DE2401546A1

DE2401546A1 - Fluidbetaetigter schwingungserzeuger

Info

Publication number: DE2401546A1
Application number: DE2401546A
Authority: DE
Inventors: Jacques P Fontaine
Original assignee: Poclain SA
Current assignee: Poclain SA
Priority date: 1973-01-15
Filing date: 1974-01-14
Publication date: 1974-07-18
Also published as: GB1451161A; ES422300A1; FR2214252A5; US3918350A; JPS49105558A; IT999953B; BE809384A

Description

Patentanwalt

Dipl.-Ing. Weifer Jackisch
7 Stuttgart N, Menzetetraße 40 2401546

Societe Anonyme: POCIAIN A 33 987 - sü

60330 Le Plessis Belleville

Prankreich Den II.I.I974 \

Fluidbetätigter Schwingungserzeuger

Es ist bekannt, Einrichtungen zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen zu verwenden, insbesondere zur Erprobung von Körpern hinsichtlich Ermüdungserscheinungen des Materials.

Die bisher bekannten Einrichtungen sind entweder elektrisch oder elektronisch gesteuert, um bestimmte mechanische Schwingungen zu erzeugen. Dies ist insofern ein Ifchteil, als die Benutzer solcher Einrichtungen einerseits geamngen sind, elektrische Stromversorgungen vorzusehen, die nicht überall leicht einzurichten oder an den für die Versuche vorgesehenen Arbeitsstellen vorhanden sind. Außerdem sind viele Benutzer nicht mit der entsprechenden Technik vertraut. Schließlich sind die elektronischen Bauteile gegen Schlagbeanspruchung und eine nicht zu große Schlagerschütterung empfindlich, so daß iEbesondece bei Dauerversuchen Störungen auftreten können.

Mit der Erfindung sollen diese Nadfceile beseitigt werden. Gegenstand der Erfindung ist ein sogenannter fluübetriebener Schwingungserzeuger, der vorzugsweise hydraulisch angetrieben wird und sehr robust ist.

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Die Erfindung betrifft demnach einen mit einem Fluid unter Druck betriebenen Schwingungserzeuger, bestehend aus mindestens einer Pumpe, einem Fluidbehälter, einem Aufnahmezylinder mit mindestens einer Aiiriebskammer, einem an einer passenden Halterung befestigten Element und einem zweiten beweglichen Element, das mit einem Körper mit bestimmter Masse verbunden ist, sowie einer die Pumpe mit dem Fluidbehälter verbindenden Ansaugleitung, einer die Pumpe mit der Antriebkammer verbindenden Druckleitung und einer Einrichtung zur Steuerung des Fluiddruckes in der Druckleitung.

Diese Steuereinrichtung besteht selbst aus einem Zweipositions-Verteiler und enthält ein mit einem Steuerzylinder verbundenes bewegliches Element, wobei der Zylinder mit einer Einlasskammer und einem ersten Rückstellorgan zusammenwirkt, dessen Wirkung auf das Element entgegengesetzt zum Fluiddruck in der Einlasskammer gerichtet ist.

Des weiteren enthält die Steuereinrichtung vier Hauptleitungen; die erste Leitung verbindet die Druckleitung mit dem Fluidbehälter, wobei ein passendes Hauptventil in der ersten Leitung liegt und die öffnung des Haupt ventiles durch die Gegenwirkung eines zweiten Ruckste11organes und dem Fluiddruck gesteuert wird, der im ersten Leitungsabschnitt - zwischen der Anschlußstelle, der Druckleitung und der Vent Hoffnung - wirkt; die zweite Leitung verbindet die Druckleitung mit der Einlasskammer des Zylinders; die dritte Leitung verbindet die zweite Leitung mit dem Verteiler und ist mit der zweiten Leitung verbunden, und zwar zwischen einer ersten kalibrierten öffnung - in der zweiten Leitung - und dem Anschlußpunkt der zweiten Leitung mit der Druckleitung; die vierte Leitung verbindet den Verteiler mit dem Fluidbehälter.

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Ein Steuerventil ist in der zweiten Leitung - bezogen auf die Druckleitung - hinter der ersten kalibrierten öffnung- vorgesehen; die öffnung des Steuerventils wird durch die gegensinnige Wirkung eines dritten Rückstellorganes und des Fluiddruckes gesteuert, der im Abschnitt der zweiten Leitung - zwischen der ersten kalibrierten öffnung und der Leitung - wirkt. Eine Verbindungsleitung ist an die zweite Leitung zwischen dem Steuerventil und der Einlaßkammer des Zylinders angeschlossen und verbindet die zweite Leitung mit der dritten Leitung. Ein Rückschlagventil ist in dieser Verbindungsleitung vorgesehen und ermöglicht den Pluiddurchfluß zwischen der zweiten und dritten Leitung.

In der ersten Arbeitsstellung des Verteilers,bei der die Kraft des ersten Ruckstellorganes größer als der Fluiddruckin der Einlaßkammer ist, sind die dritte und die vierte Leitung in Höhe des Verteilers„voneinander getrennt, während in der zweiten Arbeitsstellung des Verteilers, bei der die Wirkung des Fluiddruckes in der Kammer größer als die Kraft des Rucks te llorganes 5äb, diese beiden Leitungen in Höhe der Steuereinrichtung bzw. des Verteilers miteinander verbunden sind.

In. vorteilhafter Weise haben die erste und die zweite Leitung einen mit der Druckleitung verbundenen gemeinsamen Leitungsabschnitt. Das Hauptventil besteht aus einem Ventilgehäuse, in dem ein Schieber gleitend angeordnet ist, der auf die Sitzfläche des Ventiles drückt und in dieser Stellung mit dem Ventilgehäuse eine - von dem obengenannten gemeinsamen Leitungs'abschnitt getrennte - Austrittskammer bildet; die erste Leitung ist - mit Ausnahme des gemeinsamen Leitungsabschnittes - ständig mit der Kammer verbunden.

