EP0406480B1 - Rotationsvibrator - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
- B06B1/16—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
- B06B1/161—Adjustable systems, i.e. where amplitude or direction of frequency of vibration can be varied
Definitions
- the invention relates to a rotary vibrator according to the preamble of claim 1.
- the invention relates in particular to rotary vibrators which serve to drive vibrating troughs whose delivery capacity can be adjusted as a result of the adjustability of the rotary vibrator.
- Such rotary vibrators work with two imbalances, the masses of which can be adjusted in their eccentricity to the inner shafts in such a way that the amplitudes of the vibrations can be adjusted between a maximum value and a minimum value.
- the adjustment enables the use of mechanical gears, which, compared to electric or hydraulic adjustment gears, can transmit considerably greater forces largely without wear and with little maintenance.
- such rotary vibrators are suitable for the rational drive of high-performance conveyors, for example in the mining of mountain and coal vibrating troughs, which are used under the foothills of bunkers and form an adjustable intermediate conveyor for belt conveying.
- the invention is based on a rotary vibrator of a known type according to EP-A-0 201 050 (DE-OS 35 16 145).
- the inner shafts which are synchronously driven at one end via a spur gear, run in opposite directions in a housing, on which the unbalances are arranged in a rotationally fixed manner.
- the standing hollow shafts can be moved on the inner shafts with a slide that is axially adjustable from the other side of the housing and thereby form the drive of an adjusting gear assigned to an imbalance.
- the input of each of these gears consists of a rack fixed on the hollow shaft, which eccentrically adjusts the unbalance guided on the inner shaft via a pinion.
- Each unbalance must be mounted and guided radially displaceably on one side of the inner shaft. Both adjustment gears are subject to the mass accelerations of the unbalances and are therefore heavily loaded.
- the storage and the drive required for the unbalance adjustment take up a considerable amount of space. This results in unfavorable housing dimensions, in particular if the driven machine demands considerable energy from the rotary vibrator and can only provide a limited space. This is particularly the case with vibratory conveyors, sieves or the like. Machines the case.
- the invention has for its object to provide a powerful and handy rotary compressor of the type described.
- the guidance of the unbalance is shifted to the inner shaft eccentric so that, depending on the angle of rotation of the unbalance, the eccentricity of the shaft eccentric increases or decreases according to the mass of the unbalance, e.g. is reduced to zero.
- the adjustment and setting of the vibration amplitudes takes place during the rotation of the masses by the rotating hollow shafts with the help of the planetary gear via which the synchronism of the hollow shafts and the inner shafts is disturbed, so that both hollow shafts with respect to the inner shafts or vice versa the inner shafts with respect to the hollow shafts Change the angular position and change or adjust the vibration amplitude.
- the rotary vibrator according to the invention can be restricted radially and axially to the shafts to extremely small dimensions despite considerable masses in the unbalance.
- the planetary gear is seated outside the imbalance. It allows the smallest adjustment paths and thus enables sensitive regulation of the vibration amplitudes. Machines provided with the rotary vibrator according to the invention, in particular vibrating troughs, can therefore be adjusted accordingly, in particular regulated in their respective delivery capacity.
- the unbalances are nested inside one another at maximum vibration amplitude, the nested unbalance being roller-shaped, while the mass of the other unbalances is distributed over the two disks. This makes it possible to axially stretch the housing if larger masses are required in the unbalance, but to keep the housing narrow radially to the shafts.
- Such housing shapes can be used particularly cheaply on frame constructions, such as are present on the above-mentioned vibrating channels.
- the hollow shafts rotate at the same speed as the inner shafts. If the vibration amplitudes are set, the hollow and inner shafts must be adjusted relative to each other by the same arc angle. The easiest way to achieve this is with the features of claim 3.
- the connection of the sun gear with the two shafts is also favorable because it includes the trains of the planetary gear in the hollow shaft drive and smaller gear wheel diameters can be used to reduce the size.
- the moving parts of a rotary vibrator (5) are accommodated in a housing (3) consisting of two halves (1, 2) with a screwed-on housing cover (4).
- a drive acts on a stub shaft (6) via a pinion on a spur gear (7, 8) each of a hollow shaft (9, 10).
- the hollow shaft (10) is rotatably mounted in the housing at (12) with a stub (11) of an inner shaft.
- the hollow shaft end is designed as a pinion (14) which rotates the planet gears (15) of a stationary planet carrier (16).
