DE1572991B2 - Elektrodynamischer vibrator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Vibrator zur Schwingungsprüfung eines Bauteils in einem breiten Frequenzbereich, dessen rohrförmige, mit einem das Bauteil in Schwingung versetzenden Schwinganker starr verbundene Schwingspule in einen Ringspalt eines ortsfesten Topfmagneten eintaucht und Axialschwingungen ausführen kann und dessen Schwinganker in übereinanderliegenden Ebenen durch mehrere zur Schwingachse strahlenförmig angeordnete Schwingverbindungsglieder, die einerseits an ihm und andererseits am Tropfmagneten angebracht sind, in Schwingachsrichtung geführt sind.

Bei einem bekannten Vibrator dieser Art (USA.-Patentschrift 2 336 930) werden die Schwingverbindungsglieder durch starr am Schwinganker und am ortsfesten Magnet angebrachte, in Richtung der Schwingachse gekrümmte Blattfedern gebildet. Bei einem anderen solchen bekannten Vibrator (USA.-Patentschrift 3 234 782) ist der Schwinganker mittels zwei oder drei übereinander angeordneten flachen, in Radial- und in Umfangsrichtung durchbrochenen, ebenfalls starr am Schwinganker und am ortsfesten Magnet angebrachten Federscheiben geführt, wie sie als sogenannte Spinnen von elektrodynamischen Lautsprechern bekannt sind. Es gibt ferner einen solchen Vibrator (USA.-Patentschrift 2 846 598) mit strahlenförmig paarweise untereinander angeordneten flachen Blattfedern, die am Magneten jeweils über einen an diesem befestigten elastischen Körper, an welchem sie selbst befestigt (beispielsweise eingespannt) sind, und am Schwinganker entweder ebenso oder starr angebracht sind. Bei einem weiteren solchen Vibrator (USA.-Patentschrift 2 599 036) sind die biegsamen Verbindungsglieder einerseits starr und andererseits mittels eines normalen Gelenks angebracht. Die Verwendung flexibler Verbindungsglieder hat bei Vibratoren, die in einem breiten Frequenzbereich bei der Schwingungsprüfung von Bauteilen betrieben werden sollen, den grundsätzlichen Nachteil, daß unerwünschte Verzerrungen und insbesondere ausgeprägte Resonanzen auftreten, also über den ganzen Frequenzbereich die Schwingungsamplitude keine stetige Funktion des Antriebsstroms ist.

Zum Antrieb von Schwingnutzgeräten, wie Schwingsieben, Schwingrinnen, Rütteltischen usw. ist ein elektromagnetischer Vibrator (deutsche Patentschrift 1 180 176) bekannt, bei dem der Grundrahmen mit dem frei schwingenden Schwinganker (Freimasse) durch Drehstabfedern schwingungsfähig gekoppelt ist, wobei, vom Schwinganker aus gesehen, über in entgegengesetzter Richtung zeigende starre Schwinghebel miteinander in Verbindung stehende Drehstabfederpaare vorgesehen sind, von denen ein Paar am Grundrahmen und das andere am Schwinganker befestigt ist, derart, daß der Schwinganker gegenüber dem Magnetteil des Grundrahmens relativ zueinander exakt geradlinige Schwingungen ausführen. Die Enden der Drehstabfedern sind vorzugsweise formschlüssig am Grundrahmen und an dem Schwinganker befestigt und die Mitte jeweils eines am Grundrahmen befestigten Drehstabes über einen starren Schwinghebel mit der Mitte eines am Schwinganker befestigten Drehstabes verbunden. Die Schwinghebel selbst sind als drillsteife Kastenprofile ausgeführt. An sich haben die Anschlußpunkte der Schwinghebel die Tendenz, sich auf kleinen Kreisbogen zu bewegen, doch ist die elastische Verformbarkeit der Drehstabfedern quer zu ihrer Längsrichtung so groß, daß eine lineare Bewegung entsteht. Die Drehstabfedern sind lang ausgebildet, um eine ausreichend große elastische Querverformbarkeit aufzuweisen, die für die exakt geradlinige Führung des Schwingankers erforderlich ist. Hierdurch ist nur die Hälfte der die Anlenkung des Schwingankers an den Grundrahmen besorgenden Verbindungselemente starr ausgebildet. Durch die starre Ankopplung der Schwinghebel an die jeweiligen querelastischen Drehstabfedern nicht unbeträchtlicher Länge ist die unmittelbare Ankopplung der Lenkerenden weder nachgiebig noch ist die vertikale lineare Beweglichkeit des Schwingankers zulassend ausgebildet. Außerdem ist keine Schwingungsdämpfung von dem einen der Schwinghebel zu dem anderen der Schwinghebel oder zu den angekoppelten Drehstabfedern vorhanden. Da die vertikale Beweglichkeit des Schwingankers nur durch elastische Querbiegung der Drehstabfedern gewährleistet ist, sind sie bei großen Amplituden, wie sie bei niedrigen Frequenzen auftreten, erheblichen Biegespannungen ausgesetzt, sofern diese nicht verhältnismäßig lang ausgebildet sind. Bereits nach kurzer Zeit können daher bei kurzer, platzsparender Ausbildung Ermüdungserscheinungen oder Ermüdungsbräche auftreten. Werden die Drehstabfedern dagegen hinreichend lang ausgebildet, was den Platzbedarf erhöht, kann das Schwingungssystem instabil werden und ist durch viele sehr ausgeprägte Resonanzfrequenzen in einem Arbeitsbereich zwischen