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Eine zweite kalibrierte öffnung ist in dem Ventil vorgesehen und verbindet den gemeinsamen Abschnitt mit der zweiten Leitung - die nicht zu dem gemeinsamen Abschnitt gehört - und liegt zwischen der AnschlußstellM/^aer dritten Leitung mit der zweiten Leitung und der Verbindungsstelle der zweiten Leitung mit der Druckleitung.

Vorzugsweise soll die öffnung des einstellbaren Hauptventiles durch den Fluiddruck in demjenigen Teil der zweiten Leitung gesteuert werden, der zwischen der ersten und zweiten öffnung liegt, wobei dieser Druck in der gleichen Richtung wirkt wie die Kraft des zweiten Rückstellorganes und das einstellbare Hauptventil verschlossen zu halten sucht.

In derselben Weise kann die öffnung des Steuerventiles durch den Druck in der demjenigen Teil der zweiten Leitung gesteuert werden, der sich zwischen der Leitung, und der Eingangskammer des Zylinders befindet, wobei der Druck in derselben Richtung wie die Kraft des dritten Ruckstellorganes wirkt und das Steuerventil geschlossen zu halten sucht.

Vorzugsweise besteht die Ventilklappe des Steuerventils aus einem an dem Ventilgehäuse beweglich angeordneten Sperrelement,, während das dritte Rückstellorgan aus einem zwischen dem Sperrelement und einem Ventilsitz angeordneten federnden Äi^6esteht, wobei der Ventilsitz in bezug auf die Ventilklappe verstellbar ist.

Wenn der Zylinder einfaehwirkend ist, besteht das erste Rückstellorgan des beweglichen Elements des Verteilers nur aus einer Feder.

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Wenn hingegen der Zylinder doppeltwirkend ist und eine zweite Antriebskammer besitzt, enthält der Schwingungserzeuger vorteilhaft noch eine zweite Pumpe, eine zweite, die zweite Pumpe mit der Antriebskammer verbindende Druckleitung und eine zweite Steuereinrichtung von derselben Ausführungsart wie die 'erste Steuereinrichtung, bestehend aus einem Zweipositions-Verteiler mit einem beweglichen Element, das einem Zylinder zur Steuerung des Elementes zugeordnet ist, wobei der Zylinder eine ffiinlaßkammer, ein Rückstellorgan und eine zweite mit der Einlaßkammer verbundene Leitung aufweist.

Das bewegliche Element mindestens einer der Verteiler der ersten und zweiten Steuereinrichtung ist mit einem zweiten Zylinder zur Steuerung des bareglichen Elementes zugeordnet, wobei der Zylinder das Rückstellorgan des Elementes darstellt und eine zweite Eingangskammer aufweist, an der die zweite Leitung der Steuereinrichtung angeschlossen ist, die den anderen Verteiler enthält.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform haben die Verteiler der beiden Steuereinrichtungen ein einziges, zwei Zylindern zugeordnetes bewegliches Element; die erste Arbeitsstellung des einen Verteilers entspricht der zweiten Arbeitsstellung des anderen Verteilers und umgekehrt, Der erste Zylinder bildet den Steuerzylinder zur Einstellung des beweglichen Efementes im Verteiler der ersten Steuereinrichtung und das Rückstellorgan für das bewegliche Element des Verteilers der zweiten Steuereinrichtung, während umgekehrt der zweite Zylinder den Steuerzylinder zur Einstellung des beweglichen Elementes im Verteiler der zweiten Steuereinrichtung und das Rückstellorgan des beweglichen Eüeementes des Verteilers für die erste Steuereinrichtung darstellt.

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Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter AusführungsbeispieIe näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 ein Schaltsehema des Schwingungserzeugers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt einer Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten Sdiwingungserzeugers, der als einfachwirkender Zylinder ausgeführt ist;

Fig. 3,

H- und 5 ^weils einen Schnitt entsprechend Fig. 1 für drei verschiedene Arbeitsphasen des Schwingungserzeugers;

Fig. 6 einen Schnitt einer zweiten Ausführurpform des Schwingungserzeugers mit einem doppeltwirkenden Zylinder.

Der Schwingungserzeuger nach Fig. 1 hat eine Pumpe 1, einen Flüssigkeitsbehälter 2 und einen Zylinder J5> der als einfachwirkender Zylinder ausgeführt ist und dessen Antriebskammer 4 über die Druckleitung 5 mit der Pumpe 1 verbunden ist. Das Gehäuse 6 des Zylinders J5 ist mit einer Achse 8 an einer ortsfesten Einrichtung wie zum Beispiel einem Betonfundament gelagert. Außerdem ist ein Körper 9 niit bestimmter ffesse mit der Kolbenstange 10 des Zylinders 3 durch einen Bolzen 11 verbunden, der in die öflhung eines aa dem Körper 9 belästigten Bügels 12 gesteckt ist. Der Körper 9 kann fest an einer Fläche Ij5 des Fundamentes 7 anliegen. Die Pumpe

1 ist durch die Ansaugleitung 14 mit dem Flussigleitsbehälter

2 verbunden.

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Ein Zweiwege-Verteiler 15 ist mit einem durch einen Schieber 16 gebildeten beweglichen Element versehen, das einerseits mit einem eine Eingangskammer 17 aufweisenden Z$inder zur Steuerung des Schiebers und andererseits mit einem Rückstellorgan verbunden ist, das aus einer Feder 18 besteht, dessen Federkraft auf den Schieber 16 entgegengesetzt zum Flüssigkeitsdruck in der Eingangskammer 17 gerichtet ist.

