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Dokumentenidentifikation DE19543517C2 21.06.2000
Titel Mechanischer Schwingungserzeuger
Anmelder Würges Vibrationstechik GmbH, 86356 Neusäß, DE
Erfinder Rekers, Alois, 48480 Lünne, DE
Vertreter Busse & Busse Patentanwälte, 49084 Osnabrück
DE-Anmeldedatum 22.11.1995
DE-Aktenzeichen 19543517
Offenlegungstag 14.08.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.06.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.2000
IPC-Hauptklasse E04G 21/06

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen mechanischen Schwingungserzeuger, insbesondere in einer Ausbildung als Vibrationswalze für Steinformmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Schwingungserzeuger dieser Art (DE-OS 21 31 854) ist ein Rüttelsystem mit zwei in Distanz zur Drehachse angeordneten und für eine Flüssigkeitsaufnahme ausgebildeten, rohrförmigen Aufnahmekammern versehen, die über eine zwischen diesen angeordnete Überströmleitung so verbunden sind, daß eine Flüssigkeit als Unwuchtmasse austauschbar ist. Das Überströmrohr ist mit hohem Montageaufwand durch die benachbarten Wandungen der beiden Aufnahmekammern hindurchzuführen und das vom Volumen der Flüssigkeit bestimmte Gleichgewicht des Systems ist nur mit hohem technischem Aufwand erreichbar, da das Rüttelsystem nur dann im Gleichgewicht gehalten ist, wenn eine der Kammern mit Flüssigkeit gefüllt und die andere leer ist. Ein derartiger Schwingungserzeuger baut insgesamt aufwendig, ist in seinen Regelungsmöglichkeiten überaus träge und erfordert insgesamt für unterschiedliche Einsatzbedingungen einen hohen technischen Anpassungsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungserzeuger der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit geringem technischen Aufwand und bei geringem Platzbedarf an unterschiedliche Einsatzbedingungen flexibel anpaßbar ist und dabei sowohl eine in weiten Grenzen variable Verstellung seiner Erregungsparameter als auch eine schnelle Zu- und Abschaltung ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen mechanischen Schwingungserzeuger mit den Merkmalen des Anspruches 1. Hinsichtlich wesentlicher weiterer Ausgestaltungsmerkmale wird auf die Ansprüche 2 bis 8 verwiesen.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Schwingungserzeugers ist eine konstruktiv überaus einfache Baueinheit geschaffen, mit der die Unwuchterzeugung und eine variable Verstellung jeweiliger Erregungsparameter auf überraschend einfache Art und Weise in einer kompakten Bauteilanordnung mit einer integrierten steuerbaren Fluidverteilung erreicht wird. Der Schwingungserzeuger ist dabei über eine unmittelbare Strömungsverbindung der beiden Aufnahmekammern innerhalb des Hohlzylinderkörpers konstruktiv so verbessert, daß aufwendige Verbindungsleitungen zur Förderung der Flüssigkeit außerhalb des Schwingungserregersystems vermieden sind und der Schwingungserzeuger insgesamt über seine zentrische Druckluftzuführung bei geringem Platzbedarf an unterschiedliche Einsatzbedingungen flexibel anpaßbar ist.

Der Schwingungserzeuger kann bei in einer Aufnahmekammer erfolgender Druckluftzuführung und gleichzeitig in der anderen Aufnahmekammer vorgesehenem Entlüftungsvorgang in seinen Unwuchtparametern so verändert werden, daß innerhalb einer kurzen Regelphase entweder die als Arbeitsparameter beabsichtigte Unwuchtverstellung oder eine unwuchtfreie Gleichgewichtsstellung erreicht wird. Damit ist der Schwingungserzeuger insbesondere für eine hohe Flexibilität erfordernde Produktionsprozesse, beispielsweise als Erreger an Steinformmaschinen oder dgl., vorteilhaft einsetzbar.

Mit dieser Möglichkeit der integrierten Umverteilung der Flüssigkeit in einem einzigen Hohlzylinderkörper ohne eine externe Umverteilungseinrichtung mit aufwendigen Verbindungs- und Steuerleitungen ist diese Bauteilanordnung, beispielsweise über eine einfache Variation der Baugröße des Hohlzylinderkörpers, mit geringem technischen Aufwand an unterschiedliche Einsatzbedingungen anpaßbar und ermöglicht damit die Schwingungserzeugung mit einstellbaren Schwingkräften (Rüttelkräften) und/oder Schwingamplituden. Die unmittelbare Einleitung von Druckluft in den Doppelkammer-Hohlzylinder des Schwingungserzeugers ist dabei auch unter rauhen Betriebsbedingungen störunanfällig und die exakte Bedienungs-Regelung ist mit geringem Stellaufwand möglich.

