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Druckmittelbetriebener Vibrator = Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetriebenen
Vibrator ftlr Rttelgeräte, VerdichtungegerEte, Schüttgutförderer und dergleichen.
Bei den bekannten Vibratoren für dies.
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Zwecke werden die Vibrationen von einem Elektromagneten erzeugt. Solche
Vibratoren können nicht überall eingesetzt werden, z.B. dort nicht, wo keine elektrische
Stromquelle vorhanden ist und wo aus Sicherheitagrunden elektrische Geräte nur unter
erheblichen Vorsichtsmaßnahmen verwendet werden dürfen, welche die Anlage beträchtlich
verteuern.
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Ferner sind Stromkabel bei beweglichen Anlagen, inabesondere im rauhen
Baubetrieb, der Gefahr von Beschädigungen ausgesetzt, wodurch Unfälle entstehen
können.
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Zur Vermeidung der vorstehend geschilderten Nachteile hat sich die
Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Vibrator zu schaffen, der von einem Druckmittel
vorzugsweise Hydrauliköl, angetrieben wird0 Der erfindungsgemäße druckmittelbetriebene
Vibrator ist gekennzeichnet durch ein an dem zu vibrierenden Gerät oder Geräteteil
befestigbares Gehäuse, in dessen Innenraum ein als Differentialkolben ausgebildeter
Freikolben auf einem sich in den Innenraum hineineretreckenden Zapfen verschiebbar
gelagert ist, der zwei Zylinderräume voneinander trennt, wobei in den ersten, der
kleineren Kolbenfläche zugeordneten Zylindorraum eine Druckmittelzuflußleitung milndet
und in den zweiten, der größeren Kolbentläche zugeordneten Zyltnderraum Kanäle zur
Druckmittelzu- und abfuhrung zu bzw aus diesem Zylinderraum münden, die von einem
von dem Kolben in oder nahe seinen Endlagon umsteuerbaren Ventil gesteuert werden,
das durch fes1ernderl Ans Lag in jeder Kolbenendlage den einen Kanal absperrt und
den anderen Kanal froigibt und während des Kolben
hubs durch den
Druck des Arbeitsmittels in seiner Lage gehalten wird0 In der einen Lage des Umsteuerventils
wird also dieser zweite Zylinderraum mit der Rückflußleitung v.rbunden, sodaß der
auf die kleinere Kolbenfläche wirkende Druck des Druckwittels den Kolben in der
einen Richtung verschiebt.
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Ist der Kolben in seiner diesbezüglichen Endatellung angelange, so
wird das Umsteuerventil umgeschaltet und e wird die Verbindung dieses zweiten Zylinderraumes
mit der Rückflußleitung abgesperrt und die Verbindung dieses Zylinderraumes mit
der Zuflußleitung hergestellt, sodaß nun der auf die größere Kolbenfläche wirkende
Druck den Kolben in die andere Richtung verschiebt. Durch diese Hin- und Herbewegung
des Kolbens, die bei stetiger Druckmittelzuführung kontinuierlich erfolgt, wird
das Gehäuse und mit diesem das damit verbundene Gerät oder Geräteteil in Vibrationen
versetzt. Die Frequenz der Vibrationen ist bei flüssige Arbeitemitteln der Menge
des zugefuhrten Arbeitsmittels proportional.
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Wesentlich für die einwandfreie Funktion der Vorrichtung des Vibratore
ist es, daß das Umsteuerventil stets schlagartig von der einen Lage in die andere
Lage gebracht wird, um eine Mittellage zu vermeiden, in der beide Kanäle zeitweise
offen sind, da hierdurch ein direktes Entweichen des Druckmittels in die Rllckflußleitung
eintreten würde. Dieser schlagartige Wechoel wird durch den federnden Anschlag des
Ventile in Jeder Kolbenendlage erreicht, der durch die Bewegung des Solbens in seine
Endlagen zusammengedrückt wird und das Umsteuerventil dann schlagartig in die andere
Lage bringt Der Zapfen, auf dem der Freikolben verschiebbar gelagert ist, kann clne
axiale RL'ckflußleitung aufweisen, die von der den Zapfen aufnehmenden Bohrung des
Kolbens ausgeht, wobsi diese Bohrung durch einen Abflußkanal im Kolben mit der größeren
Kolbenfläche in Verbindung steht und die beiden ZylinderrEume durch einen den Kolben
durchdringenden Zuflußkanal mit
einander in Verbindung stehen, und
wobei das Umsteuerventil längsverschieblich im Kolben angeordnet ist und zwei Ventilkörper,
einen auf Jeder Kolbenseite, aufweist, die abwechselnd die Mündung des Abflußkanals
auf der größeren Kolben fläche absperren oder freigeben und die MUndung des Zuflußkanals
auf der kleineren Kolbenfläche freigeben oder absperren.