Der Schwingungserzeuger ist außerdem mit vier Hauptleitungen 19y 20, 21 und 22 versehen. Die erste Leitung

19 verbindet die Druckleitung 5 mit dem Flüssigkeitsbehälter 2. Bin Hauptventil 25 ist in der Leitung I9 angeordnet. Eine zweite Leitung 20 ist an die Leitung angeschlossen und verbindet die Druckleitung 5 mit der Eingangskammer 17. Die dritte Leitung 21 verbindet die zweite Leitung 20 mit dem Verteiler I5. Die Leitung ist zwischen einer ersten, in der Leitung 20 befindlichen kalibrierten öffnung 24 und dem Verbindungspunkt zwischen der Leitung 20 und der Druckleitung 5 an die Leitung angeschlossen. Die vierte Leitung 22 verbindet den Verteiler mit dem Flüssigkeitsbehälter 2.

Außerdem ist ein einstellbares Steuerventil 25 in der zweiten Leitung 20 - bezogen auf die Druckleitung hinter der öffnung 24 vorgesehen. Eine Verbindungsleitung 26 ist zwischen dem Steuerventil 25 und der Eingangskammer 17 an die Leitung 20 angeschlossen und verbindet die Leitung

20 mit der Leitung 21. In der Verbindungsleitung 26 ist ein Bückschlagventil 27 derart angeordnet, daß die Flüssigkeit von der zweiten Leitung 20 in die dritte Leitung

21 strömen kann.

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Die beiden Positionen des Verteilers entsprechen folgenden ArbeitsStellungen:

- einer ersten in Fig. 1 dargestellten Position, bei der die Federkraft größer als der Druck in der Eingangskammer 17 ist, wodurcljQie Leitungen 21 und 22 auf dem Niveau voneinander getrennt sind.

- einer zweiten Position, bei der der Druck in der Kammer 17 größer als die Federkraft ist, wodurch die Leitungen 21 und 22 auf dem Niveau des Verteilers miteinander verbunden sind.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß in der zweiten Leitug 20 eine zweite kalibrierte Öffnung 28 vorgesehen ist, die sich zwischen der Verbindungsstelle der Leitung 20 mit der Leitung 5 und der Verbindungsstelle der Leitung 21 mit der Leitung 20 befindet. Das Steuerventil 25 ist veisbellbar und/oder regelbar. Das Hauptventil 2;5 wird in an sich bekannter Weise durch den Druck gesteuert, der in der Leitung zwischen dem Ventil und der Leitung 5 vorhanden ist. Der Druck wirkt entgegengesetzt zur Kraft einer Feder J52 und sucht das Hauptventil 23 zu öffnen. Diese Steuerung ist durch eine punktiert angedeutete Leitung 48 scheraatisch dargestellt. Einsern¹ Srücß: $1? Flüssigkeit in der zweiten Leitung 20 zwischen den kalibrierten Öffnungen 24 und 28 entspricht, wirkt in derselben Richtung wie die Feder 3>2 und ergibt eine zweite Steuerung für die Öffnung des Hauptventiles 2J>, was durch die punktiert angedeutete Leitung schematisch dargestellt ist. In der gleichen Weise wird das eingestellte Steuerventil 25 durch gegensinnig wirkende Kräfte gesteuert, nämlich einerseits durch den Druck in der

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Leitung 20 zwischen der ersten öffnung 24 und dem Steuerventil 25 vorhandenen Druck, der das Ventil zu öffnen sucht, was durch die punktiert angedeutete Leitung 50 schematisch dargestellt ist, und andererseits durch den in der Leitung 20 zwischen dem Ventil 25 und der Eingangskammer 17 vorhandenen Druck, was schematisch durch eine Leitung 51 dargestellt ist. Außerdem wird das Steuerventil 25 durch eine Feder j58 beeinflußt, die das Stellorgan für das Steuerventil bildet.

Die Fig. 2/ 3* 4 und 5 zeigen die verschiedenen obengenannten Elemente in vier verschiedenen aufeinanderfolgenden Arbeitsphasen, Diejenigen Elemente, die in den vier Darstellungen dieselben Positionen einnehmen, haben dieselben Bezugszahlen wie in Fig. 1, Die Ventile 23 und 25 sind im Detail und in mehreren unterschiedlichen Positionen dargestellt. Ebenso sind die kalibrierte öffnung 28, der Schieber 16 des Verteilers 15, der Körper 9 und die Kolbenstange 10 im einzelnen dargestellt und entsprechend den vier Arbeitsstellungen zusätzlich mit den Buchstaben a, b, c und d bezeichnet.

Wie Fig. 2 zeigt, sind in einem Ventilkörper 29 verschiedene Teile zusammengefaßt» Ein Schieber 30a ist in einer Bohrung des Ventilkörpers gleitend gelagert.. In der Stellung nach Fig. 2 liegt der Schieber dicht an dem Ventilsitz 31 im Körper 29 an und wird in dieser Lage mit Hilfe einer im Schieber vorgesehenen und am Ventilkörper abgestützten Feder 32a gehalten* Der Schieber 30a, die Feder 32a und der Ventilsitz 31 bilden zusammen das in Fig. 1 dargestellte Hauptventil 23. Eine AuBLaßkammer 35 ist zwischen dem Schieber 30a und dem Ventilgehäuse 29 gebildet.

