EP1967292B1 - Schwingungserreger - Google Patents

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EP1967292B1
EP1967292B1 EP07016396.9A EP07016396A EP1967292B1 EP 1967292 B1 EP1967292 B1 EP 1967292B1 EP 07016396 A EP07016396 A EP 07016396A EP 1967292 B1 EP1967292 B1 EP 1967292B1
Authority
EP
European Patent Office
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rotor shaft
shaft
stator housing
stator
vibration generator
Prior art date
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Active
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EP07016396.9A
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English (en)
French (fr)
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EP1967292A3 (de
EP1967292A2 (de
Inventor
Christian Heichel
Albrecht Dr. Ing. Kleibl
Rolf Winzen
Frank Hense
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.)
ABI Anlagentechnik Baumaschinen Industriebedarf Maschinenfabrik und Vertriebsgesellschaft mbH
Original Assignee
ABI Anlagentechnik Baumaschinen Industriebedarf Maschinenfabrik und Vertriebsgesellschaft mbH
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Publication date
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Publication of EP1967292A2 publication Critical patent/EP1967292A2/de
Publication of EP1967292A3 publication Critical patent/EP1967292A3/de
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Publication of EP1967292B1 publication Critical patent/EP1967292B1/de
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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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E02D3/054—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil involving penetration of the soil, e.g. vibroflotation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E02D3/074—Vibrating apparatus operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/18—Placing by vibrating

Definitions

  • the invention relates to a vibration generator according to the preamble of patent claim 1.
  • vibration generators such as vibrators, vibrators or vibratory bears are used to bring profiles into the soil or to pull or to compact soil material.
  • the soil is stimulated by vibration and thus reaches a "pseudo-liquid" state.
  • the vibration is characterized by a linear movement and is generated by pairwise counter-rotating imbalances within a Vibratorgetriebes.
  • Vibration generators are characterized by the installed unbalance (referred to in the art as "static torque") and the maximum speed.
  • the amplitude, frequency or force direction of the vibrator In order to achieve optimal propulsion or good compaction depending on the pile material and soil properties, it is desirable to control the amplitude, frequency or force direction of the vibrator.
  • the adjustment of the vibration makes sense by changing the static moments or the phase position of the imbalances.
  • the vibration exciter the natural frequency range of the soil is traversed. If the ground is excited in the resonance range, the amplitude of the floor vibration becomes very large, which can lead to damage to adjacent buildings. Therefore, it is necessary that act when starting the vibrator no imbalance.
  • the phase shifter consists of a motor with a rotor shaft, a stator housing and a piston whose longitudinal movement causes an adjustment of the rotor shaft to the stator housing.
  • the stator housing has a closure lid, which is provided for radial and axial mounting of the rotor shaft with a rolling bearing.
  • the invention aims to remedy this situation.
  • the invention is based on the object to provide a vibration generator with a rotary vane pivot motor, in which the effective unbalance and thus the vibration is adjustable and in which moreover leaks over a longer period are avoided. According to the invention, this object is solved by the features of the characterizing part of patent claim 1.
  • a vibration exciter in which the effective unbalance and thus the vibration is adjustable and in the beyond Leaks are avoided even over a longer period of time.
  • the use of the rotary vane type motor allows relative displacement of the imbalance masses without requiring conversion of linear motion into rotary motion, thereby achieving a compact design.
  • the rotor shaft can be at least partially encapsulated inextricably with a sliding alloy.
  • the sliding alloy is a lead-bronze alloy.
  • the stator of the stator is formed on the rotor shaft side facing the gear.
  • the swivel motor comprises means for locking the stator housing with the rotor shaft. This will cause a change in position avoided by internal leakage. Since in the locked state of the stator housing, the hydraulic pressure can be reduced, the seals are significantly less stressed, which has a lower wear of the seals result, since in the unpressurized state, the contact forces are significantly lower. Furthermore, an energy saving is effected because over the period of operation of the vibrator no adjustment or adjustment of the swing motor is required. Furthermore, the required control of the swing motor is simplified.
