HU177635B - Eljárás és berendezés lázi pl. konzisztens betonanyag, 1 A találmány tárgya eljárás — és az eljárás foganatosítására szolgáló berendezés — lazán illeszkedő anyaghalmaz sablonban való tömörítésére. A találmány különösen alkalmas konzisztens betonanyag tömörítésénél való alkalmazásra, poligon- és panelüzemekben, a betonelemgyártás minden területén. De találmányunk ezen túlmenően minden olyan esetben előnyösen alkalmazható, amikor lazán illeszkedő anyaghalmazt kívánunk rázás útján tömöríteni, aminek természetes velejárója, hogy a tömöritendő anyaggal töltött sablon olyan — lengést végző — testnek tekinthető, melynek belső szerkezete a lengés során folyamatosan változik, s így változnak a tehetetlenségi és lengési jellemzők is, mint pl. a keresztmetszeti tényező, a tehetetlenségi nyomaték, az önrezgésszám. A beton tömörítése az elsőrendű közszükségletet kielégítő építőipar lényeges technológiai művelete. Szakkörökben ismert tény, hogy ez a technológia igen problematikus, elsősorban az e folyamatot kölcsönhatásban befolyásoló paraméterek nagyobb száma folytán (a be- ; tonelőállitás egyéb műveleteit befolyásoló paraméterekhez viszonyítva). A problematikát részletesen tárgyalja dr. Csutor János A beton tömörítése 2 c. könyve (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1967). Ezért a technika állásának ismertetésénél adottnak tekintjük a könyv 2 tartalmát és abból csak a szükséges mértékig ismételjük a találmány szempontjából lényeges megállapításokat. Az újabb fejleményekről számol be Szikszay Gerő az Építéstechníka c. folyóirat 1978 januárjában megjelent számában. Ebben rámutat, hogy a tömörítő vib- 3 bi illeszkedő anyaghalmaz, sablonban való tömörítésére - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás — és az eljárás foganatosítására szolgáló berendezés — lazán illeszkedő anyaghalmaz sablonban való tömörítésére.

A találmány különösen alkalmas konzisztens betonanyag tömörítésénél való alkalmazásra, poligon- és panelüzemekben, a betonelemgyártás minden területén. De találmányunk ezen túlmenően minden olyan esetben előnyösen alkalmazható, amikor lazán illeszkedő anyaghalmazt kívánunk rázás útján tömöríteni, aminek természetes velejárója, hogy a tömöritendő anyaggal töltött sablon olyan — lengést végző — testnek tekinthető, melynek belső szerkezete a lengés során folyamatosan változik, s így változnak a tehetetlenségi és lengési jellemzők is, mint pl. a keresztmetszeti tényező, a tehetetlenségi nyomaték, az önrezgésszám.

A beton tömörítése az elsőrendű közszükségletet kielégítő építőipar lényeges technológiai művelete. Szakkörökben ismert tény, hogy ez a technológia igen problematikus, elsősorban az e folyamatot kölcsönhatásban befolyásoló paraméterek nagyobb száma folytán (a be- ; tonelőállitás egyéb műveleteit befolyásoló paraméterekhez viszonyítva). A problematikát részletesen tárgyalja dr. Csutor János A beton tömörítése 2 c. könyve (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1967). Ezért a technika állásának ismertetésénél adottnak tekintjük a könyv 2 tartalmát és abból csak a szükséges mértékig ismételjük a találmány szempontjából lényeges megállapításokat.

Az újabb fejleményekről számol be Szikszay Gerő az Építéstechníka c. folyóirat 1978 januárjában megjelent számában. Ebben rámutat, hogy a tömörítő vib- 3 bi illeszkedő anyaghalmaz, sablonban való tömörítésére rátörök fejlesztésénél elsőrendű szempont a környezetvédelmi követelmények jobb kielégítése, elsősorban a zajosság csökkentése.

A betonelemgyártás során jelenleg alkalmazott tömö5 rítő berendezések asztalszerkezetből. sablnnrögzítö egységből, rugórendszerböl valamint gerjesztöműböi állnak. Az asztalszerkezet a fellépő nagy igénybevételek miatt nagy tömegű, robusztus acélszerkezetből összeállított egység. A sablonrögzítő egység az asztalszerkezet és a sablon kapcsolatát biztosítja (elektromágnessel, hidraulikus vagy pneumatikus elemekkel). Az alkalmazott rugórendszer az asztalszcrkczettcl együtt mozgó sablon rezgő mozgását teszi lehetővé az alaphoz képest (pl. spirálrugók, laprugók, gumirugók). A gerjesztőmű több változata ismert. Használatosak a különböző típusú zsaluvibrátorok, valamint az erre a célra külön kifejlesztett gerjesztőművek. A jelenleg alkalmazott tömörítő berendezések hiányosságai: A tömörítő berendezések mindegyikében megtalálható a jelentős holt tömeget képező asztalszerkezet. Az asztalszerkczet tömege a különböző típusok esetén különböző, de mindenképpen igen jelentős mértékű.

A berendezések bonyolultságát nagymértékben növelik a sablonrögzítő egységek. A hidraulikus és pneumatikus rögzítőelemek állandó karbantartást igényelnek. Az elektromágneses rögzítés egyszerűbb, de — a gerjesztő energia betáplálásán kívül — ehhez is szükséges külön tápenergiaforrás. A rögzítő szerkezetek bármelyikének fajlagos költsége igen jelentős.

A gerjesztőmüként legegyszerűbb megoldásként al177635 kalmazott zsaluvibrátor valójában egy megerősített házú és csapágyazású motor (általában villanymotor), melynek tengelycsonkjá(i)n excentrikus tömegű röpsúlyok vannak elrendezve. A zsaluvibrátorok minden esetben együtt mozognak a gerjesztett tömeggel.

Az igénybevétel jellegéből folyóan és az elkerülhetetlenül nagy dinamikus hatások miatt a meghibásodások lehetősége sokféle és a meghibásodás gyakori.