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Der Abschnitt der Leitung 19* der nach Fig. 1 die Verbindung dieser Leitung und der Leitung 20 mit der Druckleitung 5 herstellt, ist als gemeinsames Teilstück 34 dargestellt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der gemeinsame Leitungsabschnitt 34 der Leitungen 19 und 20 durch den Schieber 30a von der Auslaßkammer 33 getrennt. Im Schieber 30a ist eine zweite kalibrierte öffnung 28a vorhanden. Zwei Kammern 35a und 36 sind im Ventilkörper 29 vorgesehen, wobei die Kammer 35a in dem Schieber 30a gebildet ist und die Kammer 36/Ser Nähe des Sch ließgliedes 37a des Steuerventiles 25a der eiflben kalibrierten öffnung 24 des Gehäuses 29 gegenüberliegend angeordnet ist. Zwei Federn 38a liegen zwischen dem Schließglied 37a und einem Stützglied 39, das im VentilkSrper 29 durch eine mit einer Mutter 41 feststellbare Schraube 40 verstellbar angeordnet ist. Die Leitungen I9 und 20 sind von ihrem gemeinsamen Längenabschnitt 34 aus wieder getrennt. Der erste nicht gemeinste Leitungsabschnitt I9 ist ständig mit der Auslaßkammer 33 verbunden.

In der Stellung nach Fig. 2 ist das Steuerventil 25a geschlossen. Der Schieber 16a des Verteilers I5 ist durch die Feder 18a in seine eine Endstellung gedrückt und befindet sich daher in seiner ersten Position, wobei die Leitungen 21 und 22 auf dem Niveau des Verteilers I5 getrennt sind. Der Krper 9^a berührt noch nicht die Fläche 13. Die Kammer 4a und die Kolbenstange 10a nehmen die in Fig..2 dargestellten Stellungen ein. Außerdem verbindet eine zusätzliche Rückflußleitung 42 die Kammer des Verteilers 15, in der die Feder 18a eingebaut ist, mit der vierten Leitung 22 bzw. mit dem Flüssigkeitsbehälter 2.

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In Pig. 3 ist eine zweite Arbeitsphase des Schwingungserzeugers dargestellt, bei der die verschiedenen verstellbaren Elemente folgende Stellungen einnehmen:

Die Eingangskammer des Verteilerzylinders 15 wird durch die Kammer 17b gebildet, der Schieber 16b ist verschoben, die mit dem Schieber zusammenwirkende Feder 18b ist gespannt. Der Schieber 30b des Hauptventiles ist ebenfalls verschoben, wobei die Feder 32b gespannt ist. Die durch den Schieber gebildete Kammer 35b und die im Schieber vorhandene kalibrierte öffnung sind erkennbar, ebenso das Hauptventil 25b, dessen Schließglied 37b und die zugehörigen Federn 38b. Die Kolbenstange 10b des Zylinders 3 ist ausgefahren, so daß der mit der Kolbenstange verbundene Körper an der Fläche I3 anliegt. Die Antriebskammer des Zylinders 3 ist jetzt die Kammer 4b. Der Schieber 30b liegt nicht mehr an dem Ventilsitz yi an,und es ist eine Verbindung zwischen dem gemeinsamen Leitungsabschnitt 34 und der Auslaßkammer 33 hergestellt. Das Schließglied 37b sitzt ebenfalls nicht mehr auf dem Ventilsitz und stellt eine Verbindung zwischen den Kammern 35b und 36 her. Die Leitungen 21 und 22 sind dagegen noch auf dem Niveau des Verteilers 15 voneinander getrennt, obwohl der Schieber 16b unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes in der Kammer 17b etwas verstellt wurde.

Fig. 4 zeigt eine dritte Arbeitsphase des Schwingungserzeugers, bei der die beweglichen Elemente wie folgt gekennzeichnet sind:

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Die Eingangskammer des Verteilerzylinders 15 ist jetzt die Kammer 17c. Der Schj&er 16c des Verteilers ist weiter verstellt und die zugehörige Feder 18c stärker gespannt. Der Schieber 30c und die zugehörige Feder 32c haben die angegebene Stellung. Im Schieber sind die Kammern 35c und die kalibrierte öffnung 28c erkennbar. Das Schließglied 37c des Steuerventils 25c befindet sich auf dem Ventilsitz und die Federn 38c haben die dagestellte Stellung. Die Kolbenstange 10c des Zylinders 3 ist noch ausgefahren und drückt den Körper 9c gegen die Fläche I3. Der Schieber 30c ist von dem Sitz J>1 abgehoben, so daß eine Verbindung zwischen dem gemeinsamen Leitungsabschnitt y\ und der Auslaßkammer 33 vorhanden ist. Das SchUeßglied 37c trennt die Kammer 36 von der Kammer 35c. Der Schieber l6c stellt eine Verbindung zwischen der Leitung 21 und 22 her und nimmt seine zweite Position ein.

In Fig. 5 ist eine vierte Phase dargestellt, wobei die Positionen der beweglichen bzw. veränderbaren Teile aus der Zeichnung erkennbar sind:

Die Eingangskammer 17d des Verteilerzylinders I5, der Schieber I6d des Verteilerzylinders und die zugeordnete Feder I8d. Der Schieber 3Od des Hauptventiles liegt wieder auf der Sitzfläche 3I auf. Die zugehörige Feder 32d, die Kammer 35 im Schieber und die kalibrierte öffnung 28d im Schieber. Das Hauptventil 25d, dessen Schließglied 37d unter Wirkung der Feder 38d steht, und die Verbindung zwischen den Kammern 35d und 36 unterbricht. Die Kolbenstange 1Od des Zylinders 3 ist eingefahren und der an ihr befestigte Körper 9d ist von der Fläche I5 ahgehoben. Die

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Antriebskammer 4d des Zylinders ^. Der Schieber 16b verbindet noch die dritte Leitung 21 und die vierte Leitung 22 und nimmt seine zweite Position ein.

