DE2828290C2

DE2828290C2 - Vibrator

Info

Publication number: DE2828290C2
Application number: DE2828290A
Authority: DE
Inventors: Lionel Arthur Stroud Gloucestershire Reynolds
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-07-23
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1982-03-11
Also published as: IT1108769B; SE7807574L; IT7868737A0; US4319857A; JPS5445915A; FR2397890A1; DE2828290A1; US4194405A; CA1083387A

Description

Die Erfindung betrifft einen Vibrator mit einem Stator und einem mechanisch ausgewuchteten Rotor,

ii der von einer rotationssymmetrischen Umfangsfläche des Stators umschlossen wird und eine am äußeren Umfangsbereich offene, sich in Umfangsrichtung nur über einen Teilbereich erstreckende Kammer aufweist, die ein eine Unwucht bildendes Strömungsmittel enthält das mit dem jeweils überstrichenen Bereich der Umfangsfläche des Stators zur Erzeugung einer Vibrationskraft in Wirkungseingriff steht

Bei diesem Vibrator erstreckt sich die Kammer, die an ihren axialen Stirnenden von Wänden des Stators begrenzt wird, in Umfangsrichtung nahezu um 180°, während im übrigen Umfangsbereich ein teilringförmiger Spalt zwischen der inneren Unifangsfläche des Stators und einer außerhalb der Kammer vorgesehenen, teilzylindrischen Umfangsfläche des Rotors vorgesehen

jo ist Da dieser Spalt mit der Kammer in Verbindung steht und somit unter Strömungsmitteldruck steht wirkt dieser Strömungsmitteldruck auf die teilzylindrische Umfangsfläche des Rotors, so daß hierdurch bedingt die Schwingungskraft über die Rotorlager übertragen wird.

Aus der US-PS 30 11 355 ist ein Vibrator etwas anderer Gattung bekannt, bei der der Rotor mit zwei oder mehr radial verlaufenden Schaufeln ausgebildet ist. Die Schaufeln treiben das Strömungsmittel so vor sich her, daß es über dem gesamten Umfang des Stators anliegt und hierbei eine Form mit ungefähr spiralförmigem Verlauf annimmt Da in diesem Fall somit ebenfalls der Strömungsmitteldruck am gesamten inneren Umfang des Stators wirksam ist dürfte auch in diesem Fall zumindest ein Teil der Schwingungskraft über die Rotorlager übertragen werden. Außerdem treten wegen des spiralförmigen Verlaufs der Flüssigkeit erhebliche Strömungsverluste auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vibrator der eingangs angegebenen Gattung so

-ο auszubilden, daß die Schwingungskraft nicht durch die Rotorlager übertragen wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Vibrator mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß entweder dadurch gelöst, daß der Umfangsbereich des Stators, mit dem das Strömungsmittel in Wirkungseingriff steht jeweils auf den die Kammer gerade begrenzenden Umfangsbereich beschränkt ist, daß die Kammer an ihren axialen Stirnseiten von Wänden des Rotors begrenzt ist, und daß ein Strömungsrückführungssystem zum Rückführen der am Außenumfang der Kammer austretenden Leckmenge in den drehachsennahen Bereich der Kammer des als Zentrifugalpumpe wirkenden Rotors vorgesehen ist, oder dadurch, daß der Umfangsbereich des Stators, mit dem das Strömungs-

h'i mittel in Wirkungseingriff steht, jeweils auf den die Kammer gerade begrenzenden Umfangsbereich beschränkt ist, daß die Kammer an ihren axialen Stirnseilen von Wänden des Rotors begrenzt ist, und

daß ein Strömungsrückfühningssystem zum Rückführen der am Außenumfang der Kammer austretenden Leckmenge vorgesehen ist, die ein externes Reservoir mit einer Pumpe zum Rückfördern des Strömungsmittels aufweist

Bei beiden Lösungen wirkt der Strömungsmitteldruck jeweils nur auf einen Teilbeieich des Stators, und zwar denjenigen Teilbereich, der jeweils die Außenseite der Kammer begrenzt Die Schwingungskraft wird daher direkt auf d-n Stator übertragen, während die Rotorlager von der Schwingungskraft verschont bleiben.