3c z. B. 20 und 10 000 Hz bei kleineren und zwischen 20 und 3000 Hz bei größeren Vibratoren gekennzeichnet. Das rührt daher, daß bei Ankopplungen der starren Schwinghebel an den Schwinganker und den Grundrahmen mittels Drehstabfedern diese ihre charakteristische Eigenresonanzfrequenz mit ihren eigenen Oberschwingungen aufweisen, da die Drehstabfedern auch noch wie Blattfedern wirken müssen. Sie bestimmen ebenso wie bei den anderen bekannten Vibratoren maßgeblich die Eigenresonanzfrequenzen.

Da Drehstabfedern durch starre Schwinghebel, an die sie starr angeschlossen sind, miteinander gekoppelt sind, werden die Resonanzen von einer Drehstabfeder auf die andere Drehstabfeder übertragen, durch die die erwähnten mehreren Resonanzfrequenzen gekennzeichnet sind. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anlenkung zur Zentrierung des Schwingankers über Drehstabfedern und starre Schwinghebel ist der, daß sich das Schwingungs verhalten der Anlenkung außer mit der Frequenz auch mit der Last ändert. Auch führt die Verwendung von Drehstabfedern nicht unbeträchtlicher Abmessungen zu einer unerwünschten Bedämpfung des magnetischen Felds, da die Drehstabfedern notwendigerweise aus Stahl bestehen. Diese Anlenkung ist daher für einen bei der Schwingungsprüfung von Bauteilen oder andere Gegenständen innerhalb eines größeren Frequenzbereichs völlig unbrauchbar.

Es ist ferner ein elektromechanischer Schwingungserzeuger (deutsche Patentschrift 1 214 029) bekannt, der insbesondere dazu dient, im Erdboden Schwingungen zur Durchführung von seismischen Aufschlußverfahren zu erzeugen. Zur Verbesserung der Energieübertragung auf den Boden, der in Schwingungen mit beträchtlicher Amplitude zu versetzen ist, ist dieser als Amplitudentransformator, der eine Anwendung von Resonanzerscheinungen nicht mehr erforderlich macht, ausgebildet. Dieser elektromechanische Schwingungserzeuger hat eine in einem

Magnetfeld und gegenüber einer federnd aufgehängten Masse beweglichen Spule mit einem durch drei radial verlaufende Schwinghebel gebildeten Amplitudenübertrager, wobei die Enden der Schwinghebel einerseits an der Spule und andererseits am Träger für die Masse mittels flexibler Plättchen angelenkt sind und der Unterstützungspunkt des zweiarmigen Schwinghebels an der Masse befestigt ist. Auch ein solcher Schwingungserzeuger ist, sofern er in einem großen Frequenzbereich betrieben wird, nicht frei von ausgeprägten Resonanzfrequenzen, weil die Schwinghebel jeweils über Blattfedern mit ihren Anlenkungspunkten verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrodynamischen Vibrator anzugeben, der im Rahmen der Schwingungsprüfung von Bauteilen mit großen Amplituden oder Kräften in einem breiten Frequenzbereich von je nach Größe 20 bis 10 000 Hz betreibbar ist, ohne daß erhebliche Verzerrungen oder störende Eigenresonanzen und Oberschwingungen auftreten.

