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Motor zum Antrieb eines Vibrationsgerätes Die Erfindung betrifft
einen Motor zum Antrieb eines Vibrationsgerätes, insbesondere eine Ausführungsform,
bei der von der Motorwelle getragene Exzentergewichte wie ein Flügelrad einer Zentrifugalpunpe
wirken, die ein in einem die Exzentergewichte umgebenden Gehäuse enthaltendes Schmiermittel
durch einen Kreis pumpt, so daß in diesem Kreis liegende Lager geschmiert werden.
Sind Exzentergewichte an beiden Motorenden vorgesehen, so dienen erfindungsgemäß
ferner Verbindungseinrichtungen zum Ausgleich der in den beiden Exzentergewichtsgehäusen
enthaltenen Schmiermittelmengen.
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Es ist bisher allgemein üblich, die Exzentergewichte zum Antrieb
des Vibrationsgerätes direkt auf der Motorwelle zu befestigen und den Motor an dem
Bauteil anzubringen, der vibrieren soll. Die nach dieser Konstruktion ausführbare
Anlagengröße ist durch das Schmiermittelproblem der Lager begrenzt, die die mit
den Exzentergewichten versehene Welle tragen. Eine äußere Lagerschmierung vorzusehen,
wie es bei großen stationären Vorrichtungen gehandhabt wird, ist wegen der Relativbewegung
zwischen dem
Motorgestell und einem die Anlage umgebenden stationären
Gehäuse schwierig.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Motor der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß eine unabhängige Schmiermittel-Zirkulation zur Schmierung
der Lager des Vibrationstotors gewährleistet wird. Ein Erfindungsmerkmal besteht
darin, daß das Schmiermittel, z. B. ö1, einer Fliehkraftbeschleunigung ausgesetzt
wird, die im Vergleich zur Beschleunigung des Motors auf seinem Vibrationsweg groß
ist, so daß ein Schäumen des Ös vor dem Eintritt in die zu den Lagern führenden
Leitungen verringert oder ganz eliminiert wird.
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Erfindungsgemäß ist der Vibrationsmotor mit einer abgedichteten Endhaube
versehen, die als Gehäuse für ein Exzentergewicht, als Kammer zur Aufnahme einer
Schmiermittelmenge und als stationärer Teil einer Zentrifugalpumpe dient. Das Exzentergewht
wirkt als Pumpenrotor. Eine oder mehrere Leitungen bind in der Endhaube vorgesehen
und führen von der Druckzone der Pumpe zu einem Wellenlager.
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Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele hervor.
Es zeigen Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht eines VibrationagerAtes mit aufgebautem,
erfindungsgemäßem Motor; Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines
erfindungsgemäßen Motors;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie
3 - 3 der Fig. 2; Fig. 5 einen Querschnitt ähnlich der Fig. 3 eines anderen Ausführungsbeispieles;
Fig. 4 und 6 zwei weitere AustUhrungsbeispiele in teilweise geschnittener Seitenansicht
eines erfindungsgemäßen Motors.
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Ein Vibrations-Arbeitsgerät 1, beispielsweise ein Vibrationssieb,
ein Vibrationsbehälter, ein Vibrations-Speiseapparat oder irgend ein anderes Vibrationsgerät,
wird mittels Isolationsfedern 2 von einer darüber angeordneten, als Trägerteile
3 angedeuteten Halterung getragen. Ein erfindungsgemäß konstruierter Vibrationsmotor
4 ist starr auf dem Arbeitsgerät 1 befestigt und durch nicht dargestellte geeignete
Leitungen mit einer elektrischen Stromquelle verbunden. Für diesen Zweck werden
allgemein Kurzschlußläufermotoren verwendet, da sie derart stabil ausgeführt werden
können, daß sie gegenüber den Einflüssen der auf sie einwirkenden Vibrationsbewegung
unempfindlich sind.
