Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 3212.39 Verfahren zur stufenlosen Regelung der Wuchtkraft von Schwingungserzeugern Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur stufenlosen Regelung der Wuchtkraft von Sehwingungserzeugern mit mindestens einer nmla.ufenden LTnwucbtmasse.
Gemäss dem Patentansprueh I des Haupt patentes zeichnet sich das Verfahren dadurch ans, dass der Drehbewegung des umlaufenden Teils des Sehwingungserzeugers eine Verstell- bewegung überlagert wird, die, ohne die Dreh- l@ewegung- zu behindern, sieh in einer Ände- rung- der Wuehtkraft auswirkt.
Zur Durchführung dieses Verfahrens ist im Hauptpatent aueh bereits ein Schwing-Lings- erzeuger beschrieben worden, bei dem die Un- wuclitniasse aus einem in einem umlaufenden Gehäuse versehiebbar gelagerten. Körper be stellt, dessen Abstand von der Rotationsachse des 'eliwingungserzeugers durch einen umlau- lenden, von aussen her verstellbaren Lind mit einer Sehrägfläehe versehenen Bolzen verän derbar ist..
Die Verstellung erfolgt. bei dieser _lnsfülirungsform also durch rein mechanische Mittel.
Wie sieh in praktischen Versuchen gezeigt. hat, lasen sich auf dieser Basis kleine und mittlere Baueinheiten von Vibratoren ohne weiteres herstellen.
Für gewisse Zwecke, insbesondere wenn es sich um Vibratoren grosser Wuchtleistung handelt, wie solche zum Beispiel für Tiefen- verdiehtungsgeräte benötigt werden, ergeben sieh bei der Anwendung rein mechanischer Verstelleinrichtungen dagegen unter Umstän den gewisse Schwierigkeiten, die hauptsäch- lieh durch die hier dann auftretenden gro ssen Kräfte und Flächenpressungen bedingt sind.
Hier soll die vorliegende Erfindung da durch Abhilfe schaffen, dass man zur stufen losen Regelung der Wuehtkraft von Schwin gungserzeugern einem als Kolben ausgebilde ten Teil der umlaufenden Unwuchtmasse mit Hilfe eines fliessfähigen Druckmittels eine Be wegung bezüglich der Rotationsachse der Un- wuchtmasse erteilt, und das Druckmittel, um die Drehbewegung nicht zu behindern, der Unwuchtmasse in axialer Richtung zuführt. Die Verstellung des Kolbens erfolgt hier also nicht mehr auf mechanischem, sondern auf pneumatischem oder hydraulischem Wege, vorzugsweise durch öldruck.
Um beim An- und Auslaufen des Schwin gungserzeugers ein Zurückschlagen des Kol bens zu vermeiden und ein feinfühliges Ar beiten des Sehwinglingserzeugers zu erreichen, wird vorteilhaft der Kolben durch eine Feder abgepuffert, die dem Druckmittel entgegen wirkt und dabei bestrebt ist, den Kolben so weit wie möglich von der Rotationsachse des Schwingungserzeugers zu entfernen.
Zweckmässig wird der Kolben in einer durchgehenden Querbohrung des umlaufen den Teils des Schwingungserzeugers verschieb bar geführt und diese Querbohrung auf bei den Seiten durch Deckel verschlossen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel eines Schwingungserzeugers zum Aus üben des Verfahrens gemäss der Erfindung in- Fig. 1 im Längsschnitt und in Fig. \? in einer Ansicht in Richtung des Pfeils ,El in Fig.1 veranschaulicht. An Hand von diesem Schwingungserzeuger ist auch das erfindungs gemässe Verfahren beispielsweise erläutert.
Wie aus Fig.1 der Zeichnung zu erken nen ist, werden die umlaufenden Teile des Schwingungserzeugers von einem in der hori zontalen Mittelebene unterteilten Gehäuse um schlossen, dessen Grundkörper aus einem Un terteil 1 mit der Grundplatte 2 und einem Oberteil 3 besteht. Im Oberteil 3 ist eine durch einen Deckel 4 verschliessbare Öffnung 5 vorgesehen, die es ermöglicht, schnell und ohne umständliche Nebenarbeiten an die in nenliegenden Teile heranzukommen, sei es zum Zweck der Wartung oder bei Instandsetzungs arbeiten.
In die aus Fig.l erkennbaren seitlichen Querbohrungen des Maschinengehäuses sind Ringflansche 5' eingepasst, in - denen die Aussenringe von Rollenlagern 6 sitzen. Diese Ringflansche sind bei 7 starr mit dem Ma schinengehäuse verschraubt.
