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Vorrichtung zum Kraft- und Massenausgleich bei schwingenden Systemen
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine weitere Ausbildung der in dem Patent
514 156 angegebenen Anordnung zum Kraft-undMassenausgleich bei schwingenden Systemen.
Während früher mechanisch schwingende Systeme ausgebildet wurden, die an einer gemeinsamen
Unterlage, einem gemeinsamen Fundament oder an einem gemeinsamen Hauptkörper befestigt
sind, so daß die von der einen Masse herrührenden Erschütterungskräfte, die auf
diesen Körper übertragen wurden, von den entgegengesetzten Kräften der anderen Masse
aufgehoben werden mußten, beschäftigt sich der Gegenstand der vorliegenden Erfindung
mit einer schwingenden Vorrichtung, deren Kraft- und Massenausgleich innerhalb der
Vorrichtung selbst erfolgt, d. h. verwendete bewegte Massen wirken nach beiden Richtungen
hin auf gemeinsame elastische Mittel, und die beiderseits hervorgerufenen Kraft-
und Massenwirkungen gleichen sich untereinander aus. Mit anderen Worten, die wirksame
Kraft P, die durch die Bewegung der Masse in, hervorgerufen wird, muß sich gegen
die wirksame Kraft P2 der anderen Masse aufheben. Verbindet man zwei derartige Massen
in, und ),lt. durch einen Umkehrhebel n, dessen Hebelarme sich umgekehrt zueinander
verhalten wie die Massen selbst, so sind damit sowohl die Bedingungen des Kraft-
und Massenausgleiches als auch die Abstimmbedingungen erfüllt, ohne daß die Gesamtvorrichtung
gehindert wäre, sich bei Ausschlag einer evtl. wechselnden Dämpfung anzupassen.
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Man kann ein solches System mit einem einzigen Koppelorgan von beliebiger
Stelle aus antreiben, da die Umkehrhebel ra, die an verschiedenen Stellen angebracht
werden können, die Koppelenergie als diejenige schwingende Masse, die nicht direkt
angetrieben wird, transportieren, so daß auch in solchen Fällen der Massenausgleich
des Systems an sich vollkommen erhalten bleibt; denn die maximale Kraftwirkung
Da auf Grund der Konstruktion die Schwingungsdauer und damit sec' in beiden Fällen
gleich sein muß, so ist natürlich auch g1 - canl = g2 cln2 bzw. es verhalten
sich 9l : 92 =: em2 : cm, Das heißt die Massen verhalten sich
umgekehrt wie die Wege. Hieran wird natürlich auch nichts geändert, wenn die genannten
Systeme anstatt durch Hebel durch beliebige andere Mittel in ihrer Lage gehalten
und durch zwei lose Koppelorgane angetrieben werden.
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Die konstruktiven Mittel,"die im vorliegenden
Falle
zur Anwendung gelangen, sind in Fig. i zur Darstellung gebracht.
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In Fig. i mögen ml und in, die Massen einer schwingenden Vorrichtung,
beispielsweise eines Schüttelsiebes, oder einer anderen Maschine sein, bei der Schwinggebilde
zur Leistungsübertragung oder zu anderen Zwecken verwendet werden. n ist ein Umkehrhebel,
dessen mittlerer Drehpunkt x den beiden Massen ml und m2 gegenüber, die an den äußeren
Enden dieses Hebels angelenkt sind, festliegt. An der Masse inl befindet sich eine
Vorrichtung il, die die beiden elastischen Mittel b1 und b2 umfaßt, und an der Masse
m2 befindet sich ein Ausleger i2, der zwischen den beiden elastischen Mitteln in
diese erwähnte Vorrichtung hineinragt. Durch die Kurbel g und die Kurbelstange h,
die unter Zwischenschaltung zweier elastischer Mittel k1 und k2 mit der Masse m2
verbunden ist, kann nun die Masse m2 in hin und her gehende Bewegungen versetzt
werden, denen die Masse inl mit i8o ° Phasenverschiebung folgen muß. Angenommen,
die Masse m2 sei doppelt so schwer als die Masse ml, dann müßte zur Erfüllung der
vorerwähnten Bedingung der untere Hebelarm des Hebels n etwa halb so lang sein als
der obere und dementsprechend dieAmplitude der Masse ml doppelt so groß als diejenige
der Masse m2. Das Verhältnis der beiden Amplituden ist somit durch die dargestellte
Konstruktion festgelegt; dagegen ist die absolute Größe der Amplitude lediglich
abhängig von dem Koppelgrad. Ist die Kopplung relativ lose, so schwingen beide Massen
zwar im Verhältnis i : 2, aber beide mit relativ geringer Amplitude. Wird die Kopplung
fester gemacht, so vergrößern sich beide Amplituden bei gleichbleibendem Verhältnis.
Da beide Massen ml und m2 auf Grund des Umkehrhebels in i8o° Phasenverschiebung
schwingen müssen, so beanspruchen sie in jeder Grenzlage beide dasselbe elastische
Mittel, und zwar wenn die Masse in, nach links schwingt, b2, und wenn die Masse
ml nach rechts schwingt,!,. Durch Verstellen des Drehpunktes x am Umkehrhebel
n kann ein vollkommen exakter Massenausgleich erzielt werden. Da in beiden Fällen
und bei jeder beliebigen Amplitude die Schwingungsdauer der Masse ml gleich derjenigen
der Masse m2 ist, besteht bei der Zwischenschaltung des oder der Umkehrhebel zwischen
beiden Massen dauernd eine erzwungene Abstimmung. Zur Ausnutzung des Resonanzphänomens
ist somit lediglich noch eine Gleichstimmung des lose mit beiden Massen gekoppelten
Antriebsmechanismus notwendig. Es ändert an der Erfindung nichts, wenn zwei Koppelvorrichtungen,
etwa in 18o° Phasenverschiebung, vorgesehen werden. Die lose Kopplung kann durch
Änderung des Kurbelhubes reguliert werden. Selbstverständlich kann im vorliegenden
Falle an Stelle der elastischen Kopplung nach Belieben auch eine andere Kopplung,
z. B. eine Massenkopplung, eine Widerstandskopplung, Reibungskopplung usw., zur
Anwendung gebracht werden.
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Da im vorliegenden Falle der erzielte Ausschlag sich mit dem Koppelgrad
ändert und zu jedem Koppelgrad ein ganz bestimmter Kurbelradius gehört, ist es unbedingt
erforderlich, daß der Kurbelradius einstellbar gemacht wird. Eine beispielsweise
Ausführung ist in Fig. 2 zur Darstellung gebracht.
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Auf der Welle w ist eine Scheibe l exzentrisch aufgekeilt,
die außen mit Gewinde versehen ist. Über dieser Scheibe l sitzt eine mit Innengewinde
versehene Schale s, an der (ebenfalls exzentrisch) der Kurbelzapfen z angebracht
ist. Stimmt die Exzentrizität e der Scheibe l und die Exzentrizität ei der Schale
s überein, so kann durch Verdrehung der Schales, auf der Scheibe l der Kurbelradius
von 0 bis zum Betrage - ei vergrößert werden. Wählt man die Exzentrizität
ei
des Kurbelzapfens z größer als die Exzentrizität e der Scheibe 1, so erhält
man einen Variationsbereich ei - e bis e1+ e. Wählt man diese Exzentrizität
kleiner als e, z. B. e2, so variiert der Kurbelradius zwischen e - e2 bis e -E-
e2. Innerhalb der angegebenen Bereiche läßt sich durch Drehung der Schale s auf
der Scheibe 1 der Kurbelradius kontinuierlich ändern. Zur Feststellung der Schale
s auf der Scheibe 1 wird die Schale s in der dargestellten Weise ausgespart und
einseitig aufgeschnitten, so daß sie durch Anziehen einer Schraube ic auf der Scheibe
1 in bekannter Weise fixiert werden kann.
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An Stelle des Gewindes, welches bei Einstellung eine minimale Verschiebung
des Kurbelzapfens in axialer Richtung bedingt, können auf der Scheibe 1 und der
Schale s auch rund umlaufende, in sich geschlossene Erhöhungen und Vertiefungen
angebracht werden.
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Selbstverständlich können anstatt Gummi auch andere elastische Mittelwie
Stahlfederusw., verwendet werden, ohne daß sich am Wesen der Erfindung etwas ändert.
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Die Schwingungszahl läßt sich durch Vergrößerung oder Verkleinerung
des Raumes, in dem die elastischen Mittel untergebracht sind, oder durch Änderung
des Innendruckes der Bälle in weiten Grenzen ändern.