EP0865327B1 - Verstelleinrichtung für einen unwucht-richtschwinger mit verstellbarem fliehmoment - Google Patents

Verstelleinrichtung für einen unwucht-richtschwinger mit verstellbarem fliehmoment Download PDF

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EP0865327B1
EP0865327B1 EP96939923A EP96939923A EP0865327B1 EP 0865327 B1 EP0865327 B1 EP 0865327B1 EP 96939923 A EP96939923 A EP 96939923A EP 96939923 A EP96939923 A EP 96939923A EP 0865327 B1 EP0865327 B1 EP 0865327B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
motors
unbalanced mass
hydraulic
relative
position angle
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP96939923A
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English (en)
French (fr)
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EP0865327A1 (de
Inventor
Hubert Bald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gedib Ingenieurbuero und Innovationsberatung GmbH
Original Assignee
Gedib Ingenieurbuero und Innovationsberatung GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0865327A1 publication Critical patent/EP0865327A1/de
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Publication of EP0865327B1 publication Critical patent/EP0865327B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • B06B1/16—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • B06B1/161—Adjustable systems, i.e. where amplitude or direction of frequency of vibration can be varied
    • B06B1/166—Where the phase-angle of masses mounted on counter-rotating shafts can be varied, e.g. variation of the vibration phase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/18—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure fluid
    • B06B1/186—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure fluid operating with rotary unbalanced masses

Definitions

  • the invention relates to an adjusting device for adjusting the relative setting angle ⁇ of Imbalance vibrators with at least two pairs of partially unbalanced bodies that can be adjusted against each other.
  • a special type of adjustment device is in the patent DE 40 00 011 or in the PCT / EP90 / 02239.
  • For the subsequent description of the present invention simplifying the terms used in the last-mentioned publication of the partial unbalance body and the assigned to them partial centrifugal forces (or partial centrifugal force vectors), and the "pair" of partial unbalance bodies accepted.
  • the relative setting angle ⁇ is theoretically defined between the partial centrifugal force vectors of the individual partial unbalance bodies of a "pair" of partial unbalance bodies. In practice you can use the relative setting angle ⁇ also define the partial unbalance body between features (e.g. geometric features) Pair, if the position of the center of gravity of the eccentric mass is known.
  • the invention is particularly dedicated to the unbalance vibrators with a predetermined direction of vibration, which e.g. are used as ramming vibrators and in which at least four unbalanced shafts or partial unbalance bodies are present, which are rotatable in corresponding bearings of the vibrator frame are arranged.
  • These vibrators there is every unbalanced shaft or each unbalanced body a separate motor assigned without the interposition of a transmission.
  • The serves Motor at the same time as a drive motor for the implementation of the useful power or friction power (screed friction and bearing friction with the ramming vibrator) and as an adjustment motor.
  • Through this type of energy supply for the Partial unbalance bodies can be dispensed with otherwise customary gear transmissions.
  • these vibrators are said to be hereinafter referred to as "gearless vibrators with adjustable unbalance moment".
  • the motors that are used with the invention can be hydraulic motors, which normally can work both as motors and pumps, act or also around electric motors.
  • the hydraulic motors are driven by the volume flow of one Fluid medium (e.g. hydraulic oil), whereby the volume flow must be generated by one or more Pumps that are driven by one or more engines (e.g. diesel engine).
  • Figure 1 is a hydraulic operated "gearless vibrator" with adjustable unbalance moment shown with the first Partial unbalance bodies associated with first motors 103 and 104 and the second partial unbalance bodies associated second motors 107 and 108.
  • the first two motors are parallel and supplied with the same inlet pressure by one generated by the adjustable pump 114 Volume flow.
  • the two second motors are each connected to a first motor by means of a Series connection connected. It is a so-called open circuit of the fluid medium.
  • the adjustment range for the adjustment of the unbalance torque is limited to an angle 0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 90 °.
  • the vibrator shown is provided with the ability to mirror the synchronous movement To be able to maintain the angle of rotation of the partial unbalance bodies of the same type, even under the influence of disturbing forces to be expected in general, but at least in the adjustment range at which the maximum unbalance torque is adjustable. This ability is seen as derived from the Effects of those alternating moments which are generated by the reaction moments MR and which is also responsible for the development of the average reaction moments MRQ are.
  • the vibrator shown has a additional disadvantage to consider that in order to achieve comparably large resulting unbalance moments the partial unbalance moments of the partial unbalance bodies are dimensioned larger than normal have to. This leads to unnecessarily increased bearing forces and reaction torques MRQ.
  • Patent DE 40 00 011 What is remarkable is a closer examination of the circuit shown resulting fact that the throttling shown in Figure 1 of the flow through motor 116 Volume flow with the help of the pressure relief valve 124 can not lead (starting from a Position in which the resulting unbalance moment has the value zero) the relative positioning angle ⁇ to change in such a way that the resulting unbalance moment increases. To really get this effect it would be necessary to be able to use the function of element 124 to that a pressure increase takes place between the input and output of the engine 116 while at the same time Motor 114 between inlet and outlet a decrease in pressure takes place.
  • Patent DE 41 16 647 Here an adjustable gearless vibrator with electric motors is shown, each motor is assigned its own electronic control device. It exists for every engine a measuring device by means of which the relative angular position of all partial unbalance bodies relative to one another can be measured continuously.
  • the angle of rotation of a first partial unbalance body is as The reference position is defined and the angles of rotation of the remaining three partial unbalance bodies are called relative Angle measured with respect to the first partial unbalance body.
  • the individual Regulation of the angle of rotation of each partial unbalance body achieves that in addition to the adjustment of the Given the relative positioning angle ⁇ , the mirror-image symmetrical angle of rotation position at the same time is maintained between the partial unbalance bodies of the same type.
  • This solution is not only not suitable for use with ramming vibrators due to the enormous effort involved.
  • the one shown The solution is a good example of the variety with which the 4 motors can be loaded adjustable gearless vibrator can be done.
  • DE-OS 44 25 905 provides a contribution to a state of the art as it was later published:
  • a solution is described with the help of which, in particular in the case of gearless vibrators which one can adjust the resulting unbalance moment with additional measures Can force synchronous running from that relative angle of rotation which is definable between the partial unbalance bodies of the same kind.
  • This contribution does not give any indication of the solution of the existing Task with the present invention, but he points to the problem of compliance with the Synchronous running of the relative rotation angle between the partial unbalance bodies of the same type.
  • the state described by DE-OS 43 01 368 Improve technology for use with gearless vibrators using hydraulic motors or are driven by electric motors and the resulting unbalance moment are adjustable.
  • the goal of the improvement is to achieve 4 goals: at least if it has been achieved Setting the resulting resulting unbalance moment and maximum adjustable for the solution found with the delivery of high useful output (in the case of ram vibrators via the ram plank in the Soil) should at least at a set maximum unbalance moment (which in practice the most of the work is) a load of all four motors of the same size can be achieved.
  • hydraulic motors in compliance with this condition use the pumps to be used in both open and closed circuits.
  • the use of closed circuits can bring advantages, for example, through the possible ones Type of circuit. For example, when using open circuits it may be advantageous to to be able to select a larger number of pump types.
  • the task is as follows:
  • the necessary relative angle of rotation must be securely held, at least for that adjustment range of the relative -Position angle ⁇ , in which a maximum can be set for the resulting unbalance moment, because a significant working range of the vibrator is seen in this adjustment range.
  • cross vibrations which are not permitted are generated.
  • the mechanical reactive power which has to be introduced into the motor-driven motors and which is passed on to the shafts of the partial unbalance bodies of the one type (as a power corresponding to the product from reaction moment MRQ times angular frequency ⁇ ), is transformed in a first conversion step into the "power of the kinetic energy" of the vibrating mass (this mass is also called “dynamic mass” m dyn ).
  • the "power of the kinetic energy” is transformed again into a mechanical reactive power, which has to be released again by the waves of the partial unbalance bodies of the other type (as a power from the reaction moment MRQ times ⁇ ).
  • This power is emitted by the waves with a first part as the friction power of the bearings and with a second part as the power which is converted from the generator-operated motors into a generator power and which must be delivered by these motors.
  • the nature of the effect of these funds can, by the way, only be explained on the basis of the diagrams in FIG.
  • the solution according to the invention uses, for the sake of simplicity, a principle at which it is not necessary to measure the angle of rotation ⁇ of a single partial unbalance body, but only the relative setting angle ⁇ , and at which the two motors of a group together and in parallel switched to be supplied with drive power.
  • this requires that the mirror image symmetrical synchronous relative rotation angle ⁇ between partial unbalance bodies of the same type (a group) is maintained through the use of other means.
  • Figure 1 shows in schematic form and in the manner of a hydraulic plan for the hydraulic Solution variant the configuration of pumps and motors of a gearless vibrator according to the invention.
  • FIG. 1 shows (with a symbolic representation of the 4 partial unbalance bodies by 4 corresponding circles) two partial unbalance bodies of one type 102, 104 and two partial unbalance bodies of the other type 106, 108, which can rotate (in a manner not shown) about their axes, which are supported in bearings in the vibrator frame.
  • Each partial unbalance body is connected to its own hydraulic motor, by means of which it can be driven or braked for the purpose of adjusting the relative setting angle ⁇ and through which the partial unbalance body is supplied with the power which is subsequently lost in the form of bearing friction power, and which flows in part in the form of useful power, for example given to the pile driver, into the ground after this part of the power has previously been transferred to the oscillating dynamic mass m dyn by means of the bearing forces.
  • the partial unbalance bodies of one type 102, 104 are the motors 110, 112 assigned to one type and the partial unbalance bodies of the other type 106, 108 are the motors 114, 1 16 assigned to the other type.
  • the respective direction of rotation of the motors and the partial unbalance body is shown by arrows with the sign ⁇ .
  • the motors of the same type are in parallel connected to a closed hydraulic circuit of one type 118 or the other type 120, whose volume flow is generated by a respective assigned pump P1 of the one type or pump P2 of a different kind.
  • the motors and the pump P2 of the Hydraulic circuit of a different kind generate pressure differences in both directions. That means that the Motors can work both as motors (motor) and as pumps (generator) and that Pump P2 can work both as a pump (generator) and as a motor (motor).
  • Both pumps are connected to a common diesel engine via a DM Drive device 122.
  • the drive device could be a common shaft or a Distributor gearboxes.
  • Both pumps are symbolized by arrows 126 and 128, equipped with adjusting devices for adjusting the delivery volume, so that with the help of these pump adjustment devices in their synchronous change the Volume flows and thus the rotational frequencies of the motors within specified limits can be changed.
  • a component 130 is installed, which is flowed through by the volume flow of the return line 120 and which is capable of Throttle volume flow in a predetermined manner and thereby a predetermined pressure in the supply line in front of its entrance.
  • the amount of pressure built up in this way can be specified by means of an electrical control device, which the Component 130 influences via an electrical line 132.
  • reaction moments act on the partial unbalance bodies of the other type 106, 108 MRQ in the direction of rotation.
  • FIG. 2 Two diagrams are shown in FIG. 2, of which the upper diagram with the characteristic curve KA describes certain states on motors 110, 112 of one type and the lower one Diagram with the characteristic curve KB certain states on the motors 114, 116 of the others Art describes.
