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II y d r o d y n a m i 5 c h e r V i b r a t o r (Zusatz zu Patent
........(Patentanmeldung P 17 58 661.7)) Das Hauptpatent bezieht sich auf einen
hydrodynamischen Vibrator mit einem Gehäuse, das einen zylindrischen Innenraum aufweist,
in dem koaxial ein im wesentlichen zylindrischer Unwuchtrotor frei drehbar gelagert
ist, wobei im Gehäuse Zufluß- und Abflußöffnungen für die Druckflüssigkeit vorgesehen
sind, deren kinetische Energie zum Antrieb des Unwuchtrotors dient, und wobei der
Unwuchtrotor mit einer Beschaufelung versehen ist, deren Schaufeln so gekrümmt sind,
daß sie am Eintrittsende in der Richtung des aus der Zuflußöffnung austretenden
Strahles und am Austrittsende im wesentlichen entgegen dieser Richtung verlaufen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den hydrodynamischen
Vibrator nach dem llauptpatent konstruktiv zu vereinfachen und hinsichtlich seines
Wirkungsrades zu verbessern. Diese Aufgabe wird nach einem ersten Vorschlag der
Erfindung dadurch gelöst, daß die Beschaufelung in Form eines Kranzes mit radial
sich erstreckenden Schaufeln oder Kanälen ausgebildet ist, und daß innerhalb des
Kranzes ein feststehendes, zylindrisches Bauteil angeordnet ist, das eine axiale
Zuflußleitung und einen mit dieser in Verbindung stehenden Zuflußkanal aufweist,
der die Form einer Spirale hat, welche am Außenumfang des zyiindrischen Bauteils
im Bereich der Schaufeln bzw. Kanäle mündet. Durch diesen Vorschlag wird erreicht,
daß die gesamte zugeführte Druckflüssigkeit durch die Schaufeln bzw. Kanäle hindurchtreten
muß, so daß keine Spaltverluste auftreten. Dadurch wird die Drehzahl des Unwuchtrotors
bei gegebenem Durchsatz beträchtlich erhöht und der Wirkungsgrad entsprechend verbei3serto
Durch die Zuführung der Druckflüssigkeit in einem spiralförmigen Kanal wird außerdem
auf einfache Weise das erwünschte tangentiale
Ausströmen der Druckflüssigkeit
aus der Zuflußöffnung erreicht.
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Schließlich wird durch die zentrale Zuführung der Druckfldssigkeit
die Abführung der Druckflüssigkeit durch ein die Zuflußleitung umgebendes Rohr ermöglicht,
wodurch der Aufbau vereinfacht wird und eine zusätzliche Sicherheit für den Fall
gegeben ist, daß die Zuflußleitung platzen sollte, Die gleichen Vorteile werden
erreicht, wenn gemäß einem zweiten Vorschlag der Erfindung der Zuflußkanal nicht
die Form einer Spirale hat, sondern in der äußeren Umfangsfläche des-zylindrischen
Bauteils in Form eines Gewindes eingearbeitet ist, welches sich bis zu dem Bereich
erstreckt, in dem die Schaufeln bzw.
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Kanäle liegen. Auch hierbei erfolgt eine tangentiale Abströmung des
zugeführten Druckmittels.
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Der spiralförmig verlaufende Zuflußkanal hat vorzugsweise einen von
innen nach außen sich 3stetig verringernden querschnittb um den Druckflüssigkeitsstrahl
mit möglichst hoher Geschwindigkeit austreten zu lassen. In analoger Weise soll
sich bei der zweiten Ausführung der Querschnitt der Gewindenut zu dem Bereich der
Schaufeln bzw0 Kanäle hin stetig verringern.
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Die Herstellung des spiralförmigen Zuflußkanals gestaltet sich besonders
einfach, wenn dieser in Form einer Spiralnut in einer Stirnfläche des zylindrischen
Eauteils vorgesehen ist und durch eine Platte abgedeckt wird.
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Zur Abführung der Druckflüssigkeit kann in der dem Schaufelkranz benachbarten
Innenwand des Gehäuseinnenraumes ein Ab fluß-Ringraum vorgesehen sein, Um die Herstellung
der Schaufeln bzw0 Kanäle zu vereinfachen, ist es zweckmäßig, den Schaufelkranz
an einem Stirnende des Unwuchtrotors anzuordnen und durch eine Deckscheibe abzudecken.
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Dadurch können die Schaufeln oder Kanäle leicht hergestellt und bearbeitet
aden. Diese Deckscheibe soll das stationäre zylindrische Bauteil radial übergreifen,
lfodurch eine weitere
Sicherheit gegen Leckverluste erreicht wird.
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Das stationäre zylindrische Bauteil kann vorteilhaft als axiale Abstutzung
für den Unwuchtrotor verwendet werden.
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Zwei Ausführungen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen
beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsachnitt durch das erste Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie A-A in Fig. 1, und Fig. 3 einen Längsschnitt
durch das zweite Ausführungsbeispiel.
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Es sei zunächst auf Fig. 1 und 2 bezuggenommen. Der hydrodynamische
Vibrator besteht aus einem Bylindrischen Gehäuse 1 mit einem zylindrischen Innenraum
2, in dem koaxial ein inm wesenthohen zylindrischer Unwuchtrotor 3 frei drehbar
gelagert ist.
