DE3306509C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Schwingungserreger mit einem ein längliches Gehäuse aufweisenden Erregerkörper, einer innerhalb des Gehäuses vorgesehenen Elektromagneteinrichtung, einer freien Masse, die in dem Gehäuse hin- und herbewegbar ist, einer Ankereinrichtung, die an der freien Masse neben der Elektromagneteinrichtung getragen ist und mit einer nachgiebigen, in dem Gehäuse zwischen der freien Masse und der Elektromagneteinrichtung gelagerten Anschlageinrichtung.

Elektromagnetische Schwingungserreger werden in der Industrie in erheblichem Umfang benutzt, um ein gleichmäßiges Bewegen von Schüttgut in und von Speicherbehältern, Trichtern und Abgaberutschen zu gewährleisten. Sie werden ebenfalls in Rüttelförderern eingesetzt, welche Schüttgut zu Mischern, Mahlwerken, Brechwerken, Verpackungsmaschinen, Schicht-, Einteilungs- oder Mischstationen fördern. Dabei sind die elektromagnetischen Schwingungserreger mit einem Abgabebehälter gekoppelt, welcher in Schwingung versetzt wird, um das Material längs einer Rutsche oder dergleichen zu transportieren. Derartige Schwingungs­ erreger erfordern lediglich eine geringe Wartung; so sind keine Motoren, Bänder, Lager oder Exzenter erforderlich, wie das bei mechanischen Erregern der Fall ist.

Bei einem aus der DE-OS 22 62 937 bekannten elektromagnetischen Schwingungs­ erreger ist ein oszillierendes Zweimassensystem vorgesehen, wobei die Eigen­ frequenz durch austauschbare am Magnetkern angeordnete Abstimmgewichte einstellbar ist und zwischen Kern und Anker Gummidämpfer vorgesehen sind.

Elektromagnetisch erregte Schwingungssysteme sind im allgemeinen zwei Massen­ anordnungen, wobei jede Masse die Magnete oder den Anker trägt. Die beiden Massen sind durch Federn verbunden, die normalerweise derart bemessen sind, daß das System die Resonanzverstärkung der Bewegung benutzt.

Elektromagnete erzeugen nützliche Kräfte nur dann, wenn die Polflächen in nahem Abstand zueinander, sind. Die Anziehungskraft steigt ungefähr umgekehrt proportional zum Quadrat der Spaltbreite an. Die Massen bewegen sich in entgegengesetzten Richtungen, wenn der Luftspalt zwischen den Polflächen zu- und abnimmt.

Es müssen daher Maßnahmen ergriffen werden, um ein Aufeinandertreffen der Polflächen zu verhindern, wenn diese sich zu dem minimalen Spalt bewegen und die Magnetkraft sich ihrem Höchstwert nähert.

Die Schwingungsbewegung der meisten Magnetförderer wird durch diesen engen Spalt begrenzt. Bei maximaler Last werden die Magnete praktisch während des gesamten Schwingungszyklus erregt. Das Aufeinandertreffen der Polflächen wird dadurch verhindert, daß das System mit größeren als idealen Luftspalten betrieben wird oder daß weniger kräftige Magnete verwendet werden. Diese Systeme sind in bezug auf den Energieeingang und die Bewegungsamplitude begrenzt. Demzufolge wird die Erregermasse schwerer ausgebildet als die angetriebene Masse, um eine zweckmäßige Bewegung der angetriebenen Masse zu erzielen. Die Betriebsfrequenz dieser Antriebe beträgt 3000 bis 3600 cpm (Zyklen pro Minute) bei verfügbarer Versorgungsfrequenz von 50 oder 60 Hz. Die hohe Betriebs­ frequenz verursacht aufgrund hoher Beschleunigungen unerwünschte Beanspruchun­ gen in dem Aufbau. Die hohe Betriebsfrequenz und die geringe verfügbare Bewegung der angetriebenen Masse von ungefähr 1,5 mm beschränkt die Anwendbarkeit dieser Antriebe bei der Förderung von Schüttgut: Die maximale Fördergeschwindigkeit des Materials beträgt ungefähr 12,2 m pro Minute; viele Materialien werden mit solch kurzen Hüben der angetriebenen Masse nicht gut gefördert.

