WO1989002514A1 - Pneumatic linear vibrator - Google Patents

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WO1989002514A1
WO1989002514A1 PCT/CH1988/000143 CH8800143W WO8902514A1 WO 1989002514 A1 WO1989002514 A1 WO 1989002514A1 CH 8800143 W CH8800143 W CH 8800143W WO 8902514 A1 WO8902514 A1 WO 8902514A1
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WO
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piston
pressure medium
linear vibrator
outlet openings
guide tube
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Application number
PCT/CH1988/000143
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English (en)
French (fr)
Inventor
Max Fehr
Original Assignee
Max Fehr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to DE8888907143T priority patent/DE3866865D1/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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B11/00—Reciprocating-piston machines or engines without rotary main shaft, e.g. of free-piston type

Definitions

  • the present invention relates to a pneumatically tables Li nearvi Brator with a limited by sealing at least on one side, releasable closure members piston guide, a piston, a visual al Id 'ämpferrohr and means for the supply and discharge of a gas or vaporous pressure medium, the relative movement between the guide with the end parts and the piston being effected by self-regulating, alternating supply of the pressure medium to a working volume formed on one end face of the piston.
  • a generic air pressure vibrator with a reciprocating piston is known from DE-OS 30 31 349.
  • This compressed air vibrator has a housing made from a light metal profile piece, which has four cross-shaped ribs.
  • the compressed air supply is in two ribs. Compressed air discharge arranged, the other two ribs are used to hold fasteners.
  • This vibrator has proven itself well in practice, but has the disadvantage that it has a relatively complicated construction and is therefore correspondingly expensive.
  • the inventors have set themselves the task of creating a linear vibrator with relative piston movement and thereby controlled alternating supply of the pressure medium, which is simple to manufacture, can be used without maintenance and can be used universally.
  • a piston with a longitudinal axial bore which has an annular groove in the area of the ends or on both sides adjacent to the longitudinal center of the piston, which is arranged over at least two axially symmetrical seals and is sealed off from the longitudinal axial bore of the piston, Channels extending in the axial direction are connected to an end face of the piston, this end face being the adjacent ring groove in the case of ring grooves arranged in the area of the piston ends and distant in the case of ring grooves arranged in the area of the piston longitudinal center
  • a guide tube for the supply of the pressure medium which acts as a piston guide and which, in accordance with the annular grooves in the longitudinal axial bore of the piston, is arranged in the radial direction and passes axially through the sealing parts and the longitudinal axial bore of the piston and is sealed axially al sym etri see outlet openings for the pressure medium.
  • the captivatingly simple construction of the linear vibrator according to the invention permits a slim, elongated shape, which unfolds its advantages in particular when the vibrator is used, for example, for sieves, transport channels, compacting systems or for driving tools.
  • Air is expediently used as the pressure medium, but exhaust gases or steam can also be used, for example.
  • the external dimensions of the linear vibrator can be varied as required depending on the intended use.
  • the piston can, for example, have a length of 10-20 cm and a diameter of 1.5-5 cm, the longitudinal-axial bore having a clear width of 25-50% of the piston outside diameter.
  • the appropriately 1-3 mm deep ring grooves can, for example, be 1-3 cm from the end faces of the piston or from its longitudinal center.
  • the stroke of the piston is only a few centimeters.
  • the frequency of the reciprocating piston is primarily dependent on the pressure of the medium supplied, the stroke and weight of the piston and the coefficient of friction of the sliding surfaces.
  • the linear vibrator is expediently fed directly from the compressed air network, which usually has a pressure of 6-8 bar.
  • the frequency of the pneumatic linear vibrator with a reciprocating piston can be increased by removing material axially from the piston, but the control of the alternating supply of compressed air to the working volumes must not be disturbed.
  • the pneumatic linear vibrator is driven by means of an alternating supply of the pressure medium, preferably via at least one working volume, which is formed by a cylindrical recess in the end part in question, which is formed as a guide tube for the pressure medium and a front face of the piston / which piston rests with its inner and outer surface.
  • the working volume is compressed starting from normal pressure until the annular groove in the piston reaches the corresponding outlet openings in the guide tube.
  • the pressure medium flowing out at high pressure initiates the movement, which continues until, on the one hand, the piston is out of the cylindrical recess in the end part and the pressure medium can escape and, on the other hand, pressure medium can flow in again on the opposite side of the piston.
  • the pneumatic linear vibrator can be manufactured in two basic types:
  • the guide tube and / or a closing part can be attached to a base by known mechanical means or can be inserted into a mass to be compacted as an immersion vibrator. In this case, the pistons are moved back and forth during operation.
