SE461573B - Vibrationsanordning - Google Patents

Description

10 15 20 25 35 40 Z 461 573 centrifugalkraften. Den rörliga vikten innefattar en kolv, som styres medelst fluídtryck, och på grund av nyssnämnda fjäderverkan är förhållandet mellan fluidtrycket och den rörliga viktens förflyttning linjärt, vilket sålunda i hög grad underlättar och förenklar styrningen.

Som en alternativ utformning håller fjädern i det statio- nära läget den rörliga vikten i ett första läge på samma sida av rotationsaxeln som den fasta excentriska vikten. Rotering av det hjulliknande elementet kommer att belasta fjädern till dragning då den rörliga vikten svarar på centrifugalkraften.

Fjädern gör motstånd mot men förhindrar icke förflyttning av den rörliga vikten utåt tills en maximal förflyttning utåt av den rörliga vikten har uppnåtts vid vilket den rörliga vikten kombineras med den fasta vikten för att åstadkomma en maximal obalans och därför en maximal vibrationsrörelse. Det maximala förflyttningsläget utåt är uppnått då centrifugal- kraften hos vikten är lika med spänningskraften (eller åter- föringskraften) i fjädern. Tíllförsel av fluid under tryck till kolven utanför fjädern kommer att förflytta den rörliga vikten mot centrifugalkraften och, understött av fjädern, i en riktning radiellt inåt tills tyngdpunkten hos den rörliga vikten uppnår sitt ursprungliga stationära läge. Därefter kommer förflyttning av kolven och den rörliga vikten att kompri- mera fjädern tills tyngdpunkten för den rörliga vikten passerar axelns rotationsaxel varpå ytterligare förflyttning av kolven och den rörliga vikten kommer att förflytta tyngdpunkten förbi rotationsaxeln så att centrifugalkraften kommer att förflytta den rörliga vikten utåt. Kompressionskrafterna i fjädern kommer att göra motstånd mot men icke förhindra förflyttning utåt av den rörliga vikten. Vid den rörliga víktens yttersta läge kommer krafterna hos den rörliga vikten att balansera krafterna hos den fasta vikten så att det hjulliknande elementet är í balans och inga vibrationskrafter alstras av elementet. Förhållandet mellan fluidtrycket och förflyttníngen av den rörliga vikten är linjärt vilket underlättar styrningen och gör denna för- bestämbar.

Genom uppfinningen har sålunda åstadkommits ett aggregat varvid genom rotering av hjulet och den rörliga vikten med 180° relativt den fasta vikten ändras apparaten från ett system med trycket 0 och vibrationskraften O till ett system med trycket 0 10 15 20 30 35 40 U 461 575 och maximal vibrationskraft.

Uppfíflniflgßfl beskrives nu närmare med hjälp av på rit- ningarna visade utföringsexempel, där fig. 1 visar en sidvy av en vibrationsmatare enligt uppfinningen, fig. 2 visar i större skala en tvärsektion av ett av de båda hjulliknande organen, fäst vid motoraxeln, fig. 3 en del av fig. 2 illustre- rande den rörliga vikten i ett ändrat läge, fig. 4 visar ett längdsnitt taget huvudsakligen längs längdaxeln av aggregatet visat i fig. Z, fig. 5 visar i större skala en vy av en modi- fierad form av ett av de två hjulliknande elementen fäst vid motoraxeln, fig. 6 visar ett snitt taget huvudsakligen längs den horisontella axeln av aggregatet visat i fig. 5, fig. 7 är en vy liknande den i fig. 6 men enbart visande den rörliga vikten vid ena ändläget i bäraren, fig. 8 är en vy liknande fig. 6 men enbart visande den rörliga vikten vid det andra ändläget hos bäraren, fig. 9 är ett diagram som visar det linjära förhållandet mellan det pålagda trycket för att för- flytta den rörliga vikten och den obalanserade kraften, fig. 10 visar en delvis bortbruten vy av en annan modifierad form av uppfinningen, fig. 11 visar en ändvy av utformningen enligt fig. 10, fig. 12 visar en vy av den modifierade formen av uppfinningen visad i fig. 10 anpassad för en annan vibrations- kraftsuppsättning, och fig. 13 visar en ändvy av utformningen enligt fig. 12.

