DE2508869A1 - Mittels druckfluessigkeit betriebener hochfrequenzschwingungsruettler - Google Patents

Description

• Mittels Druckflüssigkeit betriebener llochfrequenzschwingungsriittler.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine mittels Druckflüssigkeit betriebenen Hochfrequenzschwingungsrüttler, mit einer von einem Freistrahl-Turbinenläufer innerhalb endes Gehäuses in Umdrehung versetzten Unwucht.
• Aus der deutschen Auslegeschrift 2 217 503 ist ein solcher Hochfrequenzschwingungsrüttler bekannt, bei welchem auf ein- und derselben kugelgelagerten Welle ein Turbinenlaufer und eine Unwucht befestigt sind. Der Turbinenläufer ist in einem kastenförmigen Gehause gelagert und an seinem Außenumfang mit Schaufein oder Fliigeln versehen, gegen welche ein Druckflüssigkeitsstrahl gerichtet werden kann, der den Turbinenläuter in sehr rasche Umdr@@anger versetzt, wobei der Turbinenläufer mit einer Drehzahl bis zu 12 ')00 Umdrehungen je Minute umläuft.
• Dabei haben als Antrieb für die Unwucht dienende Freistrahlturbinenläufer, wie sie etwa auch aus der US-Patentschrift 2 840 354 und der US-2atentschrift 2 960 316 bekannt sind, den Vorteil, daß sich die betreffenden Gerte durch einfachen Aufbau und Betriebssicherheit sowie durch eine geringe Zahl der verschlei1ntEr'qorfenen Teile auszeichnen. Ein Nachteil der bekannten Geräte ist es aber, dai3 die erwünschten hohen Drehzahlen bei den angestrebten nohe-n Rüttellkräften nur schwer erreichbar sind, was vermutlich auf Planschverlusten des Turbinenläufers beruht und daß ferner die Drehzahl und einwandfreie Wirkungseise von der Lage des betreffenden Gertes nicht in weiten Grenzen unabhängig sind.
• Durch die Erfindung soll demgemäß die Aufgabe gelöst werden, einen mittels Druckflüs sigkeit betriebenen Hochfrequenz-Schwingungsrüttler so auszugestalten, daß bei in weiten Grenzen vorhandener Unabhängigkeit von der Arbeitslage sehr hohe Drehzahlen und damit Schwingungsfrequenzen erreicht werden, ohne daß der aufbau kompliziert und störungsanfällig ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Turbinenläufer von einer die Unwucht in ihrem Inneren enthaltenden, doppelkegelstumpfförmigen Kapsel gebildet ist. welche am äußeren Umfang eine mit dem Druckmittelstrahl zusammenwirkende, beschaufelungsartige Profilierung trägt und über zu beiden Seiten der Unwucht angeordnete Lager auf einer durch das Gehäuse reichenden Achse gelagert ist.
• Durch eine solche Ausbildung des Hoch£requenzschwingungsrttlers wird erreicht, daß der Freistrahlturbinenläufer eine in sich geschlossene Einheit bildet, welche bezüglich der in dem Gehäuse umlaufenden Form konzentrisch ist und aufgrund der doppelkegelstumpfförmigen Gestalt sich im Gehäuse etwa ansammelnde Druckflüssigkeit in Umfangsrichtung abschleudert und auf diese Weise zu einem 1)ruckflüssigkeitsauslaß fördert. Die hier vorgeschlagene Gestalt des Freistrahlturbinenläufers vermeidet also Planschverluste sowohl aufgrund des zentrischen Laufes innerhalb des Gehäuses als auch aufgrund der zur Abförderung von Druckfltissigkeitsrückstanden günstigen Formgebung.
• Im übrigen bilden zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen Gegenstand der anliegenden Ansprüche, auf welche hier zur Vereinfachung und Verkürzung der Beschreibung ausdrcklich hingewiesen wird Auch haben solche Ausführungsformen als bewußt offenbart zu gelten, welche sich dem Fachmann aus der B'ormulierung der Ansprüche und ihrer Rückbeziehungen ergeben.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erlEiutert.
