DE1558829B2 - Vorrichtung zum erzeugen von vibrationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, bei der ein Trägheitsring längs einer Kreisbahn um einen mittig angeordneten und einen Luftkanal enthaltenden zylindrischen Kern, dessen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Trägheitsringes ist, beweglich ist und bei welcher eine zwischen Kern und Ring sich bildende Arbeitskammer durch eine radial verschiebbare Trennwand in zwei mit durch den Trägheitsring selbstgesteuerten Luftzuführungen bzw. mit Luftaustritten in Verbindung stehende Hohlräume variablen Volumens unterteilt ist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist insbesondere in der deutschen Auslegeschrift 1092711 beschrieben. Günstig wäre es, wenn eine solche Vorrichtung angegeben werden könnte, die nicht nur verläßlich in ihren Funktionen ist, sondern auch reibungsfrei und ohne irgendein Verklemmen arbeitet. Dies ist bei den bekannten Vorrichtungen nicht der Fall, da dort immer ein mechanischer Kontakt zwischen dem kreisenden Ring und den stationären Teilen der Vorrichtung gegeben ist.

So befinden sich auch nach einer weiteren bekannten Maßnahme (deutsche Auslegeschrift 1189 766) die Einlaß- und Auslaßöffnungen in der radial bewegbaren, die einzelnen Druckkammern bildenden Platte. Aber auch nach der bereits genannten deutschen Auslegeschrift 1092711 ist keinerlei Freizügigkeit hinsichtlich der Einlaß- und Auslaßöffnungen gegeben, da diese dort in der Vorrichtungsachse sowie in nur einer Stirnwand sich befinden. Hierdurch wird der Ring einseitig belastet und neigt zum Verkanten bzw. zur erhöhten Reibung.

In der deutschen Auslegeschrift 1189766 wird zwar schon beschrieben, daß ein kleiner Spalt zwischen dem Kernelement und dem Trägheitselement aufrechterhalten werden soll. Da jedoch der Trägheitsring in physischem Rollkontakt mit dem Außengehäuse steht, sind die oben erwähnten Nachteile auch hier nicht auszuschalten.

Es soll nun eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weitergebildet werden, daß der Vibrator möglichst reibungsfrei zu arbeiten in der Lage ist.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Einlaßöffnungen sowie die Auslaßöffnungen in den beidseitig des Ringes die Arbeitskammer axial begrenzenden stationären Stirnwänden zu beiden Seiten des Ringes angeordnet sind und daß der Ring bezüglich seiner axialen Länge geringfügig kleiner ist als der axiale Abstand zwischen den Stirnwänden und beidseitig des Ringes einen an das Druckmedium angeschlossenen Spalt beläßt.

Durch die neuartige Lage der Ein- und Auslaßöffnungen im stationären Teil der Vorrichtung, das ist in den Stirnwänden, erhält der Konstrukteur in der Dimensionierung und Anordnung dieser Öffnungen weitestgehende Freizügigkeit.

Durch die symmetrische Anordnung zu beiden Seiten des kreisenden Ringes übt das Druckmedium, insbesondere Luft, auf den zu bewegenden Ring eine zentrierende Wirkung aus, wodurch ein Verklemmen oder ein leichtes Verkanten des Rings vermieden wird und die Reibungskräfte herabgesetzt werden.

Der Ring selbst wird und kann zum zyklischen Schließen und öffnen der Einlaßöffnungen sowie der Auslaßöffnungen benutzt werden. Besondere Ventilanordnungen, z. B. eine durchbrochene Platte in Verbindung mit dem stationären Gehäuse bei der deutschen Auslegeschrift 1189766, können dadurch vermieden werden.

Dadurch, daß Spalte beidseitig des Ringes vorgesehen sind, die mit dem Druckmedium beaufschlagbar sind, wird an diesen Stellen jeder mechanische Kontakt zwischen dem kreisenden Ring und den stationären Teilen der Vorrichtung und dadurch jegliche mechanische Reibung verhindert.