Gemäß der erstgenannten Lösung wird die am Außenumfang der Kammer austretende Leckmenge direkt — unter Ausnutzung der Zentrifugalwirkung des Rotors — in den Nabenbereich der Kammer angesaugt Eine zusätzliche Pumpe zum Rückführen des Strömungsmittels ist hierbei nicht erforderlich.

Gemäß der aweiten Lösung ist dagegen eine eigene Pumpe vorgesehen, die die aus der Kammer ausgetretene Leckmenge zurückfördert Selbstverständlich können, wie in der Figurenbeschreibung noch im einzelnen erläutert wird, beide Lösungen auch kombiniert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand der Zeichnungen werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar anhand einer Vibrations-Straßenwalze, erläutert Es zeigt

F i g. 1 im Axialschnitt ein Ende der Walzentrommel und eines daran angebrachten Vibrators;

Fig.2 einen Querschnitt entlang der Linie H-II in Fig. 1;

F i g. 3 und 4 der F i g. 1 entsprechende Ansicht eines zweiten und dritten Ausfühnangsbeispiels;

Fig.5 und 6 Einzelteilansichten zur Veranschaulichung von Abwandlungen;

F i g. 7 eine der F i g. 1 entsprechende Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels;

Fig.8 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach F i g. 7.

Bei jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele besitzt der Vibrator ein Gehäuse 1, das entweder einstückig mit einer Stirnplatte 2 der Vibrationstrommel 3 der Straßenwalze ausgebildet ist oder an der Stirnplatte 2 angebracht ist. Ein Wellenstummel 4, durch den die Trommel 3 drehbar gelagert ist, erstreckt sich durch ein Rollenlager 5 in einem Walzeniagerrahmen 6. Ein Rotor 7, der in dem Gehäuse 1 drehbar ist, ist auf einer Spindel 8 angebracht, die koaxial innerhalb des Wellenstummels 4 drehbar gelagert ist. Die Spindel 8 erstreckt sich von dem Wellenstummel 4 weg, um an einer externen Antriebsverbindung 9 angekuppelt werden zu können, durch die der Rotor 7 im Betrieb mit hoher Geschwindigkeit von einem Motor (nicht gezeigt) angetrieben wird.

Die Spindel 8 wird dort, wo sie in das Gehäuse 1 eintritt, von einer Dichtungispackung 10 umgeben, und der Rotor 7, der eine exzentrische Form hat, ist im wesentlichen mechanisch ausgewuchtet, so daß er keine auf die Spindel 8 wirkende mechanische Schwingungskraft erzeugt Auf der Seile oberhalb der Spindel 8 bildet der Rotor 7 (in der dargestellten Stellung) eine exzentrische Kammer 11, die im Betrieb einen Flüssigkeitskörper, normalerweise öl, enthält. Die Spitze des Rotors 7 ist mit kleinem Spalt bezüglich einem überstrichenen inneren ringförmigen Umfangsflache 13 des Gehäuses 1 angeordnet, so daß diese Fläche die Kammer 11 üuf deren radial äußeren Seite verschließt

Bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 1 bis 4 wirkt der massige Abschnitt 14 des Rotors 7 unterhalb der Spindel 8 als Gegengewicht zum Gewichtsausgleich des

-. Hauptkörpers des Rotors, und die Unwucht deren Drehung die die Schwingungswirkung erzeugende Zentrifugalkraft liefert wird vollständig von der in der Kammer 11 enthaltenen Flüssigkeitsmenge erzeugt Im Betrieb arbeitet der Rotor 7 als Zentrifugalpumpe, die

in die Flüssigkeit umlaufen läßt und somit die Flüssigkeitsleckmenge am Rotoraußenumfang wieder auffüllt

Das erste Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 2 besitzt eine Leckleitung 15, die innerhalb des Gehäuses 1 auf dessen Innenseite gebildet ist und von einem Punkt angrenzend an der Umfangsfläche 13 zu einem freien Raum 12 in der Mitte des Pumpenrades auf dessen Innenseite führt Im Betrieb ist der Rotor mit Flüssigkeit gefüllt und wenn der Rotor 7 mit hoher Drehzahl umläuft, wird die in der Kammer 11 enthaltene Flüssigkeit einer großen Zentrifugalkraft ausgesetzt die einen radial nach außen gerichtet in Druck in der Flüssigkeit erzeugt Die unter Druck gesetzte Flüssigkeit erzeugt eine Reaktionskraft am Gehäuse 1, so daß eine Drehkraft, die die Trommel 3 in Schwingungen j versetzt, auf das Gehäuse 1 und somit auf die Trommel 3 übertragen wird, und zwar hydraulisch durch den auf die Umfangsfläche 13 ausgeübten Strömungsmitteldruck.