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Bei einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Vibrators bildet
die Stirnwand der den Zapfen aufnehmenden Bohrung des Kolbens die kleinere Kolbenfläche
und der Zapfen weist eine axiale, in die Bohrung mündende Zuflußleitung auf, wobei
ein die beiden Kolbenflächen miteinander verbindender Zuflußkanal und ein von der
größeren Kolbenfläche ausgehender, sich durch das Kolbenhemd erstreckender und mit
einer RUckflußleitung in Verbindung stehender Abflußkansl vorgesehen sind, und wobei
das Umsteuerventil längsverschi.blich im Kolben boden angeordnet ist und einen Ventilkörper
auf Jeder Seite des Kolbenbodens aufweist, die in einem die Dicke des Solbenbodens
übersteigenden Abstand voneinander gehalten sind und abwechselnd die Mündung des
Zuflußkanals auf der kleineren Kolbenfläche absperren oder freigeben und die Mündung
des Abflußkanals auf der größeren Kolbenfläche freigeben oder absperren.
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In beiden Fällen sind die Ventilkörper vorzugsweise als Ventilplatten
ausgebildet, die durch ein den Kolben bzw. den Kolbenboden durchdringendes Distanzstück
in einem die Dicke des Kolbens bzw. des Kolbenbodens an dieser Stelle übersteigenden
Abstand voneinander gehalten sind.
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Zwei Ausführungebeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt: Fig 1 einen Längsschnitt durch
das erste Ausführungsbepiel, und
Fig. 2 einen Längsechnitt durch
das zweite Ausführungebeispiel.
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Es sei zunächst auf Fig. 1 bezuggenommen, in dem ein druckmittalbetriebener
Vibrator dargestellt ist, dessen Gehäuse 1 aus einem topfförmigen Zylinder 2 und
einem Zylinderdeckel 3 besteht. Von dem Gehäusedeckel 3 erstreckt sich ein zylindrischer
Zapfen 4 in den Gehäuseinnenraum 5. Im Gehäuseinnenraum 5 ist auf dem Zapfen 4 ein
Freikolben 6 vorschiebbar gelagert, der eine kleinere Kolbenfläche 7 und eine gr8ßcre
Kolbenfläche 8 aufweist und den Innenraum 5 in swei Zylinderräume 9 und 10 aufteilt.
In den ersten, der kleineren Kolben fläche 7 zugeordneten Zylinderraum 9 mündet
eine Druckmittelzuflußleitung 11. In dem Zapfen 4 ist eine axiale Rtokflußleitung
12 angeordnet, die von der den Zapfen 4 aufnehmenden Bohrung 13 des Kolbens 6 ausgeht.
Die Bohrung 13 ist mit dem der größeren Kolbenfläche 8 zugeordneten Zylinderraum
10 durch einen Abflußkanal 14 verbunden, der in der größeren Kolbenfläche 8 mündet.
Außerdem ist ein den Kolben 6 durchdringender Kanal 15 vorgesehen, der als Zuflußkanal
für den Zylinderraum 10 dient und von der kleineren Kolbenfläche 7 ausgaht. Im Kolben
6 ist ein allgemein mit 16 bezeichnetes Umsteuerventil längsverschieblich angeordnet,
das zwei Ventilplatten 17 und 18, Je eine auf Jeder Kolbenseite, aufweist, die-durch
ein Distanzstück 19 in einem Abstand voneinander gehalten sind, der größer ist als
die Dicke des Kolbens 6 an dieser Stelle. Die Ventilplatte 17 wirkt mit der kleineren
Kolbenfläche 7 zusammen und steuert die Mffndung des Zuflußkanals 15. Die Ventilplatte
18 wirkt pit der größeren Kolbenfläohe 8 zusammen und steuert die Mündung des Abflußkanals
14. Das Umschalten des Umsteuerventile 16 in den Endlagen des Kolbens 6 erfolgt
durch federnden An¢hlag an Stifte 20a und 20b, die in den Gehäuseinnenraum 5 hineinragen
und deren Länge u.a. die Grösse des Hubes des Kolbens 6
bestimmt.
Jede Ventilplatte 17 und 18 ist mit einer Feder 21 und 22 versehen, durch deren
Zusammendrücken am Ende der J-weiligen Kolbenbewegung das.schlegartige Umschalten
dos Umsteuerv.ntils 16 erfolgt, das im Folgenden noch beschrieben wird, Der Kolben
6 ist gegenüber dem Zylinder 2 durch einen Dichtungsring 24 und gegenüber dem Zapfen
4 durch einen Dichtungsring 25 abgedichtet. Der topff8rmige Zylinder 2 und der Zylinderdeckel
3 sind miteinander durch Schrauben 26 verbunden, die gleichzeitg zur Befestigung
des Gehäuses 1 an dem zu vibrierenden Gerät oder Geräteteil dienen können.
