaßraum 98 auf der rechten Plattenseite. Die Kreisbahnbewegung des Trägheitsringes erfolgt nach diesen und den folgenden Figuren im Gegenuhrzeigersinn. In Fig. sind die Einlaß- und Auslaßöffnungen teilweise nicht verdeckt bzw. geöffnet. Das Druckmedium tritt also in den Motorhohlraum ein, das expandierte Medium tritt aus dem Auslaßraum über die Öffnungen 92, 94 aus. Wie in Fig. 1 zu sehen, steht die Auslaßöffnung 94 mit Kanälen 100 in Verbindung, die ihrerseits mit Auslaßhilfskanälen 102 im Kern und 104 in der Stirnwand 20 in Verbindung stehen. Das gesamte ausgelassene Medium tritt schließlich durch das Gehäuse 46 und den Ansatz 54 aus.

In den Figuren 4 bis 9 ist die Aufeinanderfolge der Vorgänge dargestellt, durch die die Kreis- bzw. Kreiselbewegung des Trägheitsrades hervorgerufen wird, wenn die

OWGlHAL INSPECTED

- 11 -

009817/0768

Vorrichtung bei der Belastung, für die sie ausgelegt ist, arbeitet. Es sei angenommen, daß die Anordnung nach Fig. 4 die Null- oder 36O°-Stellung zeigt. In diesem Zustand befindet sich der Trägheitsring in seiner obersten Lage und wird außer Berührung mit den Kern aufgrund des Druckes des Arbeitsmediums im Spalt 40 gehalten. Die Platte 74 befindet sich in ihrer obersten Lage in abdichtender Berührung mit dem Ring, und Motorhohlraum 96 und Auslaßraum 98 besitzen gleiche Größe. Die Einlaßöffnung 62 ist maximal geöffnet, Druckmedium tritt ein und expandiert unter Vergrößerung der Größe des Motorhohlraums. Die Auslaßöffnung 92 ist etwas weniger als bei Maximalsteilung geöffnet, das Medium kann austreten, so daß der Auslaßraum im Volumen abnehmen kann,

Fig. 5 zeigt die 60°-Stellung. Die Einlaßöffnung ist noch offen, der Motorhohlraum wird vergrößert. Auslaßöffnung und Auslaßhohlraum werden bezüglich ihrer Größe vermindert. An diesem Punkt beginnt die Einlaßöffnung zu schliessen und in der 120°-Stellung (Fig. 6) wird die Einlaßöffnung geschlossen, während der im Motorhohlraum verbleibende Druck den Hohlraum im Gegenuhrzeigersinn entsprechend einer sich vergrößernden Auelaßöffnung, die bei Fig. 9 konstant wird, da die Einlaßöffnung mit der Öffnungsbewegung beginnt, zu wachsen veranlaßt.

- 12 -

009817/0769

In Fig. 7 ist die I80⁰-Stellung dargestellt, die Einlaßöffnung ist nochgeschlossen, es ist nur ein Hohlraum vorhanden, der auf Auslaß geschaltet ist. Während der Ring diese Stellung durchläuft, beginnt der Motorhohlraum des nächsten Arbeitszyklus sich zu bilden, der Zuwachs ist jedoch gering, das durch den Kanal 88 vom Kanal 64 eintretende Medium reicht zur Schaffung der motorischen Kraft aus. In der 24O°-Stellung nach Fig. 8 ist die Einlaßöffnung 62 noch geschlossen, die Auslaßöffnung 92 jedoch weit offen. Bei der nicht gezeigten 27O°-Steltung beginnt die Einlaßöffnung zu öffnen und ist, wie durch die 300°-Stellung in Fig. 9 gezeigt, teilweise offen. Die Einlaßöffnung öffnet weiter, bis sie in der Null-Stellung nach Fig. 4 völlig auf ist. Das heißt also, der Motorhohlraum hat seinen Ursprung bei 180 und wächst von Null bis zu einem Maximum bei 120°, wenn die Auslaßöffnung wieder zu öffnen beginnt und ihn zu einem Auslaßraum macht.

