EP3256646A1 - Rüttler - Google Patents

Rüttler

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Publication number
EP3256646A1
EP3256646A1 EP16706521.8A EP16706521A EP3256646A1 EP 3256646 A1 EP3256646 A1 EP 3256646A1 EP 16706521 A EP16706521 A EP 16706521A EP 3256646 A1 EP3256646 A1 EP 3256646A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gear
planetary gear
exciter cell
exciter
vibrator
Prior art date
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Granted
Application number
EP16706521.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3256646B1 (de
Inventor
Norbert Hausladen
Viktor Schindler
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.)
Liebherr Components Biberach GmbH
Original Assignee
Liebherr Components Biberach GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Components Biberach GmbH filed Critical Liebherr Components Biberach GmbH
Publication of EP3256646A1 publication Critical patent/EP3256646A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3256646B1 publication Critical patent/EP3256646B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/18—Placing by vibrating

Definitions

  • the present invention relates generally to a vibrator for generating vibrations.
  • the invention relates to an excitation cell with rotationally driven imbalances, which are rotatably mounted in an exciter cell housing, and an adjusting unit for adjusting the phase position of the imbalances relative to each other.
  • Vibrators can be used in the construction industry, for example, for piling or soil compactors to produce directional vibrations, by means of which, for example, sheet piles rammed into the soil, introduced Rüttelstopfklalen in the ground or the soil can be compacted or planed.
  • the floor may also be conditioned to facilitate the ramming or extraction of sheet piles or other structural elements such as piles and the like.
  • the vibration-generating excitation cell such vibrators can be attached to a movable draw yoke of a special engineering plant such as drilling and / or piling equipment, Switzerlandktefan or rope excavators, by means of which the Hinttlerech usually in the upright direction is movable.
  • Such vibrators are, for example, from the documents EP 05 06 722 B1, EP 10 38 068 B1, DE 44 39 170 A1, DE 10 2011 100 881 A1, EP 21 58 976 A1, DE 103 56 319 A1, DE 199 20 348 A1, WO 2009/049576 A1 or DE 196 31 991 B4.
  • EP 05 06 722 B1 shows an adjustment via two hydraulic motors, which serve as drive motors for the exciter cell.
  • an adjustable pressure relief valve which is connected downstream of one of the hydraulic motors, the usable pressure gradient can be changed and thereby the phase position can be adjusted.
  • the EP 21 58 976 B1 proposes to adjust the phase position of the imbalance, two imbalance groups, which are each interlocked in the manner of a spur gear to drive from opposite end faces by two servomotors and provide between the spur gears of the two imbalance groups another actuator, with the help whose relative phase position can be adjusted.
  • DE 199 20 348 A1 uses an intermediate adjustable pump for adjusting the phase position in hydraulic drive of the exciter cell waves.
  • WO 2009/049576 A1 proposes to store the imbalances on pivotable support arms, which can be pivoted relative to one another by means of a SteH mechanism co-rotating on the drive shaft.
  • the object of the present invention is to provide an improved vibrator of the type mentioned which avoids the disadvantages of the prior art and further develops the latter in an advantageous manner. Especially a structurally simple, inexpensive to be manufactured adjustment is to be created, which is repair and maintenance friendly and still allows a precise and easy to control adjustment of the vibration intensity of the vibrator in operation.
  • the adjusting unit is designed as a planetary gear, which has at least two output lines to which the phase-variable unbalances of the excitation cell are coupled relative to each other, and a Verstelleingangsstrang for changing the phase position of the output strands of the planetary gear.
  • the said output strands run with coordinated speeds, so that the unbalanced connected thereto circulate coordinated with each other.
  • the Verstellingangsstrang the planetary gear can be held in a position once set.
  • the Verstelleingangsstrangs By adjusting the Verstelleingangsstrangs the phase position of the output strands of the planetary gear and thus the phase position of the imbalances can be adjusted.
  • Such a planetary gear has a proven, simple structure and can be manufactured without special manufacturing equipment, so that a stable operation is achieved in a cost effective manner. At the same time can be made with simple Stellaktoren a precise, slender adjustment of the phase even during operation of the excitation cell.
  • the planetary gear can basically be designed differently and adapted to the structure of the exciter cell and the number of circulating unbalance pairs. For example, a multi-stage planetary gear can be provided with a corresponding number of circulating imbalances or exciter cell waves.
  • a single-stage planetary gear can be provided in the development of the invention, which acts as an adjustment and essentially from the assemblies sun gear, bridge with planetary gears and a ring gear or include these assemblies can.
  • connection of the imbalances and a Verstellaktors can be done here at different points of the planetary gear.
  • the two aforementioned output strands to which the imbalances to be adjusted in phase angle are coupled on the one hand to the sun gear of the planetary gear and the other to the ring gear of the planetary gear, while said Verstellingangsstrang to the planet gears between the sun and Ring gear bearing bridge can be connected.
  • a first exciter cell shaft can be rotatably connected to the sun gear and a second exciter cell shaft via a spur gear rotatably coupled to the ring gear of the planetary gear, so that at a fixed web - according to a certain, adjusted phase position - the two exciter cell waves synchronously with each other or in a fixed Rotate speed ratio to each other, as dictated by the planetary gears coupled together sun and ring gears of the planetary gear. If the web and thus the planetary gears are adjusted, the phase position of the two exciter cell waves changes to one another.
  • Imbalance masses can be coupled directly or via further spur gear stages with further exciter cell waves to the aforementioned first and second exciter cell waves.
  • the exciter cell waves mentioned here can be parallel be aligned with each other and / or occupy a substantially lying aligned, in particular horizontal arrangement.
  • said adjustment input strand may comprise a crankshaft to which a pressure medium cylinder may be coupled as Verstellaktor, by means of which the crankshaft can be adjusted in a simple manner.