Auf Grund der Luftkissenlagerung der Wuchtmasse ist der Vibrator praktisch »lagerfrei«. Die Änderung des Volumens der Kammer und die Zuführung der Luft in die Kammer ist derart, daß der Ring nicht gegen den Kern gedrückt wird; vielmehr wird ein geringer Spalt hierzwischen belassen; der einzige physische Kontakt ist zwischen der Trennwand und dem Ring gegeben, was zu einer Art hin- und hergehenden Bewegung führt.

Durch die vorgeschlagene Maßnahme werden auch Wirkungsgrad und Betriebslebensdauer des Vibrators erhöht.

Der Trägheitsring kreist oder kreiselt um den Kern und folgt einer Kreisbahn, wobei er eine Zentrifugalkraft nacheinander in sämtlichen Richtungen radial zum Kern ausübt und die Kraft auf den Kern und dessen zugeordnete Elemente durch die Masse an Druckfluid übertragen wird, wobei diese Elemente die Kraft dann nach außen, beispielsweise zum Verdichten frisch vergossenen Betons, abgeben.

Vorzugsweise sind in die Spalte einmündende, an das Druckmedium angeschlossene HilfsÖffnungen in den Seitenwänden vorgesehen, wobei die Hilfsöffnungen von derartiger Größe und Anordnung sind, daß der Ring sie wenigstens teilweise dauernd überdeckt.

Zweckmäßig ist ein Spalt dauernd während des Ar-

beitens der Vorrichtung zwischen der Innenfläche des Rings und der Außenfläche des Kerns vorgesehen.

Günstig ist es, wenn die Einlaßöffnung als länglicher gewölbter Schlitz in einer Stirnwand in der Nähe der Kreisbahnbewegung der benachbarten Stirnfläche des Trägheitsrings ausgebildet ist, derart, daß die Einlaßöffnung im wesentlichen durch die Stirnfläche we-

ao nigstens über etwa die Hälfte jedes Kreisbahnzyklus des Trägheitsrings überdeckt ist.

Vorzugsweise erstreckt sich der gewölbte Einlaßschlitz am Umfang wenigstens über 60° exzentrisch zum Kern.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt;

F i g. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 der F i g. 1; F i g. 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht bestimmter Teile der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;

F i g. 4 bis 9 sind Darstellungen, die die Zuordnung und Stellung bestimmter Teile in verschiedenen Stadien eines Betriebszyklus illustrieren;

F i g. 10 und 11 sind ähnliche Darstellungen, die die Veränderung in der Stellung der einzelnen Teile zueinander bei verminderter Last zeigen;

Fig. 12 zeigt eine Darstellung, in der Trägheitsring und Sperr- oder Stauplatte abgeändert wurden.

In F i g. 1 ist ein spulenförmiges Tragelement mit einer Achse 10 mit einem vergrößerten mittig angeordneten zylindrischen Kern 12 und Enden 14 und 16 verringerten Durchmessers dargestellt. Stirnwände 18, 20 sind festsitzend auf den Enden der Achse angebracht und sind eng in Eingriff mit dem Kern über Verschraubungselemente 22, 24 gehalten. Ebene, seitliche Stirnflächen 26, 28 der Stirnwände 18, 20 bilden mit der Oberfläche des Kernes 12 eine ringförmige Arbeitskammer 30. Ein zylindrischer Trägheitsring 32, dessen Innen- und Außenflächen mit 34, 36 und dessen ebene, seitlich erstreckende Stirnfläche mit 38 bezeichnet sind, ist innerhalb der Arbeitskammer zur Ausführung einer Schwingbewegung längs einer Kreisbahn angeordnet.