  • the relative setting angle ⁇ is on the abscissa axis plotted, while the values of the ordinate axis are interpreted as different variables that can be derived from each other as different variables are provided: the differential pressure ⁇ p at the motors, the differential torque ⁇ MD (proportional to ⁇ p) on the motors and the differential power ⁇ P (proportional to ⁇ p) of the motors.
  • the characteristic curves KA and KB result from the superposition or addition of different variables, what in the example the diagram variable "differential torque ⁇ MD" is explained in more detail.
  • the characteristic curves KA and In this case, KB represent the torques that act on the motors.
  • the broken line D-E-F shows the torque curve which the entire friction power is generated.
  • the entire friction work comprises two components: The a component is indicated by the broken line D-K-F, which is the friction torque of the Bearing friction represented with a size corresponding to the distance A-D.
  • the bearing friction has over the whole angular range a constant size.
  • the linear curve of the useful torque is a simplification of the non-linear course of useful torque in practice. The The simplification shown is based on the assumption that the useful torque is roughly proportional to the size of the vibration amplitude, which is also known to be related to the size of the angle ⁇ changed.
  • the magnitude of the reaction torque MRQ which is dependent on the angle ⁇ , runs according to FIG broken line A-H-B-J-C.
  • the characteristic curve KA is drawn for the operation of a ramming vibrator with high Load from the useful work, which is transferred from the pile to the earth. With a small proportion of useful work, point E moves downwards in the direction of point K. When the ramming vibrator is idling (without touching between Pile and earth) and the useful work is zero, point E coincides with that Point K together. It is also mentioned that the size of the maximum value of the Reaction torque MRQ (distance G-H) varies both with the size of the dynamic Mass, which also includes the mass of the pile, as well as the depth of the Penetration of the pile into the ground, or with the size of the submitted work.
  • the angle ⁇ 180 ° the torques ⁇ MD, which load the motors of one and the other type, of the same size and positive in both cases, which means a purely motor load of the motors is given.
  • the relative setting angle ⁇ must on the motors of one type the differential torques according to the characteristic curve KA and at the same time, the differential torques on the motors of the other type according to the characteristic KB must be set.
  • independent claims 1 and 2 are based on the exemplary embodiment according to Figure 1, which in principle is a (particularly important) further development of the Description of Figure 2 disclosed main idea of the invention.
  • Independent claims 3 and 4 describe the technical teaching from the main idea set out in Figure 2 when used in Connection with hydraulic or electric motors. Claims 3 and 4 do not require any special explanatory description. For the practical execution of one with electric motors operated vibrator, you can also use the arrangement according to FIG. 1 if you are in FIG. 1 presents the following modifications as given:
  • Motors 110, 112 and 114, 116 are electric motors and lines 144, 146 and 140, 142 represent the electrical leads to the motors. Component 130 is omitted.
  • the symbols for the Pumps P1 and P2 each represent an electrical control device with which the motors can be varied Speeds and forced to develop variable torques in different directions can be. At least on the motors 114, 116, a negative torque can also be generated be developed while using a positive torque on the motors 110, 112 at the same time reached.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des Relativ-Stellwinkels β von Unwucht-Vibratoren mit wenigstens zwei Paaren von gegeneinander verstellbaren Teil-Unwuchtkörpern. Eine besondere Gattung von Verstelleinrichtungen wird in dem Patent DE 40 00 011 bzw in der PCT/EP90/02239 beschrieben. Für die anschließende Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurden vereinfachend die in der zuletzt genannten Druckschrift benutzten Begriffe der Teil-Unwuchtkörper und der ihnen zugeordneten Teil-Fliehkräfte (bzw. Teil-Fliehkraft-Vektoren), sowie des "Paares" von Teil-Unwuchtkörpern übernommen. Im Gegensatz zu den oben zitierten Druckschriften wird der Relativ-Stellwinkel β nachfolgend derart definiert, daß der Wert β = 0° einer Schwingungsamplitude Null und der Wert β = 180° einer maximalen Schwingungsamplitude entspricht.
Der Relativ-Stellwinkel β ist theoretisch definiert zwischen den Teil-Fliehkraft-Vektoren der einzelnen Teil-Unwuchtkörper eines "Paares" von Teil-Unwuchtkörpern. Praktisch kann man den Relativ-Stellwinkel β auch definieren zwischen Merkmalen (z.B. geometrischen Merkmalen) der Teil-Unwuchtkörper eines Paares, sofern die Lage des Massenschwerpunktes der exzentrischen Masse bekannt ist. Die Kennzeichnung "MR" wird benutzt für die Reaktionsmomente "MR", welche bei jeder Unwucht-Umdrehung um den Rotations-Winkel µ= 2π an den Wellen der Teil-Unwuchtkörper zweimal als Wechselmomente auftreten [Diese Wechselmomente haben einen sinoidischen Verlauf mit zwei minimalen und zwei maximalen Werten pro Umdrehung des Teil-Unwuchtkörpers].
Die durchschnittlichen und nur in einer Richtung wirkenden Reaktionsmomente, welche berechnet werden können durch Integration von MR über den Drehwinkel µ = 2π und durch anschließende Teilung des Integrationswertes durch 2π, werden "MRQ" genannt. Wie der Fachmann sich z.B. aus der Patentschrift DE 40 00 011 ableiten kann" wirken diese durchschnittlichen Reaktionsmomente MRQ bei einem eingestellten Relativ-Stellwinkel 0° < β < 180° derart an den Teil-Unwuchtkörpern eines Paares, daß die Reaktionsmomente MRQ der einen Art die Drehung der Teil-Unwuchtkörper der einen Art beschleunigen möchten und daß die Reaktionsmomente MRQ der anderen Art die Drehung der Teil-Unwuchtkörper der anderen Art verzögern möchten. Diese Wirkungsweise führt bei einem 4-Wellen Unwucht-Vibrator mit je einem nur einer Welle zugeordneten Motor dazu, daß bei einem im Leerlauf mit eingestelltem Relativ-Stellwinkel 0° < β < 180° arbeitenden Vibrator zwei Motoren in einer motorischen Weise und zwei Motoren in einer generatorischen Weise arbeiten müssen. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß für die Bezeichnung "Unwucht-Moment" dem Fachmann noch andere Bezeichnungen wie z.B. "statisches Moment" bekannt sind.
Ganz speziell widmet sich die Erfindung den Unwucht-Vibratoren mit vorgegebener Schwingrichtung, welche z.B. als Ramm-Vibratoren eingesetzt werden und bei welchen mindestens vier Unwuchtwellen bzw. Teil-Unwuchtkörper vorhanden sind, welche in entsprechenden Lagern des Vibrator-Gestells drehbar angeordnet sind. Bei diesen Vibratoren ist einer jeden Unwuchtwelle bzw. einem jeden Teil-Unwuchtkörper ein eigener Motor zugeordnet ohne Zwischenschaltung eines Getriebes. Dabei dient der Motor zugleich als Antriebsmotor für die Umsetzung der Nutzleistung bzw. Reibleistung (Bohlenreibung und Lagerreibung beim Ramm-Vibrator) und als Verstellmotor. Durch diese Art der Energiezufuhr für die Teil-Unwuchtkörper kann man auf sonst übliche Zahnradgetriebe verzichten. Hiermit ergeben sich mehrere Vorteile zugleich. Wegen der Entbehrlichkeit von Zahnradgetrieben sollen diese Vibratoren nachfolgend "zahnradlose Vibratoren mit verstellbarem Unwucht-Moment" genannt werden.
Bei den Motoren, welche mit der Erfindung zum Einsatz kommen, kann es sich um Hydraulikmotoren, welche normalerweise sowohl als Motoren als auch als Pumpen arbeiten können, handeln oder aber auch um Elektromotoren. Die Hydraulikmotoren werden angetrieben durch den Volumenstrom eines Fluidmediums (z.B. Hydrauliköl), wobei der Volumenstrom erzeugt werden muß durch eine oder mehrere Pumpen, welche von einem oder mehreren Motoren (z.B. Dieselmotor) angetrieben werden.
Der zu der Erfindung nächstgelegene Stand der Technik ist gekennzeichnet durch die Druckschrift DE-OS 43 01 368 mit den in den Figuren 1 und 4 dargestellten Konfigurationen: In Figur 1 wird ein hydraulisch betriebener "zahnradloser Vibrator" mit verstellbarem Unwucht-Moment gezeigt mit den zu den ersten Teil-Unwuchtkörpern zugehörigen ersten Motoren 103 und 104 und den zu den zweiten Teil-Unwuchtkörpern zugehörigen zweiten Motoren 107 und 108. Die beiden ersten Motoren werden parallel und mit gleichem Eingangsdruck versorgt von einem durch die verstellbare Pumpe 114 erzeugten Volumenstrom. Die beiden zweiten Motoren sind jeweils mit einem ersten Motor mittels einer Serienschaltung verbunden. Es handelt sich um einen sogenannten offenen Kreislauf des Fluidmediums.
Der Verstellbereich für die Verstellung des Unwucht-Momentes ist begrenzt auf einen Winkel 0° ≤ β ≤ 90°. Der gezeigte Vibrator ist versehen mit der Fähigkeit, den spiegelbildlichen Synchronlauf der Drehwinkel der Teil-Unwuchtkörper gleicher Art aufrechterhalten zu können, auch unter dem Einfluß von im allgemeinen zu erwartenden Störkräften, wenigstens aber in jenem Verstellbereich, bei welchem das maximale Unwucht-Moment einstellbar ist. Diese Fähigkeit wird als abgeleitet gesehen von den Auswirkungen jener Wechselmomente, welche durch die Reaktionsmomente MR erzeugt werden und welche auch für die Entstehung der durchschnittlichen Reaktionsmomente MRQ ursächlich verantwortlich sind. In der zitierten Druckschrift wird nichts gesagt über das Verhalten der Stabilität des spiegelbildlichen Synchronlaufes der Teil-Unwuchtkörper jeweils der gleichen Art beim denkbaren Einsatz einer anderen Art der Regelung für den Winkel β für einen Verstellbereich 90° ≤ β ≤ 180°. Bei näherer Untersuchung der gezeigten Konfiguration kann man den Nachweis erbringen, daß beim Arbeiten mit dem maximalen Unwucht-Moment (was bei dem vorgesehenen Einsatzbereich der Erfindung eher der normale Fall ist) bei Berücksichtigung des "Summendruckes" die ersten Motoren mehr als zweieinhalbmal soviel wie die zweiten Motoren belastet werden. Dabei ist der "Summendruck" die für die Lebensdauer der Motoren maßgebende Summe von Eingangsdruck und Ausgangsdruck am Motor.
Bei dem gezeigten Vibrator hat man neben der extrem unsymmetrischen Belastung der Motoren als zusätzlichen Nachteil anzusehen, daß zwecks Erzielung vergleichbar großer resultierender Unwucht-Momente die Teil-Unwucht-Momente der Teil-Unwuchtkörper größer als normal dimensioniert werden müssen. Dies führt zu unnötig vergrößerten Lagerkräften und Reaktions-Drehmomenten MRQ.
Bei den mit den Figuren 1 und 4 beschriebenen Vibratoren werden Verfahren zur Beeinflussung der Motoren zwecks Einstellung eines vorgegebenen Relaltiv-Stellwinkels β angewendet, mit denen in der Tat ein Verstellbereich von β=90° bis β=180° nicht erschlossen werden kann. Wie später gezeigt wird, leiden die beschriebenen Verfahren vor allem darunter, daß bei ihnen nicht die in der Praxis wichtige Einflußnahme der Lagerreibungs-Leistung und der Nutzleistung berücksichtigt wurde.