Der in Fig. β gezeigte Schwingungserzeuger enthält einen doppeltwirkenden Zylinder 4j5. Da beide Kammern 4c und 4f versorgt werden müssen, sind nahezu alle in Fig. 2 gezeig-, ten Elemente doppelt vorgesehen. Diese Elemente haben dieselben Bezugszahlen, wobei zu&tzrlich die Elemente für die Antriebskammer 4e mit dem Buchstaben e und die Elemente für die Kammer 4f mit dem Buchstaben f gekennzeichnet sind.

Der Verteiler 45 ist im Gegensatz zu dem Verteiler 15 einstückig ausgebildet.

Der Schwingungserzeuger 4j5 enthält einen Zylinder 46, in dem durch einen Kolben zwei Kammern 4e und 4f gebildet sind. DieKolbenstange 47 des Zylinders 4j5 ist an dem Körper 9 mit bestimmter Masse angebracht. Die Pumpen Ie und If sind durch die Ansaugleitungen 14e und 14f mit dem Behälter 2 und durch die Druckleitungen 5e und 5f mit den Antriebskammern verbunden. Es sind zwei Ventilkörper 29e und 29f vorgesehen und durch die Leitungen 3>4e und ^f mit den Druckleitungen verbunden. Außerdem sind die Ventilkörper 29e"und 29f durch die Leitungen 19e und I9f mit dem Behälter 2, durch die an den Kammern ^6e und j56f angeschlossenen Leitungen 2Oe und 2Of mit den Kammern I7e und 17f des Verteilers 45 und zusätzlich über die Leitungen 21e und 21f mit dem Verteiler 45 verbunden. Die Leitungen 26e und 26f verbinden die Leitungen 2Oe und 21e bzw. 20f und 21f, wobei Einwegventile bzw. Rückschlagventile 27e und 27f in den Verbindungsleitungen vor^ sehen sind und die Flüssigkeitsströmung zwischen den Leitungen 2Oe und 2Of und 2Ie und 21f ermöglichen.

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Die Ventilkörper 29e und 29f enthalten die Schieber und JOf mit den kalibrierten öffnungen 28e und 28f, wobei durch die Schieber die Auslaßkammern 33e und 33f sowie die Kammern 35e und 35f gebildet werden; die genannten Schieber 3Oe und 3Of können gegen die Sitzfläche 31 und 31f gedrückt sein und sind mit Federn 32e und 32f belastet. Die Leitungen 21e u 21f sind an die Kammern 35e bzw. 35f und die Leitungen 3^e und 3^f an die Auslaßkammern 35e -^Dzw*33f angeschlossen. Die kalibrierten öffnungen 24e und 24f sind zwischen den Kammern 35e und 3öe bzw. zwischen den Kammern 35 f und 36f angebracht, während den Schiießgliedern 37e und 37f. die Federn 38e bzw. 38f zugeordnet sind und die Steuerventile 25e und 25f bilden, so daß die öffnungen 24e und 24f gesperrt werden können. Die Spannung der Federn 38e und 38f ist einstellbar, da die Federn an den Stützgliedern 39e bzw. 39f abgestützt sind, die ihrerseits durch die Schrauben 40e bzw. 40f und die Stellmuttern 4le bzw. 4lf in den Körpern 29e bzw. 29f befestigt sind. Außerdem sind die Leitungen 2Oe und 2Of mit den Kammern J>6e bzw. 36f verbunden.

Der Verteiler 45 enthält einen einzigen Schieber 44, der unter den in den Kammern I7eyⁿ8rnandenen Flüssigkeitsdruck steht. Der Verteiler ist über die Leitung 21 an den Behälter 2 angeschlossen. Der Schiber kann die beiden folgenden Positionen einnehmen:

- die in Fig. 6 dargestellte Position, bei der der Druck der Flüssigkeit in der Kammer 17f größer ist als der Druck in der Kammer I7e und die Leitung 21e in Höhe des Verteilers 45 unterbrochen ist, während eine Verbindung zwischen den Leitungen 21f und 22 besteht.

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- eine zweite Position, bei der umgekehrte Druckverhältnisse herrschen, wobei also der Druck in der Kammer 17e größer ist als der in der Kammer 17f. In dieser Position ist eine Verbindung zwisjaen den Leitungen 21e und 22 hergestellt, während die Leitung 21f in Höhe des Verteilers 45 unterbrochen ist.

In Fig. 6 ist der Schieber 3Oe gegen den Sitz jjtte gedrückt, während der Schieber 3Of vom Sitz JIt abgehoben und eine Verbindung zwischen der Leitung 34f und der Ausgangskammer 33f hergestellt ist.

Die Arbeitsweise des fluidbetätigten Schwingungserzeugers wird im folgendeß/efiäutert.

In der Stellung nach Fig. 2 ist die Pumpe 1 zunächst außer Betrieb; der Druck in dem gemeinsamen Leitungsabschnitt J>K, in der Leitung 5 und in der Kammer 4a ist gleich null, da der Körper 9a nicht gegen die Fläche I3 gedrückt wird. Die Feder 32a hält den Schieber 30a gegen den Sitz 31 gedrückt; unter Wirkung der Federn 38 ist das Ventil 25a geschlossen; der Druck in der Kammer VJ ist nahezu null oder mindestens kleiner als die Kraft der Feder 18a, so daß Schieber 16a im Voreiler 15 die Leitungen 21 und 22 voneinander trennt.

Das mit der Schraube 40 und der Mutter 4l versehene Stützglied 39 kann im Ventilkörper 29 verstellt werden. Dadurch kann das Steuerventil 25a mühelos eingestellt werden, wobei die Spannung der Feder 38a entsprechend geändert wird.

