DE743616C

DE743616C - Einrichtung zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen

Info

Publication number: DE743616C
Application number: DEL105171D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Limbach
Original assignee: RUDOLF LIMBACH
Current assignee: RUDOLF LIMBACH
Priority date: 1941-08-22
Filing date: 1941-08-22
Publication date: 1943-12-30

Description

Einrichtung zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen Die Erfindung betrifft ' eine Einrichtung zur Erzeukung von: mechanischen Schwingungen, insbesondere zur Erzeugung von Ultraschall. Es sind bereits Schallerzeuger bekannt, bei denen auf den Zähnen eines umlaufenden Zahnrades das freie Ende einer nach Art einer Klinke ausgebildeten Feder schleift, deren anderes Ende auf einer ein Schallrohr abdeckenden Membrane sitzt.
Die Erfindung bezweckt, einen Schwingungserzeuger zu schaffen, bei dem mit ähnlichen, rein mechanischen Mitteln eine möglichst große Energieausbeute erreicht wird und der sich insbesondere zur Erzeugung von Ultraschallwellen gut eignet.
Bei Anwendung einer bewegten Verzahnung als Impulsgeber und von Mitteln, die mit den Zähnen in Wirkungsverbindung stehen und zur Aufnahme und Ableitung der Impulse dienen, sind gemäß der Erfindung mindestens zwei miteinander kämmende Zahnräder verwendet, von denen das eine starr ge= lagert und angetrieben ist und das andere eine elastische Lagerung sowie Mittel zur Übertragung der Schwingungen und zweckmäßigerweise auch Einrichtungen zum Abbremsen seiner Umlaufbewegung besitzt. An Hand,der Zeichnung soll die Erfindung erläutert werden, und zwar zeigt Abb. i den Teil einer normalen Verzahnung mit den am Zahneingriff wirkenden Kräften, Abb. a die Seitenansicht und Abb. 3 den. Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles.
In Abb. i ist eine der üblichen Stirnradv erzahnun gen dargestellt. An der Berührungsstelle mit dem Zahn einer anderen Verzahnung wirkt der Zahndruck P, der sich in die beiden Komponenten U (Umfangskraft) und R (Radial'druck) zerlegt. Der Eingriffwinkel ist mit a bezeichnet. Diese Kräfte sind während des Bewegungsvorganges veränderlich, sie steigen von o bis zum Höchst-,vert an, um dann wieder bis zum o-Wert abzunehmen. Daraus geht hervor, daß auch der Radialdruck R im Verlaufe des Zahneingriffes ansteigt und wieder abfällt. Ist das Zahnrad nun elastisch gelagert, so wird der Radialdruck R den Abstand der beiden miteinander kämmenden Zahnräder so lange zu verändern suchen, bis dfie Gegenkraft mit dem Radialdruck in den, Gleichgewichtszustand kommt. Daraus ergibt sich eine Bewegung, die sich bei jedem Zahneingriff in gleicher Weise wiederholt. Drehen sich nun die beiden Zahnräder, so wird aus der Bewegung des elastisch gelagerten Zahnrades eine Schwingung, deren Frequenz gleich ist dem Produkt aus Umdrehungszahl und Zähnezahl. Wenn eine genügend große Zähnezahl vorgesehen wird und die Zahnräder mit sehr großer Geschwindigkeit umlaufen, so ist es ohne Schwierigkeit möglich, bei den für schnell laufende Getriebe bereits erprobten Umfangsgeschwindigkeiten,. Schwingungen zu erzeugen, die bereits im @ nicht hörbaren Bereich der Ultraschallschwingungen liegen.
Um die Einrichtung für verschiedene technische Gebiete praktisch anwenden zu können, ist es wünschenswert, möglichst hohe Amplituden zu erreichen. Man. wird daher von der normalen Verzahnungsform abweichen, denn bei dieser wird ja gerade das zu vermeiden gesucht, was bei der Erfindung zur Schwingungserzeugung erforderlich ist. Zu diesem Zweck wird ein wesentlich größerer Eingriffswinkel gewählt (4obis45°), als dies bei kraftübertragenden Getrieben üblich ist, da es in diesem Falle darauf ankommt, den Radialdruck so groß wie möglich werden zu lassen. Es werden daher die Zähne eine spitzere Form bekommen, und die Zahneingriffszahl wird unter Umständen unter i liegen. Dies ist bei diesem Schallerzeuger erwünscht, um das zur Schwingungserzeugung notwendige An- und Abschwellen des Radialdruckes zu erhalten.
Die Gleichung R = U. tg a besagt, d@aß der Radialdruck mit der Umfangskraft ansteigt. Daraus folgt, daß das schwingungserzeugende Zahnrad irgendwie abgebremst werden muß, um die notwendige Umfangskraft und dadurch auch den Radialdruck hervorzubringen. Durch die Art der Bremswirkung wird es möglich, die Größe des Radialdruckes und dadurch auch die Amplitude entsprechend zu ändern.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist i ein starr gelagertes, mit einem Antrieb versehenes Zahnrad mit Stirnverzahnung, welches mit einem kleineren Zahnrad 2 kämmt. Das zweite Zahnrad ist im Gehäuse 3 nachgiebig -gelagert, indem z. B. die Lager 5 der Welle 4 durch Zwischenschaltung eines elastischen Stoffes, z. B. einer Gummiplatte 6, in das Gehäuse eingesetzt sind. Zur Abbremsung können beispielsweise zwei als Wirbelbremsen dienende Schaufelkränze 7 verwendet werden. Es können aber auch andere Mittel zur Abbremsung benutzt werden, z. B. Bandbremsen oder sonstige Einrichtungen, welche Energie verbrauchen. Mit den Lagern 5 des Zahnrades a sind Übertragungsteile 8, 9 starr verbunden, die die Schwingungen der Zahnradwelle auf den zu erregenden Körper, z. B. eine Membrane io, übertragen.
Der neue Schwingungsgenerator ist jedoch nicht auf das Zusammenwirken zweier Zahnräder beschränkt. Es können auch mehrere Zahnräder miteinander im Eingriff stehen, wovon der eine Teil starr und der andere Teil elastisch gelagert ist und wobei die Eingriffszeiten phasenverschoben sind, wodurch eine wesentliche Frequenzerhöhung erzielt werden kann.
Schallerzeuger, bei denen auf der Antriebswelle mehrere Zahnräder mit gegeneinander versetzten Zähnen angeordnet sind, so daß die Eingriffszeiten der mit ihnen zusammenwirkenden Schlagglieder phasenverschoben sind, sind an sich bekannt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen, insbesondere solcher hoher Frequenz, durch eine bewegte Verzahnung als Impulsgeber und durch Mittel, die mit den Zähnen in Wirkungsverbindung stehen und zur Aufnahme und Ableitung der Impulse dienen, gekennzeichnet durch mindestens zwei miteinander kämmende Zahnräder, von welchen das eine starr gelagert und angetrieben ist, während das andere eine elastische Lagerung und Mittel zur Ableitung der Schwingungsimpulse besitzt. z. Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen. nach dem Anspruch i, gekennzeichnet durch Mittel zuiAAbbremsen der Drehgeschwindigkeit des elastisch gelagerten Zahnrades. 3. Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsimpulse von den Wellen, lagern des elastisch gelagerten Zahnrades abgenommen und z. B. durch Gestänge zu dein zu erregend@enTeil weitergeleitet werden. .I. Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung von mehr als zwei miteinander im Eingriff stehenden Zahnrädern die Eingriffe zeitlich phasenverschoben erfolgen. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften Nr. 32 14I, 7 I5 O53 ; USA.-Patentschrift Nr. 1 773 543.