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Vibrator Die Erfindung bezieht sich auf Vibratoren zum Übertragen
änderungsfähiger Kraftimpulse von beträchtlicher Größe und hoher Frequenz, um einen
Maschinenbauteil in Schwingung zu versetzen, von dem der Vibrator selbst ein Teil
ist. Derartige Vibratoren werden beispielsweise häufig in Maschinen zum Abbauen
von Kohle und ähnlichen Mineralien eingebaut.
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Mechanische Vibratoren sind bereits bekannt, bei denen die Vibrationsimpulse
durch Zentrifugalkräfte eines exzentrischen Rotors und von Federn oder durch zwei
exzentrische Rotoren, die parallel zueinander eingestellt sind und in entgegengesetzten
Richtungen rotieren, oder auch durch eine unausbalancierte Kurbeleinrichtung hergestellt
werden, welche einem verhältnismäßig schweren Teil eine schnelle Hin- und Herbewegung
überträgt. Von anderen bekannten Arten von Vibratoren seien elektromagnetische Vibratoren,
bei denen die Vibrationsimpulse durch elektromagnetische Kräfte hergestellt werden,
die abwechselnd in zwei entgegengesetzten Richtungen wirken oder in einer Richtung
entgegen der Wirkung von Federn, und pneumatische Vibratoren genannt, bei denen
ein verhältnismäßig schwerer Teil, der bei den meisten Rauarten ein in einem Zylinder
verschiebbarer
Kolben ist, eine Hin- und Herbewegung von hoher Frequenz
erhält, oder es kann auch eine Schlag-oder Perkussionswirkung benutzt werden.
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Ein Hauptzweck der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten
Vibrators, welcher im allgemeinen mehr geeignet und wirksamer als die bisher in
Gebrauch befindlichen ist.
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Gemäß der Erfindung kommt ein Vibrator zum Crbertragen änderungsfähiger
Kraftimpulse von beträchtlicher Größe und hoher Frequenz für einen Maschinenbauteil
zur Verwendung, um dessen Hin-und Herbewegung zu verursachen. Dieser Vibrator weist
eine Mehrzahl beweglicher Teile oder Schlagglieder auf, die eine schnelle Hin- und
Herbewegung ausführen und in zwei entgegengesetzten Richtungen auf diesen Maschinenbauteil
unter der Ein-Wirkung von Hammerstempeln aufschlagen, welche durch eine motorisch
angetriebene hydraulische Pumpe durch Vermittlung einer praktisch unzusammendrückbaren
hydraulischen Flüssigkeit betätigt werden. Der Maschinenbauteil, gegen den die bewegbaren
Teile anstoßen, ist vorzugsweise mit Gummi- oder elastischen Kissen versehen, um
die Schläge auf einen jeden gewünschten Grad zu regeln und um ferner die Geräusche
zu verringern. Um diese Hin- und Herbewegung eines jeden Schlaggliedes herbeizuführen,
können ein doppelt wirkender oder zwei einfach wirkende hydraulische Hammerstempel
vorgesehen sein, denen die Flüssigkeit unter Druck mittels geeigneter Rohre und
Schiebereinrichtungen zugeleitet wird; diese Schlagglieder steuern hierbei selbsttätig
die Zuleitung der Flüssigkeit.
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Der Vibrator gemäß der Erfindung weist einen vereinigten Schieber-
und Zylinderklotz auf, in welchem ein oder mehrere längliche Schlagglieder verschiebbar
gelagert sind, so daß sie Hin- und Herbewegungen in bezug auf diesen Klotz ausführen.
Jedes Schlagglied hat an dem Ende einen Schlagkörper. Weiterhin sind in dem Klotz
hydraulische Hammerstempel angebracht, die einem jeden Schlagglied eine Hin- und
Herbewegung erteilen. Diese Hammerstempel stehen unter der Einwirkung einer hydraulischen
Flüssigkeit, die unter Druck zugeführt und darauf durch Bohrungen und Ausnehmungen
des Klotzes abgeleitet wird. Die Flüssigkeitszuleitung und -ableitung wird durch
Schiebereinrichtungen gesteuert, die gleichfalls in dem erwähnten Klotz untergebracht
sind und von den hin- und hergehenden Schlaggliedern gesteuert werden.
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Die Verwendung einer Flüssigkeit und hauptsächlich von hydraulischem
01 von niedriger Viskosität unter hohem Druck ermöglicht in, dem Vibrator
die Benutzung von Hammerstempeln von verhältnismäßig kleinem Durchmesser und einer
Rohranordnung, die eine gedrängtere Bauart hat, als dies bei pneumatischen Vibratoren
der Fall ist. Mit einer solchen hydraulischen Übertragung wird im Vergleich zu einer
pneumatischen Übertragung ein bedeutend höherer Wirkungsgrad erreicht. Ein gemäß
der Erfindung ausgebildeter hydraulischer Vibrator ist ferner für seine Verbindung
mit seinem Antriebsmotor anpaßbarer und kann Vibrationsimpulse von hoher Frequenz
(2ooo bis 4ooo je Minute) sowie von größerer Stärke übertragen, als dies mit den
bisher bekannten Bauarten möglich war.
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In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar ist Fig. i eine Schnittansicht nach der unregelmäßigen Linie
I-I der Fig. 3 und veranschaulicht eine Ausführung eines Vibr.ators, der an einem
Maschinenbauteil angebracht ist, welcher teilweise weggebrochen ist; Fig.2 ist eine
Schnittansicht nach der Linie II-II der Fig. i; Fig.3 ist ein Schnitt nach der Linie
III-III der Fig. i, wobei der Maschinenbauteil fortgelassen ist; Fig. 4 ist ein
im verkleinerten Maßstab gezeichneter schematischer Schnitt durch den Vibrator der
Fig. i und veranschaulicht die verschiedenen hydraulischen Verbindungen und das
untere Schlagglied in einer Lage, in der der Hub dieses Schlaggliedes nach links
beendet ist, während sich das obere Schlagglied in einer Lage befindet, in der es
seinen Hub nach links beginnt; Fig. 5 ist eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht, veranschaulicht
aber die Schlagglieder in der nächstfolgenden Lage, in welcher das obere Schlagglied
seinen Hub nach links beendet hat und das untere Schlagglied seinen Hub nach rechts
beginnt; Fig. 6 ist eine den Fig. 4 und 5 ähnliche Ansicht, veranschaulicht aber
die Schlagglieder in der nächstfolgenden Stellung, in der das untere Schlagglied
seinen Hub nach rechts beendet hat und das obere Schlagglied seinen Hub nach rechts
beginnt; Fig.7 ist wiederum eine den Fig. 4, 5 und 6 ähnliche Ansicht, veranschaulicht
aber die Schlagglieder in der nächstfolgenden Lage oder Endstellung, in welcher
das obere Schlagglied seinen Hub nach rechts beendet hat und das untere Schlagglied
seinen Hub nach links beginnt, d. h. in diejenige Stellung zurückkehrt, in der es
in Fig.4 dargestellt ist.
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Die Bezeichnungen unteres und oberes Schlagglied sowie die Bezeichnungen
für die Bewegungen der Schlagglieder nach links und nach rechts sollen lediglich
die Schlagglieder selbst sowie ihre Bewegungsrichtungen in den Fig. 4 bis 7 angeben.
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Der Vibrator weist einen Schieber- und Zylinderklotz i auf, der zwei
längs verlaufende Bohrungen 2, 3 hat, in denen zwei Schieberstangen 4, 5 von kolbenartiger
Bauart verschiebbar gelagert sind. In dem Klotz i sind ferner vier Bohrungen 6,
7, 8, 9 vorhanden, welche vier Zylinder bilden, in denen vier massive Kolben oder
Hammerstempel io, i i, 12, 13 arbeiten.
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An dem Klotz i sind mittels Führungsplatten 14, 15, die an dem Klotz
i durch Schrauben 16 festgelegt sind, zwei Schlagglieder 17, 18 gleitbar angebracht,
von denen jedes an seinem Ende einen Schlagkörper und einen längs verlaufenden Schlitz
19 (Fig. 2) zwecks Ineingritttretens mit Führungsteilen 20, 21 des Klotzes i hat
(Fig. 3). Ein jedes
Schlagglied ist an dem inneren Ende des Schlagkörpers
mit Lagerarmen 22, 23, 24, 25 versehen, die aus einem Stück mit den Schlagkörpern
bestehen. Diese Lagerarme stoßen an die Enden der Schieberstangen 4 bzw. 5 an, so
daß die Bewegung der Schlagglieder auf die Schieberstangen übertragen wird. Die
Kolben io, i i stoßen mit ihren Köpfen 26, 27 auf die zugehörigen inneren Enden
der Schlagkörper an, während die Kolben 12, 13 auf die Schlagkörper der Schlagglieder
17 mittels der Köpfe 28, 29 anstoßen. Die Kolben oder Hammerstempel 10, 11, 12,
13 werden in Berührung mit den inneren Enden der Schlagkörper durch Zapfen 30 (Fig.
i und 2) gehalten. Auf der Vorderseite des Klotzes i sind ein Einlaßrohr 31 und
ein gegabeltes Auslaßrohr 32 vorgesehen.