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Der in Fig. 2 in größerem Maßstab dargestellte Motor 4 enthält einen
Stator 5, dessen äußeres Gehäuse gegebenenfalls Kühlrippen aufweist, ferner eine
Feldanordnung 7 mit den Primärwicklungen sowie einen Rotor 8 mit kurzgeschossener
Wicklung, der von einer Motorwelle 9 getragen wird.
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Der Motor 4 ist mit wenigstens einer Endhaube 10 versehen, die eine
starke Wand 11 enthält, in der ein die Welle 9 lagerndes Kugel- oder Rollenlager
12 angeordnet
ist. Die Endhaube 10 enthält ferner einen zylindrischen
Teil 13, der mit einem nach außen gerichteten Flansch 14 endet, an dem eine als
Abdeckung dienende Endplatte 15 befestigt ist. Ein erstes Exzentergewicht 16, das
einstückig mit einer Nabe 17 ausgeführt ist, ist auf der Motorwelle 9 angeordnet
und darauf festgekeilt. Ein zweites Exzentergewicht 18 ist verstellbar auf die Nabe
17 aufgesetzt, so daß durch die Änderung seiner Winkellage vom ersten Exzentergewicht
16 die gesamte wirksame Unwucht in ihrer Größe leicht verstellt werden kann.
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Die starke Wand 11 der Endhaube 10, der zylindrische Teil 13 und
die Endplatte 15 bilden eine kreisringförmige Kammer, die als Behälter zur Aufnahme
von Schmierflüssigkeit für das Lager 12 dient. Diese Kammer besitzt wenigstens in
ihrem in radialer Richtung äußeren Teil eine Form und Größe, die dem Raum entsprechen,
der von den Exzentergewichten 16 und 18 bestrichen wird, wenn diese durch die Rotation
der Welle 9 umlaufen. Die Innenseite des zylindrischen Teiles 13 ist so geglättet,
daß die Schmierflüssigkeit in der Kammer mittels der Exzentergewichte über den ganzen
Umfang verteilt werden kann.
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Bei dieser Konstruktionsart wurde beobachtet, daß die Schmierflüssigkeit
sich selbst als eine im wesentlichen gleiche ringförmige Schicht in der Kammer erteilt,
wobei die Schicht im Bereich vor den Exzentergewichten etwas dicker ist.
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Die Drehbewegung der Schmierflüssigkeit entwickelt einen Druck, der
von dem Radius des zylindrischen Teiles 13, der Winkelgeschwindigkeit der Exzentergewichte,
der radialen Dicke der ringförmigen Flüssigkeitsschicht und der Dichte der Schmierflüssigkeit
abhängt. Wenn der tylindrische Teil einen Radius von 457 mm besitzt, die
Winkelgeschwindigkeit
ungefähr 700 U/min beträgt und der Schmierflüssigkeitsring eine Dicke von etwa 12,7
mm aufweist, so entspricht der Druck theoretisch einer Druckhöhe dieser Flüssigkeit
von etwa 2,44 bis 2,54 m.
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Man nutzt diesen in der Schmierflüssigkeit entwickelten Druck dazu
aus, die Flüssigkeit durch eine Leitung 20 strömen zu lassen, die vom radial äußeren
Teil der ringförmigen Kammer nach innen führt und in einer Verteilernute 21 endet,
die in den äußeren Laufring des Lagers 12 eingeformt ist. Kanäle 22 leiten die Schmierflüssigkeit,
z. B. bl von der Verteilernute 21 in den Spalt zwischen die Laufbahnen der Rollen
23 des Lagers. Von diesem Spalt fließt das bl oder die Schmierflüssigkeit durch
das Lager entweder direkt in die Exzentergewichtskammer oder in eine kleine Kammer
24, die sich zwischen der Wand 11 der Endhaube 10 und einer die Welle 9 umgebenden
öldichtung 25 befindet und die abdichtend an der Wand 11 angeordnetist. Ein Ablaufrohr
26 führt die in der Kammer 24 gesammelte Schmierflüssigkeit in die Exzentergewichtskammer
zurück.
