DE2334254A1

DE2334254A1 - Rotations-vibrator

Info

Publication number: DE2334254A1
Application number: DE19732334254
Authority: DE
Inventors: Carl Gustave Matson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-10-13
Filing date: 1973-07-05
Publication date: 1974-04-25
Also published as: JPS4973773A; GB1397173A; FR2203294A5; CA966701A; CH562062A5; IT991009B; ES416926A1; US3822054A

Description

Patentanwälte ij_m Juli 1973

Dipl.-Ing. A. Grünecker

Dr.-lng. H. Kmkeldey ^{PH 6}^ "^W/ _?r/

Dr.-Ing. W. Siockmair Z O O H Z O H

β München 22. Maximilianstr. 43

Matson Carl Gustave
410 E. Central Blvd.,
Kewanee, 111. 61443, USA

Rotations-Vibrator

Die Erfindung betrifft einen Rotations-Vibrator mit einer Gestellkonstruktion und einem Vibrator, der ein Gehäuse zur Aufnahme eines Rotors aufweist, welcher einer dauernden Antriebskraft ausgesetzt ist, die den Rotor in eine kreisende Bewegung um eine Achse versetzt und zu einer in einer Richtung erfolgenden Drehbewegung des Gehäuses um die Drehachse führt, und wobei die Gestellkonstruktion und das Gehäuse miteinander derart in Eingriff stehen, daß die Gestellkonstruktion den Vibrator trägt/

Vibratoren werden im allgemeinen zur Behandlung von Stoffen verwendet, z.B. um die Strömung, das Absacken usw. von Feststoffen, halbfesten Stoffen u.dgl. zu beschleunigen. Als weit verbreitetes Anwendungsbeispiel ist die Anwendung von Vibratoren bei Betongießformen bekannt. In den Fällen, in denen die Gießformen beträchtliche Abmessungen aufweisen, ist es notwendig, mehrere

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Vibratoren zu verwenden oder mehrere Gestelle vorzusehen, so daß eine kleinere Anzahl von Vibratoren von einem Gestell zum anderen bewegt werden kann. Die zweite Alternative hat einige Vorteile, aber wirft auch eine Anzahl von Problemen auf, hauptsächlich deshalb, weil der Vibrator einerseits fest mit dem Gestell verbunden sein muß und andererseits·schnell und leicht bewegt werden soll, um bei den anderen Gestellen eingesetzt zu werden.

Soweit bekannt ist, werden bei den Gestellen der vorbekannten Vibratoren lösbare Teile verwendet, z.B. Unterlegkeile (siehe US-PS 3 003 733), Schrauben (siehe US-PS 3 237 505), selbstschneidende Schrauben (siehe US-PS 3 355 957) und hydraulische Pressen (siehe US-PS 3 185 323). Ein Nachteil dieser vorbekannten Gestelle besteht darin, daß sie ein zu den Vibratoren zusätzliches Gewicht bilden. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß die Schrauben fest angezogen bleiben müssen, Angriffen durch Korrosion ausgesetzt sind usw. Hydraulische Pressen sind Präzisionsgerate und sind teuer und sind ebenfalls den Einflüssen der Korrosion und der Verschmutzung usw. ausgesetzt. Wenn diese vorbekannten Vorrichtungen in Verbindung mit Betongießformen Verwendung finden, dann sind öffungen und vorspringende Teile vorgesehen, die den Beton auffangen. Zusammenfassend kann man sagen, daß die bisher verwendeten Verfahren teuer, schwierig auszuführen und unwirtschaftlich sind. Außerdem sind diese Vorrichtungen nicht automatisch gesichert, wenn der Vibrator arbeitet, sondern sie neigen im Gegenteil dazu, sich zu lösen, wenn der Vibrator abgebremst wird, und erzeugen unerwünschte Geräusche und schädliche Kräfte innerhalb des Vibrators und seines Gestells.