Zur Beschreibung des allgemeinen Standes der Technik sind folgende Druckschriften von Interesse:
Patentschrift DE 40 00 011: Bemerkenswert ist die bei näherer Untersuchung der gezeigten Schaltung sich ergebende Tatsache, daß die in Figur 1 gezeigte Drosselung des durch den Motor 116 fließenden Volumenstromes mit Hilfe des Druckbegrenzungsventils 124 nicht dazu führen kann, (ausgehend von einer Stellung, in der das resultierende Unwucht-Moment den Wert null aufweist) den Relativ-Stellwinkel β derart zu verändern, daß das resultierende Unwucht-Moment sich vergrößert. Um diesen Effekt wirklich erreichen zu können, wäre es erforderlich, mit Hilfe der Funktion des Elements 124 bewirken zu können, daß ein Druckanstieg stattfindet zwischen Eingang und Ausgang des Motors 116 , während gleichzeitig an Motor 114 zwischen Eingang und Ausgang eine Verringerung des Druckes stattfindet. Zwecks Erfüllung der gewünschten Funktion müßte in diesem Falle außerdem die Bedingung realisiert sein, daß der am Eingang von Motor 1 14 meßbare Druck größer ist als der am Eingang von Motor 116 meßbare Druck. Allein diese Forderung ist (bei zwangsläufig gleich großen Volumenströmen durch beide Motoren) nicht erfüllbar, da beide Volumenströme aus einer gemeinsamen Quelle (122) entnommen werden. Die Figur 1 dient also in der Tat eher der Beschreibung von verwendeten Ausdrücken.
Patentschrift DE 41 16 647: Hier wird ein verstellbarer zahnradloser Vibrator mit Elektromotoren gezeigt, wobei jedem Motor eine eigene elektronische Regeleinrichtung zugeordnet ist. Es existiert für jeden Motor eine Meßeinrichtung, mit Hilfe derer die relative Winkellage aller Teil-Unwuchtkörper relativ zueinander ständig gemessen werden kann. Dabei wird der Drehwinkel eines ersten Teil-Unwuchtkörpers als Referenz-Position definiert und die Drehwinkel der übrigen drei Teil-Unwuchtkörper werden als relative Winkel bezüglich des ersten Teil-Unwuchtkörpers gemessen. Bei dieser Lösung wird durch die individuelle Regelung des Drehwinkels eines jeden Teil-Unwuchtkörpers erreicht, daß neben der Einstellung des gegebenen Relativ-Stellwinkels β gleichzeitig auch noch die spiegelbildlich symmetrische Drehwinkel-Position zwischen den Teil-Unwuchtkörpern gleicher Art eingehalten wird. Diese Lösung ist nicht nur wegen des enorm hohen Aufwandes nicht für die Anwendung bei Ramm-Vibratoren geeignet. Die gezeigte Lösung gibt aber ein gutes Beispiel dafür, mit welcher Vielfalt eine Belastung der 4 Motoren eines regelbaren zahnradlosen Vibrators erfolgen kann.
DE-OS 44 07 013: In dieser Druckschrift findet sich ein Hinweis auf die Anwendung bei zahnradlosen Vibratoren. Allerdings liefert die entsprechende Bemerkung auf Seite 6, Zeilen 3 bis 8 lediglich Hinweise auf technische Einzelheiten, die auch schon bekannt sind aus der DE-OS 43 01 368. Es sei auch hingewiesen auf den Fakt, daß der Patentanspruch 3 sich nicht auf zahnradlose Vibratoren bezieht. Bereits der Oberbegriff dieses Patentanspruches schließt die Anwendung auf zahnradlose Vibratoren aus, weil die Rotoren der Verstellmotoren verbunden sein sollen jeweils mit mehr als einem Teil-Unwuchtkörper. Zusätzlich kann man aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 3 (erstes Merkmal) ableiten, daß die Verstellmotoren nicht gleichzeitig Antriebsmotoren sein können.
Die DE-OS 44 25 905 liefert einen Beitrag zu einem Stand der Technik, wie er später veröffentlicht wurde: Hier wird eine Lösung beschrieben, mit Hilfe derer man insbesondere bei zahnradlosen Vibratoren, bei welchen man das resultierende Unwucht-Moment verstellen kann, mit zusätzlichen Maßnahmen den Synchronlauf von jenem relativen Drehwinkel erzwingen kann, welcher definierbar ist zwischen den Teil-Unwuchtkörpern gleicher Art. Dieser Beitrag gibt zwar keinen Hinweis auf die Lösung der bestehenden Aufgabe bei der vorliegenden Erfindung, er weist aber hin auf die Problematik der Einhaltung des Synchronlaufes der Relativ-Drehwinkel zwischen den Teil-Unwuchtkörpern gleicher Art.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den durch die DE-OS 43 01 368 beschriebenen Stand der Technik zu verbessern für die Anwendung bei zahnradlosen Vibratoren, die mit hydraulischen Motoren oder auch mit elektrischen Motoren angetrieben sind und die bezüglich des resultierenden Unwucht-Momentes verstellbar sind. Mit der Verbesserung sollen 4 Ziele erreicht werden: Wenigstens bei erfolgter Einstellung des bei der gefundenen Lösung maximal einstellbaren resultierenden Unwucht-Momentes und bei dabei erfolgender Abgabe von hoher Nutzleistung (bei Ramm-Vibratoren über die Rammbohle in den Erdboden) soll wenigstens bei einem eingestelltem maximalen Unwucht-Moment (was in der Praxis die überwiegende Arbeit ist) eine Belastung aller vier Motoren mit gleicher Größe erreichbar sein. Zusätzlich soll es bei der Verwendung von hydraulischen Motoren möglich sein, unter Einhaltung dieser Bedingung die zu verwendenden Pumpen sowohl im offenen wie im geschlossenen Kreislauf einzusetzen. Die Anwendung von geschlossenen Kreisläufen kann Vorteile bringen zum Beispiel durch die dabei mögliche Art der Schaltung. Bei Verwendung von offenen Kreisläufen kann es zum Beispiel vorteilhaft sein, aus einer größeren Zahl von Pumpen-Typen auswählen zu können.
Weiterhin soll mit der Verbesserung die beim Stand der Technik notwendige Überdimensionierung der Teil-Unwucht-Momente der Teil-Unwuchtkörper vermieden werden (Vermeidung unnötig großer Lagerkräfte). Dies erfordert die Möglichkeit der Einstellung von Relativ-Stellwinkeln auch im Bereich β =90° bis β=180°. Schließlich soll die gewünschte Lösung auch die Schaffung eines unkomplizierten und robusten Vibrators ermöglichen, was sich bei der Erfindung in der Eigenschaft der parallelen Beaufschlagung je zweier Motoren wiederspiegelt.
Bezüglich der Gewährleistung der Aufrechterhaltung des gegebenen Relativ-Stellwinkels β und des Relativ-Drehwinkels zwischen den Teil-Unwuchtkörpern gleicher Art, ist die Forderung der Aufgabenstellung wie folgt: Es muß ein sicheres Halten der notwendigen Relativ-Drehwinkel gewährleistet sein wenigstens für jenen Verstellbereich des Relativ-Stellwinkels β, in welchem für das resultierende Unwucht-Moment ein Maximum einstellbar ist, weil in diesem Verstellbereich ein bedeutender Arbeitsbereich des Vibrators gesehen wird. Bei auftretender Unsymmetrie der spiegelbildlich synchronen Relativ-Drehwinkel (welche zwischen den Teil-Unwuchtkörpern gleicher Art vorhanden sind) werden nicht erlaubte Querschwingungen erzeugt. Von der Verbesserung durch die Lösung gemäß der Erfindung wird auch erwartet, daß jener Winkelbereich kontinuierlich durchfahren werden kann, welcher zwischen dem Relativ-Stellwinkel β= 0° und jenem Relativ-Stellwinkel βmax liegt, bei welchem das maximale Unwucht-Moment eingestellt ist.
Ein wesentliches Element der Verbesserungen, welche mit der Aufgabe gefordert und mit der erfinderischen Lösung jetzt erreichbar sind, basiert auf der Entdeckung des erheblichen Nachteiles der extrem unsymmetrischen Belastung der Motoren, wie er bei dem Stand der Technik (gemäß der DE-OS 43 01 368) entsteht. In der Praxis führt dies zu einem häufig notwendigen Austausch von Motoren und/oder zu einer notwendigen Überdimensionierung der Motoren und damit auch zu Erhöhungen des Aufwandes. Bei der Auswertung der Schaubilder aus den Figuren 5 und 6 der DE-OS 43 01 368 und aus Figur 1 der DE-OS 44 07 013 erhält man noch keinen Hinweis auf die unsymmetrischen Belastungen. Eine gute Möglichkeit der Beurteilung der Belastungen der Motoren ist gegeben mit der Addition (Superposition) der Blindleistungen und Wirkleistungen, welche auf die Motoren wirken. Dieses Prinzip wird noch näher beschrieben im Zusammenhang mit der Fig. 2 der vorliegenden Erfindung .
Die Lösung der Aufgabe ist definiert in den unabhängigen Patentansprüchen 1 bis 4. Weitere vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei der Suche nach der Lösung der Aufgabe war es gefordert, mehrere Kriterien zugleich gemäß der gestellten Aufgabe zu beachten Dieser Fakt wird nachstehend noch einmal erwähnt: Symmetrische Belastung der Motoren wenigstens bei eingestelltem maximalen Unwucht-Moment und Fähigkeit des Vibrators zum Durchfahren des Winkel-Bereiches von β=0° bis β=180°: Mit Bezugnahme auf das in der Beschreibung zur Figur 2 der vorliegenden Erfindung erwähnte Prinzip der Superposition sollte sich der fachkundige Leser selbst eine Vorstellung entwickeln über die Umstände, wie bei einem zahnradlosen Vibrator gemäß dem zitierten Stand der Technik (Figur 1 in DE-OS 43 01 368) die äußerst unsymmetrischen Belastungen der Motoren im einzelnen zustande kommen.
Die Darstellung des Verlaufes der Differenzdrücke oder der Differenz-Drehmomente oder der Differenz-Leistungen gemäß den Diagrammen in Figur 2, bei Benutzung des Superpositions-Prinzips und bei Berücksichtigung der speziellen Art der Konfiguration von Pumpen (bei einer hydraulischen Lösung) und Motoren, repräsentiert einen notwendigen ersten erfinderischen Schritt bei der Entwicklung der erfinderischen Lösung. Nur auf diese Weise entstehen zwei "Werkzeuge" oder "Hilfsmittel", mit deren Hilfe man sowohl die nachteilige Belastung der Motoren beim Stand der Technik als auch die günstige Belastung der Motoren bei der erfinderischen Lösung beurteilen kann.