  • the piston is mechanical with known means Fastening equipped, longitudinal slots corresponding to the linear movement being cut out from the silencer tube. In this case, which is less common in practice, the guide tube is moved back and forth with the end parts during operation.
  • Pneumatic linear vibrators operating horizontally or almost horizontally are expediently equipped with a starting aid.
  • the piston With a spring or with the help of a part of the pressure medium, the piston can change its position in relation to the guide tube so that an annular groove in the piston and outlet openings in the guide tube lie one above the other and the vibration process is triggered.
  • the vibrator can work on one side with a return spring instead of with two working volumes arranged on the end face of the piston.
  • the spring compressed after the introduction of the pressure medium on the other end face of the piston pushes the piston back after the pressure medium has been expelled from the working volume until the pressure medium flowing out triggers the next working cycle.
  • the Seh al Idä pferrohr which is preferably coaxially arranged at a distance from the piston, collects the ejected pressure medium and expediently discharges it laterally.
  • a cooling labyrinth known per se can be arranged in the silencer.
  • the silencer tube of the linear vibrator is also its protective housing.
  • the mechanically easily processable materials aluminum and brass are preferably used at least for the piston and the guide tube.
  • the silencer tube can consist of one of these materials as well as of another suitable material, for example plastic or ceramic. In particularly stored cases, however, instead of the materials mentioned, at least partially Steel are used.
  • the sliding surfaces are preferably coated with a known abrasion-reducing, wear-resistant inorganic or organic material.
  • the end faces of the scarf 1 damper tube are closed, connection ports being provided for the supply of the pressure medium and usually also for its removal.
  • the muffler pipe can be provided with a known corrosion and / or erosion-resistant coating, if it does not consist of a corresponding material.
  • the piston must hit the end part on the side facing away from the compressed air supply.
  • the inner and the outer end face of the end part acted upon by the piston must consist of a known wear and impact resistant material, like the corresponding end face of the piston.
  • outlet bores are preferably arranged in the outer wall of the sealing end part in question, directly next to the impact surface. If no other known mechanical or pneumatic means are provided for returning the piston, and all air escapes on the striking side, the piston is returned with a starting aid.
  • the outer side of the end cylinder depending on the type of application, is flat or designed as a cutting or pointed chisel. Use as a riveting hammer has proven to be particularly advantageous.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a linear vibrator with two identical, cylindrical-shaped end parts and a pneumatic starting aid
  • Fig. 2 shows a cross section along the line II - II
  • FIG. 3 shows a longitudinal section " through a linear vibrator with a mounting flange and a spiral spring as a starting aid
  • FIG. 5 shows a cross section along the line V - V in FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a cross section along the line VI-VI in FIG. 4,
  • Fig. 7 is a cross section along the line VII - VII in Fig. 4, and
  • uft-Li nearvi brator essentially consists of a piston 10, cylinder-shaped end parts 14, 16, a guide tube 18 which also serves to supply the pressure medium, in particular compressed air, and a silencer tube 52.
  • the guide tube can 18 are connected to the compressed air on both sides. In practical use, however, one side is expediently closed.
  • the longitudinal axial bore 22 of the piston 10 has a reduction in cross section 24 in the direction of the compressed air supply, the diameter Dj being reduced to D2 in one step.
  • Both the larger and the smaller bore each have an annular groove 26 in the region of the end faces of the piston 10, of which - as shown in FIG. 2 in section - four channels 27 each parallel to the longitudinal axis A of the piston 10 to its neighboring one Lead end face, these channels are recessed in the longitudinal direction from the jacket of an inserted sleeve 25 and are thus closed against the longitudinal axial bore 22.
  • the length of the piston is denoted by 1, the distance between the ring grooves by n.
  • the longitudinal axial bore 22 of the piston 10 slides to form an air cushion on the guide tube 18, which in turn has a constriction 28 of the outer diameter O ZU D2 corresponding to the reduction in cross section 24.
  • a constriction 28 of the outer diameter O ZU D2 corresponding to the reduction in cross section 24.
  • outlet openings 32 pass through the wall of the guide tube 18.
  • the openings each have a clear width of 3-4 mm.
  • projecting guide tube 18 serves as a fastening socket for a compressed air supply hose (not shown). This is expediently secured with a clamp or the like.
  • the end part 16 carries a closure cap 50 for the guide tube 18.
  • the cap is equipped in such a way that it also serves to fasten the compressed air linear vibrator on a device to be vibrated. For this purpose, it can have an external thread, not shown.
  • the working volumes V ⁇ and V2 are formed by cylindrical indentations in the end parts 14, 16, the guide tube 18 and the relevant end face of the piston 10.
  • the end faces of the piston 10 do not strike the inner end faces of the end parts 14, 16, because after the pressure equalization, the compressed residual air forms a pressure cushion.
