EP2266713B1 - Schwingungserreger - Google Patents

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EP2266713B1
EP2266713B1 EP09008359A EP09008359A EP2266713B1 EP 2266713 B1 EP2266713 B1 EP 2266713B1 EP 09008359 A EP09008359 A EP 09008359A EP 09008359 A EP09008359 A EP 09008359A EP 2266713 B1 EP2266713 B1 EP 2266713B1
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EP
European Patent Office
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exciter
swivel motor
accordance
transmission
oscillation exciter
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EP09008359A
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Christian Heichel
Albrecht Dr.-Ing. Kleibl
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ABI Anlagentechnik Baumaschinen Industriebedarf Maschinenfabrik und Vertriebsgesellschaft mbH
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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
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18344—Unbalanced weights

Definitions

  • the invention relates to a vibration exciter, in particular for a vibratory hammer according to the preamble of patent claim 1.
  • vibrators such as vibrators, vibrators, or vibratory bears
  • 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 balancing within an exciter operation.
  • circumferentially acting vibration generators are conceivable in which the vibration is characterized by a helical oscillation. Vibration generators are characterized by the installed balance (static moment) and the maximum speed.
  • a pivot motor is arranged, via which the position of the imbalance masses are mutually adjustable.
  • a manually guided vibratory plate compactor comprising two counter-rotating eccentric shafts whose phase positions are adjustable relative to each other by means of a hydraulic auxiliary system comprising an oil pump operated by one of the eccentric shafts.
  • a hydraulic rotational angle adjustment of a shaft relative to a drive wheel known.
  • an adjusting device for adjusting the resulting static moment of unbalance vibrators is known, in which one or two drive motors are used for adjusting the phase angle optionally.
  • the previously known vibration exciter has proven itself in practice.
  • the use of a rotary vane type motor allows a relative displacement of the imbalance masses to each other, without a conversion of a linear movement is required in a rotational movement, whereby a compact design can be achieved.
  • the hydraulic connection of the swivel motor within the exciter transmission proves to be problematic.
  • the swivel motor is connected via a rotary feedthrough with the hydraulics of the carrier device.
  • the hydraulic pressure may be different depending on the working operation.
  • the invention aims to remedy this situation.
  • the invention has for its object to provide a swivel motor of the type mentioned, in which the aforementioned problems are avoided. According to the invention, this object is solved by the features of claim 1.
  • a vibration generator in which a reliable adjustment of the static torque is ensured, and an impairment of the transmission oil is avoided.
  • the pump for feeding the swivel motor is at the same time the lubricating oil pump of the exciter transmission.
  • the swivel motor is in this case supplied with a constant oil pressure, wherein the applied pressure is significantly higher here than during operation of the swivel motor via the hydraulic system of the carrier device according to the prior art.
  • the pivot motor can be made smaller.
  • the swivel motor on a rotary feedthrough for fluid supply.
  • a filter is arranged in the supply line of the swivel motor.
  • the pivot motor comprises a rotor shaft and a stator housing, wherein means for locking the stator housing are arranged with the rotor shaft.
  • the locking means is formed by a spring-loaded multi-disc brake. This allows a compact design.
  • the means for locking is hydraulically actuated.
  • an inlet valve is arranged in the feed line of the swivel motor, which is set up such that the supply line is pressurized only when the swivel motor is driven. As a result, a relief of the supply pump of the swing motor is effected.
  • a control device which is set up in such a way that, when the swivel motor is actuated, deactivation of the locking means takes place at the same time. This allows a vote between locking and slewing motor.
  • control device is set up in addition to the control of the inlet valve, such that the inlet valve is then switched to run when no control of the swing motor takes place.
  • the selected as non-inventive technical example vibration generator is designed as an excitation gear, consisting essentially of a housing in which two gears provided with shafts are rotatably mounted, and a pivot motor, the rotor shaft with gears and the stature housing is provided with a gear.