Die erwähnten Rollenlager 6 dienen zur Lagerung des umlaufenden, als Ganzes mit Tr bezeichneten Teils des Schwingungserzeugers, auf dessen Aufbau weiter unten noch im ein zelnen eingegangen werden wird.
Die seitliche Fixierung der Rollenlager 6 erfolgt durch Ringflansche 8 bzw. Abschluss- deekel 9, 9', die jeweils starr mit. den zugehö rigen R.ingflansehen 5' verschraubt sind. Die Ringflansche 8 dienen gleichzeitig als Halte rungen für Dichtungen 10, deren Wirkung durch bei 11 angedeutete Labyrinthe unter stützt Rird. In gleicher Weise ist auch der in Fig.l linksseitig erkennbare Deckel 9' gegen den umlaufenden Teil des Schwin gungserzeugers abgedichtet. Zum Nachfüllen von Schmiermittel dienen Einfüllschrauben.1.2.
Der innerhalb des Gehäuses unterge brachte, umlaufende Teil des Schwingungs erzeugers besteht aus einem Rotor 13, der in den vorerwähnten Rollenlagern 6 leicht dreh bar lagert und über eine auf dem Wellen stumpf 14 sitzende, nicht dargestellte Keilrie menscheibe oder dergleichen in 'Umlauf ge- setzt wird. Der mittlere Teil dieses Rotors ist mit einer durchgehenden zylindrischen Quer bohrung 1.5 ausgestattet, in der ein Kolben 16 gleitbar geführt ist. Oben und unten ist die Bohrung 15 durch Deckel 17 bzw. 18 abge schlossen, wobei der Deckel 17 flüssigkeits- bzw. gasdiebt aufgesetzt ist.
Am untern Deckel 18 ist. ein Bock 19 be festigt, der einerseits als Anschlag zur Be grenzung der untersten Stellung des Kolbens 16 und zum andern als Halterung für eine 1)riiekfeder 20 dient, die sieh mit ihrem obern Ende ständig gegen den Boden 21 des Kol bens anlegt und infolgedessen bestrebt ist, die sen Kolben in die aus Fig.1 ersichtliche Lage zu verschieben. In dieser äussersten Stellung liegt der Kolbenkopf gegen den ringförmigen Ansatz 22 des Deckels 17 an.
Um ein seitliches Auswandern des obern Endes der Druekfeder zii verhindern, ist am Kolbenboden ein Ansatz 23 vorgesehen, der von der Feder 20 umfasst wird. Die Abdich tung des Kolbens 16 gegen die Zylinderlauf bahn wird in üblieher Weise durch Kolben ringe 24 bewirkt.
Die Zuführung des Druekmittels, das zweekinässig aus Drucköl besteht, weil dann gleichzeitig auch eine einwandfreie Sehmie- rung der Kolbengleitbahn gewährleistet ist, erfolgt über ein zentriseh zum Rotor 13 an geordnetes Anschlussstüek 25, dessen Flansch 26 mit dem Grehäusedeekel 9 verbunden ist.
Das reehtsseitige Ende des Anschlussstückes ist über eine Rohrleitung 27 mit der Druck leitung einer Drnekmittelquelle, beispiels weise einer Di-Licl@pumpe, verbunden. Der linksseitige, rohrförmige Abschnitt 28 des An- sehhissstiiekes ragt. in eine Bohrung 29 des Rotors hinein und ist nach aussen hin durch eine Stopfbüchse 30 abgedichtet.
Das Druckmittel fliesst von der Rohrlei tung 27 aus über eine Längsbohrung 31 des Ansehlussstüekes und von da aus über die Bohrungen 29, 32 und 33 des Rotors in die oberhalb des Kolbens befindliche Kammer, wobei der Kolben vom Druckmittel beauf- schlagt wird, Die Wirkungsweise des Schwingungserzeu gers ist folgende: Bei stillstehendem Rotor wird der Kolben 16 durch die Feder 20 in seine äusserste, aus Fig.l ersichtliche Stellung gedrückt.
Wird der Rotor nunmehr in Umlauf gesetzt, so un terstützt die auf den Kolben einwirkende Fliehkraft die Wirkung der Feder, so dass der Kolben dann also mit noch grösserem Auf lagerdruek gegen den Ringansatz 22 des Dek- kels 17 anliegt. In dieser Stellung der Teile besitzt der Sehwingungserzeuger seine grösste Wuelitkraft.