Der Innendurchmesser des Trägheitsringes ist größer als der Außendurchmesser des Kernes, wodurch eine Bewegung des Ringes in sämtlichen Richtungen radial zum Kern ermöglicht wird; seine Länge ist geringfügig kleiner als der Abstand zwischen den Stirnflächen 26 und 28 der Stirnwände, um so ein hinreichendes Spiel bzw. Zwischenraum zu liefern. Im Betrieb schwingt oder kreist der Ring um den Kern in einer Kreisbahnbewegung, und zwar abhängig von der durch den Druck des in die Arbeitskammer eingelassenen Arbeitsmediums ausgeübten Kraft. In gewisser Hinsicht kann man sagen, daß der Ring exzentrisch

5 6

um den Kern schwingt, wobei ein Teil seiner Innen- ist, trägt diesem Vorgang bei. Zusätzlich steht der Ka-

fläche 34 immer eng an der Kernoberfläche, nur ge- nal 88 neben dem Schlitz 72 mit seinem unteren Ende

trennt durch einen schmalen Spalt (die Gründe hierfür mit dem Abschnitt 64 und mit dem oberen Ende mit

werden später erläutert), anliegt. Ein Gehäuse 42 mit der Arbeitskammer aus später zu erläuternden Grün-

einem geschlossenen Ende 44 umgibt die Stirnwände 5 den in Verbindung.

18, 20 und vervollständigt den Abschluß der Arbeits- Nach den Fi g. 2 und 3 bestehen die Öffnungen 62

kammer. Ein zweites Gehäuse 46 bildet die Fortset- und 70 aus bogenförmigen Schlitzen.

zung des Gehäuses 42. Jede öffnung befindet sich auf der Motorseite der

Einrichtungen, die die Arbeitskammer mit dem Platte 74 und erstreckt sich über einen Bogen von

Druckmedium beaufschlagen, bestehen aus einem Ka- io etwa 60°. Darüber hinaus ist jede öffnung exzentrisch

nal 48 für das Arbeitsmedium, der sich längs durch oder spiralförmig angeordnet, so daß das der Platte

die Kernachse erstreckt und seitlich gegen deren geo- benachbarte Ende sich näher am Kern befindet. In

metrische Achse versetzt ist. Der Kanal ist in drei Ab- sämtlichen Stellungen des Trägheitsringes überdecken

schnitte 50, 64, 66 unterteilt. somit seine Stirnflächen Teile der Öffnungen 62, 70,

Der Abschnitt 50 nimmt ein Rohr 52 auf, das korn- 15 so daß ein Mediumdruck gegen die Stirnflächen aus-

primiertes Arbeitsmedium, vorzugsweise Luft, aus geübt wird und ein kleiner Teil des Mediums durch

einer nicht dargestellten Quelle überträgt. Das Rohr die Zwischenräume 76 tritt, mit dem Ergebnis, daß

ist innerhalb eines Ansatzes 54 des Gehäuseelementes der Ring jeweils Abstand von den Stirnwänden auf-

46 mittels einer Federbandkupplung 56 angeordnet weist. Eine Vielzahl von Kanälen 90 ist am Umfang

und gegen die Achse über übliche O-Ringe 58 abge- 20 um jede Stirnwand vorgesehen; wenigstens einige

dichtet. Luftkompressoren sind gewöhnlich auf der hiervon sind teilweise zu jedem Zeitpunkt zum Auslaß

Baustelle vorhanden und liefern im allgemeinen Luft vorbeiströmenden Arbeitsmediums freiliegend,

bei einem Druck zwischen 6,5 und 8,5 kg/cm². Auslaßöffnungen 92, 94 sind ebenfalls länglich und

Da der Abschnitt 50 breiter als der Kanal im Rohr im allgemeinen gewölbt oder spiralförmig ausgebildet. 52 ist, dient er als Expansionskammer, die ein Groß- 25 Sie erstrecken sich über Bogen von etwa 180° und lieteil der kinetischen Energie des Mengenstromes in po- gen mit ihren Enden in der Nähe der Platte 24 auf der tentielle Expansionsenergie umformt. Der Kanal 60 in Ablaßseite und näher am Kern als ihre Ursprungsender Stirnwand 20 geht seitlich vom Abschnitt 50 ab den. Befinden sich Trägheitsring und Platte in den in und verläuft dann axial in die Einlaßöffnung 62 der den Fig.2 und 3 gezeigten Stellungen, so bilden sie Arbeitskammer 30. Diese beiden Krümmer dienen 30 zusammen mit dem Kern einen Motorhohlraum 96 dazu, die kinetische Energie weiter in potentielle Ex- auf der linken Seite der Platte und einen Auslaßraum pansionsenergie umzuformen. 98 auf der rechten Plattenseite. Die Kreisbahnbewe-