Fig. 1 visar en vibrationsmatare 10 liknande den som be- skrives i US patentskriften 3 358 815 och som innefattar ett materialbärande organ i form av ett tråg 11 anbragt på isole- rande fjädrar 12, vilka uppbäres av från en sockel 14 upprätt- stående ben 13. Den vibrationsalstrande anordningen innefattar en vibrator, som i sin helhet är betecknad med 15 och har en elmotor 16, vilken går med konstant hastighet. Elmotorn är förbunden med en konsol 17, som är fäst vid tråget 11 medelst gummiskjuvfjädrar 18, såsom exempelvis visas i US patenten 3 089 S82 och 3 358 815. Motorn 16 är sålunda förbunden med konsolen 17 via en fjäderanordning och motorn går med konstant hastighet nära den Motorn 16 har streckad linje och naturliga frekvensen hos fjäderanordningen. en motoraxel 20, som i fig. 2 är visad med denna uppbär vid vardera änden ett hjul- liknande organ 21, av vilka ett är visat och det andra är likadant utfört. På varje hjul på en sida av axelns 20 rota- 10 15 20 25 30 35 40 *i 461 573 tionsaxël är fäst en fast vikt 22. På varje hjul är vidare anbragt en cylinder 23, som sträcker sig radiellt på båda sidor om axeln 20. Cylindern har en ände 24 nära viktens 22 tyngdpunkt och den motsatta änden 25 på andra sidan av axelns rotationsaxel. Cylinderns ände 24 är tillsluten medelst ett lock 26, vid vilket är fäst en skruvfjäder 27. Inuti cylindern 23 är en vikt 28 fäst vid en i cylindern förskjutbar kolv 29.

Kolven och vikten bildar tillsammans en rörlig vikt inuti cylindern 23.

Locket 30 tillsluter cylinderns ände 25, så att det bildas en tryckkammare 31 mellan kolven 29 och locket 30.

En tryckfluidledning 32 är vid en ände förbunden med tryck- kammaren 31 och vid den andra änden med ett roterbart anslut- ningsdon 33, som är anbragt på axeln 20, såsom visas i fig. 1.

En tryckfluidledning 34 är vid en ände förbunden med anslut- ningsdonet 33 och vid den andra änden ansluten till en källa för tryckfluid, t.ex. tryckluft.

Tyngdpunkten för kolven (visad vid 35) och viktsystemet plus det parti av fjädern 36, som är beläget till höger om axeln sett i fig. 2 befinner sig i vilotillstándet i det visade läget. Efter igàngsättning och när motorn gär med av- sedd hastighet förflyttas kolven och vikten utåt från rota- tionsaxeln till det läge som visas i fig. 3. Genom rotationen sträcks fjädern 27 och utövar en dragkraft, som motverkar den på kolven och vikten utövade centrifugalkraften. I det läge av komponenterna, vilket visas i fig. 3, är den vibrations- kraft, som alstras av den fasta vikten 22 och fjäderpartiet till vänster om rotationsaxeln (sett i fig. 3), lika med och motsatt den vibrationskraft, som alstras av vikten, kolven och fjäderpartiet 36 till höger om rotationsaxeln, vilket har till följd att tråget 11 icke bibríngas någon vibrationskraft medelst vibratorn. När fluidtryck tillföres till tryckkammaren 31 genom ledningen 34, anslutningsdonet 33 och ledningen 32 bringas kolven och vikten att förflyttas åt vänster (sett i fig. 3), varvid fjäderspänningen till en början förstärker den kraft som utövas av tryckfluiden, men fjäderverkan avtager efter hand när kolven och vikten förflyttas mot rotationsaxeln (sålunda minskar den centrifugalkraft, som utövas på dessa komponenter), och slutligen, när kolven och cylindern har förflyttats ytter- ligare åt vänster förbi det läge som visas i fig. 2” motverkar 10 15 20 30 35 40 5 ._ 461 573 skruvfjädern ytterligare förflyttning av kolven och vikten, vilka sedan förflyttas åt vänster genom en kombination av fluidtrycket och centrifugalkraften.