  • the means for locking is hydraulically actuated.
  • the brake system can be connected to the existing hydraulics.
  • the locking means is formed by a spring-loaded multi-disc brake.
  • Such multi-disc brakes require only a small space.
  • the vibration generator chosen as the embodiment is designed as a vibrator gear (see. FIG. 1 ). It consists essentially of a housing 1, in which two with gears 31, 32, 33 and 51, 52, 53 provided shafts 3, 5 are rotatably mounted, and a pivot motor 6, the rotor shaft 61 with gears 613, 614 and its Stator housing 62 is provided with a gear 621.
  • the shaft 3 is rotatably mounted in bearings 11 of the housing 1.
  • an outer gear 31 is rotatably mounted, the opposite outer gear 33 is rotatably connected to the shaft 3.
  • the gears 31, 33 are each provided with imbalance masses 311, 331. Centered between the gears 31, 33, a gear 32 is further arranged rotatably mounted on the shaft 3. Also, the gear 32 is provided with an imbalance mass 321.
  • the shaft 3 is connected to a drive 2.
  • the shaft 3 opposite a shaft 5 is further rotatably supported by bearings 12 in the housing 1.
  • the shaft 5 is provided in the same way as the shaft 3 with three gears 51, 52, 53, to which imbalance masses 511, 521, 531 are attached.
  • the outer gears 51, 53 are rotatably connected to the shaft 5 on the shaft 5; the toothed wheel 51, 53 arranged gear 52 is rotatably mounted on the shaft 5.
  • the shaft 5 is connected to a drive 4.
  • a shaft 61 is rotatably supported by bearings 13 in the housing 1.
  • the shaft 61 is like the rotor shaft of a centrally arranged on this pivot motor 6.
  • gears 613, 614 are rotatably mounted on the shaft.
  • the gears 613, 614 are positioned on the shaft 61 so as to be engaged with the gears 31, 51, 33, 53 of the shafts 3, 5, respectively.
  • a gear 621 is rotatably mounted on the stator housing 62 of the pivot motor 6.
  • the gear 621 is positioned on the stator housing 62 so as to be engaged with the gears 32, 52 of the shafts 3, 5.
  • the shaft 61 is further connected to a rotary feedthrough 615, which protrudes from the housing 1.
  • the pivoting motor 6 is essentially formed by the rotor shaft 61 and a stator housing 62 surrounding it, as well as two closure covers 63 arranged on both sides of the stator housing (cf. FIG. 6 ). Between the rotor shaft 61 and the stator housing 62, a gap is formed which is subdivided by a rotor blade 611 integrally formed on the rotor shaft 61 and by a stator vane 622 integrally formed on the stator housing 62, so that two working spaces 64a, 64b are formed.
  • stator vane 622 is formed directly on the inside of the toothed wheel 621, so that the stator housing 62 with the toothed wheel 621 and the stator vane 622 are integrally formed.
  • a shuttle valve 623 is arranged in the stator vanes 622, the control channels of which open on both sides of the stator vanes into the working spaces 64a, 64b (cf. FIG. 6 ).
  • 61 channels 612 for media supply of the working chambers and the multi-disc brake 65 are introduced longitudinally in the shaft through the hydraulic system.
  • the swivel motor is provided with a multi-disc brake 65.
  • the multi-disc brake 65 consists of a housing 630 attached to the cover 63 of the stator housing 62, a hub 616 fixed to the shaft 61 and a clutch disk package 65.
  • the clutch disks meshing with the housing 630 are mechanically displaced by spring force (or alternatively hydraulically) against that with the rotor shaft 61 coupled hub meshing clutch discs pressed, a locking of the stator housing 62 is effected with the rotor shaft 61.
  • the stator housing 62 is sealed relative to the rotor shaft 61 by means of seals 631.
  • the seals 631 are mechanically biased hydraulically and with elastic elements and are integrated by the swivel motor Shuttle valve 623 additionally pressed with pressure to the corresponding mating surfaces upon pressurization of the working chambers 64a, 64b.