Diese Aufgabe ist für den eingangs erwähnten Vibrator dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung jedes Schwingverbindungsglied als an sich bekannter starrer Schwinghebel ausgebildet ist und einerseits am Topfmagneten und andererseits am Schwinganker mittels eines zu dessen Längsachse wie auch zur Schwingachse senkrecht angeordneten bekannten Gummi-Metall-Lagers mit rotationssymmetrischem Gummikörper zwischen einer inneren Metallhülse und einer äußeren Metallhülse angelenkt ist. Der Gummikörper kann als zylindrische Buchse oder als Teil einer Hohlkugel ausgebildet sein und sitzt zur Dämpfung vorzugsweise radial zusammengedrückt zwischen der inneren Metallhülse und der äußeren Metallhülse.

Insbesondere zur Vermeidung von Resonanzfrequenzen bei Betriebsfrequenzen über 5000 Hz ist jeder Lenkerarm aus Schichten aufgebaut, die aus Metall bzw. einem mit Kunstharz gebundenen Fasermaterial bestehen.

Jeder Schwinghebel soll in. an sich bekannter Weise derart angelenkt sein, daß er seinen maximalen Biegewiderstand um zur Achse des Gummi-Metall-Lagers parallele Achsen hat. Jeder Schwinghebel kann zwei jeweils mit den Stirnseiten der inneren Metallhülse dessen beiden Gummi-Metall-Lagern fest verbundene Stäbe aufweisen.

Es ist zweckmäßig, eine Einstellvorrichtung für die wirksame Länge jedes Schwinghebels vorzusehen. Diese kann darin bestehen, daß ein Achsbolzen wenigstens eines der beiden Gummi-Metall-Lager jedes Schwinghebels als feststellbarer Exzenter ausgebildet ist.

Schließlich weist eine vorteilhafte Ausführungsform des Vibrators nach der Erfindung eine Ausbildung auf, nach der die innere Metallhülse oder die äußere Metallhülse eines der beiden Gummi-Metall-Lager jedes Schwinghebels um deren Achse gegenüber dem Bauteil festlegbar verstellbar ist, an dem diese befestigt ist, so daß die Nullage der relativ zueinander bewegbaren Metallhülsen zur Veränderung der Torsionssteifigkeit des Lagers eingestellt werden kann.

Der Vibrator nach der Erfindung erzeugt exakte Axialschwingungen des die Tauchspule aufnehmenden Schwingankers bzw. Schwingtischs ohne Überbeanspruchung dessen Aufhängung und ohne unzulässige große Resonanzen innerhalb eines breiten Frequenzarbeitsbereichs. Über den gesamten Arbeitsbereich ist das Schwingungsverhalten sehr gleichmäßig. Eigenresonanzen sind nicht ausgeprägt und die Verzerrungen auf Grund höherer harmonischer Schwingungen sehr niedrig.

Bei einem Schwinghebel mit einer Länge von etwa 150 mm und bei einer Auslenkung der Schwingspule um etwa 12,5 mm vergrößert sich der Abstand der ίο Anlenkungspunkte zwischen dem Topfmagnet und dem Schwinganker um etwa 0,5 mm. Ein Gummi-Metall-Lager läßt diese Längenänderung ohne weiteres zu und beeinträchtigt die Kippbewegung der Schwinghebel kaum, da die äußere Metallhülse des Lagers sich gegenüber der inneren Metallhülse leicht verdrehen läßt, weil der Gummikörper, der normalerweise aus hochbeanspruchbarem Kautschuk besteht, durch Scher- oder Torsionskräfte leicht entsprechend verformt werden kann. Die Relativbewegungen zwisehen der inneren und äußeren Metallhülse des Lagers infolge einer Zusammendrückung einerseits und einer Ausdehnung andererseits des Gummikörpers, wie sie bei einer Relativbewegung in Richtung der Hebelachse eintritt, ist in einem erheblich stärkerem as Maße beschränkt, doch genügt hier eine kleine Relativbewegung, um die geringe Kipp- bzw. Winkelbewegung im erforderlichen Ausmaß zu ermöglichen. Da die Schwinghebel an ihren beiden Enden mit Gummi-Metall-Lagern mit rotationssymmetrischem Gummikörper angelenkt sind, teilen sich die beiden Lager die erforderliche Verformung in Längsrichtung der Schwinghebel. Eine Relativbewegung zwischen der inneren und der äußeren Metallhülse längs der Lagerachse ist erschwert, so daß auch eine relative Bewegung zwischen dem Schwinganker und dem Topfmagneten längs eines Durchmessers durch die zu diesem unter einem rechten Winkel stehenden Schwinghebel verhindert ist. Der Schwinganker ist so exakt geführt.