Vannak speciálisan kifejlesztett röpsúlyos gerjesztőművek is. Ezek technológiai szempontból előnyösebbek, tömörítési paramétereik kedvezőbbek, a zsaluvibrátorok említett lényeges hátrányaitól azonban ezek sem mentesek. A gerjesztőegység és a meghajtómű különválasztása folytán a rendszert ezek között kapcsolatot létesítő szervekkel (kardántengelyek, fogaskerekes szinkronizátorok stb.) kell kiegészíteni, így a gép bonyolultsági foka és így a meghibásodás valószínűsége, gyakorisága tovább nő.

Az alkalmazott nagytömegű berendezéseket általában nem rezonáns üzemmódban kell üzemeltetni, a rezonancia állapot az ilyen berendezésre nézve mindenkor káros jelenség, ezért szokás is elhangoló szervekkel biztosítani a rezonancia állapot elkerülését. Valójában azonban a bonyolult törvényszerűségek között végbemenő lengés során a rezonancia tartományon való áthaladás elkerülhetetlen, az elhangolás ezt nem zárja ki, hanem arra szolgál, hogy az áthaladást minimalizálja.

— Vannak ugyan rezonáns üzemű berendezések is, de a már említett szerkezeti sajátosságok miatt (asztal, sablonmegfogó szerkezetek stb.) ezeknél is nagy a holt tömeg, rossz az energia hasznosításának hatásfoka, a beruházási, üzemelési, karbantartási költségek magasak.

Különösen súlyos hátrány, hogy az előzőekben felsorolt hiányosságok folytán az ismert tömörítő berendezések igen zajosak. Ezt további költséges ráfordításokkal igyekeznek ugyan csökkenteni (lásd Szikszay Gerő már idézett cikkét), de még á korszerűnek mondható berendezéseknél is a zajszint megközelíti a vonatkozó előírásokban (ÁBEO) megadott maximális értéket. Az ismert kialakítások sajátosságaiból eredően ez a zajforrás nem szüntethető meg.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a bonyolult összefüggés szerint változó feltételek között végbemenő rázási folyamat optimalizálható és a holt tömeget jelentő asztalszerkezet, rögzítő berendezés, valamint a mozgó, forgó, súrlódó alkatrészek elhagyhatók, ha a sablont — önhordó testként — rugalmasan alátámasztva, a mechanikai mozgató energiát elektromágnes(ek) periodikus gerjesztése útján állítjuk élő. A tömörítést úgy végezzük, hogy a sablont — célszerűen vízszintes elmozdulást korlátozó eszközök alkalmazásával — rugalmas alátámasztás(ok)ra lazán felfektetjük, és a tömörítendő anyaggal feltöltjük, majd a minimális teljesítményigénynyel meghatározott rezonanciafrekvencia lehetséges legkisebb értékénél alacsonyabb frekvenciáról elindulva, folyamatosan növekvő frekvenciával gerjesztjük az elektromágnes(eke)t, rázás közben folyamatosan figyeljük a tömörítendő anyaggal megtöltött sablon pillanatnyi önrezgésszámát (vagy egy annak függvényét képező fizikai mennyiséget) és az elektromágnes(ek) gerjesztését a figyelt mennyiség pillaúatértéke függvényében folyamatosan módosítjuk olyan értelemben, hogy a pillanatnyi jelleggörbe lokális minimuma szerinti frekvenciára és intenzitásra szabályozzuk a gerjesztőáramot.

Természetesen a gerjesztést a lehetséges legkisebb rezonancia frekvenciánál alacsonyabb frekvencia helyett kezdhetjük a nyugvó rendszer — számított, mért vagy becsült — teljesítmény/frekvencia jelleggörbéjének — a nyugalmi önrezgésszám által meghatározott — lokális minimumához tartozó frekvencián is, mimellett a további eljárás megegyezik a fentiekben leírttal.

Találmányunk szerint tehát nem a rezonáns állapot elkerülésére, hanem — ellenkezőleg — annak fenntartására törekszünk, követő jellegű szabályozással, melynek folytán az aritmetikai úton nehezen és pontatlanul meghatározható folyamatot empirikusan képezzük le és így mindig a helyes munkapont környezetében maradunk, optimális hatásfokot, minimális veszteséget biztosítunk. Ugyanakkor a mechanikai mozgató energia találmány szerinti előállítási módja lehetővé teszi, hogy ez az energia — részint önmagában, részint a gravitációs térrel kombinálva — a sablon megfogását is kellő mértékben biztosítsa, amellett olyan szabadságfokot megengedve, mely tovább csökkenti az energia veszteséghányadát.

A találmány szerinti rázóberendezés rendelkezik alappal, az alapon elrendezett egy vagy több rugalmas alátámasztással, sablonnal, melynek kerete mágneses tulajdonságú anyagot is tartalmaz (egyébként a sablon lehet tetszőleges) és az alapon elrendezett egy vagy több elektromágnessel. A találmány abban van, hogy az elektromágnes(ek) gerjesztő tekercsé(i)re változtatható frekvenciájú és intenzitású áramgenerátor csatlakozik, mely áramgenerátor vezérlőbemenete közvetlenül vagy közvetve követőjeliegű szabályozó főegység kimenetére csatlakozik.

Célszerűen az alátámasztás(ok) gumiból készüljek) és az alapon — az alapból kiálló és a támasztófelület síkja fölé kinyúló — határoló szervek vannak elrendezve. A határoló szervek lehetnek a sablont befoglaló kerület mentén elrendezett rudak — vagy cölöpök, melyek a sablon fenéklapjának külső (alsó) felületében kialakított fészkekbe lazán illeszkednek és az alapban a sablon fészkei által meghatározott helyeken vannak megfogva.

Az árahlgenerátor célszerűen — közvetlenül vagy közvetve-tápforrásra, pl. a hálózatra csatlakoztatható módon kialakított — teljesítménykapcsoló, pl. tirisztoros áramszaggató készülék.