  • the crankshaft acting as an adjusting input or an input shaft possibly configured in another way can advantageously be connected in a rotationally fixed manner directly to the web of the planetary gear, it also being possible to interpose a spur gear or another overdrive or reduction stage.
  • the adjustment input strand in particular the aforementioned input shaft and / or the web of the planetary gear be associated with a stop or a pair of stops, can be specified by means of which / derer end positions that can specify the ends of the adjustment for the phase angle of imbalances.
  • a particularly simple adjustment of the unbalance phase position can be achieved.
  • At least one of the elements of the planetary gear in particular its sun gear and / or web and / or ring gear, or an element on the Verstelleingangsstrang such as the crankshaft or the pressure cylinder have an integrated adjustment and / or adjusting device, which is an adjustment or adjusting the phase position internally in the planetary gear and thus also allows the phase position of the imbalances.
  • one of said elements can be designed to be adjustable in itself and comprise two partial elements which can be rotated relative to one another.
  • the ring gear of the planetary gear can comprise an outer wheel part and an inner wheel part which are rotatable relative to one another, preferably adjustable relative to one another via elongated holes.
  • the said wheel parts in particular the aforementionedêtrad- and réellerad turnover the ring gear, while a locking device can be assigned, by means of which a certain, adjusted relative position of the wheel parts can be fixed.
  • said adjustment unit for adjusting the phase position of the imbalances can be accommodated in a separate adjustment unit housing, which is detachably rotatable on the excitation cell housing, in which the imbalances stored are stored, can be attached.
  • the adjusting unit can be mounted on an outer side of the exciter cell housing.
  • the above-mentioned planetary gear can form a separately formed from the actual exciter cell, which comprises the circumferentially driven imbalances and corresponding exciter cell waves, independently formed assembly, which advantageously as a unit of the aforementioned Exciter cell is dismantled, without having to disassemble the exciter cell or open the exciter cell housing.
  • an interface between said adjusting and the actual exciter cell can form two projecting from the exciter cell housing shaft stumps on which or on which two drive wheels of the adjustment, in particular the sun gear of the aforementioned planetary gear and a pinion of the aforementioned spur gear, which meshes with the planetary gear or engaged with it, can be detachably mounted.
  • the adjusting unit can in this case be mounted or arranged on the motor side of the excitation cell or on a side of the excitation cell opposite the motor side.
  • the adjustment unit can extend on a transverse side of the exciter cell, which extends transversely or substantially perpendicularly to the axes of rotation of the imbalances of the excitation cell.
  • the adjusting unit and the at least one drive motor of the exciter cell are arranged on opposite sides of the exciter cell, collision problems can be avoided and both the drive motor and the adjusting unit can be easily mounted without space problems.
  • Another advantage is that Duch opposite mounting of drive motor and adjustment of the center of gravity can be placed closer to the driving axis, so that the ramming energy can act almost completely in the vertical direction and there is hardly a tumbling motion of the excitation cell.
  • An arrangement of the adjustment and the at least one drive motor on the same exciter cell side however, for example, be advantageous if the installation environment of the vibrator offers only one side sufficient space.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a vibrator according to an advantageous embodiment of the invention, showing the side-mounted attachment of the adjusting unit in the form of a planetary gear and its Stellaktors,
  • FIG. 2 shows a plan view of the vibrator and its adjusting unit of FIG. 1, showing the arrangement of the Verstellaktors and the adjustability of the phase angle position limiting end stops, and
  • Fig. 3 a fragmentary, perspective and schematic representation of the ring gear of the planetary gear of Fig. 1 and the thus meshing spur gear, wherein the rotatable in itself adjustable ring gear with each other via slots adjustable inner and outer wheels of the ring gear are shown.
  • the vibrator 1 may comprise an excitation cell 2 with a plurality of mutually parallel, each lying aligned exciter cell waves, which are received in an exciter cell housing 3 and rotatably supported.
  • the exciter cell waves mentioned here can be combined into two groups, the exciter cell waves of each group being coupled to one another via spur gear stages and correspondingly rotating with fixed speed ratios to one another.
  • unbalances 4 are connected to at least some of the connected to the exciter cell shafts wheels, which may be formed in the form of eccentrically mounted imbalance masses.
  • Said excitation cell housing 3 may have bearing and / or fastening sections or parts on the outside, by means of which the exciter cell 2 is attached to a draw yoke of a construction machine, for example a drilling and / or pile driver, a leader or a crawler crane, or else another bearing part another construction machine can be mounted.
  • a construction machine for example a drilling and / or pile driver, a leader or a crawler crane, or else another bearing part another construction machine can be mounted.
  • the imbalances 4 are advantageously arranged and matched to one another such that they essentially only vibrate during rotary circulation generate in a direction 27, which may be aligned at the intended installation and working position of the vibrator 1, in particular at least approximately vertically, cf. Fig. 1.
  • the exciter cell waves and the imbalances 4 associated therewith can be rotationally driven by two or more drive motors 5 and 6.
  • only one drive motor can be provided for driving all imbalances.
  • a first drive motor 5 drives the first group of imbalances 4.1 via a drive shaft 7 whose drive movement is transmitted via different spur gear stages to the said further imbalances 4.1 and is applied to an exciter cell shaft 9.
  • a second drive motor 6 drives a second group of imbalances 4.2, via a further drive shaft 8, which drives the further imbalances 4.2 via corresponding spur gear stages and at the same time forms a second exciter cell shaft 10 which, together with the aforementioned first exciter cell shaft 9, emerges from the excitor cell housing 3 led out, so that the two exciter cell waves 9 and 10 protrude into the adjustment unit 11 as a stub shaft.
  • said adjustment unit 11 can be arranged on the side of the exciter cell 2 opposite the drive motors 5 and 6.
  • the drive motors 5 and 6 may also be arranged on the other unbalanced shafts and / or on the shaft 23.
