CZ9700789A3 - Vibrační generátor a stroje s takovým generátorem - Google Patents

Description

Vynález se týká vyváženého vibračního generátoru typl je uvedený v úvodní části nároku 1, a rovněž stroje se zabudovaným vibračním generátorem typu, který je uvedenj úvodní části nároku 8.

01§0Q , kter I £ L ý

Ϊ Γ, 0

Dosavadní stav techniky

Vibrační generátory se používají v mnohých průmyslových odvětvích, kde se vyskytuje potřeba mít dobře definované vibrace, například při provozu vibračních žlabů, vibračních dopravníků, vibračních sít a pod.

Známé vibrační generátory mohou být utvářeny jako vibrační motor, to znamená elektromotor s protizávažími, namontovanými v ložiskách nápravy, jako mechanický vibrátor s navzájem spojenými nápravami a s protizávažím, kdy jsou tyto nápravy poháněny vnějším motorem, nebo tzv. elektromagnetické vibrátory, u kterých elektromagnety tvoří hnací agregát v systému vlastního kmitočtu.

Známé vibrační generátory se montují na objekty nebo stroje, u kterých se předpokládá výskyt oscilací. Stroj je běžně připojen k základně pomocí pružin. U známých konstrukcí, zvláště pak u větších vibračních strojů, se nechtěné vibrace přenáší přes podpěry do základny, což pro okolí znamená velké potíže a nechtěnou ztrátu energie.

Jestliže se podaří zkonstruovat vibrační stroje v souladu s tzv systémem vlastních kmitočtů, existuje možnost eliminace, přenosu nežádoucích vibrací, a to ve velkém měřítku, ze stroje do základny, se současným snížením požadavků na energii během činnosti stroje. Proto se věnuje značné úsilí sestavení vibračního generátoru a vibračních strojů, jako systému s vlastním kmitočtem, což je cílem i tohoto vynálezu.

Systém s vlastním kmitočtem je často budován tak, že se dvě hmoty připojí k pružinám, které se během provozu projevují jako protioscilační prvky, přičemž energie pravidelně přechází z napínaných pružin do pohybující se hmoty a zpět do napínaných pružin. Velkou výhodou systémů s vlastním kmitočtem je potřeba pouze středně velké síly k tomu, aby se systém poprvé přiměl oscilovat, s frekvencí blízké rezonanční frekvenci. Kromě toho je obecně známo, že individuálním pružným zavěšením každé protioscilační hmoty se problémy s přenosem vibrací do základny mohou omezit.

Z publikace DE 1.017.530 je znám způsob podpory stroje s vlastním kmitočtem, kde středy dvou protioscilačních hmot leží na tzv. čáře pohybu, kde jsou dvě vložené rezonanční pružiny umístěny vůči těžišti celkové hmoty tak, že každá hmota opisuje, vzhledem k základně, svoji vlastní dráhu pohybu, a kde pružné spojeni se základnou pomocí závěsných pružin je provedeno pružinami, které mají vůči relevantní hmotě proporcionální konstanty.

Z EP 512,261 známe prstencovítý dopravník s vibračním generátorem s protioscilační hmotou, který je vytvořený tak, že se pružinová konstanta celého pružinového systému může měnit nastavováním pomocí ručně ovládaného kolečka. Pružiny jsou uchyceny v zádržném mechanismu, který zahrnuje držák axiálně procházející smyčkami pružin, a zahrnující na každém konci ruční kolečko pro nastavení celkové délky pružin. Tím lze u systému nastavit rezonanční nebo vlastní frekvenci. Možná nerovnováha z hlediska hmotnosti se dá okamžitě odstranit seřízením mechanismu, čímž se lze vyhnout přenosu oscilačni energie vzniklé z nerovnováhy do základny a podobně.

Z USA patentu 3,291,289 je dále známý vibrační dopravník, u kterého protioscilační hmoty zahrnují systém s vlastním kmitočtem, přičemž protioscilační hmoty tvoří dopravník. Všechny pružinové systémy vytvářející část vibračního systému jsou vytvořeny ze dvou pružin umístěných sériově a axiálně vůči sobě, a jsou navzájem spojeny pomoci podpěry. Spojovací bod musí vytvářet pružný středový bod pružin. Zamezilo se přenosu oscilací do základny, což záviselo na tom, jak blízko byla podpěra umístěna k pružnému střednímu bodu pružin.