Es wird zunächst noch einmal erinnert an die Existenz des folgenden Wirkungs-Prinzips: Die mechanische Blindleistung, welche eingeführt werden muß in die motorisch betriebenen Motoren und welche weitergegeben wird an die Wellen der Teil-Unwuchtkörper der einen Art (als eine Leistung korrespondierend mit dem Produkt aus Reaktionsmoment MRQ mal Kreisfrequenz ω), wird in einem ersten Umwandlungs-Schritt transformiert in die "Leistung der kinetischen Energie" der schwingenden Masse (wobei diese Masse auch genannt wird "dynamischen Masse" mdyn). In einem zweiten Umwandlungs-Schritt wird die "Leistung der kinetischen Energie" erneut transformiert in eine mechanische Blindleistung, welche wieder abgegeben werden muß von den Wellen der Teil-Unwuchtkörper der anderen Art (als eine Leistung aus Reaktionsmoment MRQ mal ω). Von den Wellen wird diese Leistung abgegeben mit einem ersten Teil als Reibleistung der Lager und mit einem zweiten Teil als jene Leistung, welche konvertiert wird von den generatorisch betreibbaren Motoren in eine Generator-Leistung und welche von diesen Motoren abgegeben werden muß.
Die Anwendung des Superpositions-Prinzips bei der graphischen Darstellung der Verhältnisse (welche später noch genau beschrieben werden) erklärt anschaulich die Arbeitsweise der generatorisch betreibbaren Motoren in zwei unterschiedlichen Arbeitsbereichen: Im Arbeitsbereich, welcher in Figur 2 beschrieben ist durch die Teil-Kurve N'-L'-M', müssen die generatorisch betreibbaren Motoren (114 und 1 16 in Figur 1) eine generatorische Leistung nach außen abgeben können. In den Arbeitsbereichen, welche in Figur 2 beschrieben sind durch die beiden Teil-Kurven F'-N' und M'-E'-D', muß eine mechanische Leistung zugeführt werden zu den generatorisch betreibbaren Motoren, und zwar beim Beispiel der hydraulischen Lösung, über den Volumenstrom, welcher durch sie hindurch geführt wird, wobei in diesem Falle diese Motoren motorisch arbeiten müssen.
Da es möglich sein muß, die Kurve KB im Bereich F'-N'-L'-M'-E'-D' (im unteren Diagramm in Figur 2) gänzlich zu durchfahren, es ist erforderlich, daß die generatorisch betreibbaren Motoren in diesem Bereich sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden müssen. Diese notwendige Betriebsweise ist nicht ableitbar aus der Lehre des Patentanspruches 3 der DE-OS 44 07 013, bei welchem ebenfalls zwei Kreisläufe von Motoren und Pumpen für einen andersartigen Vibrator vorgesehen sind, und bei welchem gefordert wird (im ersten Merkmal des kennzeichnenden Teiles), daß eine generatorische Blindleistung in einem Motor der einen Art erzeugt wird, während gleichzeitig eine motorische Blindleistung in einem Motor der anderen Art erzeugt wird. Bei einer derartigen Betriebsweise könnte man zum Beispiel in dem Arbeitsbereich M'-E' der Kurve KB nicht arbeiten.
Die Erfindung beinhaltet daher auch jene Mittel, mit deren Hilfe die Verstellung des Relativ-Stellwinkels β vom Wert β= 0° bis zum Wert β= 180° kontinuierlich erfolgen kann. Die Art der Wirkung dieser Mittel kann übrigens nur anhand der Diagramme in Figur 2 erklärt werden.
Im Gegensatz zu der Lösung gemäß der DE-PS 41 16 647, bei welcher einem jeden Motor eine eigene Meßeinrichtung für den Drehwinkel des Teil-Unwuchtkörpers und eine eigene Regeleinrichtung für den Drehwinkel zugeordnet ist, benutzt die Lösung gemäß der Erfindung, der Einfachheit halber ein Prinzip, bei welchem nicht der Drehwinkel µ eines einzelnen Teil-Unwuchtkörpers gemessen werden muß, sondern nur der Relativ-Stellwinkel β, und bei welchem die beiden Motoren einer Gruppe gemeinsam und parallel geschaltet mit Antriebsleistung versorgt werden. Die setzt allerdings zwingend voraus, daß der spiegelbildlich symmetrisch synchrone Relativ-Drehwinkel µ zwischen Teil-Unwuchtkörpern gleicher Art (einer Gruppe) durch den Einsatz anderer Mittel aufrechterhalten wird.
Erhaltung des spiegelbildlich synchronen Relativ-Drehwinkels zwischen Teil-Unwuchtkörpern gleicher
Art: Es wurde eine zusätzliche Möglichkeit für eine bessere Stabilhaltung der Relativ-Drehwinkel µ zwischen den Teil-Unwuchtkörpern gleicher Art geschaffen, welche wenigstens wirksam ist im Bereich des Relativ-Stellwinkels βmax = 180°, bei welchem das resultierende Unwucht-Moment den maximal einstellbaren Wert bekommt. Diese geschaffene Möglichkeit der Stabilhaltung der Relativ-Drehwinkel zwischen den Teil-Unwuchtkörpern gleicher Art basiert auch auf der Erscheinung, daß an allen Motoren gleich große motorische Drehmomente bei einem gemäß der erfinderischen Lösung einstellten Winkel-Wert im Winkel-Bereich βmax = 180° auftreten. Im Prinzip repräsentiert der Arbeits-Punkt β= 180° einen instabilen Punkt, bei welchem der Relativ-Drehwinkel µ verkleinert oder vergrößert wird, wenn ein Störungs-Drehmoment MDS erscheint, welches den synchronen Relativ-Drehwinkel µ beeinflußt, und wenn in diesem Falle keine geeignete Einrichtung für die Regelung des Relativ-Drehwinkel existiert .
Diese im Vergleich zur Situation im Bereich eines Winkelwertes β =0° vorhandene Labilitäts-Eigenschaft wird gemäß der Erfindung generell verringert durch den folgenden Sachverhalt: Beim Relativ-Stellwinkel β= 180° stehen zwei gleich große Drehmomente im Gleichgewicht: Das antreibende Drehmoment MDA , welches von den Motoren entwickelt wird, und das bremsende Drehmoment MDB , welches durch die Abgabe von Wirkleistung entsteht. Die Wirkung des Störungs-Drehmomentes MDS ist proportional zu dem Verhältnis MDS/MDA bzw. zu dem Verhältnis MDS/MDB. Daraus folgt, daß die Labilitäts-Neigung verringert wird besonders bei der zusätzlichen Abgabe von Nutzleistung (zusätzlich zur Lager-Reibleistung). Ein zusätzlicher Vorteil ist, daß sich (wie man zeigen kann) bei den generatorisch betreibbaren Motoren ein Selbstregelungs-Effekt einstellt, mit einem Trend zur Selbst-Regelung auf den Wert β= 180° (siehe auch den Verlauf der Kurven in der Nähe der Punkte E und E' in Figur 2). Wegen der energetischen Koppelung der Bewegungen der Teil-Unwuchtkörper der einen und der anderen Art beeinflußt der Selbstregelungs-Effekt somit auch die synchronen Relativ-Drehwinkel der motorisch betriebenen Motoren. Eine Voraussetzung für diese Wirkungsweise ist, daß der Relativ-Stellwinkel β Gegenstand einer Steuerung oder Regelung ist, was gemäß der erfinderischen Lehre vorgeschrieben ist. Einen erheblichen Anteil an der Aufrechterhaltung des spiegelbildlich synchronen Drehwinkels µ haben auch die Wechselmomente MR = f (µ). Die in der DE-OS 43 01 368 in Spalte 6, Zeilen36 ff. gemachte Aussage, wonach man zwecks Vermeidung von anderweitigen Synchronisationsmittel die (durch die mitschwingende dynamische Masse) die selbsttätig wirkenden inneren Kräfte im Prinzip nur im Bereich eines Relativ-Stellwinkels β kleiner als 90° nutzen könne, muß wie folgt korrigiert werden: Die Wirkung der Wechselmomente MR = f (µ), die Synchronhaltung der spiegelbildlich symmetrisch laufenden Drehlage der Teil-Unwuchtkörper gleicher Art zu unterstützen, nimmt bei Überschreitung des Relativ-Stellwinkels β = 90° in Richtung β = 180° nicht nur nicht ab, sondern im Gegenteil noch zu. Dies kann man auch anhand der Diagramme der Figur 5 der DE-OS 43 01 368 wie folgt erklären:
Während die Wechselmomente MR = f (µ) im Bereich β< 90° überwiegend nur in eine Drehrichtung wirken (womit eine Abweichung eines Teil-Unwuchtkörpers von der Synchronlage µ nur in einer Richtung korrigiert werden kann), ändert sich mit zunehmend dem Wert β = 180° zustrebendem Wert des Winkels β die Wirkungsweise der Wechselmomente MR = f (µ) derart, daß ihre positiven und negativen Drehimpuls-Anteile gleich groß werden [der Verlauf der Kurve MR = f'(β=180°) ist symmetrisch zu der Achse µ]. Damit ergibt sich für die Wechselmomente MR = f (µ) im Bereich β = 180° die im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch genutzte, besonders günstige Wirkung auf den Winkel-Synchronlauf, derart, daß sowohl Winkelabweichungen +Δµ als auch Winkelabweichungen -Δµ von der Soll-Winkellage µsoll von den Wechselmomenten MR = f (µ) kompensiert werden können.
Eignung für offene und geschlossene Kreisläufe: Im Gegensatz zu dem Vibrator gemäß dem Stand der Technik kann bei der hydraulischen Lösung bei der Konfiguration von Pumpen und Motoren gemäß der Erfindung wahlweise ein offener oder ein geschlossener Kreislauf realisiert werden. Bei der Entscheidung für einen offenen Kreislauf muß bei jenem Kreislauf, bei welchem die Motoren generatorisch betrieben werden können, lediglich das Folgende beachtet werden: Es muß zusätzlich in die Rohrleitung zwischen Motoren-Ausgang und Pumpen-Eingang eingebaut werden: Entweder eine steuerbare Drossel zur Veränderung der Drosselwirkung oder ein anderes Leistungs-Wandlungsorgan, in welchem mit Verkleinerung des Druckes im Volumenstrom eine Wandlung der hydraulischen Leistung in eine andere Leistung erfolgt.
Für den Fall, daß der Winkelbereiches β= 0° bis β= 180° durchfahren wird, und daß dabei für die Steuerung des Winkels eine steuerbaren Drossel bei einem offenen Kreislauf benutzt wird, wird eine Leistung in Wärme umgesetzt und damit vernichtet. Die umgesetzte Wärme-Leistung ist proportional zu dem Differenzdruck vor und hinter der Drossel. Aber dies ist kein besonderer Nachteil bei den Ramm-Vibratoren, welche vorgesehen sind für die Verwendung der Erfindung. In einem solchen Fall wird bei diesen Vibratoren in den meisten Fällen die Verstellbarkeit des Fliehmomentes nur wie folgt benutzt:
Bei der Verstellung von der Rotations-Frequenz Null bis auf die Arbeits-Rotations-Frequenz wird der Vibrator mit einem Unwucht-Moment mit dem Wert Null gefahren. Mit dieser Methode wird die Anregung von Resonanzfrequenzen im Erdreich vermieden, welche unterhalb der Betriebsfrequenz liegen. Eine Verstellung des Unwucht-Momentes von dem Null-Wert auf den maximalen Wert (und umgekehrt) erfolgt nur, wenn die Rotations-Frequenz auf eine Arbeits-Frequenz eingestellt ist.
