CH636540A5 - Stroemungsvibrator mit geringer laermentwicklung und axialer entlastung des schwingkoerpers. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungsvibrator mit einem Schwingkörper und Zu- und Abströmöffnungen für das Fluid. Solche Vibratoren werden mit komprimierter Luft (oder einem anderen unter Druck stehenden Fluid) angetrieben.

Bei bekannten Vibratoren mit frei eingesetztem Schwingkörper wird die Luft im allgemeinen durch die im Gehäuse vorgesehenen Öffnungen zu- und weggeführt, und der Schwingkörper selbst läuft über diese Öffnungen ab oder schwingt indirekt den Öffnungen entlang. Die Luftströmung durch solche Vibratoren ist unruhig: Bei einer Umdrehung des Schwingkörpers wird der Druck der Luft stetig geändert; sie strömt aus dem Vibrator impulsweise verwirbelt ab, was starke Geräusche verursacht. Eine derartige Luftströmung hat eine ungleichmässige Wirkung des eigenen Schwingkörpers sowie Energieverluste zur weiteren Folge, die entweder aufgrund des Ablaufs des Schwingkörpers längs der Zu- und Abströmöffnungen im Gehäuse des Vibrators oder aufgrund der Dämpfung und des impulsiven Abströmens der Luft durch die Auslassöffnung des Vibrators entstehen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vibratoren ist das Fehlen einer axialen Entlastung des Schwingkörpers, was weitere Energieverluste mit sich bringt, die sich auf Seitenflächen des Schwingkörpers wegen dessen Reibung auf den Abschlussdeckeln des Vibrators zeigen.

Die oben erwähnten und noch weiteren Nachteile der bekannten Vibratoren werden durch den erfindungsgemäs-sigen Vibrator beseitigt, der im Patentanspruch 1 definiert ist.

In der beiliegenden Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels des Strömungsvibrators durch seinen Einströmkanal, und

Fig. 2 einen Axialschnitt nach Linien II-II aus Fig. 1.

Der Strömungsvibrator besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem zylindrischen Hohlraum und einem Einströmkanal la. Der zylindrische Hohlraum des Gehäuses 1 ist seitlich durch Abschlussdeckel 2 abgeschlossen, durch welche koaxial mit dem zylindrischen Hohlraum des Gehäuses 1 eine Achse 3 eingesetzt ist. Auf einem Teilkreis, der ebenfalls koaxial mit dem zylindrischen Hohlraum des Gehäuses 1 vorgesehen ist, ist in den Abschlussdeckeln 2 jeweils eine Reihe von Abströmöffnungen 2a angeordnet. Ein Schwingkörper 4 ist mit entsprechendem axialem Spiel zwischen den Abschlussdeckeln 2 eingesetzt und weist in radialem Schnitt die Form eines Kreisrings auf.

Als Wälzungsstrecken des Vibrators sind die innere zylindrische Fläche des Schwingkörpers 4 und die zylindrische Aussenfläche der Achse 3 vorgesehen. Wenn diese Flächen in gegenseitiger Berührung stehen, bildet die zylindrische Aussenfläche des Schwingkörpers 4 mit der Zylinderfläche des Hohlraums des Gehäuses 1 einen radialen Spielraum zr, und die geometrische Achse des Schwingkörpers 4 ist in be-zug auf die geometrische Achse des Zylinderhohlraums des Gehäuses 1 um eine radiale Exzentrizität e versetzt. In dieser Stellung wird etwa eine Hälfte der Gesamtfläche der Abströmöffnungen 2a vom Querschnitt des Schwingkörpers 4 überdeckt. Der Einströmkanal la befindet sich symmetrisch zwischen den Abschlussdeckeln 2, wobei dessen geometrische Achse eine zwischen beiden Teilkreisen der Abströmöffnungen 2a gelegene virtuelle Zylinderfläche annähernd tangiert.

Der Einströmkanal la ist in üblicher Form eines Strömungorgans zur Umwandlung der Druckenergie der Luft in kinetische Energie gebaut. Seine kontinuierliche Verengimg, der kleinste Querschnitt und anschliessende Verbreitung sind baulich derart bestimmt, dass sich die Luftgeschwindigkeit beim Durchströmen kontinuierlich vergrössert.