  • Said adjusting unit 11 comprises a planetary gear 12, which is received in a separate from the exciter cell housing 3 Verstellechs- or planetary gear housing 13, which may be set to the outside of the excitation cell housing 3.
  • the adjustment unit housing 13 may be cup-shaped, with one wall of the excitation cell housing 3 closing the adjustment unit housing 3 and / or forming a partition wall between the adjustment unit and the exciter cell.
  • the VerstellinheitsgePFuse 13 also in Essentially formed completely closed, wherein the Verstellüsgephinuse 13 and the exciter cell housing 3 can sit against each other wall by wall.
  • the adjustment unit housing 13 can be removed or dismounted separately, without the excitation cell housing 3 having to be opened for this purpose.
  • Said planetary gear 12 may be formed in one stage and have a sun gear 14 which may be arranged coaxially with a ring gear 16 of the planetary gear 12. Between the sun gear 14 and the ring gear 16 planetary gears 17 may be arranged, which are in rolling contact with both the sun gear 14 and the ring gear 16 and may be rotatably mounted on a web 15. Said web 15 may itself be rotatably supported and is arranged coaxially with the axes of the sun gear 14 and the ring gear 16.
  • said sun gear 14 may be rotatably connected to the aforementioned first excitation cell shaft 9.
  • the aforesaid second exciter cell shaft 10 may be rotationally coupled via a spur gear stage 18 to the ring gear 16, wherein said spur gear stage 18 may be in rolling engagement with the outer gear 16a and the outer periphery of said ring gear 16, respectively.
  • the two exciter cell shafts 9 and 10 and thus the aforementioned groups of imbalances 4 and the associated drive motors 5 and 6 via the planetary gear 12 rotatably coupled to each other so that they rotate synchronously or in fixed speed ratio to each other.
  • said web 15 of the planetary gear 12 can be adjusted or rotated.
  • an input shaft 19 which may be rotatably connected to said web 15, be connected to a Stellaktor 20, which may be advantageously mounted on the Verstellechsgereheatuse 13.
  • said Stellaktor 20 may be formed in a simple manner as a pressure medium cylinder, which can adjust the rotational axis designed as a crankshaft input shaft 19.
  • the adjustability of the input shaft 19 and thus of the web 15 may be limited by end stops 21, so that the web 15 of the planetary gear 12 can be made in a simple manner by the pressure medium cylinder between two end positions back and forth.
  • said Stellaktor 20 may also be stopped in intermediate positions and / or determined to adjust liners continuously or stepwise.
  • the planetary gear 12, an internal Justier vers. Adjusting device 22 include, in particular, one of the planetary gears may be formed rotatable in itself.
  • the ring gear 16 may have an inner wheel 16i and an outer wheel 16a, which can be rotated relative to each other via slots 26 and brought into different rotational positions, so that the relative position of the two connected to the planetary gear 12 exciter cell shafts 9 and 10 relative to each other or the relative position of these excitation cell shafts 9 and 10 can be adjusted to the input shaft 19 by the said inner and outer wheels 16i and 16a of the ring gear 16 are shifted from each other.
  • targeted toothing orientations on crankshaft 19, web 15, exciter cell shaft 9, 10, sun gear 14 and / or spur gear stage 18 can be dispensed with, or positional tolerances in the entire gear chain can generally be compensated.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Rüttler zum Erzeugen von Vibrationen. Insbesondere betrifft die Erfindung dabei eine Erregerzelle mit rotatorisch antreibbaren Unwuchten, die in einem Erregerzellengehäuse drehbar gelagert sind, sowie einer Verstelleinheit zum Verstellen der Phasenlage der Unwuchten relativ zueinander. Erfindungsgemäß ist die Verstelleinheit als Planetengetriebe ausgebildet, das zumindest zwei Ausgangsstränge, an die die relativ zueinander phasenverstellbaren Unwuchten der Erregerzelle angekoppelt sind, sowie einen Verstelleingangsstrang zum Verändern der Phasenlage der Ausgangsstränge des Planetengetriebes besitzt.

Description

Rüttler
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Rüttler zum Erzeugen von Vibrationen. Insbesondere betrifft die Erfindung dabei eine Erregerzelle mit rotatorisch antreibbaren Unwuchten, die in einem Erregerzellengehäuse drehbar gelagert sind, sowie einer Verstelleinheit zum Verstellen der Phasenlage der Unwuchten relativ zueinander.
Rüttler können im Bauwesen beispielsweise für Rammgeräte oder Bodenverdichter verwendet werden, um gerichtete Vibrationen zu erzeugen, mittels derer beispielsweise Spundwände in den Boden gerammt, Rüttelstopfsäulen in den Boden eingebracht oder das Erdreich verdichtet bzw. planiert werden kann. Gegebenenfalls kann der Boden auch aufbereitet werden, um das Einrammen oder Herausziehen von Spundbohlen oder anderen Bauelementen wie Pfählen und dergleichen zu erleichtern. Die Vibrationen erzeugende Erregerzelle solcher Rüttler kann dabei an einem verfahrbaren Ziehjoch einer Spezialtiefbaumaschine wie beispielsweise Bohr- und/oder Rammgeräten, Mäklern oder Seilbaggern angebracht sein, mittels dessen die Rüttlereinheit ülicherweise in aufrechter Richtung verfahrbar ist. Um vorrangig vertikale oder in aufrechter Richtung wirkende Schwingungen zu erzeugen, können hierzu in der Erregerzelle mehrere Wellen oder Räder aufgenommen werden, die um parallele, liegend ausgerichtete Achsen umlaufen und Unwuchtmassen tragen, die durch entsprechende Fliehkräfte bei der Umlaufbewegung Beschleunigungen und damit die gewünschten Vibrationen erzeugen. Dabei werden die Unwuchtmassen auf mehrere Räder bzw. Wellen aufgeteilt und hinsichtlich ihrer Anordnung, Drehrichtung und Phasenlage zueinander so abgestimmt, dass Kräfte in horizontaler bzw. liegender Richtung möglichst kompensiert werden. Hierzu können beispielsweise mehrere Unwuchtmassen auf verschiedenen Seiten einer zu den Rotationsachsen senkrechten Ebene angeordnet werden und hinsichtlich Phasenlage und Drehrichtung aufeinander abgestimmt angetrieben werden, wobei beispielsweise gegenläufig rotierende Unwuchtmassenpaare vorgesehen sein können, um horizontale Schwingungen zu vermeiden bzw. zu kompensieren und nur vertikale Schwingungen zu haben.