A továbbiakban bemutatjuk a folyamatra jellemző teljesítmény/frekvencia jelleggörbét, melyből kitűnik, hogy a teljesítmény és a frekvencia között egyértelmű függvénykapcsolat áll fenn. Ennek megfelelően a pillanatnyi teljesítményt reprezentáló fizikai mennyiség, pl. azzal arányos feszültség, a rendszer pillanatnyi önrezgésszámának függvényét képező fizikai mennyiségnek tekinthető és ez képezheti a követőjeliegű szabályozó rendszer vezetőjelét, A rázóberendezés ezért célszerűen rendelkezik teljesítményadóval, melynek kimenetére a szabályozó főegység vezetőjelbemenete csatlakozik. Természetesen a pillanatnyi teljesítményre jellemző mennyiség érzékelésére a rendszer különböző pontjain van lehetőség, legegyszerűbb megoldásnak tekinthető, ha a teljesítményadó bemenete közvetlenül vagy közvetve a tápforrásra csatlakozik, pl. a tápforrás kapcsai és a tápenergiát illesztő szerv (pl. teljesítménytranszformátor) által meghatározott szakaszban. Itt pl. célszerűen áramváltót és feszültségváltót alkalmazunk, melyekből ismert módon — zavarrnentesítést is alkalmazva — elő2 állítjuk a teljesítményre jellemző jelet, célszerűen feszültségjelet.

Találmányunkat a továbbiakban ábrák kapcsán ismertetjük részletesebben.

Az 1. ábra a folyamatot jellemző teljesítmény/frekvencia jelleggörbét mutatja.

A 2. ábra a követőjelleggel szabályozott áramgenerátor által kiadott gerjesztőáram példakénti alakját mutatja olyan rázóberendezés esetére, melynél a táplálás kapcsolóüzemű, ami a találmány gyakorlatbavételének tipikus esete.

A 3. ábra a rázóberendezés előnyös kiviteli alakjának általánosított tömbvázlatát mutatja.

A 4. ábra a teljesítményadó példakénti kiviteli alakjának tömbvázlatát mutatja.

Az 5. ábra a szabályozó főegység példakénti kiviteli alakját szemlélteti a szükséges mértékben, részben tömbvázlat, részben kapcsolási vázlat mélységben.

I. A találmány szerinti rázóberendezés működésmódjának fizikai alapja:

Méréssel bizonyítható, hogy rugalmasan alátámasztott tömeget különböző frekvenciákon rezgetve, a rendszerre jellemző adott frekvencián rezonanciajelenség lép fel. E rezonanciafrekvencián a rendszer az alábbi tulajdonságokkal rendelkezik:

1. A rezgéseket fenntartó ún. gerjesztő teljesítmény felvétel kisebb, mint a rezonanciafrekvencia környezetében, de attól eltérő frekvencián. (Természetesen egyező peremfeltételek, pl. állandó kapocsfeszültség mellett.) Az 1. ábrán látható jelleggörbe ezt szemlélteti. A független változó a pl. Hz-ben kifejezett f frekvencia, a függvény a pl. W-ban kifejezett, felvett gerjesztő P teljesítmény. Az origóból indulva a görbe közel lineáris felfutás után f_B frekvencián eléri a lokális teljesítménymaximum értékét, melyet B pontként jelöltünk. Ezután a görbe esik, amíg a rendszer f_rez frekvenciáján eléri az A pontban a lokális minimumot, majd újra emelkedik és közel lineáris emelkedés mellett „megszaladna”, ha a rezgés frekvenciáját nem korlátoznánk a C pontban mutatott teljesítményfelvétellel járó f_max frekvencia értékére. A találmány szerinti eljárásnál a követő szabályozás a lokális minimum környezetében megy végbe, gyakorlatilag a Af sávban való maradást célozza, s tulajdonképpen a példakénti kiviteli alaknál hárompontszabályozás, mely azonban gyakorlatilag a kétpontszabályozás mechanizmusához hasonló mechanizmust eredményez. A szabályozási folyamat jellemző görbeszakaszai így a lefutó BA szakasz és a felfutó ÁC szakasz a frekvencia monoton növekedése során, valamint a lefutó ca szakasz és a felfutó AB szakasz a frekvencia monoton csökkenése során.

2. Rezonanciafrekvencián a tömeg rezgési amplitúdója megnövekszik. Az amplitúdót elvben csak a rendszer veszteségei korlátozzák, míg az ismert rendszereknél maga a konstrukció igen jelentős mértékben korlátozta. A nyugalmi helyzethez képest lefelé (a gravitációs tér irányában) mozgásnál az amplitúdó nem lehet nagyobb, mint a rugalmas megtámasztásnak a gerjesztőerőből és az anyagi állandókból számítható összezsugorodása. Felfelé (a gravitációs tér ellenében) mozgásnál a rugóban tárolt energia felhajtó ereje, a tömegjellemzők és a gravitációs erőtér kölcsönhatásából számítható az úthossz. Ebből következőleg a rendszernél olyan eset is előfordulhat, hogy a rugóban tárolt energia hatására a gyorsulás nagyobb erővel megy végbe, mint az ellene ható gravitációs erő, a tömeg elválik a támasztó rugótól és a levegőben lebeg, majd a mozgási energiát felemésztve visszaesik a rugós alátámasztásra. Ha az elektromágnes lehúzó erőhatása ebben a pillanatban impulzusszerüen fellép, a tömeg esése szintén a gravitációsnál nagyobb gyorsulással történik, a tömeg szinte „rázuhan” a rugalmas alátámasztásra, s mozgási energiáját a rugó helyzeti energiaként tárolja, s ez a leírt folyamat periodikusan ismétlődik. Nyilvánvaló, hogy ezt a folyamatot a rezonancia állapot segíti elő. A rezgések ilyen, tulajdonképpen szabálytalan lefolyása a tömörítés szempontjából nagyon kedvező eredményt ad.