- the sun gear (17) rotates, which drives an inner shaft (19) via a pinion (18), which is arranged concentrically in the hollow shaft (9).
- An internal shaft (22) is rotated in opposite directions to the internal shaft (19) via a spur gear (20, 21), which is housed concentrically in the hollow shaft (10).
- the inner shaft (19) is provided with a pair of disk-shaped shaft eccentrics (23, 24).
- the two unbalanced masses (25, 26) are rotatably mounted on the circumference of the two disc eccentrics. These are entrained by a radial arm (27), which is attached to the hollow shaft (9) in a rotationally fixed manner and has a slot guide (28) for an entraining finger (29) which is fastened in the end face of the unbalanced mass (25).
- the unbalanced mass (26) is carried along by the unbalanced mass (25) via a half-shell (30).
- the inner shaft (22) also has a rotating shaft eccentric (31).
- the unbalanced mass (32) is rotatably mounted on it and is carried by two radial arms (33, 34) via a respective front finger (35, 36). These driving fingers run according to the driving finger (29) of the unbalanced mass (25, 26) in a radial guide of the arms (33, 34). As can be seen from FIG. 1, the roller-shaped unbalanced mass (32) is nested between the two disc-shaped unbalanced masses (25, 26) and their eccentric (23, 24) with their eccentric (31).
- the unbalanced mass (32) and the shaft eccentric (31) have a common center of gravity at (37) in Fig. 3, in the dashed line the extent of the unbalanced mass and its maximum eccentricity and vibration amplitude.
- the unbalanced masses (25, 26) and shaft eccentrics (23, 24) have their focus at (38) in Fig. 3, in dashed lines the extent of these two masses is shown. Since the bores of the three unbalanced masses or centrifugal masses are arranged eccentrically to the circumference, a relative rotation of the inner shafts (19, 22) increases the eccentricity of the shaft eccentrics (23, 24 and 31) with the aid of the centrifugal masses (25, 26, 32) or to compensate for the eccentricity, in which case all shafts rotate without vibrations. Due to the gear connection of the inner and hollow shafts, the eccentricities of all unbalanced masses are adjusted uniformly.
- the described moving parts of the rotary vibrator (5) run in the oil mist, which is generated with the rotating parts from an oil sump in the housing. Radial bores supply the shaft bearings that are not directly in the oil mist with lubricant, which largely eliminates wear problems.
- the housing is attached to a machine via housing bores and can transmit directional vibrations.
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 Verstellbarkeit des Rotationsvibrators in ihrer Förderleistung einstellbar sind. Solche Rotationsvibratoren 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 Verstellung ermöglicht die Verwendung mechanischer Getriebe, welche gegenüber elektrischen oder hydraulischen Verstellgetrieben erheblich größere Kräfte weitgehend verschleißfrei und wartungsarm sicher übertragen können. Dadurch eignen sich solche Rotationsvibratoren für den rationellen Antrieb von Förderern erheblicher Leistung, z.B. im Bergbau von Berge- und Kohleschwingrinnen, die unter den Ausläufern von Bunkern verwendet werden und ein einstellbares Zwischenfördermittel für die Bandförderung bilden.
- Die Erfindung geht von einem Rotationsvibrator bekannter Art gemäß EP-A-0 201 050 (DE-OS 35 16 145) aus. Hierbei laufen in einem Gehäuse die an einem Ende über ein Stirnradgetriebe 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 Unwuchten 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 begrenzten 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 Synchronlauf der Hohlwellen und der Innenwellen gestört wird, so daß beide Hohlwellen gegenüber den Innenwellen 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. Es läßt geringste Verstellwege zu und ermöglicht dadurch eine feinfühlige 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 Handlichkeit des neuen Rotationsvibrators zu steigern, ist im Anspruch 2 beschrieben. Hierbei sind die Unwuchten bei maximaler Schwingungsamplitude ineinandergeschachtelt, 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 verwenden, 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 Sonnenrades mit den beiden Wellen auch deshalb günstig, weil dadurch die Züge des Planetengetriebes 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 nachfolgenden 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 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) eines 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 (19) ist mit einem Paar von scheibenförmigen Wellenexzentern (23, 24) versehen. Auf dem Umfang der beiden Scheibenexzenter sind drehbar die beiden Unwuchtmassen (25, 26) gelagert. Diese werden von einem Radialarm (27) mitgenommen, der drehfest auf der Hohlwelle (9) angebracht ist und eine Schlitzführung (28) für einen Mitnahmefinger (29) aufweist, welcher in der Stirnseite der Unwuchtmasse (25) befestigt ist. Über eine Halbschale (30) wird die Unwuchtmasse (26) von der Unwuchtmasse (25) mitgenommen.