När den centrífugalkraft, som alstras av den rörliga vikten och kolven är störst, såsom visas i fig. 3, och till- räcklig för att förflytta vikten och fjädern till det i denna figur visade läget mot inverkan av spänningen i fjädern, kommer sålunda fjäderspänningen att biträda fluidtrycket vid förflyttningen av fjädern och vikten åt vänster, varvid in- verkan från fjädern minskar till noll när kolven och vikten uppnår det läge som visas i fig. 2, och därefter hoptryckes fjädern och verkar i motsatt riktning mot fluidtrycket när kolven och vikten förflyttas ytterligare åt vänster från det i fig. 2 visade läget, vilken förflyttning av kolven och cylindern alstrar en centrifugalkraft, som strävar att för- flytta dem utåt mot den fasta vikten 22.

Fig. 4 är ett längdsnitt av det hjulliknande elementet 21 visande den fasta vikten 22 fäst vid elementet 21 och visande tyngdpunkten 35 för den rörliga vikten 28 i det stationära läget (före igångsättning av rotation hos motorn och det hjulliknande elementet 21).

Den modifierade utformningen av uppfinningen visad i fig. 5-8 har en motoraxel 120 som uppbär två hjulliknande element 121, av vilka ett är visat. En fast vikt 122 är fäst på vardera hjulet på ena sidan av axelns 121 rotationsaxel.

En cylinder eller ett bärorgan 123 som sträcker sig radiellt på ömse sidor om axeln 121 har en längsgående axel som ligger i ett plan som passerar genom tyngdpunkten för den fasta vikten 122 och genom axelns 121 rotationsaxel. Cylindern eller bär- organet 123 har en änddel 124 nära tyngdpunkten för den fasta vikten 122 och har en motstâende änddel 125 på den diametralt motstâende sidan av axelns rotationsaxel. Ett lock 126 till- sluter cylinderns 123 ände 124 med en stötdämpare eller ett stopporgan 140 sträckande sig genom dess míttdel in i änddelens 124 inre.

En skruvfjäder 127 är fastsatt vid locket och är belägen i cylinderns änddel 124. En vikt 128 är fastsatt vid en kolv 129 som är glidbart monterad i cylindern eller bärorganet 123 med ett andra gängat stoppelement 141 sträckande sig från mitt- delen av ena änden av kolven 129 mot stopporganet 146. Fjäderns 10 15 20 25 30 35 40 6 461 573 127 ändar är fastsatta vid stoppelementen 140, 141 eller vid locket 126 och vid ena änden av kolven 128. Ställmuttrar 142 resp. 143 är gängade på stoppelementen 140, 141 för att ställa in lägena för stoppelementen relativt varandra. I det hjullíknande elementets viloläge eller stationära läge är, såsom visas i fig. 5 och 6, tyngdpunkten 135 för vikten 128 förskjuten till höger om rotationsaxeln. Beskrivet på annat sätt är tyngdpunkten 135 för den rörliga vikten 128 förskjuten ut från rotationscentrum för hjulet på den sida av rotationscentrum som är motsatt mot fjädern 127, med fjädern i sitt neutrala icke sammanpressade, icke utdragna läge. Tyngdpunkten för den rörliga vikten 128 är förskjuten utåt från hjulets rotationsaxel så att centrifugalkrafterna kommer att verka på den rörliga vikten 128 vid rotering av hjulet.

Ett lock 130 tillsluter änden 125 hos cylindern för att däri bilda en tryckkammare 131 mellan ena änden av kolven 129 och locket 130. En fluidtryckledníng 132 ansluter vid ena änden till tryckkammaren 131 och vid sin andra ände till ett roterbart anslutningsdon 133 monterat på axeln 120. En fluíd- tryckledning 134 ansluter vid ena änden till anslutningsdonet 133 och vid sin andra ände till en källa för fluid under tryck.

Fluiden kan vara hydraulisk eller pneumatisk, t.ex. luft.