  • an excitation gear consisting essentially of a housing in which two gears provided with shafts are rotatably mounted, and a pivot motor, the rotor shaft with gears and the stature housing is provided with a gear.
  • the exciter 1 is connected to the lubrication of the rotating parts with gear oil with a lubricating pump 2.
  • the lubricating pump 2 conveys the transmission oil located in a reservoir tank of the housing of the exciter transmission 1 under high pressure to the corresponding lubrication points.
  • the arranged in the exciter 1 swing motor 3 is connected via supply lines 31 to a further supply pump 4.
  • the supply pump 4 conveys gear oil from the reservoir tank of the exciter 1 in the working chambers of the swing motor 3.
  • an inlet valve 5 is arranged, via which the supply of the working chambers of the swing motor 3 are controllable.
  • the inlet valve 5 is a 4- / 3-way valve.
  • the inlet valve is controllable via a control module 6, with which the inlet valve 5 is connected.
  • designed as 4- / 3-way valve inlet valve 5 is formed electromagnetically controllable.
  • the supply lines 31 are connected via a rotary feedthrough 32 with the pivot motor 3.
  • the rotary feedthrough 32 is arranged without additional seals on the pivot motor 3.
  • the resulting leakage is not important for the operation of the vibrator, since the exiting transmission oil passes back into the reservoir of the housing of the exciter 1. Due to the higher viscosity of the transmission oil, the leakage of the rotary feedthrough 32 is low, as well as the inner leakage of the swing motor 3. Since the leakage of the rotary feedthrough 32 and the swing motor 3 and the displaced from the swing motor 3 oil no longer flow into the drain line, this is relieves, whereby the leakage oil pressure decreases.
  • the pump 2 ' is merely a pump 2 ', which both the tasks of the lubricating pump 2 and the supply pump 4 of the swing motor 3 in the example according to FIG. 1 takes over.
  • the pump 2 ' is dimensioned larger.
  • the pump 2 'in the embodiment according to FIG. 2 operated via a shaft of the exciter 1.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • General Details Of Gearings (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger, insbesondere für eine Vibrationsramme 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 Umwuchten innerhalb eines Erregerbetriebes generiert. Alternativ sind umlaufend wirkende Schwingungserzeuger vorstellbar, bei denen die Vibration durch eine schraubenförmige Oszillation gekennzeichnet ist. Schwingungserzeuger werden charakterisiert durch die installierte Umwucht (statisches Moment) und die maximale Drehzahl.
  • Um in Abhängigkeit von Rammgut und Bodeneigenschaften einen optimalen Vortrieb bzw. eine gute Verdichtung zu erreichen, ist es erforderlich, die Einstellung der Vibration über eine Veränderung des statischen Moments oder der Phasenlage der Unwuchten zu regeln. 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 bei angrenzender Bebauung führen kann. Daher ist es erforderlich, dass beim Anfahren des Schwingungserregers keine Umwuchten wirken. Aus der DE 20 2007 005 283 U1 ist ein Schwingungserreger bekannt, umfassend ein Erregergetriebe mit parallel zu einander angeordneten Wellen, auf denen Zahnräder angeordnet sind, welche mit Unwuchtmassen versehen sind. Zur Veränderung des statischen Moments ist ein Schwenkmotor angeordnet, über den die Lage der Unwuchtmassen zueinander verstellbar sind. Die Medienversorgung der Arbeitskammern des Schwenkmotors erfolgt über die Antriebshydraulik. Aus der EP 0 251 076 ist ein manuell geführter Rüttelplattenverdichter bekannt, der zwei gegenläufige exzentrische Wellen umfasst, deren Phasenstellungen relativ zueinander mittels eines hydraulischen Hilfssystems verstellbar sind, das eine Ölpumpe umfasst, die von einer der exzentrischen Wellen betrieben ist. Aus der DE 39 37 644 Q1 ist eine hydraulische Drehwinkelverstellung einer Welle relativ zu einem Antriebsrad bekannt. Aus der US 6,504,278 B1 ist eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des resultierenden statischen Moments von Unwuchtvibratoren bekannt, bei der zur Verstellung des Phasenwinkels wahlweise ein oder zwei Antriebsmotoren zum Einsatz kommen.