Die Erfindung und Einzelheiten von Ausgestaltungen der Erfindung sind an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele an einer Zeichnung näher erläutert, in der darstellt

Fig. I einen Längsschnitt durch einen elektrodynamischen Vibrator nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schwinghebel des Vibrators nach F i g. 1 von unten,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1, der die Befestigung eines Schwinghebels am Topfmagneten mit Hilfe eines Gummi-Metall-Lagers darstellt,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 3 bei Betrachtung von unten, F i g. 5 die Befestigung eines Schwinghebels mit Hilfe eines anderen Gummi-Metall-Lagers,

F i g. 6 eine andere Ausführungsform eines Schwinghebels,

F i g. 7 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vibrators im Längsschnitt, F-i g. 8 einen waagerechten Längsschnitt durch einen Schwinghebel des Vibrators nach F i g. 7 und F i g. 9 Einzelheiten an der Einstellvorrichtung für die wirksame Länge des Schwinghebels nach F i g. 8 zur Veränderung der Torsionssteifigkeit des Lagers. Der Vibrator nach F i g. 1 weist einen Topfmagneten 10 mit einem inneren Polstück 12 auf, dessen unterer Teil von einer mit Gleichstrom zu speisenden Erregerwicklung 13 umgeben ist sowie mit einem

äußeren unteren Polring 15 und einem auf diesem angeordneten äußeren oberen Polring 14, der auf dem unteren nach außen gezogenen Rand des inneren Polstücks 12 aufsitzt. Die Innenwand des oberen Polrings 14 begrenzt mit der oberen Außenwand des inneren Polstücks einen ringförmigen Luftspalt 11. Eine rohrförmige Schwingspule 20, die an eine Wechselstromquelle angeschlossen werden kann, ist von einem rohrförmigen Spulkörper 21 im Luftspalt 11

mit den beiden Metallhülsen fest verbunden ist. In die Enden der inneren Metallhülse 41 reichen zur Zentrierung rohrförmige Fortsätze 43 der Klemmbacken 33, welche mittels eines Achsbolzens 44, der durch diese, die Fortsätze 43 und die innere Metallhülse 41 reicht, miteinander verbunden sind. Auf die beiden Enden des Achsbolzens 44 aufgeschraubte Muttern 45 verspannen die Klemmbacken 33 und damit den Schwinghebel starr mit der inneren Metall-

det. Oben weist das innere Polstück 12 Schlitze auf, in die Versteifungsrippen 23 des Schwingankers 22 hineinragen.

Der Schwinganker 22 mit der Schwingspule 20 ist derart am ortsfesten Topfmagneten angelenkt, daß er exakt axiale Schwingungen ausführt. Die Anlenkung erfolgt dazu mit zur Schwingachse strahlenför-

Schwinganker in Achsrichtung der Schwingspule führen. Die Schwinghebel 30 sind starr ausgebildet und am oberen Polring 14 sowie am Schwinganker 22 je-

gehalten und mit einem Schwinganker 22 starr ver- io hülse 41.
bunden, der gleichzeitig den Schwingtisch, auf dem F i g. 5 zeigt ein Gummi-Metall-Lager, bei dem

ein zu prüfendes Bauteil befestigt werden kann, bil- der Gummikörper als Teil einer Hohlkugel 48 ausgebildet ist.

Bei einer in F i g. 6 gezeigten weiteren Ausführungsform der Schwinghebel weist dieser zwei jeweils mit den Stirnseiten der inneren Metallhülse 41 mittels Blöcken 49 fest verbundene Stäbe 50 auf, welche in die Blöcke eingeschraubt und mit Muttern 51 gekontert sind. Diese Ausbildung ermöglicht es,

mig bzw. radial paarweise untereinander angeordne- 20 Schwinghebel oder Gummi-Metall-Lager leicht austen Schwinghebeln 30, die die Schwingspule und den zuwechseln, wenn dies während der Lebensdauer

des Vibrators erforderlich werden sollte.