Die Erfindung wird näher erläutert anhand von zwei Zeichnungen: Figur 1 zeigt in schematischer Form und in der Art eines hydraulischen Planes für die hydraulische Lösungsvariante die Konfiguration von Pumpen und Motoren eines zahnradlosen Vibrators gemäß der Erfindung. In Figur 2 werden zwei Diagramme gezeigt, mit welchen die Verhältnisse der Differenzdrücke bzw. der Differenz-Drehmomente der Motoren (der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung gemäß Figur 1) dargestellt werden beim Betrieb in einem Bereich des Relativ-Stellwinkels β= 0° bis β= 360°. Sofern man jedoch bei Figur 2 in beiden Diagrammen die mit der Ordinatenachse aufgetragene Größe lediglich als Drehmoment ΔMD interpretiert, sind damit auch die beim Einsatz von elektrischen Motoren auftretenden Verhältnisse beschrieben.
Fig. 1 zeigt (mit einer symbolischen Darstellung der 4 Teil-Unwuchtkörper durch 4 entsprechende Kreise) zwei Teil-Unwuchtkörper der einen Art 102, 104 und zwei Teil-Unwuchtkörper der anderen Art 106, 108, welche (in nicht gezeigter Weise) rotieren können um ihre Achsen, welche in dem Vibrator-Gestell in Lagern gelagert sind. Jeder Teil-Unwuchtkörper ist verbunden mit einem eigenen Hydraulikmotor, durch welchen er angetrieben oder gebremst werden kann zwecks Verstellung des Relativ-Stellwinkels β und durch welchen dem Teil-Unwuchtkörper jene Leistung zugeführt ist, die teils anschließend verloren geht in Form von Lagerreibungs-Leistung, und die teils in Form von Nutzleistung, abgegeben z.B. an die Rammbohle, in den Erdboden fließt, nachdem dieser Teil der Leistung zuvor mittels der Lagerkräfte auf die schwingende dynamische Masse mdyn übertragen wurde.
Die in Figur 1 dargestellte Verstelleinrichtung für den Relativ-Stellwinkel β ist für den Betrieb im Bereich β= 0° bis β= 180° definiert, was angedeutet sein soll durch die gezeigten Pfeile, welche Wirkungen und Richtungen symbolisieren. Den Teil-Unwuchtkörpern der einen Art 102, 104 sind die Motoren 110, 112 der einen Art zugeordnet und den Teil-Unwuchtkörpern der anderen Art 106, 108 sind die Motoren 114, 1 16 der anderen Art zugeordnet. Die jeweilige Drehrichtung der Motoren und der Teil-Unwuchtkörper ist durch Pfeile mit dem Zeichen ω gezeigt. Die Motoren einer jeweils gleichen Art sind in paralleler Art angeschlossen an einen geschlossenen Hydraulik-Kreislauf der einen Art 118 bzw. der anderen Art 120, dessen Volumenstrom erzeugt wird von einer jeweils zugeordneten Pumpe P1 der einen Art bzw. Pumpe P2 der anderen Art.
Der gezeichnete (positive) Relativ-Stellwinkel β=90° ist abgeleitet von einer Basis-Position β=0°, bei welcher das gesamte resultierende Unwucht-Moment den Wert Null hat.
im Gegensatz zu dem Hydraulik-Kreis der einen Art können die Motoren und die Pumpe P2 des Hydraulik-Kreises der anderen Art Druck-Differenzen in beiden Richtungen erzeugen. Das heißt, daß die Motoren sowohl als Motoren (motorisch) als auch als Pumpen (generatorisch) arbeiten können und daß die Pumpe P2 sowohl als Pumpe (generatorisch) als auch als Motor (motorisch) arbeiten kann.
Beide Pumpen sind angeschlossen an einen gemeinsamen Dieselmotor DM über eine Antriebseinrichtung 122. Die Antriebseinrichtung könnte eine gemeinsame Welle oder ein Verteiler-Zahnradgetiebe sein. Beide Pumpen sind, symbolisiert durch die Pfeile 126 und 128, ausgestattet mit Verstelleinrichtungen für die Verstellung des Fördervolumens, so daß mit Hilfe dieser Pumpen-Verstelleinrichtungen bei ihrer synchronen Veränderung die Volumenströme und damit die Drehfrequenzen der Motoren in vorgegebenen Grenzen verändert werden können.
In dem Hydraulik-Kreislauf der anderen Art ist ein Bauelement 130 eingebaut, welches durchströmt ist von dem Volumenstrom der Rückleitung 120 und welches imstande ist, den Volumenstrom in vorgegebener Weise zu drosseln und dabei einen vorgebbaren Druck in der Zuleitung vor seinem Eingang zu erzeugen. Die Höhe des derart aufgebauten Druckes kann dabei vorgegeben werden mittels einer elektrischen Steuereinrichtung, welche das Bauelement 130 beeinflußt über eine elektrische Leitung 132.
Für den Fall, daß den Motoren 114, 116 eine Vibrator-Blindleistung zugeführt wird, derart, daß diese generatorisch arbeiten können oder müssen, entsteht dann vor dem Bauelement 130 ein Druck, welcher in unmittelbarem Zusammenhang steht mit dem gleichzeitig durch die Wirkung des Druckes eingestellten Relativ-Stellwinkel β. Sofern mit dem Produkt aus dem erzeugtem Druck und dem Volumenstrom nicht die maximale Vibrator-Blindleistung überschritten wird, kann man durch Beeinflussung des Drossel-Druckes wunschgemäß direkt die von den Motoren 114, 116 der anderen Art erzeugte Blindleistung beeinflussen, und damit auch indirekt den Relativ-Stellwinkel β.
An den kreisförmigen Symbolen für die Teil-Unwuchtkörper sind Pfeile eingezeichnet, welchen die Zeichen MRQ zugeordnet sind. Mit den Richtungen der Pfeile wird die Wirkrichtung der durchschnittlichen Reaktionsmomente MRQ angezeigt. Man erkennt, daß bei den Teil-Unwuchtkörpern der einen Art 102, 104, die Wirkrichtung von MRQ entgegengesetzt ist zu der Drehrichtung (symbolisiert mit ω). Dies bedeutet, daß zwecks Aufrechterhaltung der Kreisfrequenz ω und des eingestellten Relativ-Stellwinkels β die Motoren der einen Art 110, 112 ein entgegengesetztes Drehmoment in motorischer Art aufbringen müssen mit einem Wert welcher gleichgroß ist wie der Wert von MRQ, und ohne, daß dementsprechend eine Nutzleistung von dem Vibrator abgegeben wird.
Bei den Teil-Unwuchtkörpern der anderen Art 106, 108, wirken die Reaktionsmomente MRQ in Richtung der Drehrichtung. Wenn in diesem Falle die Motoren der anderen Art 114, 116 nicht ein bremsendes Drehmoment erzeugen würden in gleicher Größe wie die Größe des entstehenden Reaktionsmomente MRQ, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu MRQ, beziehungsweise, wenn in diesem Falle die Motoren der anderen Art nicht in einer generatorischen Art ein von außen eingeleitetes Drehmoment in hydraulische Leistung umwandeln würden, würde daraus eine Beschleunigung der Kreisfrequenz ω resultieren, beziehungsweise, würde daraus eine Vergrößerung des Relativ-Stellwinkels β(welcher in dem gezeichneten Beispiel den Wert hat β= 90°) entstehen.
In der Konfiguration gemäß Figur 1 sind nicht alle Bestandteile gezeigt, die sonst noch zu der kompletten Verstelleinrichtung gehören und die der Fachmann sich ergänzend vorstellen kann. In diesem Zusammenhang wird lediglich erwähnt, daß die Mitwirkung einer Steuer- oder Regeleinrichtung angenommen ist, mit deren Hilfe ein vorgegebener Relativ-Stellwinkel β eingestellt werden kann. Sofern eine Regeleinrichtung vorgesehen werden soll, muß der Relativ-Stellwinkel β nicht zwangsläufig selbst die Regelgröße sein. Es genügt im Prinzip eine solche Lösung, bei welcher der Relativ-Stellwinkel nur indirekt beeinflußt wird, wobei er jedoch eine bekannte Funktion der eigentlichen Regelgröße sein muß. Sofern der Relativ-Stellwinkel β selbst die unmittelbare Regelgröße bei der Verwendung einer Regeleinrichtung sein soll, hat man eine Meßeinrichtung vorzusehen, mit welcher der Relativ-Stellwinkel β gemessen werden kann. In diesem Falle kann es sich um eine Meßeinrichtung handeln wie sie z.B. in der DE-OS 44 07 013 im Zusammenhang mit der dort gezeigten Figur 2 gezeigt ist.
In Figur 2 sind zwei Diagramme gezeigt, von denen das obere Diagramm mit der Kennlinie KA bestimmte Zustände an den Motoren 110, 112 der einen Art beschreibt und das untere Diagramm mit der Kennlinie KB bestimmte Zustände an den Motoren 114, 116 der anderen Art beschreibt. In beiden Diagrammen ist auf der Abszissenachse der Relativ-Stellwinkel β aufgetragen, während die Werte der Ordinatenachse als unterschiedliche Variable gedeutet werden können, welche jedoch voneinander ableitbar sind Als unterschiedliche Variable sind vorgesehen: Der Differenz-Druck Δp an den Motoren, das Differenz-Drehmoment ΔMD (proportional zu Δp) an den Motoren und die Differenz-Leistung ΔP (proportional zu Δp) der Motoren.
Der gezeigte Bereich für den Winkel β umfaßt 360°. Man erkennt, daß bei β = 0° beziehungsweise β = 360° und bei β = 180° ein Wechsel erfolgt zwischen einem motorischen Betrieb (abgekürzt "mot.") und einem generatorischen Betrieb (abgekürzt "gen."). Die motorischen und die generatorischen Bereiche sind mit Doppelpfeilen mit den Bezeichnungen "mot." und "gen." gekennzeichnet. Die Kennlinien KA und KB ergeben sich aus der Superposition bzw. Addition von unterschiedlichen Variablen, was am Beispiel der Diagramm-Variablen "Differenz-Drehmoment ΔMD" näher erläutert wird. Die Kennlinien KA und KB repräsentieren in diesem Falle die Drehmomente, welche an den Motoren wirken.
Im oberen Diagramm gibt die unterbrochene Linie D-E-F den Verlauf des Drehmomentes wieder, durch welches die gesamte Reibleistung erzeugt wird. Die gesamte Reibarbeit umfaßt zwei Komponenten: Die eine Komponente wird durch die unterbrochene Linie D-K-F angezeigt, welche das Reibmoment der Lagerreibung repräsentiert mit einer Größe entsprechend der Strecke A-D. Die Lagerreibung hat über den ganzen Winkelbereich eine konstanter Größe. Die andere Komponente, welche im Punkt D und im Punkt F den Wert Null und im Punkt E (bei β = 180°) ihren maximalen Wert (entsprechend der Strecke K-E) hat, repräsentiert den Verlauf des Nutzarbeit-Drehmomentes, welches für die Nutzarbeit (= überwiegend Reibarbeit der Rammbohle) benötigt wird. Der linear gezeichnete Verlauf des Nutzarbeit-Drehmomentes ist eine Vereinfachung des in der Praxis nicht linearen Verlaufes des Nutzarbeit-Drehmomentes. Die gezeigte Vereinfachung basiert auf der Annahme, daß das Nutzarbeit-Drehmoment in etwa proportional zur Größe der Schwingamplitude entsteht, die sich bekanntlich ebenfalls mit der Größe des Winkels β verändert.
