DE2160495B1 - Mechanischer Schwingungserzeuger - Google Patents

Description

• Die Arbeitsweise und eine beispielsweise Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, in der Fig. 1 das Arbeitsprinzip des Schwingungserzeugers gemäß der Erfindung in der Ebene gestreckt darstellt und F i g. 2 einen Querschnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform des Schwingungserzeugers zeigt.
• In F i g. 1 wird das Abrollen eines Körpers 3 auf
• einer Grundebene 1 dargestellt, wobei der Querschnitt des Körpers 3 die Form eines aus Kreisbögen gebildeten Bogendreiecks hat, bei dem jeder Kreisbogen seinen Mittelpunkt im Schnittpunkt der beiden anderen Kreisbögen hat. Beim Abrollen des Körpers 3 auf der Ebene 1 verhält sich dieser in gewisser Weise ähnlich wie ein Körper mit kreisrundem Querschnitt.
• Wenn z. B. die Ebene 1 als feststehend angenommen wird und die Ebene 2 derart relativ zur Ebene 1 bewegt wird, daß der zwischen ihnen liegende Körper 3 beide Ebenen ständig berührt und schlupffrei an ihnen abrollt, kann sich die Ebene 2 parallel zur Ebene 1 bewegen, d. h. also genauso, als ob ein Körper mit kreisrundem Querschnitt zwischen ihnen angeordnet wäre. Der Unterschied besteht jedoch darin, daß im Falle eines Körpers mit kreisrundem Querschnitt die Rotationsachse dieses Körpers sich zwischen den Ebenen entlang einer geraden Linie bewegen würde, während die Rotationsachse des bei der Erfindung verwendeten Körpers mit einem Querschnitt in Form eines Bogendreiecks sich auf einer sinusförmigen Wellenlinienbahn bewegt, die in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt ist. Zur besseren Verständlichkeit wurde in F i g. 1 der mit 4 bezeichnete Kreisbogen dadurch hervorgehoben, daß er in einer etwas stärkeren Linie dargestellt ist. Somit kann in Fig 1 leicht verfolgt werden, daß bei Bewegung der Ebene 2 von- links nach rechts der Körper 3 zunächst aus der linken Endlage mit dem durch die stärkere Linie gekennzeichneten Kreisbogen 4 auf der in Ruhe befindlichen Ebene 1 abrollt, wobei die dem Kreisbogen 4 gegenüberliegende Ecke des Körpers 3 mit der Ebene 2 in Kontakt steht und sich auf einer geraden, zur Ebene 1 parallelen Linie bewegt.
• Sobald der Kreisbogen 4 gänzlich auf der Ebene 1 abgerollt ist, rollt an der Ebene 2 der dem Kreisbogen 4 benachbarte Kreisbogen ab, während die diesem Kreisbogen gegenüberliegende Ecke des Körpers mit der Ebene 1 in Kontakt steht usw.
• Wenn der Körper 3 die Lage erreicht hat, in der die Mitte des Kreisbogens 4 an der Ebene 2 anliegt, hat der Mittelpunkt 5 des Körpers 3, der geometrisch und physikalisch mit dem Schwerpunkt des Körpers identisch ist, den Weg a zurückgelegt, der anderthalb Ilin- und Hergängen, also drei Hüben entspricht.
• Wenn sich die Ebene 2 weiter nach rechts bewegt, rollt sich der Körper 3 entlang dem Kreisbogen 4 auf der Ebene 2 ab, während die dem Kreisbogen 4 gegenüberliegende Ecke des Körpers 3 die Ebene 1 berührt und stillsteht usw. Während der Mittelpunkt 5 des Körpers 3 den Weg b zurücklegt, rollt sich der Körper 3, ebenso wie oben beschrieben, an den beiden Ebenen 1 und 2 ab, wobei der Mittelpunkt 5 wiederum drei Hübe ausführt. Da der Weg a + b einer vollen Umdrehung des Körpers 3 entspricht, zeigt diese Abbildung deutlich, daß der Mittelpunkt 5 des Körpers 3 während einer Umdrehung den mit c bezeichneten Hub sechsmal ausführt. Infolgedessen geht der zur Schwingungserzeugung dienende Körper 3 im Laufe einer Umdrehung der Antriebswelle dreimal hin und her. Die erzielte Schwingungsfrequenz ist also dreimal so groß wie die Antriebsdrehzahl.
• F i g. 2 stellt als Ausführungsbeispiel einen Stampfer oder Schwingungsverdichter dar, bei dem der Körper 3 in einem quadratischen Rahmen 6 angeordnet ist und an einer Antriebswelle 7 derart angeschlossen ist, daß die Mittellinie dieser Welle durch den Mittelpunkt 5 des Körpers 3 verläuft. Drehbewegungen des Rahmens 6 werden durch einen an diesem befestigten Schaft 8 verhindert, der sich in einer Geradführung 9 hin und her bewegen kann. Am Ende des Schaftes 8 befindet sich ein Stampfkopf 10.
• Wird die Antriebswelle 7 von einem Motor angetrieben, so bewegt sich der geometrische Mittelpunkt des Rahmens 6 entlang einer Kurve, die einem Kreis mit dem Radius 2 ähnlich ist. Diese Kurve beschreibt der Rahmen im Laufe einer Umdrehung der Welle dreimal. Dementsprechend schlägt der Stampfkopf 10 während einer Umdrehung ebenfalls dreimal. Da der Schaft 8 keine völlig geradlinige Bewegung ausführt, sondern sich auch hin- und herdreht, muß die Führund 9 so ausgebildet werden, daß sie sich um den Drehpunkt 11 drehen kann.
• Abweichend von der beschriebenen Ausführungsform kann auch der Rahmen 6 mit einer gegebenenfalls flexiblen Antriebswelle verbunden sein, d. h. also gedreht werden, während Drehbewegungen des Körpers 3 verhindert werden. Voraussetzung der beschriebenen Funktion ist nämlich nur; daß sich die beiden Körper des Schwingungserzeugers relativ zueinander bewegen.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Mechanischer Schwingungserzeuger mit einer durch Kreisbögen begrenzten Masse in einem mehreckigen Rahmen, wobei Masse und Rahmen als Körper ausgebildet sind, von denen der eine drehbar angeordnet ist und der andere gegen Drehung festgelegt ist, dadurch gekennz ei c h n e t, daß der Querschnitt der Masse (3) durch drei Kreisbögen begrenzt ist, von denen jeder seinen Mittelpunkt im Bereich des Schnittpunktes der anderen beiden Kreisbögen hat, wobei der Rahmen (6) ein Quadrat mit geraden Seiten bildet, dessen Seitenlänge der größten Abmessung des Massenquerschnittes entspricht.