Die beschriebene Ausbildung eines Vibrators mit starren Schwinghebeln, die an ihren beiden Enden

weils mittels Gummi-Metall-Lagern angelenkt. Ober- 25 mit einem Gummi-Metall-Lager an dem Topfmahalb und unterhalb des oberen Polrings 14 sind paar- gneten und dem Schwinganker befestigt sind, eignet weise untereinander acht Schwinghebel 30 vorgese- sich zur Verwendung bei Vibratoren mit großen Abhen. Auf dem oberen Polring 14 ist noch ein äußerer messungen.

Ring 24 befestigt. An desse oberen Rand und an Die F i g. 7 bis 9 zeigen eine abgewandelte Aus-

einem Absatz des Schwingankers 22 in gleidher Höhe 3° führungsform eines Vibrators nach der Erfindung, ist eine flexible Gummischeibe 25 zur Abdichtung bei der alle Schwinghebel jeweils oberhalb des mabefestigt, so daß durch einen Anschluß 26 am Ring gnetischen Kreises, d. h. oberhalb des Polrings 14, 24 Kühlluft eingeleitet werden kann. angeordnet sind. Diese Anordnung erleichtert das

Die Lenker können in verschiedener Weise ausge- Abnehmen des Schwingankers mit der Schwingspule bildet und am Topf magneten und am Schwinganker 35 vom Topf magneten, ohne daß der Polring 14 oder angelenkt sein. Bei der in F i g. 2 verdeutlichten Aus- andere Teile des magnetischen Kreises ausgebaut zu führungsform der Schwinghebel 30 nach F i g. 1 setzt werden brauchen. Im übrigen ähnelt der untere Teil sich jeder aus aufeinanderliegenden Schichten aus des Vibrators der Konstruktion nach Fig. 1. Bei Metall und einem mit Harz gebundenen Fasermate- der Konstruktion nach F i g. 7 bis 9 weist jeder rial zusammen, so daß durch diese Maßnahme Reso- 4° Schwinghebel 60 zwei Flachprofile auf, die in zu nanzerscheinungen zusätzlich verringert sind. Die den Lagerachsen rechtwinkligen Ebenen liegen, so Biegefestigkeit jedes Schwinghebels soll derart sein, daß sie ihren maximalen Biegewiderstand um Achsen daß bei der maximalen Auslenkung keine Überbean- aufweisen, die parallel zu den Achsen der Lager verspruchung dessen Werkstoffs eintritt. laufen. Die Schwinghebel sind mit den inneren Me-

Die beiden Gummi-Metall-Lager jedes Schwing- 45 tallhülsen der Lager verbunden, während deren hebeis30 haben, s. Fig. 4, jeweils eine äußere Me- äußere Metallhülse an dem Schwinganker bzw. am tallhülse 42, die starr mittels eines auf dem oberen Topfmagneten befestigt sind.

Polring 14 mit Schrauben 47 befestigten Stehlagers Der Vibrator nach den F i g. 7 bis 9 weist drei

46 mit diesem bzw. mit dem Schwinganker 22 ver- obere und drei untere Schwinghebel 60 jeweils unterbunden ist sowie eine innere Metallhülse 41, an der 50 einander auf. Ihre Anzahl richtet sich nach der Größe der Schwinghebel 30 angreift. Die Anlenkung kann des Vibrators. Die äußeren Enden der Schwinghebel

sind jeweils an einem am Polring 14 mit Hilfe mehrerer hier nicht gezeigter Schrauben befestigten Bock 62 mittels Gummi-Metall-Lager angelenkt. Die inneren Enden der Schwinghebel sind an an den Schwinganker 65 angearbeitete Augen 63 angelenkt. An der Unterseite des Schwingankers 65 ist die Schwingspule 20 mit ihrem Spulenkörper 21 befestigt. Die mit dem Schwinganker 65 aus einem Stück bestehenden Au-

des Lagers hinwegreichen und jeweils in einem 60 gen 63 können durch mit ihm durch Schrauben verSchlitz 32 einer Klemmbacke 33 mit einer diese bundene Befestigungsstücke ersetzt sein. Die Böcke

auch umgekehrt erfolgen, so daß der Schwinghebel jeweils an der äußeren Metallhülse und der Schwinganker bzw. der Topfmagnet mit der inneren Metallhülse verbunden ist.