Nacheinander erfolgt also:

- 13 -

009819/071·

Bei 270° beginnende Öffnung der Einlaßfläche; bei 0° völlige Öffnung der Einlaßflache; von O bis 60° die Einlaßfläche ist im wesentlichen konstant; von 60 bis 120° die Einlaßfläche schließt allmählich; bei 120° völliges Schließen der Einlaßflache J bei 120° Beginn des Öffnens der Auslaßfläche; bei 210° völlige Öffnung der Auslaßfläche; von 210 bis 330° im wesentlichen konstante Auslaßfläche; von 330 bis 120° allmähliches Schließen der Auslaßfläohe; bei 120° völliges Schließen der Auslaßfläche.

Bei diesem zeitlichen Verhalten und in der zeitlichen Aufeinanderfolge der Vorgänge strömt durch die Einlaßöffnung genug Druckmedium ein, um die notwendige Leistung für die volle Auslegungslast zu liefern, während die voll ausnutzbare Expansion des Mediums bis auf einen vernünftigen Auslaßdruck ermöglicht ist; der Einlaß wird dann völlig abgeschnitten, während die Auslaßöffnung zu öffnen beginnt.

Die unter der Platte 74 bei der zyklischen Bewegung des Trägheitsringes 32 auftretende Druckänderung ist folgende. Befindet sich eine Auslaßöffnung im wesentlichen unter rechten Winkeln zu einem Strömungskanal, so bewirkt eine Strömung durch den Kanal offensichtlich ein Vakuum oder eine Druckverminderung in der Nähe einer solchen Auslaß-

- 14 -

009817/0788

Öffnung. Umgekehrt wird dann, wenn ein unter Druck stehendes Medium sich innerhalb des Kanales befindet, aber nicht in diesem strömen kann, das unter Druck stehende Medium in die Auslaßöffnung fließen. Dann also, wenn die Einlaßöffnung offen ist und ein Druckmedium der Arbeitskammer über die Öffnung 70 zugeführt wird, wird die durch den Kanal 48 gehende Strömungsmenge relativ groß sein und hierdurch einen relativen Druckabfall unter der Platte hervorrufen. Selbst unter diesen Bedingungen wird aber der Druck unter der Platte geringfügig größer als der innerhalb der Arbeitskammer herrschende Druck sein, wodurch die Platte eine Kraft bestimmter Größe gegen die Innenfläche des Trägheitsringes 32 zur Herbeiführung einer Abdichtung ausüben wird. Man kann also eine wirksame Abdichtung selbst dann erhalten, wenn nur eine Kraft von wenigen Gramm durch die Platte gegen den Trägheitsring ausgeübt wird. Darüberhinaus wird die Kraft abhängig von der Druckveränderung unter der Platte 74 sich verändern. Sind die Öffnungen 62 und 70 geschlossen, so wird der gesamte Druck des kompremierten Mediums unter die Platte geleitet und ruft eine Bewegung der Platte gegen den Trägheitsring mit erheblicher Kraft hervcor. Die Änderung im Druck unter der Platte erfolgt allmählich, die Größe der Änderung ist abhängig vom Öffnungsgrad der Öffnungen

- 15 -

009117/0711

■und 70. Darüberhinaus bewegt sich während dem Teil des Arbeitszyklus, währenddessen die Einlaßöffnungen geschlossen sind, die Innenfläche des Trägheitsringes 32, die si-ch gegenüber der Platte 74 befindet, nach außen relativ zum Kern 12, der Druck unter der Platte74 steigt an und ist zeitlich so bemessen, daß er mit der Bewegung nach außen zusammenfällt. Soll sich die Platte radial nach innen' innerhalb des im Kern 12 gebildeten Schlitzes aufgrund, der geänderten Lage des Trägheitsringes bewegen, so nimmt der Druck unterhalb der Platte ^ab, während gleichzeitig die Fläche der Einlaßöffnung vergrößert wird. Wie aus den Fig. 7» 8 und 9 ersichtlich, tritt eine radiale Bewegung der Platte nach außen.während der Zeit ein, während der die Einlaßöffnung geschlossen oder im wesentlichen geschlossen ist und eine radiale Bewegung der Platte (Fig. 4, 5 und 6) nach innen erfolgt während der Zeit, in der die Einlaßöffnung in ihrer Fläche von einem teilweise geö*ffneten in einen teilweise geschlossenen Zustand abnimmt.