Der typische Rotations-Vibrator arbeitet auf dem Prinzip, daß ein Gewicht um eine Achse herum rotiert, so daß eine Un-

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wucht erzeugt wird, mittels welcher Schwingungen auf einen Gegenstand übertragen werden, an dem der Vibrator befestigt ist. Das Gewicht ist natürlich exzentrisch zur Achse angeordnet und zwar derart, daß das Gewicht einer Kreisbahn folgen kann. Bei einigen Vibratoren kann das Gewicht an einer Welle befestigt sein, wie dies z.B. in der US-PS 3 036 658 dargestellt ist, und bei anderen Fällen kann das Gewicht von einer Rolle gebildet werden, die einen kleineren Durchmesser aufweist als die kreisförmige Bahnkurve, in v/elcher sie läuft, wie dies in der US-PS 3 318 163 gezeigt ist. Es sind auch noch andere Vibratorarten bekannt. Für alle diese Vibratoren ist folgendes charakteristisch: Das Gehäuse oder die anderen Bauteile, die das kreisende Gewicht, den Rotor usw. aufnehmen, wird einer Drehung oder einer fortschreitenden Drehbewegung in der Rotationsrichtung des kreisenden Teiles ausgesetzt, woraus folgt, daß das Gehäuse siclßran dem Gegenstand befestigt werden muß, der in Schwingungen versetzt werden soll, oder das Gehäuse löst sich infolge der Schwingungen von dem Gegenstand.

Wie bereits erwähnt wurde, sind bereits verschiedene Gestellkonstruktionen vorgeschlagen worden. Selbstverständlich kann das Gehäuse mit dem Gegenstand, der in Schwingungen versetzt werden soll, verschweißt sein, aber dadurch wird eine freie und leichte Bewegung des Vibrators von dem einen Arbeitsplatz zu dem anderen Arbeitsplatz verhindert, und da eine Entfernung und eine erneute Anordnung erwünscht sind, muß das Gestell provisorisch, aber wirkungsvoll sein, und es darf keine dauernde Wartung erfordern, es muß relativ einfach sein und preiswert und im wesentlichen unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen, wie z.B. gegenüber Rost, Korrosion, einerAnsammlung des behandelten Materials usw.

Diese Bedingungen werden in einfacher Weise dadurch erfüllt,

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daß das Gestell als ein rohrförmiger Körper ausgebildet ist, in welchem ein im wesentlichen rundes VibratorgehSuse anfangs lose aufgenommen wird. Der Gegenstand, der in Schwingungen versetzt werden soll, kann mit mehreren rohrförmigen Gestellen ausgestattet sein, so daß ein Vibrator leicht und einfach von einem Gestell zum anderen bewegt werden kann. Die Innenfläche des Gestells weist eine oder mehrere Nockenflächen auf, und die Außenfläche des Gehäuses v/eist eine oder mehrere entsprechende Nockenflächen auf, die mit den Nockenflächen des Gestells zusammenwirken. Wenn sich das Gehäuse vorwärtsbewegt oder dreht, während der Rotor infolge der auf ihn einwirkenden Antriebskraft kreist, dann kommen die Nockenflächen, Keilflächen oder Gleitflächen usw. in Eingriff und bilden eine dauerhafte Verbindung, solange die Antriebskraft wirkt. Grundsätzlich wird das Prinzip der geneigten Ebene, sei es daß sie gerade ist, schraubenförmig usw., dazu ausgenutzt, um den Vibrator fest in dem Gestell zu halten, solange er sich bewegt. Wenn es erwünscht ist, den Vibrator zu einem anderen Gestell zu bewegen, dann wird die Winkelbewegung umgedreht, und der Vibrator kommt schnell und leicht aus dem Gehäuse frei.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig.l eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vibrators in seiner Ausgangslage in Bezug auf sein Gehäuse;

Fig.2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Vibrators;

Fig.3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 nach Fig.l;

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Fig.4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 nach Pig.l und

Fig.5 einen vergrößerten Teilschnitt, wobei die Funktion des Nockens, der Gleitfläche, der geneigten Ebene usw. während des Vibratorbetriebes gezeigt ist.