Der Vibrator gemäss der vorliegenden Erfindung arbeitet in folgender Weise: Die Druckluft strömt in Richtung «u» in den Vibrator hinein, wobei im Einströmkanal la der Hauptanteil deren Drucks in kinetische Energie umgewandelt wird. Am Ausgang aus dem Einströmkanal la kommt die Luft mit vorwiegend dynamischer Energie mit grosser Geschwindigkeit in den zylindrischen Hohlraum des Gehäuses und reisst einen Teil der Umgebungsluft mit, wobei die ganze Luftmenge zwischen der Zylinderfläche des Hohlraumes des Gehäuses 1 und der zylindrischen Aussenfläche des Schwingkörpers 4 eingekeilt wird. Im Raum, welchen die derart eingekeilte Luft einnimmt, kommt es zur zweiten Umwandlung der Luftenergie: Die im verbreiteten Keilbereich vorwiegend dynamische Energie der Luft wird in der Verengung des Keils vorwiegend in Druckenergie umgewandelt. Tatsächlich schiebt der Luftkeil mit seinen dynamisch-statischen Wirkungen den Schwingkörper 4, der sich mit seiner zylindrischen Innenfläche auf der Aussenfläche der Achse 3 abstützt und auf dieser rutschfrei abrollt, wobei er mit grosser Geschwindigkeit um die Achse des Gehäuses 1 bewegt wird. Die Achse des Schwingkörpers 4 wird dabei um die Achse des Gehäuses in der Entfernung e gedreht, so dass eine Fliehkraft entsteht, die Sinus-Schwingungen des Vibrators erzeugt.

Die in den Abschlussdeckeln vorgesehenen Abströmöffnungen 2a haben mehrere Aufgaben. Annähernd eine Hälfte dieser Öffnungen ist immer geöffnet und steht in Kontakt mit der Umgebimgatmosphäre, wodurch dem Schwingkörper 4 ermöglicht wird, sich im Gehäuse 1 entlastet, d.h. ohne

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grösseren Gegendruck in bezug auf das Ausströmen der ausgenutzten Luft, zu bewegen. Anderseits ist die andere Hälfte der Abströmöffnungen 2a immer von den Seitenflächen des Schwingkörpers 4 überdeckt, so dass diese Seitenflächen des Schwingkörpers 4 über die Abströmöffnungen mit der Aus-senluft direkt verbunden sind und so der Schwingkörper 4 selbst von möglichen Wirkungen der Axialkräfte befreit wird.

Die sich in der Nähe des Einströmkanals la befindlichen Abströmöffnungen 2a ermöglichen den Einzug der Aussen-luft mittels des Luftstroms, der mit hoher Geschwindigkeit aus dem Einströmkanal la hereinfliesst. Die derart mitgezogene Luft vermischt sich mit der abströmenden Luft und wirkt bei der dynamischen Beeinflussung des Schwingkörpers 4 mit.

Durch eine hohe Anzahl der Abströmöffnungen 2a ist eine Möglichkeit gegeben, dass die ausgenutzte Luft mit relativ geringer Geschwindigkeit und kontinuierlich aus dem Vibrator ausfliesst, wodurch das Betriebsgeräusch wesentlich 5 vermindert wird.

Die dynamischen Umwandlungen des Zustandes der Luft und die charakteristischen Bauelemente des Strömungs-vibrators ermöglichen seinem Schwingkörper 4, sich im Hohlraum des Gehäuses I mit minimalen Widerständen zu io bewegen, und der genutzten Luft, möglichst geräuscharm auszufliessen. Der Vibrator zeichnet sich ausser durch obige Vorteile noch dadurch aus, dass dessen Fertigung einfach und preiswert ist, und dass er einen grossen Umfang an möglichen Frequenzen und Erregungskräften bietet, wodurch i5 eine breite technische Anwendung ermöglicht wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

636540 PATENTANSPRÜCHE

1. Strömungsvibrator mit einem Schwingkörper und Zu-und Abströmöffnungen für das Fluid, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Gehäuse (1) mit zylindrischem Hohlraum aufweist, das seitlich mit Abschlussdeckeln (2) abgeschlossen ist, in welchen auf Teilkreisen, die mit der Zylinderfläche des Gehäuses (1) koaxial sind, mehrere Abströmöffnungen (2a) vorgesehen sind, während mittig durch die Abschlussdeckel

2. Strömungsvibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid über einen im Gehäuse (1) symmetrisch bezüglich der Abschlussdeckel (2) angeordneten Einströmkanal (la) zugeführt wird, der sich in seiner Längsrichtung kontinuierlich bis zu einem engsten Querschnitt verengt und sich danach gegen den zylindrischen Hohlraum kontinuierlich verbreitert und dessen geometrische Achse eine zwischen den Teilkreisen von Abströmöffnungen (2a) gelegene virtuelle Zylinderfläche tangiert.

3. Strömungsvibrator nach den Ansprüchen 1 und 2, bei welchem der Schwingkörper (4) frei eingesetzt ist und mit axialem Spielraum zwischen den Abschlussdeckeln (2) angeordnet ist und einen radialen Spielraum (zr) als die kleinst-mögliche Entfernung zwischen der Aussenfläche des Schwingkörpers (4) und zylindrischer Fläche des Hohlraums des Gehäuses (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Schwingkörpers (4) als Kreisring mit solchen Abmessungen ausgebildet ist, dass die Seitenflächen des Schwingkörpers (4) etwa eine Hälfte der Abströmöffnungen (2a) überdecken, wenn der Schwingkörper (4) auf der Achse

(2) eine Achse (3) eingesetzt ist, deren zylindrische Aussen-fläche mit dem zylindrischen Hohlraum des Gehäuses koaxial ist.

(3) aufliegt.