  • end part 16 is designed as a fastening flange with a mounting surface 54 and screw holes 56. Both end parts 14, 16 have a sealing lip 57 which is ring-shaped in cross-section and has a sealing surface 58, on which the lateral inner wall of a pot-shaped recess in the piston 10 slides on the end faces.
  • the end part 14 is provided with an end cover 60, through which exhaust air bores 62 lead for the compressed air expelled from the working volume V] _, V2.
  • the damper tube 52 which is coaxial with respect to the axis A, is designed to be sealing, and is placed on the end face of the two end parts 14, 16.
  • the piston has two annular grooves 26 arranged adjacent to the end faces at a distance n.
  • the channels 27 are an annular groove with bores connecting the adjacent pot-shaped recess in the end face and running in the axial direction.
  • the external threads 64 allow installation on both sides if required.
  • a closure cover 76 is screwed onto the guide tube 18 on the exhaust air side. Via an O-ring, the cover 76 secured with a lock nut 80 presses a porous sound-absorbing element 82, which is ring-shaped in cross-section, into a correspondingly shaped groove of the cover 60. Between the cover 60 and the cover 76, an annular slot 84 remains open. through which the exhaust air can escape after passing through the sound damping element 82.
  • the closure cover 76 is therefore the housing for the sound-absorbing element 82 and at the same time serves to fine-tune the amount of exhaust air, the slot 84 being closed or opened and the inserted O-ring 78 being more or less compressed.
  • the width of the exhaust air jet 84 affects the noise generated by the vibrator and its frequency.
  • the guide tube 18, which is closed on the other side can be dig off with the mounting surface 54 or slightly countersunk, thus making it easier to apply to a flat lower surface.
  • FIG. 3 The operating principle of FIG. 3 corresponds to that of FIGS. 1 and 2, with the exception of the starting aid mentioned.
  • the linear vibrator shown in FIGS. 4-7 in its essential functional parts has a guide tube 18 with four axially arranged symmetrically arranged outlet openings 32.
  • the piston 10 corresponding in its outer contours in FIG. 3 has two rings arranged adjacent to the longitudinal center grooves 26. These are connected via radial branch channels 86 to three channels 27 running in axial direction, which lead to the distal end of the piston.
  • the outlet openings 32 always move back into the area between the two ring grooves 26 when they lie over an annular groove 26 and a working volume V] _ or V2 pressure medium is supplied.
  • a jump start is not shown for the sake of simplicity, it can be done in the manner shown above.
  • the guide tube 18 is only tubular on the inlet side of the pressure medium by drilling out a cylindrical rod.
  • the piston 10 is designed on this side in accordance with FIG. 3.
  • a return spring 88 is arranged between the end face of the piston 10 and the end part 16.
  • the return spring is compressed when the openings 32 and the annular groove 26 one above the other! and the pressure medium exits into the working volume V via the channels designed as a bore.
  • the spring force of the return spring 88 and the pressure of the medium supplied must be coordinated. If the annular groove 26 and the outlet openings 32 do not lie one above the other in the resting position, a starting aid of the type mentioned is used.

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Description

Pneumatischer Li nearvibrator
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen pneuma¬ tischen Li nearvi brator mit einer durch mindestens auf einer Seite dichtende, lösbare Abschlussteile begrenzten Kolben- führung, einem Kolben, einem Seh al Id'ämpferrohr und Mitteln zur Zufuhr bzw. Abfuhr eines gas- bzw. dampfförmigen Druck¬ mediums, wobei die Relativbewegung zwischen der Führung mit den Abschlussteilen und dem Kolben durch selbststeuernde, alternierende Zufuhr des Druckmediums zu einem auf einer Stirnseite des Kolbens gebildeten Arbeitsvolumen erfol gt.
Ein gattungsgemässer Luftdruck-Vibrator mit hin- und herbe- wegbarem Kolben ist aus der DE-OS 30 31 349 bekannt. Dieser Druckluft-Vibrator weist ein aus einem Leichtmetallprofil- stück hergestelltes Gehäuse auf, das vier kreuzförmig ange¬ ordnete Rippen hat. In zwei Rippen ist die Druckluftzufuhr •bzw. Druckluftabfuhr angeordnet, die beiden übrigen Rippen dienen der Aufnahme von Befestigungselementen. Dieser Vib¬ rator hat sich in der Praxis gut bewährt, weist jedoch den Nachteil auf, dass er verhältni smässig kompliziert gebaut und daher entsprechend teuer ist.
Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, einen Linear- vibrator mit relativer Kolbenbewegung und dadurch gesteuer¬ ter alternierender Zufuhr des Druckmediums zu schaffen, der einfach herzustellen, anspruchslos im Unterhalt und univer¬ sell einsetzbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch
einen Kolben mit einer längs axi al en Bohrung, welche im Bereich der Enden oder beidseits benachbart der Längs- mitte des Kolbens je eine Ringnut aufweist, die über mindestens je zwei axi al symmetri seh angeordnete, gegen¬ über der längsaxialen Bohrung des Kolbens verschlossene, in Axi al richtung verlaufende Kanäle mit einer Stirnflä¬ che des Kolbens verbunden sind, wobei diese Stirnfläche bei im Bereich der Kolbenenden angeordneten Ringnuten die benachbarte, bei im Bereich der Kolbenlängsmitte an- geordneten Ringnuten die entfernte ist, und
ein die Abschlussteile und die längsaxiale Bohrung des Kolbens dichtend durchgreifendes, auf einer Seite ver¬ schlossenes Führungsrohr für die Zufuhr des Druckmedi- ums, welches als Kolbenführung dient und entsprechend der Ringnuten in der längsaxialen Bohrung des Kolbens in radialer Richtung angeordnete, axi al sym etri sehe Aus¬ trittsöffnungen für das Druckmedium aufweist.
Der bestechend einfache Aufbau des erfindungsgemässen Line¬ arvibrators erlaubt eine schlanke, längliche Form, die ihre Vorteile insbesondere entfaltet, wenn der Vibrator bei¬ spielsweise für Siebe, Transportrinnen, Kompaktierungsanl a- gen oder zum Antrieb von Werkzeugen eingesetzt wird. Als Druckmedium wird zweckmässig Luft eingesetzt, es können je¬ doch beispielsweise auch Abgase oder Wasserdampf verwendet werden.
Die ausseren Abmessungen des Linearvibrators können je nach Verwendungszweck beliebig variiert werden. Der Kolben kann beispielsweise eine Länge von 10 - 20 cm und einen Durch¬ messer von 1,5 - 5 cm haben, wobei die längsaxiale Bohrung eine lichte Weite von 25 - 50 % des Kolbenaussendurch es- sers haben kann. Die zweckmässig 1 - 3 mm tiefen Ringnuten können beispielsweise 1 - 3 cm von den Stirnseiten des Kol¬ bens oder von dessen Längsmitte entfernt sein.
Wie bei pneumatischen Vibratoren üblich, beträgt der Hub des Kolbens nur wenige Zentimeter. Die Frequenz des sich hin- und herbewegenden Kolbens ist in erster Linie abhängig vom Druck des zugeführten Mediums, vom Hub und Gewicht des Kolbens sowie vom Reibungskoeffizienten der Gleitflächen. Zweckmässig wird der Linearvibrator direkt ab dem Druck¬ luftnetz gespeist, welches üblicherweise einen Druck von 6 - 8 bar hat.
Die Frequenz des pneumatischen Linearvibrators mit hin- und herbewegbarem Kolben kann erhöht werden, indem vom Kolben axi al sym etri seh Material abgetragen wird, wobei jedoch die Steuerung der alternierenden Druckluftzufuhr zu den Ar¬ beitsvolumen nicht gestört werden darf.
Der Antrieb des pneumatischen Linearvibrators mittels al¬ ternierender Zufuhr des Druckmediums erfolgt vorzugsweise über wenigstens ein Arbeitsvolumen, das/die durch eine zyl i nderförmi ge Aussparung im betreffenden Abschlussteil, das als Zufuhrrohr für das Druckmedium dienende Führungs¬ rohr und eine Stirnfläche des Kolbens gebildet wird/werden, welcher Kolben mit seiner Innen- und Aussenfläche dichtend aufliegt. Bei der Hinbewegung wird das Arbeitsvolumen .aus¬ gehend von Normaldruck komprimiert, bis die Ringnut im Kol- ben die entsprechenden Austrittsöffnungen im Führungsrohr erreicht. Das mit hohem Druck ausströmende Druckmedium leitet die Herbewegung ein, die fortgesetzt wird, bis einerseits der Kolben aus der zyl i nderförmi gen Aussparung im Abschlussteil heraus ist und das Druckmedium entweichen kann und andrerseits auf der Gegenseite des Kolbens wieder Druckmedium einfliessen kann.
Der- pneumatische Linearvibrator kann in zwei Grundtypen hergestel 1t werden:
Das Führungsrohr und/oder ein Abschlussteil ist mit be¬ kannten mechanischen Mitteln an einer Unterlage befe¬ stigbar bzw. als Tauchvi brator in eine zu kompaktierende Masse einlegbar. In diesem Fall wird beim Betrieb der Kolben hin- und herbewegt.
