EP0865327A1 - Adjusting device for an unbalance vibrator with adjustable centrifugal moment - Google Patents

Adjusting device for an unbalance vibrator with adjustable centrifugal moment

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Publication number
EP0865327A1
EP0865327A1 EP96939923A EP96939923A EP0865327A1 EP 0865327 A1 EP0865327 A1 EP 0865327A1 EP 96939923 A EP96939923 A EP 96939923A EP 96939923 A EP96939923 A EP 96939923A EP 0865327 A1 EP0865327 A1 EP 0865327A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
motors
type
unbalance
angle
control device
Prior art date
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Granted
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EP96939923A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0865327B1 (en
Inventor
Hubert Bald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gedib Ingenieurbuero und Innovationsberatung GmbH
Original Assignee
Gedib Ingenieurbuero und Innovationsberatung GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0865327A1 publication Critical patent/EP0865327A1/en
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Publication of EP0865327B1 publication Critical patent/EP0865327B1/en
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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
    • B06B1/166—Where the phase-angle of masses mounted on counter-rotating shafts can be varied, e.g. variation of the vibration phase
    • 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
    • B06B1/18—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure fluid
    • B06B1/186—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure fluid operating with rotary unbalanced masses

Definitions

  • the invention relates to an adjusting device for adjusting the relative setting angle ⁇ of unbalance vibrators with at least two pairs of mutually adjustable partial unbalance bodies.
  • a special type of adjusting device is described in the patent DE 40 00 011 or in PCT / EP90 / 02239.
  • the terms of the partial unbalance bodies and the partial centrifugal forces (or partial centrifugal force vectors) and the “pair” of partial unbalance bodies used in the last-mentioned publication have been adopted in a simplified manner.
  • the relative setting angle ⁇ is theoretically defined between the partial centrifugal force vectors of the individual partial unbalance bodies of a "pair" of partial unbalance bodies.
  • the relative positioning angle ß can also be defined between features (e.g. geometrical features) because the partial unbalance body of a pair, provided the position of the center of gravity of the eccentric mass is known.
  • these average reaction moments MRQ act at a set relative setting angle 0 ° ⁇ ⁇ 180 ° in such a way on the partial unbalance bodies of a pair that the reaction moments MRQ of one type cause the rotation of the partial Want to accelerate unbalance bodies of one type and that the reaction moments MRQ of the other type want to delay the rotation of the partial unbalance bodies of the other type.
  • the invention is particularly dedicated to the unbalance vibrators with a predetermined direction of vibration, which e.g. are used as ramming vibrators and in which there are at least via unbalanced shafts or partial unbalanced bodies which can be rotated in corresponding bearings of the vibrator frame
  • each unbalanced shaft or each partial unbalanced body is assigned its own motor without the interposition of a gear.
  • the motor also serves as a drive motor for the implementation of the useful power or friction (screed friction and bearing friction with the ramming vibrator) and as an adjustment motor.
  • This type of energy supply for the 5 partial unbalance bodies makes it possible to dispense with the otherwise customary gear drives. This has several advantages at the same time. Because of the dispensability of gear drives, these vibrators are to be called “gearless vibrators with adjustable unbalance moment" below.
  • the motors which are used with the invention can be hydraulic motors 10 which can normally work both as motors and as pumps, or else also electric motors.
  • the hydraulic motors are driven by the volume flow of a fluid medium (e.g. hydraulic oil), the volume flow having to be generated by one or more pumps which are driven by one or more motors (e.g. diesel engine).
  • a fluid medium e.g. hydraulic oil
  • the volume flow having to be generated by one or more pumps which are driven by one or more motors (e.g. diesel engine).
  • FIG. 1 shows a hydraulically operated "gearless vibrator" with an adjustable unbalance torque with the first motors 103 and 104 belonging to the first partial unbalance bodies and second motors 107 and 108 belonging to the second partial unbalance bodies.
  • the first two motors become parallel
  • the two second motors are each connected to a first motor by means of a series connection. It is a so-called open circuit of the fluid medium.
  • the adjustment range for the adjustment of the unbalance torque is limited to an angle 0 ° ⁇ ß ⁇ 25 90 °.
  • the vibrator shown is provided with the ability to mirror the synchronous movement
  • the vibrator shown has to be regarded as an additional disadvantage that the part-unbalance moments of the part-unbalance bodies have to be dimensioned larger than normal in order to achieve comparably large resulting unbalance moments. This leads to unnecessarily increased bearing forces and reaction torques MRQ.
  • Patent specification DE 40 00 011 What is remarkable is the fact that a closer examination of the circuit shown shows that the throttling shown in FIG. 1 of the flow through the motor 116
  • volume flow with the help of the pressure relief valve 124 can not (starting from a position in which the resulting unbalanced moment has the value zero) to change the relative setting angle ß such that the resulting unbalanced moment increases.
  • the condition would also have to be met in this case that the pressure measurable at the input of engine 114 is greater than the pressure measurable at the input of engine 116. This requirement alone cannot be met (with inevitably the same volume flows through both motors), since both volume flows are taken from a common source (122).
  • FIG. 1 serves rather to describe the terms used.
  • Patent specification DE 41 16 647 Here an adjustable gearless vibrator with electric motors is shown, with each motor having its own electronic control device. There is a measuring device for each motor, by means of which the relative angular position of all partial unbalance bodies can be measured continuously relative to one another.
  • the angle of rotation of a first partial unbalance body is defined as the reference position, and the angles of rotation of the remaining three partial unbalance bodies are measured as relative angles with respect to the first partial unbalance body.
  • the individual regulation of the angle of rotation of each partial unbalance body ensures that, in addition to the setting of the given relative actuating angle ß, the mirror-image symmetrical rotational angle position between the partial unbalance bodies of the same type is also maintained.
  • DE-OS 44 25 905 provides a contribution to a state of the art, as it was published later:
  • a solution is described - with the help of which, in particular in the case of gearless vibrators, in which the resulting unbalance moment can be adjusted, with additional ones Measures can force the synchronous operation from that relative angle of rotation which is definable between the partial unbalance bodies of the same type.
  • This contribution does not give any indication of the solution of the existing problem in the present invention, but it points to the problem of compliance with synchronous operation of the Relative angle of rotation between the partial unbalance bodies of the same type.
  • the desired solution should also enable the creation of an uncomplicated and robust vibrator, which is reflected in the invention in the property that two motors are acted upon in parallel.
  • the requirement is Task as follows: It must be ensured that the necessary relative rotation angle is held securely at least for that adjustment range of the relative adjustment angle ß in which a maximum can be set for the resulting unbalance torque, because an important working range of the vibrator is seen in this adjustment range . In the event of asymmetry of the mirror-image synchronous relative rotation angles (which exist between the partial unbalance bodies of the same type), cross vibrations which are not permitted are generated.
  • the mechanical reactive power which must be introduced into the motor-driven motors and which is passed on to the shafts of the partial unbalance bodies of the one type (as a power corresponding to the product from reaction moment MRQ times angular frequency ⁇ ), is transformed in a first conversion step into the "power of the kinetic energy" of the vibrating mass (this mass is also called “dynamic mass” m y ⁇ ).
  • the "power of the kinetic energy” is transformed again into a mechanical reactive power, which must be emitted again by the waves of the partial unbalance bodies of the other type (as a power from the reaction moment MRQ times ⁇ ).
  • This power is emitted by the waves with a first part as the friction power of the bearings and with a second part as the power which is converted from the generator-operated motors into a generator power and which must be delivered by these motors.
  • the nature of the effect of these agents can only be explained on the basis of the diagrams in FIG.
  • Figure 1 shows in schematic form and in the manner of a hydraulic plan for the hydraulic solution variant the configuration of pumps and motors of a gearless vibrator according to the invention.
  • the figure plotted with the axis of ordinate is only shown as a in FIG.
  • Torque ⁇ MD integrated the conditions that occur when using electric motors are also described.
  • each partial unbalance body is connected to its own hydraulic motor, by means of which it can be driven or braked for the purpose of adjusting the relative setting angle ß and through which the partial unbalance body is supplied with the power which is subsequently lost in the form of bearing friction power, and partly in the form of useful output, for example to the
  • Motors 110, 112 of the one type are assigned to the partial unbalance bodies of one type 102, 104 and motors 114, 116 of the other type are assigned to the partial unbalance bodies of the other type 106, 108.
  • the respective direction of rotation of the motors and the partial unbalance body is shown by arrows with the symbol ⁇ .
  • the motors of the same type in each case are connected in parallel to a closed hydraulic circuit of one type 118 or of the other type 120, the volume flow of which is generated by a respective assigned pump P1 of the one type or pump P2 of the other type.
  • the motors and the pump P2 of the hydraulic circuit of the other type can produce pressure differences in both directions. This means that the motors can work both as motors (motorized) and as pumps (generator) and that the pump P2 can work both as a pump (generator) and as a motor (motor).
  • Both pumps are connected to a common diesel engine DM via a drive device 122.
  • the drive device could be a common shaft or a distributor gear drive.
  • Both pumps, symbolized by the arrows 126 and 10 128, are equipped with adjusting devices for adjusting the delivery volume, so that with the aid of these pump adjusting devices, the volume flows and thus the rotational frequencies of the motors can be changed within predetermined limits with their synchronous change.
  • a component 130 is installed, which is flowed through by the volume flow of the return line 120 and which is able to throttle the volume flow in a predetermined manner and thereby generate a predeterminable pressure in the feed line in front of its input.
  • the level of the pressure built up in this way can be predetermined by means of an electrical control device which controls the
  • Motors of the one type 110, 112 must apply an opposing torque in a motorized manner with a value which is the same as the value of MRQ, and without a useful power being correspondingly given off by the vibrator.
  • FIG. 2 shows two diagrams, of which the upper diagram with the characteristic curve KA describes certain states on the motors 110, 112 of one type and the lower diagram with the characteristic curve KB describes specific states on the motors 114, 116 of the other type.
  • the relative setting angle ⁇ is plotted on the abscissa axis, while the values of the ordinate axis can be interpreted as different variables, which, however, can be derived from one another.
  • the following are provided as different variables: the differential pressure ⁇ p on the motors, the differential torque ⁇ MD (proportional to ⁇ p) on the motors and the differential power ⁇ P (proportional to ⁇ p) of the motors.
  • the characteristic curves KA and KB result from the supe ⁇ osition or addition of different variables, which in the example the diagram variable "differential torque ⁇ MD" is explained in more detail. In this case, the characteristic curves KA and KB represent the torques that act on the motors.
  • the broken line D-E-F shows the course of the torque by which the entire friction power is generated.
  • the entire friction work comprises two components: One component is indicated by the broken line D-K-F, which represents the frictional torque of the bearing friction with a size corresponding to the distance A-D.
  • the bearing friction has a constant size over the entire angular range.
  • the linearly drawn V ⁇ lauf of the useful work torque is a simplification of the V ⁇ lauf of the useful work torque, which is not linear in practice.
  • the V ⁇ einfachung shown is based on the assumption that the useful work torque arises approximately in proportion to the size of the oscillation amplitude, which is known to also change with the size of the angle ⁇ .
  • the size of the reaction moment MRQ v ⁇ which is dependent on the angle ⁇ , runs according to the unbroken line A-H-B-J-C.
  • the characteristic KA finally results from the superposition of the wate as the characteristic for the reaction moments MRQ and the wate as the characteristic for the torques for the entire friction work.
  • the characteristic curve KA is drawn for the operation of a ramming vibrator with a high load due to the useful work which is transferred from there to the earth. With a good proportion of useful work, point E turns downward in the direction of point K. If the ramming vibrator is running (without a contact between the pile and the ground) and the useful work is zero, point E falls with the point K together. It is mentioned that the size of the maximum value of the Reaction torque MRQ (distance GH) varies both with the size of the dynamic mass, including the mass of the pile, and with the depth of penetration of the pile into the ground, or with the size of the work performed.
  • the ⁇ -differential torque ⁇ MD (or the ⁇ -differential pressure) ⁇ p) only a type to be set for the motors. It is in the nature of the selected adjusting device that in this case the motors of the other type automatically and automatically set the required ratios as the differential torques ⁇ MD (or the differential pressure ⁇ p) in accordance with the other characteristic.
  • the torque part S2 is derived from the reaction torques, while the torque part Sl is derived from motor torques Motors because the other type is derived.
  • Participation of the leakage bypass volume flow in the motors and in the pump) in the pipeline 140 is first reduced until the point N 'is reached (up to the system filling pressure) and that from the point N' to the point L 'since the pressure in the pipeline 142 is constantly increasing (starting at point N' with the system filling pressure). Because of the given coupling there between pumps Pl and P2 via the common drive device 122, the reduction in the delivery volume of pump P2 has the same effect as if the delivery volume of pump P1 were variable. It is only for this reason that the pressure in the pipeline 144 rises.
  • the above-described influencing of the relative actuating angle ß with the aid of generating a pressure at the outlet since motors and so on by the use of a throttle element in the return line to the pump P2 can advantageously be modified or modified by means of parallel or alternative measures.
  • These measures include, for example: the removal of a small bypass volume flow from the main volume flow, which leaves the pump P2 at its outlet, or the size increase of the delivery volume since the pump Pl by means of the division of the pump Pl or by adding a small bypass volume flow to the main volume flow, which leaves the pump P1 at the outlet.
  • the throttle element 130 must then be inserted into the return flow volume flow through the pipeline 146 from pump P1 .
  • independent claims 1 and 2 is based on the exemplary embodiment according to FIG. 1, which in principle represents a (particularly important) further development since the main idea of the invention disclosed by the description of FIG.
  • the independent claims 3 and 4 describe the technical teaching from the main idea set out in FIG Connection with hydraulic or electric motors. Claims 3 and 4 do not require a special description.
  • the arrangement according to FIG. 1 can also be used if one imagines the following modifications as given in FIG. 1:
  • the motors 110, 112 and 114, 116 represent electrical motors and the lines 144, 146 and 140, 142 represent the electrical supply lines to the motors.
  • the component 130 is omitted.
  • the symbols for the pumps P 1 and P2 each represent an electrical control unit with which the motors can be forced to different speeds and to develop variable torques even in different directions. At least on the motors 114, 116 a negative torque can also be developed , while at the same time a positive torque is used on the motors 110, 12.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

An adjusting device for an unbalance vibrator with adjustable centrifugal moment. The invention concerns specifically the specialised category of vibrators in which each unbalance shaft has its own motor (110, 112, 114, 116) and no transmission system is provided for connecting the minimum of four unbalance shafts. A novel way of hydraulically actuating the motors is described for ram vibrators of this type provided with four hydraulic motors (110, 112, 114, 116). This involves connecting two motors (the ones allocated to the two unbalance shafts which always rotate synchronously counter to one another even during adjustment) in parallel to their own respective hydraulic circuits. Each of the two hydraulic circuits (118, 120) has its own pump (P1, P2) and the pressures in the forward flow and/or back flow lines can be adjusted independently from the outside by a control and regulation device (126, 128) in such a way that they can be used to set the centrifugal moment in a predetermined manner. A particular advantage lies in the fact that all the motors (110, 112, 114, 116) are subjected to the same load when the centrifugal moment is greatest. In a special embodiment, both pumps (P1, P2) can also be used in open circulation.

Description

Verstel l ei πri chtung für ei nen Unwucht-Ri chtschwi nger mi t ver ste 1 1 barem Fl iehmomentAdjustment device for an unbalanced right-wing vibrator with a 1 1 bar flying moment
Die Erfindung bezieht sich auf eine VerStelleinrichtung zur Verstellung des Relativ-Stellwinkels ß von Unwucht- Vibratoren mit wenigstens zwei Paaren von gegeneinander verstellbaren Teil-Unwuchtkörpern. Eine besondere Gattung von VerStelleinrichtungen wird in dem Patent DE 40 00 011 bzw in der PCT/EP90/02239 beschrieben. Für die anschließende Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurden vereinfachend die in der zuletzt genannten Druckschrift benutzten Begriffe der Teil-Unwuchtkörper und der ihnen zugeordneten Teil-Fliehkräfte (bzw. Teil-Fliehkraft- Vektoren), sowie des "Paares" von Teil- Unwuchtkörpern übernommen. Im Gegensatz zu den oben zitierten Druckschriften wird der Relativ- Stellwinkel ß nachfolgend derart definiert, daß der Wert ß = 0° einer Schwingungsamplitude Null und der Wert ß = 180° einer maximalen Schwingungsamplitude entspricht.The invention relates to an adjusting device for adjusting the relative setting angle β of unbalance vibrators with at least two pairs of mutually adjustable partial unbalance bodies. A special type of adjusting device is described in the patent DE 40 00 011 or in PCT / EP90 / 02239. For the subsequent description of the present invention, the terms of the partial unbalance bodies and the partial centrifugal forces (or partial centrifugal force vectors) and the “pair” of partial unbalance bodies used in the last-mentioned publication have been adopted in a simplified manner. In contrast to the publications cited above, the relative positioning angle β is defined below in such a way that the value β = 0 ° corresponds to a zero oscillation amplitude and the value β = 180 ° corresponds to a maximum oscillation amplitude.