Vergleicht man die Kreisbahnbewegung des Trägheitsringes und die Expansionsgeschwindigkeit des unter Druck stehende^ Arbeitsmediums, iimerhalb; der Arbeits- so stellt sich heraus, daß dann, wenn. der. Gegen- oder Auslaßdruck etwa halb so groß wie der Druck des Mediums am Einlaß

- 16 -

erhalten wird und das Medium durch die Arbeitskammer unter dem Einfluß seines eigenen Expansionsvermögens vorgetrieben wird, das kompremierte Medium mit einer festgelegten Geschwindigkeit relativ zur Temperatur des Mediums expandieren wird. Weiterhin kann in dem Fall, in dem das Medium nur durch sein eigenes Expansionsvermögen vorangetrieben wird, die Kreisbahngeschwindigkeit des Trägheitsringes gleich oder geringfügig größer als die Geschwindigkeit einer solchen Expansion gehalten werdenj somit wird es unter Verwendung einer bestimmten Ausbildung und Anordnung zueinander von Einlaß- und Auslaßöffnungen, Stirnwänden und Ventilbetätigung der Öffnungen durch die Kreisbewegung des Trägheitsringes, möglich, die Geschwindigkeit der Expansion des Mediums gleich oder geringfügig kleiner als die Kreisbahngeschwindigkeit des Trägheitsringes zu halten. Das Volumen des Mediums ist also zu jedem Zeitpunkt im wesentlichen das gleiche wie das Volumen der Arbeitskammer; ein Anlaß zur Vergrößerung des Volumens der Arbeitskammer ist nicht vorhanden, was dazu führen würde, daß der Trägheitsring die Außenfläche des Kernes 12 berühren würde.

- 17 -

009817/0768

Aus Fig. 4 ist das Anlaufen der Vorrichtung sichtbar leicht erkenntlich, wenn die Lage des Trägheitsringes gleich der gezeigten ist. Die Lage des Trägheitsringes kann aber anders als in Fig. 4, beispielsweise nämlich wie in Fig. 7 sein, bei der die Einlaßöffnungen voll geschlossen sind. Sind die Einlaßöffnungen geschlossen, so wird der gesarate Druck des Mediums in den Schlitz unter die Platte geleitet. Somit wird eine ausreichende gegen die Platte gerichtete Kraft erzeugt, die diese veranlaßt, den Ring in die in Fig. 4 gezeigte Ausgangs- oder Anlauflage zu heben. Gleichzeitig strömt eine ausreichende Arbeitsmediummenge durch den Kanal 88 und den Schlitz 72 und ruft einen Volumenanstieg der Arbeitskammer hervor, wodurch eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn des Trägheitsringes vor dem eigentlichen Aufmachen der Einlaßöffnungen ausgelöst wird.

Die beschriebene Vorrichtung ist so ausgelegt, daß sich eine konstante Außenamplitude der Bewegung über einen weiten Bereich äußerer Belastungen ergibt, wodurch eine maximale Trägheitsringexzentrizität bei maximalem Widerstand und geringere Exzentrizität bei geringerem Widerstand ergibt. Nimmt der Widerstand ab, so erhöht sich die Frequenz des Betriebsarbeitszyklus. Diese höhere Frequenz vermindert die für das Medium während des Winkelwachsturas

