EP2158976B1 - Vibration creator - Google Patents

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EP2158976B1
EP2158976B1 EP20080015096 EP08015096A EP2158976B1 EP 2158976 B1 EP2158976 B1 EP 2158976B1 EP 20080015096 EP20080015096 EP 20080015096 EP 08015096 A EP08015096 A EP 08015096A EP 2158976 B1 EP2158976 B1 EP 2158976B1
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EP
European Patent Office
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shaft
groups
swivel
motor
vibration
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Active
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EP20080015096
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German (de)
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EP2158976A1 (en
Inventor
Christian Heichel
Albrecht Kleibl
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ABI Anlagentechnik Baumaschinen Industriebedarf Maschinenfabrik und Vertriebsgesellschaft mbH
Original Assignee
ABI Anlagentechnik Baumaschinen Industriebedarf Maschinenfabrik und Vertriebsgesellschaft mbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • B06B1/16Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • B06B1/161Adjustable systems, i.e. where amplitude or direction of frequency of vibration can be varied
    • B06B1/166Where the phase-angle of masses mounted on counter-rotating shafts can be varied, e.g. variation of the vibration phase
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/18Mechanical movements
    • Y10T74/18056Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18344Unbalanced weights
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/18Mechanical movements
    • Y10T74/18544Rotary to gyratory
    • Y10T74/18552Unbalanced weight

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwingungserzeuger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a vibration generator according to the preamble of patent claim 1.
  • Im Bauwesen werden Schwingungserzeuger verwendet, um Objekte, wie beispielsweise Profile, in den Boden einzubringen oder aus dem Boden 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.In construction, vibrators are used to bring objects such as profiles into the ground or to pull them out of the ground or to compact soil material. The soil is stimulated by vibration and thus reaches a "pseudo-liquid state". By static load the pile can then be pressed into the ground. The vibration is characterized by a linear movement and is generated by pairwise counter-rotating imbalances within a Vibratorgetriebes.
  • Die Schwingungserzeuger sind linear wirkende Schwingungserreger, deren Fliehkraft durch rotierende Unwuchten generiert wird. Diese Schwingungserreger bewegen sich mit veränderlicher Geschwindigkeit. Die Größe der Unwucht wird auch als statisches Moment benannt. Der Verlauf der Geschwindigkeit des linearen Schwingungserregers entspricht einer periodisch wiederkehrenden Funktion, insbesondere einer Sinusfunktion. Auf Grund des sinusförmigen Verlaufs der mittels der rotierenden Unwuchtmassen erzeugten Kraftwirkung wird eine zeitlich versetzt abwechselnd in und entgegen der Vortriebsrichtung wirkender Antrieb erzeugt. Diese wird letztlich durch statische Kräfte, insbesondere Eigengewicht und statische Auflasten bestimmt. Ohne die Überlagerung der Schwingung mit statischen Kräften würde sich das Rammgut nicht vorwärts bewegen, sondern lediglich vor- und zurückschwingen. Die Offenlegungsschrift DE 196 39 789 offenbart einen derartigen Schwingungserzeuger.The vibration generators are linear vibration exciters whose centrifugal force is generated by rotating imbalances. These vibration exciters move at a variable speed. The size of the unbalance is also called a static moment. The course of the velocity of the linear vibration exciter corresponds to a periodically recurring function, in particular a sine function. Due to the sinusoidal course of the force generated by means of the rotating unbalanced masses a temporally offset alternately acting in and against the direction of advance drive is generated. This is ultimately determined by static forces, in particular dead weight and static loads. Without the superimposition of the vibration with static forces, the pile would not move forward, but would merely swing back and forth. The publication DE 196 39 789 discloses such a vibrator.
