AT118033B

AT118033B - Verfahren und Vorrichtung zur gegenseitigen Beeinflussung von schwingenden Gebilden und unzusammenhängenden Massen.

Info

Publication number: AT118033B
Authority: AT
Inventors: Georg Heinrich Schieferstein
Original assignee: Georg Heinrich Schieferstein
Priority date: 1928-06-23
Filing date: 1929-06-18
Publication date: 1930-06-10
Also published as: DE586620C

Description

Verf : thren und Vorrichtung zur gegenseitigen Beeinflussung von schwingenden Gebilden
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Seite (Fig. 2) des Gefässes an und fällt nach rechts hin ab, wenn die Bewegung in Richtung des Pfeiles 1 (Fig. 2) verläuft, und zeigt das umgekehrte Bild bei einem Bewegungsverlauf in Richtung des Pfeiles 11 (Fig. 3), d. h. die Relativbewegung der Flüssigkeit (Pfeil 111 und IV) wirkt der Bewegung des sie umschliessenden Körpers entgegen.

Vergrössert man die Frequenz immer mehr und mehr, so entstehen in dem Gefäss b turbulente Strömungen, deren einfachste Form aus Fig. 4 ersichtlich ist. Es geht aus den eingezeichneten Pfeilen der Fig. 4 hervor, dass die Strömung der Flüssigkeit in diesem Falle zum Teil in Richtung der Bewegung
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in Fig. 5 erkennbar sind, so wird die Flüssigkeit selbst und alle auftretenden Wirbelströmungen durch die Wände c, c durchschnitten, anderseits werden nun die verhältnismässig kleineren Materialquantitäten beiderseits durch die Wände c, c eingeschlossen, wodurch im Bewegungszustande eine grössere Reibung bzw. eine grössere Dämpfung entsteht.

Durch diese reibende und dämpfende Wirkung wird aber auch die betreffende Flüssigkeitsmenge rascher beschleunigt, und ein Vergleiehversuch mit Gefässen nach Fig. 1-4 und solchen nach Fig. 5 zeigt, was ohne weiteres einzusehen ist, dass turbulente Strömungen im Gefäss nach Fig. 5 erst bei wesentlich höheren Frequenzen auftreten. Es ist ferner ohne weiteres einzusehen, dass mit fortschreitender Unterteilung die Sshwingungszahl, bei der eine unzulässige Wirbelströmung auftritt, immer weiter steigt, so dass theoretisch auch bei ganz hohen Schwingungen das Auftreten turbulenter Strömungen in befriedigender Weise herabgemindert bzw. vollkommen vermieden werden kann.

Die spezifische, kinetische Leistungsübertragung zwischen dem Gefäss und der Gesamtflüssigkeit nimmt natürlieh mit fortschreitender Unterteilung in der Schwingungsrichtung durch Zwischenwände usw. bzw. die spezifische, potentielle Energieübertragung durch eine Unterteilung des Gefässes quer zur Schwingungsrichtung zu. Je nachdem, ob der gewünschte Effekt durch Anwendung der kinetischen oder der potentiellen Energieform gefördert wird, ist daher die Unterteilung in Richtung des Schwingungverlaufes oder quer zur Schwingungsrichtung zu steigern.

Der gewünschte Effekt ist natürlich unabhängig davon, ob das schwingende System zwangläufig nach Fig. 9 angetrieben wird oder als schwingungsfähiges Gebilde nach der schematischen Darstellung in Fig. 10 und 11 ausgeführt wird.

Zum Verständnis des beschriebenen Vorganges tragen die bekannten Wirbelstromerscheinungen der Elektrotechnik bei, die ebenfalls durch Zerlegen der durehflossenen Leiter herabgemindert bzw. beseitigt werden. Die in der Elektrotechnik angewendeten Unterteilungsmittel können in bezug auf Form und Richtung sinngemäss auf den vorliegenden Fall übertragen werden.

Ausser einer geschichteten Unterteilung nach Fig. 5 kann somit eine Unterteilung nach Fig. 6, die in Spiralform oder in Form konzentrischer Kreise um die Mittelachse verläuft, angewendet werden. In Fig. 7 ist eine Zerlegung in Prismen und in Fig. 8 eine solche, bei der Röhrenstäbe das Gefäss durchziehen, veranschaulicht, ohne dass damit die Möglichkeiten, wie ohne weiteres zu übersehen ist, erschöpft wären. Fig. 9 stellt ein zwangläufig schwingendes System dar, bei welchem das Gefäss b durch einen
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aus dem Gefäss b und den beiden elastischen Mitteln t, t bestehendes Gebilde vermittels der Welle x, x in den Lagern Wl-W3 geführt.

Im Punkte sind Schwunggewicht Ul'U2 angeordnet, die durch einen
Motor in und einen Riementrieb r in Umlauf versetzt, das schwingungsfähige Gebilde erregen, welches seine Amplitude je nach der dämpfenden Wirkung der erregten, in den Innenräumen von b befindlichen, unzusammenhängenden Masse (Flüssigkeit) einstellt. Ein anderes Ausführungsbeispiel für die gegenseitige
Beeinflussung schwingender und unzusammenhängender Massen ist das in Fig. 11 dargestellte, aus dem
Gefäss b und der bei y eingespannten Feder t bestehende, schwingungsfähige Gebilde.