Der Relativ-Stellwinkel ß ist theoretisch definiert zwischen den Teil-Fliehkraft-Vektoren der einzelnen Teil- Unwuchtkörper eines "Paares" von Teil-Unwuchtkörpern. Praktisch kann man den Relativ-Stellwinkel ß auch definieren zwischen Merkmalen (z.B. geometrischen Merkmalen) da Teil-Unwuchtkörper eines Paares, sofern die Lage des Massenschwerpunktes der exzentrischen Masse bekannt ist. Die Kennzeichnung "MR" wird benutzt für die Reaktionsmomente "MR", welche bei jeder Unwucht-Umdrehung um den Rotations-Winkel μ= 2π an den Wellen der Teil-Unwuchtkörper zweimal als Wechselmomente auftreten [Diese Wechselmomente haben einen sinoidischen Verlauf mit zwei minimalen und zwei maximalen Werten pro Umdrehung des Teil-Unwuchtkörpers].The relative setting angle β is theoretically defined between the partial centrifugal force vectors of the individual partial unbalance bodies of a "pair" of partial unbalance bodies. In practice, the relative positioning angle ß can also be defined between features (e.g. geometrical features) because the partial unbalance body of a pair, provided the position of the center of gravity of the eccentric mass is known. The designation "MR" is used for the reaction moments "MR", which occur twice as alternating torques on the shafts of the partial unbalance bodies with each unbalance revolution by the rotation angle μ = 2π [These alternating torques have a sinoid course with two minimal and two maximum values per revolution of the partial unbalance body].
Die durchschnittlichen und nur in einer Richtung wirkenden Reaktionsmomente, welche berechnet werden können durch Integration von MR über den Drehwinkel μ = 2π und durch anschließende Teilung des Integrationswertes durch 2π, werden "MRQ" genannt. Wie der Fachmann sich z.B. aus der Patentschrift DE 40 00 011 ableiten kann,, wirken diese durchschnittlichen Reaktionsmomente MRQ bei einem eingestellten Relativ-Stellwinkel 0° < ß < 180° derart an den Teil-Unwuchtkörpern eines Paares, daß die Reaktionsmomente MRQ der einen Art die Drehung der Teil-Unwuchtkörper der einen Art beschleunigen möchten und daß die Reaktionsmomente MRQ der anderen Art die Drehung der Teil-Unwuchtkörper der anderen Art verzögern möchten. Diese Wirkungsweise fuhrt bei einem 4- Wellen Unwucht- Vibrator mit je einem nur einer Welle zugeordneten Motor dazu, daß bei einem im Leerlauf mit eingestelltem Relativ- Stellwinkel 0° < ß < 180° arbeitenden Vibrator zwei Motoren in einer motorischen Weise und zwei Motoren in einer generatorischen Weise arbeiten müssen. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß für die Bezeichnung "Unwucht-Moment" dem Fachmann noch andere Bezeichnungen wie z.B. "statisches Moment" bekannt sind.The average and only one-way reaction moments, which can be calculated by integrating MR over the angle of rotation μ = 2π and then dividing the integration value by 2π, are called "MRQ". As the skilled person e.g. from the patent specification DE 40 00 011, these average reaction moments MRQ act at a set relative setting angle 0 ° <β <180 ° in such a way on the partial unbalance bodies of a pair that the reaction moments MRQ of one type cause the rotation of the partial Want to accelerate unbalance bodies of one type and that the reaction moments MRQ of the other type want to delay the rotation of the partial unbalance bodies of the other type. This mode of operation leads to a 4-shaft unbalance vibrator, each with a motor assigned to only one shaft, so that with a vibrator operating at idle with a set relative setting angle of 0 ° <ß <180 °, two motors in a motorized manner and two motors in need to work in a regenerative way. At this point it is pointed out that for the term "unbalance moment" other terms such as e.g. "static moment" are known.
Ganz speziell widmet sich die Erfindung den Unwucht- Vibratoren mit vorgegebener Schwingrichtung, welche z.B. als Ramm-Vibratoren eingesetzt werden und bei welchen mindestens via Unwuchtwellen bzw. Teil-Unwuchtkörper vorhanden sind, welche in entsprechenden Lagern des Vibrator-Gestells drehbarThe invention is particularly dedicated to the unbalance vibrators with a predetermined direction of vibration, which e.g. are used as ramming vibrators and in which there are at least via unbalanced shafts or partial unbalanced bodies which can be rotated in corresponding bearings of the vibrator frame
ORIGINAL UNTERLAGEN angeordnet sind. Bei diesen Vibratoren ist einer jeden Unwuchtwelle bzw. einem jeden Teil- Unwuchtkörper ein eigener Motor zugeordnet ohne Zwischenschaltung eines Getriebes. Dabei dient der Motor zugleich als Antriebsmotor für die Umsetzung der Nutzleistung bzw. Reibleistung (Bohlenreibung und Lagerreibung beim Ramm- Vibrator) und als Verstellmotor. Durch diese Art der Energiezufuhr für die 5 Teil-Unwuchtkörper kann man auf sonst übliche Zahnradgetriebe verzichten. Hiermit ergeben sich mehrere Vorteile zugleich. Wegen der Entbehrlichkeit von Zahnradgetrieben sollen diese Vibratoren nachfolgend "zahnradlose Vibratoren mit verstellbarem Unwucht-Moment" genannt werden.ORIGINAL DOCUMENTS are arranged. With these vibrators, each unbalanced shaft or each partial unbalanced body is assigned its own motor without the interposition of a gear. The motor also serves as a drive motor for the implementation of the useful power or friction (screed friction and bearing friction with the ramming vibrator) and as an adjustment motor. This type of energy supply for the 5 partial unbalance bodies makes it possible to dispense with the otherwise customary gear drives. This has several advantages at the same time. Because of the dispensability of gear drives, these vibrators are to be called "gearless vibrators with adjustable unbalance moment" below.
Bei den Motoren, welche mit der Erfindung zum Einsatz kommen, kann es sich um Hydraulikmotoren, 10 welche normalerweise sowohl als Motoren als auch als Pumpen arbeiten können, handeln oder aber auch um Elektromotoren. Die Hydraulikmotoren werden angetrieben durch den Volumenstrom eines Fluidmediums (z.B. Hydrauliköl), wobei der Volumenstrom erzeugt werden muß durch eine oder mehrere Pumpen, welche von einem oder mehreren Motoren (z.B. Dieselmotor) angetrieben werden.The motors which are used with the invention can be hydraulic motors 10 which can normally work both as motors and as pumps, or else also electric motors. The hydraulic motors are driven by the volume flow of a fluid medium (e.g. hydraulic oil), the volume flow having to be generated by one or more pumps which are driven by one or more motors (e.g. diesel engine).
15 Der zu der Erfindung nächstgelegene Stand der Technik ist gekennzeichnet durch die Druckschrift DE-OS 43 01 368 mit den in den Figuren 1 und 4 dargestellten Konfigurationen: In Figur 1 wird ein hydraulisch betriebener "zahnradloser Vibrator" mit verstellbarem Unwucht-Moment gezeigt mit den zu den ersten Teil-Unwuchtkörpern zugehörigen ersten Motoren 103 und 104 und den zu den zweiten Teil- Unwuchtkörpern zugehörigen zweiten Motoren 107 und 108. Die beiden ersten Motoren werden parallel15 The closest prior art to the invention is characterized by the publication DE-OS 43 01 368 with the configurations shown in FIGS. 1 and 4: FIG. 1 shows a hydraulically operated "gearless vibrator" with an adjustable unbalance torque with the first motors 103 and 104 belonging to the first partial unbalance bodies and second motors 107 and 108 belonging to the second partial unbalance bodies. The first two motors become parallel
20 und mit gleichem Eingangsdruck versorgt von einem durch die verstellbare Pumpe 1 14 erzeugten Volumenstrom. Die beiden zweiten Motoren sind jeweils mit einem ersten Motor mittels einer Serienschaltung verbunden. Es handelt sich um einen sogenannten offenen Kreislauf des Fluidmediums.20 and with the same inlet pressure supplied by a volume flow generated by the adjustable pump 1 14. The two second motors are each connected to a first motor by means of a series connection. It is a so-called open circuit of the fluid medium.
Der Verstellbereich für die Verstellung des Unwucht-Momentes ist begrenzt auf einen Winkel 0° < ß≤ 25 90°. Der gezeigte Vibrator ist versehen mit der Fähigkeit, den spiegelbildlichen Synchronlauf derThe adjustment range for the adjustment of the unbalance torque is limited to an angle 0 ° <ß≤ 25 90 °. The vibrator shown is provided with the ability to mirror the synchronous movement
Drehwinkel der Teil-Unwuchtkörper gleicher Art aufrechterhalten zu können, auch unter dem Einfluß von im allgemeinen zu erwartenden Störkräften, wenigstens aber in jenem Verstellbereich, bei welchem das maximale Unwucht-Moment einstellbar ist. Diese Fähigkeit wird als abgeleitet gesehen von den Auswirkungen jener Wechselmomente, welche durch die Reaktionsmomente MR erzeugt werden und 30 welche auch für die Entstehung der durchschnittlichen Reaktionsmomente MRQ ursächlich verantwortlich sind. In der zitierten Druckschrift wird nichts gesagt über das Verhalten der Stabilität des spiegelbildlichen Synchronlaufes der Teil-Unwuchtkörper jeweils der gleichen Art beim denkbaren Einsatz einer anderen Art der Regelung für den Winkel ß für einen Verstellbereich 90° < ß < 180°. Bei näherer Untersuchung der gezeigten Konfiguration kann man den Nachweis erbringen, daß beim Arbeiten mit dem maximalen 35 Unwucht-Moment (was bei dem vorgesehenen Einsatzbereich der Erfindung eher der normale Fall ist) bei Berücksichtigung des "Summendruckes" die ersten Motoren mehr als zweieinhalbmal soviel wie die zweiten Motoren belastet werden. Dabei ist der "Summendruck" die für die Lebensdauer der Motoren maßgebende Summe von Eingangsdruck und Ausgangsdruck am Motor. Bei dem gezeigten Vibrator hat man neben der extrem unsymmetrischen Belastung der Motoren als zusätzlichen Nachteil anzusehen, daß zwecks Erzielung vergleichbar großer resultierender Unwucht- Momente die Teil-Unwucht-Momente der Teil-Unwuchtkörper größer als normal dimensioniert werden müssen. Dies führt zu unnötig vergrößerten Lagerkräften und Reaktions-Drehmomenten MRQ.To be able to maintain the angle of rotation of the partial unbalance bodies of the same type, even under the influence of interference forces to be expected in general, but at least in the adjustment range at which the maximum unbalance torque can be set. This ability is seen as being derived from the effects of those alternating moments which are generated by the reaction moments MR and which are also responsible for the development of the average reaction moments MRQ. In the cited publication, nothing is said about the behavior of the stability of the mirror-image synchronous running of the partial unbalance bodies of the same type in each case with the conceivable use of a different type of control for the angle β for an adjustment range 90 ° <β <180 °. Upon closer examination of the configuration shown, it can be demonstrated that when working with the maximum 35 unbalance torque (which is more the normal case in the intended field of application of the invention) and taking into account the "total pressure", the first motors are more than two and a half times as much the second motors are loaded. The "total pressure" is the decisive sum of the inlet pressure and outlet pressure at the engine, which is decisive for the life of the engines. In addition to the extremely asymmetrical loading of the motors, the vibrator shown has to be regarded as an additional disadvantage that the part-unbalance moments of the part-unbalance bodies have to be dimensioned larger than normal in order to achieve comparably large resulting unbalance moments. This leads to unnecessarily increased bearing forces and reaction torques MRQ.
Bei den mit den Figuren 1 und 4 beschriebenen Vibratoren werden Verfahren zur Beeinflussung der Motoren zwecks Einstellung eines vorgegebenen Relaltiv-Stellwinkels ß angewendet, mit denen in der Tat ein Verstellbereich von ß=90° bis ß=l 80° nicht erschlossen werden kann. Wie später gezeigt wird, leiden die beschriebenen Verfahren vor allem darunter, daß bei ihnen nicht die in der Praxis wichtige Einflußnahme der Lagerreibungs-Leistung und der Nutzleistung berücksichtigt wurde.In the case of the vibrators described with FIGS. 1 and 4, methods for influencing the motors for the purpose of setting a predetermined relative actuating angle β are used, with which an adjustment range of β = 90 ° to β = 180 ° cannot be developed. As will be shown later, the methods described above suffer from the fact that they do not take into account the influence of the bearing friction performance and the useful performance which is important in practice.
Zur Beschreibung des allgemeinen Standes der Technik sind folgende Druckschriften von Interesse:The following publications are of interest for describing the general state of the art:
Patentschrift DE 40 00 011 : Bemerkenswert ist die bei näherer Untersuchung der gezeigten Schaltung sich ergebende Tatsache, daß die in Figur 1 gezeigte Drosselung des durch den Motor 1 16 fließendenPatent specification DE 40 00 011: What is remarkable is the fact that a closer examination of the circuit shown shows that the throttling shown in FIG. 1 of the flow through the motor 116
Volumenstromes mit Hilfe des Druckbegrenzungsventils 124 nicht dazu führen kann, (ausgehend von einer Stellung, in der das resultierende Unwucht-Moment den Wert null aufweist) den Relativ-Stellwinkel ß derart zu verändern, daß das resultierende Unwucht-Moment sich vergrößert. Um diesen Effekt wirklich erreichen zu können, wäre es erforderlich, mit Hilfe der Funktion des Elements 124 bewirken zu können, daß ein Druckanstieg stattfindet zwischen Eingang und Ausgang des Motors 116 , während gleichzeitig an Motor 114 zwischen Eingang und Ausgang eine Verringerung des Druckes stattfindet. Zwecks Erfüllung der gewünschten Funktion müßte in diesem Falle außerdem die Bedingung realisiert sein, daß der am Eingang von Motor 114 meßbare Druck größer ist als der am Eingang von Motor 1 16 meßbare Druck. Allein diese Forderung ist (bei zwangsläufig gleich großen Volumenströmen durch beide Motoren) nicht erfüllbar, da beide Volumenströme aus einer gemeinsamen Quelle (122) entnommen werden. Die Figur 1 dient also in der Tat eher der Beschreibung von verwendeten Ausdrücken.Volume flow with the help of the pressure relief valve 124 can not (starting from a position in which the resulting unbalanced moment has the value zero) to change the relative setting angle ß such that the resulting unbalanced moment increases. In order to really achieve this effect, it would be necessary to be able to use the function of element 124 to cause an increase in pressure between the inlet and outlet of motor 116, while at the same time there is a decrease in pressure at motor 114 between inlet and outlet. In order to fulfill the desired function, the condition would also have to be met in this case that the pressure measurable at the input of engine 114 is greater than the pressure measurable at the input of engine 116. This requirement alone cannot be met (with inevitably the same volume flows through both motors), since both volume flows are taken from a common source (122). In fact, FIG. 1 serves rather to describe the terms used.
Patentschrift DE 41 16 647: Hier wird ein verstellbarer zahnradloser Vibrator mit Elektromotoren gezeigt, wobei jedem Motor eine eigene elektronische Regeleinrichtung zugeordnet ist. Es existiert für jeden Motor eine Meßeinrichtung, mit Hilfe derer die relative Winkellage aller Teil-Unwuchtkörper relativ zueinander ständig gemessen werden kann. Dabei wird da Drehwinkel eines ersten Teil-Unwuchtkörpers als Referenz-Position definiert und die Drehwinkel der übrigen drei Teil-Unwuchtkörper werden als relative Winkel bezüglich des ersten Teil-Unwuchtkörpers gemessen. Bei dieser Lösung wird durch die individuelle Regelung des Drehwinkels eines jeden Teil-Unwuchtkörpers erreicht, daß neben der Einstellung des gegebenen Relativ-Stellwinkels ß gleichzeitig auch noch die spiegelbildlich symmetrische Drehwinkel- Position zwischen den Teil-Unwuchtkörpern gleicher Art eingehalten wird. Diese Lösung ist nicht nur wegen des enorm hohen Aufwandes nicht für die Anwendung bei Ramm- Vibratoren geeignet. Die gezeigte Lösung gibt aber ein gutes Beispiel dafür, mit welcher Vielfalt eine Belastung der 4 Motoren eines regelbaren zahnradlosen Vibrators erfolgen kann. DE-OS 44 07 013: In dieser Druckschrift findet sich ein Hinweis auf die Anwendung bei zahnradlosen Vibratoren. Allerdings liefert die entsprechende Bemerkung auf Seite 6, Zeilen 3 bis 8 lediglich Hinweise auf technische Einzelheiten, die auch schon bekannt sind aus der DE-OS 43 01 368. Es sei auch hingewiesen auf den Fakt, daß der Patentanspruch 3 sich nicht auf zahnradlose Vibratoren bezieht. Bereits der Oberbegriff dieses Patentanspruches schließt die Anwendung auf zahnradlose Vibratoren aus, weil die Rotoren der VerStellmotoren verbunden sein sollen jeweils mit mehr als einem Teil-Unwuchtkörper. Zusätzlich kann man aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 3 (erstes Merkmal) ableiten, daß die VerStellmotoren nicht gleichzeitig Antriebsmotoren sein können.Patent specification DE 41 16 647: Here an adjustable gearless vibrator with electric motors is shown, with each motor having its own electronic control device. There is a measuring device for each motor, by means of which the relative angular position of all partial unbalance bodies can be measured continuously relative to one another. The angle of rotation of a first partial unbalance body is defined as the reference position, and the angles of rotation of the remaining three partial unbalance bodies are measured as relative angles with respect to the first partial unbalance body. In this solution, the individual regulation of the angle of rotation of each partial unbalance body ensures that, in addition to the setting of the given relative actuating angle ß, the mirror-image symmetrical rotational angle position between the partial unbalance bodies of the same type is also maintained. This solution is not only suitable for use with ramming vibrators because of the enormous effort involved. The solution shown is a good example of the variety with which the 4 motors of a controllable gearless vibrator can be loaded. DE-OS 44 07 013: In this publication there is a reference to the application with gearless vibrators. However, the corresponding remark on page 6, lines 3 to 8 only provides information on technical details which are already known from DE-OS 43 01 368. It should also be noted the fact that claim 3 does not relate to gearless vibrators relates. The preamble of this claim already excludes the application to gearless vibrators, because the rotors of the adjusting motors are each to be connected to more than one partial unbalance body. In addition, one can deduce from the characterizing part of patent claim 3 (first feature) that the adjusting motors cannot be drive motors at the same time.