Eine Abänderung eines solchen elektromagnetischen Antriebs besteht darin, die Antriebsmasse leichter als die angetriebene Masse zu machen. Diese Systeme üben einen noch kleineren Hub der angetriebenen Masse von ungefähr 1,0 mm aus und erreichen eine Transportgeschwindigkeit von ungefähr 7,6 bis 9,1 m pro Minute.

Es ist weiterhin bekannt, bei einem elektromagnetischen Schwingungserreger einen einzigen Anker auf der angetriebenen Masse zu verwenden, welcher zwischen zwei Magneten arbeitet, die mit der antreibenden bzw. Antriebsmasse verbunden sind. Die Betriebsfrequenz beträgt 1500 oder 1800 cpm, was der Hälfte der verfügbaren Versorgungsfrequenz von 50 oder 60 Hz entspricht. Große Amplitudenbewegungen werden dadurch erreicht, daß jeder Magnet nur für einen Teil der Schwingungs­ periode erregt wird. Das System schwingt dann derart, daß die Luftspalte nahezu minimal sind, wenn die Magnete eingeschaltet sind. Ein zweiter Satz von Federn ist vorgesehen, um das Aufeinandertreffen der Polflächen und ein Teil der Magneteingangsenergie zu eliminieren. Diese Federn wirken nur am äußersten Ende der Schwingungsbewegung und geben daher dem Gesamtfedersystem eine nichtlinear versteifende Federrate.

Dieser elektromagnetische Schwingungserreger ist jedoch in seiner Anwendung beschränkt. Die Antriebsmasse ist dreimal so schwer wie die angetriebene Masse, welche hierdurch eine Bewegung hoher Amplitude aufweist. Die Gewichtsrelation spricht empfindlich auf die Belastung an, und die Bewegung der angetriebenen Masse verringert sich erheblich, wenn normale Belastungen auftreten. Die Magnete werden jeweils für ungefähr 4 Prozent der Schwingungsperiode erregt und bringen nicht genügend Energie ein, um das System anzutreiben. Das zweite Federsystem weist eine sehr geringe Auslenkung auf, und die Leistungsfähigkeit fällt stark ab, wenn die Hübe geringfügig verringert werden. Jeder Magnet wird durch die gleiche Polarität erregt, wodurch Gleichstromkomponenten in den Versorgungsleitungen erzeugt werden. Große Anlagen können in dieser Art nicht betrieben werden, ohne daß umfangreicher Ballast die Eingangsenergie ausgleicht.

Ein Abstimmen bekannter elektromagnetischer Schwingungserreger hat Kon­ struktionsprobleme mit sich gebracht, welche ein wirksames Funktionieren über einen breiten Lastbereich der Vorrichtungen behinderten. Genaue Konstruktions­ überwachung der Systemparameter muß erfolgen, um zu gewährleisten, daß die geplanten Strömungsraten erzielt werden.

Die Bewegungsverteilung zwischen der Antriebsmasse und der angetriebenen Masse ist umgekehrt proportional zu dem relativen Gewicht der Massen. Demzufolge wird die leichtere Masse proportional weiter als die schwerere Masse bewegt, und es ist typisch, daß die Erreger, die Antriebsmasse, schwerer als das angetriebene Element ausgebildet werden.

Die bekannten elektromechanischen Erreger haben Betriebsgeschwindigkeiten im Bereich von ungefähr 3000 cpm. Diese große Geschwindigkeit legt aufgrund der hohen Beschleunigungen dem Aufbau unerwünschte Beanspruchungen auf.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen elektromagneti­ schen Schwingungserreger der eingangs umrissenen Art so auszubilden, daß er bei Frequenzen und Hüben arbeiten kann, die bislang nur mit mechanischen Erregern erzielbar waren, wobei Energie gespeichert werden kann, die 20 bis 30% der Spitzenenergie entspricht. Mit anderen Worten soll mit dem elektromagnetischen Schwingungserreger erhebliche Energie pro Zyklus gespeichert werden können, die für ca. 30% der Energie sorgt, die erforderlich ist, um die freie Masse in der entgegengesetzten Richtung zu beschleunigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse zwei die gegenüberliegenden Enden des Gehäuses verschließende Endkappen aufweist, die je einen Elektromagneten tragen, welcher zur Innenseite des Gehäuses gerichtet ist, daß die nachgiebige Anschlageinrichtung zwei gummiartige, nicht-lineare Federeinrichtungen umfaßt, welche an den entsprechenden Endkappen in Längsrichtung benachbart zu den und einwärts der beiden Elektromagneten angeordnet sind, und daß die Ankereinrichtung zwei an gegenüberliegenden Enden der freien Masse abgeordnete und aufeinanderfolgend longitudinal zu den an den Endkappen befestigten Elektromagneten bewegbare Anker aufweist.