• Es stellen dar: Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines mittels Druckflüssigkeit betriebenen ochfrequenz-Schwingungsrüttlers, Figur 2 eine Abbildung des Rüttlers gemäß Figur i im auseinandergenommenen Zustand in perspektiviscer Darstellungsweise sowie bei abgenommenen Druckmittelzuleitungen und Ableitungen und Figuren teilweise im Schnitt bezeichnete Ansichten 3 und 4 von Einzelheiten des Freistrahlturbinenläufers.
• Der in den Figuren 1 und 2 gezeigte Hochfrequenz-Schwingungsrüttler besitzt ein zylindrisches Gehäuse 1 in Form eines Rohrabsohnittes, in welches jeweils etwa tangential über Anschlüsse 3 und 4 Druokflüssigkeitszuleitungen 5 bzw. 6 einmünden, welche über in den Zeichnungen nicht gezeigte Steuermittel derart mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden können, daß der innerhalb des Gehäuses 1 befindliche Freistrahlturbinenläufer 7 zur Umdrehung entweder in der einen oder in der anderen Richtung durch einen DruckSlüssigkeitsstraIll angetrieben werden kann.
• An dem zylindrisohen Gehäuse 1 des Riittlers ist ein Befestigungsflansch 8 festgeschweißt, der seinerseits mit einem Konstruktionsteil verbunden werden kann, das durch den Bbüttler in rasche Schwingungen versetzt werden soll, etwa mit einer Form zur erstellung von Betonfertigteilen oder Bausteinen.
• In die zylindrische Wand des Gehäuses 1 ist axial etwa in der Mitte ferner ein Anschluß 9 eingesetzt, von welchem aus eine Druckflüssigkeits-Abführungsleitung 10 wegführt, die an die Saugseite einer Druckflüssigkeitspumpe angeschlossen ist. Die a-ialen Stirnseiten des Gehäuses 1 sind schließlich durch scheibenförmige Deckel 11 und 12 abgeschlossen, welche vermittels einer beidseitig mit Gewincle versehenen achse 13 und an dieser festgezogenen Muttern 14 an dem Gehäuse 1 festgespannt snd, wobei die cse 13 koaxial durch das Gehäuse 1 hindurchreicht und die Muttern 14 in einer im einzelnen nicht dargestellten Weise durch Splinte gegen unbeabsichtigte Lockerung gesichert sind.
• Aus Figur 2 erkennt man, daß die Achse 13 beidseitig mit Gewinde versehen ist und zu beiden Seiten eines mittleren, in Figur 2 nlciit sichtbaren Bundes Lagersitze 15 trgt, auf welche Kugellager 16 aufgezogen sind. Die Kugellager 16 finden in LagergehL:'usen 17 des Freistrahlturbinenläufers 7 Aufnahme, wobei eine Befestigung in diesen Lagergehäusen mittels eines Federringes erfolgt, der in eine Nut 18 des Lagergehäuses 17 eingesetzt ist.
• Der Fachmann erkennt ohne weiteres, daß der Freistrahlturbinenläufer 7 mit Bezug auf eine radiale Mittelebene symmetrisch ausgebildet ist, weshalb in Figur 2 nur der obere Teil des Turbinenläufers in einem Sektor aufgeschnitten dargestellt ist.
• Der über die Wålzlager 16 an der Achse 13 gelagerte Turbinenläufer hat die Gestalt einer doppelkegelstumpfförmigen Kapsel, welche im Bereich ihres größten Druchmessers eine Mittelscheibe enthält 19, welche zur Bildung der Unwucht mit einem ringsektorförmigen Ausschnitt oder Durchbruch 20 versehen ist, der in eine zentrische Ausnehmung übergeht, um die Achse 13 frei hindurchtreten zu lassen. Die Mittelsoheibe 19 kann gemäß einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel aber auch so gebildet sein, daß in einen Ringkörper zur Bildung der Unwucht ein Ringsektor eingeschweißt wird, derart, daS wiederum ein Bauteil mit einem ringsektorförmigen Durchbruch 20 und einer Durchtrittsöffnung für die Achse 13 entsteht.
• An die Mittelscheibe 19 sind beidseitig flachkegelstumpff(irmige, die Lagergehäuse 17 enthaltende Ringscheiben 21 angesetzt, die mit der Mittelscheibe 19 durch eine rundum laufende Schweißnaht 22 verbunden sind, wobei während der Herstellung ein unbearbeiteter, im Ruerschnitt im wesentlichen rechteckiger Ringkörper in einen Absatz 23 der Mittelscheibe 19 eingesetzt, mit diesem über eine rundum laufende ehl-Schweißnaht verbunden und das fertige Bauteil zur Bildung der lvegelstumpifltichen überdreht wird. Einzelheiten lassen sich diesbezüglich aus Figur 4 erkennen.
