SE427480B

SE427480B - VIBRATOR UNIT

Info

Publication number: SE427480B
Application number: SE8105065A
Authority: SE
Inventors: Arne Hill
Original assignee: Arne Hill
Priority date: 1981-08-26
Filing date: 1981-08-26
Publication date: 1983-04-11
Also published as: GB2104187A; GB2104187B; SE8105065L; DE3231543A1

Description

3105065-o 2 eftersom arbetet kompliceras och kravet på utrustning för dess genomförande ökas. 3105065-o 2 because the work is complicated and the requirement for equipment for it implementation is increased.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett vibratoraggregat av här förut angivet slag, som är istånd att -inte blott utöva en ensriktad positiv longitudinell drivkraft på ett tillkopplat element utan också förmår bibringa detta element en stegvis roterande rörelse i en förutbestämd riktning, vilket visat sig avsevärt öka det påverkade elementets inträng- ningsförmåga.The object of the present invention is to provide a vibrator sets of the kind specified above, which are capable of -not merely exert a one-way positive longitudinal driving force on a connected element but is also able to impart this elements a stepwise rotating movement in a predetermined direction, which has been shown to significantly increase the penetration of the affected element. ability.

Enligt uppfinningen uppnås detta syfte därigenom, att vib- ratoraggregatets båda massor är anordnade att sättas i rörelse utefter sina respektive omloppsöanor med en hastighet, som cykliskt varierar under varje omloppsvarv och når ett maximum vid massornas ena passage av nämnda symmetriplan.According to the invention, this object is achieved by both masses of the rator unit are arranged to be set in motion along their respective orbital islands at a speed, which cyclically varies during each orbit and reaches a maximum at one of the masses' passage of said plane of symmetry.

Det skall här nämnas, att för bl.a. spontdrivning tidigare föreslagits vibratoraggregat, som förmår utöva en ensriktad longitudinell drivkraft på ett tillkopplat element genom att två lika stora obalanserade massor sätts i rörelse i varandra motsatta riktningar utefter likformiga omloppsbanor med under varje omloppsvarv cykliskt varierande hastighet. Dessa kända vibratoraggregat är emellertid inte istånd att bibringa det påverkade elementet någon roterande rörelse och allra minst en roterande rörelse i en förutbestämöar riktning, vilket i prak- tiken visat sig vara i hög grad önskvärt.It should be mentioned here that for e.g. sheet piling earlier vibrator unit has been proposed, which is capable of exercising a unidirectional longitudinal driving force on a coupled element by two equally large unbalanced masses are set in motion in each other opposite directions along uniform orbits with below each orbital cycle cyclically varying speed. These known vibrator assembly, however, is not capable of imparting it the element affected any rotating motion and at least one rotary motion in a predetermined direction, which in practice the bitch proved to be highly desirable.

För uppfinningens förtydligande skall i det följande och under hänvisning till bifogade ritningar beskrivas såväl en föredragen utföringsform av vibratoraggregatet samdsienligt upp- finningen uppnådda effekten. På ritningarna visar fig. l en sek- tion genom vibratoraggregatet sedd i stort sett från linjen I-I i fig. 2, medan fig. 2 visar en sektion tagen vinkelrätt mot sektionen i fig. 1. Fig. 3 är i sin tur ett kurvdiagram, som åskådliggör de vid ett vibratoraggregat enligt uppfinningen upp- trädande krafterna.For the sake of clarity of the invention, in the following and with reference to the accompanying drawings, both one is described preferred embodiment of the vibrator assembly is concomitantly the effect achieved. In the drawings, Fig. 1 shows a tion through the vibrator assembly seen substantially from the line I-I in Fig. 2, while Fig. 2 shows a section taken perpendicular to the section in Fig. 1. Fig. 3 is in turn a curve diagram, which illustrate in a vibrator assembly according to the invention emerging forces.

