DE3212599A1

DE3212599A1 - Vorrichtung zum veraendern der durch eine sich drehende masse hervorgerufenen schwingkraft

Info

Publication number: DE3212599A1
Application number: DE19823212599
Authority: DE
Inventors: Albert 60010 Barrington Ill. Musschoot
Original assignee: General Kinematics Corp
Current assignee: General Kinematics Corp
Priority date: 1981-04-02
Filing date: 1982-04-02
Publication date: 1982-11-11
Also published as: FR2502987B1; SE461572B; CA1180205A; DE3212599C2; MX155192A; AU556359B2; JPS642021B2; CH659720A5; IT8248114A0; JPS57173348A; BE892713A; AU8124582A; FR2502987A1; SE8202031L; GB2096271A; IT1147833B; GB2096271B

Description

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Patentanwälte Diplv-Ing-. H.-^ErcKMArNWj-DiPL.-PHYs. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska

8000 MÜNCHEN 86, DEN L *» ApFfI 1982

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Sdt/ht.

GENERAL KINEMATICS CORPORATION 777 Lake Zurich Road
Barrington, Illinois 60010
V.St.A.

Vorrichtung zum Verändern der durch eine sich drehende Masse hervorgerufenen Schwingkraft

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der durch eine sich drehende Masse hervorgerufenen Schwingkraft.

Schwingforder- oder Bewegungsvorrichtungen sind seit langem in Einsatz. Eine grundlegende Bauart von einem Schwingförderer ist in der US-Patentschrift 3 089 582 gezeigt, bei der ein Zweimassen-Erregersystem dazu dient, einem materialtragenden Element oder einer Schale eine Schwingbewegung zu verleihen. Bei der die Schwingungen erzeugenden Vorrichtung handelt es sich um einen Motor mit konstanter Drehzahl, der ein Paar exzentrische Gewichte an jeder Seite der Motorwelle trägt, wobei die durch den Betrieb des Motors hervorgerufene Schwingkraft über ein Federsystem auf die materialtragende Wanne übertragen wird. Bei der in der Patentschrift genannten Vorrichtung ist die Amplitude der Schwingung konstant, so dass sich eine konstante unveränderliche Förderbewegung ergibt.

Ein verbesserter Schwingförderer mit variabler Fördereigenschaft ist in der US-Patentschrift 3 358 815 gezeigt. Bei diesem Förderer trägt der Elektromotor an jedem Ende seiner Welle ein radartiges Element, das sich mit der Welle dreht und mit einem Gewicht versehen ist, das längs eines bogenförmigen Weges von einer ersten Stellung nahe einem feststehenden exzentrischen Gewicht an jedem Rad zu einer zweiten Stellung verschiebbar ist, die dem feststehenden Gewicht gegenüberliegt. Das bevorzugte in der letztgenannten Patentschrift erwähnte System benutzt ein Gewicht in Form eines Fluides, nämlich Quecksilber, so dass das Gewicht 30

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ohne weiteres durch Änderung des Druckes eine Bewegung vornehmen kann. Da Quecksilber nicht in sämtlichen Fällen unbedenklich für die Umwelt ist, haben sich derartige Schwingförderer mit variabler Fördereigenschaft auf Basis von Quecksilber nicht universell durchsetzen können.

Das erfindungsgemässe System ähnelt etwasdem System nach der vorerwähnten US-Patentschrift 3 358 815, unterscheidet sich jedoch davon, dass ein Metallgewicht verwendet werden kann und die Bewegung des Gewichtes nicht längs eines gekrümmten Weges um die Drehachse, sondern längs eines linearen Weges erfolgt, der sich radial zur Drehachse erstreckt. Das System kann ferner in Verbindung mit einer Schraubenfeder zur Bewegung des beweglichen Gewichtes von einer ersten Stellung an der gleichen Seite der Drehachse des radartigen Elementes wie ein feststehendes exzentrisches Gewicht zu einer Stellung an der gegenüberliegenden Seite der Drehachse verwendet werden, wobei die Feder zunächst im Kompressionszustand das bewegliche Gewicht über die Achse hinaus bewegt und danach im Zugspannungszustand eine Bewegung des beweglichen Gewichtes nach aussen aufgrund der Zentrifugalkraft behindert, jedoch nicht verhindert. Das bewegliche Gewicht umfasst einen Kolben, der durch Fluiddruck gesteuert wird.