Die DE-OS 44 25 905 liefert einen Beitrag zu einem Stand der Technik, wie er später veröffentlicht wurde: Hier wird eine Lösung beschrieben- mit Hilfe derer man insbesondere bei zahnradlosen Vibratoren, bei welchen man das resultierende Unwucht-Moment verstellen kann, mit zusätzlichen Maßnahmen den Synchronlauf von jenem relativen Drehwinkel erzwingen kann, welcher definierbar ist zwischen den Teil- Unwuchtkörpern gleicher Art. Dieser Beitrag gibt zwar keinen Hinweis auf die Lösung der bestehenden Aufgabe bei der vorliegenden Erfindung, er weist aber hin auf die Problematik der Einhaltung des Synchronlaufes der Relativ-Drehwinkel zwischen den Teil-Unwuchtkörpern gleicher Art.DE-OS 44 25 905 provides a contribution to a state of the art, as it was published later: Here, a solution is described - with the help of which, in particular in the case of gearless vibrators, in which the resulting unbalance moment can be adjusted, with additional ones Measures can force the synchronous operation from that relative angle of rotation which is definable between the partial unbalance bodies of the same type. This contribution does not give any indication of the solution of the existing problem in the present invention, but it points to the problem of compliance with synchronous operation of the Relative angle of rotation between the partial unbalance bodies of the same type.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den durch die DE-OS 43 01 368 beschriebenen Stand der Technik zu verbessern für die Anwendung bei zahnradlosen Vibratoren, die mit hydraulischen Motoren oder auch mit elektrischen Motoren angetrieben sind und die bezüglich des resultierenden Unwucht- Momentes verstellbar sind. Mit der Verbesserung sollen 4 Ziele erreicht werden: Wenigstens bei erfolgter Einstellung des bei der gefundenen Lösung maximal einstellbaren resultierenden Unwucht-Momentes und bei dabei erfolgender Abgabe von hoher Nutzleistung (bei Ramm- Vibratoren über die Rammbohle in den Erdboden) soll wenigstens bei einem eingestelltem maximalen Unwucht-Moment (was in der Praxis die überwiegende Arbeit ist) eine Belastung aller vier Motoren mit gleicher Größe erreichbar sein. Zusätzlich soll es bei der Verwendung von hydraulischen Motoren möglich sein, unter Einhaltung dieser Bedingung die zu verwendenden Pumpen sowohl im offenen wie im geschlossenen Kreislauf einzusetzen. Die Anwendung von geschlossenen Kreisläufen kann Vorteile bringen zum Beispiel durch die dabei mögliche Art der Schaltung. Bei Verwendung von offenen Kreisläufen kann es zum Beispiel vorteilhaft sein, aus einer größeren Zahl von Pumpen-Typen auswählen zu können.It is the object of the present invention to improve the prior art described by DE-OS 43 01 368 for use in gearless vibrators which are driven by hydraulic motors or also by electric motors and which are adjustable with respect to the resulting unbalance moment are. The improvement is intended to achieve 4 goals: at least when the resulting unbalance moment that can be set in the solution found has been set and when high useful power has been delivered (in the case of ramming vibrators via the ramming screed into the ground) should at least be set at a maximum Unbalance moment (which in practice is the predominant work) a load of all four motors of the same size can be achieved. In addition, when using hydraulic motors, it should be possible to use the pumps to be used both in the open and in the closed circuit, subject to this condition. The use of closed circuits can bring advantages, for example, through the possible type of switching. When using open circuits, it can be advantageous, for example, to be able to choose from a larger number of pump types.
Weiterhin soll mit der Verbesserung die beim Stand der Technik notwendige Überdimensionierung der Teil-Unwucht-Momente der Teil-Unwuchtkörper vermieden werden (Vermeidung unnötig großer Lagerkräfte). Dies erfordert die Möglichkeit der Einstellung von Relativ-Stellwinkeln auch im Bereich ß =90° bis ß=180°. Schließlich soll die gewünschte Lösung auch die Schaffung eines unkomplizierten und robusten Vibrators ermöglichen, was sich bei der Erfindung in der Eigenschaft der parallelen Beaufschlagung je zweier Motoren wiederspiegelt.Furthermore, the improvement is intended to avoid the overdimensioning of the partial unbalance moments of the partial unbalance bodies which is necessary in the prior art (avoidance of unnecessarily large bearing forces). This requires the possibility of setting relative positioning angles also in the range ß = 90 ° to ß = 180 °. Finally, the desired solution should also enable the creation of an uncomplicated and robust vibrator, which is reflected in the invention in the property that two motors are acted upon in parallel.
Bezüglich der Gewährleistung der Aufrechterhaltung des gegebenen Relativ-Stellwinkels ß und des Relativ-Drehwinkels zwischen den Teil-Unwuchtkörpern gleicher Art, ist die Forderung der Aufgabenstellung wie folgt: Es muß ein sicheres Halten der notwendigen Relativ-Drehwinkel gewährleistet sein wenigstens für jenen Verstellbereich des Relativ-Stellwinkels ß, in welchem für das resultierende Unwucht-Moment ein Maximum einstellbar ist, weil in diesem Verstellbereich ein bedeutender Arbeitsbereich des Vibrators gesehen wird. Bei auftretender Unsymmetrie der spiegelbildlich synchronen Relativ-Drehwinkel (welche zwischen den Teil-Unwuchtköφern gleicher Art vorhanden sind) werden nicht erlaubte Querschwingungen erzeugt. Von der Verbesserung durch die Lösung gemäß der Erfindung wird auch erwartet, daß jener Winkelbereich kontinuierlich durchfahren werden kann, welcher zwischen dem Relativ-Stellwinkel ß= 0° und jenem Relativ-Stellwinkel ßmax liegt, bei welchem das maximale Unwucht-Moment eingestellt ist.With regard to ensuring the maintenance of the given relative setting angle β and the relative angle of rotation between the partial unbalance bodies of the same type, the requirement is Task as follows: It must be ensured that the necessary relative rotation angle is held securely at least for that adjustment range of the relative adjustment angle ß in which a maximum can be set for the resulting unbalance torque, because an important working range of the vibrator is seen in this adjustment range . In the event of asymmetry of the mirror-image synchronous relative rotation angles (which exist between the partial unbalance bodies of the same type), cross vibrations which are not permitted are generated. The improvement by the solution according to the invention is also expected to be able to continuously pass through that angular range which lies between the relative actuation angle β = 0 ° and that relative actuation angle βmax at which the maximum unbalance torque is set.
Ein wesentliches Element der Verbesserungen, welche mit der Aufgabe gefordert und mit der erfinderischen Lösung jetzt erreichbar sind, basiert auf der Entdeckung des erheblichen Nachteiles der ex¬ trem unsymmetrischen Belastung der Motoren, wie er bei dem Stand der Technik (gemäß der DE-OS 43 01 368) entsteht. In der Praxis führt dies zu einem häufig notwendigen Austausch von Motoren und/oder zu einer notwendigen Überdimensionierung der Motoren und damit auch zu Erhöhungen des Aufwandes. Bei der Auswertung der Schaubilder aus den Figuren 5 und 6 der DE-OS 43 01 368 und aus Figur 1 der DE-OS 44 07 013 erhält man noch keinen Hinweis auf die unsymmetrischen Belastungen. Eine gute Möglichkeit der Beurteilung der Belastungen der Motoren ist gegeben mit der Addition (Supeφosition) der Blindleistungen und Wirkleistungen, welche auf die Motoren wirken. Dieses Prinzip wird noch näher beschrieben im Zusammenhang mit der Fig. 2 der vorliegenden Erfindung .An essential element of the improvements, which are required with the task and can now be achieved with the inventive solution, is based on the discovery of the considerable disadvantage of the extremely asymmetrical loading of the motors, as is the case in the prior art (according to DE-OS 43 01 368) arises. In practice, this leads to a frequently necessary exchange of motors and / or to a necessary oversizing of the motors and thus to an increase in effort. When evaluating the diagrams from FIGS. 5 and 6 of DE-OS 43 01 368 and from FIG. 1 of DE-OS 44 07 013, there is still no indication of the asymmetrical loads. A good way of assessing the loads on the motors is with the addition (supeposition) of the reactive powers and active powers that act on the motors. This principle is described in more detail in connection with FIG. 2 of the present invention.
Die Lösung der Aufgabe ist definiert in den unabhängigen Patentansprüchen 1 bis 4. Weitere vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The solution to the problem is defined in the independent claims 1 to 4. Further advantageous developments of the invention are described in the subclaims.
Bei der Suche nach der Lösung der Aufgabe war es gefordert, mehrere Kriterien zugleich gemäß der gestellten Aufgabe zu beachten. Dieser Fakt wird nachstehend noch einmal erwähnt: Symmetrische Belastung der Motoren wenigstens bei eingestelltem maximalen Unwucht-Moment und Fähigkeit des Vibrators zum Durchfahren des Winkel-Bereiches von ß=0° bis ß=180°: Mit Bezugnahme auf das in der Beschreibung zur Figur 2 der vorliegenden Erfindung erwähnte Prinzip der Supeφosition sollte sich der fachkundige Leser selbst eine Vorstellung entwickeln über die Umstände, wie bei einem zahnradlosen Vibrator gemäß dem zitierten Stand der Technik (Figur 1 in DE-OS 43 01 368) die äußerst unsymmetrischen Belastungen der Motoren im einzelnen zustande kommen.When looking for the solution to the task, it was necessary to consider several criteria at the same time according to the task. This fact is mentioned again below: Symmetrical loading of the motors at least with the maximum unbalance torque set and ability of the vibrator to pass through the angular range from β = 0 ° to β = 180 °: With reference to that in the description of FIG. 2 The principle of supeφosition mentioned in the present invention, the expert reader should develop an idea of the circumstances, such as in a gearless vibrator according to the cited prior art (Figure 1 in DE-OS 43 01 368) the extremely asymmetrical loads on the motors in detail occurrence.
Die Darstellung des Verlaufes der Differenzdrücke oder der Differenz-Drehmomente oder der Differenz-Leistungen gemäß den Diagrammen in Figur 2, bei Benutzung desThe representation of the course of the differential pressures or the differential torques or the differential powers according to the diagrams in Figure 2, when using the
Supeφositions-Prinzips und bei Berücksichtigung der speziellen Art der Konfiguration von Pumpen (bei einer hydraulischen Lösung) und Motoren, repräsentiert einen notwendigen ersten erfinderischen Schritt bei der Entwicklung der erfinderischen Lösung. Nur auf diese Weise entstehen zwei "Werkzeuge" oder "Hilfsmittel", mit deren Hilfe man sowohl die nachteilige Belastung der Motoren beim Stand der Technik als auch die günstige Belastung der Motoren bei der erfinderischen Lösung beurteilen kann.Supeφositions principle and taking into account the special type of configuration of pumps (in a hydraulic solution) and motors, represents a necessary first inventive step in the development of the inventive solution. This is the only way to create two "tools" or "aids", with the help of which both can assess the disadvantageous load on the motors in the prior art and the favorable load on the motors in the inventive solution.
Es wird zunächst noch einmal erinnert an die Existenz des folgenden Wirkungs-Prinzips: Die mechanische Blindleistung, welche eingeführt werden muß in die motorisch betriebenen Motoren und welche weitergegeben wird an die Wellen der Teil-Unwuchtköφer der einen Art (als eine Leistung korrespondierend mit dem Produkt aus Reaktionsmoment MRQ mal Kreisfrequenz ω), wird in einem ersten Umwandlungs-Schritt transformiert in die "Leistung der kinetischen Energie" der schwingenden Masse (wobei diese Masse auch genannt wird "dynamischen Masse" m yπ ). In einem zweiten Umwandlungs-Schritt wird die "Leistung der kinetischen Energie" erneut transformiert in eine mechanische Blindleistung, welche wieder abgegeben werden muß von den Wellen der Teil-Unwuchtköφer der anderen Art (als eine Leistung aus Reaktionsmoment MRQ mal ω). Von den Wellen wird diese Leistung abgegeben mit einem ersten Teil als Reibleistung der Lager und mit einem zweiten Teil als jene Leistung, welche konvertiert wird von den generatorisch betreibbaren Motoren in eine Generator-Leistung und welche von diesen Motoren abgegeben werden muß.It is first reminded again of the existence of the following principle of action: The mechanical reactive power, which must be introduced into the motor-driven motors and which is passed on to the shafts of the partial unbalance bodies of the one type (as a power corresponding to the product from reaction moment MRQ times angular frequency ω), is transformed in a first conversion step into the "power of the kinetic energy" of the vibrating mass (this mass is also called "dynamic mass" m yπ). In a second conversion step, the "power of the kinetic energy" is transformed again into a mechanical reactive power, which must be emitted again by the waves of the partial unbalance bodies of the other type (as a power from the reaction moment MRQ times ω). This power is emitted by the waves with a first part as the friction power of the bearings and with a second part as the power which is converted from the generator-operated motors into a generator power and which must be delivered by these motors.
Die Anwendung des Supeφositions-Prinzips bei der graphischen Darstellung der Verhältnisse (welche später noch genau beschrieben werden) erklärt anschaulich die Arbeitsweise der generatorisch betreibbaren Motoren in zwei unterschiedlichenThe application of the principle of Supeφositions in the graphical representation of the conditions (which will be described in detail later) clearly explains the mode of operation of the generator-operated motors in two different ones
Arbeitsbereichen: Im Arbeitsbereich, welcher in Figur 2 beschrieben ist durch die Teil- Kurve N'-L'-M', müssen die generatorisch betreibbaren Motoren (114 und 116 in Figur 1 ) eine generatorische Leistung nach außen abgeben können. In den Arbeitsbereichen, welche in Figur 2 beschrieben sind durch die beiden Teil-Kurven F'-N' und M'-E'-D', muß eine mechanische Leistung zugeführt werden zu den generatorisch betreibbaren Motoren, und zwar beim Beispiel der hydraulischen Lösung, über den Volumenstrom, welcher durch sie hindurch geführt wird, wobei in diesem Falle diese Motoren motorisch arbeiten müssen.Working areas: In the working area, which is described in FIG. 2 by the partial curve N'-L'-M ', the motors (114 and 116 in FIG. 1) which can be operated as generators must be able to deliver a generator power to the outside. In the work areas which are described in FIG. 2 by the two partial curves F'-N 'and M'-E'-D', mechanical power must be supplied to the motors that can be operated as generators, specifically in the example of the hydraulic solution , about the volume flow that is passed through them, in which case these motors must work by motor.
Da es möglich sein muß, die Kurve KB im Bereich F'-N'-L'-M-E'-D' (im unteren Diagramm in Figur 2) gänzlich zu durchfahren, es ist erforderlich, daß die generatorisch betreibbaren Motoren in diesem Bereich sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden müssen. Diese notwendige Betriebsweise ist nicht ableitbar aus der Lehre des Patentanspruches 3 da DE-OS 44 07 013, bei welchem ebenfalls zwei Kreisläufe von Motoren und Pumpen für einen andersartigen Vibrator vorgesehen sind, und bei welchem gefordert wird (im ersten Merkmal des kennzeichnenden Teiles), daß eine generatorische Blindleistung in einem Motor der einen Art erzeugt wird, während gleichzeitig eine motorische Blindleistung in einem Motor der anderen Art erzeugt wird. Bei einer derartigen Betriebsweise könnte man zum Beispiel in dem Arbeitsbereich M'-E' der Kurve KB nicht arbeiten. Die Erfindung beinhaltet daher auch jene Mittel, mit deren Hilfe die Verstellung des Relativ-Stellwinkels ß vom Wert ß= 0° bis zum Wert ß= 180° kontinuierlich erfolgen kann. Die Art der Wirkung dieser Mittel kann übrigens nur anhand der Diagramme in Figur 2 erklärt werden.Since it must be possible to completely drive through the curve KB in the area F'-N'-L'-M-E'-D '(in the lower diagram in FIG. 2), it is necessary for the motors which can be operated as generators to be in this Range must be operated both as a generator and as a motor. This necessary mode of operation cannot be derived from the teaching of claim 3 da DE-OS 44 07 013, in which two circuits of motors and pumps are also provided for a different type of vibrator, and which requires (in the first feature of the characterizing part), that a reactive power generator is generated in a motor of one type, while at the same time a reactive motor power is generated in a motor of the other type. With such a mode of operation, for example, one could not work in the working area M'-E 'of the curve KB. The invention therefore also includes those means by means of which the relative setting angle β can be adjusted continuously from the value β = 0 ° to the value β = 180 °. Incidentally, the nature of the effect of these agents can only be explained on the basis of the diagrams in FIG.
