DE422747C - Mechanisches schwingungsfaehiges Gebilde - Google Patents

Description

• <Ylechanisches schwingungsfähiges Gebilde. Aus früheren Veröffentlichungen ging hervor, daß zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines mechanischen Schwingungsvorganges i. ein mechanisch schwingungsfähiges Gebilde, a. ein mechanischer Schwingungsgenerator, 3. eine lose Kopplung erforderlich sind.
• Es wurde weiter darauf hingewiesen, daß man zwischen elastischen Kopplungen, Massenkopplungen, Reibungskopplungen und Zeitkopplungen unterscheiden kann und schließlich, daß auch die elastischen Kopplungen noch in kine;isch elastische und potentiell elastische Kopplungen eingeteilt werden können.
• Schließlich ist darauf hingewiesen worden, daß bei Vorrichtungen der angegebenen Art die Kombination zweier oder gar noch mehrerer Koppelarten gleichzeitig denkbar ist. Hieraus ergibt sich, daß theoretisch eine unbegrenzte Anzahl von Koppelmöglichkeiten besteht, und es ist ganz selbstverständlich, daß eine Reihe der möglichen Koppelarten und Kombinationen für bestimmte mechanische Zwecke unbrauchbar ist, während, wie in der Elektrotechnik, besondere Schaltungen und Kombinationen in bezug auf ihre Verwendbarkeit voraussichtlich Vorzüge aufweisen werden.
• Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung stellt eine konstruktive Anordnung dar, welche. wie durch Versuche und Untersuchungen festgestellt wurde, ganz besonders günstige Resultate ergibt.
• Sie beruht auf der Erkenntnis, daß zwei Gummibälle b und hl, die mit den zugehörigen, relativ massenreichen Konstruktionselementen ein schwingungsfähiges Gebilde darstellen, von einer Kurbel g, h aus auf elastisch potentiellem Wege erregt werden, eine besonders einfache Schwingungsvorrichtung darstellt, die namentlich bei ungedämpfter Anordnung noch außerdem einen verhältnismäßig guten Kräfte- bzw. Massenausgleich zuläßt.
• Ein Exzenter g von relativ geringem Hub bewegt durch Vermittlung einer Pleuelstange lt den Rahmen A, an dessen Innenseite sich zwei massiv gedrehte Backen cl und c2 befinden. Zwischen den Backen cl und c2 und zwei weiteren Backen dl und dz befindet sich je ein Gummiball b1 und b2 in zusammengedrücktem Zustand. Die Spannung der bezeichneten Bälle wird aufrechterhalten durch die Zugschrauben s, s. Die beiden Druckbakken dl und d2 werden durch ein Verbindungsstück c zusammengehalten, mit welchem der Hebel a gelenkig verbunden ist. Letzterer ist außerdem am Drehpunkt p angelenkt und trägt auf der entgegengesetzten Seite eine verschiebbar angeordnete Masse m.
• Wird nun das Exzenter g durch eine Energiequelle so in Umlauf gesetzt, da.ß die Pleuelstange h zunächst nach der Vorrichtung, d. h. nach links hin, bewegt wird, so wird unter der Voraussetzung, daß der Hebel a mit der Masse m auf Grund seiner Trägheit zunächst an dieser Bewegung nicht teilnimmt, der Ball b., etwas stärker gespannt, während der Ball b1 etwas entspannt wird. Nach überwindung der Trägheit des Hebels a und der Masse m werden diese jedoch in derselben Richtung, ebenfalls nach links, bewegt und gelangen in ihrer äußersten Linksstelle an, wenn der Rahmen A bereits durch eine weitere i 8ogradige Drehung des Exzenters g seine äußerste Lage nach rechts erreicht hat, so daß in diesem Augenblick eine Spannungserhöhung des Balles b1 und eine Entspannung des Balles b2 eintritt, ein Spiel, welches mit jeder Hebeldrehung des Exzenters g in bezug auf Spannung und Bewegung seine Richtung wechselt und im Resonanzfalle den größten Ausschlag des Hebels a mit der Masse m ergibt. Hat man den Exzenterhub L gewählt und stellt man fest, daß der Hebel a mit seiner Masse m im Resonanzfalle einen Hub L ausführt, so kann man, wenn es sich lediglich um die Aufrechterhaltung dieses Schwingungsvorganges handelt, einen nahezu vollkommenen Kräfte- und Massenausgleich erreichen, wenn man dafür sorgt, daß die lebendige Kraft der im Inneren zwischen den Bällen bi und b2 eingespannten bewegten -Tei:e gleich der lebendigen Kraft der äußeren Organe 41 - v2 ist. In diesem Falle wird der günstigste Massen- und Kräfteausgleich und unter Voraussetzung der Abstimmung auch der günstigste Nutzeffekt der beschriebenen Anordnung er- i zielt. Der Massenausgleich ist theoretisch vollkommen, wenn die Phasenverschiebung Null ist, ein Zustand, der bei Arbeitsmaschinen usw. nat ürlich nie vollkommen erreicht wird. Immerhin ergibt sich aber, schon im vorliegenden i Falle, ohne weitere Hilfsmittel - trotz der Einfachheit der :Mittel -- ein relativ hoher Massenausgleich und somit eine für die Praxis ganz vorzügliche Betriebsart.
• Einen weiteren Vorzug weist die beschriebene Anordnung insofern auf, als das verwendete elastische Mittel, die Luft, als nahezu massenlos angesehen werden kann und infolgedessen weder eine Gewichtsvermehrung noch die sonstigen, durch die Masseneigenschaft hervorgerufenen Nachteile aufweist.
• Des weiteren hat sich aus angestellten Versuchen ergeben, daß die inneren Verluste in den elastischen Mitteln, selbst bei Übertragung relativ hoher Leistungen, außerordentlich gering sind.
• Es ist anzunehmen, daß die bei hohem Druck in den Bällen erzeugte Wärme auf Grund der hervorragenden Wärmeisolation des Gummis in viel höherem Maße als bei Metallzylindern beim Expandieren der Luft wieder zurückgegeben und aufgebraucht wird, daß also die Gesamtverluste gerade durch Verwendung von wärmeisolierenden Materialien ganz besonders niedrig gehalten werden.
• Ist, um die gewünschte Arbeit zu verrichten, ein größerer oder kleinerer Weg, wie ihn die kleine Masse zurücklegt, wünschenswert, oder sind größere oder kleinere Kräfte, wie sie die kleine Masse liefert, erforderlich bzw. ausreichend, so kann durch Hebelübersetzung eine Transformation des Produktes Kraft X Weg auf das günstigste Verhältnis der Kraft- zur Wegkomponente vorgenommen werden.
• In manchen Fällen ist es wünschenswert, für den Weg der kleinen :Masse eine maximale Amplitude festzulegen. Dies kann durch geeignete Dimensionierung der Bälle erfolgen; denn die Aufnahmefähigkeit der Bälle für potentielle Energie steigt rascher als proportional (adiabatisch) an und nähert sich sehr rasch dem Wert: unendlich.
• Natürlich könnte man sich auch in der beschriebenen Konstruktion an Stelle der Gummibälle Stahlfedern oder andere elastische Mittel vorstellen. Bei Verwendung von Gummibällen hat man jedoch noch den besonderen Vorteil, daß durch Erhöhung der Vorspannung auch gleichzeitig die Eigenperiode der Bälle in relativ großen Grenzen geändert wird, da die Spannungskurve adiabatisch verläuft.