Podstata vynálezu

Sestavením vibračního generátoru podle vynálezu, který je uvedený a charakterizovaný v nároku 1, nebo vibračního stroje podle nároku 8, existuje možnost zcela se vyhnout, a to praktickým způsobem, přenosu oscilací, a tím i energie, do základny. Rezonanční pružiny ve tvaru spirálových pružin se používají nejen jako podpůrný prvek, ale rovněž jako resonanční pružiny pro protíoscilační hmoty. Podle tohoto vynálezu se tyto spirálové pružiny mohou otáčet okolo svých os, přičemž je nutné věnovat pozornost skutečné délce zdvihu protioscilačních hmot, přičemž je to celkový statický bod pružinové cívky, který je připojen k rámu a tím k podlaze nebo základně, čímž se oscílační energie přenáší do podlahy nebo do základny.

Jednoduchým způsobem se zde umožňuje realizace následovně úpravy vibračního stroje, nebo nastavení vibračního generátoru vůči stroji se kterým je spojen, čímž se zcela vylučuje přenos vibraci do základny nebo rámu stroje.

Kromě toho se v praxí ukázalo, že ztráty jsou u tohoto vynálezu menší, než u dosud známých generátorů nebo strojů. Zmenšila se i hmotnost generátoru nebo stroje, a tím se zmenšily i náklady na jejich pořízení, snížila se i hladina hluku, jelikož pohyby jsou harmonické, přičemž mohou vyloučit nepříjemné vyšší harmonické tóny vznikající u dosavadních konstrukcí. Uvedené výhody zvyšuji možnost uplatnění v mnoha oblastech aplikace, na rozdíl od dosavadní konstrukce, kde uplatnění není tak široké. Samotný generátor a samozřejmě i jeho vnější skříň, zůstává v klidu, takže ho lze použít i u váhy, aniž by docházelo k narušení procesu vážení. Generátor se může zabudovat i do zvláštních strojů, například do dopravních prostředků.

U jistých provedeních strojů s vibračním generátorem, podle tohoto vynálezu a podle nároku 8, se může do generátoru zabudovat vyvážený hnací systém. Běžně budou protioscilační hmoty, které jsou zavěšené na rezonančních pružinách, jak je to uvedeno v úvodní částí nároku 1, podporovány pouze pružinami, takže jediné pevné spojení se základnou, nebo podobnou podpěrou, vychází ze závěsného bodu pružiny. U některých typů strojů se známým způsobem přidává jedna nebo více vodících destiček, to znamená od žlabu k základně na výstupním konci žlabu u tzv. vibračních dopravníku, čímž se hmotám zajistí správný pohyb posunu.

Vibrační generátor, nebo stroj, je sestaven způsobem uvedeným a charakterizovaným v nároku 2 nebo 9, kdy se docílilo snížení počtu pružin na polovinu, ve srovnání se známými stroji, snížení výrobních nákladů a snížení hmotnosti, aniž by tento způsob přinesl jakékoliv nevýhody. Navíc se eliminoval problém se vzájemným spojením pružin (spojených sériově), v souvislostí s USA patentem 3,291,289.

Vibrační generátor nebo stroj je sestaven způsobem, kterému se dává přednost, uvedeným a charakterizovaným v nároku 3 nebo 10. Zavěšení zde vytváří vhodné tuhé spojení se strojem nebo vybavením, na které se mají vibrace přenášet, aniž by vznikal hluk, ztráty a jiné nevýhody s tím spojené.

Vyvážený vibrační generátor, podle tohoto vynálezu, zahrnuje zabudovaný vyvážený hnací systém, který se může sestavit tak, jak je to uvedeno a charakterizováno v nároku 4, nároku 5 nebo 6. Poskytuje se možnost vyrábět jednoduchou robustní konstrukci, bez nevýhod známých u dosavadních systémů, kde je možnost dosáhnout mnohem větších délek zdvihů než u známých vibrátorů. Konstrukce podle tohoto vynálezu, je zvláště vhodná pro ovládání a regulaci frekvenčními měniči, používá-li se standardní motor, který umožňuje jednoduché připojení k hlavnímu zdroji proudu s frekvencemi, které se liší od frekvencí, pro které je motor uzpůsoben, například k mobilní elektrárně a pod.

Vyvážený vibrační generátor, podle tohoto vynálezu, může být sestaven jako zcela nezávislá jednotka, tak jak je to uvedeno a charakterizováno v nároku 7. Vynález poskytuje zcela nový vibrátor ve formě kompaktní vibrační jednotky, která se může montovat na všechny druhy vibračních strojů, například na malé zásobovací dopravníky, dopravníky, síta a pod. Po namontování vibračního generátoru na zařízení, kterému má poskytnout vibrační energii, se upraví rezonanční pružiny tak, aby výsledné zařízení mělo optimální vlastnosti, zvláště s přihlédnutím k nutnosti vyhnout se přenosu vibrací a vibrační energie na rám stroje nebo na základnu.