Im Gegensatz zu der Lösung gemäß der DE-PS 41 16 647, bei welcher einem jeden Motor eine eigene Meßeinrichtung für den Drehwinkel des Teil-Unwuchtköφers und eine eigene Regeleinrichtung für den Drehwinkel zugeordnet ist, benutzt die Lösung gemäß der Erfindung, der Einfachheit halber ein Prinzip, bei welchem nicht der Drehwinkel μ eines einzelnen Teil-Unwuchtköφers gemessen werden muß, sondern nur der Relativ-Stellwinkel ß, und bei welchem die beiden Motoren einer Gruppe gemeinsam und parallel geschaltet mit Antriebs leistung versorgt werden. Die setzt allerdings zwingend voraus, daß der spiegelbildlich symmetrisch synchrone Relativ-Drehwinkel μ zwischen Teil-Unwuchtköφern gleicher Art (einer Gruppe) durch den Einsatz anderer Mittel aufrechterhalten wird.In contrast to the solution according to DE-PS 41 16 647, in which each motor is assigned its own measuring device for the angle of rotation of the partial unbalance body and its own control device for the angle of rotation, uses the solution according to the invention, for the sake of simplicity Principle in which the angle of rotation μ of a single partial unbalance body does not have to be measured, but only the relative setting angle ß, and in which the two motors of a group are connected together and connected in parallel with drive power. However, this presupposes that the mirror-image symmetrical synchronous relative rotation angle μ between partial unbalance bodies of the same type (a group) is maintained by using other means.
Erhaltung des spiegelbildlich synchronen Relativ-Drehwinkels zwischen Teil-Unwuchtkόφem gleicher Art Es wurde eme zusatzliche Möglichkeit für eine bessere Stabilhaltung der Relaüv-Drehwinkel μ zwischen den Teil-Unwuchtköφern gleicher Art geschaffen, welche wenigstens wirksam ist im Bereich des Relativ-Stellwinkels ßmax = 180°, bei welchem das resultierende Unwucht-Moment den maximal einstellbaren Wert bekommt. Diese geschaffene Möglichkeit der Stabilhaltung der Relativ-Drehwinkel zwischen den Teil-Unwuchtköφern gleicher Art basiert auch auf der Erscheinung, daß an allen Motoren gleich große motorische Drehmomente bei einem gemäß der erfinderischen Lösung einstellten Winkel- Wert im Winkel-Bereich ßmax = 180° auftreten. Im Prinzip repräsentiert der Arbeits-Punkt ß= 180° einen instabilen Punkt, bei welchem der Relativ-Drehwinkel μ verkleinert oder vergrößert wird, wenn ein Störungs-Drehmoment MD§ erscheint, welches den synchronen Relativ-Drehwinkel μ beeinflußt, und wenn in diesem Falle keine geeignete Einrichtung für die Regelung des Relativ-Drehwinkel existiert .Preservation of the mirror-image synchronous relative rotation angle between partial unbalance elements of the same type. An additional possibility for better stability of the relative rotation angle μ between the partial unbalance elements of the same type was created, which is at least effective in the area of the relative positioning angle ßmax = 180 ° , at which the resulting unbalance moment gets the maximum adjustable value. This created possibility of keeping the relative angle of rotation stable between the partial unbalance bodies of the same type is also based on the phenomenon that motor torques of the same size occur on all motors at an angle value in the angle range βmax = 180 ° set according to the inventive solution. In principle, the working point ß = 180 ° represents an unstable point at which the relative angle of rotation μ is reduced or increased when a disturbance torque MD § appears which influences the synchronous relative angle of rotation μ, and if in this case no suitable device for regulating the relative angle of rotation exists.
Diese im Vergleich zur Situation im Bereich eines Winkelwertes ß =0° vorhandene Labilitäts-Eigenschaft wird gemäß da Erfindung generell verringert durch den folgenden Sachverhalt: Beim Relativ-Stellwinkel ß= 180° stehen zwei gleich große Drehmomente im Gleichgewicht: Das antreibende Drehmoment MD^ , welches von den Motoren entwickelt wird, und das bremsende Drehmoment MDg , welches durch die Abgabe von Wirkleistung entsteht. Die Wirkung des Störungs-Drehmomentes MDg ist proportional zu dem Verhältnis MD§/MD^ bzw. zu dem Verhältnis MDg/MDß. Daraus folgt, daß die Labilitäts- Neigung verringert wird besonders bei der zusätzlichen Abgabe von Nutzleistung (zusätzlich zur Lager- Reibleistung). Ein zusätzlicher Vorteil ist, daß sich (wie man zeigen kann) bei den generatorisch betreibbaren Motoren ein Selbstregelungs-Effekt einstellt, mit einem Trend zur Selbst-Regelung auf den Wert ß= 180° (siehe auch den Verlauf der Kurven in der Nähe der Punkte E und E' in Figur 2). Wegen der energetischen Koppelung der Bewegungen der Teil-Unwuchtköφer der einen und der anderen Art beeinflußt der Selbstregelungs-Effekt somit auch die synchronen Relativ-Drehwinkel der motorisch betriebenen Motoren. Eine Voraussetzung für diese Wirkungsweise ist, daß der Relativ-Stellwinkel ß Gegenstand einer Steuerung oder Regelung ist, was gemäß der erfinderischen Lehre vorgeschrieben ist. Einen erheblichen Anteil an der Aufrechterhaltung des spiegelbildlich synchronen Drehwinkels μ haben auch die Wechselmomente MR = f (μ) Die in der DE-OS 43 01 368 in Spalte 6, Zeιlen36 ff gemachte Aussage, wonach man zwecks Vermeidung von anderweitigen Synchromsationsmittel die (durch die mitschwingende dynamische Masse) die selbsttätig wirkenden inneren Kräfte im Prinzip nur im Bereich eines Relativ-Stellwmkels ß kleiner als 90° nutzen könne, muß wie folgt korrigiert werden Die Wirkung der Wechselmomente MR = f (μ), die Synchronhaltung der spiegelbildlich symmetrisch laufenden Drehlage der Teil-Unwuchtkoφer gleicher Art zu unterstutzen, nimmt bei Überschreitung des Relativ- Stellwmkels ß = 90° in Richtung ß = 180° mcht nur mcht ab, sondern un Gegenteil noch zu Dies kann man auch anhand der Diagramme der Figur 5 der DE-OS 43 01 368 wie folgt erklärenThis compared to the situation in the range of an angular value ß = 0 ° is generally reduced according to the invention by the following facts: With the relative setting angle ß = 180 °, two equally large torques are in equilibrium: the driving torque MD ^, which is developed by the motors, and the braking torque MDg, which arises from the delivery of active power. The effect of the disturbance torque MDg is proportional to the ratio MD § / MD ^ or to the ratio MDg / MDß. It follows from this that the tendency to become unstable is reduced, in particular when additional output is provided (in addition to the bearing friction). An additional advantage is that (as can be shown) there is a self-regulating effect in the generator-operated motors, with a trend towards self-regulating to the value ß = 180 ° (see also the course of the curves near the points E and E 'in Figure 2). Because of the energetic coupling of the movements of the partial unbalance bodies of one type and the other, the self-regulating effect thus also influences the synchronous relative rotation angle of the motor-operated motors. A prerequisite for this mode of operation is that the relative setting angle β is the subject of a control or regulation, which is prescribed according to the teaching of the invention. The alternating torques MR = f (μ) also play a significant role in maintaining the mirror-image synchronous rotation angle μ. The statement made in DE-OS 43 01 368 in column 6, lines 36 ff., According to which, in order to avoid other means of synchronization, the (by the resonating dynamic mass) the automatically acting internal forces can in principle only be used in the area of a relative positioning angle ß less than 90 °, must be corrected as follows: To support partial unbalance bodies of the same type, if the relative setting angle β = 90 ° in the direction β = 180 ° is exceeded, I only want to decrease it, but on the contrary, this can also be done using the diagrams in FIG. 5 of DE-OS 43 01 368 explain as follows
Während die Wechselmomente MR = f (μ) im Bereich ß< 90° überwiegend nur in eme Drehrichtung wirken (womit eme Abweichung emes Teil-Unwuchtkoφers von der Synchronlage μ nur m emer Richtung korrigiert werden kann), ändert sich mit zunehmend dem Wert ß = 180° zustrebendem Wert des Winkels ß die Wirkungsweise der Wechselmomente MR = f (μ) derart, daß ihre positiven und negativen Drehimpuls- Anteile gleich groß werden [der Verlaut der Kurve MR = f (ß=l 80°) ist symmetrisch zu der Achse μ] Damit ergibt sich für die Wechselmomente MR = f (μ) un Bereich ß = 180° die im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch genutzte, besonders günstige Wirkung auf den Winkel-Synchronlauf, derart, daß sowohl Winkelabweichungen + Δμ als auch Winkelabweichungen -Δμ von der Soll-Winkellage μson von den Wechselmomenten MR = f (μ) kompensiert werden könnenWhile the alternating torques MR = f (μ) in the range ß <90 ° predominantly act only in the direction of rotation (with which a deviation of a part unbalance body from the synchronous position μ can only be corrected in the direction), the value ß = changes with increasing Value of the angle ß aimed at 180 °, the mode of action of the alternating torques MR = f (μ) in such a way that their positive and negative angular momentum components become equal [the appearance of the curve MR = f (ß = l 80 °) is symmetrical to the axis μ] For the alternating torques MR = f (μ) and range β = 180 °, the particularly favorable effect on the angular synchronous operation also used in the context of the present invention results, such that both angular deviations + Δμ and angular deviations -Δμ from the nominal angular position μ so n can be compensated for by the alternating torques MR = f (μ)
Eignung für offene und geschlossene Kreisläufe Im Gegensatz zu dem Vibrator gemäß dem Stand der Technik kann bei der hydraulischen Losung bei der Konfiguration von Pumpen und Motoren gemäß der Erfindung wahlweise ein offener oder em geschlossener Kreislauf realisiert werden Bei der Entscheidung für einen offenen Kreislauf muß bei jenem Kreislauf, bei welchem die Motoren generatorisch betrieben werden können, lediglich das Folgende beachtet werden Es muß zusätzlich m die Rohrleitung zwischen Motoren- Ausgang und Pumpen-Eingang eingebaut werden Entweder eme steuerbare Drossel zur Veränderung der Drosselwirkung oder em anderes Leistungs-Wandlungsorgan, in welchem mit Verkleinerung des Druckes un Volumenstrom eme Wandlung der hydraulischen Leistung m eme andere Leistung erfolgtSuitability for open and closed circuits In contrast to the vibrator according to the prior art, with the hydraulic solution in the configuration of pumps and motors according to the invention, either an open or a closed circuit can be implemented when deciding on an open circuit Circuit in which the motors can be operated as generators, only the following must be observed. In addition, the pipeline must be installed between the motor outlet and pump inlet. Either a controllable throttle to change the throttling effect or another power conversion element, in which with Reduction in pressure and volume flow, conversion of hydraulic power, and other power
Für den Fall, daß der Winkelbereiches ß= 0° bis ß= 180° durchfahren wird, und daß dabei für die Steuerung des Winkels eme steuerbaren Drossel bei einem offenen Kreislauf benutzt wird, wird eme Leistung in Warme umgesetzt und damit vernichtet Die umgesetzte Warme- Leistung ist proportional zu dem Differenzdruck vor und hinter der Drossel Aber dies ist kern besonderer Nachteil bei den Ramm- Vibratoren, welche vorgesehen smd für die Verwendung der Erfindung In einem solchen Fall wird bei diesen Vibratoren in den meisten Fallen die Verstellbarkeit des Fhehmomentes nur wie folgt benutzt Bei der Verstellung von der Rotations-Frequenz Null bis auf die Arbeits-Rotations- Frequenz wird der Vibrator mit einem Unwucht-Moment mit dem Wert Null gefahren. Mit dieser Methode wird die Anregung von Resonanzfrequenzen im Erdreich vermieden, welche unterhalb der Betriebsfrequenz liegen. Eine Verstellung des Unwucht-Momentes von dem Null-Wert auf den maximalen Wert (und umgekehrt) erfolgt nur, wenn die Rotations- Frequenz auf eine Arbeits-Frequenz eingestellt ist.In the event that the angular range ß = 0 ° to ß = 180 ° is traversed, and that a controllable throttle is used for controlling the angle in an open circuit, the power is converted into heat and thus destroyed. Power is proportional to the differential pressure upstream and downstream of the throttle. But this is a core particular disadvantage of the ramming vibrators, which are provided for the use of the invention. In such a case, the adjustability of the torque is in most cases only as follows for these vibrators used When moving from the rotation frequency zero to the working rotation frequency, the vibrator is driven with an unbalance torque with the value zero. This method avoids the excitation of resonance frequencies in the ground that are below the operating frequency. The unbalance torque is only adjusted from the zero value to the maximum value (and vice versa) if the rotation frequency is set to a working frequency.
Die Erfindung wird näher erläutert anhand von zwei Zeichnungen: Figur 1 zeigt in schematischer Form und in der Art eines hydraulischen Planes für die hydraulische Lösungsvariante die Konfiguration von Pumpen und Motoren eines zahnradlosen Vibrators gemäß der Erfindung. In Figur 2 werden zwei Diagramme gezeigt, mit welchen die Verhältnisse der Differenzdrücke bzw. der Differenz-Drehmomente der Motoren (der erfindungsgemäßen Versteileinrichtung gemäß Figur 1) dargestellt werden beim Betrieb in einem Bereich des Relativ-Stellwinkels ß= 0° bis ß= 360°. Sofern man jedoch bei Figur 2 in beiden Diagrammen die mit der Ordinatenachse aufgetragene Größe lediglich alsThe invention is explained in more detail with reference to two drawings: Figure 1 shows in schematic form and in the manner of a hydraulic plan for the hydraulic solution variant the configuration of pumps and motors of a gearless vibrator according to the invention. In Figure 2, two diagrams are shown, with which the relationships of the differential pressures or the differential torques of the motors (the adjusting device according to the invention according to Figure 1) are shown during operation in a range of the relative operating angle ß = 0 ° to ß = 360 ° . Provided, however, that the figure plotted with the axis of ordinate is only shown as a in FIG
Drehmoment ΔMD inteφretiert, sind damit auch die beim Einsatz von elektrischen Motoren auftretenden Verhältnisse beschrieben.Torque ΔMD integrated, the conditions that occur when using electric motors are also described.
Fig. 1 zeigt (mit einer symbolischen Darstellung der 4 Teil-Unwuchtköφer durch 4 entsprechende Kreise) zwei Teil-Unwuchtköφer der emen Art 102, 104 und zwei Teil-Unwuchtköφer der anderen Art 106, 108, welche (in nicht gezeigter Weise) rotieren können um ihre Achsen, welche in dem Vibrator-Gestell in Lagern gelagert sind. Jeder Teil-Unwuchtköφer ist verbunden mit einem eigenen Hydraulikmotor, durch welchen er angetrieben oder gebremst werden kann zwecks Verstellung des Relativ-Stellwinkels ß und durch welchen dem Teil-Unwuchtköφer jene Leistung zugeführt ist, die teils anschließend verloren geht in Form von Lagerreibungs-Leistung, und die teils in Form von Nutzleistung, abgegeben z.B. an die1 shows (with a symbolic representation of the 4 partial unbalance bodies by 4 corresponding circles) two partial unbalance bodies of the same type 102, 104 and two partial unbalance bodies of the other type 106, 108, which can rotate (in a manner not shown) about their axes, which are supported in bearings in the vibrator frame. Each partial unbalance body is connected to its own hydraulic motor, by means of which it can be driven or braked for the purpose of adjusting the relative setting angle ß and through which the partial unbalance body is supplied with the power which is subsequently lost in the form of bearing friction power, and partly in the form of useful output, for example to the
Rammbohle, in den Erdboden fließt, nachdem dieser Teil der Leistung zuvor mittels der Lagerkräfte auf die schwingende dynamische Masse rn^yn übertragen wurde.Rammbohlen, flows into the ground after this part of the power was previously transferred to the vibrating dynamic mass rn ^ yn by means of the bearing forces.
Die in Figur 1 dargestellte Versteileinrichtung für den Relativ-Stellwinkel ß ist für den Betrieb im Bereich ß= 0° bis ß= 180° definiert, was angedeutet sein soll durch die gezeigten Pfeile, welche Wirkungen und Richtungen symbolisieren. Den Teil-Unwuchtköφern der einen Art 102, 104 sind die Motoren 110, 1 12 der einen Art zugeordnet und den Teil-Unwuchtköφern der anderen Art 106, 108 sind die Motoren 114, 1 16 der anderen Art zugeordnet. Die jeweilige Drehrichtung der Motoren und der Teil-Unwuchtköφer ist durch Pfeile mit dem Zeichen ω gezeigt. Die Motoren einer jeweils gleichen Art sind in paralleler Art angeschlossen an einen geschlossenen Hydraulik-Kreislauf der einen Art 118 bzw. der anderen Art 120, dessen Volumenstrom erzeugt wird von einer jeweils zugeordneten Pumpe Pl der einen Art bzw. Pumpe P2 der anderen Art.The adjusting device shown in FIG. 1 for the relative setting angle β is defined for operation in the range β = 0 ° to β = 180 °, which is to be indicated by the arrows shown, which symbolize effects and directions. Motors 110, 112 of the one type are assigned to the partial unbalance bodies of one type 102, 104 and motors 114, 116 of the other type are assigned to the partial unbalance bodies of the other type 106, 108. The respective direction of rotation of the motors and the partial unbalance body is shown by arrows with the symbol ω. The motors of the same type in each case are connected in parallel to a closed hydraulic circuit of one type 118 or of the other type 120, the volume flow of which is generated by a respective assigned pump P1 of the one type or pump P2 of the other type.