Wie bereits ausgeführt wurde, bildet ein typischer rotierender Vibrator den Gegenstand des US-Patentes 3 318 163. und solch ein Vibrator ist in der Zeichnung bspw. dargestellt. Zu diesem Zweck weist der ausgewählte Vibrator ein Gehäuse oder eine Tragkonstruktion 10 auf, die mit einer inneren kreisförmigen Bahnkurve 12 ausgestattet ist, und ein Rotor 14 wird in der Bahnkurve zwischen einem Paar Stirnplatten 16 gehalten, die mittels Sprengringen arretiert sind. Die Bahnkurve weist eine Ringnut 20 auf, in welche ein Druckmittel, z.B. Druckluft, über eine tangential einmündende Steueröffnung zugeführt wird, die derart verläuft, daß sie an eine Druckzuführung 24 anschließt, die ihrerseits von einer schematisch dargestellten Druckmittelquelle 26 beliefert wird (siehe Fig.1). Der in der Zeichnung dargestellte Vibrator unterscheidet sich nur in der äußeren Anordnung der Druckzuführung 24 von dem Vibrator gemäß der US-Patentschrift 3 318 16 3. Es spielt ferner kaum eine Rolle, ob der Vibrator von Druckluft oder in anderer Weise angetrieben wird.

Die Stirnplatten 16 sind jeweils mit einer Ringnut 28 versehen, die entsprechende Auslässe 30 aufweist. Wenn der Innenraum des Gehäuses von der Druckmittelquelle 26 über die Leitung 24 und die Steueröffnung 22 unter Druck gesetzt wird, dann beginnt der Rotor oder das Gewicht 14 um die Achse der kreisförmigen Bahnkurve 12 zu kreisen, wie dies bereits in der US-Patentschrift 3 318 163 beschrieben ist.

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Zum Beispiel kann eine Betongießform 32 o.dgl. vibriert werden, und zu diesem Zweck sind an der Gießform ein oder mehrere Gestelle oder eine Gestellkonstruktion 34 befestigt. In bekannter Weise ist das Gestell 34 fest mit dem Objekt 32 verbunden, z.B. durch eine Schweißung 36. Das Gestell kann z.B. ein Teil 38 in einer rohrförmigen Form aufweisen, das so ausgebildet ist, daß das Vibrator gehäuse 10 zunächst relativ frei beweglich darin geführt wird; z.B. derart, daß das Gehäuse leicht in das Gestell eingesetzt und aus diesem entfernt werden kann, wenn der Vibrator noch nicht im Betrieb ist und noch derart lose geführt ist, daß eine Anhäufung von den Vibrator umgebendes Material möglich ist, oder wobei die Passungen nicht mit so engen Toleranzen gewählt sind, daß eine übermäßige und teure Bearbeitung der zusammenarbeitenden Teile erforderlich wäre.

Wenn man insbesondere den rohrförmigen Teil 38 betrachtet, ist zu erkennen, daß die Grundkonstruktion die Form eines dreilappigen Nockens oder eine "kleeblattförmige Form" insbesondere, was die innere Mantelfläche betrifft, aufweist. Wenn man weiterhin annimmt, daß das Gehäuse 10 in dem rohrförmigen Teil 38 angeordnet ist - obwohl diese Anordnung natürlich auch umgekehrt sein könnte -, dann ergeben sich drei erhöhte Stellen oder Bereiche 40 und entsprechend drei zurückliegende Stellen oder Bereiche 42. Das kommt daher, daß das Rohr keinen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Wenn man ferner lediglich zum Zweck der Vereinfachung annimmt, daß die vorbeschriebene Konstruktion aus Kreissegmenten besteht, dann ergeben sich die erhöhten und zurückliegenden Bereiche durch die Unterschiede der Querschnittsabmessungen oder Radien. Zum Beispiel liegt die Mittelachse des rohrförmigen Körpers an der Stelle χ (siehe Fig.5), aber die drei Teile des Rohres sind um drei Achsen y herum gebildet, so daß sich von der Mittelachse χ gemessen ergibt, daß der Radius a größer ist als der Radius b> wobei

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die von den Kreisbögen beschriebenen Flächen die Nockenform oder die Gleitfläche oder die Mantelfläche 44 bilden.