Die Leckmenge, die aus der Kammer 11 zwischen der Spitze des Rotors 7 und der Umfangsfläche 13 austritt wird tangential entlang dieser Fläche vorwärts geschleudert und bleibt mit ihr in Berührung. Aufgrund der Funktion des Rotors als Zentrifugalpumpe entsteht in dem Raum 12 ein Unterdruck, so daß die Leckmenge aufgefangen und über die Leitung 15 wieder zurückgeführt wird.

Die auf die Leckflüssigkeit übertragene Energie kann groß sein, so daß Schritte unternommen werden müssen, um sie zu kühlen und eine Energiedissipation herbeizuführen. F i g. 3 zeigt eine Möglichkeit hierfür, ursi zwar wird die Leckflüssigkeit über ein vergleichsweise großes Reservoir 16 aus Ersatzflüssigkeit das im Boden der Trommel 3 enthalten ist zurückgeführt Eine Pumpe 17, die am Gehäuse 1 angebracht ist, ist mit dem inneren Ende der Spindel 8 gekuppelt und versorgt den zentralen Raum 12. Die Leckmenge Säuft über in die Trommel 3 durch eine Überlaufleitung 18 und die Pumpe 17 saugt die Ersatzflüssigkeit durch ein Ansaugleitung 19, die in das Reservoir 16 taucht Die Ansaugleitung 19 ist mit der Pumpe 17 durch eine umlaufende Dichtungsverbindung 20 verbunden, und sie wird von einem Gegengewicht 21 im wesentlichen senkrecht innerhalb der langsam umlaufenden Trommel 3 gehalten.

Di; Flüssigkeit im Reservoir 16 bildet nicht nur die Ersatzflüssigkeit, die für eine ausgezeichnete Wärmedissipation sorgt, we.in sie in der Trommel 3 umläuft, sondern sie bildet auch ein zusätzliches Totgewicht für die Walze. Somit läßt sich bei diesem Ausführungsbeispiel des Reservoir-Flüssigkeitsvolumen ändern, um das Walzengewicht zu ändern, sollte dies erwünscht sein.

F i g. 4 zeigt ein etwas verfeinerteres Äusführungsbeispiel, bei dem wiederum eine verhältnismäßig große Flüssigkeitsmenge umläuft und somit Energie in der Leckflüssigkeit »vernichtet« und das ebenfalls eine

<>■) Änderung der Vibrationskraft erlaubt, ohne daß die Drehzahl der Spindel geändert werden müßte. Insbesondere bietet es die Möglichkeit, daß sich die Vibrationskraft rasch von Null aufbaut und rasch wieder

auf Null zurückgeht, während die Spinde! 8 mit normaler Drehzahl umläuft. Der Freiraum 12 des früheren Ausführungsbeispiels ist weggelassen, und das radial innere Ende der Kammer 11 steht mit einer Versorgungsleitung 22 innerhalb der Spindel 8 in Verbindung. Eine Leckleitung 23 ist wieder vorgesehen, um die Leckflüssigkeit an der Umfangsfläche 13 zu sammeln; in diesem Fall steht sie jedoch innerhalb der Dichtungspackung 10 mit einer Rückführleitung 24 innerhalb der Spindel 8 in Verbindung. Eine umlaufende Dichtung 25, die das vorstehende äußere Ende der Spindel 8 umgibt, ist in dem Lagerrahmen 6 angebracht, und darin sind die Spindel-Leitungen 22, 24 mit einer externen Versorgungs- und Rückführungsleitung 26 bzw. 27 verbunden.