  • Der vorbekannte Schwingungserreger hat sich in der Praxis bewährt. Der Einsatz eines Drehflügelschwenkmotors ermöglicht eine relative Verstellung der Unwuchtmassen zueinander, ohne dass eine Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung erforderlich ist, wodurch eine kompakte Bauweise erzielt werden kann. Als problematisch erweist sich jedoch der hydraulische Anschluss des Schwenkmotors innerhalb des Erregergetriebes. Der Schwenkmotor ist über eine Drehdurchführung mit der Hydraulik des Trägergerätes verbunden. Dabei kann der Hydraulikdruck jedoch je nach Arbeitsbetrieb unterschiedlich sein.
  • Es kann mithin vorkommen, dass der anliegende Druck unter den Mindestdruck fällt, der für einen ordnungsmäßigen Betrieb des Schwenkmotors erforderlich ist. Dies hat zur Folge, dass die Endlage des Schwenkmotors entweder gar nicht oder zu langsam erzielt wird. Darüber hinaus unterliegt die Drehdurchführung des Schwenkmotors einem Verschleiß, wodurch Leckagen auftreten können, über die Hydrauliköl ins Getriebeöl gelangen kann. Hierdurch werden die Schmiereigenschaften des Getriebeöls beeinträchtigt. Außerdem kann ein Anstieg des Ölstands im Getriebe verursacht sein. Ein solcher Anstieg des Ölstands bewirkt wiederum eine Behinderung der Bewegung der drehenden Teile, was einen Temperaturanstieg des Schwingungserregers, verbunden mit einem Leistungsabfall zur Folge haben kann.
  • Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwenkmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die vorgenannten Probleme vermieden sind. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Mit der Erfindung wird ein Schwingungserzeuger geschaffen, bei dem eine zuverlässige Einstellung des statischen Moments gewährleistet ist, sowie eine Beeinträchtigung des Getriebeöls vermieden ist. Durch den Betrieb des Schwenkmotors über eine Pumpe, die über eine Welle des Erregergetriebes betrieben ist, ist zum einen eine Entkopplung des Schwenkmotors vom Arbeitsbetrieb des Trägergerätes erzielt. Zum anderen ist bei einem Betrieb des Schwenkmotors mit Getriebeöl des Erregergetriebes eine Verunreinigung des Getriebeöls durch Leckagen des Schwenkmotors ausgeschlossen.
  • Erfindungsgemäß ist die Pumpe zur Speisung des Schwenkmotors gleichzeitig die Schmierölpumpe des Erregergetriebes. Hierdurch ist eine Reduzierung der Bauteile sowie eine kompakte Ausführung des Schwingungserregers bewirkt. Der Schwenkmotor wird hierbei mit einem konstanten Öldruck versorgt, wobei der anliegende Druck hier deutlich höher ist, als beim Betrieb des Schwenkmotors über das Hydrauliksystem des Trägergerätes nach dem Stand der Technik. Hierdurch kann der Schwenkmotor kleiner dimensioniert werden.
  • Erfindugsgemäß ist die Schmierölpumpe des Erregergetriebes über eine Welle des Erregergetriebes betrieben. Hierdurch ist die für die zusätzliche Versorgung des Schwenkmotors erforderliche größere Dimensionierung der Pumpe bei gleichzeitig kompakter Bauweise erzielbar.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Schwenkmotor eine Drehdurchführung zur Fluidversorgung auf.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist in der Versorgungsleitung des Schwenkmotors ein Filter angeordnet. Hierdurch ist einer Beeinträchtigung des Schwenkmotors durch in dem Getriebeöl vorhandene Schmutzpartikel entgegengewirkt.