- Auch die Innenwelle (22) weist einen mitdrehenden Wellenexzenter (31) auf. Auf ihm ist die Unwuchtmasse (32) drehbar gelagert, die von zwei Radialarmen (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 (32) und der Wellenexzenter (31) haben einen gemeinsamen Schwerpunkt bei (37) in Fig. 3, in der gestrichelt der Umfang der Unwuchtmasse und deren maximale Exzentrizität und Schwingungsamplitude gezeichnet ist. Die Unwuchtmassen (25, 26) und Wellenexzentern (23, 24) haben ihren Schwerpunkt bei (38) in Fig. 3, in der gestrichelt der Umfang dieser beiden Massen wiedergegeben ist. Da die Bohrungen der drei Unwucht- oder Schwungmassen exzentrisch zum Umfang angeordnet sind, führt eine relative Drehung der Innenwellen (19, 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 getrieblichen Verbindung der Innen- und der Hohlwellen erfolgt die Verstellung der Exzentrizitäten aller Unwuchtmassen gleichförmig.
- Die Verstellung dieser Exzentrizitäten und damit der Amplituden der von dem Gehäuse des Rotationsvibrators abgegebenen Schwingungen erfolgt über das vorstehend beschriebene Planetengetriebe (14-17) durch Verdrehen des Planetenträgers (16). Dieser trägt auf seinem Umfang eine Schneckenradverzahnung, welche mit einer Schnecke (39) 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 verkleinert 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 Schwingungsamplitude auch periodisch auf ein Maximum und auf ein Minimum beliebig oft verstellt werden.
- Die beschriebenen beweglichen Teile des Rotationsvibrators (5) laufen im Ölnebel, der mit den drehenden Teilen aus einem Ölsumpf im Gehäuse erzeugt wird. Radialbohrungen versorgen die nicht unmittelbar im Ölnebel liegenden Wellenlager mit Schmiermittel, wodurch Verschleißprobleme weitgehend ausgeschaltet sind. Das Gehäuse wird über Gehäusebohrungen an einer Maschine befestigt und kann gerichtete Schwingungen übertragen.
Claims (8)
- Rotationsvibrator (5), dessen Unwuchten (25, 26, 32) auf gegensinnig drehenden, parallelen Innenwellen (19, 22) angeordnet und in ihrer Exzentrizität über konzentrisch äußere Hohlwellen (9, 10) verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchten (25, 26, 32) exzentrisch auf Exzentern (23, 24, 31), welche auf den Innenwellen (19, 22) drehfest angeordnet sind, drehbar und von Radialarmen (27, 33, 34) geführt sind, welche auf den mit ihren Innenwellen (19, 22) gleichsinnig umlaufenden Hohlwellen (9, 10) drehfest angeordnet sind, wobei die Hohlwellen (9, 10) über ein Planetengetriebe (15-17) gegenüber den Innenwellen (19, 22) verdrehbar sind.
- 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 walzenförmige Unwucht (32) einschließen.
- 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 Stirnradvorgelege (20, 21) auf die andere Innenwelle (22) verläuft.
- Rotationsvibrator nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Hohlwellen (10) als Ritzel (14) ausgebildet ist, welches die Planetenräder (15) des stehenden Planetenträgers (16) des Planetengetriebes (15-17) antreibt, der mit einem Verstellantrieb verdrehbar ist.
- Rotationsvibrator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdrehung des Planetenträgers (16) des Planetengetriebes (15-17) eine Schneckenverzahnung (38) und eine Schnecke (39) auf einer aus einem die drehbaren Teile des Rotationsvibrators (5) einschließenden Gehäuse (1, 2) herausgeführten Welle (40) dienen.
- Rotationsvibrator nach einem 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.
- Rotationsvibrator nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (16) und das Sonnenrad (17) des Planetengetriebes (15-17) auf einer der Hohlwellen (10) und einer weiteren Innenwelle (11), die in einem gehäusefesten Lager (12) umläuft, gelagert sind.
- Rotationsvibrator nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (17) mit einem Ritzel (18) kämmt, welches auf einer der Innenwellen (19) befestigt ist.
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