  • Der Rammvorgang mit dem vorgenannten sinusförmigen Kraftverlauf weist einen erheblichen Energieverbrauch auf, der durch Reibung des Rammguts im Boden zusätzlich vergrößert ist. Die für den Schwingungserzeuger aufgewandte Energie bewirkt praktisch keinen Vortrieb. Zur Beseitigung dieses Problems wurde vorgeschlagen, mehrere mit unterschiedlicher Drehzahl rotierende Gruppen von Unwuchtmassen zu koppeln. Der Kraftverlauf jeder Unwuchtgruppe beschreibt eine Sinuskurve. Die Addition der einzelnen Kraftverläufe ergibt in Summe einen Verlauf, bei dem die Beträge der Amplitude in der Richtung, in der sich die Kräfte überlagern, größer sind, als die Beträge der Amplitude in entgegen gesetzter Richtung. Dieser Lösungsansatz bewirkt einen erheblichen Vortrieb, wodurch die Effizienz des Rammvorgangs gesteigert ist. Der Effizienzgrad ist jedoch abhängig von der jeweiligen geforderten Drehzahl, der Rammgutmasse, dem Bauverfahren und den jeweiligen Bodenverhältnissen. Um die zur Verfügung stehende Antriebsleistung besser ausnutzen zu können und die im Boden generierten Schwingungen begrenzen zu können ist eine Vorrichtung erforderlich, die eine einfache Änderung des resultierenden statischen Moments wenigstens einer Wellengruppe ermöglicht. Das Dokument DE 20 2007 005 283 offenbart einen Schwingungserzeuger, bei dem die Drehposition der Unwuchtmassen zueinander mittels eines Phasenschiebes verändert werden kann.The piling with the aforementioned sinusoidal force curve has a considerable energy consumption, which is additionally increased by friction of the pile in the ground. The energy used for the vibrator causes virtually no propulsion. To eliminate this problem, it has been proposed to couple several groups of imbalance masses rotating at different speeds. The force curve of each imbalance group describes a sinusoid. The summation of the individual force curves results in a course in which the magnitudes of the amplitude in the direction in which the forces are superimposed are greater than the magnitudes of the amplitude in the opposite direction. This approach results in a significant propulsion, whereby the efficiency of the piling operation is increased. However, the degree of efficiency depends on the respective required speed, the pile mass, the construction process and the respective soil conditions. In order to make better use of the available drive power and to be able to limit the vibrations generated in the ground, a device is required which allows a simple change of the resulting static torque of at least one shaft group. The document DE 20 2007 005 283 discloses a vibration generator in which the rotational position of the imbalance masses to each other can be changed by means of a phase shift.
  • Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Schwingungserzeuger mit einer gerichteten Kraftwirkung in Vortriebsrichtung zu schaffen, bei dem eine Änderung des resultierenden statischen Moments wenigstens einer Wellengruppe auch während des Betriebs ermöglicht ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.The invention aims to remedy this situation. The invention is based on the object to provide a vibration generator with a directed force in the forward direction, in which a change in the resulting static moment of at least one wave group is also possible during operation. According to the invention, this object is solved by the features of the characterizing part of patent claim 1.
  • Mit der Erfindung ist ein Schwingungserzeuger mit gerichteter Kraftwirkung in Vortriebsrichtung geschaffen, bei dem eine Änderung des resultierenden Moments wenigstens einer Wellengruppe auch während des Betriebs ermöglicht ist.With the invention, a vibration generator is provided with directed force in the direction of advance, in which a change in the resulting moment of at least one wave group is also possible during operation.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Schwingungserzeuger besteht die Möglichkeit, das statische Moment der einzelnen Wellengruppen unabhängig voneinander einzustellen. Hierdurch kann die Kennlinienform des Schwingungserzeugers dem Einzelfall angepasst werden. Ein und derselbe Schwingungserzeuger kann so bei gleicher Drehzahl der Antriebsmotoren durch Nullstellen des statischen Moments auf verschiedenen Wellengruppen verschiedene Frequenzen erzeugen.In the case of the vibration generator according to the invention, it is possible to set the static moment of the individual wave groups independently of one another. As a result, the characteristic of the vibrator can be adapted to the individual case. One and the same vibration generator can thus generate different frequencies at the same speed of the drive motors by zeroing the static torque on different wave groups.
  • Unter dem Begriff "Phasenschieber" ist nachfolgend eine Vorrichtung zu verstehen, welche geeignet ist, ein Verstellung der relativen Position zweier rotierender Objekte (wie beispielsweise Wellen oder Unwuchten) zueinander zu bewirken.The term "phase shifter" is to be understood below as a device which is suitable for effecting an adjustment of the relative position of two rotating objects (such as, for example, waves or imbalances) to one another.
  • Mit dem Begriffe "Unwuchtgruppe" wird nachfolgend eine Anordnung von miteinander gekoppelten, auf wenigstens zwei gegenläufig rotierbaren Wellen angeordneten Unwuchten bezeichnet, die mit gleicher Drehzahl rotieren.The term "imbalance group" below an arrangement of coupled, arranged on at least two counter-rotating shafts waves imbalances are called, which rotate at the same speed.
  • Unter dem Begriff "Wellengruppe" wird nachfolgend eine Anordnung von Wellen verstanden, die ständig miteinander mit gleicher Drehzahl zueinander gekoppelt sind. Auf einer Wellengruppe können mehrere Unwuchtgruppen angeordnet sein.The term "shaft group" is understood below an arrangement of waves that are constantly coupled to each other at the same speed to each other. Several imbalance groups can be arranged on one shaft group.
  • Vorteilhaft ist der Phasenschieber durch einen Schwenkmotor gebildet. Der Einsatz eines Schwenkmotors ermöglicht eine relative Verstellung der Unwuchtgruppen einer Wellengruppe zueinander, ohne das eine Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung erforderlich ist, wodurch eine kompakte Bauweise erzielt ist.Advantageously, the phase shifter is formed by a swivel motor. The use of a swing motor allows relative adjustment of the unbalance groups of a wave group to each other, without the conversion of a linear movement is required in a rotary motion, whereby a compact design is achieved.