   Die Erfindung betrifft einen mechanischen Schwingungserzeuger mit einer durch Kreisbögen begrenzten Masse in einem mehreckigen Rahmen, wobei Masse und Rahmen als Körper ausgebildet sind, von denen der eine drehbar angeordnet ist und der andere gegen Drehung festgelegt ist. Derartige Schwingungserzeuger werden beispielsweise zum Stampfen oder Rütteln von Beton oder anderen Baumaterialien oder auch an Dosiervorrichtungen, Schwingförderern usw. verwendet.

   Nach dem Stande der Technik ist ein Schwingungserzeuger der genannten Art bekannt, der als Kapselmotor ausgebildet ist, dessen Rotor gleichzeitig die Masse der Unwucht bildet und im Querschnitt als Bogenzweieck ausgebildet ist. Das Gehäuse des Rotors ist hingegen im Querschnitt durch eine Hypozykloide mit drei Wendepunkten begrenzt. Infolge der verhältnismäßig komplizierten Form des Gehäuses ist die Herstellung eines solchen Schwingungserzeugers äußerst aufwendig. Außerdem ergeben sich infolge des Antriebes in Art eines Kapselmotors bestimmte Untergrenzen für die Baugröße eines solchen Schwingungserzeugers. Insbesondere können wegen dieses Antriebsprinzips keine langgestreckten Schwingungserzeuger mit sehr geringem Durchmesser hergestellt werden, wie sie für verschiedene Verwendungszwecke benötigt werden.