Det i fig. l och 2 visade vibratoraggregatet omfattar ett ytterhölje 1, som har en central geometrisk axel 2 och i vilket på ömse sidor om och på inbördes lika avstånd från denna geo- 8105065-0 3 metriska axel är lagrade två identiska men spegelvända sväng- hjulsenheter 3A och 3B. Dessa båda svänghjulsenheter är indi- viduellt roterbara kring en gemensam axel 4, som skär den geo- -metriska axeln 2 under rät vinkel, och drivs i varandra motsat- ta riktningar med inbördes lika hastighet av en gemensam motor 5 via en kugghjulstransmission 6.The vibrator assembly shown in Figs. 1 and 2 comprises one outer casing 1, which has a central geometric axis 2 and in which on both sides of and at equal distances from this geo- 8105065-0 3 metric axis are mounted two identical but mirror-inverted wheel units 3A and 3B. These two flywheel units are indi- individually rotatable about a common axis 4, which intersects the geo- -metric shaft 2 at right angles, and driven in opposite take directions at equal speeds of a common motor 5 via a gear transmission 6.

De båda svänghjulsenheterna 3A och 33 är ihåliga och inuti var och en av dem är anordnat ett ok 7, som till sitt utseende påminner om en vevaxel men som är fast förbundet med ytterhöl- Jet 1. Varje ok 7 omfattar ett par armar 8, som mellan sig upp- bär en tapp 9, vilken i förhållande till svänghjulsenheternas rotationsaxel 4 är förskjuten i den geometriska axelns 2 rikt- ning pà sådant sätt, att de bada okens tappar 9 kommer att vara koaxiella. Inuti varje svänghjulsenhet 3A resp. 3B är kring tappen 9 svängbart lagrad en obalanserad massa i form av en arm l0A resp. lOB, vars ena ände omsluter tappen 9 och vars andra, fria ände lämpligen är rörformad och fylld med etttungt material, exempelvis bly.The two flywheel units 3A and 33 are hollow and inside each of them is arranged an ok 7, which to its appearance reminiscent of a crankshaft but fixedly connected to the outer Jet 1. Each yoke 7 comprises a pair of arms 8, which are spaced apart. carries a pin 9, which in relation to the flywheel units axis of rotation 4 is displaced in the direction of the geometric axis 2 in such a way that the pins 9 of both baths will be coaxial. Inside each flywheel unit 3A resp. 3B is around the pin 9 pivotally mounted an unbalanced mass in the form of a arm l0A resp. 10B, one end of which encloses the pin 9 and whose other, free end is suitably tubular and filled with a heavy materials, such as lead.

Var och en av de båda armarna 10A och lOB omsluts av en i armens längdriktning med glidpassning rörlig medbringare ll, som med hjälp av koaxiella svängningstappar 12 är roterbart lagrad i tillhörande svänghjulsenhet 3A resp. 5B pà sådant sätt, att medbringaren ll kommer att medfölja i svänghjulsenhetens rotation kring axeln 4 och att därvid röra sig utefter en cir- kulär bana, såsom antytts i fig. l. Tack vare denna koppling mellan varje svänghjulsenhet 5A resp. BB och tillhörande arm lOA resp. lOB kommer de båda armarna att svängas kontinuerligt kring tillhörande tappar 9 med en hastighet, som cykliskt varie- rar under varje omloppsvarv, även om tillhörande svänghjuls- enhet roterar med konstant hastighet. Närmare bestämt kommer i det visade exemplet varje arm lOA resp. lOB att accelerera under sin rörelse nedåt från ett övre läge antytt vid 13 i fig. 1 till ett nedre läge antytt vid 14 och att retardera under sin rörelse uppåt.Each of the two arms 10A and 10B is enclosed by an i longitudinal direction of the arm with sliding fit movable carrier ll, which is rotatable by means of coaxial pivots 12 stored in the associated flywheel unit 3A resp. 5B in such a manner, that the carrier ll will be included in the flywheel unit rotation about the axis 4 and thereby moving along a circular path, as indicated in Fig. 1. Thanks to this coupling between each flywheel unit 5A resp. BB and associated arm lOA resp. lOB, both arms will be swung continuously around associated pins 9 at a speed which cyclically varies during each revolution, even if the associated flywheel unit rotates at a constant speed. Specifically comes in the example shown each arm 10A resp. lOB to accelerate below its downward movement from an upper position indicated at 13 in Fig. 1 to a lower position indicated at 14 and to retard during its movement up.