  • Bevorzugt ist der Schwenkmotor ein Drehflügelschwenkmotor, mit einer Schwenkmotorwelle und einem Schwenkmotorgehäuse, wobei sowohl die Schwenkmotorwelle als auch das Schwenkmotorgehäuse mit Unwuchten jeweils mindestens einer Wellengruppe verbunden ist und die Drehstellung des Schwenkmotorgehäuses relativ zur Schwenkmotorwelle veränderbar ist.The swivel motor is preferably a swivel-blade rotary motor, with a swivel motor shaft and a swivel motor housing, both the swivel motor shaft and the swivel motor housing with imbalances in each case at least one shaft group is connected and the rotational position of the pivot motor housing is variable relative to the pivot motor shaft.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist der Schwenkmotor Mittel zur Arretierung des Schwenkmotorgehäuses mit der Schwenkmotorwelle auf. Durch die Mittel zur Arretierung des Schwenkmotorgehäuses mit der Schwenkmotorwelle wird eine Positionsveränderung durch interne Leckage vermieden. Da im arretierten Zustand des Schwenkmotorgehäuses 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 a further development of the invention, the swivel motor has means for locking the swivel motor housing with the swivel motor shaft. Due to the means for locking the swivel motor housing with the swivel motor shaft, a change in position due to internal leakage is avoided. Since in the locked state of the swivel motor housing, the hydraulic pressure can be reduced, the seals are significantly less stressed, resulting in less 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.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist das Mittel zu Arretierung des Schwenkmotorgehäuses mit der Schwenkmotorwelle hydraulisch betätigbar. Hierdurch ist das Bremssystem an die bestehende Hydraulik anschließbar.In an embodiment of the invention, the means for locking the swivel motor housing with the swing motor shaft is hydraulically actuated. As a result, the brake system can be connected to the existing hydraulics.
  • Bevorzugt ist das Mittel zur Arretierung des Schwenkmotorgehäuses mit der Schwenkmotorwelle durch eine Federdruck-Lamellenbremse gebildet. Derartige Lamellenbremsen beanspruchen lediglich einen geringen Bauraum.Preferably, the means for locking the swivel motor housing with the swivel motor shaft is formed by a spring pressure multi-disc brake. Such multi-disc brakes require only a small space.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind zwei Wellengruppen angeordnet, auf denen mindestens zwei Unwuchtgruppen angeordnet sind, wobei die Wellengruppen derart mit dem wenigstens einem Antrieb verbunden sind, dass die Drehzahl der Wellengruppe die Hälfte der Drehzahl der Wellengruppe beträgt und dass das Verhältnis der statischen Momente der mit den Unwuchtgruppen versehenen Wellengruppen zwischen sechs zu eins und zehn zu eins beträgt. Durch die Kopplung wenigstens zweier Wellengruppen mit einem Drehzahlverhältnis von 2 : 1 und einem Verhältnis des statischen Moments von zwischen 6 : 1 und 10 : 1 wird durch Überlagerung der durch die rotierenden Unwuchten erzeugten sinusförmigen Kraftkennlinien eine gerichtete Kennlinie in Vortriebsrichtung erzeugt. In Vortriebsrichtung ergibt sich eine wesentlich größere Maximalkraft im Vergleich zur entgegengesetzten Richtung. Da beim Rammprozess der Boden der großen Beschleunigung in Rammrichtung nicht folgen kann, reißt das Rammgut bei jedem Vortriebsimpuls vom mitschwingenden Boden ab. Auf Grund dieser periodischen Entkopplung von Boden und Rammgut wird dem Baugrund weniger Energie zugeführt. Hierdurch wird weiterhin auch die Vibrationsbelastung der Umgebung deutlich reduziert.In a further development of the invention, two wave groups are arranged on which at least two imbalance groups are arranged, the wave groups are connected to the at least one drive so that the speed of the shaft group is half the speed of the shaft group and that the ratio of the static moments with the unbalanced groups provided wave groups between six to one and ten to one. By coupling at least two wave groups with a speed ratio of 2: 1 and a ratio of the static torque of between 6: 1 and 10: 1 is generated by superposition of the generated by the rotating imbalances sinusoidal Force curves generated a directional characteristic in the direction of advance. In the direction of advance, there is a much greater maximum force compared to the opposite direction. Since during the ramming process the ground can not follow the large acceleration in the direction of ramming, the pile rips off the resonating ground with each forward momentum impulse. Due to this periodic decoupling of soil and pile material less energy is supplied to the ground. As a result, the vibration load of the environment is also significantly reduced.
  • Bevorzugt ist das statische Moment der ersten Wellengruppe acht Mal so groß wie das statische Moment der zweiten Wellengruppe. Hierdurch ist eine ausgeprägte Kraftspitze in Vortriebsrichtung bewirkt.Preferably, the static moment of the first wave group is eight times as large as the static moment of the second wave group. As a result, a pronounced force peak is effected in the advancing direction.