  • In Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schwenkmotor eine Rotorwelle und ein Statorgehäuse, wobei Mittel zur Arretierung des Statorgehäuses mit der Rotorwelle angeordnet sind. Hierdurch ist im Arbeitsbetrieb des Schwingungserregers eine konstante Stellung der Unwuchten bei gleichzeitiger Entlastung des Versorgungssystems des Schwenkmotors erzielt. Die Pumpe zur Vorsorgung des Schwenkmotors muss nur dann gegen den Verstelldruck arbeiten, wenn der Schwenkmotor tatsächlich angesteuert wird.
  • Bevorzugt ist das Mittel zur Arretierung durch eine Federdruck-Lamellenbremse gebildet. Hierdurch ist eine kompakte Bauweise ermöglicht. Vorteilhaft ist das Mittel zur Arretierung hydraulisch betätigbar.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Zulaufleitung des Schwenkmotors ein Zulaufventil angeordnet, dass derart eingerichtet ist, dass die Zulaufleitung nur dann mit Druck beaufschlagt wird, wenn der Schwenkmotor angesteuert wird. Hierdurch ist eine Entlastung der Versorgungspumpe des Schwenkmotors bewirkt.
  • Vorteilhaft ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die derart eingerichtet ist, dass bei Ansteuerung des Schwenkmotors gleichzeitig eine Deaktivierung der Arretierungsmittel erfolgt. Hierdurch ist eine Abstimmung zwischen Arretierungsmittel und Schwenkmotor ermöglicht.
  • Bevorzugt ist die Steuervorrichtung zusätzlich zur Steuerung des Zulaufventils eingerichtet, derart, dass das Zulaufventil dann auf Durchlauf geschaltet wird, wenn keine Ansteuerung des Schwenkmotors erfolgt.
  • Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den
  • Zeichnungen Figur 2 und Figur 3 dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    die schematische Darstellung eines Schwingungserzeugers mit separater Versorgungspumpe des Schwenkmotors;
    Figur 2
    die schematische Darstellung eines Schwingungserzeugers mit nur einer Versorgungspumpe für Erregergetriebe und Schwenkmotor und
    Figur 3
    die schematische Darstellung eines Hydraulikschaltplans zum Be- trieb des Schwenkmotors mit Getriebeöl.
  • Der als nicht-erfindungsgemäßes technisches Beispiel gewählte Schwingungserzeuger ist als Erregergetriebe ausgebildet, im Wesentlichen bestehend aus einem Gehäuse, in dem zwei mit Zahnrädern versehene Wellen drehbar gelagert sind, sowie einem Schwenkmotor, dessen Rotorwelle mit Zahnrädern und dessen Staturgehäuse mit einem Zahnrad versehen ist. In Bezug auf die Ausgestaltung des Erregergetriebes wird auf die Ausführungen der DE 20 2007 005 283 U1 Bezug genommen.
  • Das Erregergetriebe 1 ist zur Schmierung der drehenden Teile mit Getriebeöl mit einer Schmierpumpe 2 verbunden. Die Schmierpumpe 2 fördert das in einem Reservoirtank des Gehäuses des Erregergetriebes 1 befindliche Getriebeöl unter hohem Druck zu den entsprechenden Schmierstellen.
  • Der in dem Erregergetriebe 1 angeordnete Schwenkmotor 3 ist über Zulaufleitungen 31 mit einer weiteren Versorgungspumpe 4 verbunden. Die Versorgungspumpe 4 fördert Getriebeöl aus dem Reservoirtank des Erregergetriebes 1 in die Arbeitskammern des Schwenkmotors 3. In den Zuleitungen 31 ist ein Zulaufventil 5 angeordnet, über das die Versorgung der Arbeitskammern des Schwenkmotors 3 steuerbar sind. Im Ausführungsbeispiel ist das Zulaufventil 5 ein 4-/3-Wegeventil. Das Zulaufventil ist über ein Steuermodul 6 steuerbar, mit dem das Zulaufventil 5 verbunden ist. Hierzu ist das als 4-/3-Wegeventil ausgebildete Zulaufventil 5 elektromagnetisch steuerbar ausgebildet.