Die vom Winkel β abhängige Größe des Reaktionsmomentes MRQ verläuft gemäß der unterbrochenen Linie A-H-B-J-C. Das Reaktionsmoment MRQ weist einen sinusförmigen Verlauf auf mit der Amplitude entsprechend der Strecke G-H bei β= 90°. Durch die Superposition der Werte der Kennlinie für die Reaktionsmomente MRQ und der Werte der Kennlinie für die Drehmomente für die gesamte Reibarbeit ergibt sich schließlich die Kennlinie KA. Bedingt durch die Erscheinung, daß das Reaktionsmoment MRQ bei β= 0° (beziehungsweise bei β= 360°) und bei β= 180° den Wert null aufweist, repräsentieren die Werte der Kennlinie KA in den Punkten β= 0° (= 360°) und β= 180° ausschließlich Reibarbeits-Drehmomente.
Da die maximalen Werte für die Reibarbeits-Drehmomente (entsprechend der Strecke B-E) und für die Reaktionsmomente MRQ (entsprechend der Strecke G-H) in etwa maßstabsgerecht für jene Arbeiten gezeigt sind, welche mit realen Ramm-Vibratoren bei hohen Drehfrequenzen der Teil-Unwuchtkörper durchgeführt werden, ergibt sich auch in der Praxis für den Bereich β= 90° bis β= 180° ein besonderer Winkelbereich von dem Punkt M an bis zu dem Punkt N, in welchem generatorisch wirkende Drehmomente ΔMD auch an den Motoren der einen Art benötigt werden.
Die Kennlinie KA ist gezeichnet für einen Betrieb eines Ramm-Vibrators mit hoher Belastung durch die Nutzarbeit, welche von der Rammbohle in die Erde übertragen wird. Bei einem geringen Anteil von Nutzarbeit wandert der Punkt E nach unten in die Richtung des Punktes K. Wenn der Ramm-Vibrator im Leerlauf läuft (ohne eine Berührung zwischen Rammbohle und Erdboden) und die Nutzarbeit gleich null ist, fällt der Punkt E mit dem Punkt K zusammen. Es wird noch erwähnt, daß die Größe des maximalen Wertes des Reaktionsmomentes MRQ (Strecke G-H) variiert sowohl mit der Größe der dynamischen Masse, zu der auch die Masse der Rammbohle gehört, als auch mit der Tiefe der Eindringung der Rammbohle in den Erdboden, beziehungsweise mit der Größe der abgegebenen Nutzarbeit.
Der Verlauf der Kennlinie KB im unteren Diagramm ergibt sich durch Superposition aller Momenten-Verläufe ähnlich wie bei der Kennlinie KA, jedoch mit dem Unterschied, daß im Bereich β= 0° bis β= 180° das Reaktionsmoment MRQ einen negativen Verlauf aufweisen kann, während die Reibarbeits-Drehmomente auch hier ausschließlich positiv erscheinen. Beim Vergleich der beiden Kennlinien KA und KB ist bemerkenswert, daß beim Winkel β= 180° die Drehmomente ΔMD, welche die Motoren der einen und der anderen Art belasten, von gleicher Größe und in beiden Fällen positiv sind, womit eine rein motorische Belastung der Motoren gegeben ist.
Für die vorliegende Erfindung von besonderem Interesse ist beim Einsatz des Vibrators als Ramm-Vibrator der Betrieb des zahnradlosen Ramm-Vibrators in der Betriebsweise gemäß Figur 1 in dem gesamten Bereich des Winkels βvon β= 0° bis β= 180°. Bevor die eigentliche Rammarbeit beginnt, wird der Vibrator zunächst bei eingestelltem Relativ-Stellwinkel β= 0° auf eine Betriebsfrequenz hochgefahren, welche über der Erdboden-Resonanzfrequenz liegt. Erst danach wird mit Hilfe der Verstelleinrichtung der für die Rammarbeit vorgegebene Winkel β (in den meisten Fällen auf den Wert β= 180°) eingestellt. Bei der Konstanthaltung oder Veränderung des Relativ-Stellwinkels β müssen an den Motoren der einen Art die Differenz-Drehmomente gemäß der Kennlinie KA und zugleich an den Motoren der anderen Art die Differenz-Drehmomente gemäß der Kennlinie KB eingestellt sein.
Es ist ein interessanter Effekt, der im Rahmen der Erfindung auch ausgenutzt wird, daß es zwecks Konstanthaltung eines vorgegebenen Winkels β oder zwecks Veränderung des Winkels β in einer vorgegebenen Weise genügt, das erforderliche Differenz-Drehmoment Δ MD (bzw. den erforderlichen Differenz-Druck Δp) lediglich bei den Motoren einer Art einzustellen. Es liegt in der Natur der gewählten Verstelleinrichtung, daß in diesem Falle bei den Motoren der anderen Art sich automatisch und von selbst die erforderlichen Verhältnisse der Differenz-Drehmomente ΔMD (bzw. des Differenz-Druckes Δp) gemäß der jeweils anderen Kennlinie einstellen.
Beim Durchfahren des Winkelbereiches β= 0° bis β= 180° kann man bei einer Betriebsweise, welche den Kennlinien KA und KB entspricht, bezüglich der Motoren der anderen Art (114,116) gemäß der Kennlinie KB die folgende Verhaltensweise erkennen: Bei Beginn der Verstellung bei β= 0° werden die Motoren motorisch betrieben mit einem Differenz-Drehmoment ΔMD entsprechend der Strecke C'-F'. Durch Verkleinerung des Differenz-Drehmomentes bis auf den Wert Null gelangt man auf der Kennlinie KB zunächst bis zu dem Punkt N'. Ab hier muß bei weiterer Vergrößerung des Winkels β ein generatorisches Differenz-Drehmoment erzeugt werden, bis daß der Punkt M' erreicht ist. Danach muß bei weiterer Vergrößerung des Winkels β bei den Motoren der anderen Art erneut und in einer ansteigenden Weise ein motorisches Differenz-Drehmoment ΔMD erzeugt werden.
Im Prinzip ist die Wirkung des generatorischen Reaktionsmomentes MRQ an den Teil-Unwuchtkörpern der anderen Art immer vorhanden im gesamten Bereich des Winkels β von β= 0° bis β= 180° (gemäß der Kennlinie C'-J'-B'). Es hat sich gezeigt, daß dieses immer wirkende generatorische Reaktionsmoment automatisch zur Überwindung des Reibarbeits-Drehmoment genutzt wird. Die Ableitung des Reibarbeits-Drehmomentes von dem generatorischen Reaktionsmoment kann vom Winkel β= 0° bis zu jenem Winkel erfolgen, welcher dem Punkt M' zugeordnet ist. Bei einer weiteren Steigerung des Winkels β müssen die Motoren der anderen Art noch zusätzlich ein motorisches Drehmoment erzeugen.
So wird zum Beispiel im Winkelbereich zwischen den Punkten M' und B', wo die Größe des gesamten Reibarbeits-Drehmomentes den Wert S1 + S2 hat, der Drehmoment-Teil S2 von den Reaktionsmomenten abgeleitet, während der Drehmoment-Teil S1 von motorischen Drehmomenten der Motoren der anderen Art abgeleitet wird.
Beim Durchfahren des Winkelbereiches β= 0° bis β= 180° mit Benutzung einer Verstelleinrichtung gemäß der Lehre des Patentanspruches genügt es beim Start vom Wert β= 0° an, das Fördervolumen der Pumpe P2 um einen kleinen Betrag zu verringern. Für die Kennlinie KB gilt dann zum Beispiel für den Bereich vom Punkt F' bis L', daß (unter Mitwirkung des Leckage-Bypass-Volumenstromes in den Motoren und in der Pumpe) in der Rohrleitung 140 zunächst bis zum Erreichen des Punktes N' der Druck verringert wird (bis herab auf den System-Fülldruck) und daß ab dem Punkt N' bis zum Punkt L' der Druck in der Rohrleitung 142 stetig vergrößert wird (beginnend beim Punkt N' mit dem System-Fülldruck). Wegen der gegebenen Koppelung der Pumpen P1 und P2 über die gemeinsame Antriebseinrichtung 122 hat die Verringerung des Fördervolumens der Pumpe P2 den gleichen Effekt, als ob man das Fördervolumen der Pumpe P1 vergrößert hätte. Nur aus diesem Grunde steigt dabei der Druck in der Rohrleitung 144. Es ist offensichtlich, daß das Verfahren auch umgekehrt funktioniert: Eine Vergrößerung des Fördervolumens von Pumpe P2 mit dem gleichen Effekt wie eine Verkleinerung des Fördervolumens von Pumpe P1 bewirkt im Winkelbereich β= 0° bis β= 180° eine Verkleinerung des Winkels β.
Man erkennt, daß bei Verwendung einer Steuer- oder Regeleinrichtung mit der Veränderung des Fördervolumens an einer Pumpe in zwei Richtungen die Regelung des Winkels β auf einen vorgegebenen Wert vorgenommen werden kann. Natürlich kann der gleiche Effekt auch erreicht werden, wenn man an beiden Pumpen zugleich das Fördervolumen in unterschiedlichen Richtungen verändert.
Beim Durchfahren des Winkelbereiches β= 0° bis β= 180° und bei Benutzung einer Verstelleinrichtung gemäß Patentanspruch 2 genügt es, beim Start vom Wert β= 0° an, durch Vergrößerung des Drosselwiderstandes mit Hilfe des verstellbaren Drosselorganes 130 und durch die Steigerung des Druckes in der Rohrleitung 142 (durch diese Maßnahme), zunächst das ursprüngliche motorisch wirkende Differenz-Drehmoment ΔMD entsprechend der Strecke C'-F' zu reduzieren, und danach, nach der Ankunft bei dem Wert Null beim Punkt N' bei weiterer Erhöhung des Drossel-Effektes ein negatives Differenz-Drehmoment zu erzeugen. Um nach der Ankunft bei dem Winkels βL (welcher dem Punkt L' zugeordnet ist) eine weitere Vergrößerung des Winkels β zu erreichen, muß man den durch den Drosseleffekt in der Rohrleitung 142 erzeugten Druck wieder verkleinern.
Die zuvor beschriebene Beeinflussung des Relativ-Stellwinkels β mit Hilfe der Erzeugung eines Druckes am Ausgang der Motoren anderer Art durch den Einsatz eines Drosselorganes in der Rückleitung zur Pumpe P2 kann vorteilhaft unterstützt oder geändert werden durch parallel oder alternativ ergriffene Maßnahmen der Beeinflussung. Zu diesen Maßnahmen gehört zum Beispiel: Die Entnahme eines kleinen Bypass-Volumenstromes aus dem Haupt-Volumenstrom, welcher die Pumpe P2 an ihrem Ausgang verläßt, oder die Vergrößerung des Fördervolumens der Pumpe P1 durch Verstellung der Pumpe P1 oder durch Hinzufügung eines kleinen Bypass-Volumenstromes zu dem Haupt-Volumenstrom, welcher die Pumpe P1 am Ausgang verläßt.