3. Amint már a 2. pontban említettük, ezen a „rezonanciafrekvencián” a rendszerrel gyakorlatilag a veszteség fedezésére szükséges energiát kell csak közölni. Ez a veszteség a következő összetételű:

a) villamos veszteségek (ellenállásokon fejlődő hőteljesítmény, örvényáramú veszteség stb.):

b) rugó belső súrlódása (pl. gumirugó melegedése);

c) rezgő tömeggel szembeni légellenállás;

d) rezgő tömeg (pl. tömörítendő anyag) belső súrlódása. (dr. Csutor János idézett könyve beton tömörítésénél 9,6 W/litertérfogatnyi értékre teszi ezt a veszteséget, lásd a 82. oldal 2. pontját).

Ha a rezonancián rezgetjük a rendszert és csak meghatározott mértékű energiát közlünk azzal, akkor az amplitúdó nagysága a közölt energia nagyságával beállítható. A veszteségekből a b). c) és d) pont alattiak mértéke az amplitúdónak függvénye. Ezt a függvényt aritmetikai úton nehéz pontosan meghatározni, az amplitúdó beállítása gyakorlati tapasztalat alapján történik. A rezgő tömeg nagyságától az amplitúdó csak kismértékben függ. így adott elrendezésnél, adott peremfeltételek mellett különböző minőségű és nagyságú tömegek rázása esetén az amplitúdó a rezonancia környezetében csak kismértékben tér el.

4. A mérési tapasztalat azt mutatja, hogy viszont az 1. ábrán mutatott — általános alakú — függvény jellegzetes pontjainak (A, B, C) koordinátái nagymértékben változnak különböző paraméterek változása esetén. Más lesz az A és B pontok helye pl. ha más minőségű és rugóállandójú alátámasztást alkalmazunk. Tömörítésre használva a berendezést, az együttrezgő tömeg kinetikai és lengéstani jellemzői folyamatosan változnak, így a lokális minimum (A pont) a frekvencia tengely mentén folyamatosan vándorol. Ezért követő jelleggel folyamatosan változtatni keli a gerjesztést, keresve a rendszer mindenkori A pontjához tartozó frekvenciát (az idézett irodalomból kitűnik, hogy a rezgési frekvencia és a rezgés amplitúdója között is van függvénykapcsolat). A követőjellegű szabályozás durván természetesen manuálisan is végrehajtható és a találmány szerinti eljárásnak lehet olyan alkalmazási helye is, ahol ez nagyon is megfelel. A korszerű betongyártás feltételei között azonban a találmány szerinti eljárás előnyei akkor érvényesülnek teljesen, ha a követő jellegű szabályozást automatika hajtja végre. Már említettük, hogy a rendszer mindenkori pillanatnyi A pontja általában előre nem számítható sem abszolút, sem relatív egységekben, az 1. ábrán mutatott függvény jellege, általános alakja azonban helyesen szemlélteti a tényleges folyamatot, s ez a tény adja a találmány szerinti eljárás alkalmazásának alapját; a munkapontot viszont folyamatosan, kereséssel kell ez idő szerint meghatározni.

Példaként említhető egy konkrét alkalmazási helyen meghatározott értéksereg.

0100/040 mm körgyűrű alakú, h =17 mm vastagságú gumirugót alkalmaztunk, melynek keménysége 40° Shorby.

kg tömegnél mértük: f_rez- 90 Hz, P_A = 350 W (felvett teljesítmény), f_B=S0 Hz és P_B=600 W.

kg tömegnél mértük: f_rez=92Hz, P_A 380W, f_B 85 Hz és P_B=580 W.

5. Az előzőekben főbb jellemzőivel már leírt, találmány szerinti rázóberendezés működési elve a következő:

5.1. A mechanikus rezgések fenntartásához szükséges energiát a gerjesztendő tömeg alatt elrendezett elektromágnes(ek) szolgáltatjá(k). Az elektromágnes(eke)t impulzusszerűen gerjesztjük. A példakénti kivitelnél az impulzusok szélességét állandóra állítjuk be, a kívánt amplitúdónak megfelelően és a szünetidő módosításával állítjuk be a rendszert a lokális minimumra (A pont).

5.2. A gerjesztőáram példakénti alakját mutatja a 2. ábra. Ezen mutatjuk az elektromágnesek) U_M gerjesztő feszültségét a t idő függvényében és az annak hatására kialakuló 1_M gerjesztő áramot. A gerjesztőerő az I_M gerjesztő áram függvénye. Az elektromágnes ohmosinduktív jellegéből folyóan az időállandós lefolyású. A mágnestekercsek jellemzőit (ohmos ellenállás, induktivitás, bekapcsolási időtartam = bi.%) úgy kell megválasztani, hogy a gyakorlatban előforduló legnagyobb frekvencián is elegendő gerjesztőerőt kapjunk és a rendszer melegedése ebben a munkapontban sem haladja meg a megengedhető mértéket. Szükség esetén ezért lemezeit elektromágnest kell alkalmazni az örvényáramok okozta melegedés (és veszteség) csökkentésére. Az ábrán látható a frekvencia reciprokát képező teljes T periódusidő, mely a TI impulzustartamra és a Tsz szünetidőre oszlik meg. A példakénti kivitelnél a TI impulzustartam beállítható, de a folyamat közben állandó érték, a Tsz szünetidő változtatásával változik a teljes periódusidő és ezzel a gerjesztési frekvencia.