Der Schwingungserzeuger bildet im Bereich des Doppelkammer-Hohlzylinders ein in sich geschlossenes Behälter-System, in dem als das Unwuchtfluid weitgehend beliebige Flüssigkeiten (mit möglichst hohem spezifischen Gewicht), z. B. dünnflüssiges Öl, Wasser, Quecksilber oder dgl., einsetzbar sind und aus dem ein unbeabsichtigter Austritt der Flüssigkeit mit hoher Zuverlässigkeit verhindert ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, die mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Schwingungserzeugers schematisch veranschaulichen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schwingungserzeugers in einer ersten Ausführungsform mit zwei Aufnahmekammern und einer inneren Trennwand,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht des Schwingungserzeugers gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Schwingungserzeugers gemäß einer Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Schwingungserzeugers in Ruhestellung ähnlich Fig. 3 mit in eine Aufnahmekammer eingebrachter Flüssigkeit,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung ähnlich Fig. 4 mit einer Verteilung der Flüssigkeit bei Einleitung einer Rotationsbewegung,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung ähnlich Fig. 5 mit einer Flüssigkeitsverteilung bei zusätzlichem Einleiten von Druckluft in eine der Aufnahmekammern,

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Schwingungserzeugers in einer zweiten Ausführungsform mit einem Druckluft-Steuerteil im Bereich der Trennwand,

Fig. 8 eine teilweise geschnittene Draufsicht des Schwingungserzeugers gemäß Fig. 7,

Fig. 9 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Schwingungserzeugers in einer Ausführung ähnlich Fig. 7 mit verändertem Druckluftsteuerteil,

Fig. 10 eine teilweise geschnittene Draufsicht des Schwingungserzeugers gemäß Fig. 9,

Fig. 11 eine Stirnansicht des Schwingungserzeugers in einer dritten Ausführungsform,

Fig. 12 eine geschnittene Seitenansicht des Schwingungserzeugers gemäß Fig. 11,

Fig. 13 eine Schnittdarstellung ähnlich Fig. 12 mit nur einer Druckluftleitung, und Fig. 14, bis Fig. 16 jeweilige Querschnittsdarstellungen ähnlich Fig. 3 mit verschiedenen Ausführungen der Strömungsverbindung zwischen den Aufnahmekammern.

In Fig. 1 verdeutlicht eine Prinzipdarstellung den insgesamt mit 1 bezeichneten Schwingungserzeuger in seiner Ausbildung als eine Vibrationswalze, deren Hohlzylinderkörper 2 (Fig. 3) im Innenraum zwei durch eine parallel zur Hohlzylinderlängsachse 3 ausgerichtete Trennwand 4 getrennte Aufnahmekammern 5, 6 aufweist.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Schwingungserzeuger 1 ist der Hohlzylinderkörper 2 zwischen seiner Zylinderinnenwandung 7 und der Trennwand 4 mit zumindest einer die Aufnahmekammern 5, 6 unmittelbar verbindenden Strömungsöffnung 8 ausgebildet und über eine Druckleitung 10 ist die Aufnahmekammer 5 mit einem vorzugsweise Druckluft erzeugenden Kompressionssystem (nicht dargestellt) verbunden. Der Schwingungserzeuger 1 ist dabei randseitig über nicht näher dargestellte Lagerteile 9, 9' abgestützt, wobei im Bereich der Druckleitung 10 über ein Druckluft-Drehgelenk 10' ein nach außen hin luftdichter Übergang erreicht ist.

In Fig. 4 verdeutlicht eine Schnittdarstellung des Schwingungserzeugers 1 dessen Füllzustand in Ruhestellung, wobei in die Aufnahmekammer 6 eine Flüssigkeit 11, beispielsweise Wasser, Öl oder dgl., als Unwuchtmasse eingebracht ist. Bei Einleitung einer Rotationsbewegung (Pfeil 12 in Fig. 5) wird die Flüssigkeit 11 bei Erreichen einer entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit des Hohlzylinderkörpers 2 unter Wirkung der dabei auftretenden Zentrifugalkräfte zum Außenumfang der beiden Aufnahmekammern 5, 6 hin gleichmäßig dadurch verteilt, daß über die Strömungsöffnung 8 eine Verbindung der beiden Aufnahmekammern 5, 6 besteht (Fig. 5) und in diesen eine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung erfolgen kann.

In dieser Rotationsphase befindet sich der Schwingungserzeuger 1 in dem Gleichgewichtszustand gemäß Fig. 5. Bei nunmehr erfolgender zusätzlicher Einleitung von Druckluft über die Druckleitung 10 wird zumindest eine Teilmenge der Flüssigkeit 11 in die jeweils andere Aufnahmekammer, im dargestellten Beispiel in die Aufnahmekammer 6, so verdrängt, daß mit diesen gebildeten Teilmengen 11', 11" eine schwingungserzeugende Unwucht im Hohlzylinderkörper 2 erreicht (Fig. 6) ist und damit am Schwingungserzeuger 1 entsprechende Arbeitsparameter, beispielsweise in Form von Rüttelkräten, abgegriffen werden können.