Wird nun der Kolben durch Betätigung eines in die Drtiekmittelleitung eingeschal teten, nicht dargestellten Regelventils der Wirkung des Druckmittels ausgesetzt, so wirkt dieses dem Druck der Feder 20 und der Flieh kraft entgegen und verschiebt den Kolben in Abhängigkeit vom jeweils eingestellten Druck mehr oder weniger in Richtung auf die Rota tionsachse des Schwingungserzeugers. Dement sprechend ändert sich aber auch die resultie rende Wuchtkraft. Diese Veränderung ist ausserordentlich feinfühlig und dabei stufenlos durchzuführen, weil es ja nur erforderlich ist, den Öldruck entsprechend einzuregeln. Die hierfür benötigten Steuereinrichtungen sind im Aufbau sehr einfach und daher im Betrieb wenig störanfällig.
Ihre Bedienung erfordert praktisch überhaupt keinen Arbeitsaufwand, so dass sich auch grösste Vibratorentypen sozu sagen mit. einem Finger in bezug auf ihre Wachtkraft regeln lassen.
Diese Veränderung der resultierenden ' Wuclitkraft kann dabei bis auf den \Wert Null herunter erfolgen, wenn man durch ent sprechende Bemessung und Gewichtsvertei- hing der Elemente des Rotors dafür sorgt, dass der Rotor in der untersten Kolbenstellung, also beim Aufsetzen des Kolbens auf den Bock 19, keine Unbalancen zeigt, das heisst in sich ausgewuchtet ist.
Selbstverständlich sind vielerlei Abwand lungen des beschriebenen Ausführungsbei spiels möglich. So kann zum Beispiel. die Fe der 20 ohne weiteres entfallen, weil in vielen Fällen die Pufferwirkunz des unter dem Kol- ben befindlichen Luftvolumens oder die Ge genwirkung der auf den Kolben einwirken den Fliehkraft allein schon ausreicht, um ein ruhiges und stossfreies Arbeiten des Schwin gungserzeugers zu gewährleisten. Ebenso könnte man den Kolben 16 als Hohlkörper ausbilden und ihn mit Blei oder einem andern Schwermetall ausgiessen oder füllen, um bei möglichst kleinen Gesamtabmessungen eine möglichst grosse resultierende Wuehtkraft zu erhalten.
Additional patent to main patent no. 3212.39 Process for the stepless regulation of the balancing force of vibration generators The main patent relates to a process for the stepless regulation of the balancing force of visual vibration generators with at least one incremental mass.
According to patent claim I of the main patent, the method is characterized in that an adjustment movement is superimposed on the rotary movement of the revolving part of the visual oscillation generator, which, without hindering the rotary movement, can be seen in a change Anger.
In order to carry out this process, the main patent has already described a vibrating ling generator in which the unwanted weight is displaced from a housing that is mounted around the circumference. The body is ordered, the distance of which from the axis of rotation of the vibration generator can be changed by a circumferential bolt that is adjustable from the outside and has a sawing surface.
The adjustment takes place. with this type of solution, therefore, by purely mechanical means.
As shown in practical experiments. has, small and medium-sized structural units of vibrators can be easily produced on this basis.
For certain purposes, in particular when it comes to vibrators with high balancing power, such as those required for deep compression devices, on the other hand, when using purely mechanical adjustment devices, certain difficulties arise under certain circumstances, which are mainly due to the occurring here The forces and surface pressures are conditioned.
The present invention is intended to remedy this situation by providing a movement in relation to the axis of rotation of the unbalanced mass to a part of the circulating unbalanced mass designed as a piston with the help of a flowable pressure medium, and the pressure medium, for the stepless regulation of the angry force of vibration generators In order not to hinder the rotary movement, feeds the unbalanced mass in the axial direction. The adjustment of the piston is no longer done mechanically, but rather pneumatically or hydraulically, preferably by means of oil pressure.
In order to avoid kickback of the piston when starting and stopping the vibration generator and to achieve a sensitive work of the Sehwinglingszeugers, the piston is advantageously buffered by a spring that counteracts the pressure medium and strives to the piston as far as possible to remove from the axis of rotation of the vibration generator.
The piston is expediently displaceably guided in a continuous transverse bore of the circumferential part of the vibration generator and this transverse bore is closed on the sides by a cover.
In the drawing, a Ausführungsbei is a game of a vibration generator for practicing the method according to the invention in Fig. 1 in longitudinal section and in Fig. \? illustrated in a view in the direction of the arrow, El in Fig.1. The method according to the invention is also explained, for example, on the basis of this vibration generator.