Im wesentlichen ist das rohrförmige Teil 38 "oval" ausgebildet und es ist selbstverständlich, daß mehr oder weniger als drei Nocken, Gleit flächen usv/. vorgesehen sein könnten, und die Flächen brauchen nicht bogenförmig zu sein. Die Beschreibung bezieht sich nur auf ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel.

Die äußere Mantelfläche des Gehäuses IO ist entsprechend ausgebildet, d.h. sie weist drei entsprechende Nocken oder Gleitflächen 44 auf, wobei, wie bereits erwähnt wurde, die Anzahl der Nocken nur bspw. angegeben ist. Zur Vereinfachung könnte die äußere Mantelfläche des Gehäuses 10, insbesondere in dem Fall, in welchem es sich um ein Gußstück oder um ein Schmiedestück handelt, im wesentlichen rund ausgebildet sein, und die Nocken oder Gleitflächen 44 könnten von Ansätzen oder Streifen 46 gebildet sein, die an dem Gehäuse festgeschweißt oder in anderer Weise starr befestigt sind. Ob die Ansätze in der vorbeschriebenen Weise verwendet werden oder ob das Gehäuse als "deformiertes"Rohr ausgebildet ist, ist nicht so wesentlich. Der springende Punkt ist, daß das Gehäuse 2 Hauptquerschnittsabmessungen öder Radien c und d aufweist, v/obei d kleiner ist als c und c kleiner ist als a, aber größer als b.

Wenn also das Gehäuse 10 zunächst in das Rohr 38 (siehe z.B. Fig.2) eingesetzt wird, dann ist ein genügend großes Spiel vorhanden, weil c kleiner ist als a und d kleiner ist als b. Dadurch wird es für den Benutzer leicht gemacht, den stillstehenden Vibrator ein- und auszubauen. Wenn jedoch der Vibrator. ingang gesetzt wird und nachdem der Benutzer das Gehäuse mit' Hilfe eines Handgriffes 48 etwas im Uhrzeigersinn .gedreht hat,

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dann führt die vorrückende oder Drehbewegung des Gehäuses dazu, daß die Nocken 44 fest mit den Nocken 40 in Eingriff kommen, so daß sich eine automatische und konstante Verkeilung oder Verspannung ergibt, solange die Antriebskraft auf den Vibrator wirkt.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß der "Zuilaufwinkel" des Nockens 44 gegen den Nocken 40 derart gewählt werden sollte, daß er besser fortlaufend ansteigt als plötzlich ansteigt, so daß die erforderliche Verklemmwirkung erreicht wird. Der in der Zeichnung dargestellte "Winkel" wird - obwohl übertrieben dargestellt - bevorzugt, wobei das Wort "Winkel" deshalb benutzt wird, weil gerade Linien eher als gekrümmte Linien benutzt werden. Gleichfalls können bei dem Gegenstand der Erfindung auch andere als genau auf einem Umfang liegende Kurvenverläufe Verwendung finden, wie z.B. Schraubenförmige Kurvenverläufe.

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Claims

PH 6423 Patentansprüche

1. Rotations-Vibrator mit einer Gestellkonstruktion und einem Vibrator, der ein Gehäuse zur Aufnahme eines Rotors aufweist, welcher einer dauernden Antriebskraft ausgesetzt ist, die den Rotor in eine kreisende Bewegung um eine Achse versetzt und zu einer in einer Richtung erfolgenden Drehbev/egung des Gehäuses um die Drehachse führt, und v/obei die Gestellkonstruktion und das Gehäuse miteinander derart in Eingriff stehen, daß die Gestellkonstruktion den Vibrator trägt, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (10) bzw. die Gestellkonstruktion (34) anfangs lose ineinander passende Teile (40,42,44,46) aufweisen, die zusammenwirkende Nockenflächen bilden, welche derart ange-

. ordnet sind, daß sie sich gegenseitig berühren können und infolge der Drehbewegung des Gehäuses ununterbrochen solange verspannen, wie die Antriebskraft auf den Rotor wirkt.

2. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestellkonstruktion (34) aus einem rohrförmigen Teil (38) gebildet wird, das das Gehäuse (10) umgreift,und daß die Nockenflächen entsprechend auf der Gestellinnenseite und auf der Gehäuseaußenseite angeordnet sind.

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3. Vibrator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Gestellkonstruktion mehrere Nockenflächen (40,42,44) und das Gehäuse (10) eine gleiche Anzahl Nockenflächen aufweist, die mit den Gestellnockenflächen zusammenwirken.

4. Vibrator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die rohrförmige Ausgestaltung der Gestellkonstruktion einen von einem Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitt aufweist, so daß

. die Innenfläche von unterschiedlichen Querschnittsabmessungen von größerer und kleinerer Länge gebildet wird, und daß die Außenfläche des Gehäuses (1O) ebenfalls nicht kreisförmig ausgestaltet ist und Querschnittsabmessungen von größerer und kleinerer Länge aufv/eist, wobei die größere Abmessung (c) des Gehäuses kleiner als die größere Abmessung (a) des Gestells, aber größer als die kleinere Abmessung (b) des Gestells ist.

5. Vibrator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Gestellkonstruktion in Form eines Rohres (38) ausgebildet ist, daß eine Innenfläche mit wenigstens zwei über den Umfang ineinander übergehenden Flächenteile (40,42) aufweist, die von unterschiedlichen Radien beschrieben v/erden, so daß die Verbindung des Teiles mit dera größeren Radius mit demjenigen mit dem kleineren Radius einen innenliegenden Nokken (40) bildet, und daß die Außenfläche des Gehäuses (10) derart ausgestaltet ist, daß das Gehäuse anfangs lose in der Gestellkonstruktion geführt wird und einen äußeren Nokken (46) aufweist, der den inneren Nocken (40) der Gestellkonstruktion infolge der Drehbewegung des Gehäuses berührt und mit diesem verkeilt wird,

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6. Vibrator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Gestellkonstruktion auf ihrer Innenseite mit mehreren innenliegenden Nocken (40) und die Gehäuseaußenseite mit einer gleichen Anzahl von außenliegenden Nocken (46) ausgestattet sind, die mit den innenliegenden Nocken zusammenwirken.

7. Vibrator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis. 6 , dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse einen Kreisquerschnitt aufweist mit einem derart bemessenen Durchmesser, daß es in das Gestell hineinpaßt, und daß die Nocken von auf dem Gehäuse angeordneten vorstehenden Teilen (46) gebildet werden, die entsprechend mit den Innennocken (40) des Gestells in Eingriff kommen.

8. Rotations-Vibrator mit einem Gehäuse, in dem ein um eine Achse drehbar gelagerter Rotor aufgenommen wird, der ununterbrochen antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gestellkonstruktion, die einen Nockenteil aufweist, zur Aufnahme des Gehäuses vorgesehen ist sowie ein Nockenteil auf dem Gehäuse, der sich mit dem Nockenteil der Gestellkonstruktion in Eingriff bringen läßt und dazu vorgesehen ist, durch eine in einer Richtung durchgeführte Rotatxonsbewegung des Gehäuses während des dauernden Antriebes des Rotors zu einer fortgesetzten Verspannung zu führen.

9. Vibrator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Gestellkonstruktion rohrförmig und ein Teil des Rohres (38) im wesentlichen oval ausgebildet sind, daß das Gehäuse (10) zunächst lose in das Gestell hineinpaßt, wobei sein außen-. liegender Nockenteil (46) mit dem Nockenteil (40) des Ge-

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stells, der durch die radial abnehmende Abmessung des ovalen Teils des Gestells gebildet wird, in Eingriff kommt, wenn das Gehäuse ebenfalls eine Drehbewegung ausführt.

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