Die Leitung 26 wird unter Schwerkraftwirkung von einem externen Flüssigkeits-Versorgungstank 28 versorgt, und zwar durch eine verstellbare Drosselventil 29, und die Leitung 27 führt in den Tank 28. Falls erforderlich, kann ein ölkühler (nicht gezeigt) in die Rückführungsleitung 27 eingesetzt werden, um die Rückströmung zu kühlen. Das Ventil 29 arbeitet als Dosierventil, durch das die Leckflüssigkeit an der Rotorspitze aus dem Tank 28 ersetzt wird. Wenn das Ventil 29 geschlossen ist, leer, die Leckage die Kammer 11 rasch, und die Vibrationskraft wird auf Null verringert, wenn die Spindel 8 mit normaler Geschwindigkeit läuft. Dies ist der Zustand, bei dem ein Walzvorgang beginnt, und bei öffnen des Ventils 29 wird im Hohlraum 11 rasch Flüssigkeit aufgebaut, so daß die Vibrationswirkung beginnt, während der Walzvorgang beginnt. Am Ende dieses Vorganges wird das Ventil 29 geschlossen, so daß die Vibrationswirkung rasch aufhört.

Das Ventil 29 besitzt einen Zwischenbereich von Einstellungen, von denen jede einen stabilen Zustand zur Folge hat, bei dem die Kammer 11 nur teilweise mit Flüssigkeit gefüllt wird; der Grad der Füllung hängt von der vom Ventil 29 gelieferten Drosselung und somit von der Einstellung ab. Eine unterschiedliche Einstellung liefert somit eine unterschiedliche Flüssigkeitsmenge in der Kammer 11 mit einer unterschiedlichen Vibrationskraft, so daß das Ventil zur Erzeugung der gewünschten Vibrationskraft eingestellt werden kann und einen infinitesimal verstellbaren Bereich von Schwingungsamplituden für jede Spindeldrehzahl liefert. Die Drehgeschwindigkeit der Spindel 8 liefert die Schwingungsfrequenz und kann somit erforderlichenfalls ebenfalls verstellt werden.

Wie eingangs erwähnt, werden normalerweise zwei identische Vibratoren benutzt, die in Phase arbeiten und an den beiden Stirnplatten der Trommel 3 befestigt sind. Der Rotor 7 des Ausführungsbeispiels nach Fig.4 besitzt einen inneren Wellenstummel 30, der von der Innenseite des Gehäuses 1 durch eine Dichtung 31 vorsteht, und dies erlaubt eine unmittelbare mechanische Kopplung innerhalb der Trommel 3 mit einem identischen Vibrator, der am anderen Ende der Trommel angebracht ist Zur Steuerung der Flüssigkeitszufuhr zu diesem anderen Vibrator ist ein mit dem Ventil 29 identisches und mit diesem gekoppeltes zweites Drosselventil 32 zur gleichzeitigen identischen Steuerung der beiden Vibratoren vorgesehen.

Bei einer gegebenen Vcntileinstellung hängt das Flüssigkeitsvolumen, das in der entsprechenden kammer ü enthalten ist, von der LecStffienge sfl der Rotorspitze ab, die in gewissem Ausmaß bei jedem Vibrator unterschiedlich ist Dieser Unterschied kann

durch eine Anfangseinstellung der Ventile 29 und 32 ausgeglichen werden, aber es kann erforderlich sein, und es wird in jedem Falle bevorzugt, spezielle Mittel vorzusehen, um die Vibrationskräfte zu egalisieren. Dies wird bei dem Vibrator nach der Fig. 4 durch eine Ausgleichsleitung 33 erreicht, die, wie gezeigt, am Außenumfang des Gehäuses 1 endet und die beiden Vibratoren innerhalb der Trommel 3 verbindet. Die beiden Enden der Ausgleichsleitung 33 sind in der gleichen Weise an den beiden Gehäuseaußenumfängen angeordnet, und sie erlauben somit, daß die Flüssigkeitsdrücke in den beiden Rotoren ausgeglichen werden, wenn sie gleichzeitig über die Leitungsenden im Gehäuse 1 gelangen. Während der Zeit, die der Rotor 7 benötigt, um an den Enden der Leitung 33 vorbeizugelangen, hat ein Druckunterschied eine Flüssigkeitsströmung in dieser Leitung in einer Richtung zur Folge, in der die Rotordrücke ausgeglichen werden. Mehrere derartige Leitungen können um den Außenumfang jedes Gehäuses 1 herum verteilt werden, um eine gleichmäßigere Ausgleichswirkung zu erzielen, sollte dies erforderlich sein.