5.3. A példakénti követőjellegű szabályozórendszer az 1. ábrán látható függvényt tapogatja végig. Ha a rendszer nyugalmi állapotból indul, akkor természetesen a minimális frekvenciához maximális periódusidő tartozik, tehát a szünetidő maximális, ezt követően a szabályozórendszer —az impulzus TI tartamának állandósága mellett — folyamatosan csökkenti a Tsz szünetidőt, növelve ezzel az f frekvenciát. Az eddig mondottakból következik, hogy a hálózatból felvett villamos teljesítmény mérésével egyértelműen megkereshetjük a jellemző munkaponti frekvenciákat. Ezért a szabályozó rendszer folyamatosan méri a felvett teljesítmény átlagértékét. Az OB szakaszban a frekvencia növelése közben folyamatosan növekvő teljesítményt mérünk, amikor a frekvencia növelésével a teljesítmény csökkenni kezd, tudjuk, hogy áthaladtunk a lokális maximumot jelentő B ponton és ezután a BA szakasz mentén a frekvencia növekedésével az átlagteljesítmény monoton csökkenő tendenciát mutat. Amikor a frekvencia növelése közben az átlagteljesítmény újra monoton növekvő tendenciát mutat, áthaladtunk a keresett lokális minimumot jelentő A ponton és az AB szakaszban haladunk. A követőszabályozást a szabályozástechnika ismert eszközeivel úgy alakítjuk ki, hogy a rendszer az A ponthoz tartozó frekvenciaértékre, illetve az annak környezetét képező Af sávra álljon be, Természetesen az anyag tömörülése folytán ez a munkapont állandóan változik. Minthogy azonban a Af sávot mindkét oldalról kellően hosszú kvüzilineáris monoton szakasz veszi körül, könnyen biztosítható, hogy a munkapontvándorlás az A pont környezetében maradjon. Mindazonáltal a szabályozórendszert úgy kell kialakítani, hogy bármilyen okból folyó tartományugrás esetén se tudjon a rezgörendszer „megszaladni. Erre a berendezés kialakítása kapcsán még kitérünk.

Ha pl- egy adott alkalmazásnál 5 tonnás rezgő tömeghez (betonnal töltött sablon) a gumirugózást úgy választottuk meg, hogy a rezgés megindulásakor a rezonanciapont 65 Hz-re essen, akkor 10 másodperces rezgetés után a tömörült rendszer rezonanciapontja 63 Hz-re, 20 másodperces rezgetés után 58 Hz-re áll be. A rendszerek már említett sokféleségéből és heterogenitásából következik, hogy ellenkező értelmű változás is felléphet, vagyis a vibrálás során a rezonanciafrekvencia növekedhet. Ha helyesen alakítottuk ki a szabályozórendszert, akkor a felfutási időszaktól eltekintve, a rendszer gyakorlatilag a Af frekvenciasávon belül üzemel, s a pillanatnyi rezgésszám is ezt a sávot söpri végig egymást követő ciklusonként előbb alulról felfelé, majd felülről lefelé és így folytatva. Indítás után tehát a követőrendszer megkeresi a lokális minimumot jelentő A munkapontot, majd a Af frekvenciasávon belül tartja a rendszert folytonos korrekció révén, melynek révén követi a tömörülésből eredő munkapontvándorlást. Ha pedig a már említett, „megszaladás” ellen védő szerv — a kereső automatika megszólalási idejének hibás beállítása miatt — észlelné a megszaladást, akkor a C munkapont elérésekor visszaszabályoz a 0 munkapontba (0-frekvencia) és így maximális szünetidővel indulva újra megkeresi a lokális minimumot jelentő A munkapontot.

Ha pl. 10 tonnás rezgőtömeghez olyan gumirugót választunk, melynél f_rez=65 Hz, akkor a C ponthoz tartozó maximális frekvenciát f_max = 120 Hz-re választhatjuk, erre állítjuk be a védelmi szerv megszólalási munkapontját. Ekkor a rendszer felfut a 65 Hz-re és annak környezetében Af= +5 Hz sávszélességgel vándorol (az automatika érzékenységét így választottuk meg), a rezgés tehát 60—70 Hz közötti frekvenciákon megy végbe. Beállíthatjuk a rendszert pl. Af= ±2 Hz sávszélességre is. Példánknál f_B ~ 55 Hz. A rendszer 0 Hz-ről indulva kb. 1 másodperc alatt éri el a 65 Hz munkaponti frekvenciát és kb. 0,1 másodperces lengésidővel „söpröget” 60—70 Hz között.

II. A rázóberendezés szerkezeti kialakítása:

A 3. ábrán látható, hogy az elektromágnes(ek) 309 gerjesztő tekercsére változtatható frekvenciájú és intenzitású 308 áramgenerátor csatlakozik. Ennek vezérlöbemenete közvetve vagy közvetlenül követőjellegű szabályozó 302 főegység 302b kimenetére csatlakozik. A példakénti kivitelnél a 308 áramgenerátor olyan teljesítménykapcsoló, melynek teljesítménybemenete közvetve vagy közvetlenül 305 tápforrásra, pl. a hálózatra csatlakoztatható módon van kialakítva. Célszerűen ez a teljesítménykapcsoló tirisztoros áramszaggató készülék. Ebben az esetben a vezérlőbemenetre 304 gyújtásegység kimenete csatlakozik, mely vezérlését a 302 főegység 302b kimenetéről kapja, mégpedig célszerűen úgy, hogy a 302b kimenet feszültségjelet szolgáltat, azt a 302b kimenetre csatlakozó feszültség/frekvencia 303 átalakító impulzussereggé alakítja, s a 303 átalakító kimenetéről jutnak ezek a vezérlőimpulzusok a 304 gyújtásegység bemenetére.

A 303 tápforrás hálózati váltakozó feszültségét célszerűen transzformáljuk és egyenirányítjuk, ezért a 308 áramgenerátor teljesítménybemenete és a 305 tápforrás kimenő kapcsai közé célszerűen láncban 306 illesztőegység (példánknál teljesítménytranszformátor) és egyenirányító 307 egység van kapcsolva. Példánknál a szabályozó 302 főegység 302a vezetőjelbemenetére a hálózatból felvett teljesítménnyel arányos jelet, célszerűen feszültségjelet szolgáltató 301 teljesítményadó kimenete csatlakozik. Ennek példakénti kivitelét mutatja tömbvázlatban a 4. ábra. A 301 teljesítményadó tartalmaz 401 feszültségváltót és 402 áramváltót. Ezek célszerűen a 305 tápforrás kimenete és a 306 illesztőegység által meghatározott szakasz valamely pontján érzékelik a pillanatnyi hálózati feszültséget és a befolyó áramot. A 402 áramváltó 404 áram/egyenfeszültség átalakítón át 405 komparátor fokozat egyik bemenetére csatlakozik. A 401 feszültségváltó — négyzetes átlagképzőként kialakított — 403 egyenfeszültségadón át a 405 komparátor fokozat másik bemenetére csatlakozik és a 405 komparátor fokozat kimenete alkotja a 301 teljesítményadó (feszültségjel-)kimenetét. A 301 teljesítményadó ilyen kialakításával kívánjuk biztosítani, hogy az az automatika számára a hálózati feszültségingadozásoktól függetlenül mindig az átlagteljesítménnyel arányos feszültséget adja. A hálózatról befolyó árammal arányos feszültséget kapcsoljuk szembe a hálózati feszültség megközelítően négyzetes értékével és így az ipari környezetben üzemelő automatika a jelentős hálózati feszültséglökéseket nem érzékeli hamis jelként. A 405 komparátor fokozat célszerűen műveleti erősítő, feladata a különbségképzés és erősítés, valamint a zavarszűrés.