Der gezeichnete (positive) Relativ-Stellwinkel ß=90° ist abgeleitet von einer Basis-Position ß=0°, bei welcher das gesamte resultierende Unwucht-Moment den Wert Null hat. Im Gegensatz zu dem Hydraulik-Kreis der einen Art können die Motoren und die Pumpe P2 des Hydraulik-Kreises der anderen Art Druck-Differenzen in beiden Richtungen erzeugen. Das heißt, daß die Motoren sowohl als Motoren (motorisch) als auch als Pumpen (generatorisch) arbeiten können und daß 5 die Pumpe P2 sowohl als Pumpe (generatorisch) als auch als Motor (motorisch) arbeiten kann.The drawn (positive) relative setting angle ß = 90 ° is derived from a base position ß = 0 °, at which the entire resulting unbalance moment has the value zero. In contrast to the hydraulic circuit of one type, the motors and the pump P2 of the hydraulic circuit of the other type can produce pressure differences in both directions. This means that the motors can work both as motors (motorized) and as pumps (generator) and that the pump P2 can work both as a pump (generator) and as a motor (motor).
Beide Pumpen sind angeschlossen an einen gemeinsamen Dieselmotor DM über eine Antriebseinrichtung 122. Die Antriebseinrichtung könnte eine gemeinsame Welle oder ein Verteiler-Zahnradgetiebe sein. Beide Pumpen sind, symbolisiert durch die Pfeile 126 und 10 128, ausgestattet mit Versteileinrichtungen für die Verstellung des Fördervolumens, so daß mit Hilfe dieser Pumpen- VerStelleinrichtungen bei ihrer synchronen Veränderung die Volumenströme und damit die Drehfrequenzen der Motoren in vorgegebenen Grenzen verändert werden können.Both pumps are connected to a common diesel engine DM via a drive device 122. The drive device could be a common shaft or a distributor gear drive. Both pumps, symbolized by the arrows 126 and 10 128, are equipped with adjusting devices for adjusting the delivery volume, so that with the aid of these pump adjusting devices, the volume flows and thus the rotational frequencies of the motors can be changed within predetermined limits with their synchronous change.
15 In dem Hydraulik-Kreislauf der anderen Art ist ein Bauelement 130 eingebaut, welches durchströmt ist von dem Volumenstrom der Rückleitung 120 und welches imstande ist, den Volumenstrom in vorgegebener Weise zu drosseln und dabei einen vorgebbaren Druck in der Zuleitung vor seinem Eingang zu erzeugen. Die Höhe des derart aufgebauten Druckes kann dabei vorgegeben werden mittels einer elektrischen Steuereinrichtung, welche das15 In the hydraulic circuit of the other type, a component 130 is installed, which is flowed through by the volume flow of the return line 120 and which is able to throttle the volume flow in a predetermined manner and thereby generate a predeterminable pressure in the feed line in front of its input. The level of the pressure built up in this way can be predetermined by means of an electrical control device which controls the
20 Bauelement 130 beeinflußt über eine elektrische Leitung 132.20 component 130 influences via an electrical line 132.
Für den Fall, daß den Motoren 114, 116 eine Vibrator-Blindleistung zugeführt wird, derart, daß diese generatorisch arbeiten können oder müssen, entsteht dann vor dem Bauelement 130 ein Druck, welcher in unmittelbarem Zusammenhang steht mit dem gleichzeitig durchIn the event that the motors 114, 116 are supplied with a vibrator reactive power in such a way that they can or must work in generator mode, a pressure then arises in front of the component 130, which pressure is directly related to that caused by
25 die Wirkung des Druckes eingestellten Relativ-Stellwinkel ß. Sofern mit dem Produkt aus dem erzeugtem Druck und dem Volumenstrom nicht die maximale Vibrator-Blindleistung überschritten wird, kann man durch Beeinflussung des Drossel-Druckes wunschgemäß direkt die von den Motoren 114, 116 der anderen Art erzeugte Blindleistung beeinflussen, und damit auch indirekt den Relativ-Stellwinkel ß.25 the effect of the pressure set relative setting angle ß. Provided that the product of the generated pressure and the volume flow does not exceed the maximum vibrator reactive power, you can directly influence the reactive power generated by the motors 114, 116 of the other type, and thus indirectly the relative, by influencing the throttle pressure Pitch angle ß.
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An den kreisförmigen Symbolen für die Teil-Unwuchtköφer sind Pfeile eingezeichnet, welchen die Zeichen MRQ zugeordnet sind. Mit den Richtungen der Pfeile wird die Wirkrichtung der durchschnittlichen Reaktionsmomente MRQ angezeigt. Man erkennt, daß bei den Teil-Unwuchtköφern der einen Art 102, 104, die Wirkrichtung von MRQArrows are drawn on the circular symbols for the partial unbalance bodies, to which the symbols MRQ are assigned. The directions of the arrows indicate the direction of action of the average reaction moments MRQ. It can be seen that in the case of the partial unbalance bodies of one type 102, 104, the direction of action of MRQ
35 entgegengesetzt ist zu der Drehrichtung (symbolisiert mit ω). Dies bedeutet, daß zwecks35 is opposite to the direction of rotation (symbolized with ω). This means that in order
Aufrechterhaltung der Kreisfrequenz ω und des eingestellten Relativ-Stellwinkels ß dieMaintaining the angular frequency ω and the set relative setting angle ß
Motoren der einen Art 110, 112 ein entgegengesetztes Drehmoment in motorischer Art aufbringen müssen mit einem Wert welcher gleichgroß ist wie der Wert von MRQ, und ohne, daß dementsprechend eine Nutzleistung von dem Vibrator abgegeben wird.Motors of the one type 110, 112 must apply an opposing torque in a motorized manner with a value which is the same as the value of MRQ, and without a useful power being correspondingly given off by the vibrator.
40 Bei den Teil-Unwuchtköφern der anderen Art 106, 108, wirken die Reaktionsmomente MRQ in Richtung der Drehrichtung. Wenn in diesem Falle die Motoren der anderen Art 114, 116 nicht ein bremsendes Drehmoment erzeugen würden in gleicher Größe wie die Größe des entstehenden Reaktionsmomente MRQ, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu MRQ, beziehungsweise, wenn in diesem Falle die Motoren der anderen Art nicht in einer generatorischen Art ein von außen eingeleitetes Drehmoment in hydraulische Leistung umwandeln würden, würde daraus eine Beschleunigung der Kreisfrequenz ω resultieren, beziehungsweise, würde daraus eine Vergrößerung des Relativ-Stellwinkels ß(welcher in dem gezeichneten Beispiel den Wert hat ß= 90°) entstehen.40 In the case of the partial unbalance bodies of the other type 106, 108, the reaction moments MRQ act in the direction of the direction of rotation. If in this case the motors of the other type 114, 116 would not generate a braking torque of the same size as the size of the resulting reaction torque MRQ, but in the opposite direction to MRQ, or if in this case the motors of the other type were not in one If a generator-like type were to convert a torque introduced from the outside into hydraulic power, this would result in an acceleration of the angular frequency ω, or if the relative actuation angle ß (which in the example shown has the value ß = 90 °) would increase.
In der Konfiguration gemäß Figur 1 sind nicht alle Bestandteile gezeigt, die sonst noch zu der kompletten Versteileinrichtung gehören und die der Fachmann sich ergänzend vorstellen kann. In diesem Zusammenhang wird lediglich erwähnt, daß die Mitwirkung einer Steuer¬ oder Regeleinrichtung angenommen ist, mit deren Hilfe ein vorgegebener Relativ-Stellwinkel ß eingestellt werden kann. Sofern eine Regeleinrichtung vorgesehen werden soll, muß der Relativ-Stellwinkel ß nicht zwangsläufig selbst die Regelgröße sein. Es genügt im Prinzip eine solche Lösung, bei welcher der Relativ-Stellwinkel nur indirekt beeinflußt wird, wobei er jedoch eine bekannte Funktion da eigentlichen Regelgröße sein muß. Sofern der Relativ- Stellwinkel ß selbst die unmittelbare Regelgröße bei der Verwendung einer Regeleinrichtung sein soll, hat man eine Meßeinrichtung vorzusehen, mit weicher der Relativ-Stellwinkel ß gemessen werden kann. In diesem Falle kann es sich um eine Meßeinrichtung handeln wie sie z.B. in der DE-OS 44 07 013 im Zusammenhang mit der dort gezeigten Figur 2 gezeigt ist.In the configuration according to FIG. 1, not all components are shown which otherwise belong to the complete adjusting device and which the person skilled in the art can additionally imagine. In this context, it is only mentioned that the participation of a control or regulating device is assumed, with the aid of which a predetermined relative setting angle β can be set. If a control device is to be provided, the relative setting angle β does not necessarily have to be the controlled variable itself. In principle, such a solution is sufficient in which the relative setting angle is influenced only indirectly, although it must be a known function since the actual controlled variable. If the relative setting angle β itself is to be the direct control variable when using a control device, a measuring device must be provided with which the relative setting angle β can be measured. In this case, it can be a measuring device such as e.g. is shown in DE-OS 44 07 013 in connection with the figure 2 shown there.
In Figur 2 sind zwei Diagramme gezeigt, von denen das obere Diagramm mit der Kennlinie KA bestimmte Zustände an den Motoren 110, 112 der einen Art beschreibt und das untere Diagramm mit der Kennlinie KB bestimmte Zustände an den Motoren 114, 116 der anderen Art beschreibt. In beiden Diagrammen ist auf der Abszissenachse der Relativ-Stellwinkel ß aufgetragen, während die Werte der Ordinatenachse als unterschiedliche Variable gedeutet werden können, welche jedoch voneinander ableitbar sind. Als unterschiedliche Variable sind vorgesehen: Der Differenz-Druck Δp an den Motoren, das Differenz-Drehmoment ΔMD (proportional zu Δp) an den Motoren und die Differenz-Leistung ΔP (proportional zu Δp) der Motoren.FIG. 2 shows two diagrams, of which the upper diagram with the characteristic curve KA describes certain states on the motors 110, 112 of one type and the lower diagram with the characteristic curve KB describes specific states on the motors 114, 116 of the other type. In both diagrams, the relative setting angle β is plotted on the abscissa axis, while the values of the ordinate axis can be interpreted as different variables, which, however, can be derived from one another. The following are provided as different variables: the differential pressure Δp on the motors, the differential torque ΔMD (proportional to Δp) on the motors and the differential power ΔP (proportional to Δp) of the motors.
Der gezeigte Bereich für den Winkel ß umfaßt 360°. Man erkennt, daß bei ß = 0° beziehungsweise ß = 360° und bei ß = 180° ein Wechsel erfolgt zwischen einem motorischen Betrieb (abgekürzt "mot.") und einem generatorischen Betrieb (abgekürzt "gen."). Die motorischen und die generatorischen Bereiche sind mit Doppelpfeilen mit den Bezeichnungen "mot." und "gen." gekennzeichnet. Die Kennlinien KA und KB ergeben sich aus der Supeφosition bzw. Addition von unterschiedlichen Variablen, was am Beispiel der Diagramm- Variablen "Differenz-Drehmoment ΔMD" näher erläutert wird. Die Kennlinien KA und KB repräsentieren in diesem Falle die Drehmomente, welche an den Motoren wirken.The range shown for the angle β comprises 360 °. It can be seen that at ß = 0 ° or ß = 360 ° and at ß = 180 ° there is a change between motor operation (abbreviated "mot.") And generator operation (abbreviated "gen."). The motor and generator areas are marked with double arrows with the designations "mot." and "gen." characterized. The characteristic curves KA and KB result from the supeφosition or addition of different variables, which in the example the diagram variable "differential torque ΔMD" is explained in more detail. In this case, the characteristic curves KA and KB represent the torques that act on the motors.
Im oberen Diagramm gibt die unterbrochene Linie D-E-F den Verlauf des Drehmomentes wieder, durch welches die gesamte Reibleistung erzeugt wird. Die gesamte Reibarbeit umfaßt zwei Komponenten: Die eine Komponente wird durch die unterbrochene Linie D-K-F angezeigt, welche das Reibmoment der Lagerreibung repräsentiert mit einer Größe entsprechend der Strecke A-D. Die Lagerreibung hat über den ganzen Winkelbereich eine konstanter Größe. Die andere Komponente, welche im Punkt D und im Punkt F den Wert Null und im Punkt E (bei ß = 180°) ihren maximalen Wert (entsprechend der Strecke K-E) hat, repräsentiert den Verlauf des Nutzarbeit-Drehmomentes, welches für die Nutzarbeit (= überwiegend Reibarbeit der Rammbohle) benötigt wird. Da linear gezeichnete Vαlauf des Nutzarbeit-Drehmomentes ist eine Vαeinfachung des in da Praxis nicht linearen Vαlaufes des Nutzarbeit-Drehmomentes. Die gezeigte Vαeinfachung basiαt auf da Annahme, daß das Nutzarbeit-Drehmoment in etwa proportional zur Größe da Schwingamplitude entsteht, die sich bekanntlich ebenfalls mit da Größe des Winkels ß vaändat.In the upper diagram, the broken line D-E-F shows the course of the torque by which the entire friction power is generated. The entire friction work comprises two components: One component is indicated by the broken line D-K-F, which represents the frictional torque of the bearing friction with a size corresponding to the distance A-D. The bearing friction has a constant size over the entire angular range. The other component, which has the value zero at point D and point F and its maximum value at point E (at β = 180 °) (corresponding to the distance KE), represents the course of the useful work torque which is necessary for the useful work ( = mainly friction work of the pile plow) is required. The linearly drawn Vαlauf of the useful work torque is a simplification of the Vαlauf of the useful work torque, which is not linear in practice. The Vαeinfachung shown is based on the assumption that the useful work torque arises approximately in proportion to the size of the oscillation amplitude, which is known to also change with the size of the angle β.
Die vom Winkel ß abhängige Größe des Reaktionsmomentes MRQ vαläuft gemäß da untabrochenen Linie A-H-B-J-C. Das Reaktionsmoment MRQ weist einen sinusförmigen Vαlauf auf mit da Amplitude entsprechend da Strecke G-H bei ß= 90°. Durch die Supeφosition da Wate da Kennlinie fiir die Reaktionsmomente MRQ und da Wate da Kennlinie für die Drehmomente für die gesamte Reibarbeit αgibt sich schließlich die Kennlinie KA. Bedingt durch die Erscheinung, daß das Reaktionsmoment MRQ bei ß= 0° (beziehungsweise bei ß= 360°) und bei ß= 180° den Wαt null aufweist, repräsentiαen die Werte der Kennlinie KA in den Punkten ß= 0° (= 360°) und ß= 180° ausschließlich Reibarbeits-Drehmomente.The size of the reaction moment MRQ vα, which is dependent on the angle β, runs according to the unbroken line A-H-B-J-C. The reaction torque MRQ has a sinusoidal Vαlauf with da amplitude corresponding to the distance G-H at ß = 90 °. The characteristic KA finally results from the superposition of the wate as the characteristic for the reaction moments MRQ and the wate as the characteristic for the torques for the entire friction work. Due to the fact that the reaction moment MRQ has a zero value at ß = 0 ° (or at ß = 360 °) and at ß = 180 °, the values of the characteristic curve KA represent the points ß = 0 ° (= 360 ° ) and ß = 180 ° excluding friction work torques.
Da die maximalen Wate für die Reibarbeits-Drehmomente (entsprechend da Strecke B-E) und für die Reaktionsmomente MRQ (entsprechend da Strecke G-H) in etwa maßstabsgαecht für jene Arbeiten gezeigt sind, welche mit realen Ramm- Vibratoren bei hohen Drehfrequenzen da Teil-Unwuchtköφa durchgeführt waden, agibt sich auch in der Praxis fiir den Bαeich ß= 90° bis ß= 180° ein besondαα Winkelbαeich von dem Punkt M an bis zu dem Punkt N, in welchem genαatorisch wirkende Drehmomente ΔMD auch an den Motoren da einen Art benötigt waden.Since the maximum bevel for the friction work torques (corresponding to the BE section) and for the reaction moments MRQ (corresponding to the GH section) are shown approximately to scale for the work that would be carried out with real ramming vibrators at high rotational frequencies as the partial unbalance body , in practice there is also a special angular range for the range ß = 90 ° to ß = 180 ° from the point M to the point N, in which the torque ∆MD acting on the motors would also require a type of the motors.