  • a sliding alloy 633 is attached to the covers 63, which is cast permanently with the lids 63.
  • a thin-walled, vibration-resistant coating is formed which is suitable for absorbing the loads resulting from shaft deflection and inertial forces while at the same time providing good sliding properties.
  • the sliding alloy 633 is a lead-bronze alloy, which due to the thin-walled design combines the high mechanical properties of the base material of the cover 63 with the excellent lubricity of the alloy components.
  • the imbalance masses 311 and 331 are aligned relative to the imbalance mass 321 such that the resulting imbalance is equal to zero.
  • the gear 33 is driven via the shaft 3, which is in communication with the drive 2, and drives the gear 614 of the shaft 61, whereby the pivot motor 6 connected to the shaft 61 is rotated. Via the shaft 61, the gear 613 and likewise the gear 31 is driven.
  • the shaft 5 is set with the rotatably mounted on this gear 52 in rotation, which in turn with the gear 621 of the stator housing 62 is engaged.
  • the gear 32 of the shaft 3 is rotated, which is rotatably mounted on the shaft 3.
  • one of the working chambers 64a, 64b is subjected to overpressure via the hydraulic channels 612, controlled by an external directional control valve, so that the toothed wheel 621 rotates relative to the rotor shaft 61 and thus also to the toothed wheels 613, 614 connected in a rotationally fixed manner to the rotor shaft 61 becomes.
  • the gears 32, 52 engaged with the gear 621 of the stator housing 62 are changed in their rotational position so that the unbalanced masses 321, 521 are brought out of equilibrium with the imbalance masses 311, 331, 511, 531, causing a resulting imbalance ,
  • the degree of rotation of the gear 621 relative to the gears 613, 614 of the rotor shaft 61 the degree of vibration is infinitely adjustable.
  • the multi-disc brake 65 is mechanically activated by spring force when hydraulic pressure is released, whereby the stator housing 62 is locked to the rotor shaft 61. After locking, the further regulation of the position of the swivel motor via the hydraulic is no longer necessary, so that the pressurization can now be switched off, whereby the seals are relieved. Subsequently, the actual piling process can be performed.
  • FIGS. 2 to 4 To illustrate the unbalance control by means of rotary vane pivot motor according to the present invention are in the FIGS. 2 to 4 different wave and unbalance mass arrangements shown schematically. Of course that is The present invention is not limited to the exemplified arrangement.
  • FIG. 3 shows a possibility of adjusting the direction of force.
  • a direction of movement can be achieved in this way.
  • the pivot motor 6 via the gears 613 and 621, the angular position of the imbalances to each other.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Im Bauwesen werden Schwingungserzeuger wie Vibratoren, Rüttler oder Vibrationsbären verwendet, um Profile in den Boden einzubringen oder zu ziehen oder auch um Bodenmaterial zu verdichten. Der Boden wird durch Vibration angeregt und erreicht so einen "pseudoflüssigen" Zustand. Durch statische Auflast kann das Rammgut dann in den Baugrund gedrückt werden. Die Vibration ist gekennzeichnet durch eine lineare Bewegung und wird durch paarweise gegenläufig rotierende Unwuchten innerhalb eines Vibratorgetriebes generiert. Schwingungserzeuger werden charakterisiert durch die installierte Unwucht (in Fachkreisen als "statisches Moment" bezeichnet) und die maximale Drehzahl.
  • Um in Abhängigkeit von Rammgut und Bodeneigenschaften einen optimalen Vortrieb bzw. eine gute Verdichtung zu erreichen, ist es wünschenswert, Amplitude, Frequenz oder Kraftrichtung des Schwingungserzeugers zu regeln. Die Einstellung der Vibration erfolgt sinnvollerweise über eine Veränderung des statischen Moments oder der Phasenlage der Unwuchten. Beim Anfahren des Schwingungserregers wird der Eigenfrequenzbereich des Bodens durchfahren. Wird der Boden im Resonanzbereich angeregt, wird die Amplitude der Bodenschwingung sehr groß, was zu Schäden angrenzender Bebauung führen kann. Daher ist es erforderlich, das beim Anfahren des Schwingungserregers keine Unwuchten wirken.