Wegen der vorbeschriebenen Wirkung der Feder ist das Verhältnis zwischen dem Fluiddruck und der Bewegung des beweglichen Gewichtes linear, was die Steuerung erheblich erleichtert und vereinfacht.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht von einem erfindungsgemäss

aufgebauten Schwingförderer, 35

Fig. 2 eine vergrösserte geschnittene Ansicht von

einem der beiden radartigen an der Motorwelle befestigten Elementen, und

Fig. 3 eine Ansicht von einem Teil in Fig. 2 mit Darstellung des beweglichen Gewichtes in einer anderen Stellung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Schwingförderer 10 ähnlieh dem nach der US-Patentschrift 3 358 815 gezeigt. Der Schwingförderer 10 umfasst ein materialabstützendes Element in Gestalt einer Wanne 11, die auf Isolationsfedern 12 gehalten ist, welche sich auf Stegen 13 abstützen, die von einer Basis 14 nach oben ragen. Die schwingungserzeugende Vorrichtung umfasst ein allgemein mit 15 bezeichnetes Erregerelement mit einem Elektromotor 16 mit konstanter Drehzahl. Der Elektromotor ist mit einem an der Wanne 11 über Gummischerfedern befestigten Rahmenelement 17 verbunden; solche Gummischerfedern sind in den US-Patentschriften 3 089 582 und 3 358 gezeigt. Die Gummischerfedern sind schematisch bei angedeutet. Der Motor 16 steht somit über ein Federsystem in Verbindung mit dem Rahmenelement 17 und läuft mit konstanter Drehzahl nahe bei der Eigenfrequenz dieses Federsystems.

Der Motor 16 hat eine Motorwelle 20, die in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist, und an jedem Ende zweifache radartige Elemente 21, von denen eines gezeigt ist und das andere einen identischen Aufbau hat. An jedem Rad an einer Seite der Drehachse der Welle 20 ist ein feststehendes Gewicht 22 befestigt. Ferner ist an jedem Rad ein Zylinder 23 angebracht, der sich radial an jeder Seite der Welle 20 erstreckt. Der Zylinder hat ein Ende 24 nahe dem Schwer-

punkt des Gewichtes 22 und ein gegenüberliegendes Ende 25 an der anderen Seite der Drehachse der Welle. Eine Kappe 26 verschliesst das Ende 24 des Zylinders, wobei an der Kappe eine Schraubenfeder 27 befestigt ist. In dem Zylinder 23 befindet sich ein Gewicht 28, das an einem im Zylinder gleitbaren Kolben 29 befestigt ist. Der Kolben und das Gewicht bilden zusammen ein bewegliches Gewicht im Zylinder 23.

Eine Kappe 30 verschliesst das Ende 25 des Zylinders, um in diesem zwischen dem Kolben 29 und der Kappe 30 eine Druckkammer 31 auszubilden. Eine Druckfluxdleitung 32 steht an einem Ende mit der Druckkammer 31 und an ihrem anderen Ende mit einem drehbaren Anschlusstück 33 in Verbindung, das an der Welle 20, wie in Fig. 1 gezeigt, befestigt ist. Eine Druckfluidleitung 34 ist an einem Ende mit dem Anschlusstück 33 und an ihrem anderen Ende mit einer Druckfluidquelle,ζ.B. Druckluftquelle, verbunden.