Solche Rüttler sind beispielsweise aus den Schriften EP 05 06 722 B1 , EP 10 38 068 B1 , DE 44 39 170 A1 , DE 10 2011 100 881 A1 , EP 21 58 976 A1 , DE 103 56 319 A1 , DE 199 20 348 A1 , WO 2009/049576 A1 oder DE 196 31 991 B4 bekannt.
Um die Stärke der Vibrationskraft einstellen zu können, wird üblicherweise der Phasenwinkel zweier ein Unwuchtmassenpaar bildender Unwuchten relativ zueinander verstellt, wobei die Unwuchtmassen eines solchen Paares gleichsinnig und synchronisiert miteinander rotatorisch angetrieben sein können, so dass sich je nach eingestelltem Phasenverschiebungswinkel die Fliehkräfte bzw. die Unwuchtwirkungen mehr oder minder aufaddieren bzw. mehr oder minder kompensieren. Während sich bei einem Phasenwinkel ß = 0, also bei gleicher Orientierung bzw. gleicher Winkelausrichtung der Unwuchten ein maximales statisches Moment bzw. eine maximale Unwucht einstellt, kompensieren sich bei einem Phasenwinkel ß = 180°, also einander entgegengesetzt ausgerichteten Unwuchten, die von den beiden Unwuchten bewirkten Teilvibrationen gegenseitig. Um eine solche Verstellung des Phasenwinkels zwischen den Unwuchten auch während des Betriebs, also bei laufenden Wellen bzw. Rädern der Erregerzelle, vornehmen zu können, wurden im Stand der Technik bereits diverse Verstelleinheiten vorgeschlagen. Beispielsweise zeigt die EP 05 06 722 B1 eine Verstellung über zwei Hydraulikmotoren, die als Antriebsmotoren für die Erregerzelle dienen. Durch ein einstellbares Druckbegrenzungsventil, das einem der Hydraulikmotoren nachgeschaltet ist, kann das nutzbare Druckgefälle verändert und hierdurch die Phasenlage verstellt werden. Die EP 21 58 976 B1 schlägt zum Verstellen der Phasenlage der Unwuchten vor, zwei Unwuchtgruppen, die jeweils nach Art eines Stirnradgetriebes miteinander verzahnt sind, von gegenüberliegenden Stirnseiten her durch zwei Stellmotoren anzutreiben und zwischen den Stirnradstufen der beiden Unwuchtgruppen einen weiteren Stellantrieb vorzusehen, mit Hilfe dessen die relative Phasenlage verstellt werden kann. Die DE 199 20 348 A1 verwendet zur Verstellung der Phasenlage bei hydraulischem Antrieb der Erregerzellenwellen eine zwischengeschaltete verstellbare Pumpe. Die WO 2009/049576 A1 schlägt vor, die Unwuchten an verschwenkbaren Tragarmen zu lagern, die durch einen auf der Antriebswelle mitrotierenden SteHmechanismus zueinander verschwenkt werden können. Aus der DE 44 39 170 A1 ist es ferner bekannt, zum Verstellen des Phasenwinkels eine Synchronisierwelle mit zwei Stirnrädern zu verwenden, die mit den beiden Unwuchtgruppen kämmen und relativ zueinander durch einen internen Hydraulikzylinder verstellt werden können, wie dies in ähnlicher Art auch bei Nockenwellen von Ventilsteuerungen bekannt ist.
Diese vorbekannten Verstelleinheiten sind konstruktiv meist aufwändig und in der Fertigung aufgrund teurer Spezialwerkzeuge und vielen Fertigungsschritten diffizil und teuer. Zudem sind sie wenig wartungsfreundlich und bei Reparaturen fallen längere Stillstandszeiten an.
Der vorliegenden Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Rüttler der genannten Art zu schaffen, der Nachteile des Standes der Technik vermeidet und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll eine konstruktiv einfache, kostengünstig zu fertigende Verstelleinheit geschaffen werden, die reparatur- und wartungsfreundlich ist und dennoch auch im Betrieb eine präzise und einfach zu steuernde Verstellung der Vibrationsstärke des Rüttlers ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch einen Rüttler gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es wird also vorgeschlagen, zum Verstellen der Phasenlage der Unwuchten ein Planetengetriebe zu verwenden, das als verstellbare Synchronisierstufe wirkt, die einerseits die Umlaufbewegung der Unwuchten miteinander synchronisiert bzw. hinsichtlich ihrer Winkelgeschwindigkeit aufeinander abstimmt, andererseits jedoch aber eine Verstellung der Phasenlage erlaubt. Erfindungsgemäß ist die Verstelleinheit als Planetengetriebe ausgebildet, das zumindest zwei Ausgangsstränge, an die die relativ zueinander phasenverstellbaren Unwuchten der Erregerzelle angekoppelt sind, sowie einen Verstelleingangsstrang zum Verändern der Phasenlage der Ausgangsstränge des Planetengetriebes besitzt. Die genannten Ausgangsstränge laufen mit aufeinander abgestimmten Drehzahlen um, so dass die daran angebundenen Unwuchten entsprechend aufeinander abgestimmt umlaufen. Dabei kann der Verstelleingangsstrang des Planetengetriebes in einer einmal eingestellten Stellung festgehalten werden. Durch Verstellen des Verstelleingangsstrangs kann die Phasenlage der Ausgangsstränge des Planetengetriebes und damit die Phasenlage der Unwuchten verstellt werden.