Die F i g. 3 und 4 zeigen weitere Einzelheiten eines Gummi-Metall-Lagers, das verwendet werden kann. Jedes Ende des Schwinghebels 30 ist gegabelt und besitzt zwei Schenkel 31, die über die Stirnflächen

einer

durchdringende Schraube 34 gehalten sind. Das Gummi-Metall-Lager weist als Gummikörper zwischen den Metallhülsen 41, 42 eine rohrförmige zylindrische gummielastische Buchse 40 aus Gummi oder einem ähnlichen elastischen Werkstoff auf, die radial zusammengedrückt zwischen der inneren Metallhülse 41 und der äußeren Metallhülse 42 sitzt und

können mit einem sie umgebenden Gehäuse durch Schrauben verbunden sein oder Bestandteile dieses Gehäuses bilden.

Das in F i g. 8 dargestellte Gummi-Metall-Lager gleicht dem in F i g. 4 dargestellten, d. h. es umfaßt eine zylindrische Buchse 40, mit der eine innere Metallhülse 41 und eine äußere Metallhülse 42 verbun-

den sind. Die äußere Metallhülse 42 ist in der Bohrung des Auges 63 am inneren Ende des Schwinghebels 60 bzw. in der Bohrung des Bockes 62 an dessen äußerem Ende eingeklemmt. Die Bohrung hat dazu einen radialen Schlitz, der durch zwei Spannschrauben 68 verengt werden kann, um die äußere Metallhülse fest einzuklemmen. Die Konstruktion des unteren Schwinghebels gleicht derjenigen des oberen, mit dem Unterschied, daß die äußere Metallhülse des Lagers am äußeren Ende des Schwinghebels mit Hilfe einer Klemmschraube 70 festgelegt ist. Durch die Lager reicht ein Achsbolzen 71 mit Spiel hindurch. Mittels der auf dessen Enden aufgeschraubten Muttern 72 sind die Schwinghebel 60 fest mit den Stirnkanten der inneren Metallhülse 41 verspannt, so daß beide starr miteinander verbunden sind. Es ist hier jedoch der sich innerhalb des Schwinghebels erstreckende Teil 73 des Achsbolzens 71 gegenüber dem durch die innere Metallhülse 41 ragenden Teil exzentrisch. Der Achsbolzen weist an jedem Ende einen über die Mutter 72 hinausragenden Vierkant 74 auf, um mit einem Schraubenschlüssel verdreht werden zu können. Durch diese Ausbildung kann durch Verdrehen des Achsbolzens die wirksame Länge eines Schwinghebels eingestellt werden, bevor die Muttern 72 endgültig festgezogen werden, um den Schwinghebel starr mit der inneren Metallhülse 41 zu verspannen.

Das Einstellen der wirksamen Länge des Schwinghebels kann unabhängig von dessen Winkeleinstellung gegenüber der inneren Metallhülse erfolgen. Daher kann man die letztere Einstellung benutzen, um die Nullage der Schwingspule und des Schwingankers wegen der Torsionssteifigkeit der Gummi-Metall-Lager einzustellen. Somit kann man z. B. den Schwinganker 65 gegenüber seiner Mittelage um eine kurze Strecke nach oben bewegen und ihn mit Hilfe eines Anschlags festhalten, während die Muttern 72 angezogen werden, so daß nach Entfernung des Anschlags das Gewicht des Schwingankers bewirkt, daß dieser in die gewünschte Mittellage geht. Natürlich kann der Schwinganker auch in eine andere Lage eingestellt werden, z. B. um eine zu erwartende Totlast zu kompensieren.

Bei beiden beschriebenen Ausbildungen des Vibrators sind die Leiter zur Stromzuführung zur Schwingspule zweckmäßig an einem oder mehreren der Schwinghebel befestigt. Hierdurch wird die Gefahr der Beschädigung langer flexibler Leitungen vermieden, die frei herabhängen und Schleuderbewegungen oder Resonanzschwingungen ausgesetzt sein würden, wenn ein Ende sehr erheblich alternierenden Beschleunigungen ausgesetzt würde.

Bei den an Hand von F i g. 1 bis 6 beschriebenen Ausbildungsformen, bei denen die Schwinghebel in zu den Lagerachsen parallelen Ebenen liegen, kann es erwünscht sein, eine zusätzliche Dämpfung vorzusehen, um verbleibende Biegeschwingungen oder Resonanzen der Schwinghebel selbst zu mindern. Beispielsweise kann sich der Schwinghebel aus mehreren Schichten aus Metall und einem Kunststoff zusammensetzen, z. B. aus einem Streifen aus einer Aluminiumlegierung, der zwischen zwei gewebeverstärkten Kunstharzstreifen liegt, wie er unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung Tufnol erhältlich ist, wobei der Alustreifen durch ein Epoxyharz mit dem Kunststoffstreifen verbunden ist. Bei der an Hand der F i g. 7 bis 9 beschriebenen Konstruktion, bei der die den Lenkerhebel bildenden Flachprofile hochkant in zu den Lagerachsen rechtwinkligen Ebenen angeordnet sind, zeigte sich, daß sich wegen der außerordentlichen großen Steifigkeit in der Bewegungsrichtung keine Schwierigkeiten auf Grund von Biegeschwingungen ergeben.