Im Ruhezustand befinden sich der Schwerpunkt (bei 35 angedeutet) des Kolben- und Gewichtsystems plus dem Teil der Feder 36, der rechts von der Drehachse der Welle in Fig. 2 liegt, an der angegebenen Stelle. Nach Startjund sobald der Motor die Betriebsdrehzahl erreicht hat, bewegen sich der Kolben und das Gewicht von der Drehachse zu der in Fig. 3 gezeigten Stelle nach aussen. Die Drehung spannt die Feder 27 mit der Folge, dass eine Zugkraft entsteht, die der Zentrifugalkraft auf den Kolben und das Gewicht entgegengesetzt wirkt. Bei der in Fig. 3 gezeigten Lage der Teile ist die durch das festliegende Gewicht 22 und den links von der Drehachse (wie in Fig. 3 gezeigt) liegenden Federteil hervorgerufene Schwingkraft gleich und entgegengesetzt zu der Schwingkraft, die durch das Gewicht,den Kolben und den Federteil 36 hervorgerufen wird, der rechts von der Drehachse liegt. Dies hat zur

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Folge, dass durch das Erregerelement keine Schwingkraft auf die Wanne 11 übertragen wird. Bei Zufuhr des Druckfluides über die Leitungen 34, das Anschlusstück 33 und die Leitung 32 in die Druckkammer 31 erfahren der Kolben und das Gewicht eine Bewegung nach links (wie in Fig. 3 gezeigt), wobei die Zugkraft der Feder zunächst die durch den Fluiddruck ausgeübte Kraft unterstützt, jedoch die Federunterstützung abnimmt, wenn sich der Kolben und das Gewicht zur Drehachse bewegen (so dass die von diesen Elementen ausgeübte Zentrifugalkraft abnimmt) _f und wenn schliesslich der Kolben und Zylinder weiter nach links über die in Fig. 2 gezeigte Stellung hinaus bewegt werden, setzt die Schraubenfeder der weiteren Bewegung von Kolben und Gewicht einen Widerstand entgegen, die dann nach links durch eine Kombination des Fluiddruckes und der Zentrifugalkaft bewegt werden.

Man erkennt somit, dass, wenn die durch das bewegliche Gewicht und den Kolben hervorgerufene Zentrifugalkraft am grössten ist, wie in Fig. 3 gezeigt, und ausreicht, um das Gewicht und die Feder gegen die Zugkraft der Feder in die in Fig. 3 gezeigte Stellung zu bringen, die Federzugkraft den Fluiddruck bei der Bewegung von Feder und Gewicht nach links unterstützt, wobei diese Federunterstützung auf Null abnimmt, wenn Kolben und Gewicht die Stellung nach Fig. 3 erreicht haben, da dann die Feder eine Druckkraft entgegengesetzt zum Fluiddruck ausübt, wenn sich Kolben und Gewicht aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung weiter nach links bewegen, wobei diese Bewegung von Kolben und Zylinder eine Zentrifugalkraft hervorruft, die sie nach aussen in Richtung auf das festliegende Gewicht 22 bewegen will.

- /s- -/to -

Die Verwendung einer Schraubenfeder bei der gezeigten Anordnung ist besonders vorteilhaft, da die Verformung von einer Schraubenfeder unter Zug oder Druck direkt proportional zur Kraft, d.h. in einem linearen Verhältnis steht. Dieses lineare Verhältnis erleichtert und erhöht die Genauigkeit der Steuerung der durch das System hervorgerufenen Schwingkraft.

Claims

Patentanwälte Dip,l,>Xj$g.''ϊΧ,ΜίΐοκΛΛ^κ» Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska GENERAL KINEMATICS CORPORATION 777 Lake Zurich Road Barrington, Illinois 60010 V.St.A. 8000 MÜNCHEN 86 POSTFACH 860 820 MOIILSTRASSE 22 TEU- K)N (089)980352 TElHX 522621 TELKGRAMM PATIiNTWKICKMANN MONCHlN Sdt/ht. PATENTANSPRÜCHE