  • In alternativer Ausgestaltung der Erfindung sind drei Wellengruppen angeordnet, auf denen mindestens drei Unwuchtgruppen angeordnet sind, wobei die Wellengruppen derart mit dem wenigstens einem Antrieb verbunden sind, dass die Drehzahl der Wellengruppe die Hälfte der Drehzahl der Wellengruppe und ein Drittel der Drehzahl der Wellengruppe beträgt und dass das Verhältnis der statischen Momente der mit den Unwuchtgruppen versehenen Wellengruppen zueinander im Wesentlichen 100 : 16,64 : 3,68 beträgt. Hierdurch wird die maximal wirkende Kraft durch eine weiter ausgeprägte Kraftspitze in Vortriebsrichtung erhöht, wodurch eine weitere Steigerung der Energieeffizienz, verbunden mit einer Beschleunigung des Rammprozesses, bewirkt ist.In an alternative embodiment of the invention, three wave groups are arranged on which at least three unbalance groups are arranged, the wave groups are connected to the at least one drive so that the speed of the shaft group is half the speed of the shaft group and one third of the speed of the shaft group and the ratio of the static moments of the imbalance groups provided with the imbalance groups is substantially 100: 16.64: 3.68. As a result, the maximum-acting force is increased by a further pronounced force peak in the direction of advance, causing a further increase in energy efficiency, combined with an acceleration of the piling process, is effected.
  • In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind vier Wellengruppen angeordnet, auf denen mindestens vier Unwuchtgruppen angeordnet sind, wobei die Wellengruppen derart mit dem wenigstens einem Antrieb verbunden sind, dass das Verhältnis der Drehzahlen der Wellengruppen zueinander im Wesentlichen 1 : 2 : 3 : 4 beträgt und dass das Verhältnis der statischen Momente der mit den Unwuchtgruppen versehenen Wellengruppen) zueinander im Wesentlichen 100 : 18,72 : 5,6 : 1,38 beträgt. Hierdurch ist eine weitere Ausprägung des Kraftverlaufs in Vortriebsrichtung erzielt.In a further alternative embodiment of the invention, four wave groups are arranged on which at least four imbalance groups are arranged, wherein the wave groups are connected to the at least one drive such that the ratio of the rotational speeds of the wave groups to one another is substantially 1: 2: 3: 4 and that the ratio of the static moments of the imbalance groups provided with the imbalance groups) is substantially 100: 18.72: 5.6: 1.38. As a result, a further expression of the force curve is achieved in the direction of advance.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind Mittel zur Verstellung der Wirkrichtung des Schwingungserzeugers vorgesehen. Hierdurch ist eine Anpassung des Schwingungserzeugers an unterschiedliche Prozessanforderungen wie beispielsweise Rammen und Ziehen ermöglicht.In a further development of the invention means for adjusting the effective direction of the vibrator are provided. This allows adaptation of the vibrator to different process requirements such as ramming and pulling.
  • In Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Mittel zur Verstellung der Wirkrichtung einen Phasenschieber, über den die relative Position wenigstens zweier Wellengruppen zueinander im Betrieb veränderbar ist. Hierdurch ist eine Umstellung der Wirkrichtung ohne erforderliche Umbaumaßnahmen ermöglicht. Bevorzugt ist der Phasenschieber durch einen Schwenkmotor gebildet.In an embodiment of the invention, the means for adjusting the direction of action include a phase shifter, via which the relative position of at least two wave groups to one another during operation is variable. As a result, a conversion of the effective direction is made possible without any necessary conversion measures. Preferably, the phase shifter is formed by a pivot motor.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens zwei Wellengruppen über Zahnräder mit dem Schwenkmotor verbunden, wobei eine Unwuchtgruppe mit dem Stator und eine Wellengruppe mit dem Rotor des Schwenkmotors verbunden ist. Hierdurch ist eine direkte Verstellung der Wellengruppen über den Schwenkmotor ermöglicht.In a further embodiment of the invention, the at least two wave groups are connected via gears with the pivot motor, wherein an imbalance group with the stator and a shaft group is connected to the rotor of the swing motor. As a result, a direct adjustment of the wave groups on the swing motor is possible.
  • Vorteilhaft ist der Schwenkmotor ein Drehflügelschwenkmotor mit mehreren Flügeln. Dieser zeichnet sich gegenüber Schwenkmotoren mit einem Flügel durch mehrfach höheres Drehmoment und geringere Reibung aus.Advantageously, the swing motor is a rotary vane with multiple blades. This is distinguished from swing motors with a wing by multiple times higher torque and lower friction.
  • Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
  • Figur 1
    die schematische Darstellung eines sechswelligen richtungsumschaltbaren gerichtet wirkenden Vibratorgetriebes mit verstellbarem statischen Moment;
    Figur 2
    die Darstellung des Vibratorgetriebes aus Figur 1 in kompakter Ausführung
    1. a) in der Ansicht von vorne
    2. b) in der Ansicht von hinten;
    Figur 3
    die schematische Darstellung eines richtungsumschaltbaren Vibratorgetriebes mit acht Wellen;
    Figur 4
    die Darstellung eines Drehflügelschwenkmotors im Schnitt und
    Figur 5
    die Darstellung des Schwenkmotors aus Figur 4 im Querschnitt entlang der Linie V-V.
    Other developments and refinements of the invention are specified in the remaining subclaims. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in detail below. Show it:
    FIG. 1
    the schematic representation of a six-wave directional directionally directed vibrator gear with adjustable static torque;
    FIG. 2
    the representation of the vibrator gearbox FIG. 1 in a compact design
    1. a) in the view from the front
    2. b) in the view from behind;
    FIG. 3
    the schematic representation of a direction-reversible vibratory transmission with eight shafts;
    FIG. 4
    the representation of a rotary vane in section and
    FIG. 5
    the representation of the swing motor FIG. 4 in cross section along the line VV.
  • Die als Ausführungsbeispiel gewählten Schwingungserzeuger sind als Vibratorgetriebe ausgeführt. Solche Vibratoren bestehen im Wesentlichen aus einem Gehäuse, in dem mit Zahnrädern versehene Wellen drehbar gelagert sind. Die Zahnräder sind jeweils mit Unwuchtmassen versehen. Derartige Vibratorgetriebe mit drehbar gelagerten Unwuchtmassen sind dem Fachmann beispielsweise aus der DE 20 2007 006 283 U1 bekannt. Die nachfolgende Erläuterung der Ausführungsbeispiele beschränkt sich im Wesentlichen auf die Anordnung von Wellen und Unwuchtmassen.The vibration generator chosen as the embodiment are designed as vibrator gear. Such vibrators essentially consist of a housing in which gears provided with gears are rotatably mounted. The gears are each provided with imbalance masses. Such Vibratorgetriebe with rotatably mounted imbalance masses are the expert, for example from the DE 20 2007 006 283 U1 known. The following explanation of the embodiments is essentially limited to the arrangement of waves and imbalance masses.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind zwei Wellengruppen 1, 2 mit jeweils drei Wellen 11, 12, 13, 21, 22, 23 angeordnet, welche jeweils mit zwei Zahnrädern 112, 113, 122, 123, 132, 133, 212, 213, 222, 223, 232, 233 versehen sind, an denen wiederum jeweils Unwuchtmassen 111, 114, 121, 124, 131, 134, 211, 214, 221, 224, 231, 234 angeordnet sind. Die Anzahl an Wellen der Wellengruppen 1, 2 kann auch unterschiedlich gewählt sein. Zwischen den Wellengruppen 1, 2 ist ein Schwenkmotor 5 derart angeordnet, dass das Zahnrad 51 des Gehäuses (Stator) des Schwenkmotors 5 mit dem Zahnrad 113 im Eingriff ist und das Zahnrad 52 der Welle (Rotor) des Schwenkmotors 5 mit dem Zahnrad 212 im Eingriff ist. Durch relative Verschwenkung des Rotors gegenüber dem Stator ist nun die Einstellung einer Phasenverschiebung der Wellengruppe 2 relativ zu der Wellengruppe 1 ermöglicht, wodurch eine Veränderung der Wirkrichtung einstellbar ist. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Schwenkmotor 5 um einen Drehflügelschwenkmotor mit drei Flügeln.In the embodiment according to FIG. 1 are two wave groups 1, 2, each with three shafts 11, 12, 13, 21, 22, 23 arranged, each with two gears 112, 113, 122, 123, 132, 133, 212, 213, 222, 223, 232, 233 are provided, on which in turn in each case unbalanced masses 111, 114, 121, 124, 131, 134, 211, 214, 221, 224, 231, 234 are arranged. The number of waves of the wave groups 1, 2 can also be chosen differently. Between the shaft groups 1, 2, a swing motor 5 is arranged such that the gear 51 of the housing (stator) of the swing motor 5 with the gear 113 is engaged and the gear 52 of the shaft (rotor) of the swing motor 5 with the gear 212 in engagement is. By relative pivoting of the rotor relative to the stator, the adjustment of a phase shift of the shaft group 2 relative to the shaft group 1 is now made possible, whereby a change in the direction of action is adjustable. In the exemplary embodiment, the pivot motor 5 is a rotary wing pivot motor with three wings.