Vid igångsättning, med inget tryck i kammaren 131, och då motorn uppnår drifthastighet, kommer kolven och vikten 128 att förflyttas radiellt utåt från rotationsaxeln till läget visat i fig. 7. Rotationen av hjulet sträcker ut fjädern 127 i spänning motsatt centrifugalkraften fràn kolven och vikten tills, vid motorns normala varvtal, ett jämnviktsläge uppnås, dvs. då centrifugalkraften från den rörliga vikten och kolven är lika med spänningskraften i fjädern. I jämnvíktsläget visat i fig. 7 med motorn löpande på märkvarvtal, kombineras centri- fugalkraften (FZ) verkande på den fasta vikten 122 med centri- fugalkraften (P1) för den rörliga vikten 128 och kolven 129 för att alstra den maximala vibrationskraften (F1 + P2 = Max.) för överföring av vibratorelementet till tráget.

Tillförsel av tryck genom ledningarna 134, anslutnings- donet 133 och ledningen 132 in i tryckkammaren 131 kommer att förflytta kolven 129 och vikten 128 åt vänster såsom visat i fig. 8, med spänningen i fjädern 127 ursprungligen-biträdande 10 15 20 25 30 35 40 É- 461 573 kraften utövad av tryckfluiden. Den inverkan som åstadkommas av fjädern till trycket i kammaren minskar till 0 då spänningen i fjädern når 0. Centrifugalkraften utövad av den rörliga vikten 128 och kolven 129 minskas gradvis till 0 då tyngd- punkten för den rörliga vikten och kolven når axelns 120 rotationsaxel. Ytterligare ökning av trycket i kammaren 131 kommer att förflytta den rörliga vikten 128 och kolven 129 förbi axelns rotationsaxel varvid centrifugalkrafterna kommer att verka på den rörliga vikten vilken tillsammans med trycket i kammaren kommer att trycka samman fjädern 127. Sammantryck- ningen av fjädern 127 ger motstånd mot men neutraliserar icke krafterna alstrade av trycket i kammaren 131 och centrifugal~ krafterna verkande på vikten 128 och kolven 129. Krafterna (P1) hos den rörliga vikten 128 och kolven 129 fortsätter att minska vibrationskrafterna (FZ) alstrade av den fasta vikten 122 tills krafterna (P1) balanserar krafterna (FZ) varpå inga vibrationskrafter överföres av víbratorelementet till tråget 11.

Med motorn igång och hjulet roterande har fjädern 27 i versionen enligt fig. 2-4 en änddel som sträcker sig förbi axelns rotationsaxel och bidrar därför till balanserings- kraften i systemet genom att centrifugalkrafterna verkande på den delen av fjädern som ligger på höger sida om rotatíons- axeln verkar att delvis balansera centrifugalkrafterna verkande på den del av fjädern som ligger till vänster om rotations- axeln. Då fjädern sträcks ut eller trycks ihop varierar in- verkan på systemet. I versionen enligt fig. 5-8 ligger fjädern 127 på vänster sida om rotationsaxeln så att dess centrifugal- effekt alltid är i en riktning som bidrar till balanseríng av centrifugalkraften från den fasta vikten 122. I fjäderns fullt utdragna läge enligt fig. 7 är fjäderns tyngdpunkt närmare rotationscentrum så att centrifugalkraften som bidrag till systemet är mindre än då fjädern är sammanpressad i det yttre läget såsom visas i fig. 8.

Vilket som helst statiskt tryck kan användas i kammaren 131 vilket tryck kan åstadkommas medelst en pneumatisk fluid, hydraulisk fluid eller andra vätske- eller gasformiga fluider såsom olja, luft eller liknande. Anordningen har fungerat problemfritt användande fluider med ett tryck av från O till 550 kPa. Läget för den rörliga vikten àstadkommes alltid av 10 15 20 Z5 30 35 40 É 461 573 tryckbalansen som är en kombination av centrifugalkraft och fjäderkraft. Diagrammet i fig. 9 visar det linjära för- hållandet mellan det pâlagda trycket (pàlagt pà kolven i kammaren 131) och den obalanserade kraften (såsom överförd till tråget). Trycket pâlagt i kammaren 131 överföres direkt till den obalanserade kraften. Linjen A i diagrammet visar den linjära funktionen hos apparaten i fig. 5-8 varvid trycket 0 i kammaren 131 med motorn gående med nominellt varvtal kommer att alstra en maximal obalanserad kraft för systemet.