Přehled obrázků na výkres e.pXř

Vynález bude nyní popsán mnohem podrobněji s odkazem na výkresy, na kterých:

obr.l znázorňuje vibrační generátor podle tohoto vynálezu, kdy je tento generátor zobrazený v řezu a je připojený ke žlabu dopravníku, obr.2 znázorňuje vibrační generátor z obr.l, ale bez pláště a bez žlabu dopravníku, přičemž generátor je zobrazen při pohledu ve směru II-II na obr.l, obr.3 znázorňuje vibrační generátor při pohledu ve směru III-III na obr.l, obr.4 znázorňuje zvětšený detail, částečně v řezu, nastavitelného zavěšení spirálové pružiny, obr.5 znázorňuje stejný detail jako na obr.4, ale pozorovaný ve směru V-V na obr.4, obr.6 znázorňuje žlab dopravníku s trychtýřem, částečně v řezu, a s vibračním generátorem podle tohoto vynálezu, obr.7 znázorňuje zvětšené druhé provedení nastavitelného zavěšení spirálové pružiny.

Příklady provedení vynálezu

Na obr.l - 3 je znázorněn vyvážený vibrační generátor 1 podle tohoto vynálezu, který je na zobrazeném příkladu připojený ke žlabu dopravníku 20, který je však znázorněný pouze částečně. Vibrační generátor je připojený ke žlabu dopravníku 20 pomocí tuhých vibračních držáků 2 tak, že žlab dopravníku 20, vibrační držáky 2 a deska 16 tvoří jednu ze dvou protíoscílačních hmot, kdy druhá hmota zahrnuje základovou desku 4 a další možné desky namontované na zmíněné základové desce. Mezi deskami 16 a 4 jsou vidět rezonanční pružiny 3, jejichž počet se u tohoto příkladu rovná čtyřem. Rezonanční pružiny 3 jsou k deskám 16 a 4 uchyceny známým způsobem- U pružného středního bodu rezonančních pružin jsou rezonanční pružiny upevněny k tuhému ocelovému rámu 11, pomocí nastavitelných svorek 9, jejichž funkce bude popsána později v souvislosti s obr-4 a 5. Tuhý ocelový rám 11 je upevněný k nosníku 10 tak, že celá hmotnost vibračního generátoru 1 a žlabu dopravníku 20 spočívá na tomto nosníku.

Obě protioscilační hmoty jsou spojeny prostřednictvím oddělených hnacích nebo spojovacích tyčí 6, s hnacím motorem, který na zobrazeném příkladu je elektrickým motorem 8, tak zvaným normovým motorem, který má na svém ložiskovém čepu dva excentry 7 navzájem pootočené o 180°. Dvě spojovací tyče jsou napevno připevněné ke dvěma deskám 16 a 4 pomocí pryžových válečků.

Okolo celého vibračního generátoru je umístěný kovový plášť, který celý vibrační generátor obklopuje, ale jsou v něm otvory pro vibrační držáky 2.

Při startování motoru 8 se dvě protioscilační hmoty pohybují v rezonančním systému, který zahrnuje čtyři spirálové pružiny. Jestliže jsou svorky 9 umístěny přesně u statických bodů pružin, nebude se do nosníku IQ, a tím i do základny stroje, přenášet žádná vibrační energie, ale celá energie se bude střídavě pohybovat mezi protioscilačními hmotami a rezonančními pružinami což znamená, že vibrační žlab bude fungovat tak, jak bylo požadováno.

Nastavení závěsu rezonančních pružin je s odvoláním na obr.4 a 5 vysvětleno níže. Na obrázcích jsou se zvětšením zobrazeny sekce zajišťovacích prvků. Tyto prvky zahrnují svorky 9 zhotovené z pryže nebo jiného pružného materiálu, a jsou napevno upevněny k ocelovému rámu 11, pomocí desky 12 a šroubů 13. Uvolněním šroubů 13 a snad i koncových držáků rezonančních pružin, je možné pružinami 2 otáčet okolo jejich podélných os 14 až do okamžiku, kdy se statický bod každého z drátů pružiny 15 spojí se svorkou 9. Po dosažení této polohy se šrouby 13 opět utáhnou a vibrátor může opět fungovat podle požadavku.

Na obr.6 je znázorněno druhé provedení, u kterého je vibrační generátor 1 zavěšený pod trychtýřem 21, ze kterého je materiál dopravován na žlab dopravníku 20. Generátor 1 je upevněný na nosníku 10, který je opět upevněný ve speciálním držáku 22 _f, který je otočně upevněný okolo bodu 23.

Vyvážený vibrátor s dopravním žlabem je upevněný na trychtýři tak, že sklon žlabu 20 se může snadno (a podle potřeby) nastavit pomocí prvku 24.