1. j Vorrichtung zum Verändern der durch eine sich cirehende Masse hervorgerufenen Schwingkraft, gekennzeichnet durch eine drehbar gehaltene Welle (20), eine Einrichtung (16) zur Drehung der Welle, einen von der Welle getragenen Zylinder (23) , der sich radial zu beiden Seiten der Welle erstreckt, ein zur axialen Bewegung im Zylinder gehaltenes Gewicht, eine Feder (27) im Zylinder, die das Gewicht in Richtung auf eine Stellung an einer Seite der Wellenachse drückt, eine auf einen Fluiddruck ansprechende Einrichtung (31) zur Bewegung des Gewichtes in Richtung auf eine Stellung an der anderen Seite der Wellenachse,und eine Einrichtung (32, 33, 34), die die Einrichtung, die auf den Fluiddruck anspricht, mit einer Druckfluidquelle verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine von der Welle (20) getragene radartige Einrichtung, ein an dem Rad in einer festen Stellung an einer Seite der Drehachse der Welle gehaltenes Gewicht, wobei der Zylinder (23) an dem Rad befestigt ist und ein Ende hat, das nahe dem Schwerpunkt des Gewichtes liegt und sich radial zu dem Rad erstreckt, um das gegenüberliegende Ende des Zylinders an der anderen Seite der Drehachse der Welle anzuordnen, und ein zweites zur axialen Bewegung in dem Zylinder gehaltenes Gewicht, wobei die in dem Zylinder vorgesehene Feder das bewegliche Gewicht in Richtung einer Stellung an der Seite der Drehachse der Welle drückt, die der Lage des feststehenden Gewichtes entgegengesetzt ist und wobei die auf den Fluiddruck ansprechende Einrichtung (31) beaufschlagbar ist, um das bewegliche Gewicht in Richtung einer Stellung auf der anderen Seite der Wellenachse zu drücken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, dass die Feder eine Schraubenfeder (27) im Zylinder (23) ist, die an ihrem einen Ende mit dem einen Ende des Zylinders und an ihrem anderen Ende mit dem beweglichen Gewicht verbunden . und so bemessen und angeordnet ist, dass sie das bewegliche Gewicht in eine Stellung an der anderen Seite der Drehachse der Welle (20) von dem feststehenden Gewicht in Richtung auf das gegenüberliegende Ende des Zylinders, jedoch nicht in Anlage mit diesem Ende drückt, wenn sich die Welle in Ruhe befindet,und die unter Spannung der Bewegung des bewegliehen Gewichtes zu dem gegenüberliegenden Ende des Zylinders einen Widerstand entgegensetzt, ohne dass diese Bewegung verhindert wird, wenn die Welle gedreht wird, dass ein Kolben (28) im Zylinder an dem beweglichen Gewicht befestigt ist und bei Einwirken des Fluiddruckes das bewegliche Ge-

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wicht in eine Richtung zum feststehenden Gewicht bewegt, und dass eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Druckfluidquelle mit dem Kolben zu verbinden, so dass dieser eine Bewegung erfährt. 5

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e kennzeichnet, dass an dem gegenüberliegenden Ende des Zylinders (23) eine Einrichtung vorgesehen ist, die zusammen mit dem Kolben (28) eine Druckfluidkammer (31) bildet, wobei die Anordnung dergestalt ist, dass die Schwingkraft, die durch das bewegliche Gewicht und den Teil der Feder, der sich an der anderen Seite der Drehachse befindet, hervorgerufen wird, im wesentlichen die Schwingkraft ins Gleichgewicht setzt, die durch das feststehende Gewicht und den Teil der Feder (27) hervorgerufen wird, der zwischen der Achse und dem einen Ende des Zylinders liegt, wobei die Druckfluidquelle in Verbindung mit der Druckkammer steht, so dass bei Anliegen eines Fluiddruckes in der Kammer der Kolben eine Bewegung in Richtung auf das feststehende Gewicht erfährt.

5. Vorrichtung zum Verändern der durch eine sich drehende Masse hervorgerufenen Schwingkraft, gekennzeichnet durch eine drehbar gehaltene Welle (20), ein an der Welle befestigtes Gewicht, dessen Schwerpunkt gegenüber der Drehachse der Welle versetzt ist, einen an der Welle befestigten und sich radial dazu beidseitig der Drehachse der Welle erstreckenden Träger, ein von dem Träger bewegbar gehaltenes zweites Gewicht und eine Einrichtung zur Bewegung des beweglichen Gewichtes von einer ersten Stellung an der Seite der Drehachse der Welle, die dem feststehenden Gewicht gegenüberliegt, zu einer zweiten Stellung an der anderen Seite der Drehachse der Welle.