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Die Verteilung der Schmierflüssigkeit in der Kammer bei laufendem
Motor ergibt sich durch den kreisringförmigen FlAssigkeitskörper 27, der seine größte
radiale Tiefe an der Vorderkante 28 der Exzentergewichte und seine kleinste radiale
Tiefe an der Hinterkante 29 haben kann (vgl. Fig. 3).
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Übliche Füllstopfen 30 und Ablaßstopfen 31 sind vorgesehen, um das
Zugeben und Wechseln von Schmierflüssigkeit zu erleichtern.
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Motoren für Vibrationsgeräte werden vorzugsweise
mit
horizontal~liegender Welle angebaut. Gelegentlich ist es jedoch bei einigen Ausführungsarten
notwendig, den Motor so anzubauen, daß die Welle sich in einem Winkel zur Horizontalen
befindet. Da außerdem die öldichtung 25 einmal undicht sein könnte, ist ein Ablauf
32 vorgesehen, der aus dem Raum innerhalb des Statorgehäuses -6 im Bereich des unteren
Motorteils in die Exzentergewichtskammer führt. Ferner ist ein beispielsweise als
Verbindungsrohr ausgebildeter Verbindungskanal 33 vorgesehen, der einen Punkt im
Umfangsbereich der Exzentergewichtskammer des einen Motorendes mit einem entsprechenden
Punkt in einer Kammer am anderen Motorende verbindet.
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Ein gleicher Kanal 34 ist vorgesehen, um radiaUliegende innere Punkte
der Exzentergewichtskammern miteinander zu verbinden, wodurch sich eine Luftausgleichsleitung
ergibt. Angenommen während des Betriebes ergibt sich eine Differenz in der Schmierflüssigkeitsmenge
im Bereich der Endhauben an den gegenüberliegenden Motorenden so entwickelt sich
zwischen den Enden des Verbindungskanales 33 ein Differenzdruck, durch den sich
eine Schmiermittelströmung einstellt, die die Flüssigkeitsmenge in den beiden Kammern
ausgleicht. Diese Flüssigkeitsströmung wird durch die entsprechende Luftströmung
in dem Rohr 34 ermöglicht, ohne daß ein Luftdruckwechsel in den Kammern auftritt.
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Eine konstruktiv leicht abgewandelte, verbesserte Auaführungsform
der Endhaube und des Gehäuses ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei ist die Endhaube
aus einer starken Platte 40 gebildet, die in geeigneter Weise am Ende des Motorstators
41 angeordnet ist. Die Endhaubenplatte 40 trägt ein Kugel- oder Rollenlager 42,
in dem eine Motorwelle 43 gelagert ist. Ein Exzentergewicht 44 ist auf der Welle
angeordnet und enthält eine Nabe 45,
auf der ein zweites Exzentergewicht
46 in geeigneter Weise derart angebracht ist, daß sich eine Verstellung der Winkellage
relativ zum Gewicht 44 ermöglicht. Diese Ausführungsform unterscheidet sich dadurch
von der zuerst beschriebenen, daß das erste Exzentergewicht 44 sich radial weiter
erstreckt als das zweite Gewicht 46. Eine schalenförmige Abdeckhaube 47 ist so ausgebildet,
daß wenigstens ihr Randteil in Größe und Form mit dem Raum übereinstimmt, der durch
die in radialer Richtung äußeren Teile des Exzentergewichtes 44 bestrichen wird.
Dieser Teil bildet eine ringförmige Mulde 48, entlang der die Schmierflüssigkeit
durch den äußeren Teil des Exzentergewichts 44 bewegt wird.