Der Kolben ist mit bekannten Mitteln zur mechanischen Befestigung ausgerüstet, wobei aus dem Schalldämpferrohr der Linearbewegung entsprechende Längsschlitze ausge¬ spart sind. In diesem in der Praxis weniger üblichen Fall wird beim Betrieb das Führungsrohr mit den Ab- Schlussteilen hin- und herbewegt.
Horizontal oder nahezu horizontal arbeitende pneumatische Linearvibratoren sind zweckmässig mit einer Starthilfe aus¬ gerüstet. Mit einer Feder oder mit Hilfe eines Teils des Druckmediums kann der Kolben seine Position in bezug auf das Fuhrungsrohr so ändern, dass eine Ringnut im Kolben und Austrittsöffnungen im Führungsrohr übereinander liegen und der Vibrationsprozess ausgelöst wird.
Nach einer speziellen Ausführungsform kann der Vibrator statt mit zwei stirnseits des Kolbens geordneten Arbeitsvo¬ lumen auf einer Seite mit einer Rückführungsfeder arbeiten. Die nach dem Einleiten des Druckmediums auf der anderen Stirnseite des Kolbens zusammengepresste Feder schiebt nach dem Ausstossen des Druckmediums aus dem Arbeitsvolumen den Kolben wieder zurück, bis ausströmendes Druckmedium den nächsten Arbeitszyklus auslöst.
Das in Abstand vom Kolben vorzugsweise koaxial angeordnete Seh al Idä pferrohr sammelt das ausgestossene Druckmedium und führt es zweckmässig seitlich ab. Im Schalldämpfer kann ein an sich bekanntes Kühllabyrinth angeordnet sein. Das Schalldämpferrohr des Linearvibrators ist gleichzeitig dessen Schutzgehäuse.
Die mechanisch gut verarbeitbaren Werkstoffe Aluminium und Messing werden bevorzugt mindestens für den Kolben und das Führungsrohr eingesetzt. Das Schalldämpferrohr dagegen kann sowohl aus einem dieser Materialien als auch aus einem anderen geeigneten Material bestehen, z.B. Kunststoff oder Keramik. In besonders gelagerten Fällen kann jedoch an¬ stelle der erwähnten Materialien mindestens teilweise auch Stahl eingesetzt werden.
Die Gleitflächen werden in der Praxis vorzugsweise mit einem bekannten rei bungsvermi ndernden, verschlei ssfesten anorganischen oder organischen Werkstoff beschichtet.
Von besonderer Bedeutung für eine gute, möglichst ver- schleissfrei e Vibrationsbewegung ist die axi alsymetri sehe Ausgestaltung der hin- und herbewegten Bestandteile des Linearvibrators.
Falls der pneumatische Linearvibrator in eine zu verdich¬ tende Masse eingetaucht werden soll, werden die Stirnseiten des Schal 1 dämpferrohrs verschlossen, wobei Anschlussstutzen für die Zufuhr des Druckmediums und meist auch für dessen Abfuhr vorgesehen sind. Bei agressiven Massen kann das Schalldämpferrohr mit einem bekannten Korrosions- und/oder erosionsfesten Ueberzug versehen werden, falls es nicht aus einem entsprechenden Material besteht.
Wenn der erf i πdungsgemässe pneumatische Li naervi brator als Hammer eingesetzt werden soll , muss der Kolben auf der der Druckluftzufuhr abgewandten Seite auf den Abschlussteil aufschlagen. In diesem Fall müssen die innere und die äus- sere Stirnseite des vom Kolben beaufschlagten Abschluss¬ teils aus einem bekannten verschleiss- und schlagfesten Material bestehen, wie übrigens die entsprechende Stirnsei¬ te des Kolbens auch.