Bei Benutzung eines Drosselorganes in einer Rückleitung (zum Beispiel 142) zu einer Pumpe zwecks Erzeugung einer generatorischen Arbeitsweise der entsprechend zugeordneten Motoren werden weder an dem Eingang der Pumpe der einen Art noch an dem Eingang der Pumpe der anderen Art durch den Rücklauf-Volumenstrom Drücke erzeugt. Aus diesem Grunde ist es in jedem Falle möglich, die Hydraulik-Kreisläufe auch als offene Kreisläufe zu betreiben.
Man kann, ausgehend vom Relativ-Stellwinkel β=0° =360° in Punkt C (im oberen Diagramm), den Relativ-Stellwinkel β=180° auch dadurch erreichen, daß man den Bereich der Relativ-Stellwinkel β im negativen Sinne, nämlich von β=360° über β=270° nach β=180° durchfährt. Wie man aus Fig. 2 ersehen kann, kommt es in diesem Falle zu einer Vertauschung der Arbeitsweise der Motoren der einen und der anderen Art. Bei einer solchen Vorgehensweise hat man dann das Drosselorgan 130 in den Rücklauf-Volumenstrom der Rohrleitung 146 von Pumpe P1 einzusetzen.
Die technische Lehre der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 orientiert sich an dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1, welches im Prinzip eine (besonders wichtige) Weiterentwicklung der durch die Beschreibung der Figur 2 geoffenbarten Haupt-Idee der Erfindung darstellt. Die unabhängigen Ansprüche 3 bzw. 4 beschreiben die technische Lehre aus der in Figur 2 dargelegten Haupt-Idee bei ihrer Anwendung im Zusammenhang mit hydraulischen bzw. elektrischen Motoren. Die Ansprüche 3 bzw. 4 bedürfen keiner besonderen erläuternden Beschreibung. Für die praktische Ausführung eines mit elektrischen Motoren betriebenen Vibrators kann man auch die Anordnung gemäß der Figur 1 zu Hilfe nehmen, wenn man sich in Figur 1 die folgenden Abwandlungen als gegeben vorstellt:
Die Motoren 110,112 und 114,116 stellen elektrische Motoren und die Leitungen 144,146 und 140,142 stellen die elektrischen Zuleitungen zu den Motoren dar. Das Bauteil 130 entfällt. Die Symbole für die Pumpen P1 und P2 stellen je ein elektrisches Ansteuergerät dar, mit welchem die Motoren zu variablen Drehzahlen und zur Entwicklung von variablen Drehmomenten auch unterschiedlicher Richtung gezwungen werden können. Dabei kann wenigstens an den Motoren 114,116 auch ein negatives Drehmoment entwickellt werden, während gleichzeitig an den Motoren 110,112 ein positives Drehmoment zum Einsatz gelangt.

Claims (16)

  1. Verstelleinrichtung für einen Unwucht-Vibrator mit den folgenden Merkmalen:
    wenigstens zwei Paare von Teil-Unwuchtkörpern (102,106; 104,108) sind vorgesehen, welche zur Rotation um eine zugeordnete Achse antreibbar sind, und deren vektorisch summierte Teil-Fliehkraft-Vektoren den resultierenden Fliehkraft-Vektor bilden, durch dessen Wirkung die Masse des Vibrators gerichtete Schwingungen ausführt,
    jedem Teil-Unwuchtkörper ist ein Teil-Unwucht-Moment zugeordnet, welches als Vektor angesehen werden kann, und alle Teil-Unwucht-Momente bilden mit ihrer vektorischen Summe das resultierende Unwucht-Moment, welches proportional ist zu dem resultierenden Fliehkraft-Vektor,
    jedes Paar wird gebildet durch einen Teil-Unwuchtkörper der einen Art (102; 104) und einen Teil-Unwuchtkörper der anderen Art (106; 108), und zwischen den Teil-Fliehkraft-Vektoren der Teil-Unwuchtkörper eines Paares ist wenigstens für eine ganz bestimmte Rotations-Position beider Teil-Unwuchtkörper ein Relativ-Stellwinkel β definierbar,
    jeder Teil-Unwuchtkörper der einen Art und der anderen Art ist versehen mit einem eigenen Motor der einen Art (110,112) beziehungsweise der anderen Art (114,116), und der Rotor eines jeden Motors ist derart verbunden mit seinem Teil-Unwuchtkörper, daß ein Drehmoment von dem Rotor auf den Teil-Unwuchtkörper (und umgekehrt) übertragen werden kann,
    wenigstens eine Steuereinrichtung oder eine Regeleinrichtung ist vorgesehen zur direkten oder indirekten Einstellung eines vorgebbaren Wertes für den Relativ-Stellwinkels β oder eines vorgebbaren Wertes für die Amplitude des Schwingweges x oder einer zeitlichen Ableitung x' bzw. x" davon, wobei die eine Grenze des Bereiches der vorgebbaren Werte mit einem minimalen resultierenden Fliehkraft-Vektor korrespondiert und die andere Grenze des Bereiches der vorgebbaren Werte mit einem maximalen resultierenden Fliehkraft-Vektor korrespondiert,
    gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
    a) die hydraulisch arbeitenden Motoren der einen Art (110,112) sind in einer parallelen Art angeschlossen an einen eigenen Hydraulik-Kreislauf der einen Art, die hydraulisch arbeitenden Motoren der anderen Art (114,116) sind in einer parallelen Art angeschlossen an einen eigenen Hydraulik-Kreislauf der anderen Art, und jeder Hydraulik-Kreislauf der einen und der anderen Art schließt wenigstens eine eigene Pumpe der einen Art (P1) beziehungsweise der anderen Art (P2) mit ein,
    b) der durch die eingestellte Größe des Relativ-Stellwinkels β definierbare Betriebspunkt für das maximal einstellbare resultierende Unwucht-Moment kann auch bei einem Relativ-Stellwinkel β größer als β= ±90° gewählt werden, wie z.B. bei einem Relativ-Stellwinkel in der Nähe von oder exakt bei β= ±180°,
    c) eine Meßeinrichtung ist vorgesehen zur Messung des Istwertes einer solchen Regelgröße (z.B. Amplitude, Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Schwingungsbewegung, oder Winkel β selbst), von welcher die Größe des Relativ-Stellwinkels β direkt oder indirekt beinflußt ist, und der Istwert der Regelgröße ist zur Verarbeitung durch die Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung bestimmt,
    d) der Verstellbereich des Relativ-Stellwinkels β von etwa β= 0° bis etwa β= ± 180° ist wenigstens beim Betrieb des Vibrators ohne die Abgabe einer Nutzleistung durchfahrbar mit einem rein motorischen Betrieb der Motoren der einen Art (110,112) und mit einem abwechselnd generatorischen und motorischen Betrieb der Motoren der anderen Art (114,116),
    e) die bei dem generatorischen Betrieb der Motoren der anderen Art (114,116) mittels des Druckanstieges in dem durchfließenden Volumenstrom zwischen Eingang und Ausgang der anderen Motoren (114,116) generierte hydraulische Leistung ist im wesentlichen umgewandelt zwischen Eingang und Ausgang der Pumpe (P2) der anderen Art bei gleichzeitiger Druckverminderung im Volumenstrom in eine entsprechende motorische Leistung, die von der Pumpe (P2) abgegeben wird,
    f) jede Pumpe (P1,P2) ist mit einer Verbindung (122) zu wenigstens einem Antriebsmotor (MD) versehen, über welche Verbindung der Pumpe (P1,P2) Antriebsleistung zuführbar oder entnehmbar ist.
  2. Verstelleinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
    a) die hydraulisch arbeitenden Motoren der einen Art (110,112) sind in einer parallelen Art angeschlossen an einen eigenen Hydraulik-Kreislauf der einen Art, die hydraulisch arbeitenden Motoren der anderen Art (114,116) sind in einer parallelen Art angeschlossen an einen eigenen Hydraulik-Kreislauf der anderen Art, und jeder Hydraulik-Kreislauf der einen und der anderen Art schließt wenigstens eine eigene Pumpe der einen Art (P1) beziehungsweise der anderen Art (P2) mit ein,
    b) der durch die eingestellte Größe des Relativ-Stellwinkels β definierbare Betriebspunkt für das maximal einstellbare resultierende Unwucht-Moment kann auch bei einem Relativ-Stellwinkel β größer als β= ±90° gewählt werden, wie z.B. bei einem Relativ-Stellwinkel in der Nähe von oder exakt bei β= ±180°,
    c) eine Meßeinrichtung ist vorgesehen zur Messung des Istwertes einer solchen Regelgröße (z.B. Amplitude, Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Schwingungsbewegung, oder Winkel β selbst), von welcher die Größe des Relativ-Stellwinkels β direkt oder indirekt beinflußt ist, und der Istwert der Regelgröße ist zur Verarbeitung durch die Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung bestimmt,
    d) der Verstellbereich des Relativ-Stellwinkels β von etwa β= 0° bis etwa β= ± 180° ist wenigstens beim Betrieb des Vibrators ohne die Abgabe einer Nutzleistung durchfahrbar mit einem rein motorischen Betrieb der Motoren der einen Art (110,112) und mit einem abwechselnd generatorischen und motorischen Betrieb der Motoren der anderen Art (114,116),
    e) die bei dem generatorischen Betrieb der Motoren der anderen Art (114,116) mittels des Druckanstieges in dem durchfließenden Volumenstrom zwischen Eingang und Ausgang der Motoren der anderen Art (114,116) generierte hydraulische Leistung ist im wesentlichen umgewandelt durch die Wirkung eines Leistungs-Wandlungsorgans (130) bei gleichzeitiger Verminderung des Druckes im Volumenstrom zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Leistungs-Wandlungsorgans (130) in eine andere Art von Leistung, welche Leistung nicht oder wenigstens nicht unmittelbar der Pumpe der einen Art (P1) wieder zugeführt wird, und wobei durch das Leistungs-Wandlungsorgan (130) die hydraulische Leistung in die Leistung einer anderen physikalischen Erscheinungsform umwandelbar ist (zum Beispiel Umwandlung in eine Wärme-Leistung, wenn das Leistungs-Wandlungsorgan als Drossel ausgeführt ist).
    f) jede Pumpe (P1,P2) ist mit einer Verbindung (122) zu wenigstens einem Antriebsmotor (MD) versehen, über welche Verbindung der Pumpe (P1,P2) Antriebsleistung zugeführt oder entnommen werden kann.