Ein solches Planetengetriebe besitzt einen bewährten, einfachen Aufbau und kann ohne spezielle Fertigungseinrichtungen gefertigt werden, so dass in kostengünstiger Weise ein stabiler Betrieb erzielt wird. Gleichzeitig kann mit einfachen Stellaktoren eine präzise, feingliedrige Einstellung der Phasenlage auch bei Betrieb der Erregerzelle vorgenommen werden. Das Planetengetriebe kann hierbei grundsätzlich verschieden ausgebildet und an die Struktur der Erregerzelle und die Anzahl der umlaufenden Unwuchtpaare angepasst sein. Beispielsweise kann bei entsprechender Anzahl von umlaufenden Unwuchten bzw. Erregerzellenwellen ein mehrstufiges Planetengetriebe vorgesehen sein. Um einen einfachen Aufbau und eine Platz sparende Anordnung zu erzielen, kann in Weiterbildung der Erfindung jedoch ein einstufiges Planetengetriebe vorgesehen sein, das als Verstelleinheit fungiert und im Wesentlichen aus den Baugruppen Sonnenrad, Steg mit Planeten rädern und einem Hohlrad bestehen kann bzw. diese Baugruppen umfassen kann.
Die Anbindung der Unwuchten und eines Verstellaktors kann hierbei an verschiedenen Stellen des Planetengetriebes erfolgen. Vorteilhafterweise kann hierbei vorgesehen sein, dass die beiden vorgenannten Ausgangsstränge, an die die im Phasenwinkel zu verstellenden Unwuchten angebunden sind, einerseits an das Sonnenrad des Planetengetriebes und andererseits an das Hohlrad des Planetengetriebes gekoppelt sind, während der genannte Verstelleingangsstrang an den die Planetenräder zwischen Sonnenrad und Hohlrad tragenden Steg angebunden sein kann.
Insbesondere kann eine erste Erregerzellenwelle drehfest mit dem Sonnenrad verbunden sein und eine zweite Erregerzellenwelle über eine Stirnradstufe mit dem Hohlrad des Planetengetriebes rotatorisch gekoppelt sein, so dass bei festgehaltenem Steg - entsprechend einer bestimmten, eingestellten Phasenlage - die beiden Erregerzellenwellen synchron miteinander bzw. in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander umlaufen, wie dies die durch die Planetenräder miteinander gekoppelten Sonnen- und Hohlräder des Planetengetriebes vorgeben. Wird der Steg und damit die Planetenräder verstellt, ändert sich die Phasenlage der beiden Erregerzellenwellen zueinander.
An die genannten ersten und zweiten Erregerzellenwellen können Unwuchtmassen direkt oder über weitere Stirnradstufen mit weiteren Erregerzellenwellen angekoppelt sein. Die genannten Erregerzellenwellen können hierbei parallel zueinander ausgerichtet sein und/oder eine im Wesentlichen liegend ausgerichtete, insbesondere horizontale Anordnung einnehmen.
Zur Verstellung der Phasenlage kann mit dem vorgenannten Verstelleingangsstrang des Planetengetriebes ein geeigneter Verstellaktor gekoppelt sein, der fremdenergiebetätigbar und durch ein geeignetes Steuergerät entsprechend ansteuerbar sein kann. Vorteilhafterweise kann der genannte Verstelleingangsstrang eine Kurbelwelle umfassen, an die als Verstellaktor ein Druckmittelzylinder angekoppelt sein kann, mit Hilfe dessen die Kurbelwelle in einfacher Weise verstellt werden kann. Die als Verstelleingang fungierende Kurbelwelle oder eine ggf. in anderer Weise ausgebildete Eingangswelle kann dabei vorteilhafterweise direkt mit dem Steg des Planetengetriebes drehfest verbunden sein, wobei ggf. auch eine Stirnradstufe oder eine andere Über- oder Untersetzungsstufe zwischengeschaltet sein kann.
Vorteilhafterweise kann dem Verstelleingangsstrang, insbesondere der vorgenannten Eingangswelle und/oder dem Steg des Planetengetriebes ein Anschlag oder ein Anschlagpaar zugeordnet sein, mit Hilfe dessen/derer Endlagen vorgegeben werden können, die die Enden des Verstellbereichs für den Phasenwinkel der Unwuchten vorgeben können. In Verbindung mit dem vorgenannten Druckmittelzylinder als Stellaktor kann hierdurch eine besonders einfach ausgebildete Verstellung der Unwuchtphasenlage erreicht werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann zumindest eines der Elemente des Planetengetriebes, insbesondere dessen Sonnenrad und/oder Steg und/oder Hohlrad, oder ein Element am Verstelleingangsstrang wie bspw. die Kurbelwelle oder der Druckmittelzylinder eine integrierte VerStelleinrichtung und/oder Justiereinrichtung besitzen, die ein Verstellen bzw. Justieren der Phasenlage intern im Planetengetriebe und damit auch der Phasenlage der Unwuchten ermöglicht. Vorteilhafterweise kann eines der genannten Elemente in sich verstellbar ausgebildet sein und zwei relativ zueinander verdrehbare Teilelemente umfassen. Insbesondere kann das Hohlrad des Planetengetriebes einen Außenradteil und einen Innenradteil umfassen, die zueinander verdrehbar, vorzugsweise über Langlöcher zueinander justierbar sind. Durch Justieren der beiden Radteile zueinander können Lagetoleranzen zwischen dem Eingangsstrang und den Ausgangssträngen des Planetengetriebes einfach justiert werden, wodurch die Montage vereinfacht und großzügigere Fertigungstoleranzen ermöglicht werden. Zudem kann eine Ausrichtung der Elemente des Verstellmechanismus und der Erregerzellenwellen zueinander wie z.B. der Räder und Wellen des Planetengetriebes oder der Stirnradstufe(n) entfallen.