Claims (7)

1. PATENT-ANSPRÜCHE: i. Mechanisches schwingungsfähiges Gebilde, dadurch gekennzeichnet, daß Luftpolster, deren Wandungen aus Gummi oder einem ,ähnlichen Stoff bestehen, zwischen einer relativ kleinen Masse, die einen relativ großen Ausschlag auf einer größeren Masse, die einen entsprechend kleineren Ausschlag macht, eingeschlossen und einseitig durch eine starre Verbindungsstange mit einer Kurbel oder einem Exzentertrieb verbunden sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Massen zueinander umgekehrt verhalten wie ihre Anschläge.
3. 3. Vorrichtung --nach Anspruch i und 2 dadurch gekennzeichnet, daß dem schwingungsfähigen Gebilde die durch Dämpfung verlorengegangene Energie über die große .Masse zugeführt wird.
4. 4.. Vorrichtung nach Anspruch i und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschlag der großen Masse so klein gewählt wird, daß das Verhältnis der übertragenen Leistung zu der im System schwingenden Leistung nahezu oder vollkommen dem doppelten Dampfungsdekrement entspricht.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch i und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Massen so miteinander abgeglichen werden, daß ein vollkommener oder annähernder Massenausgleich erreicht wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch i und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpolster zum Zwecke der Wärmeabfuhr zwischen Metallen oder anderen guten Wärmeleitern eingeschlossen sind oder von solchen umgeben werden.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch i und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel des schwingungsfähigen Gebildes in einem Rahmen oder einer anderen Vorrichtung durch Zusammenpressest eine Vorspannung erfahren. ß. Vorrichtung nach Anspruch i und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg (Ausschlag) des schwingungsfähigen Gebildes durch Anwendung von Hebeln eine Übersetzung - nach oben oder unten erfährt. g. Vorrichtung nach Anspruch i und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Dimensionierung der Bälle so gewählt wird, daß der Hub (Ausschlag) des schwingenden Systems nur eine Veränderung innerhalb enger Grenzen erfahren kann.