  • Bekannte Lösungen wie Planetengetriebe oder schwenkbare Räderzüge erfordern viel Platz, sind für hohe Drehzahlen wenig geeignet und erzeugen auf Grund zusätzlicher Zahnräder einen hohen Lärmpegel.
  • Zur Lösung dieser Problematik wurde in der DE 41 18 069 C2 vorgeschlagen, eine Drehkolben-Verstelleinrichtung zur Ausrichtung von Unwuchtmassen einzusetzen. Hierbei hat sich jedoch gezeigt, dass derartige Einrichtungen, wie beispielsweise ein Drehflügelschwenkmotor, bei den erforderlichen hohen Hydraulikdrücken, die über einen langen Zeitraum zu gewährleisten sind, es bereits nach kurzer Zeit zu Leckagen kommt, welche aufwendige Steuer- und Regeleinrichtungen erforderlich machen, um die relative Position der Unwuchtmassen konstant zu halten.
    US-B-6 345 546 offenbart eine Schwingungserreger mit zwei Achsen, die mit Unwuchtmassen versehen sind, wobei ein Phasenschieber zur Verstellung der relativen Drehposition der Unwuchtmassen zueinander vorgesehen ist. Der Phasenschieber besteht aus einem Motor mit einer Rotorwelle, einem Statorgehäuse und einem Kolben, dessen longitudinalen Bewegung eine Verstellung der Rotorwelle zu dem Statorgehäuse bewirkt. Das Statorgehäuse weist einen Verschlussdeckel auf, der zur radialen und axialen Lagerung der Rotorwelle mit einem Wälzlager versehen ist.
    Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Schwingungserreger mit einem Drehflügelschwenkmotor zu schaffen, bei dem die wirksame Unwucht und damit die Vibration einstellbar ist und bei dem darüber hinaus Leckagen auch über einen längeren Zeitraum vermieden sind. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Mit der Erfindung ist ein Schwingungserreger geschaffen, bei dem die wirksame Unwucht und damit die Vibration einstellbar ist und bei dem darüber hinaus Leckagen auch über einen längeren Zeitraum vermieden sind. Der Einsatz des Drehflügelschwenkmotors ermöglicht eine relative Verstellung der Unwuchtmassen zueinander, ohne das eine Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung erforderlich ist, wodurch eine kompakte Bauweise erzielt ist. Durch die zwischen Rotorwelle und Statorgehäuse angeordnete wenigstens eine Wellendichtung, die mit einem Stützelement versehen ist und die hydraulisch vorgespannt ist, werden externe Undichtigkeiten an den Wellendichtungen unter einem Betriebszustand mit niedrigem Betriebsdruck vermieden. Durch das Stützelement wird ein Abheben der Dichtkante der Wellendichtung bei hohen Drehzahlen bzw. Vibrationen mechanisch verhindert.
  • Durch die an wenigstens einem Verschlussdeckel aufgebrachte Gleitlegierung zur radialen und axialen Lagerung des Statorgehäuses gegenüber der Rotorwelle ist eine dünnwandige Beschichtung erzielt, die gegenüber eingepressten Gleitlagern, die unter starken Vibrationen zum Lösen neigen, vibrationsbeständig ist. Zudem ist die dünnwandige Beschichtung geeignet, die aus Wellendurchbiegung und Massekräften resultierenden Belastungen auf Grund der hohen Festigkeit des Grundmaterials des Deckels bei gleichzeitig guten Gleiteigenschaften aufzunehmen. Die Bearbeitbarkeit der Lagerstelle ermöglicht gegenüber einzupressenden Lagern ein sehr geringes Lagerspiel, was wiederum eine geringe Relativbewegung zwischen Welle mit Rotor und Gehäuse mit Stator gewährleistet. Aus dem geringen Lagerspiel resultieren geringere Massenkräfte, die zwischen Welle mit Rotor und Gehäuse mit Stator wirken. Alternativ oder ergänzend kann zur Erzielung dieses Vorteils die Rotorwelle zumindest partiell mit einer Gleitlegierung unlösbar vergossen sein. Vorteilhaft ist die Gleitlegierung eine Blei-Bronze-Legierung.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der Statorflügel des Statorgehäuses an der der Rotorwelle zugewandten Seite des Zahnrades angeformt. Hierdurch ist eine effektivere Ausnutzung des Bauraums erzielt. Weiterhin kann unter Ausnutzung des Zahnradkörpers bei gleichem Achsabstand das Drehmoment des Schwenkmotors gesteigert werden. Eine vibrationsbelastete Trennstelle wird vermieden, die Anzahl der Einzelteile reduziert.