Den genannten Radteilen, insbesondere den vorgenannten Außenrad- und Innenradteilen des Hohlrads, kann dabei eine Feststelleinrichtung zugeordnet sein, mit Hilfe derer eine bestimmte, einjustierte Relativstellung der Radteile fixiert werden kann.
Um eine einfache Wartung und Reparatur zu ermöglichen und längere Stillstandszeiten bei einem Defekt der Verstelleinheit zu vermeiden, kann nach einem weiteren Aspekt die genannte Verstelleinheit zum Verstellen der Phasenlage der Unwuchten in einem separaten Verstelleinheitsgehäuse aufgenommen sein, das lösbar am Erregerzellengehäuse, in dem die Unwuchten drehbar gelagert aufgenommen sind, befestigt sein kann. Insbesondere kann die Verstelleinheit auf einer Außenseite des genannten Erregerzellengehäuses angebracht sein. Hierdurch ist die Verstelleinheit zum Zwecke von Wartung und Reparatur einfach zugänglich und es muss nicht die gesamte Erregerzelle demontiert bzw. das Erregerzellengehäuse geöffnet werden, um an der Verstelleinheit Wartungsarbeiten vornehmen zu können.
Vorteilhafterweise kann das vorgenannte Planetengetriebe eine von der eigentlichen Erregerzelle, die die umlaufend antreibbaren Unwuchten und entsprechende Erregerzellenwellen umfasst, separat ausgebildete, eigenständige Baugruppe bilden, die vorteilhafterweise als Einheit von der vorgenannten Erregerzelle demontierbar ist, ohne hierfür die Erregerzelle zerlegen oder das Erregerzellengehäuse öffnen zu müssen.
Als Schnittstelle zwischen der genannten Verstelleinheit und der eigentlichen Erregerzelle können zwei aus dem Erregerzellengehäuse herausstehende Wellenstümpfe bilden, auf die bzw. an denen zwei Antriebsräder der Verstelleinheit, insbesondere das Sonnenrad der vorgenannten Planetengetriebestufe und ein Ritzel der vorgenannten Stirnradstufe, die mit dem Planetengetriebe kämmt bzw. damit in Eingriff steht, lösbar montiert werden können.
Die Verstelleinheit kann hierbei auf der Motorseite der Erregerzelle oder auf einer der Motorseite gegenüberliegenden Seite der Erregerzelle angebracht bzw. angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann sich die Verstelleinheit auf einer Querseite der Erregerzelle erstrecken, die sich quer bzw. im Wesentlichen senkrecht zu den Rotationsachsen der Unwuchten der Erregerzelle erstreckt.
Werden die Verstelleinheit und der zumindest eine Antriebsmotor der Erregerzelle auf gegenüberliegenden Seiten der Erregerzelle angeordnet, können Kollisionsprobleme vermieden und sowohl der Antriebsmotor als auch die Verstelleinheit ohne Platzprobleme einfach montiert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass duch gegenüberliegendes Anbringen von Antriebsmotor und Verstelleinheit der Schwerpunkt näher auf die Rammachse gelegt werden kann, sodass die Rammenergie nahezu vollständig in senkrechter Richtung wirken kann und es kaum eine Taumelbewegung der Erregerzelle gibt. Eine Anordnung der Verstelleinheit und des zumindest einen Antriebsmotors auf derselben Erregerzellenseite kann indes beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn die Einbauumgebung des Rüttlers nur einseitig ausreichend Platz bietet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 : eine schematische Schnittansicht eines Rüttlers nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, die den seitlich aufgesetzten Anbau der Verstelleinheit in Form eines Planetengetriebes und dessen Stellaktors zeigt,
Fig. 2: eine Draufsicht auf den Rüttler und dessen Verstelleinheit aus Fig. 1 , die die Anordnung der Verstellaktors und die Verstellbarkeit der Phasenwinkellage begrenzende Endanschläge zeigt, und
Fig. 3: eine ausschnittsweise, perspektivische und schematische Darstellung des Hohlrads des Planetengetriebes aus Fig. 1 und die damit kämmende Stirnradstufe, wobei das in sich rotatorisch justierbare Hohlrad mit zueinander über Langlöcher verstellbare Innen- und Außenräder des Hohlrads gezeigt sind.
Wie Fig. 1 zeigt, kann der Rüttler 1 eine Erregerzelle 2 mit mehreren zueinander parallel, jeweils liegend ausgerichteten Erregerzellenwellen aufweisen, die in einem Erregerzellengehäuse 3 aufgenommen und drehbar gelagert sind. Die genannten Erregerzellenwellen können hierbei zu zwei Gruppen zusammengefasst sein, wobei die Erregerzellenwellen einer jeden Gruppe miteinander über Stirnradstufen gekoppelt sind und dementsprechend mit festen Drehzahlverhältnissen zueinander umlaufen. Dabei sind an zumindest einigen der mit den Erregerzellenwellen verbundenen Räder Unwuchten 4 verbunden, die in Form von exzentrisch angebrachten Unwuchtmassen ausgebildet sein können. Das genannte Erregerzellengehäuse 3 kann aussenseitig Lager- und/oder Befestigungsabschnitte bzw. -teile aufweisen, mittels der die Erregerzelle 2 an einem Ziehjoch einer Baumaschine, bspw. einem Bohr- und/oder Rammgerät, eines Mäklers oder eines Seilbaggers, oder auch einem anderen Lagerteil einer anderen Baumaschine montiert werden kann.