  3. Verstelleinrichtung für einen Unwucht-Vibrator mit den folgenden Merkmalen:
    Es sind wenigstens zwei Gruppen von Teil-Unwuchtkörpern (102,104; 106,108) vorgesehen, welche zur Rotation um eine zugeordnete Achse antreibbar sind, wobei durch die resultierende Wirkung der Fliehkräfte aller Teil-Unwuchtkörper (102,104,106,108) die Masse des Unwucht-Vibrators zur Durchführung von gerichteten Schwingungen gezwungen ist,
    jede Gruppe von Teil-Unwuchtkörpern (102,104; 106,108) umfaßt zwei beim Schwingbetrieb mit spiegelbildlich symmetrischen Drehwinkeln gegenläufig synchron umlaufende Teil-Unwuchtkörper (102,104; 106,108),
    jeder Teil-Unwuchtkörper (102,104,106,108) ist versehen mit einem eigenen Hydraulikmotor (110,112,114,116), dessen Rotor mit seinem Teil-Unwuchtkörper (102,104; 106,108) drehmomentübertragend verbunden ist,
    zwischen zwei zu unterschiedlichen Gruppen zugehörigen Teil-Unwuchtkörpern (102,104; 106,108) ist ein Relativ-Stellwinkel β definierbar, welcher durch die Beeinflussung von Hydraulikmotoren (110,112; 114,116) verstellbar ist,
    eine hydraulische Antriebs- und Steuereinrichtung (126,128) ist vorgesehen zur Erzeugung der durch die Hydraulikmotoren (110,112; 114,116) fließenden Volumenströme und zur Erzeugung von hydraulischen Drücken wenigstens an den Eingängen der Hydraulikmotoren (110,112; 114,116),
    wenigstens eine Steuereinrichtung oder eine Regeleinrichtung ist vorgesehen zur direkten oder indirekten Einstellung eines vorgebbaren Wertes für den Relativ-Stellwinkels β oder eines vorgebbaren Wertes für die Amplitude des Schwingweges x oder einer zeitlichen Ableitung x' bzw. x" davon, wobei die eine Grenze des Bereiches der vorgebbaren Werte mit einem minimalen resultierenden Fliehkraft-Vektor korrespondiert und die andere Grenze des Bereiches der vorgebbaren Werte mit einem maximalen resultierenden Fliehkraft-Vektor korrespondiert,
    gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
    eine Meßeinrichtung ist vorgesehen zur Messung des Istwertes einer solchen Regelgröße (z.B. Amplitude, Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Schwingungsbewegung, oder Winkel β selbst), von welcher die Größe des Relativ-Stellwinkels β direkt oder indirekt beinflußt ist, und der Istwert der Regelgröße ist zur Verarbeitung durch die Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung bestimmt,
    mittels der hydraulischen Antriebs- und Steuereinrichtung (126,128) sind zu einem gleichen Zeitpunkt an beiden Gruppen von Hydraulikmotoren (110,112; 114,116) zwischen den Eingängen und Ausgängen der Hydraulikmotoren (110,112; 114,116) meßbare Druckgradienten mit von Gruppe (110,112) zu Gruppe (114,116) unterschiedlichen Vorzeichen einstellbar, wobei bei jener Gruppe, in welcher die Hydraulikmotoren (114,116) bei eingestelltem positivem Druckgradienten in einen generatorischen Betrieb (Pumpbetrieb) gebracht sind, der Druckgradient beim Durchfahren eines Verstellbereiches von einem kleineren resultierenden statischen Moment bis hin zu einem maximalen resultierenden statischen Moment von einem positiven Wert in einen negativen Wert wechselnd einstellbar ist,
    wenigstens bei Einhaltung der bevorzugten Schwingrichtung des Vibrators sind die Werte der Druckgradienten an den Hydraulikmotoren einer Gruppe (110,112; 114,116) der Richtung und der durchschnittlichen Größe nach gleich,
    ein vorgebbarer Werte für den Relativ-Stellwinkels β oder ein vorgebbarer Wert für die Amplitude des Schwingweges x oder einer zeitlichen Ableitung x' bzw. x" davon ist einstellbar durch die Beeinflussung der Werte der Druckgradienten an den hydraulischen Motoren nach Größe und Richtung mit Hilfe der Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung.
  4. Verstelleinrichtung für einen Unwucht-Vibrator mit den folgenden Merkmalen:
    Es sind wenigstens zwei Gruppen von Teil-Unwuchtkörpern (102,104; 106,108) vorgesehen, welche zur Rotation um eine zugeordnete Achse antreibbar sind, wobei durch die resultierende Wirkung der Fliehkräfte aller Teil-Unwuchtkörper (102,104,106,108) die Masse des Unwucht-Vibrators zur Durchführung von gerichteten Schwingungen gezwungen ist,
    jede Gruppe von Teil-Unwuchtkörpern (102,104; 106,108) umfaßt zwei beim Schwingbetrieb mit spiegelbildlich symmetrischen Drehwinkeln gegenläufig synchron umlaufende Teil-Unwuchtkörper (102,104; 106,108),
    jeder Teil-Unwuchtkörper (102,104,106,108) ist versehen mit einem eigenen elektrischen Motor (110,112; 114,116), dessen Rotor mit seinem Teil-Unwuchtkörper (102,104,106,108) drehmomentübertragend verbunden ist,
    zwischen zwei zu unterschiedlichen Gruppen (102,104; 106,108) zugehörigen Teil-Unwuchtkörpern ist ein Relativ-Stellwinkel β definierbar, welcher durch die Beeinflussung der Motoren (110,112; 114,116) verstellbar ist,
    eine elektrische Antriebs- und Steuereinrichtung ist vorgesehen zur Erzeugung der durch die Motoren (110,112; 114,116) fließenden Ströme,
    wenigstens eine Steuereinrichtung oder eine Regeleinrichtung ist vorgesehen zur direkten oder indirekten Einstellung eines vorgebbaren Wertes für den Relativ-Stellwinkels β oder eines vorgebbaren Wertes für die Amplitude des Schwingweges x oder einer zeitlichen Ableitung x' bzw. x" davon, wobei die eine Grenze des Bereiches der vorgebbaren Werte mit einem minimalen resultierenden Fliehkraft-Vektor korrespondiert und die andere Grenze des Bereiches der vorgebbaren Werte mit einem maximalen resultierenden Fliehkraft-Vektor korrespondiert,
    gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
    eine Meßeinrichtung ist vorgesehen zur Messung des Istwertes einer solchen Regelgröße (z.B. Amplitude, Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Schwingungsbewegung, oder Winkel β selbst), von welcher die Größe des Relativ-Stellwinkels direkt oder indirekt beinflußt ist, und der Istwert der Regelgröße ist zur Verarbeitung durch die Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung bestimmt,
    die beiden Motoren (110,112; 114,116) je einer Gruppe sind elektrisch parallel geschaltet und gemeinsam beaufschlagt,
    mittels der elektrischen Antriebs- und Steuereinrichtung sind zu einem gleichen Zeitpunkt an beiden Gruppen von Motoren (110,112; 114,116) an den Wellen der Motoren (110,112; 114,116) meßbare Drehmoment-Gradienten mit von Gruppe zu Gruppe unterschiedlichen Vorzeichen einstellbar, wobei bei jener Gruppe, in welcher die Motoren (110,112; 114,116) bei eingestelltem positivem Drehmoment-Gradienten in einen generatorischen Betrieb (Bremsbetrieb) gebracht sind, der Drehmoment-Gradient beim Durchfahren eines Verstellbereiches von einem kleineren resultierenden statischen Moment bis hin zu einem maximalen resultierenden statischen Moment von einem positiven Wert in einen negativen Wert wechselnd einstellbar ist,
    wenigstens bei Einhaltung der bevorzugten Schwingrichtung des Vibrators sind die Werte der Drehmoment-Gradienten an den Motoren (110,112) einer Gruppe der Richtung und der durchschnittlichen Größe nach gleich,
    ein vorgebbarer Wert für den Relativ-Stellwinkels β oder ein vorgebbarer Wert für die Amplitude des Schwingweges x oder einer zeitlichen Ableitung x' bzw. x" davon ist einstellbar durch die Beeinflussung der Werte der Drehmoment-Gradienten an den Motoren (110,112; 114,116) nach Größe und Richtung mit Hilfe der Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung.
  5. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Volumenstrom durch die anderen Motoren (114,116) eingeprägte hydraulische Leistung in eine andere Leistung umgesetzt ist durch die Miteinbeziehung sowohl eines besonderen Leistungs-Wandlungsorgans (130) als auch einer Pumpe (P2), von welcher die von ihr gewandelte Leistung in Form einer motorischen Leistung abgegeben ist.
  6. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungs-Wandlungsorgan (130) eine bezüglich der Höhe ihres Drosseleffektes beeinflußbare Drossel ist.
  7. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine in den generatorisch betriebenen Motoren (110,112; 114,116) erzeugte Leistung den motorisch betriebenen Motoren (110,112; 114,116) wieder zugeführt wird, und zwar wahlweise
    durch die Hintereinanderschaltung von generatorisch und motorisch betriebenen Motoren (110,112; 114,116), oder
    durch die mechanische Kupplung zweier Pumpen (P1,P2) zweier unterschiedlicher Hydraulik-Kreisläufe, oder
    durch die Überleitung von elektrischer Energie von den generatorisch betriebenen zu den motorisch betriebenen Motoren (110,112; 114,116).
  8. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem eingestellten Relativ-Stellwinkel β = 180° der maximale resultierende Fliehkraft-Vektor eingestellt ist und daß auch bei gleichzeitig vom Vibrator nach außen abgegebener Nutzleistung in den Motoren (110,112) der einen Art im wesentlichen die gleiche Leistung wie in den Motoren (114,116) der anderen Art in motorischer Weise umgesetzt ist.
  9. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Hydraulik-Kreisläufe als ein geschlossener Kreislauf ausgebildet ist.
  10. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, 5 bis 6, oder 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Fördervolumens beider Pumpen (P1,P2) verstellbar ist und daß eine abweichende Verstellung beider Pumpen vorgenommen ist, damit die für die Einstellung oder Einregelung eines vorgegebenen Wertes für den Relativ-Stellwinkels β (oder für eine damit funktionsmäßig verknüpfte Größe) notwendigen Druckverhältnisse in wenigstens einem der Hydraulik-Kreise geschaffen sind.
  11. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, 5 bis 6 oder 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Einstellung oder Einregelung eines vorgegebenen Wertes für den Relativ-Stellwinkels β (oder für eine damit funktionsmäßig verknüpfte Größe) notwendigen Druckverhältnisse in wenigstens einem Hydraulik-Kreislauf durch Zuführung eines zusätzlichen Volumenstromes zu dem Haupt-Volumenstrom oder durch Entnahme eines bestimmten Volumenstromes aus dem Haupt-Volumenstrom bewirkt ist.
  12. Verstelleinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Teil-Unwuchtkörper (102,106; 104,108) noch ein zweiter Stell- und/oder Antriebsmotor zugeordnet ist.
  13. Verstelleinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (110,112; 114,116) zugleich Verstellmotoren und Antriebsmotoren sind.
  14. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorhandensein einer solchen Verstelleinrichtung bei einem zahnradlosen und bezüglich des statischen Momentes verstellbaren 4-WellenVibrator geschlossen werden kann aus den folgenden Merkmalen: - es sind zwei Hydraulik-Kreisläufe mit wenigstens je einer eigenen Pumpe vorgesehen, - zwischen den Pumpen (P1,P2) und den Motoren (110,112; 114,116) sind wenigstens je zwei Schläuche zum Transport der Volumenströme zu den Motoren (110,112; 114,116) hin und wenigstens je zwei Schläuche zum Transport der Volumenströme von den Motoren (110,112; 114,116)weg vorgesehen.
  15. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorhandensein einer solchen Verstelleinrichtung bei einem zahnradlosen und bezüglich des statischen Momentes verstellbaren 4-Wellen-Vibrator geschlossen werden kann aus den folgenden Merkmalen:
    je zwei Motoren von insgesamt 4 Motoren (110,112; 114,116) sind parallel an einen eigenen Hydraulik-Kreislauf angeschlossen,
    es sind nicht zwei Motoren (110,112; 114,116) in einer Reihenschaltung geschaltet.
  16. Verstelleinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unwucht-Vibrator als Ramm-Vibrator vorgesehen ist.
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