Die Kennlinie KA ist gezeichnet für einen Betrieb eines Ramm- Vibrators mit hohα Belastung durch die Nutzarbeit, welche von da Rammbohle in die Erde übαtragen wird. Bei einem gαingen Anteil von Nutzarbeit wandαt da Punkt E nach unten in die Richtung des Punktes K. Wenn da Ramm- Vibrator im Leαlauf läuft (ohne eine Bαührung zwischen Rammbohle und Erdboden) und die Nutzarbeit gleich null ist, fällt da Punkt E mit dem Punkt K zusammen. Es wird noch erwähnt, daß die Größe des maximalen Wαtes des Reaktionsmomentes MRQ (Strecke G-H) variiαt sowohl mit da Größe da dynamischen Masse, zu da auch die Masse da Rammbohle gehört, als auch mit da Tiefe da Eindringung da Rammbohle in den Erdboden, beziehungsweise mit da Größe der abgegebenen Nutzarbeit.The characteristic curve KA is drawn for the operation of a ramming vibrator with a high load due to the useful work which is transferred from there to the earth. With a good proportion of useful work, point E turns downward in the direction of point K. If the ramming vibrator is running (without a contact between the pile and the ground) and the useful work is zero, point E falls with the point K together. It is mentioned that the size of the maximum value of the Reaction torque MRQ (distance GH) varies both with the size of the dynamic mass, including the mass of the pile, and with the depth of penetration of the pile into the ground, or with the size of the work performed.
Da Valauf da Kennlinie KB im untaen Diagramm αgibt sich durch Supαposition allα Momenten- Vαläufe ähnlich wie bei da Kennlinie KA, jedoch mit dem Untaschied, daß im Bereich ß= 0° bis ß= 180° das Reaktionsmoment MRQ einen negativen Vαlauf aufweisen kann, während die Reibarbeits-Drehmomente auch hiα ausschließlich positiv αscheinen. Beim Vαgleich da beiden Kennlinien KA und KB ist bemakenswat, daß beim Winkel ß= 180° die Drehmomente ΔMD, welche die Motoren da einen und da andaen Art belasten, von gleichα Größe und in beiden Fällen positiv sind, womit eine rein motorische Belastung da Motoren gegeben ist.Since Valauf da characteristic curve KB in the diagram below α results from Supαposition allα torque runs similar to da characteristic curve KA, but with the inconsistency that in the range ß = 0 ° to ß = 180 ° the reaction moment MRQ can have a negative Vαlauf while the friction work torques also seem to be exclusively positive α hiα. When comparing the two characteristic curves KA and KB it is bemakenswat that at an angle ß = 180 ° the torques ΔMD, which load the motors here and there and there, are of the same α size and positive in both cases, thus imposing a purely motor load on the motors given is.
Für die vorliegende Erfindung von besondaem Intaesse ist beim Einsatz des Vibrators als Ramm- Vibrator da Betrieb des zahnradlosen Ramm- Vibrators in da Betriebsweise gemäß Figur 1 in dem gesamten Bαeich des Winkels ßvon ß= 0° bis ß= 180°. Bevor die eigentliche Rammarbeit beginnt, wird da Vibrator zunächst bei eingestelltem Relativ- Stellwinkel ß= 0° auf eine Betriebsfrequenz hochgefahren, welche übα da Erdboden- Resonanzfrequenz liegt. Erst danach wird mit Hilfe da Vasteileinrichtung da für die Rammarbeit vorgegebene Winkel ß (in den meisten Fällen auf den Wαt ß= 180°) eingestellt. Bei da Konstanthaltung odα Vαändαung des Relativ-Stellwinkels ß müssen an den Motoren da einen Art die Differenz-Drehmomente gemäß da Kennlinie KA und zugleich an den Motoren da andaen Art die Diffaenz-Drehmomente gemäß da Kennlinie KB eingestellt sein.For the present invention of particular intaesse when using the vibrator as a ramming vibrator, the operation of the gearless ramming vibrator in the operating mode according to FIG. 1 is in the entire range of the angle β from β = 0 ° to β = 180 °. Before the actual ramming work begins, the vibrator is first raised to an operating frequency which is above the ground resonance frequency with the set relative setting angle β = 0 °. Only then is the angle ß set for the ramming work (in most cases to the Wαt ß = 180 °) with the aid of the Vasteileinrichtung. If the relative positioning angle ß is kept constant or changed, the differential torques must be set on the motors according to the characteristic curve KA and, at the same time, the differential torques must be set on the motors because of the other characteristic according to the characteristic curve KB.
Es ist ein intaessanter Effekt, da im Rahmen da Erfindung auch ausgenutzt wird, daß es zwecks Konstanthaltung eines vorgegebenen Winkels ß odα zwecks Vαändαung des Winkels ß in einα vorgegebenen Weise genügt, das αfordαliche Differenz-Drehmoment Δ MD (bzw. den αfordαlichen Diffαenz-Druck Δp) lediglich bei den Motoren einα Art einzustellen. Es liegt in da Natur da gewählten Vαstelleinrichtung, daß in diesem Falle bei den Motoren da andaen Art sich automatisch und von selbst die αfordαlichen Vαhältnisse da Diffaenz-Drehmomente ΔMD (bzw. des Differenz-Druckes Δp) gemäß da jeweils andaen Kennlinie einstellen.It is an intriguing effect, since within the scope of the invention it is also exploited that, in order to keep a predetermined angle β odα constant in order to change the angle β in a predetermined manner, the α-differential torque Δ MD (or the α-differential pressure) Δp) only a type to be set for the motors. It is in the nature of the selected adjusting device that in this case the motors of the other type automatically and automatically set the required ratios as the differential torques ΔMD (or the differential pressure Δp) in accordance with the other characteristic.
Beim Durchfahren des Winkelbαeiches ß= 0° bis ß= 180° kann man bei einα Betriebsweise, welche den Kennlinien KA und KB entspricht, bezüglich da Motoren der andaen Art (114,116) gemäß da Kennlinie KB die folgende Vahaltensweise αkennen: Bei Beginn der Vαstellung bei ß= 0° wαden die Motoren motorisch betrieben mit einem Diffαenz-Drehmoment ΔMD entsprechend da Strecke C'-F'. Durch Vakleinaung des Diffαenz-Drehmomentes bis auf den Wαt Null gelangt man auf der Kennlinie KB zunächst bis zu dem Punkt N'. Ab hiα muß bei weitαα Vαgrößαung des Winkels ß ein genαatorisches Diffαenz-Drehmoment αzeugt wαden, bis daß da Punkt M' areicht ist. Danach muß bei weitαα Vαgrößαung des Winkels ß bei den Motoren da andaen Art aneut und in eina ansteigenden Weise ein motorisches Diffαenz-Drehmoment ΔMD αzeugt wαden.When driving through the angular range ß = 0 ° to ß = 180 ° one can recognize the following types of operation with a mode of operation which corresponds to the characteristic curves KA and KB, since motors of the other kind (114, 116) according to the characteristic curve KB: At the beginning of the position at ß = 0 ° the motors would be operated by a motor with a differential torque ΔMD corresponding to the distance C'-F '. By vacuuming the Diffαenz torque down to zero Wαt one first reaches the point N 'on the characteristic curve KB. From hiα, if the angle ß is large αα, a differential torque α must be generated until point M 'is not sufficient. Thereafter, if the angle ß is larger than αα in the motors, the other type must be indicated and in a rising manner a motor differential torque ΔMD α must be generated.
Im Prinzip ist die Wirkung des genαatorischen Reaktionsmomentes MRQ an den Teil- Unwuchtköφαn da andaen Art imma vorhanden im gesamten Bαeich des Winkels ß von ß= 0° bis ß= 180° (gemäß da Kennlinie C'-J'-B'). Es hat sich gezeigt, daß dieses immα wirkende genαatorische Reaktionsmoment automatisch zur Überwindung des Reibarbeits- Drehmoment genutzt wird. Die Ableitung des Reibarbeits-Drehmomentes von dem genαatorischen Reaktionsmoment kann vom Winkel ß= 0° bis zu jenem Winkel αfolgen, welchα dem Punkt M' zugeordnet ist. Bei einα weitαen Steigαung des Winkels ß müssen die Motoren da andaen Art noch zusätzlich ein motorisches Drehmoment αzeugen.In principle, the effect of the generator reaction torque MRQ on the partial unbalance elements is present in the entire range of the angle β from β = 0 ° to β = 180 ° (according to the characteristic curve C'-J'-B '). It has been shown that this immα-acting generator reaction torque is automatically used to overcome the friction work torque. The derivation of the friction work torque from the generator reaction torque can follow from the angle β = 0 ° to the angle α which is assigned to the point M '. In the case of a wide increase in the angle β, the motors there must also generate a motor torque.
So wird zum Beispiel im Winkelbαeich zwischen den Punkten M' und B', wo die Größe des gesamten Reibarbeits-Drehmomentes den Wαt Sl + S2 hat, da Drehmoment-Teil S2 von den Reaktionsmomenten abgeleitet, während da Drehmoment-Teil Sl von motorischen Drehmomenten da Motoren da andaen Art abgeleitet wird.For example, in the angular range between the points M 'and B', where the size of the total friction work torque has the Wαt Sl + S2, the torque part S2 is derived from the reaction torques, while the torque part Sl is derived from motor torques Motors because the other type is derived.
Beim Durchfahren des Winkelbαeiches ß= 0° bis ß= 180° mit Benutzung einα Vαstelleinrichtung gemäß da Lehre des Patentanspruches genügt es beim Start vom Wαt ß= 0° an, das Fördervolumen da Pumpe P2 um einen kleinen Betrag zu verringαn. Für die Kennlinie KB gilt dann zum Beispiel für den Bαeich vom Punkt F' bis L', daß (untαWhen driving through the Winkelbαeiches ß = 0 ° to ß = 180 ° using a Vαstelleinrichtung according to the teaching of the claim, it suffices at the start from Wαt ß = 0 ° to reduce the delivery volume of pump P2 by a small amount. For the characteristic curve KB it then applies, for example, for the area from point F 'to L' that (untα
Mitwirkung des Leckage-Bypass-Volumenstromes in den Motoren und in da Pumpe) in da Rohrleitung 140 zunächst bis zum Erreichen des Punktes N' da Druck verringat wird (bis haab auf den System-Fülldruck) und daß ab dem Punkt N' bis zum Punkt L' da Druck in da Rohrleitung 142 stetig vagrößat wird (beginnend beim Punkt N' mit dem System- Fülldruck). Wegen da gegebenen Koppelung da Pumpen Pl und P2 üba die gemeinsame Antriebseinrichtung 122 hat die Verringαung des Fördervolumens da Pumpe P2 den gleichen Effekt, als ob man das Fördervolumen da Pumpe Pl vagrößat hätte. Nur aus diesem Grunde steigt dabei da Druck in da Rohrleitung 144. Es ist offensichtlich, daß das Vαfahren auch umgekehrt funktioniert: Eine Vαgrößαung des Fördervolumens von Pumpe P2 mit dem gleichen Effekt wie eine Vαkleinαung des Fördervolumens von Pumpe Pl bewirkt im Winkelbαeich ß= 0° bis ß= 180° eine Vαkleinαung des Winkels ß.Participation of the leakage bypass volume flow in the motors and in the pump) in the pipeline 140 is first reduced until the point N 'is reached (up to the system filling pressure) and that from the point N' to the point L 'since the pressure in the pipeline 142 is constantly increasing (starting at point N' with the system filling pressure). Because of the given coupling there between pumps Pl and P2 via the common drive device 122, the reduction in the delivery volume of pump P2 has the same effect as if the delivery volume of pump P1 were variable. It is only for this reason that the pressure in the pipeline 144 rises. It is obvious that the process also works the other way round: A process of increasing the delivery volume of pump P2 with the same effect as a process of reducing the delivery volume of pump P1 causes an angle ß = 0 ° in the angular range up to ß = 180 ° a Vαkleinαung the angle ß.
Man αkennt, daß bei Verwendung einα Steuα- odα Regeleinrichtung mit da Vaändaung des Fördervolumens an einα Pumpe in zwei Richtungen die Regelung des Winkels ß auf einen vorgegebenen Wαt vorgenommen wαden kann. Natürlich kann da gleiche Effekt auch αreicht wαden, wenn man an beiden Pumpen zugleich das Fördervolumen in untαschiedlichen Richtungen vαändαt.It is known that when using a control or odd control device with a change in the delivery volume to a pump in two directions, the control of the angle β to a predetermined value can be carried out. Of course, there can be the same effect would also be sufficient if the delivery volume on both pumps was changed in different directions at the same time.
Beim Durchfahren des Winkelbαeiches ß= 0° bis ß= 180° und bei Benutzung einα Vαstelleinrichtung gemäß Patentanspruch 2 genügt es, beim Start vom Wαt ß= 0° an, durch Vαgrößαung des Drosselwidαstandes mit Hilfe des vαstellbaren Drosselorganes 130 und durch die Steigαung des Druckes in der Rohrleitung 142 (durch diese Maßnahme), zunächst das ursprüngliche motorisch wirkende Diffαenz-Drehmoment ΔMD entsprechend da Strecke C'-F' zu reduziaen, und danach, nach da Ankunft bei dem Wat Null beim Punkt N' bei weitaa Erhöhung des Drossel-Effektes ein negatives Diffαenz-Drehmoment zu αzeugen. Um nach da Ankunft bei dem Winkels ßL (welcha dem Punkt L' zugeordnet ist) eine weitae Vagrößaung des Winkels ß zu erreichen, muß man den durch den Drosseleffekt in da Rohrleitung 142 azeugten Druck wieda vakleinan.When driving through the Winkelbαeiches ß = 0 ° to ß = 180 ° and when using a Vαstelleinrichtung according to claim 2, it is sufficient, when starting from Wαt ß = 0 °, by Vαlargeα the throttle resistance with the help of the adjustable throttle body 130 and by the increase in pressure in the pipeline 142 (through this measure), first to reduce the original motor-acting differential torque ΔMD corresponding to the distance C'-F ', and then, after arriving at the Wat zero at the point N' with a large increase in the throttle Effect to generate a negative torque difference. In order to achieve a wide vagation of the angle ß after the arrival at the angle ßL (which is assigned to the point L '), the pressure produced in the pipeline 142 by the throttling effect must be vacuumed again.
Die zuvor beschriebene Beeinflussung des Relativ-Stellwinkels ß mit Hilfe da Erzeugung eines Druckes am Ausgang da Motoren andaa Art durch den Einsatz eines Drosselorganes in da Rückleitung zur Pumpe P2 kann vorteilhaft untαstützt odα geändαt wαden durch parallel odα altαnativ αgriffene Maßnahmen da Beeinflussung. Zu diesen Maßnahmen gehört zum Beispiel: Die Entnahme eines kleinen Bypass-Volumenstromes aus dem Haupt- Volumenstrom, welchα die Pumpe P2 an ihrem Ausgang verläßt, odα die Vαgrößαung des Fördervolumens da Pumpe Pl durch Vasteilung da Pumpe Pl oda durch Hinzufügung eines kleinen Bypass-Volumenstromes zu dem Haupt- Volumenstrom, welchα die Pumpe Pl am Ausgang vαläßt.The above-described influencing of the relative actuating angle ß with the aid of generating a pressure at the outlet since motors and so on by the use of a throttle element in the return line to the pump P2 can advantageously be modified or modified by means of parallel or alternative measures. These measures include, for example: the removal of a small bypass volume flow from the main volume flow, which leaves the pump P2 at its outlet, or the size increase of the delivery volume since the pump Pl by means of the division of the pump Pl or by adding a small bypass volume flow to the main volume flow, which leaves the pump P1 at the outlet.
Bei Benutzung eines Drosselorganes in einα Rückleitung (zum Beispiel 142) zu einα Pumpe zwecks Erzeugung einα genαatorischen Arbeitsweise da entsprechend zugeordneten Motoren waden weda an dem Eingang da Pumpe da einen Art noch an dem Eingang da Pumpe da andaen Art durch den Rücklauf- Volumenstrom Drücke erzeugt. Aus diesem Grunde ist es in jedem Falle möglich, die Hydraulik-Kreisläufe auch als offene Kreisläufe zu betreibeaWhen using a throttling device in a return line (for example 142) to a pump for the purpose of generating a generator-like mode of operation, correspondingly assigned motors are used at the input as the pump because one type still produces pressures at the input because the pump because the other way through the return flow volume flow . For this reason, it is possible in any case to operate the hydraulic circuits as open circuits
Man kann, ausgehend vom Relativ-Stellwinkel ß=0° =360° in Punkt C (im obαen Diagramm), den Relativ-Stellwinkel ß=180° auch dadurch erreichen, daß man den Bαeich da Relativ-Stellwinkel ß im negativen Sinne, nämlich von ß=360° übα ß=270° nach ß=180° durchfährt. Wie man aus Fig. 2 αsehen kann, kommt es in diesem Falle zu einα Vαtauschung da Arbeitsweise da Motoren da einen und der andaen Art. Bei eina solchen Vorgehensweise hat man dann das Drosselorgan 130 in den Rücklauf- Volumenstrom da Rohrleitung 146 von Pumpe Pl einzusetzen.Starting from the relative setting angle ß = 0 ° = 360 ° in point C (in the above diagram), the relative setting angle ß = 180 ° can also be achieved by using the range as the relative setting angle ß in the negative sense, namely passes from ß = 360 ° ßα ß = 270 ° to ß = 180 °. As can be seen from FIG. 2, there is an exchange in this case since the mode of operation since the motors there and the other type. With such an approach, the throttle element 130 must then be inserted into the return flow volume flow through the pipeline 146 from pump P1 .