- 18 -

des Motorraumes zur Verfügung stehende Expansionszeit; das augenblickliche Volumen des Mediums und damit das Hohlraumvolumen sind damit zu jedem Augenblick geringer. Dies ist in den Figuren 10 und 11 erläutert, die die Stellungen des Trägheitsrings in der Null- und I8o°-Lage zeigen. Der Spalt 40 ist bei niedrigerer Last erheblich größer. Auch die verminderte Exzentrizität des Ringes vermindert das maximale Aufmachen der Einlaß- und Auslaßöffnungen, wodurch automatisch die expandierte Arbeitsmediummenge vermindert wird. Die Spiralanordnung der Einlaß- und Auslaßöffnung stellt auch automatisch das zeitliche Verhalten von Einlaß- und Auslaß für den Maximalwirkungsgrad ein und damit eine Anpassung auf die^^astungssituation innerhalb des Belastungsvermögens der Vorrichtung.

Da der Trägheitsring immer unter Abstand vom Kern durch den Druck des Mediums im Spalt 40 gehalten wird, braucht der Ring nicht, wie bei den bisherigen Vorschlägen,tatsächlich um seine Achse zu rotieren. Damit kann die Stau- oder Sperrplatte am Trägheitsring mit einer Schwenkverbindung befestigt werden, um sicherzustellen, daß dauernd eine Abdichtung hierzwischen verbleibt.

In der Darstellung nach Fig. 12 ist der Kern 106 ähnlich

- 19 -

009817/0788

dem Kern 12 nach Fig. 1 ausgebildet und mit einem Schlitz 108 versehen. Die Sperrplatte 110 ist verschiebbar in diesem gelagert, ihr Außenende paßt in die Nut 112 im Trägheitsring 114 unter Abdichtung. Die Platte ist hiermit für eine hin- und hergehende Bewegung über den durch den Trägheitsring getragenen Schwenkstift 116 verbunden. Der Arbeitszyklus ist der gleiche wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform.

Patentansprüche;

009817/0766

Claims (20)

Patentansprüche :

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, bei der ein hohles zylindrisches Gewicht in Form eines Trägheitsringes längs einer Kreisbahn um einen mittig angeordneten zylindrischen Kern, dessen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Trägheitsringes ist, beweglich ist, gekennzeichnet durch eine Trennwand (74), die eine zwischen Kern (12) und Ring (32) gelegene Arbeitskammer (30) in zwei Hohlräume (96» 98) variablen Volumens unterteilt; und durch eine Einlaßöffnung (62 oder 70) und eine Auslaßöffnung (92 oder 94) für das Arbeitsmedium derartiger Ausbildung und Anordnung, daß sie sich zyklisch abhängig von der Bewegung des Ringes (32) relativ zum Kern (12) öffnen und schließen und so einen der Hohlräume dem Druck des Arbeitsmediums aussetzen und den anderen entleeren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Trennwand als Platte (74) ausgebildet ist und in einem längüverlaufenden, im

-Z-

009817/0768

Kern ausgebildeten Schlitz (72) radial verschiebbar in diesem gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ze i eh η e t , daß der Kern (12) seitlich verlaufende Stirnwände (18, 20) aufweist, die die Wände der Arbeitskammer (30) bilden, wobei Einlaßöffnung (62 oder 70) und Auslaßöffnung (92 oder 94) in wenigstens einer dieser Stirnwände ausgebildet sind»

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 > gekennzeichr-

n e t durch eine Stirnfläche (38) des Trägheitsringes, die bei Drehung des Trägheitsringes (32) in einer Kreisbahn zyklisch und aufeinanderfolgend die Einlaßöffnung (62 oder 70) und die Auslaßöffnung (92 oder 94) in einer der Stirnwände (18, 20) öffnet und schließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e η nz ei c h η e t , daß die Einlaßöffnung (62 oder 70) als länglicher gewölbter in einer Stirnwand in der Mhe der Kreisbahnbewegung der benachbarten Stirnfläche (38) des Trägheitsringes (32) Schlitz ausge-