Damit die schlagende Bewegung des Kolbens nicht übermässig gebremst wird, werden vorzugsweise Auslassbohrungen in der Aussenwandung des betreffenden dichtenden Abschlussteils, unmittelbar neben der Aufschl agflache, , angeordnet. Wenn für die Rückführung des Kolbens keine anderen bekannten echa- nischen oder pneumatischen Mittel vorgesehen sind, und auf der Schlagseite alle Luft entweicht, erfolgt die Rückfüh¬ rung des Kolbens mit einer Starthilfe. Beim als Hammer arbeitenden Linearvibrator ist die äussere Seite des Abschlusszylinders, je nach Einsatzart, eben oder als Schneide- bzw. Spitzmeissel ausgestaltet. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung als Niethammer erwie- sen.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestell¬ ten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schema¬ tisch
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Linearvibrator mit zwei gleichen, zyli nderförmig ausgebildeten Abschlussteilen und einer pneumatischen Start¬ hilfe,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II - II
Fig. 3 einen Längsschnitt "durch einen Linearvibrator mit einem Befestigungsflansch und einer Spiral- feder als Starthilfe,
Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Line¬ arvibrator mit im Bereich der Längsmitte beid- seits angeordneten Ringnuten,
Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V - V in Fig. 4,
Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI - VI in Fig. 4,
Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie VII - VII in Fig. 4, und
- Fig. 8 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Line¬ arvibrator mit einer einseitig angeordneten Rückführungsfeder. Der in Fig. 1 dargestellte Druck! uft-Li nearvi brator besteht im wesentlichen aus einem Kolben 10, zyl i nderför ig ausge¬ bildeten Abschlussteilen 14, 16, einem auch der Zufuhr des Druckmediums, insbesondere Druckluft, dienenden Führungs- röhr 18 und einem Schalldämpferrohr 52. Im Prinzip kann das Führungsrohr 18 auf beiden Seiten an die Druckluft ange¬ schlossen werden. Bei der praktischen Anwendung ist jedoch zweckmässig eine Seite verschlossen.
Die längsaxiale Bohrung 22 des Kolbens 10 weist in Richtung der Druckluftzufuhr eine Querschnittsverminderung 24 auf, wobei der Durchmesser Dj in einer Stufe auf D2 vermindert wird. Sowohl die grössere als auch die kleinere Bohrung weisen im Bereich der Stirnflächen des Kolbens 10 je eine Ringnut 26 auf, von der - wie in Fig. 2 im Schnitt darge¬ stellt - je vier Kanäle 27 parallel zur Längsachse A des Kolbens 10 zu dessen benachbarter Stirnfläche führen, wobei diese Kanäle in Längsrichtung aus dem Mantel einer einge¬ setzten Hülse 25 ausgespart und so gegen die längsaxiale Bohrung 22 verschlossen sind. Die Länge des Kolbens ist mit 1 bezeichnet, der Abstand der Ringnuten mit n.
Die längsaxiale Bohrung 22 des Kolbens 10 gleitet unter Ausbildung eines Luftkissens auf dem Führungsrohr 18, das seinerseits eine der Querschnittsverminderung 24 entspre¬ chende Einengung 28 des Aussendurchmessers O ZU D2 hat. Unmittelbar neben dieser Einengung durchgreifen, wie in Fig. 1 angedeutet, eine oder zwei axi al symmetri seh angeord¬ nete Hilfsbohrungen 30 mit einem Querschnitt von etwa 1 mm^ das eingeengte Führungsrohr 18.
Im Abstand a voneienander durchlaufen je drei axialsymme¬ trisch angeordnete Austrittsöffnungen 32 die Wandung des Führungsrohrs 18. Die Oeffnungen haben je eine lichte Weite von 3 - 4 mm^ .
Das aus dem Abschlussteil 14, welcher auf der Eintritts- seite der Druckluft angeordnet ist, herausragende Führungs¬ rohr 18 dient als Befestigungs.stutzen für einen nicht dar¬ gestellten Druckluftzufuhrschlauch. Dieser ist zweckmässig mit einer Bride oder dgl. gesichert. Der Abschlussteil 16 trägt eine Verschlusskappe 50 für das Führungsrohr 18. Im vorliegenden Fall ist die Kappe derart ausgestattet, dass sie gleichzeitig zur Befestigung des Druckluft-Li nearvi bra- tors auf einer zu vibrierenden Vorrichtung dient. Sie kann zu diesem Zweck ein nicht dargestelltes Aussengewinde ha- ben.
Die Arbeitsvolumen V^ und V2 werden durch zyl inderförmige Aussparungen in den Abschlussteilen 14, 16, das Führungs¬ rohr 18 und die betreffende Stirnfläche des Kolbens 10 ge- bildet.
Bei der Zufuhr des Mediums, beispielsweise Druckluft mit einem Netzdruck von 6 - 8 bar, zu dem in Fig. 1 und 2 dar¬ gestellten Linearvibrator tritt vorerst Luft durch die Hi Ifsbohrung/en 30 in den von der längsaxialen Bohrung 22 im Kolben 10 mit dem grösseren Durchmesser D2 und dem ein¬ geengten Aussendurchmesser 0 des Führungsrohrs 18 sowie den Stufen bei 24 und 28 gebildeten Hohlraum. Der Kolben 10 wird in Richtung des Absehlusstei 1 s 16 verschoben, bis die Ringnut 26 mit dem kleineren Durchmesser die Austrittsöff¬ nungen 32 des eingeengten Führungsrohrs 18 erreicht. Diese Stellung wird in Fig. 1 dargestellt.