  • Zusätzlich ist das Zahnrad 132 der Wellengruppe 1 mit dem Zahnrad 62 des Rotors eines weiteren Schwenkmotors 6 im Eingriff und das Zahnrad 133 der Wellen der Wellengruppe 1 mit dem Zahnrad 61 des Stators des Schwenkmotors 6 im Eingriff. In gleicher Art und Weise ist ein weiterer Schwenkmotor 7 mit seinen Zahnrädern 71, 72 mit den Zahnrädern 232, 233 der Welle 23 der Wellengruppe 2 im Eingriff. Durch die Schwenkmotoren 6, 7 ist zusätzlich eine Einstellung des statischen Moments der Wellengruppen 1, 2 ermöglicht. Es ergibt sich somit ein "voll verstellbarer Vibrator". Dieser besteht prinzipiell aus zwei Verstellvibratoren, bei denen das statische Moment unabhängig voneinander einstellbar ist und bei dem über den mittleren Schwenkmotor 5 die Phasenlage beider Wellengruppen beliebig gegeneinander verschoben werden kann. Die Baulänge dieses Vibratorgetriebes ist durch eine versetzte Anordnung der kleineren Wellen 21, 22, 23 der Wellengruppe 2 kürzer ausführbar.In addition, the gear 132 of the shaft group 1 is engaged with the gear 62 of the rotor of another swing motor 6 and the gear 133 of the shafts of the shaft group 1 with the gear 61 of the stator of the swing motor 6 in engagement. In the same way another pivoting motor 7 with its gears 71, 72 with the gears 232, 233 of the shaft 23 of the shaft group 2 is engaged. By the pivot motors 6, 7, an adjustment of the static torque of the shaft groups 1, 2 is additionally possible. This results in a "fully adjustable vibrator". This consists in principle of two Verstellvibratoren in which the static torque is independent of each other adjustable and in which the phase angle of the two wave groups can be arbitrarily shifted against each other via the central pivot motor 5. The length of this vibrator is shorter by an offset arrangement of the smaller waves 21, 22, 23 of the shaft group 2 executable.
  • Der Schwenkmotor 6 ist - wie auch die Schwenkmotoren 5 und 7 - im Wesentlichen gebildet durch eine Schwenkmotorwelle 60 und ein diese umgebendes Schwenkmotorgehäuse 610, an das umlaufend ein Zahnrad 61 angeformt ist, sowie zwei beidseitig des Schwenkmotorgehäuses angeordnete Verschlussdeckel 63. Zwischen der Schwenkmotorwelle 60 und dem Schwenkmotorgehäuse 610 ist ein Zwischenraum gebildet, der durch einen an der Schwenkmotorwelle 60 angeformten Rotorflügel 601 sowie durch einen an dem Schwenkmotorgehäuse 610 angeformten Statorflügel 612 unterteilt ist, so dass zwei Arbeitsräume 64a, 64b gebildet sind. Im Ausführungsbeispiel ist der Statorflügel 612 direkt auf der Innenseite des Zahnrades 61 angeformt, so dass das Schwenkmotorgehäuse 610 mit Zahnrad 61 und Statorflügel 612 einstückig ausgebildet sind. Zur Realisierung einer druckabhängigen Vorspannkraft der inneren Dichtungen des Schwenkmotors 6 ist in dem Statorflügel 612 ein Wechselventil 613 angeordnet, dessen Steuerkanäle beidseitig des Statorflügels in die Arbeitsräume 64a, 64b münden (vgl. Figur 5). Weiterhin sind längs in der Welle 60 Kanäle 602 zur Medienversorgung der Arbeitskammern und der Lamellenbremse 65 durch das Hydrauliksystem eingebracht. Neben dem Schwenkmotor ist auf der Schwenkmotorwelle 60 weiterhin ein Zahnrad 62 angeordnet.The pivot motor 6 is - as well as the pivot motors 5 and 7 - essentially formed by a pivot motor shaft 60 and a surrounding pivot motor housing 610 to which a gear 61 is integrally formed, and two on both sides of the pivot motor housing arranged closure cap 63. Between the swing motor shaft 60 and the pivot motor housing 610, a gap is formed, which is divided by an integrally formed on the pivot motor shaft 60 rotor blades 601 and by an integrally formed on the pivot motor housing 610 stator vanes 612, so that two working spaces 64a, 64b are formed. In the exemplary embodiment, the stator blade 612 is formed directly on the inside of the gear 61, so that the swivel motor housing 610 with gear 61 and stator vanes 612 are integrally formed. To realize a pressure-dependent prestressing force of the inner seals of the swivel motor 6, a shuttle valve 613 is arranged in the stator vanes 612, the control channels of which open on both sides of the stator vanes into the work spaces 64a, 64b (cf. FIG. 5 ). Furthermore, 60 channels 602 for media supply of the working chambers and the multi-disc brake 65 are introduced longitudinally in the shaft through the hydraulic system. In addition to the pivoting motor 60, a gear 62 is further arranged on the pivot motor shaft.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist der Schwenkmotor mit einer Lamellenbremse 65 versehen. Die Lamellenbremse 65 besteht aus einem am Deckel 63 des Schwenkmotorgehäuses 610 befestigten Gehäuse 630, einer an der Welle 60 befestigten Nabe 606 und einem Kupplungsscheibenpaket 65. Werden die mit dem Gehäuse 630 kämmenden Kupplungsscheiben mechanisch durch Federkraft (oder alternativ hydraulisch) gegen die mit der Schwenkmotorwelle 60 verbundenen Nabe kämmenden Kupplungsscheiben gepresst, so ist eine Arretierung des Schwenkmotorgehäuses 610 mit der Schwenkmotorwelle 60 bewirkt.In the embodiment according to FIG. 4 the swivel motor is provided with a multi-disc brake 65. The multi-disc brake 65 consists of a housing 630 fixed to the cover 63 of the swivel motor housing 610, a hub 606 secured to the shaft 60 and a clutch disc package 65. If the clutch discs meshing with the housing 630 become mechanically resilient by spring force (or alternatively hydraulically) against that with the swivel motor shaft 60 connected hub clutching clutch discs pressed, a locking of the pivot motor housing 610 is effected with the swing motor shaft 60.