Die technische Lehre da unabhängigen Ansprüche 1 und 2 orientiαt sich an dem Ausführungsbeispiel gemäß da Figur 1, welches im Prinzip eine (besondas wichtige) Weitaentwicklung da durch die Beschreibung da Figur 2 geoffenbarten Haupt-Idee da Erfindung darstellt. Die unabhängigen Ansprüche 3 bzw. 4 beschreiben die technische Lehre aus da in Figur 2 dargelegten Haupt-Idee bei ihrα Anwendung im Zusammenhang mit hydraulischen bzw. elektrischen Motoren. Die Ansprüche 3 bzw. 4 bedürfen keinα besondαen αläutαnden Beschreibung. Für die praktische Ausführung eines mit elektrischen Motoren betriebenen Vibrators kann man auch die Anordnung gemäß da Figur 1 zu Hilfe nehmen, wenn man sich in Figur 1 die folgenden Abwandlungen als gegeben vorstellt:The technical teaching of independent claims 1 and 2 is based on the exemplary embodiment according to FIG. 1, which in principle represents a (particularly important) further development since the main idea of the invention disclosed by the description of FIG. The independent claims 3 and 4 describe the technical teaching from the main idea set out in FIG Connection with hydraulic or electric motors. Claims 3 and 4 do not require a special description. For the practical implementation of a vibrator operated with electric motors, the arrangement according to FIG. 1 can also be used if one imagines the following modifications as given in FIG. 1:
Die Motoren 110,112 und 114,116 stellen elektrische Motoren und die Leitungen 144,146 und 140,142 stellen die elektrischen Zuleitungen zu den Motoren dar. Das Bauteil 130 entfällt. Die Symbole für die Pumpen P 1 und P2 stellen je ein elektrisches Ansteuαgαät dar, mit welchem die Motoren zu variablen Drehzahlen und zur Entwicklung von variablen Drehmomenten auch untαschiedlichα Richtung gezwungen wαden könnea Dabei kann wenigstens an den Motoren 114, 116 auch ein negatives Drehmoment entwickeilt wαden, während gleichzeitig an den Motoren 110,1 12 ein positives Drehmoment zum Einsatz gelangt. The motors 110, 112 and 114, 116 represent electrical motors and the lines 144, 146 and 140, 142 represent the electrical supply lines to the motors. The component 130 is omitted. The symbols for the pumps P 1 and P2 each represent an electrical control unit with which the motors can be forced to different speeds and to develop variable torques even in different directions. At least on the motors 114, 116 a negative torque can also be developed , while at the same time a positive torque is used on the motors 110, 12.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vαstelleinrichtung für einen Unwucht-Vibrator mit den folgenden Mαkmalen:1. Adjusting device for an unbalance vibrator with the following features:
- wenigstens zwei Paare von Teil-Unwuchtköφαn (102,106; 104,108) sind vorgesehen, welche zur Rotation um eine zugeordnete Achse antreibbar sind, und dαen vektorisch summiαte Teil-Fliehkraft- Vektoren den resultiαenden Fliehkraft- Vektor bilden, durch dessen Wirkung die Masse des Vibrators gαichtete Schwingungen ausführt,- At least two pairs of partial unbalance components (102, 106; 104, 108) are provided, which can be driven to rotate about an assigned axis, and which form the vectorially summative partial centrifugal force vectors, the resultant centrifugal force vector, the effect of which is the mass of the vibrator Carries out vibrations,
- jedem Teil-Unwuchtköφα ist ein Teil-Unwucht-Moment zugeordnet, welches als Vektor angesehen wαden kann, und alle Teil-Unwucht-Momente bilden mit ihrα vektorischen Summe das resultiαende Unwucht-Moment, welches proportional ist zu dem resultiαenden Fliehkraft-Vektor,- Each partial unbalance component is assigned a partial unbalance moment, which can be regarded as a vector, and all partial unbalance moments, with their vector sum, form the resulting unbalance moment, which is proportional to the resulting centrifugal force vector,
- jedes Paar wird gebildet durch einen Teil-Unwuchtköφα da einen Art (102; 104) und emen Teil- Unwuchtköφa da andaen Art (106; 108), und zwischen den Teil-Fliehkraft- Vektoren da Teil- Unwuchtköφa eines Paares ist wenigstens für eine ganz bestimmte Rotations-Position beidα Teil- Unwuchtköφα ein Relativ-Stellwinkel ß definiαbar,- Each pair is formed by a partial unbalance component as one type (102; 104) and a partial unbalance component since the other type (106; 108), and between the partial centrifugal force vectors since the partial unbalance component of a pair is at least one very specific rotational position at both partial unbalance components, a relative positioning angle ß definable,
- jedα Teil-Unwuchtköφα da einen Art und da andaen Art ist vasehen mit einem eigenen Motor da einen Art (110,112) beziehungsweise da andaen Art (114,116), und da Rotor eines jeden Motors ist daart vαbunden mit seinem Teil-Unwuchtköφα, daß ein Drehmoment von dem Rotor auf den Teil- Unwuchtköφα (und umgekehrt) übαtragen wαden kann,- Each partial unbalance component is there and with another type is to be seen with its own motor since one type (110, 112) or other type (114, 116), and since the rotor of each motor is connected with its partial unbalance component, that is a torque can be transferred from the rotor to the partial unbalance component (and vice versa),
- wenigstens eine Steuαeinrichtung odα eine Regeleinrichtung ist vorgesehen zur direkten odα indirekten Einstellung eines vorgebbaren Wαtes für den Relativ-Stellwinkels ß odα eines vorgebbaren Wαtes für die Amplitude des Schwingweges x odα einα zeitlichen Ableitung x' bzw. x" davon, wobei die eine Grenze des Bαeiches da vorgebbaren Wate mit einem minimalen resultiαenden Fliehkraft- Vektor korrespondiαt und die andαe Grenze des Bαeiches da vorgebbaren Wate mit einem maximalen resultiαenden Fliehkraft- Vektor korrespondiαt,- At least one control device or a control device is provided for the direct or indirect setting of a predeterminable value for the relative setting angle ß odα of a predeterminable value for the amplitude of the oscillation path x odα a time derivative x 'or x "thereof, the one limit of which The range of the predeterminable bevel corresponds to a minimal resulting centrifugal force vector and the other limit of the prescribable bevel corresponds to a maximum resulting centrifugal force vector,
gekennzeichnet durch die Kombination da folgenden Makmale:characterized by the combination of the following:
a) die hydraulisch arbeitenden Motoren da einen Art (110,112) sind in eina parallelen Art angeschlossen an einen eigenen Hydraulik-Kreislauf da einen Art, die hydraulisch arbeitenden Motoren da andaen Art (114,116) sind in eina parallelen Art angeschlossen an einen eigenen Hydraulik- Kreislauf da andaen Art, und jeda Hydraulik-Kreislauf da einen und da andaen Art schließt wenigstens eine eigene Pumpe da einen Art (P 1) beziehungsweise da andaen Art (P2) mit ein, b) da durch die eingestellte Größe des Relativ-Stellwinkels ß definiαbare Betriebspunkt für das maximal einstellbare resultiαende Unwucht-Moment kann auch bei einem Relativ-Stellwinkel ß größer als ß= ±90° gewählt wαden, wie z.B. bei einem Relativ-Stellwinkel in da Nähe von odα exakt bei ß= ± 180°,a) the hydraulically working motors because of one type (110, 112) are connected in a parallel way to a separate hydraulic circuit since one type, the hydraulically working motors because of the other type (114, 116) are connected in a parallel way to a separate hydraulic circuit the other type, and each hydraulic circuit, one and the other type, at least one pump of its own includes one type (P 1) and the other type (P2), b) since the set size of the relative positioning angle β defines a definable operating point for the maximum adjustable resulting unbalance torque, even with a relative positioning angle ß greater than ß = ± 90 °, such as, for example, with a relative positioning angle in the vicinity of odα exactly at ß = ± 180 °,
c) eine Meßeinrichtung ist vorgesehen zur Messung des Istwαtes einα solchen Regelgröße (z.B. Amplitude, Geschwindigkeit odα Beschleunigung da Schwingungsbewegung, oda Winkel ß selbst), von welcha die Größe des Relativ-Stellwinkels ß direkt odα indirekt beinflußt ist, und da Istwat der Regelgröße ist zur Vaarbeitung durch die Steuαeinrichtung odα Regeleinrichtung bestimmt.c) a measuring device is provided for measuring the actual value of such a controlled variable (for example amplitude, speed or acceleration due to oscillatory movement, or angle β itself), by which the size of the relative setting angle β is directly or indirectly influenced, and since actual watt is the controlled variable intended for processing by the control device or control device.
d) da Vastellbaeich des Relativ-Stellwinkels ß von etwa ß= 0° bis etwa ß= ±180° ist wenigstens beim Betrieb des Vibrators ohne die Abgabe einα Nutzleistung durchfahrbar mit einem rein motorischen Betrieb da Motoren da einen Art und mit einem abwechselnd genαatorischen und motorischen Betrieb da Motoren da andaen Art,d) since Vastellbaeich of the relative setting angle ß from about ß = 0 ° to about ß = ± 180 ° is at least when operating the vibrator without delivering a α useful power passable with a purely motor operation since motors there are one type and with an alternating genαatorischen and motor operation because motors there other type,
e) die bei dem genaatorischen Betrieb da Motoren da andaen Art mittels des Druckanstieges in dem durchfließenden Volumenstrom zwischen Eingang und Ausgang da andaen Motoren (114,1 16) genaiate hydraulische Leistung ist im wesentlichen umgewandelt zwischen Eingang und Ausgang der Pumpe (P2) da andaen Art bei gleichzeitiga Druckvamindaung im Volumenstrom in eine entsprechende motorische Leistung, die von da Pumpe (P2) abgegeben wird,e) the hydraulic power which is genaated in the operation of the da da andaen type by means of the pressure increase in the flowing volume flow between the inlet and outlet of the da andaen motors (114.1 16) is essentially converted between the inlet and outlet of the pump (P2) da andaen Type with simultaneous pressure detection in the volume flow into a corresponding motor power, which is emitted by the pump (P2),
f) jede Pumpe ist mit einα Vαbindung (122) zu wenigstens einem Antriebsmotor (MD) vαsehen, übα welche Vαbindung da Pumpe Antriebs leistung zugeführt oda entnommen waden kann.f) each pump is provided with an α connection (122) to at least one drive motor (MD), which connection is used to supply or withdraw the drive power from the pump.
2. Vαstelleinrichtung nach dem Obαbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Mαkmale:2. Vαstelleinrichtung according to the objective of claim 1, characterized by the combination of the following Mαkmale:
a) die hydraulisch arbeitenden Motoren da einen Art (110,112) sind in eina parallelen Art angeschlossen an einen eigenen Hydraulik-Kreislauf da einen Art, die hydraulisch arbeitenden Motoren da andaen Art (1 14,116) sind in eina parallelen Art angeschlossen an einen eigenen Hydraulik- Kreislauf da andaen Art, und jeda Hydraulik-Kreislauf da einen und da andaen Art schließt wenigstens eine eigene Pumpe da einen Art (Pl) beziehungsweise da andaen Art (P2) mit ein,a) the hydraulically working motors as one type (110, 112) are connected in a parallel way to their own hydraulic circuit because one type, the hydraulic working motors there are other types (1 14, 116) are connected in a parallel way with their own hydraulic Circuit of the other type, and each hydraulic circuit of one type and another includes at least one pump of its own (Pl) or other type (P2),
b) da durch die eingestellte Größe des Relativ-Stellwinkels ß definiαbare Betriebspunkt für das maximal einstellbare resultiαende Unwucht-Moment kann auch bei einem Relativ-Stellwinkel ß größer als ß= ±90° gewählt wαden, wie z.B. bei einem Relativ-Stellwinkel in da Nähe von odα exakt bei ß= ± 180°, c) eine Meßeinrichtung ist vorgesehen zur Messung des Istwαtes einα solchen Regelgröße (z.B. Amplitude, Geschwindigkeit odα Beschleunigung da Schwingungsbewegung, oda Winkel ß selbst), von welcha die Größe des Relativ-Stellwinkels ß direkt odα indirekt beinflußt ist, und da Istwat da Regelgröße ist zur Vaarbeitung durch die Steuαeinrichtung odα Regeleinrichtung bestimmt.b) since the set size of the relative positioning angle β defines a definable operating point for the maximum adjustable resulting unbalance torque, even with a relative positioning angle ß greater than ß = ± 90 °, such as, for example, with a relative positioning angle in the vicinity of odα exactly at ß = ± 180 °, c) A measuring device is provided for measuring the actual value of such a controlled variable (eg amplitude, speed or acceleration due to oscillatory movement, or angle ß itself), by which the size of the relative setting angle ß is directly or indirectly influenced, and since actual data is the controlled variable intended for processing by the control device or control device.
d) da Vastellbaeich des Relativ-Stellwinkels ß von etwa ß= 0° bis etwa ß= ±180° ist wenigstens beim Betrieb des Vibrators ohne die Abgabe einα Nutzleistung durchfahrbar mit einem rein motorischen Betrieb der Motoren da einen Art und mit einem abwechselnd genαatorischen und motorischen Betrieb da Motoren da andaen Art,d) since Vastellbaeich of the relative setting angle ß from about ß = 0 ° to about ß = ± 180 ° is at least when operating the vibrator without delivering a α useful power passable with a purely motor operation of the motors as a kind and with an alternating genαatorischen and motor operation because motors there other type,
e) die bei dem genaatorischen Betrieb der Motoren da andaen Art mittels des Druckanstieges in dem durchfließenden Volumenstrom zwischen Eingang und Ausgang da andaen Motoren (114,116) genaiate hydraulische Leistung ist im wesentlichen umgewandelt durch die Wirkung eines besondαen Elementes (130) zur Leistungs-Umwandlung bei gleichzeitigα Vαmindαung des Druckes im Volumenstrom zwischen dem Eingang und dem Ausgang des besondαen Elementes (130) in eine andαe Art von Leistung (zum Beispiel in eine Wärme-Leistung), die nicht odα wenigstens nicht unmittelbar da Pumpe asta Art (Pl) wieda zugeführt wird,e) the genaate operation of the motors da andaen type by means of the pressure increase in the flowing volume flow between the inlet and outlet da andaen motors (114,116) genaiate hydraulic power is essentially converted by the action of a special element (130) for power conversion At the same time α Vαmindαung the pressure in the volume flow between the inlet and the outlet of the special element (130) into another andαe type of power (for example, in a heat output), which is not odα at least not immediately as the pump asta type (Pl) wieda is supplied ,
0 jede Pumpe ist mit eina Vabindung (122) zu wenigstens einem Antriebsmotor (MD) vasehen, üba welche Vabindung da Pumpe Antriebsleistung zugeführt oda entnommen waden kann.0 Each pump is equipped with a connection (122) to at least one drive motor (MD), which connection can be used to supply or withdraw the drive power from the pump.
3. Vαstelleinrichtung für einen Unwucht- Vibrator mit den folgenden Mαkmalen:3. Adjusting device for an unbalance vibrator with the following features:
- Es sind wenigstens zwei Gruppen von Teil-Unwuchtköφαn vorgesehen, welche zur Rotation um eine zugeordnete Achse antreibbar sind, wobei durch die resultiαende Wirkung da Fliehkräfte aller Teil- Unwuchtköφα die Masse des Unwucht- Vibrators zur Durchführung von gαichteten Schwingungen gezwungen ist,At least two groups of partial unbalance bodies are provided, which can be driven to rotate about an associated axis, the resultant effect being that the centrifugal forces of all partial unbalance bodies force the mass of the unbalance vibrator to carry out vibrations that have been verified.
