DE2016174C - Unwuchtvibrator - Google Patents

Description

Unwucht vibratoren werden für vielfältige Zwecke

eingesetzt, so z. B. zum Verdichten in Formen und

.„ Schalungen der Bauindustrie, zum Fördern von

' körnigem, schUttfähigem Out in allen Betriebszweigen,

zum Sortieren und Sieben von Granulaten u. H., zum Lockern von körnigen Massen, zum Mischen usw.

Das vom Unwuchtvibrator beaufschlagte RUttelgut wechselt oft von Einsatzfall zu Einsatzfall in Korngröße und Zusammensetzung. Da bekanntermaßen der beste Rütteleffekt, das gilt vor allem für das Verdichten, in der Resonanzzone des RUttelgutes erzielt wird, ist es notwendig, in einfacher Art und Weise die Frequenz des Vibrators regeln zu können, um für_y unterschiedliche Materialien durch Frequenzanpassung optimale RUttelergebnisse zu erzielen. Eine normale Frequenzregelung, sei es durch Kommentatormotor, Schleifringläufer oder sei es durch außerhalb des Unwuchtvibrators liegenden Antrieb, der mit diesem durch Regelscheiben kraft- oder formschlüssig verbunden ist oder ähnlichem, ist nicht neu und stellt den allgemeinen Stand der Technik dat.

Eine ausschließliche Regelung der Frequenz ist aber für die praktische Anwendung absolut uninteressant, da sich mit ihr in quadratischer Abhängigkeit die Fliehkraft nach dem Gesetz C = m · r · w² ändert. Damit würde sich die Frequenzänderung aber völlig unüberschaubar auf das zu beaufschlagende Material auswirken. Außerdem würden bei quadratisch wachsenden Fliehkräften die Belastungen für Unwuchtvibrator und Anschlußmaschine unzulässig hoch.

Auf der Grundlage dieser Erwägungen hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Unwuchtvibrator zu schaffen, bei dem eine stufenlose stoß- und schlagfreie Frequenzregelung erreicht wird und in Abhängigkeit von der Frequenzregelung sich die Fliehkräfte automatisch so einstellen, daß sie in einem bestimmten Frequenzbereich annähernd konstant bleiben.

Es sind Unwuchterreger bekannt, bei denen neben der Frequenz auch die Größe der Fliehkraft durch Verstellen von zwei Teilunwuchten von Hand und anschließendem Fixieren in der vorbestimmten Stellung eingestellt wenden kann.

Hierbei handelt es sich aber um zwei voneinander unabhängige Regelvorgänge, die von Fall zu Fall jeweils neu berechnet und neu eingestellt werden müssen, was mit zeitaufwendigen Montagearbeiten beim Umsetzen der Unwuchten verbunden ist, die erfahrungsgemäß vom Bedienungspersonal erst gar nicht durchgeführt werden. So arbeitet man oft mit nichtoptimalem Rütteleffekt.

Bei Prüfgeräten für Flugzeugteile, also Geräten passiven Charakters, ist es bekannt, einen Schwingungserreger mit zwei Unwuchtmassen mit drehzahlabhängigen veränderlichen Teilunwuchten mittels Zahnsegmenten zu kuppeln und zu synchronisieren. Bei einer Scheibe sind hierbei zwei Massenpendel exzentrisch angelenkt und im oberen Bereich durch eine Zugfeder miteinander verbunden. Ein derartiger Aufbau ist kompliziert und empfindlich und für die Zwecke der Erfindung auch insofern unbrauchbar, weil er insgesamt ein ungedämpftes System darstellt, welches sich durch Prellschläge aufschaukeln kann und zu völlig unkontrollierten Bewegungen führt.

Schließlich ist es auch bekannt, bei Schwingungserregern mit Unwuchtmassen den Exzenterabstand durch Öldruck zu regeln. Hierbei kann keine automatische Abhängigkeit der Frequenz von der Drehzahl erreicht werden.

Zur Lösung der ihr zugrunde liegenden Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Unwuchtvibrator mit veränderlicher Unwucht und mehreren aufeinander gegen die Rotationskraft einer Feder einwirkenden Teilunwuchten und besteht im wesenilichen darin, daß mindestens eine der Teilunwuchten in Abhängigkeit von der Frequenz und Exzentrizität selbsttätig die Hauptunwucht.subtrahierend in einem mit Dämpfungsmittel gefüllten Unwuchtgehäuse radial beweglich angeordnet ist. Bei der Erfindung wird dabei die Wanderunwucht vorteilhaft mit einer Längsbohrung versehen und die Verstellunwucht phasenverschoben zur Hauptunwucht einstellbar ausgebildet bzw. angeordnet.