  • Wird eine der Arbeitskammern 64a, 64b über die Hydraulikkanäle 602, geregelt über ein externes Wegeventil mit Überdruck beaufschlagt, so wird das Zahnrad 61 relativ zur Schwenkmotorwelle 60 und somit auch zu dem mit der Schwenkmotorwelle 60 drehfest verbundenen Zahnrad 62 verdreht.If one of the working chambers 64a, 64b via the hydraulic channels 602, regulated by an external directional control valve with positive pressure applied, the gear 61 is rotated relative to the pivot motor shaft 60 and thus also rotatably connected to the pivot motor shaft 60 gear 62.
  • Gleichermaßen werden die mit dem Zahnrad 61 des Schwenkmotorgehäuses 610 im Eingriff stehenden Zahnräder 133, 123,113 in ihrer Drehposition verändert, so dass die Unwuchtmassen 134, 124, 114 einer Unwuchtgruppe gegenüber den Unwuchtmassen 131, 121, 111 der gegenüberliegenden Unwuchtgruppe verdreht werden, wodurch eine Veränderung der resultierenden Unwucht bewirkt ist.Similarly, the gears 133, 123, 113 engaged with the gear 61 of the swing motor housing 610 are changed in their rotational position, so that the imbalance masses 134, 124, 114 of an imbalance group are displaced with respect to the imbalance masses 131, 121, 111 of the opposing imbalance group, causing a change the resulting imbalance is effected.
  • In Figur 2 ist ein veränderter Aufbau der vorgenannten Anordnung der Wellengruppen (mit Schwenkmotoren 5, 6, 7) gezeigt, der eine deutliche Verkürzung der Baulänge zulässt, bei dem jedoch an Stelle von sechs Wellen acht Wellen erforderlich sind, was sich aber in einer geringeren Belastung der Wellenlager niederschlägt und Vorteile hinsichtlich der erzielbaren Fliehkraft, der Eignung für hohe Drehzahlen sowie einer geringeren Empfindlichkeit gegenüber großen Winkelbeschleunigungen mit sich bringt.In FIG. 2 is a modified structure of the above arrangement of the wave groups shown (with pivot motors 5, 6, 7), which allows a significant reduction in length, but in place of six waves eight waves are required, but this in a lower load on the shaft bearings precipitates and brings benefits in terms of achievable centrifugal force, the suitability for high speeds and a lower sensitivity to large angular accelerations.
  • Zur Erzielung einer möglichst ausgeglichenen Kennlinienform kann eine zusätzliche Drehzahlstufe, deren Unwuchten mit dreifacher Drehzahl rotieren, eingesetzt werden. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist eine solche Anordnung dargestellt. Die Verstellung der Wirkrichtung erfolgt durch den Schwenkmotor 5, welcher die Wellengruppe 2 gegenüber der Wellengruppe 1, welche mit der Wellengruppe 3 gekoppelt ist, verstellt. Bei der Verstellung der Wirkrichtung bleibt die Winkelstellung der Wellengruppe 1 und Wellengruppe 3 zueinander unverändert. Durch den Schwenkmotor 5 ist die Verstellung der Wellengruppe 2 gegenüber den Anderen ermöglicht.To achieve a balanced as possible characteristic form, an additional speed stage whose unbalance rotate at three times speed can be used. In the embodiment according to FIG. 3 such an arrangement is shown. The adjustment of the direction of action is carried out by the pivot motor 5, which the wave group 2 with respect to the wave group 1, which is coupled to the wave group 3, adjusted. When adjusting the effective direction, the angular position of the shaft group 1 and shaft group 3 remains unchanged. By the pivot motor 5, the adjustment of the shaft group 2 with respect to the other is possible.