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Die Lagerung erfolgt an der Innenwand 4 des Gehäuseinnenraumes 2 an
den Stellen 5 und 6 sowie an dem in der Zeichnung nicht ersichtbaren Ende des Unwuchtrotora
3. Der Unwuchtrotor 3 ist an seinem oberen Ende mit einem Kranz 7 versehen, der
radial nach außen sich erstreckende Schaufeln oder Kanäle 8 enthält, die nach oben
hin offen und durch eine Deckscheibe 9 abgedeckt sind, welche an dem Unwuchtkörper
durch Schrauben befestigt ist Innerhalb des Kranzes 7 ist-ein stationäres zylindrisches
Bauteil 10 angeordnet, das eine axiale Zuflußleitung 11 aufweist. Das zylindrische
Bauteil 10 enthält in seiner Stirnfläche 12 eine Spiralnut 13>di'e von dem Ende
der Zuflußleitung 11 ausgeht und in die Zuflußöffnung 14 am Außenunifang 15 des
zylindrischen Bauteils mündet, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist4 Die
Zuflußöffnung 14 liegt im Bereich der Schaufeln bzw. Kanäle 8.
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Die Spiralnut 13 ist von einer Platte 16 abgedeckt und der Unwuchtrotor
3 stützt sich über die Platte 16 axial an dem Bauteil 10 ab.
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In der Innenwand 4 des Gehäuseinnenraumes 2 ist im Bereich des Schaufelkranzes
7 ein Abflußringraum 20 vorgesehen, der mit dem Gehäuseraum 21 oberhalb des Unwuchtrotors
3 in Verbindung steht
Das Gehäuse 1 ist an seinem oberen Ende durch
einen Deckel 22 verschlossen, der mit dem Bauteil 10 einstückig ist und Abflußöffnungen
23 sowie einen ringförmigen Ansatz 24 aufweist, an dem ein Abflußschlauch 25 befestigt
werden kann. Innerhalb des Schlauches 29 ist auf das Rohr 11 der Zuflußschlauch
26 aufgesteckt.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Kanäle 8 so gekrümmt, daß sie
am Eintrittsende, also am inneren Durchmesser des Xranzes 7, in Richtung des aus
der Spiralnut 13 austretenden Strahles, am Austritteende dagegen im wesentlichen
entgegen dieser Richtung verlaufen. Dadurch wird eine weitgehende Umsetztang der
Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in Rotationsgeschwindigkeit des Unwuchtrotors
3 erreicht. Da di. Druckflüssigkeit keine andere Möglichkeit hat, als durch die
Kanäle 8 hindurchzuströmen; treten keine Spaltverluste auf, zumal, wie aus Fig.
1, ersichtlich, die Deckscheibe 9 das zylindrische Bauteil 10 radial übergreift.
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so daß die Druckflüssigkeit nur entgegen der Fliehkraft entweichen
könnte. Um am Austrittsende der Spiralnut 13 eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit
zu erhalten, ist die Spiralnut 13 mit sich ven innen nach außen stetig verringerndem
querschnitt ausgeführt. Das kann durch stetige Verringerung der Breite der Nut 13
bei gleichbleibender Tiefe oder durch stetige Verringerung der Tiefe deY Nut 13
bei glei'chb"leibender Breite oder durch beide Maßnahmen erreicht werden.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet ich von dem-Jenigen
gemäß Fig. 1 und 2 im wesentlichen nur durch eine andersartige Zuführung der Druckflüssigkeit
zu den Schaufeln bzw. Kanälen 8, und zwar ist hierbei der Zuflußkanal 30 in der
äußeren Umfangsfläche 31 des zylindrischen Bauteils 10' in Form eines Gewindes eingearbeitet,
das sich vom unteren Ende des Bauteile 10' bis zu dem Bereich erstreckt, in dem
die Schaufeln bzw. Ka-Kanäle 8 liegen. Die Zuflußleitung 11' erstreckt sich hierbei
bis zur unteren Stirnfläche des Bauteile 10' und steht durch eine Aussparung 32
mit dem Anfang des Zuflußkanals 30 in Verbindung.
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Wie ersichtlich, verringert sich der Querschnitt der den Zuflußkanal
30 bildenden Gewindenut stetig zu dem Bereich der Schaufeln bzw. Kanäle 8 hin, damit
die Druckflüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit aus dem Zuflußkanal 30 aus- und in
die Kanäle 8 eintritt. Wie bei dem ersten Beispiel übergreift die Deckacheibe 9
das Bauteil 10' radial, um Leckverluste zu vermeiden.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen wird die Druckflüssigkeit, vorzugsweise
Hydrauliköl, durch den Schlauch 26 zugeführt und gelangt durch die Zuflußleitung
11 bzw. 11' in den Zuflußkanal 13 bzw. 30, aus dem sie tangential zur inneren Umfangafläche
des Kranzes 7 aus- und ohne Stro"mungswiderstand in die Kanäle 8 eintritt. Die Flüssigkeit
wird durch die gekrümmten Kanäle 8 umgelenkt, wobei ihre Strömungsgeschwindigkeit
in Rotationsgeschwindigkeit des Unwuchtrotors 3 umgesetzt wird. Die Flüssigkeit
gelangt nach dem Austritt aus den Kanälen 8 in den Ringraum 20 und von dort in den
Gehäuseraum 2t und kann durch die O'ffnungen 23 im Deckel 22 in den Abflußschlauch
25 abströmen, - Patentansprüche -