  • In Ausgestaltung der Erfindung weist der Schwenkmotor Mittel zur Arretierung des Statorgehäuses mit der Rotorwelle auf. Hierdurch wird eine Positionsveränderung durch interne Leckage vermieden. Da im arretierten Zustand des Statorgehäuses der Hydraulikdruck gesenkt werden kann, werden die Dichtungen deutlich weniger beansprucht, was einen geringeren Verschleiß der Dichtungen zur Folge hat, da im drucklosen Zustand die Anpresskräfte deutlich geringer sind. Weiterhin wird eine Energieeinsparung bewirkt, da über den Zeitraum des Betriebs des Vibrators keine Verstellung bzw. Nachstellung des Schwenkmotors erforderlich ist. Weiterhin ist die erforderliche Regelung des Schwenkmotors vereinfacht. In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Mittel zur Arretierung hydraulisch betätigbar.
  • Hierdurch ist das Bremssystem an die bestehende Hydraulik anschließbar.
  • Bevorzugt ist das Mittel zur Arretierung durch eine Federdruck-Lamellenbremse gebildet. Derartige Lamellenbremsen beanspruchen lediglich einen geringen Bauraum.
  • Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    die Darstellung eines Vibratorgetriebes im Längsschnitt;
    Fig. 2
    eine Prinzipdarstellung einer schwenkmotorindizierten Unwuchtverstellung mit einer unwuchtbelasteten Achse;
    Fig. 3
    eine Prinzipdarstellung einer schwenkmotorindizierten Unwuchtverstellung mit zwei unwuchtbelasteten Achsen zur Einstellung der Kraftrichtung;
    Fig. 4
    die Prinzipdarstellung einer schwenkmotorindizierten Unwuchtverstellung mit paarweise angeordneten unwuchtbelasteten Wellen;
    Fig. 5
    die Darstellung eines Drehflügelschwenkmotors mit Federdruck-Lamellenbremse im Längsschnitt;
    Fig. 6
    die Darstellung des Schwenkmotors aus Figur 5 im Querschnitt entlang der Linie VI-VI und
    Fig. 7
    die Detailansicht des Ausschnitts VII aus Figur 5.
  • Der als Ausführungsbeispiel gewählte Schwingungserzeuger ist als Vibratorgetriebe ausgeführt (vgl. Figur 1). Er besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 1, in dem zwei mit Zahnrädern 31, 32, 33 bzw. 51, 52, 53 versehene Wellen 3, 5 drehbar gelagert sind, sowie einem Schwenkmotor 6, dessen Rotorwelle 61 mit Zahnrädern 613, 614 und dessen Statorgehäuse 62 mit einem Zahnrad 621 versehen ist.
  • Die Welle 3 ist in Lagern 11 des Gehäuses 1 drehbar gelagert. Auf der Welle 3 ist ein äußeres Zahnrad 31 drehbar gelagert angeordnet, das gegenüberliegende äußere Zahnrad 33 ist drehfest mit der Welle 3 verbunden. Die Zahnräder 31, 33 sind jeweils mit Unwuchtmassen 311, 331 versehen. Mittig zwischen den Zahnrädern 31, 33 ist weiterhin ein Zahnrad 32 auf der Welle 3 drehbar gelagert angeordnet. Auch das Zahnrad 32 ist mit einer Unwuchtmasse 321 versehen. Im Ausführungsbeispiel ist die Welle 3 mit einem Antrieb 2 verbunden.