Sasom framgår av fig. 1 är nu medbringarna ll så anordnade i sina respektive svänghjulsenheter 3A och BB, att de båda 1 varandra motsatta riktningar svängande armarna 10A resp. lOB 8105065-0 4 alltid samtidigt når sina övre lägen 13 såväl som sina nedre lägen lä men mellan dessa lägen alltid befinner sig på varandra motsatta sidor om ett symmetriplan, som sammanfaller med vibra- toraggregatets geometriska axel 2 och med svänghjulsenheternas rotationsaxel 4. Samtidigt rör sig, såsom framgår av fig. 2,de båda armarna lOA och lOB i omloppsbanor, som är inbördes paral- lella men belägna på ömse sidor om den geometriska axeln 2 och på inbördes lika avstånd från denna.As can be seen from Fig. 1, the carriers 11 are now so arranged in their respective flywheel units 3A and BB, that they both 1 opposite directions pivoting the arms 10A resp. lobe 8105065-0 4 always simultaneously reaches its upper positions 13 as well as its lower ones modes lä but between these modes are always on each other opposite sides of a plane of symmetry, which coincides with the geometric axis 2 of the torque unit and with that of the flywheel units axis of rotation 4. At the same time, as shown in Fig. 2, the both arms 10A and 10B in orbits, which are mutually parallel. lella but located on either side of the geometric axis 2 and at equal distances from each other.

I det visade exemplet har de båda armarna lOA och lOB en tämligen stor fri längd, varför varje svänghjulsenhet 3A resp. 3B utformats med en radiell öppning 15 i sin periferi, genom vilken tillhörande arm tillåtes utskjuta under en del av sitt omloppsvarv. En sådan öppning kan dock avvaras, om armarna lOA och lOB istället görs kortare eller svänghjulsenheterna ges en större invändig diameter.In the example shown, the two arms 10A and 10B have one rather large free length, so that each flywheel unit 3A resp. 3B formed with a radial opening 15 in its periphery, through which associated arm is allowed to protrude during part of its orbital turns. Such an opening can, however, be dispensed with, if the arms 10A and 10B instead is made shorter or the flywheel units are given one larger inside diameter.

När svänghjulsenheterna 3A och EB via kugghjulstransmissio- nen 6 drivs av motorn 5 kommer de båda av armarna 10A och lOB representerade obalanserade massorna att tillsammans alstra krafter i den geometriska axelns 2 riktning och samtidigt även vridande moment kring denna axel. Dessa krafter och moment låter sig överföras till exempelvis ett pålningsrör 16 genom att rörets ena ände stelt förbindes med vibratoraggregatets ytterhölje 1 på sådant sätt, att aggregatets geometriska axel 2 sammanfaller med rörets 16 längdaxel. Förbindningen kan ske på godtyckligt känt sätt.When the flywheel units 3A and EB via the gear transmission When driven by the motor 5, the two come from the arms 10A and 10B represented unbalanced masses to generate together forces in the direction of the geometric axis 2 and at the same time also rotating torque around this axis. These forces and moments sound is transferred to, for example, a piling tube 16 by the tube one end is rigidly connected to the outer casing 1 of the vibrator assembly on such that the geometric axis 2 of the unit coincides with longitudinal axis of the tube 16. The connection can be made to any known way.