  • Der Schwenkmotor 6 dient der Verstellung der resultierenden Unwucht der Wellengruppe 1 durch Veränderung der relativen Position der durch die Unwuchten 111, 121, 131 gebildeten ersten Unwuchtgruppe gegenüber der durch die Unwuchten 114, 124, 134 gebildeten zweiten Unwuchtgruppe. Gleichsamt dient der Schwenkmotor 7 der Verstellung der resultierenden Unwucht der Wellengruppe 2 und der Schwenkmotor 8 der Verstellung der resultierenden Unwucht der Wellengruppe 3.The swivel motor 6 is used to adjust the resulting imbalance of the shaft group 1 by changing the relative position of the first imbalance group formed by the imbalances 111, 121, 131 against the second imbalance group formed by the imbalances 114, 124, 134. All in all, the swivel motor 7 serves to adjust the resulting imbalance of the shaft group 2 and the swivel motor 8 to adjust the resulting imbalance of the shaft group 3.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 beträgt das Verhältnis der Drehzahlen der Wellengruppen 1, 2, 3 zueinander 1 : 2 : 3; das statische Moment der Wellengruppen 1, 2, 3 zueinander beträgt im Wesentlichen 100 : 16,64 : 3,68.In the embodiment according to FIG. 3 is the ratio of the rotational speeds of the wave groups 1, 2, 3 to each other 1: 2: 3; the static moment of the wave groups 1, 2, 3 to each other is substantially 100: 16.64: 3.68.

Claims (12)

  1. Vibration creator, comprising at least two shaft groups, on which at least two groups of unbalanced masses are arranged and which are connected by at least one drive unit by means of which they are set in rotation, where the at least two shaft groups (1, 2) are connected with the at least one drive unit in such a way that the speed of at least one shaft group (2) is a multiple of the speed of at least one other shaft group (1) and that at least two of the shaft groups (1, 2) on which the groups of unbalanced masses (101, 102) are arranged, have a different static moment with reference to one another, characterised in that at least one shaft group (1, 2) is connected to a phase adjuster (6, 7), by means of which the static moment of the shaft group (1, 2) can be adjusted, where means of adjusting the direction of action of the vibration creator are provided, which comprise a second phase adjuster (5) by means of which the relative position of at least two shaft groups (1, 2) can be changed during operation.
  2. Vibration creator in accordance with claim 1, characterised in that the phase adjuster is formed by a swivel motor (6, 7).
  3. Vibration creator in accordance with claim 2, characterised in that the swivel motor is a blade-type swivel motor with a swivel-motor shaft (60) and a swivel-motor housing (610), where both the swivel-motor shaft (60) and the swivel-motor housing (610) are connected with the unbalanced masses of a least one shaft group and the position of rotation of the swivel-motor housing (610) can be altered with reference to the swivel-motor shaft (60).
  4. Vibration creator in accordance with claim 2 or claim 3, characterised in that the swivel motor (6) has means (65) of locking the swivel-motor housing (610) with the swivel-motor shaft (60).
  5. Vibration creator in accordance with claim 4, characterised in that the means (65) of locking the swivel-motor housing (610) with the swivel-motor shaft (60) are hydraulically activated.
  6. Vibration creator in accordance with claim 4 or claim 5, characterised in that the means of locking the swivel-motor housing (610) with the swivel-motor shaft (60) are formed by a spring-activated multiple-disk brake (65, 616, 630).
  7. Vibration creator in accordance with any of the claims 1 to 6, characterised in that two shaft groups are arranged on which at least two groups of unbalanced masses are arranged, where the shaft groups (1, 2) are connected with at least one drive unit in such a way that the speed of the shaft group (1) is half the speed of shaft group (2) and that the ratio of the static moments of the shaft groups (1, 2) on which the groups of unbalanced masses (101, 201) are arranged, is between six to one and ten to one.
  8. Vibration creator in accordance with claim 7, characterised in that the static moment of the shaft group (1) is eight times greater that the static moment of the shaft group (2).
  9. Vibration creator in accordance with any of the claims 1 to 6, characterised in that three shaft groups are arranged, on which at least three groups of unbalanced masses are arranged, where the shaft groups (1, 2, 3) are connected with at least one drive unit in such a way that the speed of the shaft group (1) is one half of the speed of the shaft group (2) and one third of the speed of the shaft group (3) and that the ratio of the static moments of the shaft groups (1, 2, 3) on which the groups of unbalanced masses are arranged is approximately 100 : 16,64 : 3,68.
  10. Vibration creator in accordance with any of the claims 1 to 6, characterised in that four shaft groups are arranged, on which at least four groups of unbalanced masses are arranged, where the shaft groups (1, 2, 3, 4) are connected with at least one drive unit in such a way that the ratio of the speeds of the shaft groups (1, 2, 3, 4) is 1 : 2 : 3 : 4 and that the ratio of the static moments of the shaft groups (1, 2, 3, 4) on which the groups of unbalanced masses are arranged is approximately 100 : 18,72 : 1,38.
  11. Vibration creator in accordance with claim 1, characterised in that the other phase adjuster is formed as a swivel motor (5).
  12. Vibration creator in accordance with claim 11, characterised in that the at least two shaft groups (1, 2) are connected with the swivel motor (5) by means of gear wheels (212, 113), where one shaft group is connected to the stator and one group of unbalanced masses is connected to the rotor of the swivel motor (5).
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