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Wird die Pumpe 1 in Betrieb gesetzt, so wird die in Pig. 3 dargestellte Stellung erreicht. Die Flüssigkeit strömt durch die Druckleitung 5 in die Kammer 4b, wodurch die Kolbenstange ausfährt und den Körper 9b gegen die Fläche 13 drückt. Der Druck in der Antriebskammer und im gemeinsamen Leitungsabschnitt 34 steigt an; die Flüssigkeit durchströmt die kalibrierte öffnung 28b, füllt die Kammer 35b und gelangt in die Leitung 21. Der Schieber des Hauptventiles, der noch nicht in der Stellung 30b ist, drückt noch gegen die Sitzfläche 31· Der Druck in der Kammer 35b nimmt so weit zu, daß das Schließglied 37b von seinem Sitz abgehoben wird. Die Flüssigkeit fließt dann durch die kalibrierte öffnung 24 hindurch und gelangt in die Leitung 20, wod-urch der Druck in der Kammer 35b abfällt. Der in dem gemeinsamen Leitungsabschnitt 34 vorhandene und auf den Schieber 30t» wirkende Druck wird größer als die Summe des Flüssigkeitedruckes in der Kammer 35b und des Drucks der Feder 32b, wodurch der Schieber 30b zurückgedrückt wird und eine Verbindung zwischen dem gemeinsamen Abschnitt 34 und der Auslaßkammer 33 entsteht. Der Schieber 30b ist nur geringfügig von der Ventilfläche abgehoben, so daß kein Druckabfall in dem gemeinsamen Leitungsabschnitt y\ entsteht. Die Flüssigkeit strömt in die Leitung 20, durchfließt das Steuerventil 25a das jetzt offen ist - gelangt in die Kammer 17b und drückt den Schieber 16b etwas zurück.

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Der Schieber l6b wird weiter bis in die Stellung 16c zurückgedrückt, wie in Fig. 4 dargestellt ist. In dieser Position sind die Leitungen 21 und 22 miteinander verbunden, so daß die Flüssigkeit aus der Kammer ;55o in den Bhälter 2 -zurückströmt. Der Schieber des Hauptventiles wird dann unter der Wirkung des Flussigkeitsdrukkes in dem gemeinsamen Leitungsabsehnitt ]J4 vollständig zurückgeschoben. Der Druck in der Kammer 4c und in der Leitung 5 fällt und hat nach einem bestimmten Zeitintervall den V/ert Null. Dies entspricht der in Fig. 5 dargestellten Arbeüsphase.· Der Körper 9d wird zurückbewegt und von der Fläche 15 abgehoben. Der Druck fällt in dem gemeinsamen Abschnitt J54 ebenso, wodurch die Feder ;32d den Schieber 3Od wieder gegen die Ventilsitzflache yi drückt. Der Druck in der Kammer 35ä fällt auf Null und das Ventil 25d wird durch die Feder J8d erneut geschlossen. Die Feder I8d verstellt.den Schieber Iod so, daß die Flüssigkeit von der Kammer 17d in die Leitung 20 und über die Leitung 26 und das Rückschlagventil 27 in die Leitung 21 gelangt. Da die Leitung 21 mit der Leitung während eines bestimmten Zeitintervalls noch in Verbindung bleibt, wird die Flüssigkeit aus der Kammer 17d über die Leitung 22 in den Behälter 2 zurückgeleitet.

Der Schieber I6d sperrt erneut die Leitung 21. Der Schwingungserzeuger ist dann wieder in der in Fig. 2 dargestellten Arbeitsphase, so daß ein neuer Arbeitszyklus beginnt.

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Die beschriebene Anordnung ermöglicht es also, die Kammer des Zylinders j5 unter Druck zu setzen und el ne Verbindung der Kammer mit dem Behälter 2 herzustellen, wobei dies aufeinanderfolgend und periodisch geschieht. Die Anordnung bildet also einen aus mechanischen und hydraulischen Elementen aufgebauten Schwingungserzeuger.

Das in den Pig. 2 bis 5 dargestellte Prinzip des Aufbaues und der Arbeitsweise des Schwingungserzeugers gilt auch für den in Fig. 6 gezeigten Schwingungserzeuger.

Bei dieser zweiten Ausführungsform des Schwingungserzeugers speist die Pumpe Ie die Kammer 4e, während die Pumpe If die Kammer 4-f speist. Jeder Ventilkörper 29e und 29f, der mit dem Verteiler 45 zusammenwirkt, setzt nacheinander und periodisch die Flüssigkeit in den Kammern 4e, 4f unter Druck und stellt eine Veiündung der Antriebskammer mit dem Behälter 2 her. Die Elemente dieser Ausführungsform entsprechen denen des in den Fig. 2 bis 5 dargeöbellten Schwingungserzeugers.

Die Flüssigkeitszuführungen in dis Kammern 4e und 4f müssen derart durchgeführt werden, daß sich die Drücke in den entsprechenden Kammern nicht aufheben. Bine Synchronisation dieser Flüssigkeitszuführungen ist also notwendig; beim Druckanstieg in der Kammer 4e muß eine Verbindung von der Kammer 4f mit dem Behälter 2 hergestellt werden; beim Druckanstieg in der Kammer 4f muß hingegen die Kammer 4e mit dem Bdrälter 2 verbunden werden. Die Synchronisation