  • Der Welle 3 gegenüberliegend ist in dem Gehäuse 1 weiterhin eine Welle 5 mittels Lagern 12 drehbar gelagert. Die Welle 5 ist in gleicher Weise wie die Welle 3 mit drei Zahnrädern 51, 52, 53 versehen, an denen Unwuchtmassen 511, 521, 531 befestigt sind. Im Gegensatz zur Welle 3 sind an der Welle 5 jedoch die äußeren Zahnräder 51, 53 drehbar mit der Welle 5 verbunden; das zwischen den Zahnrädern 51, 53 angeordnete Zahnrad 52 ist drehfest an der Welle 5 befestigt. Im Ausführungsbeispiel ist die Welle 5 mit einem Antrieb 4 verbunden.
  • Zwischen den Wellen 3, 5 ist eine Welle 61 über Lager 13 in dem Gehäuse 1 drehbar gelagert. Die Welle 61 ist gleichsam die Rotorwelle eines mittig auf dieser angeordneten Schwenkmotors 6. Beidseitig des Schwenkmotors 6 sind auf der Welle 61 Zahnräder 613, 614 drehfest angeordnet. Die Zahnräder 613, 614 sind derart auf der Welle 61 positioniert, dass sie mit den Zahnrädern 31, 51 bzw. 33, 53 der Wellen 3, 5 im Eingriff sind. Weiterhin ist an dem Statorgehäuse 62 des Schwenkmotors 6 ein Zahnrad 621 drehfest angeordnet. Das Zahnrad 621 ist derart auf dem Statorgehäuse 62 positioniert, dass es mit den Zahnrädern 32, 52 der Wellen 3, 5 im Eingriff steht. Die Welle 61 ist weiterhin mit einer Drehdurchführung 615 verbunden, die aus dem Gehäuse 1 hinausragt.
  • Der Schwenkmotor 6 ist im Wesentlichen gebildet durch die Rotorwelle 61 und ein diese umgebendes Statorgehäuse 62, sowie zwei beidseitig des Statorgehäuses angeordnete Verschlussdeckel 63 (vgl. Figur 6). Zwischen der Rotorwelle 61 und dem Statorgehäuse 62 ist ein Zwischenraum gebildet, der durch einen an der Rotorwelle 61 angeformten Rotorflügel 611 sowie durch einen an dem Statorgehäuse 62 angeformten Statorflügel 622 unterteilt ist, so dass zwei Arbeitsräume 64a, 64b gebildet sind. Im Ausführungsbeispiel ist der Statorflügel 622 direkt auf der Innenseite des Zahnrades 621 angeformt, so dass das Statorgehäuse 62 mit Zahnrad 621 und Statorflügel 622 einstückig ausgebildet sind. Zur Realisierung einer druckabhängigen Vorspannkraft der inneren Dichtungen 631 des Schwenkmotors 6 ist in dem Statorflügel 622 ein Wechselventil 623 angeordnet, dessen Steuerkanäle beidseitig des Statorflügels in die Arbeitsräume 64a, 64b münden (vgl. Figur 6). Weiterhin sind längs in der Welle 61 Kanäle 612 zur Medienversorgung der Arbeitskammern und der Lamellenbremse 65 durch das Hydrauliksystem eingebracht.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist der Schwenkmotor mit einer Lamellenbremse 65 versehen. Die Lamellenbremse 65 besteht aus einem am Deckel 63 des Statorgehäuses 62 befestigten Gehäuse 630, einer an der Welle 61 befestigten Nabe 616 und einem Kupplungsscheibenpaket 65. Werden die mit dem Gehäuse 630 kämmenden Kupplungsscheiben mechanisch durch Federkraft (oder alternativ hydraulisch) gegen die mit der Rotorwelle 61 verbundenen Nabe kämmenden Kupplungsscheiben gepresst, so ist eine Arretierung des Statorgehäuses 62 mit der Rotorwelle 61 bewirkt.