Zweckmäßige weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schwingungserregers ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Schwingungserreger werden die wünschenswerten Merkmale der elektromagnetischen und der mechanischen Schwingungserreger kombiniert. Der Luftspalt wird durch ein Federsystem mit nicht linearer versteifender Federrate gesteuert, das steifer wird, wenn sich die Magnetpolflächen einander nähern. Der nichtlineare Teil des Federsystems speichert dabei 30% oder mehr Systemenergie.

Der Schwingungserreger braucht lediglich ein anfängliches Abstimmen, um die Beziehung zwischen der Betriebs- und der Eigenfrequenz einzustellen. Danach liefert er unabhängig von dem Gewicht des angetriebenen Bauteils, an welchem er befestigt ist, die erforderliche Energie. Das Abstimmen wird durch zweckmäßi­ ge Auswahl der Eigenfrequenz der freien Masse der Schubfeder durchgeführt, so daß der Schwingungserreger über einen breiten Gewichtsbereich der angetriebenen Massen in Resonanznähe ist, wobei die Magnetkraft bei einem großen statischen Spalt sehr gering ist, wenn der Schwingungserreger eingeschaltet ist.

Die Resonanzverstärkung durch die Federn gestattet einen Start mit diesen geringen Kräften, da der Energieeingang das Produkt von Kraft und Auslenkung ist. Das Auslenken des Schwingungssystemes erhöht sich bei jedem Zyklus, wobei mehr Energie übertragen wird, als dies bei dieser Auslenkung erforderlich ist. Das System erreicht seine volle Auslenkung sehr schnell, weil durch Erhöhen der Auslenkung der Luftspalt reduziert wird, welcher die Magnetkraft und den Energieeingang erhöht.

Der gepulste Betrieb sorgt für ein Mittel, um einen größeren Prozentanteil des gesamten möglichen Energieeinganges für einen gegebenen Elektromagneten einzugeben. Im Betrieb, wenn sich der Luftspalt öffnet, fließt der Strom zu Punkt F in Fig. 7. Demzufolge verbleibt der Elektromagnet in erregtem Zustand, wobei die Polflächen angezogen werden, während gleichzeitig die Federn die Polflächen voneinander drücken. Diese Magnetkraft wirkt als Bremse auf das System; der zweckmäßig gepulste Betrieb setzt diesen Bremsabschnitt des Zyklus auf ein Minimum und maximiert den Nettoenergieeingang, wie dies durch den schraffierten Bereich unter der Kurve in Fig. 7 dargestellt ist.

Der erfindungsgemäße elektromagnetische Schwingungserreger ermöglicht ein Abstimmen nahe der Resonanz für einen großen Bereich angetriebener Gewichte, somit wird, gekoppelt mit gepulster magnetischer Erregung, das System auf volle Lastbedingung gestartet, wobei der statische Luftspalt 12 mm überschreitet. Bei bekannte Anordnungen ist dieser statische Luftspalt auf 3,2 mm oder darunter begrenzt. Somit ist erfindungsgemäß eine Einrichtung geschaffen, mit welcher eine große Energiemenge eingegeben und gespeichert werden kann, die ungefähr 20 bis 30% der Spitzenenergie ausmacht. Dies bedeutet, daß 2 bis 3mal so viel Energie wie bei bekannten elektromagnetischen Förderern gespeichert werden kann, somit erhebliche elektrische Energie eingespart wird und die Kosten entsprechend reduziert werden.

Gummikompressionselemente sind zwischen und im Abstand von der freien Masse und den den Elektromagnet enthaltenden Endkappen angeordnet. Mit Hilfe dieser nichtlinearen Federn wird ein Ankerauftreffen vermieden. Die Federn speichern die Eingangsenergie während der Elektromagnetleitung, woraus sich ein hoher Wirkungsgrad ergibt.

Die Elektromagnete werden aufeinanderfolgend durch ein entfernt angeordnetes Steuergerät erregt, das mit der ersten einen Elektromagnet enthaltenden Endkappe verbunden ist. Eine bewehrte Leitung erstreckt sich von der ersten Endkappe zur zweiten Endkappe. Nach Erregung der Elektromagnete in Folge wird die freie Masse in Längsrichtung durch das Gehäuse bewegt, in Berührung mit den gummiartigen Kompressionselementen gebracht und in Abhängigkeit von der Erregung und Abschaltung der Elektromagneten hin- und herbewegt. Die Betriebsfrequenz ist nahe der Eigenfrequenz über einen breiten Bereich der angetriebenen Gewichte.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 einen Förderer an dem ein elektromagnetischer Schwingungserreger angeordnet ist,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung eines Schwingungserregers, wobei einige Elemente weggebrochen sind,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Fig. 2 mit einigen der Klarheit willen weggebroche­ nen und geschnittenen Elementen,

Fig. 4 eine Endansicht der Vorrichtung der Fig. 2, wobei ein Teil des Gehäuses weggebrochen und geschnitten ist,

Fig. 5 eine Seitenansicht längs der Linie 5-5 der Fig. 4,

Fig. 6 eine graphische Darstellung des Frequenzansprechbereiches des elektro­ magnetischen Schwingungserregers,

Fig. 7 eine graphische Darstellung des Energieausgangs des Elektromagneten.

Ein Schüttgut handhabender Behälter 10 in Fig. 1 stellt eine typische Anwendung für den elektromagnetischen Schwingungserreger dar. Der Schwingungserreger 12 ist mit Hilfe von Befestigungselementen 14 an dem Behälter befestigt. Eine Versorgungsleitung 16 erstreckt sich von dem elektromagnetischen Schwingungs­ erreger zu einem normalerweise entfernt angeordneten Steuermodul.

Der Schwingungserreger hat einen geschlossenen Aufbau mit einem Gehäuse 20, das aus einem stabilen Material wie z. B. Aluminium besteht. Eine erste und zweite Endkappe 22 und 24 dienen jeweils als Magnetgehäuse, wobei jede Endkappe einen eingetopften Elektromagneten enthält, wie z. B. der Elektromagnet 26 in der Endkappe 24. Die Endkappen 22 und 24 sind an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 20 angeordnet. Bei einer Ausführungsform sind Stift­ schrauben 30 mit Muttern 32 verschraubt, um das Gehäuse zuverlässig zusammen­ zuhalten. Das Gehäuse ist ein langgestreckter Behälter, der aufgrund seiner Konstruktion nach außen abgedichtet ist. Dieses behälterartige Gehäuse ist explosionssicher.

Die erste Endkappe 22 ist mit einer elektrischen Leitungsklemme 28 zur Aufnahme der Versorgungsleitung 16 versehen. In Fig. 5 ist eine Leitung 34 gezeigt, welche zwischen der ersten und zweiten Endkappe 22 und 24 verläuft zur Aufnahme eines Drahtbündels 36, welches den Elektromagneten 26 mit elektrischen Impulsen versorgt.

Die erste Endkappe 22 ist mit Gewindebohrungen 40 versehen, um eine Befestigungsmöglichkeit des elektromagnetischen Schwingungserregers 12 an dem im Schwingung zu versetzenden Gerät zu schaffen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2, 3 und 4 sind fest innerhalb des Gehäuses getragene Teile gezeigt. Ein Elektromagnet 26 sowie sein Doppel, das am gegenüber­ liegenden Ende des Gehäuses 20 (nicht sichtbar) getragen ist, und seine elektrischen Versorgungsdrähte vom Bündel 36 sowie eine Deckplatte 42 sind gezeigt.

Innerhalb des Gehäuses und mit jeder Endkappe verbunden sind gummiartige Druck- bzw. Kompressionselemente als nichtlineare, identische Federeinrichtungen 44 und 46 vorgesehen. Die Paare unterscheiden sich voneinander in der Dicke der gummiartigen Kompressionselemente. Ein erstes Paar 44 der gummiartigen Kompressionselemente ist an einer Trägerplatte 50 befestigt, wobei die Trägerplatte ihrerseits mit Hilfe von Befestigungsmitteln an der Innenseite der Endplatte an jedem Ende des Gehäuses montiert ist. Eine Kappe aus faserverstärktem Material ist einstückig mit dem gummiartigen Federsegment ausgebildet sein. Die Kappe eliminiert dann eine Relativbewegung zwischen dem Elastomer und der Montage­ platte 76 während der Federkompression. Das zweite Paar 46 der gummiartigen Kompressionselemente 46 als Federsegmente ist ebenfalls an einer Trägerplatte befestigt, kann jedoch Ausgleichsscheiben 52 aufweisen, welche zwischen der Trägerplatte und der Endkappe, an welcher sie montiert sind, angeordnet sind. Die Kompressionselemente 46 sind symmetrisch angeordnet, so daß die Federseg­ mentpaare auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Längsachse des Gehäuses angeordnet sind. Die Dicke der gummiartigen Kompressionselemente und die diesen zugeordneten Ausgleichsscheiben sind Variable, die geändert werden können, um wünschenswerte Betriebseigenschaften des elektromagnetischen Schwingungs­ erregers zu schaffen. Die Schichthöhe eines jeden Federsegmentpaares an jedem Ende des Gehäuses kann von dem anderen Paar an dem gleichen Ende verschieden sein, so daß eine bessere Steuerung der nichtlinearen Versteifungsrate dieser Federeinrichtung möglich ist. Die gummiartigen Federsegmente sorgen für die nichtlineare Versteifungsrate und die selbstbeschränkende Auslenkung der Einrichtung.

Das Gehäuse und die Endkappen sowie die obenerwähnten Einrichtungen und Elemente sind Teil der angetriebenen Masse des Schwingungssystems, da sie fest miteinander verbunden sind.

Innerhalb des Gehäuses 20 ist zwischen den Endkappen 22 und 24 eine freie Masse 60 vollständig eingeschlossen und aufgehängt. Ihre Teile gehen aus Fig. 2 und 3 hervor. Eine erste und zweite ringförmige gummiartige Querkraftfeder 54 und 56 sind in das Innere des langgestreckten Gehäuses 20 gepreßt, um die freie Masse 60 aufzuhängen.

Die freie Masse weist einen Hohlstab 62 von im allgemeinen langgestreckter Form mit mit Öffnungen versehenen Wandteilen auf, welche ein Paar Ausnehmungen definieren. Diese freie Masse wird durch eine funktionelle Festlegung in den inneren Öffnungen der ersten und zweiten ringförmigen Schubfedern gelagert. Es ist eine Halteeinrichtung wie ein Gewindestab 66 vorgesehen, um Abstimmgewichte 70 zu halten, welche mit Hilfe von Befestigungsmitteln festgelegt werden können.

Die Abstimmgewichte 70 sind wichtig, da sie ein austauschbares Element bilden, das Veränderungen im Gewicht der freien Masse ermöglicht, selbst wenn die allgemeinen Größen und die Bauteilkonfiguration des elektromagnetischen Schwingungserregers konstant bleiben. Die Abstimmgewichte können verändert werden, ohne daß es erforderlich ist, die Rate bzw. das Maß der Schubfedern während der Abstimmung zu verändern oder einzustellen. Erreger verschiedener Kapazitäten können daher aus gemeinsamen Bauteilen hergestellt werden, um in vorteilhafter Weise Einteilungsersparnisse zu nutzen. Dieses universelle Abstimmen wird durch geeignete Auswahl der Eigenfrequenz der freien Masse und der Schubfedern 54 und 56 ermöglicht. Durch diese universelle Abstimmung kann der Erreger eine Leistung unabhängig vom Gewicht des angetriebenen Bauteils, an welchem er befestigt ist, liefern.

Nachdem die Abstimmgewichte in Position sind, werden Flanschplatten 72 an gegenüberliegenden Enden des mittigen Bauteils 62 befestigt. Ein Ankeraufbau 74 mit einer Montageplatte 76 und einem im allgemeinen rechteckigen Anker 80 wird an der Flanschplatte 72 befestigt. Eine andere Aufbauart besteht darin, die Montageplatten wegzulassen und die Anker direkt an den Flanschplatten 72 zu befestigen.

Nach der Montage des elektromagnetischen Schwingungserregers besteht ein Luftspalt 82 zwischen der Stirnseite des Ankers 80 und der Stirnseite des Elektromagneten 26 in einem statischen Zustand. Nach Betätigung nimmt der Luftspalt zyklisch ab und zu, aber die Polflächen treffen nicht aufeinander, wenn eine geeignete nichtlineare Federauswahl getroffen worden ist.

Wie in der Zeichnung gezeigt ist, sind die Elemente im Inneren des Gehäuses symmetrisch ähnlich an jedem Ende des mittigen Stahlbauteils. Die aus diesem Aufbau sich ergebende Symmetrie und die beiden gegenüberliegenden Elek­ tromagnete tragen zu einer guten Erregerfunktionsweise bei. In Fig. 6 und 7 sind die mit der beschriebenen Ausführungsform erzielten Vorteile graphisch dargestellt.

In Fig. 6 ist der universelle Abstimmungsvorteil des elektromagnetischen Schwingungserregers dargestellt. Das Frequenzverhältnis auf der x-Achse zeigt, daß die maximale Amplitude auftritt, wenn die Betriebsfrequenz des Schwingungs­ erregers und die Eigenfrequenz des Systems gleich sind. Der zwischen A und B eingeschlossene Teil der Kurve stellt den Betriebsbereich für einen Schwingungser­ reger einer gegebenen freien Masse dar, angewandt für einen breiten Bereich angetriebener Gewichte. Der Schwingungserreger wird durch wohlüberlegte Auswahl der Abstimmgewichte derart abgestimmt, daß die Eigenfrequenz des Systems gleich der Betriebsfrequenz des Schwingungserregers ist. Dies bedeutet, daß der Schwingungserreger so abgestimmt wird, daß das Frequenzverhältnis für einen breiten Bereich von angetriebenen Gewichten zwischen A und B liegt. Die Resonanzverstärkung in diesem Bereich ist mindestens 5.

Der Schwingungserreger würde weiterhin wirksam arbeiten bis zu einer Superreso­ nanz, dargestellt, wo die Linie B die Kurve schneidet. Der Resonanzverstärkungs­ faktor wäre wiederum 5. Zusammenfassend wird angemerkt, daß der Erreger nahe der Resonanz über einen breiten Gewichtsbereich der angetriebenen Massen ist.

Ohne die Kompressionselemente würden Polflächen bei größeren Verstärkungs­ faktoren aufeinandertreffen. Die Linie C zeigt den vollen Systemausschlag, welcher durch diese Elemente aufrechterhalten wird.

In Fig. 7 ist das Timing der elektrischen Spannungsimpulse und der durch den Elektromagneten erzeugten Kraft graphisch dargestellt. Jeder Elektromagnet wird während des mechanischen Zyklus einmal erregt. Obwohl es nicht gezeigt ist, ist ein Steuergerät entfernt vom Schwingungserreger vorgesehen und derart organisiert, daß jeder Elektromagnet zwecks Erregens aufeinanderfolgend mit einem in geeigneter Weise getimten Impuls elektrischer Energie versorgt wird. Der statische Luftspalt A an der rechten Seite der graphischen Darstellung zeigt eine Position an, in welcher die Anker-Freimasse von den Elektromagneten gleich beabstandet ist. Wenn man nach links in der graphischen Darstellung in Richtung auf den minimalen Luftspalt fortschreitet, wird die Dauer des elektrischen Impulses zu dem Elektromagneten durch die gestrichelt dargestellte Kurve C gezeigt. Die durch den Elektromagneten erzeugte Kraft wird durch die Kurve D gezeigt, während die Fläche unter der Kurve den Energieausgang des Magnets darstellt. Der Elektromagnet wird während der Auslenkung der freien Masse in Richtung der Elektromagnete in dem Bereich von E bis B (minimaler Luftspalt) erregt. Wenn sich der Luftspalt öffnet, fließt Strom zurück zum Punkt F. Daher ist die erzeugte Nettoenergie gleich derjenigen, welche durch den schraffierten Bereich unter der Kurve angezeigt wird. Diese Energie ist in den Federsegmenten 44 und 46 gespeichert. Die Elektromagnetspulen, welche für eine Erregung in der beschriebenen Weise aufgebaut sind, ermöglichen es, erheblich mehr Energie pro Zyklus als die bekannten Konstruktionen zu speichern.

Abhängig vom Aufbau der Kompressionselemente sorgt diese gespeicherte Energie, die sich aus dem anfänglichen Aufprall der freien Masse in Richtung des Kompressionselementes ergibt, für ungefähr 30 Prozent derjenigen Kraft, welche erforderlich ist, um die freie Masse in der entgegengesetzten Richtung zu beschleunigen. Da die Kompressionselemente nicht linear sind, kann ein Ankerauftreffen durch geeignete Auswahl der Elemente vermieden werden.

Claims (14)

1. Elektromagnetischer Schwingungserreger mit einem ein längsliches Gehäuse aufweisenden Erregerkörper, einer innerhalb des Gehäuses vorgesehenen Elektromagneteinrichtung, einer freien Masse, die in dem Gehäuse hin- und herbewegbar ist, einer Ankereinrichtung, die an der freien Masse neben der Elektromagneteinrichtung getragen ist und mit einer nachgie­ bigen, in dem Gehäuse zwischen der freien Masse und der Elektroma­ gneteinrichtung gelagerten Anschlageinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) zwei die gegenüberliegenden Enden des Gehäuses (20) verschließende Endkappen (22, 24) aufweist, die je einen Elektro­ magneten (26) tragen, welcher zur Innenseite des Gehäuses (20) gerichtet ist, daß die nachgiebige Anschlageinrichtung zwei gummiartige, nicht­ lineare Federeinrichtungen (44, 46) umfaßt, welche an den entsprechen­ den Endkappen (22, 24) in Längsrichtung benachbart zu den und einwärts der beiden Elektromagneten (26) angeordnet sind, und daß die Anker­ einrichtung (80) zwei an gegenüberliegenden Enden der freien Masse (60) angeordnete und aufeinanderfolgend longitudinal zu den an den Endkap­ pen (22, 24) befestigten Elektromagneten (26) bewegbare Anker aufweist.

2. Erreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden nicht­ linearen Federeinrichtungen je einen segmentierten Ring mit Paaren eines elastomeren Federsegmentes aufweist, daß jedes Segment eines jeden Paares diametral gegenüberliegend dem anderen Segment eines jeden Paares an der entsprechenden Endkappe (22, 24) angeordnet ist, und daß die Federsegmente je eine zum Innern des Gehäuses (20) weisen­ de Oberfläche haben.

3. Erreger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes und ein zweites Paar der elastomeren Federsegmente vorgesehen ist.

4. Erreger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Feder­ segmentpaar mit einer Abstandscheibe (52) hinterlegt ist, welche jedes Segment des ersten Federsegmentpaares in einem bestimmten Axialab­ stand von dem Elektromagneten (26) hält.

5. Erreger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Federseg­ mentpaare (44, 46) an ihren Innenflächen mit einer faserverstärkten Kappe versehen sind.

6. Erreger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Paar der Federsegmente einen Kompressibilitätsfaktor und das zweite Paar einen zweiten Kompressibilitätsfaktor aufweisen.

7. Erreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Masse (60) einen länglichen Hohlstab (62) aufweist, der mit einer elastomeren Querkraftfedereinrichtung (54, 56) im Innern des Gehäuses (20) elastisch angeordnet ist, wobei sich der Hohlstab (62) in axialer Ausrichtung mit dem Gehäuse (20) durch die Querkraftfedereinrichtung (54, 56) erstreckt.

8. Erreger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) rohrförmig ist, daß die elastomere Querkraftfedereinrichtung ein Paar axial voneinander beabstandeter ringförmiger Schubfedern (54, 56) umfaßt, welche mit dem Innern des Gehäuses verbunden sind, und daß das Schubfederpaar (54, 56) eine Longitudialbewegung der freien Masse (60) über die Gehäuselänge gestattet.

9. Erreger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anker (80) entsprechend an gegenüberliegenden Enden des Hohlstabes (62) angeordnet sind und daß die freie Masse (60) ein innerhalb des Hohl­ stabes getragenes Abstimmgewicht (70) einschließt.

10. Erreger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlstab (62) einen mittleren Stegabschnitt aufweist, der an seinen gegenüberliegenden Seiten eine Ausbuchtung schafft, und daß das Abstimmgewicht zwei je in einer Ausnehmung (64) aufgenommene Gewichte (70) umfaßt.

11. Erreger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gewichte (70) an dem Stegabschnitt angeordnet sind.

12. Erreger nach Anspruch 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle gepulster elektrischer Energie mit den beiden Elektromagneten (26) verbunden ist, und daß die Energie aufeinanderfolgend jedem Elek­ tromagneten zugeführt wird, um die freie Masse abwechselnd zu jedem der Elektromagnete (26) nach Erregung durch die gepulste elektrische Energie zu bewegen.

13. Erreger nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine angetriebene Masse (10) an welchem der Erregerkörper (12) fest angeordnet ist.

14. Erreger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebene Masse (10) wesentlich schwerer als die freie Masse (60) ist.