Der mittlere Abschnitt 64 des Kanals 48 ist kleiner gung des Trägheitsringes erfolgt nach diesen und den als der Abschnitt 50, da etwa die Hälfte des gesamten folgenden Figuren im Gegenuhrzeigersinn. In Fig. 2 Arbeitsmediumstromes in den Kanal 60 abgelenkt 35 sind die Einlaß- und Auslaßöffnungen teilweise nicht wird. Der Endabschnitt 66 ist kleiner als der Ab- verdeckt bzw. geöffnet. Das Druckmedium tritt also in schnitt 64 und so in der Lage, einen hohen Druck aus den Motorhohlraum ein, das expandierte Medium tritt später zu erläuternden Gründen aufrechtzuerhalten. aus dem Auslaßraum über die öffnungen 92, 94 aus. Der Abschnitt 66 mündet in eine Expansionskammer Wie in Fig. 1 zu sehen, steht die Auslaßöffnung 94 68, die dazu dient, die Strömungsrichtung zu ändern 40 mit Kanälen 100 in Verbindung, die ihrerseits mit und die kinetische Energie in potentielle Expansions- Auslaßhilfskanälen 102 im Kern und 104 in der Stirnenergie umzuformen. Die Einlaßöffnung 70 kommu- wand 20 in Verbindung stehen. Das gesamte ausgelasniziert mit der Kammer 68 und läßt das Druckmedium sene Medium tritt schließlich durch das Gehäuse 46 in die Arbeitskammer strömen. Sie befindet sich di- und den Ansatz 54 aus.

rekt gegenüber der Einlaßöffnung 62 und ist gleich di- 45 In den F i g. 4 bis 9 ist die Aufeinanderfolge der

mensioniert, um eine abgeglichene Strömung des Ar- Vorgänge dargestellt, durch die die Kreis- bzw. Krei-

beitsmediums zu gewährleisten.' selbewegung des Trägheitsrades hervorgerufen wird,

Ein längsverlaufender Rechteckschlitz 72 ist im wenn die Vorrichtung bei der Belastung, für die sie Kern 12 ausgebildet. Eine Sperr-oder Stauplatte 74 in ausgelegt ist, arbeitet. Es sei angenommen, daß die Form einer flachen Rechteckplatte ist im Schlitz gela- 50 Anordnung nach F i g. 4 die Null- oder 360°-Stellung gert. Spiel- bzw. Zwischenräume 76 sind zwischen den zeigt. In diesem Zustand befindet sich der Trägheits-Stirnwänden und der Platte vorhanden. Die Außen- ring in seiner obersten Lage und wird außer Berühkante 78 der Platte sorgt für Kontaktabdichtung mit rung mit dem Kern auf Grund des Druckes des Arder Innenfläche 34 des Trägheitsringes. Hilfsöffnun- beitsmediums im Spalt 40 gehalten. Die Platte 74 be-< gen 80, 82 sind in den Stirnwänden 18, 20 axial fluch- 55 findet sich in ihrer obersten Lage in abdichtender Betend mit der Platte ausgebildet und führen das Druck- rührung mit dem Ring, und Motorhohlraum 96 und medium in die Zwischenräume 76. Der abgeglichene Auslaßraum 98 besitzen gleiche Größe. Die Einlaß-Druck gegen die beiden Enden der Platte zentriert öffnung 62 ist maximal geöffnet, Druckmedium tritt diese und hält sie von den Stirnwandflächen, um Rei- ein und expandiert unter Vergrößerung der Größe des bung möglichst herabzusetzen, entfernt. 60 Motorhohlraums. Die Auslaßöffnung 92 ist etwas we-

Um die Kante 78 der Platte in Berührung mit der niger als bei Maximalstellung geöffnet, das Medium

Innenfläche des Trägheitsringes in Betrieb zu halten, kann austreten, so daß der Auslaßraum im Volumen

sind Einrichtungen vorgesehen, die diesen nachgiebig abnehmen kann.