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Eine geeignete Leitung 49 führt Schmierflüssigkeit von der ringförmigen
Mulde 48 in den Stator 41. Die Schmierflüssigkeit fließt dann vom Stator durch das
Lager 42 und in die durch die schalenförmige Abdeckhaube 47 gebildete Kammer. Falls
gewünscht kann ein geeigneter Zwischenboden 50 verwendet werden, um das Lager vom
Inneren des Motorstators 41 zu trennen und um den Flüssigkeitsstrom durch das Lager
zu regulieren. Dieser Zwischenboden umgibt die Motorwelle 43,ohne sie zu berühren,und
bildet mit dem Lager eine kleine Zwischenkammer, durch die öl zum Lager 42 und zurück
in die Exzentergewichtskammer fließt, so daß es in der Mulde 48 gesammelt wird.
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Bei dieser Ausführungsform verbindet - ebenso wie bei der ersten
- eine Verbindungsleitung 52 einen. Punkt der ringförmigen Kammer der einen Endhaube
mit einem gleichen Punkt in der gegenüberliegenden Endhaube, wodurch sich ein Mengenausgleich
der Schmierflüssigkeit in den Exzentergewichtskammern ergibt. In diesem Falle ist
keine Luftausgleichsleitung oder dergleichen notwendig, da der
Druck
ausgeglichen wird, indem Luft und bl durch die Lager und die öffnung im Zwischenboden
50 fließen, der die Welle 43 umgibt.
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Diese Ausführungsform einer Endhaube wird dann verwendet, wenn der
Motor unter einem Winkel montiert wird, vorausgesetzt, daß die Motorwicklungen mit
einer gegenüber dem Schmieröl undurchlässigen Isolation versehen sind.
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In diesem Falle füllt die Schmierflüssigkeit den sonst leeren Raum
im Inneren des Stators 41 und fließt von dort durch die Lager und in die Endhauben.
Der Druck, der sich am Umfang der unteren Endhaube entwickelt, und die durch den
Zwischenboden 50 bewirkte Strömungsbehinderung reichen aus, um eine Strömung vom
Stator durch die Lager am oberen Ende eines geneigten Motors aufrechtzuerhalten.
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Als weitere Modifikation kann der Rotor des Motors Propellerflügel
erhalten und zusätzliche Leitungen -ähnlich der Leitung 20 - können zwischen dem
Statorraum und der Verteilernute 21 vorgesehen werden. Die Dichtung 25 kann dann
weggelassen werden und das bl läuft über irgendeinen Weg vom Lager ab.
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Bei einer weiteren, in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist ein
Exzentergewicht 60 so ausgebildet, daß seine Vorderkante 61 einen größeren Abstand
von der umgebenden Gehäusewand 62 als die Hinterkante 63 besitzt.
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Dieser Unterschied in der Spaltgröße ergibt einen Keil-oder Kufenläufereffekt,
wodurch sich ein Druck zwischen dem Gewicht und dem Gehäuse aufbaut. Dieser Druck
überträgt die Zentrifugalkraft des rotierenden Exzentergewichtes 60 ganz oder teilweise
direkt auf das Gehäuse 62, 80 daß die Lager von dieser Belastung befreit werden.
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Ein der Leitung 20 entsprechender Auslaßkanal 64 für Schmierflüssigkeit
öffnet sich tangential vom Umfang des Gehäuses 62 und setzt die Kopfgeschwindigkeit
der rotierenden Schmierflüssigkeitsmenge in Druck im Kanal 64 um, so daß sich die
Tendenz zu einem erhöhten Flüssigkeitsumlauf ergibt. Der durch die Zentrifugalkraft
entwickelte Druck wird jedes Mal periodisch durch den Kufenläufereffekt erhöht,
wenn das Gewicht 60 an dem Auslaßkanal 64 vorbeiläuft, so daß die Flüssigkeitsströmung
noch weiter verstärkt wird.