Die Abwandlung nach Fig. 5 hat den Zweck, die Leckmenge zwischen dem Rotor und dem Gehäuse 1 zu verringern, wodurch die an die Leckflüssigkeit abgegebene vergeudete Energie verringert wird, und sie kann bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet werden. Die Spitze des Rotors 7, die die Umfangsfläche 13 berührt und sie abdichtet, wird von einem getrennten Dichtungselement 34 gebildet, das radial gleitbar ist und teleskopisch in den Hauptkörper des Rotors greift. Das Dich*\ingselement 34 ist ringförmig und einteilig ausgebildet und besitzt eine teilzylindrische Außenfläche 36, die komplementär ist zu der überstrichenen Umfangsfläche 13. Ein Dichtungsteil 37 am inneren Ende des Dichtungselementes 34 dichtet das letztere gegen den Hauptkörper 35 des Rotors ab und liefert eine kleine elastische Dichtungskraft, die das Dichtungselement 34 in Anlage mit der überstrichenen Umfangsfläche 13 drückt, um eine Dichtung im statischen Zustand zu bilden.

Bei Drehung des Rotors 7 liefert die Zentrifugalkraft den Hauptdichtungsdruck des Dichtungselementes 34 gegen die überstrichene Räche 13. Der Flüssigkeitsdruck, der auf das innere Ende des Dichtungselementes 34 einwirkt, kann ebenfalls dazu benutzt werden, eine druckunterstützte Dichtung zu bilden, so daß unter dynamischen Bedingungen die Zentrifugalkraft und der Flüssigkeitsdruck dahingehend wirken, den Arbeitsspalt des Rotors bezüglich des Gehäuses 1 auf ein Minimum zu verringern. Das Dichtungselement 37 kann irg<-Tdeine geeignete Form haben und beispielsweise eine O-Ringdichtung oder eine Lippendichtung sein.

Statt des Dichtungselementes 34 kann eine getrennte Feder und Flüssigkeitsdichtung verwendet werden; durch Wahl einer geeigneten abgedichteten Fläche für das gleitbare Dichtungselement 34 kann der Arbeitsspalt zwischen dem Rotor und dem Gehäuse auf einen optimalen Wert eingestellt werden, der einen gewünschten Minimalleckwert liefert und gleichzeitig einen laufenden Flüssigkeitsfilm aufrechterhält. Ein weiterer Vorteil der Dichtungsanordnung nach Fig.5 besteht in den verringerten Herstellungskosten, die daher rühren, daß auf die engen Herstellungstoleranzen verzichtet werden kann, die erforderlich sind, um den notwendigen kleiner, Lssfspaii zwischen effiens esnteiligen Rotor und dem Gehäuse aufrechtzuerhalten. Em weiterer Vorteil besteht darin, daß das gleitbare

Dichtungselement 21 in der Lage ist, Änderungen der Flüssigkeitsviskosität auszugleichen, wodurch ein im wesentlichen konstanter Leckfluß aufrechterhalten wird.

Die Abwandlung nach Fig. 6 unterteilt die Kammer -, 11 des Rotors 7 in mehrere getrennte Kammern, von denen zwei, und zwar I la und Wb in der Figur dargestellt sind. Getrennte Versorgungsleitungen 22a. 22b fi·: die entsprechenden Kammern sind in der Spindel 8 vorgesehen und werden von dem Tank 28 m über ein Wähler-Steuerventil $8 versorgt. Das Wähler-Steuerventil 38 ist so ausgebildet, daß es den Flüssigkeitsstrom zu jeder Kammer steuert, so daß eine oder mehrere Kammern gemäß der gewünschten Vibrationsamplitude gefüllt werden können. Die Kam ι , mcrn können unterschiedliche effektive Flüssigkeitsmengen enthalten, das heißt, die Volumen und/oder radialen Stellen der Volurnenmittelpunkte können geändert werden; ferner kann eine Steuerung mittels

DrOSSClVentilen bciiüi/.i *Vcru<UM, üni Cli'ic rictr IctiNWC^L* _'"

bei nur teilweise gefüllten Kammern zu ermöglichen.

Bei dem Ausführungsbcispiel nach F i g. 7 wird die drehbare Unwucht in erster Linie von einem zylindrischen freien Kolben 39 geliefert, der in der Kammer 11 gleitbar ist, die nun von einer radialen Bohrung 40 im :. Rotor 7 gebildet wird. Das spezifische Gewicht des Kolbens 39 ist wesentlich größer als das der Flüssigkeit, die die Kammer 11 außerhalb des Kolbens füllt, so daß die Schwingungsamplitude von der radialen Stellung des Kolbens abhängt, und eine vorgegebene maximale to Amplitude kann mit einem sehr viel kleineren Rotor als bei df..i bereits beschriebenen allein flüssigkeitsgefüllten Ausführungsbeispiel erzielt werden.