  • Die Zulaufleitungen 31 sind über eine Drehdurchführung 32 mit dem Schwenkmotor 3 verbunden. Dabei ist die Drehdurchführung 32 ohne zusätzliche Dichtungen an dem Schwenkmotor 3 angeordnet. Die hierdurch bedingte Leckage ist für den Betrieb des Schwingungserzeugers nicht von Bedeutung, da das austretende Getriebeöl zurück in das Reservoir des Gehäuses des Erregergetriebes 1 gelangt. Aufgrund der höheren Viskosität des Getriebeöls ist die Leckage der Drehdurchführung 32 gering, ebenso wie die innere Leckage des Schwenkmotors 3. Da die Leckage der Drehdurchführung 32 und des Schwenkmotors 3 sowie das aus dem Schwenkmotor 3 verdrängte Öl nicht mehr in die Leckölleitung fließen, wird diese entlastet, wodurch der Lecköldruck sinkt.
  • In der erfindungsgemäßem Ausfuhrungsform gemäß Figur 2 ist lediglich eine Pumpe 2' angeordnet, welche sowohl die Aufgaben der Schmierpumpe 2 sowie der Versorgungspumpe 4 des Schwenkmotors 3 in dem Beispiel gemäß Figur 1 übernimmt. Hierzu ist die Pumpe 2' größer dimensioniert. Zur Verringerung der Gesamteinbaugröße ist die Pumpe 2' in der Ausführungsform gemäß Figur 2 über eine Welle des Erregergetriebes 1 betrieben.

Claims (10)

  1. Schwingungserreger, insbesondere für eine Vibrationsramme, umfassend ein Erregergetriebe mit wenigstens zwei Unwuchtmassen, die auf einer oder auf mehreren Wellen befestigt sind, und einen Schwenkmotor zur Verstellung der relativen Drehposition der Unwuchtmassen zueinander, wobei eine Pumpe (2', 4) zur Speisung des Schwenkmotors (3) angeordnet ist, die über eine Welle des Erregergetriebes betrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor (3) mit dem Getriebeöl des Erregergetriebes (1) betrieben ist und dass die Schmierpumpe (2') des Erregergetriebes gleichzeitig als Pumpe zur Speisung des Schwenkmotors (3) eingesetzt ist.
  2. Schwingungserreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor eine Drehdurchführung (32) zur Fluidversorgung aufweist.
  3. Schwingungserreger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zulaufleitung (31) des Schwenkmotors (3) ein Filter angeordnet ist.
  4. Schwingungserreger nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor (3) eine Rotorwelle und ein Statorgehäuse umfasst, wobei Mittel zur Arretierung des Statorgehäuses mit der Rotorwelle angeordnet sind.
  5. Schwingungserreger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Arretierung durch eine Federdruck-Lamellenbremse gebildet ist.
  6. Schwingungserreger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Arretierung hydraulisch betätigbar ist.
  7. Schwingungs erreges nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zulaufleitung (31) des Schwenkmotors (3) ein Zulaufventil (5) angeordnet ist, das derart eingerichtet ist, dass die Zulaufleitung (31) nur dann mit Druck beaufschlagt wird, wenn der Schwenkmotor (3) angesteuert wird.
  8. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung (6) vorgesehen ist, die derart eingerichtet ist, dass bei Ansteuerung des Schwenkmotors (3) gleichzeitig eine Deaktivierung der Arretierungsmittel erfolgt.
  9. Schwingungserreger nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6) zusätzlich zur Steuerung des Zulaufventils (5) eingerichtet ist, derart, dass das Zulaufventil (5) dann auf Durchlauf geschaltet wird, wenn keine Ansteuerung des Schwenkmotors (3) erfolgt.
  10. Schwingungserreger nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zulaufventil (5) elektromagnetisch ansteuerbar ist.
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