De av ett vibratoraggregat av här tidigare beskrivet slag alstrade krafterna är givetvis beroende av flera variabla fak- torer, såsom de obalanserade massornas storlek och tyngdpunkts- lägen relativt tapparna 9, avståndet mellan dessa tappar och svänghjulsenheternas rotationsaxel 4 samt avståndet mellan de obalanserade massornas omloppsbanor och aggregatets geometriska axel 2 (i fig. 2), men fördelas alltid i tiden på det sätt, som principiellt åskådliggöres av de båda koordinerade kurvorna 17 och 18 i fig. 3, av vilka kurvan 17 visar den longitudinella kraftens variation i tiden, medan kurvan 18 visar den vridande kraftens variation under samma tidsperiod.Those of a vibrator unit of the type previously described here The forces generated are of course dependent on several variable factors. such as the size and center of gravity of the unbalanced masses positions relative to the pins 9, the distance between these pins and the axis of rotation 4 of the flywheel units and the distance between them unbalanced mass orbits and the geometry of the unit axis 2 (in Fig. 2), but is always distributed in time in the way that principally illustrated by the two coordinated curves 17 and 18 in Fig. 3, of which curve 17 shows the longitudinal the variation of the force over time, while the curve 18 shows the rotational the variation of the force during the same time period.

Av kurvan 17 framgår tydligt, att den longitudinella driv- 8105065-0 5 kraften i den ena riktningen, nämligen i riktning nedåt i fig. l och 2, når ett väsentligt högre värde än i den andra riktningen, och gör detta mycket snabbt, dvs. under endast en liten del av den kompletta arbetscykeln. Därigenom uppnås en mycket kraftig slag- eller ståtverkan i nedàtriktningen. Av kurvan 18 framgår i sin tur, att vridkraften visserligen har lsamma amplitud i båda riktningarna men växlar snabbare i den ena riktningen än i den andra, vilket betyder att vibrator- aggregatet och därmed även det därav påverkade elementet kommer att sättas i stegvis rotation i nämnda ena riktning, vilket mycket gynnsamt påverkar elementets inträngningsförmåga.Curve 17 clearly shows that the longitudinal drive 8105065-0 5 the force in one direction, namely in the downward direction in Figs. 1 and 2, reach a substantially higher value than in the other direction, and does this very quickly, ie. under only one small part of the complete work cycle. Thereby one is achieved very strong impact or downward action. Of curve 18, in turn, shows that the torsional force does have same amplitude in both directions but changes faster in it in one direction than in the other, which means that the the unit and thus also the element affected by it will be set in stepwise rotation in said one direction, which very favorably affects the penetration ability of the element.

I vilken riktning den stegvisa rotationen sker beror på de obalanserade massornas rotationsriktning utefter sina omlopps- banor.The direction in which the stepwise rotation takes place depends on the the direction of rotation of the unbalanced masses along their orbital banor.

Det bör stå klart, att den eftersträvade gynnsamma effekten låter sig uppnås även med andra utformningar av vibrator- aggregatet än den här visade och beskrivna. Sålunda kan de obalanserade massorna på annat sätt bibringas den erforderliga, under varje omloppsvarv cykliskt varierande hastigheten, och massornas omloppsbanor behöver inte nödvändigtvis vara cirku- lära.It should be clear that the desired beneficial effect can also be achieved with other designs of vibrator the unit than the one shown and described here. Thus, they can unbalanced masses are otherwise imparted to the required, during each orbital cycle cyclically varying speed, and the orbits of the masses do not necessarily have to be teach.

Claims

8105065-0 6 Patent requirements Vibrator assemblies for generating both longitudinal forces in the direction of a geometric axis (2) as well as rotating moments about this axis and comprising two equally unbalanced masses (10A, movement in opposite directions along each of two uniform and mutually parallel orbits located on either side of and at equal distances from the geometric axis in such a way that the two masses always pass simultaneously a plane of symmetry coinciding with the geometric axis for the two orbits and between these passages are located on opposite sides of this plane of symmetry, characterized in that the two masses (IOA, 10B) are arranged to be set in motion along their respective orbits at a speed which varies cyclically during each orbital revolution and reaches a maximum at one of the masses' passage of said plane of symmetry.