Die Erfindung wird nun beispielhaft an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Vibrator,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Differenzunwuchten in zwei Stellungen und

F i g. 3 ein Fliehkraft-Frequenzschaubild.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an dem Beispiel einer mit einem elektromotorischen Antrieb in einem Gehäuse befindlichen Unwuchtsanordnung erläutert. Für die Beschreibung der Erfindung ist dies aber unwesentlich, es kann auch beispielsweise der Antrieb vom Vibrator getrennt sein, und beide Aggregate können durch übertragungselemente, wie z. B. Keilriemen, Zahnriemen od. dg!., unter Einschaltung eines Regelelementes verbunden sein.

In F i g. 1 enthält das Gehäuse 1 den elektromotorischen Regelantrieb, der nicht näher beschrieben zu werden braucht. Am Gehäuse 1 sind die Flanschlager 2 und 3 angeschraubt. Es wird im folgenden nur eine Seite des Vibrators im einzelnen beschrieben, da ο'*· andere Seite vollkommen symmetrisch aufgebaut ist. im Flanschlager 2 ist das Zylinderrollenlager 4 eingesetzt, worin die Rotorwelle 5 gelagert ist, auf deren Wellenstummel 6 die in F i g. 2 näher beschriebene Unwuchtanordnung 8 mittels Paßfeder 7 befestigt ist.

Die Unwuchtanordnung 8 setzt sich nach F i g. 1 und 2 zusammen aus der Hauptunwucht 9, der auf der daran befindlichen Nabe 10 drehbar angeordneten Verstellunwucht 11 und der in dem mit der Hauptunwucht 9 als feste Einheit geltenden Unwuchtgehäuse 12 radial gleitenden Wanderunwucht 13. In einer Ausdrehung 14 der Wanderunwucht 13 ist die Feder 15 eingelassen, die sich gegen den am Unwuchtgehäuse 12 schraubbar angeordneten Deckel 16 abstützt. Die Feder 15 kann sowohl eine Schraubenfeder mit linearer oder nichtlinearer Charakteristik wie auch eine Tellerfederanordnung oder eine Gummifeder od. dgl. sein. Die Wanderunwucht 13 hat in der Mitte eine Durchgangsbohrung 17, die in eine Ausdrehung 18 mündet. Das Unwuchtgehäuse 12 ist mit öl 19 oder einem ähnlichen Medium gefüllt. Die Wanderunwucht 13 kann entlang einer feinst bearbeiteten Fläche 20 des Unwuchtgehäuses 12 radial gleiten.

• Funktionsbeschreibung

Um die Drehachse der Rotorwelle 5. rotiert die Gesamtunwucht C_eff der gesamten Unwuchtanordnung 8. Diese wird gebildet aus der Hauptunwucht 9 (für die Funktionsbeschreibung C₁'), der Verstellunwucht 11 (für die Funktionsbeschreibung C₁") und der Wanderunwucht 13 (für die Funktionsbeschreibung C₂). Die Hauptunwucht C und die Verstell-

unwucht C/ wird Wr die nachfolgende Funktionsbetrachtung und mathematische Ableitung üls nicht automatisch exzenterradiusveründerliche Unwucht C, zusammengefaßt. Die Unwucht C, hat die Masse m, und den starren Exzenterradiu»/·,, die Wanderunwucht C₂ die Masse m₂ und · den veränderlichen Schworpunktsabstand r₂, Die' Wanderunwuoht C₂ wirkt als Reaktionskraft der Federkraft/³ mit der Federkonstanten c entgegen, so daß das Bestreben