Az 5. ábrán látható, hogy a szabályozó 302 főegység példakénti kiviteli alakjánál a 302a vezetőjelbemenetre érkező feszültség ellentétesen polarizált szelephatású elemeken át 501 ellenálláshálózat két csomópontjára jut. Az 501 ellenálláshálózat egyik leágazására áramirányra érzékeny 504 kondenzátor fegyverzete csatlakozik, az 504 kondenzátor másik fegyverzete lehet pl. a 302 főegység közös potenciálú pontjára kötve. Az 501 ellenálláshálózat egy-egy csomópontja első, illetve második további 503, illetve 502 komparátor fokozat bemenetelre van kötve, s a további 503, illetve 502 komparátor fokozatok egy-egy bemenete ily módon — a szelephatású elemeken át — a 302a vezetőjelbemenetre van csatolva. A további 503, illetve 502 komparátor fokozatok célszerűen szintén műveleti erősítők. Az első további 503 komparátor kimenete — példánknál szelephatású ellenálláson át — első 505 kapcsolóáramkör vezérlőbemenetére csatlakozik. A második további 502 komparátor fokozat vezérelhető félvezető 506 diódán át második 507 kapcsolóáramkör vezérlőbemenetére csatlakozik. Az első 505 kapcsolóáramkör, a vezérelhető félvezető 506 dióda és a második 507 kapcsolóáramkör soros áramköri ágat alkotnak. A szabályozó 302 főegység ezenkívül tartalmaz három párhuzamos áramköri ágat, melyek közül az első párhuzamos áramköri ág 508 Zener-diódát, a második párhuzamos áramköri ág további 509 kapcsolóáramkört és a harmadik párhuzamos áramköri ág áramirányra érzékeny további 510 kondenzátort tartalmaz. A három párhuzamos áramköri ág egyik közös kivezetése a soros áramköri ág egyik kivezetésére — pl. a szabályozó 302 főegység közös potenciálú pontjára — csatlakozik. A három párhuzamos áramköri ág másik közös 511 kivezetése egyfelől — célszerűen illesztő elemen, pl. soros ellenálláson át — a soros áramköri ág másik kivezetésére, másfelől további 512 áramgenerátor kimenetére csatlakozik, s ez a másik közös 511 kivezetés közvetlenül vagy közvetve a szabályozó 302 főegység 302b kimenetére is csatlakozik. Közvetve akkor csatlakozik, ha manuális beavatkozásra is akarunk módot adni. Ebben az esetben a három párhuzamos áramköri ág másik közös 511 kivezetése kétállású kapcsoló egyik álló 513 érintkezőjén át csatlakozik a kapcsolónak — a szabályozó főegység 302b kimenetét alkotó — mozgó 515 érintkezőjére, míg a kétállású kapcsoló másik álló 514 érintkezőjére változtatható 516 feszültségadó kimenete van kötve. Példánknál ez az 516 feszültségadó olyan potenciométer, mely a további 512 áramgenerátort is tápláló további 517 tápforrás és a szabályozó 302 főegység közös potenciálú pontja közé iktatott feszültségosztó részét alkotja.

A szabályozó 302 főegység ezen példakénti kivitele a következőképpen működik:

A további 512 áramgenerátor állandó — pi. 1—2 mA értékre beállítható — árammal tölti a további 510 kondenzátort, így ennek feszültsége időben lineárisan növekszik. Minthogy ez a feszültség kerül a 302 főegység 302b kimenetén át a feszültség/frekvencia 303 átalakító bemenetére, a tirisztoros szaggatóként kialakított 308 áramgenerátor kimenő áramimpulzusainak ismétlődési frekvenciája is időben lineárisan növekszik. Ha nem avatkoznánk be a folyamatba egyéb módon, a további 510 kondenzátor feszültsége kb. 2 másodperc alatt 12 V-ig növekedne, ez a példakénti dimenzionálás mellett (melyet szakember az itt leírt működésmód alapján el tud végezni) kb. 120Hz-es szaggatás! frekvenciának felel meg. Ekkor azonban nyit az 508 Zener-dióda, ez kinyitja a további 509 kapcsolóáramkört, mely nagyon gyorsan kisüti a további 510 kondenzátort és a folyamat kezdődik elölről. így működik a ..megszaladás elleni, már többször említett védelem.

A további 510 kondenzátorral van csatolva — mint említettük — a két 505 és 507 kapcsolóáramkört és a vezérelhető félvezető 506 diódát tartalmazó soros áramköri ág.