Die Unwuchten 4 sind dabei vorteilhafterweise derart angeordnet und aufeinander abgestimmt, dass sie bei rotatorischem Umlaufen Vibrationen im wesentlichen nur in einer Richtung 27 erzeugen, die bei bestimmungsgemäßem Einbau und Arbeitsstellung des Rüttlers 1 insbesondere zumindest näherungsweise vertikal ausgerichtet sein kann, vgl. Fig. 1.
Gemäß der gezeichneten Ausführung nach Fig. 1 können die Erregerzellenwellen und die damit verbundenen Unwuchten 4 durch zwei oder mehr Antriebsmotoren 5 und 6 rotatorisch umlaufend angetrieben werden. Alternativ kann jedoch auch nur ein Antriebsmotor zum Antreiben aller Unwuchten vorgesehen sein. Gemäß der gezeichneten Ausführung nach Fig. 1 treibt dabei ein erster Antriebsmotor 5 die erste Gruppe von Unwuchten 4.1 über eine Antriebswelle 7 an, deren Antriebsbewegung über verschiedene Stirnradstufen auf die genannten weiteren Unwuchten 4.1 übertragen und bis auf eine Erregerzellenwelle 9 gegeben wird. Ein zweiter Antriebsmotor 6 treibt eine zweite Gruppe von Unwuchten 4.2 an, und zwar über eine weitere Antriebswelle 8, die über entsprechende Stirnradstufen die weiteren Unwuchten 4.2 antreibt und gleichzeitig eine zweite Erregerzellenwelle 10 bildet, die zusammen mit der vorgenannten ersten Erregerzellenwelle 9 aus dem Erregerzellengehäuse 3 herausgeführt ist, so dass die beiden Erregerzellenwellen 9 und 10 in die Verstelleinheit 11 als Wellenstumpf hineinragen. Wie Fig. 1 zeigt, kann die genannte Verstelleinheit 11 dabei auf der den Antriebsmotoren 5 und 6 gegenüberliegenden Seite der Erregerzelle 2 angeordnet sein. Die Antriebsmotoren 5 und 6 können jedoch auch an den anderen Unwuchtwellen und/oder an der Welle 23 angeordnet sein.
Die genannte Verstelleinheit 11 umfasst ein Planetengetriebe 12, das in einem vom Erregerzellengehäuse 3 separaten Verstelleinheits- bzw. Planetengetriebegehäuse 13 aufgenommen ist, das auf die Außenseite des Erregerzellengehäuses 3 gesetzt sein kann.
Wie Fig. 1 zeigt, kann das Verstelleinheitsgehäuse 13 topfförmig ausgebildet sein, wobei eine Wandung des Erregerzellengehäuses 3 das Verstelleinheitsgehäuse 3 verschließt und/oder eine Trennwand zwischen Verstelleinheit und Erregerzelle bilden kann. Alternativ kann das Verstelleinheitsgehäuse 13 jedoch auch im Wesentlichen vollständig geschlossen ausgebildet sein, wobei das Verstelleinheitsgehäuse 13 und das Erregerzellengehäuse 3 Wand an Wand aufeinander sitzen können. Vorteilhafterweise kann das Verstelleinheitsgehäuse 13 separat abgenommen bzw. demontiert werden, ohne dass hierzu das Erregerzellengehäuse 3 geöffnet werden müsste.
Das genannte Planetengetriebe 12 kann einstufig ausgebildet sein und ein Sonnenrad 14 aufweisen, das koaxial zu einem Hohlrad 16 des Planetengetriebes 12 angeordnet sein kann. Zwischen dem Sonnenrad 14 und dem Hohlrad 16 können Planetenräder 17 angeordnet sein, die sowohl mit dem Sonnenrad 14 als auch mit dem Hohlrad 16 in Wälzeingriff stehen und an einem Steg 15 drehbar gelagert sein können. Der genannte Steg 15 kann selbst drehbar gelagert sein und ist koaxial zu den Achsen des Sonnenrads 14 und des Hohlrads 16 angeordnet.
Wie Fig. 1 zeigt, kann das genannte Sonnenrad 14 drehfest mit der vorgenannten ersten Erregerzellenwelle 9 verbunden sein. Die vorgenannte zweite Erregerzellenwelle 10 kann über eine Stirnradstufe 18 mit dem Hohlrad 16 rotatorisch gekoppelt sein, wobei die genannte Stirnradstufe 18 mit dem Außenrad 16a bzw. dem Außenumfang des genannten Hohlrads 16 in Wälzeingriff stehen kann.
Dementsprechend sind die beiden Erregerzellenwellen 9 und 10 und damit die genannten Gruppen von Unwuchten 4 und die damit verbundenen Antriebsmotoren 5 und 6 über das Planetengetriebe 12 rotatorisch miteinander gekoppelt, so dass sie entsprechend synchron bzw. in festem Drehzahlverhältnis zueinander umlaufen.
Um die Phasenlage der Unwuchten 4 zueinander verstellen zu können, kann der genannte Steg 15 des Planetengetriebes 12 verstellt bzw. verdreht werden. Hierzu kann eine Eingangswelle 19, die mit dem genannten Steg 15 drehfest verbunden sein kann, an einen Stellaktor 20 angebunden sein, der vorteilhafterweise an dem Verstelleinheitsgehäuse 13 gelagert sein kann. Wie Fig. 1 zeigt, kann der genannte Stellaktor 20 in einfacher Weise als Druckmittelzylinder ausgebildet sein, der die als Kurbelwelle ausgebildete Eingangswelle 19 rotatorisch verstellen kann.
Wie Fig. 2 zeigt, kann die Verstellbarkeit der Eingangswelle 19 und damit des Stegs 15 durch Endanschläge 21 begrenzt sein, so dass der Steg 15 des Planetengetriebes 12 in einfacher Weise durch den Druckmittelzylinder zwischen zwei Endlagen hin und her gestellt werden kann. Je nach gewünschter Ausbildung kann der genannte Stellaktor 20 auch in Zwischenstellungen angehalten und/oder festgestellt werden, um Zwischenlagen stufenlos oder stufenweise einstellen zu können.