  • Das Statorgehäuse 62 ist gegenüber der Rotorwelle 61 mittels Dichtungen 631 abgedichtet. Die Dichtungen 631 sind hydraulisch sowie mit elastischen Elementen mechanisch vorgespannt und werden durch das im Schwenkmotor integrierte Wechselventil 623 bei Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern 64a, 64b zusätzlich mit Druck an die entsprechenden Gegenlaufflächen gepresst. Somit wird über den Zeitraum der Verstellung, das heißt im druckbeaufschlagten Zustand, eine hohe Dichtheit und somit ein hoher volumetrischer Wirkungsgrad erzielt. Im drucklosen Zustand entfällt die hydraulische Anpresskraft vollständig mit dem Vorteil einer Verschleißreduzierung.
  • Zur Vermeidung von externen Undichtigkeiten an den Wellendichtungen 631 unter einem Betriebszustand mit niedrigem Betriebsdruck sind diese zusätzlich mit einem Stützelement 632 versehen. Das Stützelement 632 verhindert ein Abheben der Dichtkante bei hohen Drehzahlen. Zur Unterstützung der Dichtwirkung der Dichtungen 631 sind in dem Deckel 63 Hydraulikkanäle 634 eingebracht.
  • Zur axialen und radialen Lagerung der Rotorwelle in den Deckeln 63 des Statorgehäuses 62 ist an den Deckeln 63 eine Gleitlegierung 633 angebracht, die mit den Deckeln 63 unlösbar vergossen ist. Hierdurch ist eine dünnwandige, vibrationsbeständige Beschichtung gebildet, die geeignet ist, die aus Wellendurchbiegung und Massenkräften resultierenden Belastungen bei gleichzeitig guten Gleiteigenschaften aufzunehmen. Im Ausführungsbeispiel ist die Gleitlegierung 633 eine Blei-Bronze-Legierung, die aufgrund der dünnwandigen Ausführung die hohen mechanischen Eigenschaften des Grundmaterials des Deckels 63 mit der hervorragenden Gleitfähigkeit der Legierungskomponenten vereint.
  • In der Anlaufphase des Vibrators sind die Unwuchtmassen 311 und 331 gegenüber der Unwuchtmasse 321 derart ausgerichtet, dass die resultierende Unwucht gleich Null ist. Das Zahnrad 33 wird über die Welle 3, die mit dem Antrieb 2 in Verbindung steht, angetrieben und treibt das Zahnrad 614 der Welle 61 an, wodurch der mit der Welle 61 verbundene Schwenkmotor 6 rotiert wird. Über die Welle 61 wird das Zahnrad 613 und gleichermaßen das Zahnrad 31 angetrieben.
  • Über den - synchrongesteuerten - Antrieb 4 wird die Welle 5 mit dem auf dieser drehfest angeordneten Zahnrad 52 in Rotation versetzt, welches wiederum mit dem Zahnrad 621 des Statorgehäuses 62 im Eingriff steht. Über das Zahnrad 621 des Statorgehäuses 62 wird das Zahnrad 32 der Welle 3 rotiert, welches auf der Welle 3 drehbar gelagert ist. Am Ende der Anlaufphase wird eine der Arbeitskammern 64a, 64b über die Hydraulikkanäle 612, geregelt über ein externes Wegeventil mit Überdruck beaufschlagt, so dass das Zahnrad 621 relativ zur Rotorwelle 61 und somit auch zu den mit der Rotorwelle 61 drehfest verbundenen Zahnrädern 613, 614 verdreht wird.