Kövessük most a jelutat a 302a vczetőjelbemenettől. Erre jut a 301 teljesítményadó kimenőjele, vagyis a teljesítménnyel arányos feszültségszint. Ha a lineárisan növekvő frekvenciával nő az 1. ábrán mutatott jelleggörbe ÖB szakasza mentén a teljesítmény, akkor az 504 kondenzátor töltődik és az első további 503 komparátor fokozat van bekapcsolt állapotban. Ez nyitva tartja az első 505 kapcsolóáramkört, de még ekkor a vezérelhető félvezető 506 dióda nem vezet, így a további 510 kondenzátor nem tud kisülni, ellenkezőleg, a feszültsége tovább emelkedik. A BA szakaszban növekvő frekvenciához csökkenő teljes! tményjel tartozik. Ekkor az 504 kondenzátor nem töltődik tovább, hanem a második további 502 komparátor fokozat bemenete és a 302a vezetőjelbemenet közé kapcsolt szelephatású elemen át kisül. Az első további 503 komparátor fokozat kikapcsol, míg a második további 502 komparátor fokozat bekapcsol. Ennek hatására vezetésbe kerül a vezérelhető félvezető 506 dióda és azt a második 507 kapcsolóáramkör vezető állapotban tartja. Az első 505 kapcsolóáram5 kört azonban a kikapcsolt első 503 komparátor fokozat ekkor zárva tartja, így hiába van vezető állapotban a soros áramköri ág többi tagja, ezen az ágon keresztül a további 510 kondenzátor most még nem tud kisülni, a feszültség tovább emelkedik, ami azt jelenti, hogy a szaggatás! frekvencia tovább nő. A vezérelhető félvezető 506 dióda bekapcsolása azonban előkészítette a kisütő kör szerepét betöltő soros áramköri ágat arra, hogy az első 505 kapcsolóáramkör újabb nyitása esetén (mely akkor következik be, amikor a lokális minimumon való áthaladás után a frekvencia növekedésével újra megnő a teljesítményjel szintje) most már betöltse kisütő szerepét, s így csökkenjen a további 510 kondenzátor feszültsége. Ennek megfelelően a szaggatási frekvencia is csökken, ismét áthaladva a lokális minimumon, sőt a hiszterézis mértékével túlhaladva azon a kisebb frekvencia irányába (helyes beállítás esetén a Af frekvenciasáv alsó határáig). Ekkor újra átvált az első további 503 komparátor fokozat és a további 510 kondenzátor ismét töltődik, újabb ciklus veszi kezdetét. Ha pedig a már említett módon a megszaladó rendszer aktiválta az 508 Zenerdiódát (példánknál 120 Hz táján), akkor a második 507 kapcsolóáramkör vált, a vezérelhető félvezető 506 dióda lezár és az automatika alaphelyzetbe áll vissza és újra kezdődik a frekvencianövelés folyamata.

A találmány szerinti rázóberendezés a holt tömegek, a mozgó alkatrészek elhagyásával mechanikusan leegyszerűsített szerkezetű, mindössze a rugalmas alátámasztásból (esetleg határoló rudakból, melyek a rezgőrendszerben nem játszanak szerepet), valamint a gerjesztőerőt előállító, adott esetben a sablont meg is fogó elektromágnes(ek)ből áll. Ennek a szerkezeti kialakításnak köszönhetően a rázóberendezésnek gyakorlatilag nincs járulékos zajkeltő eleme, a zaj a sablon lengéséből és a tömörítendő anyag helyezkedéséből eredő komponensekre szorítkozik. Ezt a mechanikus zajt a célszerűen megválasztott és elhelyezett rugózás (a célszerűen gumiból készülő alátámasztás) viszonylag kis értéken tartja. A mozgatóenergia elektromágneses gerjesztése optimális feltételeket teremt az elektronikus szabályozás korszerű megvalósítására, a beavatkozó szerv sem mechanikus, hanem elektronikus és a szabályozott mennyiség villamos áram, melynek mágneses tere fejti ki közvetlenül a húzó-taszító hatást.

Claims (17)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás lazán illeszkedő anyaghalmaz, pl. konzisztens betonanyag, sablonban való tömörítésére rázóberendezés alkalmazásával, azzal jellemezve, hogy a sablon rázásához szükséges mechanikai mozgató energiát elektromágnes(ek) periodikus gerjesztése útján állítjuk elő és a tömörítést ügy végezzük, hogy a sablont — célszerűen vízszintes elmozdulást korlátozó eszközök alkalmazásával — rugalmas alátámasztás(ok)ra lazán felfektetjük és a tömörítendő anyaggal feltöltjük, majd a minimális teljesítmény igényű (továbbiakban: rezonancia) frekvencia lehetséges legkisebb értékénél alacsonyabb frekvenciáról indulva, folyamatosan növekvő frekvenciával gerjesztjük az elektromágnes(eke)t, rázás közben folyamatosan figyeljük a tömörítendő anyaggal megtöltött sablon pillanatnyi önrezgésszámát (vagy egy annak függvényét képező fizikai mennyiségét) és az elektromágnes(ek) gerjesztését a figyelt mennyiség pil6 lanatértéke függvényében módosítjuk olyan értelemben, hogy a pillanatnyi jelleggörbe lokális minimuma (A) szerinti frekvenciára szabályozzuk a gerjesztőáramot. (Elsőbbség 1978. VI. 15.)
2. 2. Eljárás lazán illeszkedő anyaghalmaz, pl. konzisztens betonanyag, sablonban való tömörítésére rázóberendezés alkalmazásával, azzal jellemezve, hogy a sablon rázásához szükséges mechanikai mozgató energiát elektromágnes(ek) periodikus gerjesztése útján állítjuk elő és a tömörítést úgy végezzük, hogy a sablont — célszerűen vízszintes elmozdulást korlátozó eszközök alkalmazásával — rugalmas alátámasztás(ok)ra lazán felfektetjük és a tömörítendő anyaggal feltöltjük, majd a nyugvó rendszer — számított, mért vagy becsült — teljesítmény/frekvencia jelleggörbéjének — a nyugalmi önrezgésszám által meghatározott — lokális minimumához (A) tartozó frekvencián gerjesztjük az elektromágnes(eke)t, rázás közben folyamatosan figyeljük a tömörítendő anyaggal megtöltött sablon pillanatnyi önrezgésszámát (vagy egy annak függvényét képező fizikai mennyiségét) és az elektromágnes(ek) gerjesztését a figyelt mennyiség pillanatértéke függvényében módosítjuk olyan értelemben, hogy a pillanatnyi jelleggörbe lokális minimuma (A) szerinti frekvenciára szabályozzuk a gerjesztőáramot. (Elsőbbség 1978. VI. 15.)
3. 3. Rázóberendezés az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítására, alappal, az alapon elrendezett egy vagy több rugalmas alátámasztással, sablonnal, melynek kerete mágneses tulajdonságú anyagot is tartalmaz és az alapon elrendezett egy vagy több elektromágnessel, azzal jellemezve, hogy az elektromágnes(ek) gerjesztő tekercsé(i)re (309) változtatható frekvenciájú és intenzitású áramgenerátor (308) csatlakozik, mely áramgenerátor (308) vezérlőbemenete közvetlenül vagy közvetve — követőjellegű — szabályozó főegység (302) kimenetére (302b) csatlakozik. (Elsőbbség: 1978. VI.