Vid 275 kPa i kammaren 131 kommer den obalanserade kraften att vara ungefär hälften och vid 550 kPa kommer den obalanse- rade kraften att vara 0, dvs. inga vibrationskrafter överföres då till tràget. Linjen B visar den linjära funktionen hos apparaten enligt fig. 2-4 i vilken då ett tryck av 550 kPa pâlägges i kammaren 131 med motorn gående med nominell hastig- het alstras den maximala obalanserade kraften och maximala vibrationskrafter överföres till tråget. Vid 275 kPa är den obalanserade kraften ungefär hälften och vid 0 kPa är den obalanserade kraften 0.

I den modifierade form av uppfinningen som visas i fig. 10-13 visas en apparat i vilken det statiska läget för den rörliga vikten i förhållande till den fasta vikten är omvänd- bart så att i en uppsättning användes förhållandet enligt fig. 2-4 (0 kPa tryck i kammaren ger 0 i obalanserad kraft) och i den andra uppsättningen användes förhållandet enligt fig. 5-8 (0 kPa tryck i kammaren ger maximala obalanserade krafter).

Hjulet 222 visas i tre delar 250, 252, 254 med änddelar 250 och 254 utformade som spegelbilder av varandra och ut- bytbart fastskruvade medelst skruvar 256 vid den centrala delen 252. Den centrala delen 252 har ett axiellt hål 258 liggande i linje med pucklar 260 på änddelarna 250, 254.

En cylindrisk utformad hylsa 262 bildande en cylinder eller bärare 264 är inpassad och fastsatt i det axiella hålet 258 och sträcker sig med en ände in i puckeln 260.på änddelen 250. En rörlig vikt 228 är förskjutbart belägen i cylindern 264 och har en kolv 266 fastsatt därvid vid cylinderns till- slutna ände 268 för att bilda en tryckkammare 231 mellan kolven 266 och cylinderns 264 ände 268.

En skruvfjäder 227 är fastsatt vid puckeln 260 hos änd- delen 254 medelst en skruv och mutter 270 fastsättande en 10 15 20 25 30 35 40 Gl 461 575 ändslinga 271 av fjädern vid änddelen 254. Den andraänden av fjädern 227 är fastsatt vid den rörliga vikten 228 och kolven 266 medelst en genomgående skruv 272 och mutter 274 passerande genom slingan 275 vid andra änden av fjädern 227.

Hjulet 222 drivs av motoraxeln 220 som uppbär ett dubbelt hjul 221 vid andra änden av axeln. Hjulet 221 är fastskruvat medelst skruvar 276 vid en fast vikt 222 vilken vikt i sin tur är fastsatt vid motoraxeln. Den fasta vikten 222 har en tyngdpunkt som ligger utanför (eller under í fig. 10) axelns rotatíonsaxel. Bäraren eller cylindern 262 har en längsgående axel som ligger i ett plan som går genom tyngdpunkten för den fasta vikten 222 och genom axelns 220 rotatíonsaxel.

En fluidtryckledning 232 ansluter vid ena änden av tryck- kammaren 231 och vid sin andra ände till ett roterbart an- slutningsdon 233. En fluidtryckledníng ansluter anslutnings- donet 233 till en källa för fluid under tryck. Fluiden kan vara hydraulisk eller pneumatisk, t.ex. luft.

I det statiska läget enligt fig. 10 och 11 ligger tyngd- punkten för den fasta vikten under axelns rotatíonsaxel och fjädern 227 placerar tyngdpunkten för den rörliga vikten 228 på motstående sida av axelns rotatíonsaxel. Funktionssättet för anordningen enligt fig. 10 och 11 är detsamma som för fig. 2-4 varvid vid nominell rotationshastíghet och trycket 0 i kammaren 231 den rörliga vikten kommer att balanseras av spänningskraften i fjädern och av den fasta vikten så att inga vibrationskrafter alstras. Vid maximalt tryck i kammaren kommer den rörliga vikten att förflyttas mot sammantryckningen i fjädern och alstra maximala vibrationskrafter.