Die Abmessungen der Lenkerhebel richten sich natürlich nach der Größe des Vibrators. Als Beispiel sei erwähnt, daß bei der Konstruktion nach F i g. 7,

ίο die einen Durchmesser von etwa 600 mm hat und eine Schubkraft von 360 kg ausüben kann, die Lenkerhebel eine Länge von etwa 150 mm haben und jeweils aus Flachprofilen aus Stahl oder einer Aluminiumlegierung bestehen, die eine Breite von etwa

ίο 25 mm und eine Dicke von etwa 3,2 mm haben. Die Steifigkeit in senkrechter Richtung, die durch die Torsionssteifigkeit der Gummi-Metall-Lager hervorgerufen wird, liegt in der Größenordnung von cm kg.

Eine ähnliche Konstruktion ist jedoch für erheblich größere Vibratoren geeignet, die Schubkräfte von etwa 22,5 t und darüber ausüben können, und deren Antriebsleistung ein Mehrfaches von 10 oder sogar von 100 kW beträgt.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektrodynamischer Vibrator zur Schwingungsprüfung eines Bauteils in einem breiten Frequenzbereich, dessen rohrförmige, mit einem das Bauteil in Schwingung versetzenden Schwinganker starr verbundene Schwingspule in einen Ringspalt eines ortsfesten Topf magneten eintaucht und Axialschwingungen ausführen kann, und dessen Schwinganker in übereinanderliegenden Ebenen durch mehrere zur Schwingachse strahlenförmig angeordnete Schwingungsverbindungsglieder, die einerseits an ihm und andererseits am Topfmagneten angebracht sind, in Schwingachsrichtung geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schwingverbindungsglied als an sich bekannter starrer Schwinghebel (30; 50; 60) ausgebildet ist und einerseits am Topfmagneten (10) und andererseits am Schwinganker (22, 65) mittels eines zu dessen Längsachse wie auch zur Schwingachse senkrecht angeordneten bekannten Gummi-Metall-Lagers mit rotationssymmetrischem Gummikörper (40, 48) zwischen einer inneren Metallhülse (41) und einer äußeren Metallhülse (42) angelenkt ist.

2. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummikörper als zylindrische Buchse (40) ausgebildet ist.

3. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummikörper als Teil einer Hohlkugel (48) ausgebildet ist.

4. Vibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummikörper (40, 48) radial zusammengedrückt zwischen der inneren Metallhülse (41) und der äußeren Metallhülse (42) sitzt.

5. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schwinghebel aus Schichten aufgebaut ist, die aus Metall bzw. einem mit Kunstharz gebundenen Fasermaterial bestehen.

6. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schwinghebel (60) in an sich bekannter Weise derart angelenkt ist, daß er sei-

109 528/47

nen maximalen Biegewiderstand um zu den Lagerachsen parallele Achsen hat.

7. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schwinghebel zwei jeweils mit den Stirnseiten der inneren Metallhülse (41) dessen beiden Gummi-Metall-Lagern fest verbundene Stäbe (50) aufweist (F i g. 6).

8. Vibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstellvorrichtung (71) für die wirksame Länge jedes Schwinghebels vorgesehen ist.

9. Vibrator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Achsbolzen (71) wenigstens

10

eines der beiden Gummi-Metall-Lager jedes Schwinghebels (60) als feststellbarer Exzenter ausgebildet ist (F i g. 9).

10. Vibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Metallhülse (41) oder die äußere Metallhülse (42) eines der beiden Gummi-Metall-Lager jedes Schwinghebels (30; 50; 60) um deren Achse gegenüber dem Bauteil festlegbar verstellbar ist, an dem diese befestigt ist, so daß die Nulläge der relativ zueinander bewegbaren Metallhülsen zur Veränderung der Torsionssteifigkeit des Lagers eingestellt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen