EP0059313A2

EP0059313A2 - Vibrator

Info

Publication number: EP0059313A2
Application number: EP82100474A
Authority: EP
Inventors: Jean Netter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-26
Filing date: 1982-01-23
Publication date: 1982-09-08
Also published as: ES509595A0; EP0059313A3; DE3107238A1; AU560451B2; ES8302485A1; AU8742082A; DE3107238C2; US4526049A

Abstract

Vorgesehen ist ein Vibrator zum Rütteln von Materialien mit einem Antrieb, einer mit diesem verbindbaren und mindestens über ein Lager am Gehäuse abgestützten Welle und mit einer von der Welle gehalterten Unwucht in Form einer zur Welle exzentrisch angeordneten trägen Masse. Zur Verbesserung eines Vibrators dieser Art dahingehend, daß eine größere Montagefreundlichleit gegeben ist, wurde errlindungsgemäß vorgesehen, daß die Unwucht (10) auf der Welle (5) lose angeordnet ist. Dabei ist es auch zweckmëßig, wenn die die Unwucht (10) unter Anlage an die Welle (5) diese mindestens teilweise umschließend vorgesehen ist. Wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Unwucht (10) halbzylinderförmig ausgebildet ist und an beiden Enden Lagerschalen (12) aufweist, haben diese im Verhältnis zur trägen Masse der Unwucht geringes Gewicht und dienen lediglich der Umschließung der Welle und Gewährleistung einer Berührungsfläche oder Berührungslinie. Längs dieser besteht beim Anlaufen des Vibrators eine geringe Reibung, durch welche die Unwucht geringfügig in Drehung versetzt wird. Es ist auch der Einsatz leichterer Lager hierdurch möglich.A vibrator is provided for vibrating materials with a drive, a shaft that can be connected to it and supported at least via a bearing on the housing, and with an imbalance held by the shaft in the form of an inertial mass eccentrically arranged with respect to the shaft. In order to improve a vibrator of this type in such a way that there is greater ease of installation, it was provided according to the invention that the unbalance (10) on the shaft (5) is loosely arranged. It is also expedient if the unbalance (10) is provided at least partially enclosing the shaft (5). If, according to a further embodiment of the invention, the unbalance (10) is semi-cylindrical and has bearing shells (12) at both ends, these are light in relation to the inertial mass of the unbalance and only serve to enclose the shaft and ensure a contact surface or line of contact. Along the length of the vibrator, there is little friction, which causes the imbalance to rotate slightly. This also makes it possible to use lighter bearings.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vibrator zum Rütteln von Materialien mit einem Antrieb, einer mit diesem verbindbaren und mindestens'über ein Lager am Gehäuse abgestützten Welle und mit einer von der Welle gehaltenen Unwucht in Form einer zur Welle exzentrisch angeordneten trägen . Masse.The invention relates to a vibrator for shaking materials with a drive, a shaft that can be connected to it and supported at least by a bearing on the housing, and with an unbalance held by the shaft in the form of a sluggishly arranged shaft. Dimensions.

Es gibt die verschiedensten Arten von Vibratoren der vorstehend bezeichneten Art, von denen z.B. einige an Behältern zu deren Entleerung oder zum Rütteln von Maschinenbauteilen, z.B. Transporteinrichtungen und dergleichen, eingesetzt werden, um fließfähige Stoffe fließfähig zu halten. Gerade beim Transport von Schüttelgütern sind solche Vibratoren zweckmäßig.There are various types of vibrators of the type described above, of which e.g. some on containers for emptying or shaking machine components, e.g. Transport devices and the like can be used to keep flowable materials flowable. Such vibrators are particularly useful when transporting bulk goods.

Ein weiteres Anwendungsgebiet der eingangs erwähnten bekannten Vibratoren ist die Verdichtung von Baustoffen, insbesondere Beton. Hier sind Vibratoren mit rohrförmigem Gehäuse bekannt, in dem nebeneinander ein Elektromotor und eine Unwucht angeordnet sind, die beiderseits im Gehäuse gelagert sind. Häufig bestehen die die Unwucht tragende Welle und der Rotor des Elektromotors aus einem Stück. Es sind aber auch Antriebsverbindungen bekannt. Diese Rüttelflaschen oder auch Innenrüttler genannten Vibratoren sollen gut montierbar sein. Lager sind Verschleißteile und müssen in bestimmten Abständen ausgetauscht werden. Die hierzu erforderliche Montage ist beschwerlich.Another area of application of the known vibrators mentioned at the outset is the compaction of building materials, in particular concrete. Vibrators with a tubular housing are known here, in which an electric motor and an imbalance are arranged side by side, which are mounted on both sides in the housing. Often the unbalanced shaft and the rotor of the electric motor consist of one piece. However, drive connections are also known. These vibrating bottles or vibrators called internal vibrators should be easy to assemble. Bearings are wear parts and must be replaced at certain intervals. The assembly required for this is difficult.

Allen bekannten Vibratoren mit Unwucht ist gemeinsam, daß auf der vom Antrieb gedrehten Welle ein Exzenter bzw. eine Unwucht sitzt, die in der Regel mit der Welle kraftschlüssig verbunden ist. Die bekannte Unwucht wird beispielsweise durch Schweißen, Schrauben,Klemmen oder auch Anformung an die Welle kraftschlüssig mit dieser verbunden. Die durch die Rotation der Unwucht entstehende Fliehkraft wird über Lager auf das Gehäuse übertragen, so daß dieses in erwünschter Weise die Materialien rüttelt.All known vibrators with unbalance have in common that an eccentric or an unbalance sits on the shaft rotated by the drive, which is generally non-positively connected to the shaft. The known imbalance is non-positively connected to the shaft, for example, by welding, screwing, clamping or also molding. The centrifugal force caused by the rotation of the unbalance is transmitted to the housing via bearings so that it shakes the materials in the desired manner.

Mit Nachteil ist die Montage der Lager für die Welle mit Stillstandszeiten verbunden, die besonders dadurch ins Gewicht fallen, daß die verhältnismäßig schnell verschleissenden Lager, deren Innenring fest auf der Welle aufgezogen ist, nur schwierig entfernt werden können. Hierzu werden im bekannten Falle Abzieheinrichtungen verwendet, die nur mit Mühe zwischen die Unwucht und das Lager hineingebracht werden können. Nur dann aber, und insbesondere wenn der Lagerinnenring von der Abzieheinrichtung mit erfaßt wird, kann die Demontage und das Austauschen der Lager mit Erfolg durchgeführt werden.Disadvantageously, the assembly of the bearings for the shaft is associated with downtimes, which are particularly significant in that the relatively quickly wearing bearings, the inner ring of which is firmly mounted on the shaft, can only be removed with difficulty. In the known case, pullers are used for this purpose can only be brought between the unbalance and the bearing with difficulty. However, only then, and in particular if the bearing inner ring is also gripped by the pulling device, can the dismantling and replacement of the bearings be carried out successfully.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Vibrator der eingangs näher bezeichneten Art so zu verbessern, daß eine größere Montagefreundlichkeit gegeben ist.The object of the invention is therefore to improve the vibrator of the type specified in the introduction in such a way that it is easier to install.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Unwucht auf der Welle lose angeordnet ist. Während man bisher mit Selbstverständlichkeit immer davon ausging, daß ein Exzenter oder eine Unwucht von einer Welle nur dadurch mit Erfolg in Rotation gebracht werden kann, wenn die bekannte Unwucht an der Welle in der oben beschriebenen Weise befestigt wird, ist der Erfinder hier einen konträren Weg gegangen und hat die Kupplung zwischen die Welle und der Unwucht als eine Art lose Aufhängung ausgebildet.This object is achieved according to the invention in that the unbalance is loosely arranged on the shaft. While it has always been taken for granted that an eccentric or an unbalance from a shaft can only be successfully rotated if the known unbalance is attached to the shaft in the manner described above, the inventor is a contradictory approach here gone and designed the coupling between the shaft and the unbalance as a kind of loose suspension.

Im Gegensatz zu den bekannten Vibratoren ist erfindungsgemäß die Unwucht nun nicht mehr kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbunden. Zwischen Unwucht und Welle kann man sich im Ruhezustand des erfindungsgemäßen Vibrators eine Berührung ohne die vorgenannte Verbindung vorstellen, so daß bei Anlaufen oder bei beginnendem Drehen der Welle die Unwucht wie ein träger Körper gegenüber dem Umfang der Welle zunächst zurückbleibt. Die erwähnte Berührung stellt die Voraussetzung dar für eine zunächst geringfügige Reibung zwischen den beiden Teilen: Welle und Unwucht. Bei zunehmender Drehzahl der Welle hingegen erhöht sich die Reibung, und die Unwucht wird beschleunigt. Die Praxis hat gezeigt, daß trotz der losen Anordnung der Unwucht auf der Welle tatsächlich ein Rütteln in dem angestrebten Sinn erreicht werden kann. Mit Vorteil kann man nun aber das zu ersetzende Lager zusammen mit der losen Unwucht von der Welle abziehen.In contrast to the known vibrators, the unbalance according to the invention is now no longer non-positively connected to the drive shaft. Between the unbalance and the shaft, one can imagine a contact without the aforementioned connection in the idle state of the vibrator according to the invention, so that when the shaft starts or rotates, the unbalance initially remains behind the circumference of the shaft like a sluggish body. The contact mentioned is the prerequisite for an initially slight friction between the two parts: shaft and unbalance. In contrast, as the shaft speed increases, the friction increases and the unbalance is accelerated. Practice has shown that despite the loose arrangement of the unbalance on the shaft, shaking in the intended sense can actually be achieved. However, it is now advantageous to pull the bearing to be replaced together with the loose unbalance from the shaft.

Dieser Vorteil ist bei allen Arten von Vibratoren gewährleistet, ob diese nun elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder auf irgendeine andere Weise angetrieben werden. Der Vorteil ist nicht nur bei solchen Vibratoren gegeben,bei denen die Welle Bestandteil des Motors ist, wie z.B. bei Innenrüttlern zum Verdichten von Beton, sondern ist auch bei solchen Vibratoren gewährleistet, bei welchen die Welle über eine feste oder flexible Kupplung mit dem Antrieb verbunden ist, bei denen eine biegsame Welle zwischengeschaltet ist, bei denen größere oder kleinere Entfernungen zwischen dem Antrieb und der Welle mit der Unwucht versehen sind.This advantage is guaranteed for all types of vibrators performs whether these are driven electrically, pneumatically, hydraulically or in any other way. The advantage is not only given for vibrators in which the shaft is part of the motor, such as internal vibrators for compacting concrete, but also for vibrators in which the shaft is connected to the drive via a fixed or flexible coupling is in which a flexible shaft is interposed, in which larger or smaller distances between the drive and the shaft are provided with the unbalance.

Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Unwucht unter Anlage an die Welle diese mindestens teilweise umschließend vorgesehen. Die Unwucht kann z.B. durch ein die Welle mittig oder an einer anderen in Längsrichtung geeigneten Stelle umschließendes Bauteil gehalten werden, so daß eine hohe Unwucht - und damit Rüttlerwirkung - erreicht ist, obwohl die Halterung der Unwucht durch die Welle einwandfrei gewährleistet ist.In an advantageous further embodiment of the invention, the unbalance is provided at least partially enclosing the shaft. The unbalance can e.g. are held by a component enclosing the shaft in the middle or at another location suitable in the longitudinal direction, so that a high unbalance - and thus vibrating effect - is achieved, although the unbalance is properly supported by the shaft.

Hier wird als besonders bevorzugte Ausführungsform angesehen, wenn der Vibrator ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß die Unwucht halbzylinderförmig ausgebildet ist und an beiden Enden Lagerschalen aufweist. Diese Lagerschalen haben im Verhältnis zur trägen Masse der Unwucht geringes Gewicht und dienen lediglich der Umschließung der Welle und Gewährleistung einer Berührungsfläche oder Berührungslinie. Längs dieser besteht beim Anlaufen des erfindungsgemäßen Vibrators eine geringe Reibung, durch welche die Unwucht geringfügig zur Drehbewegung versetzt wird. Hierdurch entstehen Fliehkräfte, welche den Unwuchtkörper an der der größeren Masse gegenüberliegenden Seite, d.h. an der Stelle der Lagerschalen oder der die Welle umschließenden Bauteile, anpressen und mitnehmen, bis die Drehzahl der Unwucht einerseits und der Welle andererseits in jeweils anderer beliebiger Position der Unwucht auf der Welle synchron ist. Die Reibung zwischen den die Welle berührenden Flächen der Lagerschalen und der Welle wird nämlich mit zunehmender Drehzahl langsam gesteigert, weil sich die Fliehkraft quadratisch mit der Drehzahl erhöht.It is considered to be a particularly preferred embodiment here if the vibrator is further characterized in that the imbalance is semicylindrical and has bearing shells at both ends. These bearing shells have a low weight in relation to the inertial mass of the unbalance and only serve to enclose the shaft and ensure a contact surface or line of contact. Along this, there is little friction when the vibrator according to the invention starts up, by means of which the unbalance is set slightly to the rotary movement. This creates centrifugal forces which press and take the unbalance body on the side opposite the larger mass, ie at the location of the bearing shells or the components surrounding the shaft, until the rotational speed of the unbalance on the one hand and the shaft on the other in any other position of the unbalance the shaft is in sync. The friction between which the shaft be Touching surfaces of the bearing shells and the shaft is slowly increased with increasing speed, because the centrifugal force increases quadratically with the speed.

Aber nicht nur die die Welle umschließenden Bauteile und nicht nur die Lagerschalen schaffen die Reibung zwischen Welle und Unwucht zur Mitnahme der Unwucht bei sich drehender Welle, sondern die Reibung ergibt sich allgemein zwischen den sich drehenden Teilen einerseits und der Unwucht andererseits. Außer der Welle, die sich .im Betrieb dreht,befindet sich auch der Lagerinnenring, um nur ein Beispiel zu nennen, in Drehung, und je nach Anordnung und Lage des Vibrators'können weitere Teile durch Anlage, Verkantung und Gewichtsrichtung in Reibberührung zueinander stehen. Dies wird verständlich, wenn man die Entleerungsrüttler einerseits und die Rüttelflaschen zum Verdichten von Beton andererseits betrachtet, bei denen jeweils unterschiedliche Positionen erforderlich sind. Die Rüttelflasche wird bekanntlich in den Beton vertikal hineingehängt.But not only the components enclosing the shaft and not only the bearing shells create the friction between the shaft and the unbalance to take the unbalance with the rotating shaft, but the friction generally results between the rotating parts on the one hand and the unbalance on the other. In addition to the shaft that rotates during operation, the bearing inner ring, to name just one example, is also rotating, and depending on the arrangement and position of the vibrator, other parts can come into frictional contact with one another due to the system, canting and weight direction. This is understandable if you look at the emptying vibrators on the one hand and the vibrating bottles for compacting concrete on the other, where different positions are required. The vibrating bottle is known to be hung vertically in the concrete.

Die lose Anordnung der Unwucht auf der Welle ist praktisch bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform das Umgreifen der Lagerschalen an der Unwucht über die Welle bzw. das Aufstecken der an den beiden Enden die Lagerschalen aufweisenden Unwucht auf die Welle. Die Lagerschalen oder die anderweitigen die Welle umschließenden Bauteile sitzen mit einer gewissen Passung auf der Welle. Mit anderen Worten besteht zwischen Welle und Lagerschale ein verhältnismäßig geringes Spiel.The loose arrangement of the unbalance on the shaft is practically in the preferred embodiment described above the gripping of the bearing shells on the unbalance over the shaft or the fitting of the unbalance having the bearing shells at both ends onto the shaft. The bearing shells or the other components surrounding the shaft sit on the shaft with a certain fit. In other words, there is relatively little play between the shaft and the bearing shell.

Geht man bei einem speziellen Ausführungsbeispiel von einem Vibrator mit einem Wellendurchmesser von ca. 20 mm aus, wobei die Welle mit etwa 200 U/Sek. angetrieben werden kann, dann beträgt das vorgenannte Spiel zwischen Welle und Lagerschale an der maximalen Stelle etwa 1/10 mm.Assuming a special embodiment of a vibrator with a shaft diameter of about 20 mm, the shaft with about 200 U / sec. can be driven, then the aforementioned play between the shaft and the bearing shell at the maximum point is about 1/10 mm.

- Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden _Be-schreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig.1 eine Explosionsdarstellung eines Vibrators zum Innenverdichten_' von Beton mit der erfindungsgemäßen. Unwucht und
Fig.2 eine Schnittansicht durch den zusammengebauten Vibrator vor dessen Unwucht, wobei die Welle geschnitten ist und die Unwucht in Draufsicht gesehen wird.

- Other advantages, features and possible uses of the present invention will become apparent from the following _B e-scription of a preferred embodiment in conjunction with the drawings. Show it:

1 shows an exploded view of a vibrator to the inner compression _'of concrete with the present invention. Unbalance and
2 shows a sectional view through the assembled vibrator before its unbalance, the shaft being cut and the unbalance being seen in a top view.

In bekannter Weise ist auch bei dem in Fig.1 gezeigten Vibrator zum Innenverdichten von Beton das linke Ende eine Spitze 1, die am Gehäuse 2..befestigt wird. Auf der gegenüberliegenden rechten Seite der Fig.1 sieht man den Stator 3, dessen äußere Oberfläche bündig mit der des Gehäuses 2 in Anlage kommt, wenn die einzelnen Bestandteile des Vibrators der Fig.1 zusammenmontiert sind. Im Inneren des Gehäuses 2 und des Stators 3 befindet sich nach der Montage der Rotor 4, der einstückig mit der Welle 5 verbunden ist. Die Welle 5 ist über zwei Lager 6 und 7 gegen das Gehäuse 2 abgestützt, während das rechte Ende 8 des Rotors 4 über ein weiteres Lager 9 gegen den Stator 3 abgestützt ist. Zwischen den Lagern 6 und 7 ist auf der Welle 5 die allgemein mit 10 bezeichnete Unwucht lose angeordnet.In a known manner, also in the vibrator shown in FIG. 1 for the internal compaction of concrete, the left end is a tip 1, which is attached to the housing 2.. On the opposite right-hand side of FIG. 1, the stator 3 can be seen, the outer surface of which comes flush with that of the housing 2 when the individual components of the vibrator of FIG. 1 are assembled. The rotor 4, which is connected in one piece to the shaft 5, is located in the interior of the housing 2 and the stator 3. The shaft 5 is supported against the housing 2 via two bearings 6 and 7, while the right end 8 of the rotor 4 is supported against the stator 3 via a further bearing 9. Between the bearings 6 and 7, the unbalance, generally designated 10, is loosely arranged on the shaft 5.

Bei der Draufsicht bzw. Schnittansicht der Fig.2 erkennt man, wie die Unwucht 10 auf die Welle 5 aufgesteckt ist. Das hier gezeigte Spiel S ist zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt.The plan view or sectional view of FIG. 2 shows how the unbalance 10 is fitted onto the shaft 5. The game S shown here is exaggerated for illustration.

Die Unwucht hat die Form eines halbzylindrischen Körpers, wobei der Zylinder in seiner Längsachse als halbiert aufzufassen ist. Zusätzlich weist dieser Halbzylinder in Längsachsenrichtung eine muldenförmige Ausnehmung 11 auf, in welcher sich gemäß Darstellung der Fig.2 die untere Hälfte der Welle befindet. Entsprechend der perspektivischen Darstellung der Fig.1 liegt die obere Hälfte der Welle 5 frei und wird lediglich durch die an den beiden Enden der Unwucht 10 befindlichen Lagerschalen 12 umschlossen. Man erkennt, daß bei waagerechter Anordnung des in den Figuren gezeigten Vibrators die Berührung zwischen Welle 5 und Unwucht 10 längs zweier kurzer Linien erfolgt, längs denen die Unwucht über die Lagerschalen 12 an der Welle 5 anliegt. Diese Stelle ist in Fig.2.mit.13 bezeichnet.The imbalance is in the form of a semi-cylindrical body, the cylinder being understood as halved in its longitudinal axis. In addition, this half cylinder has a trough-shaped recess 11 in the longitudinal axis direction, in which the lower half of the shaft is located, as shown in FIG. According to the perspective view of Figure 1, the upper half of the Shaft 5 free and is only enclosed by the bearing shells 12 located at the two ends of the unbalance 10. It can be seen that when the vibrator shown in the figures is arranged horizontally, the contact between shaft 5 and unbalance 10 takes place along two short lines, along which the unbalance rests on the shaft 5 via the bearing shells 12. This point is designated 13 in Fig. 2..

Im Betrieb des Vibrators kann man sich vorstellen, daß zu Beginn der Drehung der Welle 5 die Unwucht 10 zunächst nur geringfügig über die Berührung an den Stellen 13 in Bewegung gebracht wird, daß hierdurch aber Fliehkräfte entstehen, welche die Reibung an den Stellen 13 erhöhen, wodurch eine stärkere Mitnahme der Unwucht 10 bei Drehen der Welle 5 erfolgt. Die im Quadrat mit der Drehzahl sich erhöhende Fliehkraft steigert damit die Reibung weiterhin, bis schließlich die Drehzahl der Welle 5 und die Unwucht 10 synchron ist.In the operation of the vibrator, one can imagine that at the beginning of the rotation of the shaft 5, the unbalance 10 is initially only slightly moved by the contact at points 13, but that this results in centrifugal forces which increase the friction at points 13, whereby a stronger entrainment of the unbalance 10 takes place when the shaft 5 is rotated. The centrifugal force, which increases in square with the speed, thus increases the friction until finally the speed of shaft 5 and unbalance 10 are synchronous.

Bei dieser Beschreibung ist außer Acht gelassen, daß noch andere sich drehende Teile eine Reibbeschleunigung auf die Unwucht 10 ausüben, z.B. der Lagerinnenring.It is ignored in this description that other rotating parts exert frictional acceleration on the unbalance 10, e.g. the bearing inner ring.

Der Sicherungsring 14 dient dem Zusammenhalten.der montierten Bauteile innerhalb der Gehäuseteile 1 bis 3.The locking ring 14 serves to hold the assembled components together within the housing parts 1 to 3.

Claims

1. Vibrator for shaking materials with a drive, a connectable with this and supported at least via a bearing on the housing shaft and with an unbalance held by the shaft in the form of an inertial mass eccentrically arranged to the shaft, characterized in that the unbalance (10 ) is loosely arranged on the shaft (5).

2. Vibrator according to claim 1, characterized in that the unbalance (10) is provided at least partially enclosing the shaft (5).

3. Vibrator according to claim 1 or 2, characterized in that the imbalance (10) is semicylindrical and has bearing shells (12) at both ends.