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erhält man durch Verwendung eines einzigen Verteilers. Bei der in Fig. 6 dargestellten Lage des Schibers 44 ist die Leitung 21c auf dem Niveau des Verteilers 45 angeschlossen; dies bedeutet, daß die Flüssigkeitszuführung in die Kaaner 4e mit der der Kammer 4a im Zylinder 3 in Fig. 2 übereinstimmt. Außerdem werden die Leitung 21f und die Leitung 22 am Verteiler 45 verbunden, wodurch die Flussigkeitszuführung in die Kammer 4f der der Kammer 4c im Zylinder 35 in Fig. 4 entspricht. Wie bereits zu Fig. 2 erwähnt, steigt bei Inbetriebnahme der Pumpe 1 der Druck in der Kammer 4a, während - in Fig. 4 der Druck in der Kammer 4c auf Null absinkt. Unter Berücksichtigung der Übereinstimmung der bereits erwähn-ten Umstellungen, erkennt man, daß beim Druckanstieg in der Kammer 4e ein Druckabfall in der Kammer 4f entsteht (Fig. 6). Daß die Anordnung symmetrisch aufgebaut ist, ist daran zu erkennen, daß ein Druckanstieg in der Kammer 4f einen Druckabfall in der Kammer 4c zur Folge hat. Die gewünschte Synchroriaation wird also erzielt. Die Rückstellung des Schiebers 44 in Gegenrichtung des Flüssigkeitsdruckes in der Kammer 17e erfolgt unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes in der Kammer I7f und umgekehrt, und zwar in dem Augenblick, in dem der Druck in der Leitung 2Of - also in der Kammer I7f - größer ist als der Druck in der Leitung 20c - also in der Kammer 17e - und umgekehrt. Auf diese Weise ist es möglich, auf eine Rückstellfeder zu verzichten, da man sich einfach die Wirkungsweise des Schwingungserzeugers zunutze macht und dadurch automatisch eine Synchronisation der Anordnung erreicht wird.

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Da der Zylinder J5 doppeltwirkend ist, ist in diesem Fall keine Stützfläche 1J> für den Körper 9a vorgesehen, wie es bei der in Fig. 2 dargestellten Ausfuhrungsform des Schwingungserzeugers der Fall ist, da dort nur ein einfachwirkender 'Zylinder verwendet wird, wobei die Kammer unter Berücksichtigung der Trägheit des Körpers 9 unter Druck gesetzt wurde.

Die Anwendungen solcher Schwingungserzeuger sind vielfältig. Unter anderem kann maijeinen beliebigen Körper 9 in Schwingungen versetzen. Außerdem können Prüfstände zur Erprobung von Materialien durch Dauerversuche aufgebaut wanden. Ebenso kann damit der Druck einer hydraulischen Presse gesteuert werden. Ferner ist es möglich, z.B. die Drehrichtung eines hydraulisch betriebenen, z.B. rotierenden Motors umzukehren. Weiterhin kann unter Anwendung eines Zylinders eine Fluidpumpe hergestellt werden. Schließlich kann auch - ohne die Anzahl der Anwendungsmöglichkeiten voll auszuschöpfen - eine Vorrichtung zur Bodenverfestigung wie z.B. Mittel zum Stampfen und dgl. hergestellt werden oder ein Abhauhammer in dieser Weise betrieben werden. Es sind auch andere als die in den Zeichnungen gezeigten Anordnungen der Elemente möglich, wobei dieselbe Arte itsweise beibehalten wird.

Selbstverständlich kann auch eine aus zwei einfachwirkenden Zylindern bestehende Einheit mit den Kammern I7e und 17f einem einzigen gleichwertigen doppeltwirkenden Zylinder entsprechen und so einen doppeltwirkenden Zylinder darstellen.

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Claims

FeientanwBlt

. Weih* nh

Societe Anonyme:POCIAIN A 35 987 - sü

60^0 Le PXessis Bellville

Prankreich Den 11.1.1974

Patentansprüche :

/' l.)jM±t einem Fluid unter Druck betriebener Schwingungserzeuger, bestehend aus mindestens einer Pumpe, einem Fluidbehälter, einem Aufnahmebehälter mit mindestens einer Antriebskammer, einem an einer passenden Halterung befestigten Element und einem zweiten beweglichen Element, daa> mit einem Körper mit bestimmter Masse beweglich verbun-den ist, sowie einer/Pumpe mit dem Fluidbehälter verbindenden Ansaugleitung, einer die Pumpe mit der genannten Artriebskammer vafcindenden Druckleitung und einer Einrichtung zur Steuerung des Fluiddruckes in der Druckleitung, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) eine erste Steuereinrichtung besteht aus einem Zweipositions-Verteiler (15), der ein bewegliches Organ (16) enthält, das einem Zylinder mit Eingangskammer '(17) zur Steuerung des Organes (16) und einem ersten Rückstellorgan (18) zugeordnet ist, das das bewegliche Organ (16) gegen den Fluiddruck in der Kammer (17) drückt, sowie

vier Haptverbindungsleitungen, wobei die erste Leitung (19) die Druckleitung (5) mit dem Fluidbehälter (2) verbindet, während ein kalibriertes Hauptventil (2j5j in der ersten Leitung (I9)vorgesehen ist, dessen öffnung durch die Gegenwirkung eines zweiten Rücks-baLlorganes und den Fluiddruck gesteuert wird, der im Leitungsabschitt der

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ersten Leitung ztfBchen dem Anschluß der Steigleitung und dem Ventil wirkt; die zweite Leitung (20) verbindet die Steigleitung (I9) mit der Eingängskammer (17) des Verteilers (I5), die dritte Leitung (21) verbindet die Leitung £0) mit dem Verteiler (15)* wobei die dritte Leitung £l) zwischen einer - in der zweiten Leitung vorgesehenen - ersten öffnung 24 und der Verbindungsstelle der zweiten Leitung mit der Steigleitung an die zweite Leitung angeschlossen ist; die vierte Leitung £2) vereinigt den Verteiler 0.5) mit dem Fluidbehälter £).