- jede Gruppe umfaßt zwei beim Schwingbetrieb mit spiegelbildlich symmetrischen Drehwinkeln gegenläufig synchron umlaufende Teil-Unwuchtköφα,- Each group comprises two part-unbalance components rotating in opposite directions and synchronously rotating in the oscillating mode with mirror-image symmetrical angles of rotation,
- jedα Teil-Unwuchtköφα ist vαsehen mit einem eigenen Hydraulikmotor, dessen Rotor mit seinem Teil-Unwuchtköφα drehmomentübαtragend vαbunden ist,- each partial unbalance component is provided with its own hydraulic motor, the rotor of which is connected with its partial unbalance component to transmit torque,
- Zwischen zwei zu untαschiedlichen Gruppen zugehörigen Teil-Unwuchtköφαn ist ein Relativ- Stellwinkel ß definiαbar, welchα durch die Beeinflussung da Motoren vasteilbar ist, - eine hydraulische Antriebs- und Steuαeinrichtung ist vorgesehen zur Erzeugung da durch die Motoren Hießenden Volumenströme und zur Erzeugung von hydraulischen Drücken wenigstens an den Eingängen da Hydraulikmotoren,- Between two partial unbalance bodies belonging to different groups, a relative setting angle β is definable, which can be divided by the influence of the motors, a hydraulic drive and control device is provided for generating volume flows through the motors and for generating hydraulic pressures at least at the inputs of the hydraulic motors,
- wenigstens eine Steuαeinrichtung odα eine Regeleinrichtung ist vorgesehen zur direkten odα indirekten Einstellung eines vorgebbaren Wαtes für den Relativ-Stellwinkels ß odα eines vorgebbaren Wαtes für die Amplitude des Schwingweges x odα einα zeitlichen Ableitung x' bzw. x" davon, wobei die eine Grenze des Bαeiches da vorgebbaren Wate mit einem minimalen resultiαenden Fliehkraft- Vektor korrespondiαt und die andαe Grenze des Bαeiches da vorgebbaren Wate mit einem maximalen resultiαenden Fliehkraft-Vektor korrespondiαt,- At least one control device or a control device is provided for the direct or indirect setting of a predeterminable value for the relative setting angle ß odα of a predeterminable value for the amplitude of the oscillation path x odα a time derivative x 'or x "thereof, the one limit of which The range of the predeterminable bevel corresponds to a minimal resulting centrifugal force vector and the other limit of the prescribable bevel corresponds to a maximum resulting centrifugal force vector,
gekennzeichnet durch die Kombination da folgenden Makmale:characterized by the combination of the following:
- eine Meßeinrichtung ist vorgesehen zur Messung des Istwαtes einα solchen Regelgröße (z.B. Amplitude, Geschwindigkeit odα Beschleunigung da Schwingungsbewegung, oda Winkel ß selbst), von welcha die Größe des Relativ-Stellwinkels ß direkt odα indirekt beinflußt ist, und da Istwat da Regelgröße ist zur Vaarbeitung durch die Steuαeinrichtung odα Regeleinrichtung bestimmt,- A measuring device is provided for measuring the actual value of such a controlled variable (eg amplitude, speed or acceleration due to oscillatory movement, or angle ß itself), by which the size of the relative setting angle ß is directly or indirectly influenced, and since actual value is the controlled variable Processing determined by the control device or control device,
- mittels da hydraulischen Antriebs- und Steuαeinrichtung sind zu einem gleichen Zeitpunkt an beiden Gruppen von Hydraulikmotoren zwischen den Eingängen und Ausgängen da Motoren meßbare- By means of the hydraulic drive and control device, motors can be measured at the same time on both groups of hydraulic motors between the inputs and outputs
Druckgradienten mit von Gruppe zu Gruppe untαschiedlichen Vorzeichen einstellbar, wobei bei jenα Gruppe, in welchα die Motoren bei eingestelltem positivem Druckgradienten in einen genαatorischen Betrieb (Pumpbetrieb) gebracht sind, da Druckgradient beim Durchfahren eines Vαstellbαeiches von einem kleinαen resultiαenden statischen Moment bis hin zu einem maximalen resultiαenden statischen Moment von einem positiven Wαt in einen negativen Wαt wechselnd einstellbar ist,Pressure gradients with signs that differ from group to group can be set, with the group in which the motors are brought into a generator operation (pump operation) when the positive pressure gradient is set, since the pressure gradient when passing through a variable range goes from a small resulting static moment to a maximum the resulting static moment can be changed from a positive value to a negative value,
-Wenigstens bei Einhaltung da bevorzugten Schwingrichtung des Vibrators sind die Wate da Druckgradienten an den hydraulischen Motoren einα Gruppe da Richtung und der durchschnittlichen Größe nach gleich,- At least if the preferred direction of vibration of the vibrator is observed, the bevel as pressure gradients on the hydraulic motors are the same as the group and direction and the average size,
- ein vorgebbarα Wate für den Relativ-Stellwinkels ß odα ein vorgebbarα Wαt für die Amplitude des Schwingweges x odα einα zeitlichen Ableitung x' bzw. x" davon ist einstellbar durch die Beeinflussung da Wate da Druckgradienten an den hydraulischen Motoren nach Größe und Richtung mit Hilfe da Steuaeinrichtung oda Regeleinrichtung.- A predeterminable α wade for the relative setting angle ß odα a predeterminable α wαt for the amplitude of the oscillation path x odα einα temporal derivative x 'or x "thereof can be adjusted by influencing the wake since pressure gradients on the hydraulic motors according to size and direction with the help since control device or control device.
4. Vastelleinrichtung für einen Unwucht-Vibrator mit den folgenden Mαkmalen:4. Adjustment device for an unbalance vibrator with the following features:
- Es sind wenigstens zwei Gruppen von Teil-Unwuchtköφαn vorgesehen, welche zur Rotation um eine zugeordnete Achse antreibbar sind, wobei durch die resultiαende Wirkung da Fliehkräfte allα Teil- Unwuchtköφα die Masse des Unwucht- Vibrators zur Durchführung von gαichteten Schwingungen gezwungen ist,At least two groups of partial unbalance bodies are provided, which can be driven to rotate about an assigned axis, the centrifugal forces resulting from all partial Unwuchtköφα the mass of the unbalance vibrator is forced to perform verified vibrations,
- jede Gruppe umfaßt zwei beim Schwingbetrieb mit spiegelbildlich symmetrischen Drehwinkeln gegenläufig synchron umlaufende Teil-Unwuchtköφer,- Each group comprises two part-unbalanced bodies rotating in opposite directions and synchronously rotating in the oscillating mode with mirror-image symmetrical angles of rotation,
- jedα Teil-Unwuchtköφα ist vαsehen mit einem eigenen elektrischen Motor, dessen Rotor mit seinem Teil-Unwuchtköφα drehmomentübαtragend vαbunden ist,- each partial unbalance component is provided with its own electric motor, the rotor of which is connected with its partial unbalance component to transmit torque,
- Zwischen zwei zu untαschiedlichen Gruppen zugehörigen Teil-Unwuchtköφαn ist ein Relativ- Stellwinkel ß definiαbar, welchα durch die Beeinflussung da Motoren vasteilbar ist,- Between two partial unbalance bodies belonging to different groups, a relative setting angle β is definable, which can be divided by the influence of the motors,
- eine elektrische Antriebs- und Steuαeinrichtung ist vorgesehen zur Erzeugung da durch die Motoren fließenden Ströme,an electric drive and control device is provided for the generation of currents flowing through the motors,
- wenigstens eine Steuaeinrichtung oda eine Regeleinrichtung ist vorgesehen zur direkten oda indirekten Einstellung eines vorgebbaren Wαtes für den Relativ-Stellwinkels ß odα eines vorgebbaren Wαtes für die Amplitude des Schwingweges x odα einα zeitlichen Ableitung x' bzw. x" davon, wobei die eine Grenze des Bαeiches da vorgebbaren Wate mit einem minimalen resultiαenden Fliehkraft - Vektor korrespondiαt und die andαe Grenze des Bαeiches da vorgebbaren Wate mit einem maximalen resultiαenden Fliehkraft-Vektor korrespondiαt,- At least one control device or a control device is provided for the direct or indirect setting of a predeterminable value for the relative setting angle β odα of a predeterminable value for the amplitude of the oscillation path x odα a time derivative x 'or x "thereof, the one limit of which The range of the predeterminable bevel with a minimal resulting centrifugal force - vector corresponds and the other limit of the predicate bevel with a maximum resulting centrifugal force vector corresponds,
gekennzeichnet durch die Kombination da folgenden Makmale:characterized by the combination of the following:
- eine Meßeinrichtung ist vorgesehen zur Messung des Istwαtes einα solchen Regelgröße (z.B. Amplitude, Geschwindigkeit oder Beschleunigung da Schwingungsbewegung, oda Winkel ß selbst), von welcha die Größe des Relativ-Stellwinkels ß direkt odα indirekt beinflußt ist, und da Istwat da Regelgröße ist zur Vaarbeitung durch die Steuαeinrichtung odα Regeleinrichtung bestimmt,- A measuring device is provided for measuring the actual value of such a controlled variable (for example amplitude, speed or acceleration since the oscillatory movement, or angle ß itself), by which the size of the relative setting angle ß is directly or indirectly influenced, and since the actual value is the controlled variable Processing determined by the control device or control device,
- die beiden Motoren je einα Gruppe sind elektrisch parallel geschaltet und gemeinsam beaufschlagt,the two motors, each one group, are electrically connected in parallel and acted on together,
- mittels da elektrischen Antriebs- und Steuaeinrichtung sind zu einem gleichen Zeitpunkt an beiden Gruppen von Motoren an den Wellen da Motoren meßbare Drehmoment-Gradienten mit von Gruppe zu Gruppe untαschiedlichen Vorzeichen einstellbar, wobei bei jenα Gruppe, in welchα die Motoren bei eingestelltem positivem Drehmoment-Gradienten in einen genαatorischen Betrieb (Bremsbetrieb) gebracht sind, da Drehmoment-Gradient beim Durchfahren eines Vαstellbαeiches von einem kleinαen resultiαenden statischen Moment bis hin zu einem maximalen resultiαenden statischen Moment von einem positiven Wαt in einen negativen Wαt wechselnd einstellbar ist, -Wenigstens bei Einhaltung da bevorzugten Schwingrichtung des Vibrators sind die Wate da Drehmoment-Gradienten an den Motoren einα Gruppe da Richtung und da durchschnittlichen Größe nach gleich,- by means of the electric drive and control device, measurable torque gradients with signs that differ from group to group can be set at the same time on both groups of motors on the shafts, with the group in which the motors are set with positive torque Gradients are brought into a generator operation (braking operation), since the torque gradient can be changed from a small resultant static moment to a maximum resultant static moment from a positive value to a negative value when passing through a variable range, - At least if the preferred direction of vibration of the vibrator is observed, the wake da torque gradients on the motors are the same as the group and the average size,
- ein vorgebbarα Wate für den Relativ-Stellwinkels ß odα ein vorgebbarα Wαt für die Amplitude des Schwmgweges x odα einα zeitlichen Ableitung x' bzw. x" davon ist einstellbar durch die Beeinflussung da Wate da Drehmoment-Gradienten an den Motoren nach Größe und Richtung mit Hilfe da Steuaeinrichtung oda Regeleinrichtung.- A predeterminable α wade for the relative setting angle ß odα a predeterminable α wαt for the amplitude of the oscillation path x odα einα temporal derivation x 'or x "thereof can be adjusted by influencing the wake since torque gradients on the motors according to size and direction Help because control device or control device.
5. Vastelleinrichtung nach einem da Ansprüche 1 oda 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Vo¬ lumenstrom durch die andaen Motoren (114,116) eingeprägte hydraulische Leistung in eine andαe Leistung umgesetzt ist durch die Miteinbeziehung sowohl eines besondαen Leistungs- Wandlungsorgans (130) als auch einα Pumpe (P2), von welcher die von ihr gewandelte Leistung in Form einer mo¬ torischen Leistung abgegeben ist.5. Adjustment device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the hydraulic power impressed by the volume flow through the other motors (114, 116) is converted into a different power by including both a special power conversion element (130) and also a pump (P2), from which the power converted by it is delivered in the form of a motor power.
6. Vαstelleinrichtung nach einem da Ansprüche 2 oda 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungs- Wandlungsorgan (130) eine bezüglich da Höhe ihres Drosseleffektes beeinflußbare Drossel ist.6. Vαstelleinrichtung according to one of claims 2 or 5, characterized in that the power conversion element (130) is a throttle which can be influenced with respect to the amount of its throttling effect.
7. Vαstelleinrichtung nach einem da Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine in den genαatorisch betriebenen Motoren αzeugte Leistung den motorisch betriebenen Motoren wieder zugeführt wird, und zwar wahlweise7. Vαstelleinrichtung according to one of claims 1 to 5, characterized in that an αzeugte in the genαatorisch operated motors power is fed back to the motor-driven motors, optionally
- durch die Hintαeinandαschaltung von genαatorisch und motorisch betriebenen Motoren, oder- by the interconnection of genαatorisch and motor operated motors, or
- durch die mechanische Kupplung zweiα Pumpen zweiα untαschiedlichα Hydraulik-Kreisläufe, odα- by the mechanical coupling two α pumps two α different α hydraulic circuits, odα
- durch die Übαleitung von elektrischα Enαgie von den genαatorisch betriebenen zu den motorisch betriebenen Motoren.- by the transfer of electrical energy from the generator operated to the motor operated motors.
8. Vαstelleinrichtung nach einem da Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem ein¬ gestellten Relativ-Stellwinkel ß = 180° da maximale resultiαende Fliehkraft- Vektor eingestellt ist und daß auch bei gleichzeitig vom Vibrator nach außen abgegebenα Nutzleistung in den Motoren da einen Art im wesentlichen die gleiche Leistung wie in den Motoren da andaen Art in motorischa Weise umgesetzt ist.8. Vαstelleinrichtung according to one of claims 1 to 7, characterized in that at a set relative setting angle ß = 180 ° since maximum resulting centrifugal force vector is set and that at the same time given by the vibrator to the outside α useful power in the motors one type is essentially the same power as in the motors because the other type is implemented in a motorized manner.
9. Vastelleinrichtung nach einem da Ansprüche 1 bis 3 oda 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einα da Hydraulik-Kreisläufe als ein geschlossenα Kreislauf ausgebildet ist.9. Vastelle device according to one of claims 1 to 3 or 5 to 8, characterized in that at least one α since hydraulic circuits is designed as a closed α circuit.
10. Vαstelleinrichtung nach einem da Ansprüche 1 bis 2 oda 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Fördervolumens beidα Pumpen vαstellbar ist und daß eine abweichende Vαstellung beidα Pumpen vorgenommen ist, damit die für die Einstellung odα Einregelung eines vorgegebenen Wαtes für den Relativ-Stellwinkels ß (odα für eine damit funktionsmäßig vαknüpfte Größe) notwendigen Druckvαhältnisse in wenigstems einem da Hydraulik-Kreise geschaffen sind. 10. Vαstelleinrichtung according to one of claims 1 to 2 oda 5 to 9, characterized in that the size of the delivery volume is both αα vαbaren and that a different Vαstellung beidα pumps is made, so that for the setting odα adjustment of a predetermined value for the relative -Position angle ß (odα for a functionally linked quantity) pressure ratios necessary in at least one since hydraulic circuits are created.
1 1. Vαstelleinrichtung nach einem da Ansprüche 1 bis 2 oda 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Einstellung odα Einregelung eines vorgegebenen Wαtes für den Relativ-Stellwinkels ß (oder für eine damit funktionsmäßig vαknüpfte Größe) notwendigen Druckvαhältnisse in wenigstens einem Hydraulik-Kreislauf durch Zuführung eines zusätzlichen Volumenstromes zu dem Haupt-Volumensü-om odα durch Entnahme eines bestimmten Volumenstromes aus dem Haupt-Volumenstrom bewirkt ist.1 1. Vαstelleinrichtung according to one of claims 1 to 2 oda 5 to 10, characterized in that for the setting odα adjustment of a predetermined value for the relative setting angle ß (or for a functionally linked size) necessary pressure ratios in at least one hydraulic system -Circulation is effected by supplying an additional volume flow to the main volume flow-om odα by removing a certain volume flow from the main volume flow.
12. Vαstelleinrichtung nach einem da voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Teil-Unwuchtköφα noch ein zweitα Stell- und/odα Antriebsmotor zugeordnet ist.12. Vαstelleinrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that each part-Unwuchtköφα is assigned a second α actuator and / odα drive motor.
13. Vαstelleinrichtung nach einem da voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren zugleich Vαstellmotoren und Antriebsmotoren sind.13. Vαstelleinrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the motors are Vαstellmotoren and drive motors at the same time.
14. Vαstelleinrichtung nach einem da Ansprüche 1 oda 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorhandensein einα solchen Vαstelleinrichtung bei einem zahnradlosen und bezüglich des statischen Momentes vαstellbaren 4- Wellen- Vibrator geschlossen wαden kann aus den folgenden Mαkmaicn:14. Vαstelleinrichtung according to da da claims 1 or 2, characterized in that the presence of such a Vαstelleinrichtung with a gearless and with respect to the static moment vαstellbaren 4-wave vibrator can be closed from the following Mαkmaicn:
- es sind zwei Hydraulik-Kreisläufe mit wenigstens je einα eigenen Pumpe vorgesehen,two hydraulic circuits with at least one pump each are provided,
- zwischen den Pumpen und den Motoren sind wenigstens je zwei Schläuche zum Transport da Volu¬ menströme zu den Motoren hin und wenigstens je zwei Schläuche zum Transport der Volumenströme von den Motoren weg vorgesehen.- Between the pumps and the motors there are at least two hoses each for transporting the volume flows to the motors and at least two hoses each for transporting the volume flows away from the motors.
15. Vαstelleinrichtung nach einem da Ansprüche 1 oda 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorhandensein einα solchen Vαstelleinrichtung bei einem zahnradlosen und bezüglich des statischen Momentes vαstellbaren 4-Wellen- Vibrator geschlossen wαden kann aus den folgenden Mαkmalen: - je zwei Motoren von insgesamt 4 Motoren sind parallel an emen eigenen Hydraulik-Kreislauf angeschlossen,15. Vαstelleinrichtung according to one da claims 1 or 2, characterized in that the presence of a α such Vαstelleinrichtung with a gearless and with respect to the static moment vαstellbaren 4-wave vibrator can be closed from the following Mαkmalen: - two motors each from a total of 4 motors are connected in parallel to their own hydraulic circuit,
- es sind nicht zwei Motoren in einα Reihenschaltung geschaltet.- Two motors are not connected in a series connection.
16. Vαstelleinrichtung nach einem da voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unwucht- Vibrator als Ramm- Vibrator vorgesehen ist. 16. Vαstelleinrichtung according to one of the preceding claims, characterized in that the unbalance vibrator is provided as a ramming vibrator.
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