Dieses Ausführungsbeispiel besitzt eine Rotorspitzen-Dichtung 41, wie sie in Verbindung mit Fig. 5 r. beschrieben wurde, und wie· in Fig. 4 wird die Leckflüssigkeit durch Rückführleitungen 23, 24 gesammelt, die bei einer umlaufenden Dichtung 25 verbunden sind und in einen Versorgungstank 28 führen. In diesem Fall wird jedoch die AuffüllHüssigkeit vom Tank 28 4,, mittels einer Speisepumpe 42 geliefert, deren Druck, angezeigt durch ein Druckmeßgerät 43. für Steuerungszwecke benutzt wird. Die Speisepumpe 42 versorgt die Kammer 11 durch eine externe Versorgungsleitung 44 und eine Versorgungsleitung «5. die durch die Spindel 8 4-> verläuft und in die Bohrung 40 durch eine axial längliche öffnung 46 mündet, die zur Kammer in allen radialen Stellungen des Kolbens 39 hin offen ist. Steueröffnungen 47, 48 und 49. die mit axialem Abstand innerhalb der Bohrung 40 angeordnet sind, sind durch getrennte ->o Rückführungsleitungen 50, 51 und 52 in der Spindel 8 und externe Rückführungsleitungen 53, 54 und 55 mit einem Wählerventil 56 verbunden, das durch die Leitung 57 in den Tank 28 zurückführt.

Der freie Kolben 39 ist anfangs in der Bohrung 40 (wie gezeigt) so angeordnet, daß sein Schwerpunkt nur geringfügig gegenüber der Drehachse versetzt ist Die geringe Versetzung erzeugt bei Drehung eine ausreichende Zentrifugalkraft, um den Kolben 39 nach außen zu bewegen, wenn der Druck des Flüssigkeitsvolumens in der Kammer 11 dies zuläßt. Bevor oder gleichzeitig wie der Rotor 7 umläuft liefert die Pumpe 42 Flüssigkeit um den Rotor zu füllen, und dies hält den Kolben 39 anfangs in seiner innersten, gezeigten Stellung. Der geringe Flüssigkeitsdruck, der erforderlich ist um die Vorspannung des Kolbens auszugleichen, wird durch den Flüssigkeitsstrom erzeugt, der durch die erste Steueröffnung 47 austritt, während die Steueröffnungen 48 und 49 geschlossen sind, wenn das Wählerventil 56 betätigt wird. Um die Schwingungskraft auf einen maximalen Wert zu erhöhen, wird das Wählerventil 56 so bewegt, daß die Steueröffnung 47 geschlossen und die Steueröffnung 49 geöffnet wird. Der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 11 wird als Folge kleiner, so daß sich der Kolben nach außen bewegen kann, bis er teilweise die Steueröffnung 49 schließt, die entsprechend gedrosselt wird, und zwar so weit, wie erforderlich ist, um einen Druck zu erzeugen, der den Kolben 39 in dieser Stellung hält. Dieser Ausgleichsdruck des Flüssigkeitsstroms. der durch die teilweise geschlossene Steueröffnung austritt, wird durch das Druckmeßgerät angezeigt, was somit eine Anzeige der Schwingungsgröße liefert. Um die Schwingungskraft auf einen mittleren Wert zu verringern, wird das Wählerventil 56 in eine Stellung bewegt, in der die .Steueröffnungen 47, 49 geschlossen sind und die Steueröffnung 48 geöffnet ist. Da die Flüssigkeit nicht länger aus der Kammer ii entweichen kann, sicigi der Druck an, und er drückt den Kolben nach innen, bis die Steueröffnung 48 genügend weit offen ist, um einen flüssigkeitsdruck zu liefern, der die auf den Kolben in dieser Stellung wirkende Zentrifugalkraft gerade ausgleicht. F i g. 7 zeigt nur die eine beschriebene Zwischenstellung, gegebenenfalls könnte jedoch die Anzahl der Steueröffnungen entsprechend vergrößert werden.