Lossande av skruvande 276 och vridning av hjulet 221 relativt den fasta vikten 222 med 1800 och àterinsättning och fastskruvning av hjulet 221 vid den fasta vikten 222 kommer att resultera i utformningen enligt fig. 12 och 13 varvid tyngdpunkten för den rörliga vikten 228 är på samma sida av axelns rotationsaxel som tyngdpunkten för den fasta vikten. En konstruktion likadan som konstruktionen och med samma funktionssätt som den i fig. 5-8 blir då resultatet var- vid vid trycket 0 och nominell rotatíonshastighet alstras maximala vibrationskrafter och vid maximalt pålagt tryck i kammaren 231 kommer de alstrade vibrationskrafterna att vara 0. 10 461 575 ID Apfiaraten enligt fíg. 10-13 kan således fungera på endera av de två alternativa sätten genom enkel omorientering av hjulet relativt den fasta vikten med 1800.

Det är speciellt fördelaktigt att använda en skruvfjäder i det visade arrangemanget beroende på det faktum att utböj- ningen hos en skruvfjäder i endera dragriktningen eller samman- pressningsriktníngen är direkt proportionell mot kraften, dvs. är ett linjärt förhållande. Detta linjära förhållande bidrar till lätthcten och noggrannheten hos styrningen av vibrations- kraften alstrad av systemet.

Claims (3)

10 15 20 25 30 35 40 H .Fn G\ -à G1 ~:1 CN Patentkrav

1. Anordning för att variera vibrationskraften alstrad av en roterande massa innefattande en roterbar axel (120), en vikt (122) fastsatt vid axeln (120) med sin tyngdpunkt för- skjuten från axelns rotationscentrum, en bärare (123) fastsatt vid axeln (120) och sträckande sig radiellt i förhållande till denna pà båda sidor av axelns (120) rotationscentrum, vilken bärare (123) har en längdaxel som ligger vinkelrätt mot axeln (120) och passerar genom tyngdpunkten för den fasta vikten (122), rörlig längs bärarens (123) längdaxel, drag- och tryckfjäder- och en andra vikt (128) belägen i bäraren (123) och organ (127) fastsatt vid ena änden (124) av bäraren (123) och vid andra änden vid den andra vikten (126), k ä n n e- t e c k n a d ursprungligen placera tyngdpunkten (135) för den andra vikten av att fjäderorganet (127) är anordnat att (128) inte bara förskjuten fran axelns (120) rotationscentrum utan ocksa pà samma sida av axelns rotationscentrum som tyngd- punkten för den fasta vikten (122), och innefattar organ (129; 131-133) för att förflytta den andra vikten (127) antingen till ett valt läge pà samma sida av axelns (120) rotations- centrum som den fasta vikten (122) för att öka vibrations- krafter alstrade av anordningen eller till nagot valt läge pa motsatt sida av axelns (120) rotationscentrum i förhållande till den fasta vikten (122) for att miska vibrationskrafter alstrade av anordningen.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att organet för att förflytta den andra vikten (128) är en kolv (129) belägen i bäraren (123) och ansluten till den andra vikten (128), och varvid hydrauliskt eller pneumatiskt tryck pàlägges pà kolven (129) för att förflytta tyngdpunkten (135) för den andra vikten (128) fràn ett läge pá samma sida av axelns (120) rotationscentrum som kolven (129) till ett läge pà motsatt sida av axelns (120) rotationscentrum.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att den roterande massan innefattar en hjulliknande anord- ning (221) med en fast vikt (222) monterad pà den hjulliknande anordningen (221) med sin tyngdpunkt pá ena sidan av axelns (220) rotationscentrum, och varvid bäraren innefattar en cylinder (264) monterad på den hjulliknande anordningen (221) 461 573 Q med längdaxeln för cylindern (264) passerande genom axelns (220) rotationscentrum och liggande vinkelrätt mot axeln, samt organ för att placera den hjulliknande anordningen (221) i ett av tvà lägen på den fasta vikten (222), varvid ett läge placerar den rörliga andra vikten (228) pà samma sida av rotationsaxeln som den fasta vikten (222) och den andra läget placerar den rörliga vikten (228) på motsatt sida av rota- tionsaxeln i förhållande till den fasta vikten (222). v;