   Nach dem Stande der Technik ist weiterhin ein Schwingungserzeuger bekannt, bei welchem ein mit fünf abgerundeten Vorsprüngen versehener Unwuchtkörper in einem mit sechs entsprechend abgerundeten Ausnehmungen versehenen Rahmen derart bewegt wird, daß Vibrationen erzeugt werden. Auch hier erfordert die Herstellung des äußerst kompliziert geformten Unwuchtkörpers bzw. Rahmens eine äußerst aufwendige Bearbeitungstechnik. Insbesondere bei einem langgestreckten Schwingungserzeuger mit geringem Durchmesser ist es aus bearbeitungstechnischen Gründen schwierig, die zusammenwirkenden abgerundeten Vorsprünge und Ausnehmungen über der gesamten Länge des Unwuchtkörpers vorzusehen.

   Aus diesem Grunde ist bei dem zuletzt genannten Vibrator der langgestreckte Unwuchtkörper nur an einem Ende mit den die Vibration erzeugenden Vorsprüngen versehen, während er am anderen Ende mittig im Bereich der Rotationsachse aufgehängt ist.

   Dies bringt den Nachteil mit sich, daß die aufgebrachten Massenkräfte über die Länge des Vibrators unterschiedlich sind, was für bestimmte Einsatzzwecke unerwünscht ist.

   Es ist Aufgabe der Erfindung, den Schwingungserzeuger der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß seine Herstellung, insbesondere die Herstellung des Rahmens und der in dem Rahmen drehbar angeordneten Masse erheblich vereinfacht wird.

   Hierdurch soll eine Herstellung der Schwingungserzeuger in jeder beliebigen Baugröße und Bauform ermöglicht werden. Insbesondere soll es ermöglicht werden, äußerst klein bauende Schwingungserzeuger herzustellen, die eine langgestreckte Bauform mit geringem Durchmesser haben und über ihre gesamte Länge eine gleichmäßige Schwingungsintensität erzeugen.

   Gegenstand der Erfindung ist ein mechanischer Schwingungserzeuger mit einer durch Kreisbögen begrenzten Masse in einem mehreckigen Rahmen, wobei Masse und Rahmen als Körper ausgebildet sind, von denen der eine drehbar angeordnet ist und der andere gegen Drehung festgelegt ist, und dieser Schwingungserzeuger sich dadurch kennzeichnet, daß der Querschnitt der Masse durch drei Kreisbögen begrenzt ist, von denen jeder seinen Mittelpunkt im Bereich des Schnittpunktes der anderen beiden Kreisbögen hat, wobei der Rahmen ein Quadrat mit geraden Seiten bildet, dessen Seitenlänge der größten Abmessung des Massenquerschnittes entspricht.

   Dabei kann der Mittelpunkt jedes Kreisbogens auch genau im Schnittpunkt der beiden anderen Kreisbögen liegen, obwohl in der praktischen Ausführung wegen Abrundungen der Mittelpunkt in der Regel etwas neben diesem Schnittpunkt liegen wird.

   Der Rahmen bildet im Querschnitt ein Quadrat, d. h.

   ein Gebilde mit gleich langen geraden Seiten und rechten Winkeln. Die Seitenlänge des Quadrats, d. h.

   der Abstand von zwei einander gegenüberliegenden Seiten, entspricht der größten Abmessung des Massenquerschnittes, die im theoretischen Fall dem Radius des zugeordneten Kreisbogens gleich ist.

   Gegenüber den bekannten Schwingungserzeugern zeichnet sich der Schwingungserzeuger gemäß der Erfindung durch eine besonders unkomplizierte Form des Rahmens einerseits und der Masse andererseits aus. Infolgedessen bietet die Herstellung dieser Teile von der Bearbeitungstechnik keinerlei Schwierigkeiten, so daß sie auf einfache Weise in jeder beliebigen Größe hergestellt werden können. Insbesondere besteht keine Untergrenze für eine Verkleinerung der Abmessungen. Der Schwingungserzeuger gemäß der Erfindung kann beispielsweise die Außenabmessungen eines Bleistiftes erhalten. Infolge der Freiheit in der Wahl der Abmessungen hat der Schwingungserzeuger gemäß der Erfindung den besonderen Vorteil, daß er für jeden beliebigen Verwendungszweck verwendbar ist. Insbesondere eignet er sich für Schwingungserzeuger, deren Durchmesser im Verhältnis zur Länge sehr klein ist.