009 817/Ö768

bildet ist, derart, daß die Einlaßöffnung im wesentlichen durch die Stirnfläche wenigstens über etwa die Hälfte jedes Kreisbahnzyklus des Trägheitsringes überdeckt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der gewölbte Schlitz exzentrisch zum Kern ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß der gewölbte Schlitz sich am Umfang wenigstens über etwa 60° erstreckt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Auslaßöffnung (92 oder 94) als länglicher gewölbter in einer Stirnwand in der Nähe der Bahnbewegung der benachbarten Stirnfläche (38) des Trägheitsringes (32) Schlitz derart ausgebildet ist, daß die Auslaßöffnung im wesentlichen durch eine Stirnfläche an einer Stelle des Kreisbahnzyklus des Trägheitsringes überdeckt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der gewölbte Schlitz exzentrisch zum Kern ausgebildet ist.

009817/0760

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß der gewölbte Schlitz sich etwa über 180° erstreckt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Einlaßöffnung (62 oder 70) in der Nähe der Platte (74) beginnt, und daß die Auslaßöffnung (92 oder 94) in der Nähe der Platte derart endet, daß das vollständige Schließen der Einlaßöffnung (62 oder 70) im wesentlichen mit dem Beginn des Öffnens der Auslaßöffnung (92, oder 94) zusammenfällt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Einlaßöffnung (62 oder 70) entsprechend einerkonstanten Maximalöffnung während etwa 60° der Trägheitsringbewegung ausgelegt ist und die Auslaßöffnung (92 oder 94) für eine konstante Maximalöffnung während etwa 120° der Bewegung des Trägheitsringes ausgelegt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Periode der Maximalöffnung der Auslaßöffnung (92 oder 94) etwa 150 nach der Periode der maximalen Öffnung der Einlaßöffnung (62 oder 70) liegt.

009817/0768 " ⁵ ~

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß ein Spalt (40) dauernd während des Arbeitens der Vorrichtung zwischen der Innenfläche des Trägheitsringes und dem Teil der Außenfläche des Kerns, der der Innenfläche des Trägheitsringes benachbart ist, vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, gekennzeichnet durch einen radial verlaufenden Kanal (88) für das Arbeitsmedium, der den Kern (12) mit der Arbeitskammer (30) in der Nähe der Platte (74) verbindet, wobei der Kanal (88) als Hilfsspeisung für das Druckmedium während der Perioden, in der die Einlaßöffnung (62 oder 70) geschlossen ist, ausgelegt ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß eine Druckkammer (64) innerhalb des Kernes vorgesehen ist und über Kanäle (86) mit dem innen gelegenen,in Längsrichtung sich erstreckenden Teil der Platte (74) in Verbindung steht und einen Druck hierauf ausübt und die Platte in dichtende Berührung mit dem Trägheitsring (32) drückt.

009817/0768

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß Einlaß- und Auslaßöffnungen in beiden seitlich verlaufenden Stirnwänden (18, 20) ausgebildet sind und daß ein Leitungssystem vorgesehen ist, das das Druckarbeitsmedium zu beiden Einlaßöffnungen führt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß der Trägheitsring (32) bezüglich seiner axialen Länge geringfügig kleiner als der axiale Abstand zwischen den Stirnwänden (18, 20) ist und einen Spalt (76) zwischen dem Ring und jeder ■der Stirnwände beläßt; und daß HilfsÖffnungen (80, 82) in den Seitenwänden (18, 20) ausgebildet sind, wobei die HilfsÖffnungen von derartiger Größe und Anordnung sind, daß der Trägheitsring wenigstens teilweise diese dauernd überdeckt, wobei die HilfsÖffnungen dazu.dienen, ein Druckmedium in die Zwischenräume einzuführen, um so einen mechanischen Kontakt zwischen den Stirnwänden und den Stirnflächen des Trägheitsringes zu verhindern.

19· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine Expansionskammer (68) in Strömungsrichtung vor der Einlaßöffnung (62 oder 70) angeordnet ist.

009817/0768

-Sf-

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß die vom Kern (12) entfernt liegende Außenkante (78) der Platte (74) schwenkbar mit der Innenfläche (34) des Trägheitsringes (32) verbunden ist.

009S17/07S9

Leerseite