b) Ein kalibriertes Steuerventil £$ ist in der zweiten Leitung - ausgehend von der Steigleitung - nach der ersten öffnung £4) angeordnet, wobei die Öffnung des Steuerventiles durch die Gegenwirkung eines dritten Ruckstellorganes (38) und den Fluiddruck gesteuert wird, der in der Zweiten Leitung - zwischen der ersten öffnung (24) und der Leitung (20) wirkt.

c) eine Verbindungsleitung (26) ist mit der Leitung (20) verbunden,und zwar zwischen dem Steuerventil (25) und der Eingangskammer (17) des Verteilers,wobei die Leitung (26) die Leitung (20) mit der Leitung (21) vereirfcfc und ein Rückschlagventil (27) in der Verbindungsleitung (26) liegt, das den Drückfluß des Fluides von der zweiten Leitung zur dritten Leitung (21) ermöglicht.

d) In der ersten Arbeitsstellung des Verteilers, bei der die Kraft des ersten Ruckstellorganes größer als der Fluiddruck in der Eingangskammer ist, sind die Leitungen (21a und (22) in Höhe des Verteilers gesperrt, während "in der zweiten Arbeitsstellung, bei der der

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Fluiddruck in der Kammer (17) größer als die Kraft des Rückstellorganes (18) ist, die Leitungen (21. und 22) in Höhe des Verteilers (15) miteinander verbunden sind (Pig. I).

Schwingungserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (19, 20) einen gemeinsamen Abschnitt aufweisen, der mit der Steigleitung (5) verbunden ist, daß das Hauptventil (23) aus einem Gehäuse (28) besteht, in dem ein Schieber (30ä) vorgesehen ist, der gegen die Sitzfläche des Ventils drückt und das Ventil sperrt und zusammen mit dem Ventilgehäuse eine von dem genannten gemeinsamen Abschnitt der Leitungen (19 * 20) getrennte Kammer (35) bildet, wobei der Abschnitt der ersten Leitung - mit Ausnahme des gemeinsamen Abschnittes - fortwährend mit der genannten Kammer verbunden ist; daß eine zweite passende öffnung (28) im Ventil vorgesehen ist, die den gemeinsamen Leitungs- " abschnitt mit der zweiten Leitung verbindet, wobei die öffnung zwischen dem Anschluß der dritten Leitung an die zweite Leitung und dem Anschluß der zweiten Leitung an die Steigleitung liegt.

Schwingungserzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptventilöffnung (28) durch den Fluiddruck - im Abschnitt der zweiten Leitung, zwischen der ersten uifi zweiten öffnung (24, 28) - gesteuert wird, wobei der Fluiddruck in derselben Richtung wie die Kraft des Ruckstellorganes (32) wirkt, wodurch das kalibrierte Hauptventil (23) geschlossen bleibt.

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4. Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet daß die öffnung (24) des Steuerventiles durch dan Fluiddruck - im Abschnitt der zweiten Leitung (20), zwischen der Leitung (20) und der Eingangskammer des Ventiles - ^steuert ward/ wobei der Fluiddruck in derselben Richtung wie die Federkraft (j58a) wirkt, wodurch das Ventil verschlossen bleibt.

5. Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (25) aus einem Sperrorgan besteht, das beweglich in dem Ventilgehäuse angeordnet ist, während ein drittes Rückstellorgan (38) aus einem federnden Teil besteht, das zwischen dem Sperr* organ (37) und einer Ventilsitzfläche (39) eingerichtet ist, die im Ventilgehäuse verstellt werden kann.

6. Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rückstellorgan (18) für das bewegliche Organ des Verteilers aus einer Fede'r besteht.

7. Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (3) doppeltwirkend ausgeführt ist und eine zweite Antriebskammer (4f), eine zweite Pumpe (If) und eine zweite Steigleitung enthält, die die zweite" SteigleL tung enthält, die die zweite Pumpe mit der Antriebskammer "verbindet und eine zweite Steuereinrichtung von derselben Ausführungsform wie die erste Steuereinrichtung vorgesehen ist, die aus einem Zwe!positions-Verteiler besteht, enthaltend ein bewegliches Element (16), das einem ersten Zylinder zugeordnet ist, welcher eine Eingangskammer, ein Rückstellorgan, sowie eine zweite mit der Eingangskammer verbundene Leitung enthält; daß

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das bewegliche Element mindestens einer der VerteL-ler für die erste und zweite Steuereinrichtung einem zweiten Zylinder zugeordnet ist, der die Rückstellung des beweglichen Elementes bewirkt, wobei deo^zweite Zylinder einer zweiten Eingangskammer zugeordnet ist, an der die zweite Leitung der Steuereinrichtung angeschlossen ist, die mit dem anderen Verteiler zusammenwirkt.

8. Schwingungserzeuger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinheit (45) für die beiden Steuereinrichtungen ein einziges, zwei Zylinderabschnitten (IJe, VJf:) zugeordnetes bewegliches Element (44) aufweist, wobei die erste Arte itsstellung einer der Zylinderabschnitte der zweiten Arbeitsstellung des zweiten Zylinderabschnittes entspricht und umgekehrt und der erste Zylinderabschnitt das bewegliche Organ im Verteiler für die erste Steuereinrichtung steuert und als Rückstellorgan für das bewegliche Organ im Verteiler für die zweite Steuereinrichtung dient, während in umgekehrter Weise der zweite Zylinderabschnitt zur Einstellung des beweglichen Elementes im Verteiler für die zweite Steuereinrichtung und als Rückstellorgan für das bewegliche Organ im Vateiler für die erste Steuereinrichtung dient.

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