Wie Fig. 1 und Fig. 3 zeigen, kann das Planetengetriebe 12 eine interne Justierbzw. Versteileinrichtung 22 umfassen, wobei insbesondere eines der Planetengetrieberäder in sich verdrehbar ausgebildet sein kann. Insbesondere kann das Hohlrad 16 ein Innenrad 16i und ein Außenrad 16a aufweisen, die über Langlöcher 26 relativ zueinander verdreht und in verschiedene rotatorische Stellungen zueinander gebracht werden können, so dass die Relativstellung der beiden an das Planetengetriebe 12 angebundenen Erregerzellenwellen 9 und 10 relativ zueinander bzw. die Relativstellung dieser Erregerzellenwellen 9 und 10 zur Eingangswelle 19 justiert werden kann, indem die genannten Innen- und Außenräder 16i und 16a des Hohlrads 16 zueinander verschoben werden. Hierdurch kann auf gezielte Verzahnungsorientierungen an Kurbelwelle 19, Steg 15, Erregerzellenwelle 9,10, Sonnenrad 14 und/oder Stirnradstufe 18 verzichtet werden bzw. können allgemein Lagetoleranzen in der gesamten Verzahnungskette ausgeglichen werden.

Claims

Ansprüche
1. Rüttler zum Erzeugen von Vibrationen, mit rotatorisch antreibbaren Unwuchten (4), die in einem Erregerzellengehäuse (3) drehbar gelagert sind, sowie einer Verstelleinheit (11) zum Verstellen der Phasenlage der Unwuchten (4) relativ zueinander, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (11) als Planetengetriebe (12) ausgebildet ist, das zumindest zwei Ausgangsstränge (23, 24), an die die relativ zueinander phasenverstellbaren Unwuchten (4) gekoppelt sind, sowie einen Verstelleingangsstrang (25) zum Verstellen der Phasenlage der Ausgangsstränge (23, 24) zueinander besitzt.
2. Rüttler nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Planetengetriebe (12) einstufig ausgebildet ist.
3. Rüttler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beiden Ausgangsstränge (23, 24) an ein Sonnenrad (14) und ein Hohlrad (16) und der Verstelleingangsstrang (25) an einen Steg (15) des Planetengetriebes (12) angebunden sind.
4. Rüttler nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der an das Sonnenrad (14) angebundene Ausgangsstrang (23) eine mit dem Sonnenrad (14) drehfest verbundene erste Erregerzellenwelle (9) umfasst und der an das Hohlrad (16) angebundene Ausgangsstrang (24) eine zweite Erregerzellenwelle (10) umfasst, die über eine Stirnradstufe (18) an das drehbar gelagerte Hohlrad (16) des Planetengetriebes (12) rotatorisch angekoppelt ist.
5. Rüttler nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die genannten ersten und zweiten Erregerzellenwellen (9,10) zueinander parallel und/oder liegend ausgerichtet angeordnet sind.
6. Rüttler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verstelleingangsstrang (25) eine drehfest mit dem Steg (15) des Planetengetriebes (12) verbundene Verstellwelle (19) aufweist, die von einem Stellaktor (20) in verschiedene Drehstellungen bringbar ist.
7. Rüttler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Stellaktor (20) ein Druckmittelzylinder vorgesehen ist, der an den als Kurbelwelle ausgebildeten Verstelleingangsstrang (25) des Planetengetriebes (12) angreift.
8. Rüttler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem Verstelleingangsstrang (25) Anschläge (21) zugeordnet sind, die rotatorische Endlagen vorgeben, zwischen denen die Phasenlage der Unwuchten (4) verstellbar ist.
9. Rüttler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der Elemente Sonnenrad (14), Steg (15) und Hohlrad (16) des Planetengetriebes (12) in sich verstellbar ausgebildet ist und zwei relativ zueinander verdrehbare, vorzugsweise in verschiedenen Drehstellungen zueinander fixierbare Teilelemente aufweist.
10. Rüttler nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Hohlrad (16) des Planetengetriebes (12) ein Innenradteil (16i) und ein Außenradteil (16a) umfasst, die zueinander verdrehbar, vorzugsweise über Langlöcher (26) zueinander justierbar, ausgebildet sind.
11. Rüttler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstelleinheit (11) in einem vom Erregerzellengehäuse (3) separat ausgebildeten Verstelleinheitsgehäuse (13) aufgenommen ist, das lösbar an dem Erregerzellengehäuse (3) befestigt ist.
12. Rüttler nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Verstelleinheit (11) auf einer Außenseite des Erregerzellengehäuses (3) angebracht ist und eine Erregerzellen-Gehäusewandung und/oder eine Verteilereinheit- Gehäusewandung eine Trennwand (27) zwischen der Erregerzelle (2) und der Verstelleinheit (11) bildet.
13. Rüttler nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstelleinheit ( 1) an einer Querseite des Erregerzellengehäuses (3), die sich zu den Drehachsen der Unwuchten (4) im Wesentlichen senkrecht erstreckt, angeordnet ist.
14. Rüttler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstelleinheit (11) und zumindest ein Antriebsmotor (5, 6) zum rotatorischen Antreiben der Unwuchten (4) auf gegenüberliegenden Seiten des Erregerzellengehäuses (3) angeordnet sind. Rüttler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstelleinheit (1 1) eine eigenständige, vom Erregerzellengehäuse (3) separat demontierbare Baugruppe bildet.
Verwendung eines Rüttlers, der gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, zum Erzeugen von Vibrationen an einer Baumaschine wie Ramm- und/oder Bohrgerät, wobei eine Erregerzelle des Rüttlers (1) an einem verstellbaren Ziehjoch angebracht ist.
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