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Bei jeder der zuvor genannten Zirkulationsarten wird das bl in der
Nähe der Kammermitte in die Exzentergewichtskammer zurückgeführt. Manchmal ist es
wünschenswert, das zurücklaufende bl mit kleinstem Bewegungsaufwand in das ringförmig
rotierende blfeld zu leiten, um das Mitführen von Luft im dl auf ein Kleinstmaß
herabzudrücken. Diese in der Zeichnung nicht veranschaulichte Ausführungsart ist
in verschiedenen Varianten möglich.
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Bei einer Ausführungsart ist eine Scheibe vorgesehen, die an den Exzentergewichten
angebracht und zwischen den Gewichten und dem Lager angeordnet ist. Der Rand der
Scheibe ist so groß, daß er in das ringförmige, rotierende dlfeld eintaucht. Am
äußeren Bereich sollten Flügel oder Rippen befestigt sein, damit sich eine Rotation
des öles in dem Raum zwischen der Scheibe und der Motorendplatte ergibt.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine ringförmige Kappe mit
kleinem Durchmesser um die Motorwelle und das Ende der Lagerhülse vorzusehen, um
das zur Exzentergewichtskammer zurückkehrende öl aufzufangen. Die Kappe ist mit
einer radial verlaufenden Ableitung versehen, die in das rotierende ölfeld führt.
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Bei diesen beiden Ausführungsformen wird das in die Exzenterkammer
zurückkehrende öl langsam bis auf die Geschwindigkeit der Welle beschleunigt, bevor
es in das ringförmige ölfeld fließt, wodurch jegliches Spritzen vermieden wird,
das hervorgerufen wird, wenn die Vorderseite des Exzentergewichtes auf das einströmende
öl trifft.
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Eine weitere Methode, das öl in das rotierende ölfeld zurücklaufen
zu lassen, besteht darin, eine stationäre Ableitung vom Lager zu verwenden, die
tangential in Richtung der Exzentergewichtsbewegung in das rotierende ölfeld führt.
Bei dieser Ausführungsform wird das einströmende öl durch die Viskosereibung mit
dem rotierenden ölfeld beschleunigt, ohne daß ein durch das Aufprallen des Exzentergewichts
bewirktes Spritzen und Schäumen auftritt.
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Die Schmierflüssigkeit kann außer zur Schmierung der Lager auch zusätzlich
als wärmeübertragendes Medium benutzt werden, indem sie die Wärme von den Statorwicklungen
und vom Rotor des Motors auf das Gehäuse überträgt.
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Eine solche vereinfachte Ausführungsform ist in Fig. 6 dargestellt.
Hierbei fördern die Exzentergewichte 70 Schmierflüssigkeit durch eine Auslaufleitung
71, die in den Raum zwischen einem Motorstator 72 und einem äußeren Gehäuse 73 des
Motors gerichtet ist. Aus diesem Raum kann die Flüssigkeit durch die Fugen 74 abfließen,
die zwischen den Statorlamellen zum Rotor 75 des Motors hin verlaufen. Von dort
strömt die Flüssigkeit im Spalt entlang des Rotors zu den Räumen an jedem Ende des
Rotors.
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Aus diesen Räumen fließt die Flüssigkeit durch die Wellenlager 76
und in die Exzentergewichtskammern. Die Schmierflüssigkeit ist daher,während sie
sich in der
Exzentergewichtskammer und auf der ersten Wegstrecke
durch den Motor befindet, mit dem äußeren Motorgehäuse und der Gewichtsgruppe in
Berührung. Hierdurch ergibt sich eine ausreichende Zeitspanne, um die Flüssigkeit
vor ihrem Weg entlang den Statorwicklungen und dem Motor und zurück durch die Rotorlager
zu kühlen.
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Bei jedem Beispiel bilden der Motorstator und die angebrachten Endhauben
eine dichte Anordnung. Dabei wird die Schmierflüssigkeit in der Anordnung durch
einen Weg gepumpt, der die Kugel- oder Rollenlager zur Lagerung der Motorwelle enthält.