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Die beschriebene Vorrichtung kann als Ganzes durch Schrauben 33 und
Zapfen 34 auf einer Grundplatte 35 befestigt werden, welche ein Stück eines Maschinerllauteils
darstellt. Die Platte 35 ist beim Ausführungsbeispiel mit zwei aus einem Stück bestehenden
Rippen oder Lagerarmen 37, 38 versehen, von denen jeder auf seiner Innenfläche mit
einem Kissen 39 bzw. 4o aus Gummi oder einem ähnlichen elastischen Material bedeckt
ist, welches durch Stahlplatten oder andere metallene Platten 3911, -1o11 und durch
Schrauben 41 in seiner Lage gehalten wird. Diese Kissen sehen zwei elastische Stoßdämpfer
vor, die den Stoß dämpfen und regeln sowie das Geräusch der den Schlaggliedern übertragenen
Stöße verringern.
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Beim Arbeiten wird hydraulisches 01 unter Druck dem Vibrator
ständig von einer Pumpe (nicht dargestellt) mittels eines biegsamen Rohrs 42 zugeführt,
welches an das Einlaßrohr 31 mittels eines Verbindungsstücks .43 angeschlossen ist.
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Die Ölbohrungen oder -ausnehmungen innerhalb des Klotzes i, welche
Öl unter hohem Druck enthalten, sind in den Zeichnungen unbedruckt gehalten, während
diejenigen Bohrungen und Ausnehmungen, welche das austretende Öl enthalten, mit
waagerechten gestrichelten Linien versehen sind. Die allgemeine Strömungsrichtung
des Öls ist in den Fig. i bis 3 durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet.
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Von dem Einlaßrohr 31 tritt das Öl durch die zentrale Bohrung 44 (Fig.2
bis 7) hindurch ein und fließt gleichzeitig in die beiden Ausnehmungen 45 und 46;
je nach der Lage der Schieberstangen 4 und 5 fließt <las Ü1 zu den Arbeitskolben
io, 11, 12, i3. In der in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellten Lage wird das unter
Druck stehende 01
mittels der Bohrungen 47 und .4S dem Kolben 13 und gleichzeitig
mittels der Bohrungen 49 und 5o dem Kolben io zugeführt. In dieser Arbeitsstufe
verbleibt das Schlagglied 17, welches sich bereits in die eine Grenzstellung bewegt
hat, unter dem Druck des Kolbens 13 stehen und drückt auf den Lagerarm 38, während
das Schlagglied 18 sich in der durch den Pfeil 51 (Fig. 4) angegebenen Richtung
unter der Einwirkung der durch den Öldruck auf den Kolben io wirkenden Kraft bewegt,
bis es eine» Schlag a;tf die "heile 40a und 40 und somit auf den Lagerarm 38 ausübt.
Zu derselben Zeit « ird der Kolben i i durch den gegenüberliegenden Schlagkörper
des sich vorbewegenden Schlaggliedes 18 einwärts gestoßen, und das Öl wird durch
die Bohrungen 52 und 53 hindurch in die,Öffnung 55 des gegabelten Rohrs 32 und dann
durch den biegsamen Schlauch 56, welcher an dem Rohr 32 mittels des Verbindungsstücks
56° angebracht ist, in einen nicht dargestellten Ölbehälter abgeleitet.
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Die Bewegung des Schlaggliedes 18 bewegt gleichzeitig die Schieberstange
4 in die nächstfolgende Lage (Fig. 5). In dieser Stellung der Teile wird weiter
Öl unter Druck dem Kolben io mittels der offengelegten Bohrungen 49, 50 zugeführt,
und der Kolben fährt fort, das Schlagglied 18 an den Lagerarm 38 anzudrücken; das
unter Druck stehende 0I wird auch von der Bohrung 44 dem Kolben 12 mittels der Bohrungen
57, 58 zugeführt. In dieser Arbeitslage bewegt der Kolben 12 sich infolge des Öldrucks
in der durch den Pfeil 59 (Fig. 5) angegebenen Richtung und stößt zu derselben Zeit
auf das Schlagglied 17, bis dieses einen Schlag auf den Lagerarm 37 mittels der
Teile 39"
und 39 ausübt. Das 01 von dem Kolben 13, der einwärts gestoßen
worden ist, entweicht mittels der Bohrungen 48 und 61 zu der Öffnung 55 und dann
durch das gegabelte Rohr 32 und den biegsamen Schlauch 56 wie im vorher beschriebenen
Fall.
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Gleichzeitig mit dem Schlagglied 17 wird die Schieberstange 5 verschoben,
welche die in Fig.6 dargestellte neue Stellung einnimmt, wodurch die Bohrung 49
abgeschlossen und die Bohrung 6:4 freigelegt wird. In dieserLage derTeile wird weiter
01 unter Druck dem Kolben 12 mittels der immer noch offengelegten Bohrungen
57 und 58 zugeleitet und ein Druck auf das Schlagglied 17 ausgeübt, wobei das
01 gleichzeitig dem Kolben i i mittels der nunmehr offengelegten Bohrungen
64 und 65 zugeführt wird. In dieser Arbeitslage verschiebt sich der Kolben i i in
der durch den Pfeil 66 (Fig. 6) angegebenen Richtung, bis das Schlagglied 18 einen
Stoß auf den Lagerarm 37 mittels der Teile 39a und 39 ausübt. Das Arbeitsöl entweicht
gleichzeitig durch den einwärts gestoßenen Kolben io mittels der Bohrungen
50 und 67 in die Bohrung 68, das gegabelte Rohr 32 und den Schlauch 56.
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Das sich verschiebende Schlagglied 18 bewegt auch die Schieberstange
4 in die in Fig. 7 gezeigte Lage, wodurch die Bohrung 57 abgeschlossen und die Bohrung
47 freigelegt wird. In dieser neuen Endlage wird das Öl unter Druck, während es
immer noch dem Kolben i i mittels der immer noch freigelegten Bohrungen 64, 65 zugeführt
wird und somit weiterhin einen Druck auf das Schlagglied 18 ausübt, auch dem Kolben
13 mittels der nunmehr freigelegten Bohrungen 47, 48 zugeleitet, und demzufolge
werden der Kolben 13 und das Schlagglied 17 in die durch den Pfeil 69 (Fig.7)
angegebene Richtung gedrückt, bis dieses einen Stoß auf den Lagerarm 38 mittels
der Teile 40a und 4o ausübt. Zu derselben Zeit wird das 01, das seine Wirkung
ausgeübt hat, unter der Einwirkung des Kolbens 12
ausgestoßen und
fließt mittels der Bohrungen 58 und 70 in die Bohrung 68, das Rohr 32 und
den Schlauch 56 wie in dem oben beschriebenen Fall.
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Nach Beendigung des zuletzt beschriebenen Arbeitshubs befindet sich
das Schlagglied 17 wieder in der in Fig.4 dargestellten Lage. Der Vibrator arbeitet
somit in Arbeitsgängen von vier Hüben oder Schlägen in einem jeden Arbeitsgang.
Diese Arbeitskreisläufe und Schlagwirkungen setzen sich ununterbrochen fort, solange
01 unter Druck zugeleitet wird.
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Die Frequenz der Vibrationen eines arbeitenden Bauteils, die durch
den Vibrator verursacht wird, ist im allgemeinen gleich der Frequenz der erteilten
Schlagwirkungen oder Hübe, deren Anzahl je Minute viermal größer als die Anzahl
der vollen Arbeitskreisläufe des Vibrators ist. Die Frequenz oder die Anzahl der
Schläge je Minute eines gegebenen Vibrators, der für seine Kolben einen gegebenen
Durchmesser und eine gegebene Hublänge hat, hängt von der Ölmenge ab, die durch
den Vibrator hindurchgeht. Die Menge oder das Volumen des Öls, das durch den Vibrator
hindurchgedrückt werden kann, hängt wiederum von dem ausgeübten Druck ab. Demzufolge
kann die Häufigkeit der Vibrationen leicht dadurch geregelt werden, daß man den
Druck, des dem Vibrator zugeführten Öls ändert.
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Der beschriebene Vibrator kann bei allen Bauarten von Bergbaumaschinen,
Fördervorrichtungen oder anderen Maschinen benutzt werden, welche einen Vibrationseffekt
verwenden. Beispiele solcher Maschinen, an welche der Vibrator angeschlossen werden
kann, sind: Schneidmesser, Zuführungsvorrichtungen, Beförderungsgeräte, Schüttelsiebe
od. dgl.