nach außen drücken. Der Bodenteil des Schlitzes 72 Fig. 5 zeigt die 60°-Stellung. Die Einlaßöffnung ist bildet eine Druckkammer 84, die vom Abschnitt 64 65 noch offen, der Motorhohlraum wird vergrößert. Ausaus mit dem Arbeitsdruckmedium über öffnungen 86 laßöffnung und Auslaßhohlraum werden bezüglich ihgespeist wird. Der Gegendruck im Abschnitt 64, der rer Größe vermindert. An diesem Punkt beginnt die auf die Verengung im Abschnitt 66 zurückzuführen Einlaßöffnung zu schließen und in der 120°-Stellung

(Fig. 6) wird die Einlaßöffnung geschlossen, wäh- halb der Arbeitskammer herrschende Druck sein, worend der im Motorhohlraum verbleibende Druck den durch die Platte eine Kraft bestimmter Größe gegen Hohlraum im Gegenuhrzeigersinn entsprechend einer die Innenfläche des Trägheitsringes 32 zur Herbeifühsich vergrößernden Auslaßöffnung, die bei Fig. 9 rung einer Abdichtung ausüben wird. Man kann also konstant wird, da die Einlaßöffnung mit der öff- 5 eine wirksame Abdichtung selbst dann erhalten, wenn nungsbewegung beginnt, zu wachsen veranlaßt. nur eine Kraft von wenigen Gramm durch die Platte

In F i g. 7 ist die 180°-Stellung dargestellt, die Ein- gegen den Trägheitsring ausgeübt wird. Darüber hinlaßöffnung ist noch geschlossen, es ist nur ein Hohl- aus wird die Kraft abhängig von der Druckveränderaum vorhanden, der auf Auslaß geschaltet ist. Wäh- rung unter der Platte 74 sich verändern. Sind die Öffrend der Ring diese Stellung durchläuft, beginnt der io nungen 62 und 70 geschlossen, so wird der gesamte Motorhohlraum des nächsten Arbeitszyklus sich zu Druck des komprimierten Mediums unter die Platte bilden, der Zuwachs ist jedoch gering, das durch den geleitet und ruft eine Bewegung der Platte gegen den Kanal 88 vom Kanal 64 eintretende Medium reicht Trägheitsring mit erheblicher Kraft hervor. Die Ändezur Schaffung der motorischen Kraft aus. In der 240°- rung im Druck unter der Platte erfolgt allmählich, die Stellung nach Fig. 8 ist die Einlaßöffnung 62 noch 15 Größe der Änderung ist abhängig vom Öffnungsgrad geschlossen, die Auslaßöffnung 92 jedoch weit offen. der Öffnungen 62 und 70. Darüber hinaus bewegt sich Bei der nicht gezeigten 270°-Stellung beginnt die Ein- während des Teils des Arbeitszyklus, währenddessen laßöffnung zu öffnen und ist, wie durch die 300°-Stel- die Einlaßöffnungen geschlossen sind, die Innenfläche lung in F i g. 9 gezeigt, teilweise offen. Die Einlaßöff- des Trägheitsringes 32, die sich gegenüber der Platte nung öffnet weiter, bis sie in der Null-Stellung nach ao 74 befindet, nach außen relativ zum Kern 12, der Fig.4 völlig auf ist. Das heißt also, der Motorhohl- Druck unter der Platte 74 steigt an und ist zeitlich so raum hat seinen Ursprung bei 180° und wächst von bemessen, daß er mit der Bewegung nach außen zuNull bis zu einem Maximum bei 120°, wenn die Aus- sammenfällt. Soll sich die Platte radial nach innen inlaßöffnung wieder zu öffnen beginnt und ihn zu einem nerhalb des im Kern 12 gebildeten Schlitzes auf Auslaßraum macht. 25 Grund der geänderten Lage des Trägheitsringes bewe-