Störkräfte, die durch geringfügig geänderte Bedingungen herbeigeführt werden, beispielsweise durch eine Änderung der Rotordrehzahl, werden automatisch durch '-ine kleine Bewegung des Kolbens 39 bezüglich der gedrosselten Steueröffnung korrigiert, um den Ausgleichsdruck, wie erforderlich, erneut einzustellen. Die von der Pumpe 42 gelieferte Flüssigkeitszufuhr muß jederzeit ausreichend sein, um die Leckmenge an der Rotorspitze zu ersetzen und um ferner den notwendigen Strom durch die Steueröffnungen zu Lagensteuerungszwecken zu liefern. Der Pumpenversorgungsdruck ändert sich entsprechend der auf den freien Kolben 39 ausgeübten Zentrifugalkraft, so daß das Druckmeßgerät 43 ein einfaches Mittel zu Anzeige der Amplitude der Schwingungskraft darstellt.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 4 besitzt der Rotor 7 einen inneren Wellenstummel 30, um mit einem identischen Vibrator am anderen Ende der Walzentrommel 3 gekuppelt werden zu können. Um identische Lagensteuerungen der Kolben der beiden Vibratoren vorzusehen, ist das Ventil 56 mit dem anderen Vibrator durch Rückführleitungen 53a, 54a und 55b verbunden, die den Leitungen 53, 54 und 55 des beschriebenen Vibrators entsprechen.

F i g. 8 zeigt ein anderes Steuerungsverfahren, das auf die Anordnung mit einem freien Kolben nach F i g. 7 anwendbar ist Bei dieser abgewandelten Ausführungsform ist eine einzige Versorgungsöffnung 58 in der Rotor-Bohrung 40 nahe deren radial äußerem Ende angeordnet wobei die Lage der Versorgungsöffnung 58 die äußerste Kolbenstellung bestimmt Keine anderen Steueröffnungen sind in der Bohrung 40 vorgesehen, und der Versorgungsdruck in der Versorgungsleitung 45 durch die Spindel 8 wird von einem Drucksteuerventil 59 gesteuert das am Auslaß der Pumpe 42 angeschlossen ist Das Ventil 59 enthält ein Drosselventilglied 60, das am einen Ende der Kraft einer Feder 61 und am anderen Ende dem über eine Leitung 62 erfaßten Versorgungsdruck ausgesetzt ist Das Drosselventilglied 60 drosselt einen Bypassstrom durch die Leitung

63 von der Pumpe 42 zurück zum Tank 28.

In der dargestellten Startstellung des Kolbens ist die Vorspannung der Ventilfeder mittels einer Verstellschraube 64 so eingestellt, daß ein Versorgungsdruck aufrechterhalten wird, der groß genug ist, um den Kolben 39 in dieser innersten Stellung entgegen den Zentrifugalkräften zu halten, die sowohl auf den Kolben wie auch au' die Flüssigkeit in der Kammer U einwirken. Dtr bezüglich des Rotorspitzen-Leckstroms überschüssige Pumpenstrom läuft durch die Steueröffnungen 65, 66 im Ventil 59 zum Tank zurück. Wird die Federvorspannung durch die Verstcllschraube 64 vergrößert, so vergrößert sich der Querschnitt der Steueröffnung 65 kurzzeitig um einen erheblichen Betrag, wodurch der Versorgungsdruck verringert wird und der Kolben sich radial nach außen bewegen kann, bis ein stabiler Zustand erreicht ist, wenn der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 11 den Druck ausgleicht, der von der Flüssigkeitsströmung an der Ventilöffnung 65 vorbei erzeugt wird; dieser Druck wird durch die Federvorspannung bestimmt.

Wird die Federvorspannung durch Drehen der Verstellschraube 64 verringert, so kann der Versorgungsdruck auf das Drossclventilglied 60 kurzzeitig so einwirken, daß es die Steueröffnung 65 schließt, wodurch der Strömungsmitteldruck in der Kammer 11 vergrößert wird. Dieser Strömungsmitteldruck bewegt den Kolben ji nach innen, bis sich ein neuer ausgeglichener Zustand ergibt; die Kolbenstellung hierfür hängt von der Federeinstellung ab. Die . Kolbenstellung ist somit infinitesimal verstellbar, wobei die Größe der Schwingungskraft von der Einstellung der Verstellschniube 64 abhängt. In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, ein Einwegventil 67, wie dargestellt, in der Versorgungsleitung zwischen den

κι Leitungen 62 und 63 anzuordnen, um die Stabilität des Steuerkreises zu erhöhen.