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Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist Folgendes Zur Inbetriebnahme
des Vibrators wird durch die Zuflußleitung 11 Druckmittel zugeführt. In der dargestellten
Lage des Umsteuerventlls 16 ist der Zuflußkanal 15 von der Ventilplatte 17 abgedeckt
und der Rückflußkanal 14 offen, sodaß der Kolben 6 durch den auf die kleinere Kolbenfläche
7 wirkenden Druck in der Zeichnung nach oben bewegt wird. Wenn sich der Kolben 6
seiner oberen Endlage nähert, kommt der Federteller 27 der Feder 22 zur Anlage an
dem Anschlag 20b und bei weiterer Aufwärtabewegung des Kolbens 6 wird nun die Feder
22 zusammengedrückt. Wenn die dadurch auf das Umschaltventil 16 ausgeübte Kraft
so groß wird, daß sie die Gegenkraft überwindet, die durch den Druck des Arbeitamittels
in dem Zylinderraum 9 auf die Ventilplatto 17 ausgeübt wird, wird das Umsteuerventil
16 schlagartig umgeschaltet, wobei nun die Ventilplatte 18 auf der Kolbenfläche
8 zu liegen kommt und den Kanal 14 absperrt und gleichzeitig die Ventilplatte 17
von der Kolbenfläche 7 abgehoben wird und den Zuflußkanal 15 freigibt. Nun kann
das Druckmittel aus dem Zylinderraum 9 durch den Kanal 15 in den Zylinderraum 10
strmen, und da die Kolbenfläche 8 größer ist als die Kolbenfläcits 7, bevegt sich
nun der Kolbon 6 Ln der Zeichnung rtach unten. Gegen daa Ende seines Abwärtshubes
kot der Fadertaller der Fedor 21 zur Anlage an dem Ansohlog 20a,
wodurch
bei weiterer Abwärtsbewegung des Kolbens 6 die Feder 21 zusammengedrückt wird. Wenn
die dadurch auf das Umsteuerventil 16 wirkende Kraft die'Kraft überwindet, die im
Gegensinn durch den Druck im Zylinderraum 10 auf die Yentilplatte 18 ausgeübt wird,
wird das Umsteuerventil schlagartig umgeschaltet und gelangt nun wieder in die aus
der Zeiohnung ersichtliche Lage, in welcher der Abflußkanal 14 freigegeben und der
Zuflußkanal 15 abgesperrt ist. Damit bewegt sich der Kolben 6 in der Zeichnung wieder
nach oben. Dieser Vorgang wiederholt sich kontinuierlich, solange Druckmittel durch
die Zuflußleitung 11 zugeführt wird.
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Um ein zuverlässiges Anlaufen des Vibrators beim Zuführen von Druckmittel
zu gewährleisten, kann das Umsteuerventil 16 durch eine schwache Feder 29 derart
belastet werden, daß es eine definierte Schließstellung einnimmt, also beispielsweiso
den Kanal 15 absperrt. Durch die Feder 29 wird verhindert, daß das Umsteuerventil
16 im Ruhezustand eine Mittellage einnimmt, in der beide Kanäle 14 und 15 offen
sind, was zur Folge hätte, daß beim Zuführen von Druckmittel dieses Druck mittel
durch die Kanäle 14 und 15 direkt in die Rückflußleitung 12 strömen könnte, ohne
Arbeit zu leisten.
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Es sei nun auf Fig.2 bezuggenommen, in welcher gleiche Teile mit den
gleichen Bezugezeichen wie in Fig.1, Jedoch mit einem Strich bezeichnet sind. Bei
dieser ausführung bildet die Stirnwand 30 der den Zapfen 4' aufnehmenden Bohrung
13' des Kolbens 6' die kleinere Kolbenfläche und der Zapfen 4' weist eine axiale,
in die Bohrung 13' einmündende Zuflußleitung 11' auf. Der Kolbenboden 31 ist mit
einen durchgehenden Zuflußkanal 15' versehen, der die beiden Zylinderräume 1S' und
13' miteinander verbindet. Außerdem geht von der grtSs seren Kolbenfläche 8' ein
Abfiußkanal 14' aus, der sich durch das Kolben 32 hindurcheratreckt und mLt einer
Rckflußieitung 12' im Gehäusedeckal 3' in ständiger Verbindung
steht
Das Umsteuerventil 16' ist in diesem Falle im Kolben boden 31 angeordnet und weist
wiederum zwei Yentilplatten 17' und 18' auf, die auf verschiedenen Seiten dos Kolbenbodens
31 angeordnet sind und durch ein Distanzstück 192 in einem die Dicke des Kolbenbodens
31 übersteigenden Abstand voneinander gehalten werden. Die Ventilplatte 17' wirkt
mit der Mündung des Zuflußkanals 15' auf der kleineren Kolbenfläche 30 und die Ventilplatte
18' wirkt mit der Mündung des Abflußkanals 14' auf der größeren Kolbenfläche 8'
zusammen. Jede Ventilplatte 17' und 18' trägt wiederum eine Feder 21' und 22', die
durch Anschlag an der Stirnwand des Zylinderraumes 10' bzw. an der Endfläche des
Zapfens 4' das Umsteuerventil 16' in den Endlagen des Kolbens 6' umachaltet. Die
Wirkungsweise dieses Vibrators ist die gleich wie diejenige des Vibrators gemäß
Fig. 1.
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- Patentanspr(lcho -