  • Gleichermaßen werden die mit dem Zahnrad 621 des Statorgehäuses 62 im Eingriff stehenden Zahnräder 32, 52 in ihrer Drehposition verändert, so dass die Unwuchtmassen 321, 521 gegenüber den Unwuchtmassen 311, 331, 511, 531 außer Gleichgewicht gebracht werden, wodurch eine resultierende Unwucht bewirkt ist. Durch den Grad der Verdrehung des Zahnrads 621 gegenüber den Zahnrädern 613, 614 der Rotorwelle 61 ist der Grad der Vibration stufenlos einstellbar.
  • Ist der gewünschte Vibrationsgrad erreicht, wird die Lamellenbremse 65 bei hydraulischer Druckentlastung mechanisch durch Federkraft aktiviert, wodurch das Statorgehäuse 62 mit der Rotorwelle 61 arretiert wird. Nach Arretierung ist die weitere Regelung der Position des Schwenkmotors über die Hydraulik nicht mehr erforderlich, so dass die Druckbeaufschlagung nunmehr abgeschaltet werden kann, wodurch die Dichtungen entlastet werden. Nachfolgend kann der eigentliche Rammvorgang durchgeführt werden.
  • Da der Schwenkmotor 6 nunmehr nur noch im lastfreien Zustand des Vibrators betrieben wird und durch die Arretierung mittels der Lamellenbremse 65 während des Rammprozesses entlastet ist, ist eine deutlich geringere Baugröße des Schwenkmotors ermöglicht.
  • Zur Verdeutlichung der Unwuchtregelung mittels Drehflügelschwenkmotor gemäß vorliegender Erfindung sind in den Figuren 2 bis 4 unterschiedliche Wellen- und Unwuchtmasseanordnungen schematisch dargestellt. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beispielhaft dargestellte Anordnung beschränkt.
  • Figur 3 zeigt eine Möglichkeit der Verstellung der Kraftrichtung. Bei Bodenverdichtern, beispielsweise Rüttelplatten, kann auf diese Weise eine Bewegungsrichtung erzielt werden. Dabei verändert der Schwenkmotor 6 über die Zahnräder 613 und 621 die Winkelstellung der Unwuchten zueinander.

Claims (6)

  1. Schwingungserreger, insbesondere für eine Vibrationsramme, umfassend wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete Achsen, sowie wenigstens zwei Unwuchtmassen, die auf einer oder auf mehreren der Achsen befestigt sind, wobei Mittel zur Verstellung der relativen Drehposition der Unwuchtmassen zueinander vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel mindestens einen Drehflügelschwenkmotor (6) mit einer Rotorwelle (61) und einem Statorgehäuse (62) umfassen, wobei die Rotorwelle (61) Bestandteil einer der Achsen ist und die Drehstellung des Statorgehäuses (62) relativ zur Rotorwelle (61) veränderbar ist, dass das Statorgehäuse (62) wenigstens einen Verschlussdeckel (63) aufweist, der zur radialen und axialen Lagerung der Rotorwelle (61) zumindest partiell mit einer Gleitlegierung (633) unlösbar beschichtet ist und dass zwischen Rotorwelle (61) und Statorgehäuse (62) wenigstens eine Wellendichtung (631) angeordnet ist, die hydraulisch vorgespannt und mit einem Stützelement versehen ist.
  2. Schwingungserreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (61) zusätzlich zu oder anstelle der Beschichtung des wenigstens einen Verschlussdeckels zumindest partiell mit einer Gleitlegierung (633) unlösbar beschichtet ist.
  3. Schwingungserreger nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Statorgehäuse 62 ein Zahnrad 621 angeordnet ist, das auf seiner der Rotorwelle (61) zugewandten Innenseite als Stator mit mindestens einem Statorflügel (622) ausgebildet ist.
  4. Schwingungserreger nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor (6) Mittel (65) zur Arretierung des Statorgehäuses (62) mit der Rotorwelle (61) aufweist.
  5. Schwingungserreger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (65) zur Arretierung hydraulisch betätigbar ist.
  6. Schwingungserreger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Arretierung durch eine Federdruck-Lamellenbremse (65, 616, 630) gebildet ist.
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