Auch hier ist die unzusammenhängende Masse (Flüssigkeit) im Innern des Gefässes b in Form von Einzelschichten oder
Einzelströmungsfäden eingeschlossen, und die Energieentziehung zum Zwecke der Dämpfung des Systems oder zum Zwecke der Mischung oder Entmischung der in Schwingungen versetzten Flüssigkeit geschieht in der dargestellten Weise. Soll eine Welle gedämpft werden, so genügt es nach Fig. 12, zwei gegeneinander ausbalancierte Gefässe bl und & , die entsprechend unterteilt und mit flüssiger Masse usw. gefüllt sind, anzubringen. Man kann aber auch eine Anzahl solcher Gefässe zum vollen Schwungrad, wie punktiert eingezeichnet, ergänzen.

In jedem Falle ist die Länge der Gefässe bzw. die Unterteilung derselben quer zur Schwingungsriehtung abhängig von dem Ausschlag der betreffenden Schwingung bzw. der erwarteten potentiellen Wirkung, während Längsschichtung oder Unterteilung (in Richtung der schwingenden
Bewegung) von der beabsichtigten kinetischen Wirkung abhängig ist, d. h. mit zunehmender Querteilung steigt die potentielle Beeinflussung, mit zunehmender Längsteilung die kinetische gegenseitige Beein- flussung des schwingenden Gefässes und der Flüssigkeit.

Dämpfungsvorrichtungen, bei denen die einzelnen Räume grundsätzlich untereinander kommunizieren, sind insofern als gefährlich anzusehen, als sich eine durch unsymmetrische Anordnung der Flüssig- keit entstehende Schwunggewiehtwirkung während der Rotation selbsttätig bis zur eintretenden Kata- strophe zu steigern vermag. Von einem Kommunizieren einzelner Räume wird somit in vorliegendem

Falle nur dort Gebrauch gemacht, wo dies zur Entstehung einer Schwunggewichtwirkung nicht beitragen kann. So z. B. dürfen die einzelnen Räume der Gefässe b1 und b2 untereinander kommunizieren, dagegen darf auf keinen Fall die Flüssigkeit von b1 mit derjenigen von b2 kommunizieren.

Bei einer schwingenden Erregung körniger Materialien, die beispielsweise zum Zwecke der Entmischung erfolgt, empfiehlt es sich, die Zwischenwände an ihrer Basis nach Fig. 13 und 14 so breit oder die Teilung nach Fig. 15 so gross zu wählen, dass sich das Material zwischen denselben nicht einzuklemmen vermag.

Die praktische Verwendung der vorliegenden Erfindung ist insofern mannigfaltig, als sich die Eigenschaft flüssiger Mittel, einem schwingenden Mechanismus mit zirka 180grädiger Phasenverschiebung Energie zu entziehen, vorzüglich zur Dämpfung ungewollt auftretender Schwingungen in Maschinen und mechanischen Vorrichtungen eignet. Insbesondere fällt hiebei ins Gewicht, dass sich der Reibungskoeffizient der Flüssigkeit an den Wandungen nicht ändert, wodurch bekanntlich Dämpfungsvorrichtungen auf festen Stoffen oft unbrauchbar werden.

Ein weiteres praktisches Verwendungsgebiet ist die Mischung bzw. Entmischung flüssiger, körniger, staubiger und breiiger Materialien.

Man weiss seit langem, dass solche Materialien durch Schwingungen je nach der angewandten Frequenz und dem Schwingungsausschlag beeinflusst werden bzw. man konnte in Förderrinnen und andern schwingenden Vorrichtungen, z. B. auch beim Erschüttern feuchter Betonmassen, Mischung-un Ent- mischungseigenschaften oftmals sogar nebeneinander beobachten, ohne sie wegen ihrem unregelmässigen Auftreten rationell ausnutzen zu können. Die Erfindung, die es ermöglicht, das Material gleichmässig zu behandeln und turbulente Strömungen, die das Ergebnis verwischen, zu unterbinden, gestattet, den gewünschten Effekt in jedem einzelnen Falle zu erzielen.

PATENT-ANSPRUCHE :
1. Verfahren zur gegenseitigen Beeinflussung von schwingenden Gebilden und unzusammenhängenden Massen, dadurch gekennzeichnet, dass eine flüssige, körnige, staubige oder breiige, in einem Schwingungen ausführenden Gefäss eingeschlossene Masse so weit in Schichten oder Stromfäden zerlegt wird. dass eine Ausbildung turbulent (wirbelig) verlaufender Strömungen stark vermindert oder vollkommen verhindert wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterteilung pro Querschnittseinheit mit steigender Frequenz vermehrt und mit fallender vermindert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der gegenseitigen kinetischen Beeinflussung die Zerlegung parallel zur Schwingungsrichtung, zur Erhöhung der gegenseitigen potentiellen Beeinflussung die Zerlegung quer zur Schwingungsrichtung gesteigert wird.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, bestehend aus einem mechanische Schwingungen ausführenden Gefäss, welches teilweise mit flüssiger, körniger, staubiger EMI3.1 zahl durch mehr oder weniger Zwischenwände, Stäbe oder Röhren unterteilt ist.

5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung schwingender Systeme und unzusammenhängender Massen in offenen Gefässen erfolgt.

6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwände an ihrer Basis so stark verbreitert sind, dass ein Festklemmen körniger Materialien im Schwingungszustand nicht möglich ist.

7. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur solche Einzelbehälter (Röhren oder Schichten) miteinander kommunizieren, die, ohne einen Auswuchtfehler zu erhalten, verbunden werden können.