Nacheinander erfolgt also: gen, so nimmt der Druck unterhalb der Platte ab, wäh

rend gleichzeitig die Fläche der Einlaßöffnung vergrö-

Bei 270° beginnende Öffnung der Einlaßfläche; ßert wird. Wie aus den F i g. 7,8 und 9 ersichtlich, tritt bei 0° völlige Öffnung der Einlaßfläche; eine radiale Bewegung der Platte nach außen während

von 0 bis 60° die Einlaßfläche ist im wesentli- 30 der Zeit ein, während der die Einlaßöffnung geschloschen konstant; sen oder im wesentlichen geschlossen ist und eine ra-

von 60 bis 120° die Einlaßfläche schließt allmäh- diale Bewegung der Platte (F i g. 4,5 und 6) nach inlich; nen erfolgt während der Zeit, in der die Einlaßöffnung

bei 120° völliges Schließen der Einlaßfläche; in ihrer Fläche von einem teilweise geöffneten in einen

bei 120° Beginn des öffnens der Auslaßfläche; 35 teilweise geschlossenen Zustand abnimmt, bei 210° völlige Öffnung der Auslaßfläche; Vergleicht man die Kreisbahnbewegung des Träg-

von 210 bis 330° im wesentlichen konstante Aus- heitsringes und die Expansionsgeschwindigkeit des laßfläche; unter Druck stehenden Arbeitsmediums innerhalb der

von 330 bis 120° allmähliches Schließen der Arbeitskammer, so stellt sich heraus, daß dann, wenn Auslaßfläche; 4° der Gegen- oder Auslaßdruck etwa halb so groß wie

bei 120° völliges Schließen der Auslaßfläche. der Druck des Mediums am Einlaß erhalten wird und

das Medium durch die Arbeitskammer unter dem Ein-

Bei diesem zeitlichen Verhalten und in der zeitli- fluß semes eigenen Expansionsvermögens vorgetriechen Aufeinanderfolge der Vorgänge strömt durch die ben wird, das komprimierte Medium mit einer festge-Einlaßöffnung genug Druckmedium ein, um die not- 45 legten Geschwindigkeit relativ zur Temperatur des wendige Leistung für die volle Auslegungslast zu lie- Mediums expandieren wird. Weiterhin kann in dem fern, während die voll ausnutzbare Expansion des Fall, in dem das Medium nur durch sein eigenes ExMediums bis auf einen vernünftigen Auslaßdruck er- pansionsvermögen vorangetrieben wird, die Kreismöglicht ist; der Einlaß wird dann völlig abgeschnit- bahngeschwindigkeit des Trägheitsringes gleich oder ten, während die Auslaßöffnung zu öffnen beginnt. 50 geringfügig größer als die Geschwindigkeit einer sol-Die unter der Platte 74 bei der zyklischen Bewe- chen Expansion gehalten werden; somit wird es unter gung des Trägheitsringes 32 auftretende Druckände- Verwendung einer bestimmten Ausbildung und Anrung ist folgende. Befindet sich eine Auslaßöffnung im Ordnung zueinander von Einlaß- und Auslaßöffwesentlichen unter rechten Winkeln zu einem Strö- nungen, Stirnwänden und Ventilbetätigung der öff- , mungskanal, so bewirkt eine Strömung durch den Ka- 55 nungen durch die Kreisbewegung des Trägheitsringes, nal offensichtlich ein Vakuum oder eine Druckver- möglich, die Geschwindigkeit der Expansion des Meminderung in der Nähe einer solchen Auslaßöffnung. diums gleich oder geringfügig kleiner als die Kreis-Umgekehrt wird dann, wenn ein unter Druck stehen- bahngeschwindigkeit des Trägheitsringes zu halten, des Medium sich innerhalb des Kanales befindet, aber Das Volumen des Mediums ist also zu jedem Zeitnicht in diesem strömen kann, das unter Druck ste- 60 punkt im wesentlichen das gleiche wie das Volumen hende Medium in die Auslaßöffnung fließen. Dann der Arbeitskammer; ein Anlaß zur Vergrößerung des also, wenn die Einlaßöffnung offen ist und ein Druck- Volumens der Arbeitskammer ist nicht vorhanden, medium der Arbeitskammer über die öffnung 70 zu- was dazu führen würde, daß der Trägheitsring die geführt wird, wird die durch den Kanal 48 gehende Außenfläche des Kernes 12 berühren würde. Strömungsmenge relativ groß sein und hierdurch 65 Aus F i g. 4 ist das Anlauf en der Vorrichtung sichteinen relativen Druckabfall unter der Platte 74 her- bar leicht erkenntlich, wenn die Lage des Trägheitsvorrufen. Selbst unter diesen Bedingungen wird aber ringes gleich der gezeigten ist. Die Lage des Trägheitsder Druck der Platte geringfügig größer als der inner- ringes kann aber anders als in Fi g. 4, beispielsweise

209 539/102

nämlich wie in F i g. 7 sein, bei der die Einlaßöffnungen voll geschlossen sind. Sind die Einlaßöffnungen geschlossen, so wird der gesamte Druck des Mediums in den Schlitz unter die Platte geleitet. Somit wird eine ausreichende, gegen die Platte gerichtete Kraft erzeugt, die diese veranlaßt, den Ring in die in F i g. 4 gezeigte Ausgangs- oder Anlauflage zu heben. Gleichzeitig strömt eine ausreichende Arbeitsmediummenge durch den Kanal 88 und den Schlitz 72 und ruft einen Volumenanstieg der Arbeitskammer hervor, wodurch eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn des Trägheitsringes vor dem eigentlichen Aufmachen der Einlaßöffnungen ausgelöst wird.

Die beschriebene Vorrichtung ist so ausgelegt, daß sich eine konstante Außenamplitude der Bewegung über einen weiten Bereich äußerer Belastungen ergibt, wodurch eine maximale Trägheitsringexzentrizität bei maximalem Widerstand und geringere Exzentrizität bei geringerem Widerstand ergibt. Nimmt der Widerstand ab, so erhöht sich die Frequenz des Betriebsarbeitszyklus. Diese höhere Frequenz vermindert die für das Medium während des Winkelwachstums des Motorraumes zur Verfügung stehende Expansionszeit; das augenblickliche Volumen des Mediums und damit das Hohlraumvolumen sind damit zu jedem Augenblick geringer. Dies ist in den F i g. 10 und 11 erläutert, die die Stellungen des Trägheitsringes in der Null- und 180°-Lage zeigen. Der Spalt 40 ist bei niedrigerer Last erheblich größer. Auch die verminderte Exzentrizität des Ringes vermindert das maximale Aufmachen der Einlaß- und Auslaßöffnungen, wodurch automatisch die expandierte Arbeitsmediummenge vermindert wird. Die Spiralanordnung der Einlaß- und Auslaßöffnung stellt auch automatisch das zeitliche Verhalten von Einlaß- und Auslaß für den Maximalwirkungsgrad ein und damit eine Anpassung auf die Belastungsfunktion innerhalb des Belastungs-Vermögens der Vorrichtung.

Da der Trägheitsring immer unter Abstand vom Kern durch den Druck des Mediums im Spalt 40 gehalten wird, braucht der Ring nicht, wie bei den bisherigen Vorschlägen, tatsächlich um seine Achse zu rotieren. Damit kann die Stau- oder Sperrplatte am Trägheitsring mit einer Schwenkverbindung befestigt werden, um sicherzustellen, daß dauernd eine Abdichtung hierzwischen verbleibt.