Sobald die Druckluft durch die Austrittsöffnungen 32 über die Kanäle 27 in das Arbeitsvolumen V^ eindringen kann, wird der Kolben in die andere Richtung gedrückt, wobei das beim Abschlussteil 14 liegende Arbeitsvolumen V2 vermindert und die Luft komprimiert wird. Wenn die grössere Ringnut 26 die Austrittsöffnungen 32 des nicht eingeengten Führungs- rohrs 18 erreicht, wird durch die über die Kanäle 27 in das Arbeitsvolumen V2 eindringende Druckluft erneute Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens 10 bewirkt. In dieser Posi- tion wird Druckluft aus dem Arbeitsvolumen V^ in den ring¬ förmigen Zwischenraum zwischen dem Kolben 10 und dem Schalldämpferrohr 52 ausgestossen.
Die Stirnflächen des Kolbens 10 schlagen nicht auf den inneren Stirnflächen der Abschlussteile 14, 16 auf, weil nach dem Druckausgleich die komprimierte Restluft ein Druckkissen bildet.
Der augenfälligste Unterschied des Linearvibrators von Fig. 3 zu demjenigen von Fig. 1 und 2 besteht darin, dass der Abschlussteil 16 als Befestigungsflansch mit einer Mon¬ tagefläche 54 und Schraubenlöchern 56 ausgebildet ist. Beide Abschlussteile 14, 16 haben eine im Querschnitt ring- förmige Dichtlippe 57 mit einer Dichtfläche 58, auf welcher die seitliche Innenwand einer topfför igen Ausnehmung des Kolbens 10 an den Stirnflächen gleitet.
Der Abschlussteil 14 ist mit einem Abschlussdeckel 60- ver- sehen, durch welchen Abluftbohrungen 62 für die aus den Arbeitsvolumen V]_, V2 ausgestos sene Druckluft führen.
Das in bezug auf die Achse A koaxiale Se al 1 dämpferrohr 52 ist dichtend ausgebildet, es ist stirnseitig auf die beiden Abschlussteile 14, 16 gestülpt.
Entsprechend Fig. 1 und 2 weist der Kolben zwei benachbart der Stirnflächen angeordnete Ringnuten 26 im Abstand n auf. Die Kanäle 27 sind eine Ringnut mit der benachbarten topf- förmigen Aussparung in der Stirnseite verbindende, in Axi¬ alrichtung verlaufende Bohrungen.
Das auf beiden Stirnseiten mit einem Aussen- 64 und einem Innengewinde 66 versehene Führungsrohr 18 ragt beidseits aus dem Vibrator hinaus und weist im Abstand a je wenig¬ stens zwei, vorzugsweise je drei axi al symmetri seh angeord¬ nete Austrittsöffnungen 32 auf. Dadurch wird der Kolben 10 mit einem Luftlagerkissen geführt. Die Aussengewinde 64 er¬ lauben bei Bedarf eine beidseitige Montage.
Mit der auf das Aussengewinde 64 des Führungsrohrs 18 auf- gebrachten Mutter 68 und der Kegelmutter 70 werden die Ab¬ schlussteile 14, 16 auf das Schall dämpferrohr 52 gepresst und so die Teile der Vibrators mechanisch stabil zusammen¬ gebaut. Bei der beidseitig möglichen Luftzufuhr durch das Führungsrohr 18, eine der Eintrittsöffnungen ist mit einem Verschlusszapfen 72 verschlossen, beginnt der Kolben der Länge 1 zu- vibrieren. Eine als Starthilfe eingesetzte Spiralfeder 74 bewirkt automatisch, dass im betriebsberei¬ ten Zustand eine Ringnut 26 des Kolbens 10 und axialsymme¬ trisch angeordnete Austrittsöffnungen 32 des Führungsrohrs 18 aufeinanderli egen. Die Spiralfeder 74 liegt einends auf dem Abschlussteil 16 und andernends in einer einfachheits¬ halber nicht dargestellten Nut im Aussenmantel des Kolbens 10 auf.
Auf der Abluftseite wird ein Verschlussdeckel 76 auf das Führungsrohr 18 geschraubt. Ueber einen O-Ring drückt der mit einer Kontermutter 80 gesicherte Verschlussdeckel 76 ein in Querschnitt ringförmiges, poröses Schalldämpfelement 82 in eine entsprechend ausgeformte Nut des Abschlussdek- kels 60. Zwischen dem Abschlussdeckel 60 und dem Ver¬ schlussdeckel 76 bleibt ein ringförmiger Schlitz 84 offen, durch welchen die Abluft nach dem Durchtritt durch das Schall dämpfelement 82 entweichen kann. Der Verschlussdeckel 76 ist also das Gehäuse für das Schalldämpfelement 82 und dient gleichzeitig der Feinregulierung der Abluftmenge, wo¬ bei der Schlitz 84 geschlossen oder geöffnet, und der eingelegte O-Ring 78 mehr oder weniger zusammengedrückt wird. Die Breite des Abluftsehl itzes 84 wirkt sich auf den vom Vibrator erzeugten Lärm und auf dessen Frequenz aus.