   15.)
4. 4. A 3. igénypont szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alátámasztás(ok) gumiból készült(ek). (Elsőbbség: 1978. VI. 15.)
5. 5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az áramgenerátor (308) — közvetlenül vagy közvetve tápforrásra (305), pl. a hálózatra csatlakoztatható módon kialakított — teljesítménykapcsoló. (Elsőbbség: 1978. VI. 15.)
6. 6. Az 5. igénypont szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a teljesítménykapcsoló áramszaggató készülék. (Elsőbbség: 1978. VI. 15.)
7. 7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a teljesítménykapcsoló tirisztor. (Elsőbbség: 1978. VI. 15.)
8. 8. Az 5—7. igénypontok bármelyike szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a rázóberendezés tápforrása (305) és az áramgenerátor (308) közé egyenirányító egység (307) van kapcsolva. (Elsőbbség: 1978. VII. 27.)
9. 9. Az 5—8. igénypontok bármelyike szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a rázó berendezés tápforrása (305) és az áramgenerátor (308) közé illesztőegység (306) (is) van kapcsolva. (Elsőbbség: 1978. VI. 15.)
10. 10. A 9. igénypont szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az illesztőegység (306) teljesítménytranszformátor. (Elsőbbség: 1978. VII. 27.)
11. 11. A 3—10. igénypontok bármelyike szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a tápforrásra közvetlenül vagy közvetve teljesítményadó (301) bemenete, a teljesítményadó (301) kimenetére pedig a szabályozó főegység (302) vezetőjelbemenete (302a) csatlakozik. (Elsőbbség: 1978. VI. 15.)
12. 12. A 11. igénypont szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a teljesítményadó (301) tartalmaz feszültségváltót (401) és áramváltót (402) az áramváltó (402) áram/egyenfeszültségátalakítón (404) át komparátor fokozat (405) egyik bemenetére, a feszültségváltó (401) — négyzetes átlagképzőként kialakított — egyenfeszültségadón (403) át a komparátor fokozat (405) másik bemenetére csatlakozik és a komparátor fokozat (405) kimenete alkotja a teljesítményadó (301) (feszültségjel-)kimenetét. (Elsőbbség: 1978. VII. 27.)
13. 13. A 3—12. igénypontok bármelyike szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szabályozó főegység (302) tartalmaz első és második további komparátor fokozatot (503 és 502), melyek egy- 20 egy bemenete — ellentétesen polarizált szelephatású elemeken át — a szabályozó főegység (302) vezetőjelbemenetére (302a) csatlakozik, s melyek bemenetelre ellenálláshálózat (501) egy-egy csomópontja is csatlakozik, mely ellenálláshálózat (501) egyik leágazására áramirányra érzékeny kondenzátor (504) fegyverzete csatlakozik, az első komparátor fokozat (503) kimenete első kapcsolóáramkör (505) vezérlőbemenetére, a második komparátor fokozat (503) kimenete vezérelhető félvezető diódán (506) át második kapcsolóáramkör (507) 30 vezérlőbemenetére csatlakozik, mimellett az első kapcsolóáramkör (505), a vezérelhető félvezető dióda (506) és a második kapcsolóáramkör (507) soros áramköri ágat alkotnak, s a szabályozó főegység (302) tartalmaz nárom párhuzamos áramköri ágat, melyek közül az 35 első párhuzamos áramköri ág Zener-diódát (508), a második párhuzamos áramköri ág további kapcsolóáramkört (509) és a harmadik párhuzamos áramköri ág áramirányra érzékeny további kondenzátort (510) tartalmaz, a három párhuzamos áramköri ág egyik közös kivezetése a soros áramköri ág egyik kivezetésére — pl. a sza5 bályozó főegység (302) közös potenciálú pontjára —csatlakozik, a három párhuzamos áramköri ág másik közös kivezetése (511) egyfelől — célszerűen illesztő elemen, pl. ellenálláson át — a soros áramköri ág másik kivezetésére, másfelől további áramgenerátor (512) kilo menetére csatlakozik, s ez a másik közös kivezetés (511) közvetlenül vagy közvetve a szabályozó főegység (302) kimenetére (302b) is csatlakozik. (Elsőbbség: 1978. VII. 27.)
14. 14. A 13. igénypont szerinti rázóberendezés kiviteli 15 alakja, azzal jellemezve, hogy a három párhuzamos áramköri ág másik közös kivezetése (511) kétállású kapcsoló egyik álló érintkezőjén (513) át csatlakozik a kétállású kapcsolónak — a szabályozó főegység (302) kimenetét (302b) alkotó — mozgó érintkezőjére (515), míg a kétállású kapcsoló másik álló érintkezőjére (514) változtatható feszültségadó (516) kimenete van kötve. (Elsőbbség: 1978. VII. 27.)
15. 15. A 3—14. igénypontok bármelyike szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az ata25 pon — az alapból kiálló és a támasztófelület síkja fölé kinyúló — határoló szervek vannak elrendezve. (Elsőbbség: 1978. VII. 27.)
16. 16. A 15. igénypont szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a határoló szervek a sablont befoglaló kerület mentén elrendezett rudak. (Elsőbbség: 1978. VII. 27.).
17. 17. A 15. igénypont szerinti rázóberendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a sablon fenéklapjának külső (alsó) felületében fészkek vannak kialakítva és a határoló szervek a fészkekbe lazán illeszkedő cölöpök, melyek az alapban a sablon fészkei által meghatározott helyeken vannak megfogva. (Elsőbbség: 1978. VII. 27.)