Na obr.7 je znázorněno druhé provedení nastavitelného zajištovacího prvku, přičemž tento prvek zahrnuje držák 28, který svírá jeden závit 15 pružiny 3, přičemž se tento držák dá utáhnout nebo povolit šroubem tak, že pružina 3, pokud se otáčí okolo osy 14, se může nastavit tak, že spojení držáku 28 se závitem pružiny 15 je přesně v tom bodě, ve kterém je pružina statická. Rám stroje 26 a držák 28 mohou zahrnovat pružný člen 27. který držáku 28 umožňuje mírně se natáčet vlivem pružiny, a kromě toho brání, aby se možné oscilace dostaly do rámu stroje.

Resonanční pružina 3 může být na každém konci ukončena středním okem 30, pro upevnění pomocí šroubu k protioscilačním hmotám. Pružina muže být tímto způsobem zajištěna tak, že vydrží i tah, což znamená že se mohou vyskytovat i větší amplitudy oscilace.

Claims (10)

1. Vyvážený vibrační generátor /1/ určený pro činnost strojů a zařízení při zvýšené rezonanci, zahrnuje alespoň jednu sadu protioscilačních hmot /4, 16, 20/ zavěšenou na systému pružin /3/, kde rezonančními pružinami jsou spirálové (šroubovité) pružiny /3/, které rovněž podporují hmoty, dále zahrnuje vyvážený hnací systém /6, 7, 8/ zabudovaný do generátoru, kde je vibrační generátor upevněný v zajištovacích prvcích /10, 11/, které jsou okolo svých pružných středních bodu ve spojení s rezonančními pružinami /3/, přičemž je charakteristické to, že rezonanční pružiny jsou upevněny v zajištovacích prvcích /9, 28/, kterými jsou pevně spojeny se základnou nebo podpěrou, a to tak, že pružiny, při otáčení kolem svých podélných os /14, mohou měnit délku pružin od zajištovacích prvků k protioscílačnim hmotám.

2. Vyvážený vibrační generátor podle nároku 1, vyznačující se t í m, že u každého zajíšťovacího prvku /9, 28/ se používá průchozí pružina /3/ členěná na rezonanční pružiny, a dále tím že zajištovací prvek je v nastavitelném spojeni se závitem /15/ pružiny.

3. Vyvážený vibrační generátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zajištovací prvky mají pružné svorky /9, 27/ z pryže.

4. Vyvážený vibrační generátor podle kteréhokoliv nároku 1-3, vyznačující se t í m, že vyvážený hnací systém zahrnuje elektromotor /8/, tzv. normový motor, jehož hnací hřídel má excentry /7/ nebo vačky, které jsou prostřednictvím hnacích tyčí (spojovacích tyčí) /6/, připojeny k protioscílačnim hmotám /4, 16, 20/.

5. Vyvážený vibrační generátor podle kteréhokoliv nároku l - 3, vyznačující se tím, že hnací systém zahrnuje alespoň jeden pneumatický nebo hydraulický motor.

6. Vyvážený vibrační generátor podle kteréhokoliv nároku 1-3, vyznačující se tím, že hnací systém zahrnuje elektromagnetický hnací mechanismus.

7. Vyvážený vibrační generátor podle kteréhokoliv nároku 1-6, vyznačující se tím, že je vytvářen jako jeden nezávislý strojní prvek /1/ s prostředky /10, 11/ upravenými pro zavěšení strojního prvku na stroj nebo rám stroje, a dále s prostředky /2/ pro připojení k té části /20/, která vytváří jednu, nebo část jedné protioscilační hmoty.

8. Stroj s vibračním generátorem pro operace se zvýšenou rezonancí, zahrnuje alespoň jednu sadu protioscilační hmoty zavěšené na systému pružin, přičemž tyto rezonanční pružiny jsou spirálovými pružinami, které rovněž podporují zmíněné hmoty, dále zahrnuje vyvážený hnací systém, přičemž je vibrační generátor upevněn na části stroje se zabezpečovacími prvky, které jsou okolo svých pružných středních bodů ve styku s rezonančními pružinami, přičemž je charakteristické to, že rezonanční pružiny jsou upevněny v zajišťovacích prvcích /9, 28/,které jsou pevně spojeny se základnou nebo podpěrou takovým způsobem, že pružiny, při otáčení okolo svých podélných os /14/, mohou měnit délku od zajíšťovacího prvku k protioscilačním hmotám.

9. Stroj podle nároku 8,vyznačující se tím, že u každého zajíšťovacího prvku se používá průchozí pružina členěná na rezonanční pružiny, a dále tím, že zajišťovací prvek je v nastavitelném spojení se závitem pružiny.

10.Stroj podle nároku 8 nebo 9,vyznačující se tím, že zajišťovací prvky zahrnují pružné svorky z pryže