• An ihrem Außenumfang ist die Mittelscheibe i9 mit einer beschaufelungsartigen Profilierung versehen, welche bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch Bohrkegel 24 gebildet ist, die mittels eines Zentrierbohrers erzeugt sind, wie aus Figur 3 entnommen werden kann und deren Richtung einen verhältnismäßig großen Winkel zu der itadialrichtung an der betreffenden Stelle bildet.
• Diese Form der beschaufelungsartigen Profilierung des Turbinenl?:ufers 7 zeichnet sich durch eine besonders einfache Art und Weise der Herstellung, durch einen guten Wirkungsgrad bei der Zusammenwirkung mit einem Hochdruck-Druckflüssigkeitsstrahl und durch hohe Betriebssicherheit auch bei höchsten Drehzahlen aus, da die Aufnahme der Zentrifugalkrafte keine Schwierigkeiten bereitet.
• Aus Figur 2 ist zu erkennen, daß die axiale Abmessung des Innenraumes des Gehäuses 1 nicht wesentlich größer ist als die Axiallänge des Turbinenläufers 7. Sich etwa in dem Gehäuse ansaemelnde Druckfliissigkeit berührt daher sehr bald den in Figur 2 mit 25 bezeichneten Bereich der doppelkegelstumpfförmigen Kapsel, von wo aus die Druckflüssigkeit die KegelmantelflSche benetzend zu den Bereichen größten Durchmessers des Turbinenlauters gefördert und dann abgeschleudert wird, so daß sich a der Innenwand des Gehäuses gleichsam ein Druckflüssigkeitsgürtel bildet, welcher einerseits von dem über die Anschlüsse 3 oder 4 eintretenden Druckflussigkeitsstrahl unterbrochen wird und andererseits Druckmittel an den I)ruckf Ltissigkeitsauslaß 9 abgibt, von wo aus die Druckflüssigkeit abgesaugt oder abgepumpt wird. Der an der Gehäuseinnenwand befindliche Druckflüssigkeitsgürtel liegt mit Bezug auf die Axialrichtung im wesentlichen in der Gehäusemitte, was durch die doppelkegelstumpfförmige Gestalt der Kapsel des Turbinenlaufers erreicht wird, wodurch sich eine sehr günstige Lage der Anschlüsse für den Druckmittelauslaß ergibt. Außerdem zeigt sich -eine bemerkenswerte Unempfindlichkeit gegenüber LageverLinderungen, so daß der llochfrequenzschwingungsntttler derart montiert werden kann, daß der Druckflüssigkeitsauslaß beliebig nach der Seite oder nach unten gerichtet ist.
• Der scheibenförmige Deckel 12 ist ebenso wie der Deckel 11 gegentiber dem Gehause 1 durch einen Dichtansatz 26 und gegenüber der Achse 13 und der Mutter 14 vermittels einer Dichtscheibe 27 abgedichtet.
• Innerhalb des Deckels 12 verläuft in Radialrichtung ein Belüftungskanal 28, der jeweils durch kurze axial gerichtete Bohrungen etwa im Bereich des Wälzlagers 16 mit der Gehäuseinnenseite und nahe dem Scheibenumfang bei 29 mit der freien Umgebung in Verbindung steht. Der Belüftungskanal 28 ermöglicht einen einwand freien Betrieb des vorgeschlagenen Hochfrequenzschwingungsrüttlers mit Druckflüssigkeit, da selbst dann, wenn das System mit Druckflüssigkeit gefüllt ist, die Anlage in Betrieb gesetzt werden kann, nachdem über den Druckilüssigkeitsauslaß 9 die Saugseite einer Pumpe mit verhältnismäßig geringem Unterdruck Druckflllssigkeit aus dem Gehäuse 1 abfördern kann, wobei Luft über den Beltiftungskanal 28 eingezogen wird. Auch während des Betriebes ist aufgrund des Vorhandenseins des Belüftungskanals 28 stets unabhängig von der Zuförderung von Druckflussigkeit ein ständiges Absaugen der auf der Gehauseinnenseite vorhandenen Druckflüssigkeit möglich, wodurch ein Planschen des Turbinenläufers sicher vermieden wird und höchste Drehzahlen erreicht werden können. Die Ausmündung 29 des Belüfungskanals kann gem einer nicht im einzelnen gezeigten Ausführungsform mit einem Rückschlagventil oder mit einer Filterarmatur versehen werden.