Diese interne Verdrängung der Flüssigkeit in dem Hohlzylinderkörper 2 des Schwingungserzeugers 1 ist in der Rotationsphase des Systems auch dann erreichbar, wenn in einer weiteren Ausführungsform des Hohlzylinderkörpers 2' (gemäß Fig. 13) über die Druckleitung 10 ein entsprechend hoher Überdruck in der Aufnahmekammer 5 aufgebracht wird und entsprechend der Darstellung in Fig. 6 die verdrängte Teilmenge 11" der Flüssigkeit 11 das in der Kammer 6 in einem Resthohlraum 13 verbleibende (Gas-)Luftvolumen komprimiert. Eine Entlüftungsöffnung ist in dieser Ausführungsform entbehrlich (Fig. 13).

In zweckmäßiger Ausführung ist der Schwingungserzeuger 1 im Bereich der Aufnahmekammer 6 jedoch mit einer Entlüftungsöffnung 14 (Fig. 1) versehen, so daß bei der vorbeschriebenen Drucklufteinleitung und Flüssigkeitsverteilung über eine Verbindung zur Umgebung mit geringem Aufwand ein Druckausgleich erreicht wird.

Mit diesem lediglich den Überdruck in der Druckleitung 10 erfordernden Verdrängungsprinzip zum Erreichen einer Unwucht kann der in der Rotationsphase gemäß Fig. 6 erreichte Erregungszustand des Schwingungserzeugers 1 mit geringem Aufwand und kurzer Reaktionszeit dadurch abgebrochen werden, daß über ein Ventil (nicht dargestellt) die Aufnahmekammer 5 auf atmosphärischen Druck geschaltet und damit in einer vorteilhaft kurzen Übergangsphase der in Fig. 5 dargestellte Gleichgewichtszustand hergestellt ist. Für eine wiederholte Zuschaltung der Schwingungserregung, wie dies beispielsweise an Vibrationswalzen für Steinformmaschinen zum Verdichten von Beton oder dgl. Baustoffen in häufig wechselnden Produktionsintervallen notwendig ist, erfolgt die vorbeschriebene Drucklufteinleitung und nach ebenso kurzer Anlaufphase ist die Verfügungsbereitschaft des Schwingungserzeugers 1 wieder hergestellt.

Die teilweise geschnittene Darstellung des Schwingungserzeugers 1 gemäß Fig. 2 verdeutlicht in einer Draufsicht die Ausbildung der Trennwand 4 mit mehreren Strömungsöffnungen 8, wobei diese in zweckmäßiger Ausführung als Ausschnittsformen 15 in der Trennwand 4 vorgesehen sind. Die Ausschnittsformen 15 können dabei über ihre Längen- und Tiefenabmessungen L, T an unterschiedliche Strömungsbedingungen und/oder Viskositäten der Flüssigkeit 11 gepaßt werden.

Bei der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform der Strömungsöffnung 8 sind jeweilige Profilierungen 16 in die Wandung des Hohlzylinderkörpers 2 eingebracht, in Fig. 15 ist die Strömungsöffnung 8 von einer in der Zylinderwandung befindlichen Nut 17 gebildet und in einer weiteren denkbaren Ausführungsform gemäß Fig. 16 sind die Strömungsöffnungen 8 von den Hohlzylinderkörper 2 konturgleich umgebende außenliegende Kanäle 18, 18' gebildet.

Gemäß der Ausführungsform des Schwingungserzeugers 1 in Fig. 1 sind sowohl die Druckleitungen 10 als auch die Entlüftungsöffnungen 14 derart angeordnet, daß diese die gegenüberliegenden Querwandteile 18, 19 im Bereich der Zylinderachse 3 durchdringen, danach unmittelbar in der Trennwand 4 verlaufen und aus dieser in zweckmäßiger Ausführung als jeweilige Winkelkanäle 21 und 22 in die jeweilige Aufnahmekammer 5 bzw. 6 münden.

In Fig. 11 und 12 ist eine weitere Ausführungsform der Druckleitung 10 und der Entlüftungsöffnung 14 des Schwingungserzeugers 1 verdeutlicht, wobei dessen Steuerkanäle über Mündungsbereiche 23, 23' unmittelbar aus den jeweiligen Querwandteilen 19, 20 in die Aufnahmekammern 5 bzw. 6 münden.

In Fig. 7 und Fig. 9 sind zwei weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schwingungserzeugers 1' bzw. 1" dargestellt, wobei diese zwischen den beiden Aufnahmekammern 5' und 6' im mittleren Bereich der jeweiligen Trennwand 4' eine umschaltbare Ventilsteuerung 24 bzw. 24' zur Druckeinleitung bzw. Entlüftung aufweisen.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 9 und 10 verdeutlichen die Seitenansicht und die Draufsicht die Ausbildung des Schwingungserzeugers 1' mit einer Kolben/Zylinder-Einheit 25, deren Kolben 26 und 27 über eine axiale Verstellung (Pfeil 28) so bewegbar sind, daß die über eine Zuführleitung 29 zugeführte Druckluft wahlweise in eine der Aufnahmekammern 5' oder 6' geleitet werden kann. In der dargestellten Steuerstellung ist eine Leitung 30 verschlossen und die Druckluftzuführung über die Leitung 31 möglich.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 7 und 8 ist die Kolbenzylindereinheit 25' zusätzlich mit Entlüftungsleitungen 32, 33 versehen, so daß über die Verstellmöglichkeit im Bereich von drei Kolben 34, 35, 36 eine Steuerung im Bereich der Zuführleitung 29' zu den Leitungen 30', 30" oder 31', 31" hin ebenso möglich ist wie die Steuerung der beiden Entlüftungsleitungen 32 und 33.


Anspruch[de]
  1. 1. Mechanischer Schwingungserzeuger, insbesondere in einer Ausbildung als Vibrationswalze für Steinformmaschinen, zum Verdichten von Beton oder dgl. Baustoffen, mit einem in Rotationsbewegung versetzbaren Hohlzylinderkörper (2), in dessen Innenraum zumindest zwei durch eine parallel zur Hohlzylinderlängsachse (3) ausgerichtete Trennwand (4) getrennte, mit einer Flüssigkeit (11) als Unwuchtmasse befüllbare Aufnahmekammern (5, 6; 5', 6') vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (11) zwischen den Aufnahmekammern (5, 6) über eine Strömungsverbindung austauschbar ist, daß diese Strömungsverbindung innerhalb des Hohlzylinderkörpers (2) von zumindest einer die Aufnahmekammern (5, 6; 5', 6') unmittelbar verbindenden und im randseitigen Übergangsbereich der Trennwand (4) zur Zylinderinnenwandung (7) verlaufenden Strömungsöffnung (8) gebildet ist, daß zumindest eine der Aufnahmekammern (5) über eine Druckleitung (10; 29; 29') mit Druckluft beaufschlagbar und über Öffnungen (14; 32; 33) entlüftbar ist und daß bei zusätzlicher Einleitung von Druckluft über die Druckleitung (10) zumindest eine Teilmenge der Flüssigkeit (11) in die jeweils andere Aufnahmekammer (6) verdrängbar ist und mit diesen beiden Teilmengen (11', 11") die schwingungserzeugende Unwucht gebildet ist.
  2. 2. Mechanischer Schwingungserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsöffnung (8) und die Druckleitung (10; 29, 29') sowie die Entlüftungsöffnung (14) derart angeordnet sind, daß die bei der Rotationsbewegung (Pfeil 12) erzeugten Zentrifugalkräfte eine zum Außenumfang beider Aufnahmekammern (5, 6; 5', 6') hin gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit (11) bewirken.
  3. 3. Mechanischer Schwingungserzeuger nach Ansprüch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungsöffnung (8) mehrere im randseitigen Übergangsbereich der Trennwand (4) zur Zylinderwandung (7) angeordnete Ausschnittsformen (15) vorgesehen sind.
  4. 4. Mechanischer Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsöffnung(en) (8) über eine Profilierung (16; 17) an der Zylinderinnenwandung (7) des Hohlzylinderkörpers (2) gebildet sind.
  5. 5. Mechanischer Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (10) und die Entlüftungsöffnung (14) die gegenüberliegenden Querwandteile (18, 19) des Hohlzylinderkörpers (2) im Bereich der Zylinderachse (3) durchdringen.
  6. 6. Mechanischer Schwingungserzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (10) und die Entlüftungsöffnung (14) als jeweils in der Trennwand (4) verlaufende Winkelkanäle (21, 22) ausgebildet sind.
  7. 7. Mechanischer Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (10; 29; 29') und/oder die Entlüftungsöffnung (14; 32, 33) über ein umschaltbares Druckluft- und/oder Entlüftungssteuerteil (24; 24') mit den Aufnahmekammern (5', 6') und/oder der Umgebung verbunden sind.
  8. 8. Mechanischer Schwingungserzeuger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerteil (24; 24') eine in den Hohlzylinderkörper (2) integrierte Kolben-Zylinder-Einheit (25; 25') vorgesehen ist.






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