Bei den Ausführungsbeispielen, die einen freien Kolben verwenden, kann der Flüssigkeitskörper eine sehr kleine radiale Abmessung haben und sich im

ι . Bereich lediglich einer radialen Dicke bewegen, die einen dünnen Film bzw. eine dünne Schicht aus Strömungsmittel zwischen dem Kolben und dem Gehäuse erzeugt, ausreichend, um eine unmittelbare

Berührung 7wisrhf»n riipspn Trilpn 711 vprmpjrtpn^

:« Wird die Erfindung bei einer Straßenwalze angewandt, so läuft der Rotor des Vibrators vorzugsweise in der gleicher. Richtung um wie das Gehäuse und die Walzentromn.el, so daß die Viskositätskräfte, die am Umfang des Rotors auftreten, die Drehung der

<, Walzentrommel unterstützen.

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Claims

Patentansprüche:

1. Vibrator mit einem Stator und einem mechanisch ausgewuchteten Rotor, der von einer rotationssymmetrischen Umfangsfläche des Stators umschlossen wird und eine am äußeren Umfangsbereich offene, sich in Umfangsrichtung nur über einen Teilbereich erstreckende Kammer aufweist, die ein eine Unwucht bildendes Strömungsmittel enthält, das mit dem jeweils überstrichenen Bereich der Umfangsfläche des Stators zur Erzeugung einer Vibrationskraft in Wirkungseingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsbereich des Stators (1), mit dem das Strömungsmittel in Wirkungseingriff steht, jeweils auf die die Kammer gerade begrenzende Umfangsfläche (13) beschränkt ist, daß die Kammer (11) an ihren axialen Stirnseiten von Wänden des Rotors (7) begrenzt ist, und daß ein Strömungsrückführungssystem (12, 15) zum Rückführen der am Außenumfang der Kammer (11) austretenden Leckmenge in den drehachsnahen Bereich der Kammer (11) des ais Zentrifugalpumpe wirkenden Rotors (7) vorgesehen ist

2. Vibrator mit einem Stator und einem mechanisch ausgewuchteten Rotor, der von einer rotationssymmetrischen Umfangsfläche des Stators umschlossen wird und eine an,- äußeren Umfangsbereich offene, sich in Umfangsrichtung nur über einen Teilbereich erstreckende Kammer aufweist, die ein eine Unwucht bildendes Strömungsmittel enthält, das mit dem jeweils überstrichenen Bereich der Umfangsfläc'.ie des Stators zur Erzeugung einer Vibrationskraft in WirkungE?ingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsbereich des Stators (1), mit dem das Strömungsmittel in Wirkungseingriff steht, jeweils auf die die Kammer gerade begrenzende Umfangsfläche (13) beschränkt ist, daß die Kammer (11) an ihren axialen Stirnseiten von Wänden des Rotors (7) begrenzt ist, und daß ein Strömungsrückführungssystem (12, 15) zum Rückführen der am Außenumfang der Kammer (11) austretenden Leckmenge vorgesehen ist, die ein externes Reservoir (16) mit einer Pumpe (17) zuin Rückfördern des Strömungsmittels aufweist.

3. Vibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückführungssystem eine verstellbare Drosselstelle (Ventil 29) zur Steuerung der Menge des der Kammer zugeführten Strömungsmittels aufweist.

4. Vibrator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (II) einen radial zum Rotor innerhalb des Strömungsmittels radial beweglich gelagerten Kolben (39) enthält.

5. Vibrator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere zur Strömungsmittelrückführung dienende Steueröffnungen (47, 48, 49) in der Kammerwand des Rotors zur selbsttätigen Positionierung des Kolbens (39) über Strömungsmitteldruck vorgesehen sind.

6. Vibrator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückführungssystem ein die Sirömungsmittelzufuhr zu der Kammer (11) steuerndes Drucksteuerventil (59) zur Positionierung des Kolbens (39) aufweist.

7. Vibrator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (I 1) des Rotors (7) am äußeren offenen Ende ein radial beweglich und abdichtend geführtes Dichtungselement (34) zur Anlage an der inneren Umfangsfläche (13) des Stators aufweist

8. Vibrator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (7) mehrere unabhängig voneinander mit Strömungsmittel beaufschlagbare Kammern (11a, Hb) enthält