Claims (11)

Patentansprüche

1. Mittels Druckflüssigkeit betriebener Hochfrequenz-Schwingungsrtittier, mit einer von einem Freistrahlturbinenläufer innerhalb eines Gehäuses in Umdrehung versetzten Unwucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenläufer (7) von einer die Unwucht in ihrem Inneren enthaltenden, doppelkegelstumpfförmigen Kapsel gebildet ist, welche am äußeren Umfang eine mit dem Druckmittelstrahl zusammenwirkende, beschaufelungsartige Profilierung (24) trägt und über zu beiden Seiten der Unwucht angeordnete Lager (i6) auf einer durch das Gehäuse reichenden Achse ( 13) gelagert ist.

2. Hochirequenz-Sahwingungsrüttler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Turbinenläufer (7) bildende Kapsel als beschaufelungsartige Profilierung des Außenumfanges Bohrungskegel (24) aufweist,

3. Hochfrequenz-Schwingungsriittler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungskegel mit ihrer Achse jeweils Winkel zur Radialrichtung an der betreffenden Stelle des Turbinenläufers bilden.

4. Hochfrequenz-Schwingungsrüttler nach einem der Anspriiche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (13) mindestens an einem Ende mit Gewinde versehen ist und daß mittels der Achse mindestens auf einer Seite des Gehäuses (i) ein Deckel (11, 12) am Gehäuse festgespannt ist.

5. Jlochfreguenz-Schwingungsrüttler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Gehäuseinnenraum zylindrische Gestalt hat und zum Turbinenläufer (7) koaxial ist.

6. Hochfrequenz-Schwingungsrüttler nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß scheibenartige Deckel bzw.

die scheibenartigen Deckel (11, i2) des Gehäuses (i) unter Bildung eines vergleichsweise engen Spaltes den jeweiligen axialen Stirnflächen (25) der doppelkegelstumpfförmigen Kapsel des Turbinenläufers (7) gegenüberliegen.

7. Hochfrequenz-Schwingungsrüttler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zylindrischen Gehause (i) mit Bezug auf die Axialrichtung dem großen Durchmesser aufweisenden Teil (19) des Turbinenläufers (7) ein an ene Pumpensaugseite anschließbarer Druckflüssigkeitsablauf (9) gegentberliegt.

8. iochfre quenz-Sc hwingungsrüttler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da'3 in das Gehäuse (i) ein Belüftungskanal (28, 29) einmündet.

9. Hochfrequenz-Schwingungsrüttler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dar der Belüftungskanal (28, 29) von der Gehäuse außenseite in dem bzw. einem Gehäusedeckel (11, 12) zu einer nahe einem Lager (16) des TurbinenlXiufers (7) gelegenen Stelle der Gehäuseinnenseite verlauft.

10. Hochfrequenz-Schwingungsnjttler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mündung des Belüftungskanals (28, 29) zur freien Umgebung ein Rückschlagventil oder ein Filter vorgesehen ist.

11. ilochfrequenz-Schwingungsrüttler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenläufer (7) aus einer größten Durchmesser b-esitzenden, die Unwucht und Durchbrüche für die Achse (13) aufweisenden Mittelscheibe (19) und beidseitig daran angesetzten und damit verschweißten, die Lagergehäuse (i6) enthaltenden Ringscheiben (21) besteht.

L e e r s e i t e