C „ — Γ — C

^off ~ *-Ί *-·2

= /Jij ■ ι\ ■ rf - m₂ · r₂ · rf; = m, · /·, · rf - Wi₂ (Zi + /) ■ der als Rundkörper ausgebildeten Unwucht C₂, nach außen zu fliehen, durch die Feder gebremst wird. Die effektive Unwuoht C,_n beträgt C₁ - C,. Wahrend C_x bei steigender Drehzahl nur Über tr zunimmt, wuchst C₂ sowohl Über wⁱ wie auch über r₂, so daß wir für C_x die normale mathematische Ableitung einer quadratischen Parabel y - /(X¹), für C₂ aber die Formel einer Exponentialreihe finden.
' Nachstehend die Formelentwicklung für C_eIf\

Höhe von C₂ beträgt 2 h

V₁= h+ /

= /Ji₁ · /*, · rf - Wi₂ fh + — J · rf;

= /Ji₁ · r, · rf - m₂ fh + -f\ ■ rf;

2 (, m_z(h+f)-w²\ , C ·, · rf - m₂ (h + -²^ ^J———J · rf;

P = C₂

= /Ji₁ ■ ;

= Hj₁ · r, · rf — m₂ · h ■ rf —

= /Jj₁ · r, ■ rf -W₂-Ii- rf — —-—

= /JJ₁ · C₁ MV² — /JT₂ · h ■ rf —

= /Jl₁ · l\ ■ rf — /W₂ · /l

= /Jl₁ · T₁ · IV² — /Jl₂ ■ Il ■ rf —

_e// = /Ji₁ ■ /·, · rf — /?i₂ ■ h ■ rf — /7i| · h · v/

oder vereinfacht geschrieben

■Off

= Ii₁ · rf — k₂ ■ rf — Zc₃

Gemäß Funktionsbeschreibung, Konstruktionsbe-■ Schreibung und mathematischer Ableitung wirken gemäß F i g. 3 im Frequenz-Fliehkraft-Schaubild die aus Unwucht Q resultierende Kurve I und die aus Wanderunwucht resultierende Kurve II subtrahierend gegeneinander, so daß sich als Resultierende die die Fliehkraftkurve III = I - II ergibt. Die Kurve III ergibt in einem gewissen Drehzahlbereich eine Scheitelkurve, die sich bei entsprechender Auslegung von Federn und Unwuchten noch bedeutend flacher strecken läßt. In jedem Falle zeigt das Beispiel, daß sich in einem gewissen Drehzahlbereich, hier von 2600 bis 3100 UpM, eiie nur geringfügige Fliehkraftänderung erreichen läßt (im Mittel 100 kg) gegenüber etwa 2400 kg der normalen Fliehkraftkurve I.

Durch eine Veränderung der Anordnung der Verstellunwucht C'l zur Hauptunwucht C₁' (s. F i g. 2,

55

60

	C	v/	»rl	C	(h	+	/)·	rf · ViP
	•h-			C2
	C	rf	/JT2	C2
ni	■A·		•JJ12

//if, · h

C²

/i · w" nj ■ C₂

Zc₅ ■ w⁸ —

Abb. 2) kann das Scheitelstück der Kurve III in einen anderen Frequenz- und Fliehkraftbereich verlegt werden. Diese Einstellung erfolgt nicht automatisch. Sie erfolgt durch phasenverschobenes Anschrauben der Verstellunwucht 11 (C₁') an die Seitenwand der Hauptunwucht 9 (C/).

Das im Unwuchtgehäuse 12 befindliche öl 19 hat eine Dämpfungsfunktion, damit ein Aufschaukeln der Wanderunwucht 13 (C₂) infolge von Prellschlägen vermieden wird. Durch Bohrung 17 kann das öl bei An- und Auslaufen der Vibration in die gegenüberliegenden Räume entweichen. Das öl dient gleichzeitig zur Schmierung der Wanderunwucht 13 im Unwuchtgehäuse 12.

Feder 15 und Wanderunwucht 13 können nach Lösen von Deckel 16 von dem Unwuchtgehäuse 12 leicht ausgetauscht werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Unwuchtvibrator mit veränderlicher Unwucht und mehreren aufeinander gegen die Reaktionskraft einer Feder einwirkenden Teilunwuchten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Teilunwuchten (13) in Abhängigkeit von der Frequenz und Exzentrizität selbsttätig die Hauptunwucht (9) subtrahierend in einem mit

Dämpfungsmittel gefüllten Unwuchtgehäuse (12} radial beweglich angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanderunwucht (13) mil einer Längsbohrung (17) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellunwucht (11) phasenverschoben zur Hauptunwucht (9) einstellbai ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen