DE3922169A1 - Rotationsvibrator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationsvibrator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Rotationsvibratoren, welche zum Antrieb von Schwingrinnen dienen, die infolge der Verstell­ barkeit des Rotationsvibrators in ihrer Förder­ leistung einstellbar sind. Solche Rotations­ vibratoren arbeiten mit zwei Unwuchten, deren Massen in ihrer Exzentrizität zu den Innenwellen derart verstellbar sind, daß sich die Amplituden der Schwingungen zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert verstellen lassen. Die Verstel­ lung durch Hohlwellen ermöglicht die Verwendung mechanischer Getriebe, welche gegenüber elektri­ schen oder hydraulischen Verstellgetrieben erheb­ lich größere Kräfte weitgehend verschleißfrei und wartungsarm sicher übertragen können. Dadurch eignen sich erfindungsgemäße Rotationsvibratoren für den rationellen Antrieb von Förderern erheblicher Leistung, z.B. im Bergbau von Berge- und Kohlenschwingrinnen, die unter den Ausläufen von Bunkern verwendet werden und ein einstell­ bares Zwischenfördermittel für die Bandförderung bilden.

Die Erfindung geht von einem Rotationsvibrator bekannter Art aus (DE-OS 35 16 145). Hierbei laufen in einem Gehäuse die an einem Ende über ein Stirn­ radgetriebe synchron angetriebenen Innenwellen gegenläufig um, auf denen die Unwuchten drehfest angeordnet sind. Die stehenden Hohlwellen lassen sich mit einem von der anderen Gehäuseseite her axial verstellbaren Schieber auf den Innenwellen verschieben und bilden dabei den Antrieb je eines einer Unwucht zugeordneten Verstellgetriebes. Der Eingang jedes dieser Getriebe besteht aus einer auf der Hohlwelle festen Zahnstange, die über ein Ritzel die auf der Innenwelle geführte Unwucht exzentrisch verstellt. Hierbei muß jede Unwucht auf einer Seite der Innenwelle radial verschieblich gelagert und geführt werden. Beide Verstellgetriebe unterliegen den Massenbeschleunigungen der Unwuch­ ten und sind deswegen stark belastet. Die Lagerung und der für die Unwuchtverstellung nötige Trieb haben einen erheblichen Platzbedarf. Daraus ergeben sich ungünstige Gehäuseabmessungen, insbesondere wenn die angetriebene Maschine dem Rotationsvibrator erhebliche Energien abverlangt und nur einen be­ grenzten Platz zur Verfügung stellen kann. Das ist insbesondere bei Schwingförderern, Sieben o.dgl. Maschinen der Fall.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen leistungsfähigen und handlichen Rotationsverdichter der beschriebenen Art zu schaffen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wird die Führung der Unwuchten auf die Innenwellenexzenter verlagert, so daß je nach Drehwinkel der Unwuchten die Exzentritzität der Wellenexzenter entsprechend der Masse der Unwuchten verstärkt oder vermindert, z.B. bis auf Null reduziert wird. Die Ver- und Einstellung der Schwingungsamplituden erfolgt während des Umlaufes der Massen durch die mitdrehenden Hohlwellen mit Hilfe des Planetengetriebes, über das der Synchron­ lauf der Hohlwellen und der Innenwellen gestört wird, so daß beide Hohlwellen gegenüber den Innen­ wellen bzw. umgekehrt der Innenwellen gegenüber den Hohlwellen ihre Winkellage ändern und die Schwingungsamplitude verändern bzw. einstellen.

Der erfindungsgemäße Rotationsvibrator läßt sich radial und axial zu den Wellen auf außerordentlich geringe Abmessungen trotz erheblicher Massen in den Unwuchten beschränken. Das Planetengetriebe sitzt außerhalb der Unwuchten und unterliegt daher nicht deren Beschleunigungen. Es läßt geringste Ver­ stellwege zu und ermöglicht dadurch eine feinfühli­ ge Regelung der Schwingungsamplituden. Mit dem erfindungsgemäßen Rotationsvibrator versehene Maschinen, insbesondere Schwingrinnen lassen sich daher entsprechend einstellen, insbesondere in ihrer jeweiligen Förderleistung regulieren.

Ein weiteres Mittel, welches erfindungsgemäß geeignet ist, die Leistungsfähigkeit und Handlich­ keit des neuen Rotationsvibrators zu steigern, ist im Anspruch 2 beschrieben. Hierbei sind die Unwuchten bei maximaler Schwingungsamplitude inein­ andergeschachtelt, wobei die eingeschachtelte Unwucht walzenförmig ist, während sich die Masse der anderen Unwuchten auf die beiden Scheiben verteilt. Hierdurch ist es möglich, das Gehäuse axial zu strecken, wenn in den Unwuchten größere Massen verlangt werden, das Gehäuse aber radial zu den Wellen schmal zu halten. Solche Gehäuseformen lassen sich besonders günstig an Rahmenkonstruktionen ver­ wenden, wie sie z.B. an den erwähnten Schwingrinnen vorhanden sind.

Wenn die Einstellung des neuen Rotationsverdichters erfolgt ist, drehen die Hohlwellen mit derselben Drehzahl wie die Innenwellen. Werden die Schwingungsamplituden eingestellt, so müssen die Hohl- und die Innenwellen relativ zueinander um gleiche Bogenwinkel verstellt werden. Das läßt sich am einfachsten mit den Merkmalen des Anspruches 3 erreichen. Hierbei ist die Verbindung des Sonnen­ rades mit den beiden Hohlwellen auch deshalb günstig, weil dadurch die Züge des Planetengetrie­ bes in den Hohlwellentrieb einbezogen werden und geringere Zahnraddurchmesser für eine Reduzierung der Baugröße ausnutzbar sind.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen

Fig. 1 einen Rotationsvibrator gemäß der Erfindung im Längsschnitt,

Fig. 2 einen um 90 Grad gedrehten Schnitt längs der Linie A-B der Fig. 1,

Fig. 3 einen ebenfalls um 90 Grad gedrehten Schnitt längs der Linie C-D der Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie E-F der Fig. 3 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie G-H der Fig. 1 in ebenfalls vergrößertem Maßstab.

In einem aus zwei Hälften (1, 2) bestehenden Gehäuse (3) mit einem aufgeschraubten Gehäusedeckel (4) sind die beweglichen Teile eines Rotationsvibrators (5) untergebracht. Ein nicht dargestellter Antrieb wirkt auf einen Wellenstumpf (6) über ein Ritzel (7) auf ein Stirnradvorgelege (7, 8) je einer Hohlwelle (9, 10). Die Hohlwelle (10) ist mit einem Stumpf (11) einer Innenwelle drehbar im Gehäuse bei (12) gelagert. Das Hohlwellenende ist als Ritzel (14) ausgebildet, welches die Planetenräder (15) des stehenden Planetenträgers (16) dreht. Dadurch läuft das Sonnenrad (17) um, welches über ein Ritzel (18) eine Innenwelle (19) antreibt, welche konzentrisch in der Hohlwelle (9) angeordnet ist. Über ein Stirnradvorgelege (20, 21) wird eine Innenwelle (22) gegenläufig zur Innenwelle (19) gedreht, die konzentrisch in der Hohlwelle (10) untergebracht ist.

Die Innenwelle (20) ist mit einem Paar von scheibenförmigen Wellenexzentern (23, 24) ver­ sehen. Auf dem Umfang der beiden Scheiben­ exzenter sind drehbar die beiden Unwuchtmassen (25, 26) gelagert. Diese werden von einem Radial­ arm (27) mitgenommen, der drehfest auf der Hohl­ welle (9) angebracht ist und eine Schlitzführung (28) für einen Mitnahmefinger (29) aufweist, welcher in der Stirnseite der Unwuchtmasse (25) befestigt ist. Über eine Schale (30) wird die Unwuchtmasse (26) von der Unwuchtmasse (25) mit­ genommen.

Auch die Innenwelle (10) weist einen mitdrehenden Wellenexzenter (31) auf. Auf ihm ist die Unwucht­ masse (32) drehbar gelagert, die von zwei Radial­ armen (33, 34) über je einen stirnseitigen Finger (35, 36) mitgenommen wird. Diese Mitnahmefinger laufen entsprechend dem Mitnahmefinger (29) der Unwuchtmasse (25, 26) in eine Radialführung der Arme (33, 34). Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, ist die walzenförmige Unwuchtmasse (32) zwischen die beiden scheibenförmigen Unwuchtmassen (25, 26) und deren Exzenter (23, 24) mit ihrem Exzenter (31) eingeschachtelt.

Die Unwuchtmasse (36) hat ihren Schwerpunkt bei (37) in Fig. 3, in der gestrichelt der Umfang der Unwuchtmasse und deren maximale Exzentrizität und Schwingungsamplitude gezeichnet ist. Die Unwucht­ massen (25, 26) haben ihren Schwerpunkt bei (38) in Fig. 3, in der bei (25) gestrichelt der Umfang dieser beiden Massen wiedergegeben ist. Da die Bohrungen der drei Schwungmassen exzentrisch zum Umfang angeordnet sind, führt eine relative Drehung der Innenwellen (29, 22) zur Vergrößerung der Exzentrizität der Wellenexzenter (23, 24 und 31) mit Hilfe der Schwungmassen (25, 26, 32) bzw. zur Kompensation der Exzentrizität, wobei dann alle Wellen schwingungsfrei umlaufen. Infolge der ge­ trieblichen Verbindung der Innen- und der Hohl­ wellen erfolgt die Verstellung der Exzentrizitäten aller Unwuchtmassen gleichförmig.

Die Verstellung dieser Exzentrizitäten und damit der Amplituden der von dem Gehäuse des Rotations­ vibrators abgegebenen Schwingungen erfolgt über das vorstehend beschriebene Planetengetriebe (14-17) durch Verdrehen des Planetenträgers (16). Dieser trägt auf seinem Umfang eine Schneckenradverzahnung (38), welche mit einer Schnecke (29) kämmt, die drehfest auf einer Welle (40) sitzt. Das Wellenende (41) ist aus dem Gehäuse herausgeführt und wird mit dem Getriebe eines Getriebemotors gekuppelt, welcher als Stellantrieb dient. Über diesen Antrieb werden die Schwingungsamplituden geregelt oder gesteuert. Wird der Planetenträger (16) gedreht, so ergibt sich zwischen den Hohlwellen und den Innenwellen eine Drehzahldifferenz, wodurch die Unwuchtmassen auf den Wellenexzentern verdreht werden und dementsprechend die Schwingungsamplituden vergrößert oder ver­ kleinert werden. Diese Verstellung geschieht in einer Drehrichtung der Welle (40) und damit des Wellenantriebes zwischen Null und einem Maximum, von dem in der gleichen Drehrichtung wieder auf Null zurückgeregelt wird. Dadurch ist ein vereinfachtes Regelgetriebe gegeben, welches gegenüber den Vibrationen infolge des Getriebes selbsthemmend ist. Mit einer Drehrichtung kann daher die Schwingungs­ amplitude auch periodisch auf ein Maximum und auf ein Minimum beliebig oft verstellt werden.

Die beschriebenen beweglichen Teile des Rotations­ vibrators (5) laufen im Ölnebel, der mit den drehenden Teilen aus einem Ölsumpf im Gehäuse er­ zeugt wird. Radialbohrungen versorgen die nicht unmittelbar im Ölnebel liegenden Wellenlager mit Schmiermittel, wodurch Verschleißprobleme weitgehend ausgeschaltet sind. Das Gehäuse wird über Gehäuse­ bohrungen an einer Maschine befestigt und kann gerichtete und ungerichtete Schwingungen übertra­ gen.

Claims (8)

1. Rotationsvibrator, dessen Unwuchten auf gegensinnig drehenden, parallelen Innen­ wellen angeordnet und in ihrer Exzentri­ zität über konzentrisch äußere Hohlwellen verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchten (25, 26; 32) exzentrisch auf Exzentern (23, 24, 31) drehbar und in Radialarmen (27, 33, 34) der mit ihren Innenwellen (9, 10) gleichsinnig umlau­ fenden Hohlwellen (9, 10) geführt sind, welche über ein Planetengetriebe (15-17) gegenüber den Innenwellen (9, 10) verdrehbar sind.

2. Rotationsvibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Unwuchten (25, 26, 32) walzenförmig ausgebildet und die andere Unwucht auf Unwuchtscheiben (25, 26) aufgeteilt ist, welche die walzen­ förmige Unwucht (32) einschließen.

3. Rotationsvibrator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwellen (9, 10) und die Innenwellen (19, 22) einen gemeinsamen Antrieb (6) aufweisen, wobei die Antriebsenergie vom Antrieb (6) über ein Stirnradvorgelege (7, 8) auf die Hohlwellen (9, 10) und über das Planetengetriebe (15-17) auf eine Innenwelle (19), sowie über ein Stirnrad­ vorgelege (20, 21) auf die andere Innenwelle (22) verläuft.

4. Rotationsvibrator nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Hohlwellen (10) als Ritzel (14) ausge­ bildet ist, welches die Planetenräder (15) des stehenden Planetenträgers (16) antreibt, der mit einem Verstellantrieb verdrehbar ist.

5. Rotationsvibrator nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdrehung des Planetenträgers (16) eine Schneckenverzahnung (38) und eine Schnecke (39) auf einer aus dem die drehbaren Teile einschließenden Gehäuse (1, 2) herausgeführten Welle (40) dienen.

6. Rotationsvibrator nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Unwuchten (25, 26) über eine Halbschale (30) miteinander verbunden sind, in der sich die walzenförmige Unwucht (32) dreht.

7. Rotationsvibrator nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (16) und das Sonnenrad (17) auf einer Hohlwelle (10) und einer Innenwelle (11) gelagert sind, die in einem gehäusefesten Lager (12) umläuft.

8. Rotationsvibrator nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (17) mit einem Ritzel (18) kämmt, welches auf einer Innenwelle (19) befestigt ist.