DE1572991C - Elektrodynamischer Vibrator - Google Patents
Elektrodynamischer VibratorInfo
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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 flachtfi,
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 starrund
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 Drehslabfedern 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 Ermüdungsbrüche auftreten. Werden die Drehslabfedern dagegen
hinreichend lang ausgebildet, was den Platzbedarf erhöhl, 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 Drehslabfedern 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 Schwingungsverhalten 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 Oberschwingungsn 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 Gummi1 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
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. 1 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 ig. 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,
Fig. 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
Fig. 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 PoI-
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
JL. «—
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-
rings 14 begrenzt mit der oberen Außenwand des 5 durch diese, die Fortsätze 43 und die innere Metallinneren Polstücks einen ringförmigen Luftspalt 11. hülse 41 reicht, miteinander verbunden sind. Auf die
Eine rohrförmige Schwingspule 20, die an eine Wech- beiden Enden des Achsbolzens 44 aufgeschraubte
selstromquelle angeschlossen werden kann, ist von Muttern 45 verspannen die Klemmbacken 33 und daeinem
rohrförmigen Spulkörper 21 im Luftspalt 11 mit den Schwinghebel starr mit der inneren Metallgehalten
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
Schwinganker in Achsrichtung der Schwingspule füh- des Vibrators erforderlich werden sollte,
ren. Die Schwinghebel 30 sind starr ausgebildet und Die beschriebene Ausbildung eines Vibrators mit
am oberen Polring 14 sowie am Schwinganker 22 je- 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 Topfmagneten und am Schwinganker 35 vom Topfmagneten, 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
hebeis 30 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
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
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 65
oder einem ähnlichen elastischen Werkstoff auf, die
radial zusammengedrückt zwischen der inneren Metallhülse 41 und der äußeren Metallhülse 42 sitzt und
Gummi-Metall-Lager weist als Gummikörper zwischen den Metallhülsen 41, 42 eine rohrförmige zylindrische gummielastische Buchse 40 aus Gummi 65
oder einem ähnlichen elastischen Werkstoff auf, die
radial zusammengedrückt zwischen der inneren Metallhülse 41 und der äußeren Metallhülse 42 sitzt und
der Schwinghebel 30 angreift. Die Anlenkung kann 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
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
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)
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 Topfmagneten 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 Ansprach 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
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