In der Darstellung nach F i g. 12 ist der Kern 106 ähnlich dem Kern 12 nach F i g. 1 ausgebildet und mit einem Schlitz 108 versehen. Die Sperrplatte 110 ist verschiebbar in diesem gelagert, ihr Außenende paßt in die Nut 112 im Trägheitsring 114 unter Abdichtung. Die Platte ist hiermit für eine hin- und hergehende Bewegung über den durch den Trägheitsring getragenen Schwenkstift 116 verbunden. Der Arbeitszyklus ist der gleiche wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, bei der ein Trägheitsring längs einer Kreisbahn um einen mittig angeordneten und einen Luftkanal enthaltenden, zylindrischen Kern, dessenDurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Trägheitsringes ist, beweglich ist und bei welcher eine zwischen Kern und Ring sich bildende Arbeitskammer durch eine radial verschiebbare Trennwand in zwei mit durch den Trägheitsring selbstgesteuerten Luftzuführungen bzw. mit Luftaustritten in Verbindung stehende Hohlräume variablen Volumens unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (62, 70) sowie die Auslaßöffnungen (92, 94) in den beidseitig des Ringes (32) die Arbeitskammer (30) axial begrenzenden stationären Stirnwänden (18, 20) zu beiden Seiten des Ringes angeordnet sind und daß der Ring (32) bezüglich seiner axialen Länge geringfügig kleiner ist als der axiale Abstand zwischen den Stirnwänden (18,20) und beidseitig des Ringes einen an das Druckmedium angeschlossenen Spalt (76) beläßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Spalte (76) einmündende, an das Druckmedium angeschlossene Hilfsöffnungen (80, 82) in den Seitenwänden (18,20) vorgesehen sind, wobei die HilfsÖffnungen von derartiger Größe und Anordnung sind, daß der Ring (32) sie wenigstens teilweise dauernd überdeckt.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spalt (40) dauernd während des Arbeitens der Vorrichtung zwischen der Innenfläche des Ringes (32) und der Außenfläche des Kernes (12) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (62 oder 70) als länglicher gewölbter Schlitz in einer Stirnwand in der Nähe der Kreisbahnbewegung der benachbarten Stirnfläche (38) des Trägheitsringes (32) ausgebildet ist, derart, daß die Einlaßöffnung im wesentlichen durch die Stirnfläche wenigstens über etwa die Hälfte jedes Kreisbahnzyklus des Trägheitsringes überdeckt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gewölbte Einlaßschlitz (62, 70) sich am Umfang wenigstens über etwa 60° exzentrisch zum Kern (12) erstreckt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (92 oder 94) als länglicher gewölbter Schlitz in einer Stirnwand in der Nähe der Bahnbewegung der Stirnfläche (38) des Trägheitsringes (32) derart ausgebildet ist, daß die Auslaßöffnung im wesentlichen durch eine Stirnfläche an einer Stelle des Kreisbahnzyklus des Trägheitsringes überdeckt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gewölbte Auslaßschlitz (92, 94) sich etwa über 180° exzentrisch zum Kern (12) erstreckt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (62 oder 70) in der Nähe der Platte

(74) beginnt und daß die Auslaßöffnung (92 oder 94) in der Nähe der Platte derart endet, daß das vollständige Schließen der Einlaßöffnung (62 oder 70) im wesentlichen mit dem Beginn des öffnens der Auslaßöffnung (92 oder 94) zusammenfällt.

9. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (62 oder 70) entsprechend einer konstanten Maximalöffnung während etwa 60° der Trägheitsringbewegung ausgelegt ist und die Auslaßöffnung (92 oder 94) für eine konstante Maximalöffnung während etwa 120° der Bewegung des Trägheitsringes ausgelegt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode der Maximalöffnung der Auslaßöffnung (92 oder 94) etwa 150° nach der Periode der maximalen öffnung der Einlaßöffnung (62 oder 70) liegt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen radial verlaufenden Kanal (88) für das Arbeitsmedium, der den Kern (12) mit der Arbeitskammer (30) in der Nähe der Platte (74) verbindet, wobei der Kanal (88) als Hilfsspeisung für das Druckmedium während der Perioden, in der die Einlaßöffnung (62 oder 70) geschlossen ist, ausgelegt ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckkammer (64) innerhalb des Kernes vorgesehen ist und über Kanäle (86) mit dem innen gelegenen, in Längsrichtung sich erstreckenden Teil der Platte (74) in Verbindung steht.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Expansionskammer (68) in Strömungsrichtung vor der Einlaßöffnung (62 oder 70) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Kern (12) entfernt liegende Außenkante (78) der Platte (74) schwenkbar mit der Innenfläche (34) des Trägheitsringes (32) verbunden ist.