As can be seen from Figure 1 of the drawing, the rotating parts of the vibration generator are enclosed by a housing subdivided in the hori zontal central plane, the base body of which consists of a lower part 1 with the base plate 2 and an upper part 3. In the upper part 3 an opening 5 which can be closed by a cover 4 is provided, which makes it possible to get to the internal parts quickly and without inconvenient additional work, be it for the purpose of maintenance or repair work.
Ring flanges 5 ', in which the outer rings of roller bearings 6 sit, are fitted into the lateral transverse bores of the machine housing that can be seen from FIG. These ring flanges are rigidly screwed to the machine housing at 7.
The aforementioned roller bearings 6 are used to support the rotating part of the vibration generator, designated as a whole by Tr, the structure of which will be discussed in detail below.
The lateral fixing of the roller bearings 6 is carried out by means of ring flanges 8 or end caps 9, 9 ', which are each rigid with. the associated ring flanges 5 'are screwed. The annular flanges 8 also serve as holding stanchions for seals 10, the effect of which is supported by labyrinths indicated at 11 under Rird. In the same way, the lid 9 'visible on the left in Fig.l is sealed against the circumferential part of the vibration generator. Filling screws are used to refill lubricant. 1.2.
The housed within the housing, revolving part of the vibration generator consists of a rotor 13 which is easily rotatable in the aforementioned roller bearings 6 and over a butt 14 seated on the shafts, Veilrie menscheibe, not shown, or the like set in 'circulation becomes. The middle part of this rotor is equipped with a continuous cylindrical cross bore 1.5, in which a piston 16 is slidably guided. At the top and bottom, the bore 15 is closed by cover 17 and 18, respectively, the cover 17 being placed in a liquid-tight or gas-tight manner.
On the lower cover 18 is. a block 19 be strengthened, which serves on the one hand as a stop to limit the lowermost position of the piston 16 and on the other hand as a holder for a 1) riiekfeder 20, which see with its upper end constantly against the bottom 21 of the piston and consequently strives is to move this piston into the position shown in Fig.1. In this extreme position, the piston head rests against the annular shoulder 22 of the cover 17.
In order to prevent the upper end of the compression spring zii from migrating to the side, an extension 23 is provided on the piston head, which is encompassed by the spring 20. The sealing device of the piston 16 against the cylinder track is caused by piston rings 24 in the usual manner.
The supply of the pressure medium, which consists of pressurized oil, because at the same time a perfect sealing of the piston sliding path is ensured, takes place via a connecting piece 25 arranged centrically to the rotor 13, the flange 26 of which is connected to the gear housing cover 9.
The right-hand end of the connection piece is connected via a pipe 27 to the pressure line of a source of pressure medium, for example a Di-Licl @ pump. The tubular section 28 on the left-hand side of the jacket protrudes. into a bore 29 of the rotor and is sealed off from the outside by a stuffing box 30.
The pressure medium flows from the pipeline 27 via a longitudinal bore 31 of the connecting piece and from there via the bores 29, 32 and 33 of the rotor into the chamber above the piston, the piston being acted upon by the pressure medium Schwingungserzeu gers is as follows: When the rotor is stationary, the piston 16 is pressed by the spring 20 into its outermost position shown in FIG.
If the rotor is now set in rotation, the centrifugal force acting on the piston supports the action of the spring, so that the piston then rests against the ring shoulder 22 of the cover 17 with an even greater bearing pressure. In this position of the parts, the visual vibration generator has its greatest Wuelitkraft.
If the piston is now exposed to the action of the pressure medium by actuating a control valve not shown in the Drtiekmittelleitung, this counteracts the pressure of the spring 20 and the centrifugal force and moves the piston depending on the pressure set more or less in the direction on the axis of rotation of the vibration generator. However, the resulting impact force also changes accordingly. This change is extremely sensitive and can be carried out continuously, because it is only necessary to regulate the oil pressure accordingly. The control devices required for this are very simple in structure and therefore less prone to failure during operation.
Their operation requires practically no work at all, so that even the largest types of vibrators can be used. let one finger regulate their watchfulness.
This change in the resulting 'Wuclitkraft can take place down to the \ value zero if you ensure by appropriate dimensioning and weight distribution of the elements of the rotor that the rotor is in the lowest piston position, i.e. when the piston is placed on the bracket 19, shows no imbalances, i.e. is balanced in itself.
Of course, many modifications of the game Ausführungsbei described are possible. For example. The springs 20 are easily omitted because in many cases the buffer effect of the air volume under the piston or the counteraction of the centrifugal force acting on the piston is sufficient to ensure that the vibration generator works smoothly and smoothly. Likewise, the piston 16 could be designed as a hollow body and poured or filled with lead or another heavy metal in order to obtain the greatest possible resilience with the smallest possible overall dimensions.