Falls die Luftzufuhr von der Abluftseite her erfolgt, kann das auf der andern Seite verschlossene Führungsrohr 18 bün- dig mit der Montagefläche 54 oder leicht versenkt abge¬ schnitten und so ein Aufbringen auf einer ebenen Unter¬ fläche erleichtert werden.
Das Funktionsprinzip von Fig. 3 entspricht - abgesehen von der erwähnten Starthilfe - demjenigen von Fig. 1 und 2.
Der in den Fig. 4 - 7 in seinen wesentlichen funktionel len Teilen dargestellte Linearvibrator hat ein Führungsrohr 18 mit vier axi al symetri seh angeordneten Austrittsöffnungen 32. Der in seinen Aussenkonturen Fig. 3 entsprechende Kol¬ ben 10 hat zwei benachbart der Längsmitte angeordnete Ring¬ nuten 26. Diese sind über radiale Stichkanäle 86 mit je drei in Axi al ri chtung verlaufenden Kanälen 27 verbunden, die zur entfernter liegenden Stirnseite des Kolbens führen. Dadurch verschieben sich die Austrittsöffnungen 32, wenn sie über einer Ringnut 26 liegen und einem Arbeitsvolumen V]_ oder V2 Druckmedium zugeführt wird, stets in den Bereich zwischen den beiden Ringnuten 26 zurück.
Eine Starthilfe ist einfachheitshalber nicht eingezeichnet, sie kann nach der oben aufgezeigten Weise erfolgen.
Ebenfalls kann offen bleiben, ob das Führungsrohr 18 mit den Abschlussteilen 14, 18 oder der Kolben 10 an der Unter¬ lage befestigt ist.
Fig. 8 zeigt einen Linearvibrator, der mit pneumatisch¬ mechanischen Beschleunigungsmitteln arbeitet. Das Führungs- röhr 18 ist nur auf der Eintrittseite des Druckmediums rohrför ig ausgebildet, indem ein zyl i nderf rmi ger Stab ausgebohrt wird. Auf dieser Seite ist der Kolben 10 ent¬ sprechend Fig. 3 ausgebildet. Auf der andern Seite dagegen ist zwischen der Stirnfläche des Kolbens 10 und dem Ab- schlussteil 16 eine Rückführungsfeder 88 angeordnet.
ie Rückführungsfeder wird zusammengedrückt, wenn die Aus- trittsöffnungen 32 und die Ringnut 26 übereinander! i egen und das Druckmedium über die als Bohrung ausgebildeten Ka¬ näle in das Arbeitsvolumen V austritt.
Sobald sich der Kolben 10 unter dem Druck des Mediums so weit in Richtung der Rückführungsfeder 88 verschoben hat, dass das Medium aus dem Arbeitsvolumen V entweichen kann, drückt die Rückführungsfeder den Kolben 10 zurück, bis das Medium wieder aus den Austrittsöffnungen 32 austreten kann, und ein neuer Arbeitszyklus beginnt.
Die Federkraft der Rückführungsfeder 88 und der Druck des zugeführten Mediums müssen aufeinander abgestimmt sein. Falls die Ringnut 26 und die Austrittsöffnungen 32 in Ruhe- läge nicht übereinanderliegen, wird eine Starthilfe der er¬ wähnten Art eingesetzt.

Claims

Patentansprüche
Pneumatischer Linearvibrator mit einer durch mindestens auf einer Seite dichtende, lösbare Abschlussteile (14, 16) begrenzten Kolbenführung, einem Kolben (10), einem Schalldämpferrohr (52) und Mitteln zur Zufuhr bzw. Ab¬ fuhr eines gas- bzw. dampfförmigen Druckmediums, wobei die Relativbewegung zwischen der Führung mit den Ab¬ schlussteilen und dem Kolben durch selbststeuernde, al¬ ternierende Zufuhr des Druckmediums zu einem auf einer Stirnseite des Kolbens gebildeten Arbeitsvolumen (V,V]_, V2) erfolgt,
gekennzeichnet durch
- einen Kolben (10) mit einer längsaxialen Bohrung (22), welche im Bereich der Enden oder beidseits benachbart der Längsmitte des Kolbens je eine Ringnut (26) auf¬ weist, die über mindestens je zwei axi al symmetri seh angeordnete, gegenüber der längsaxialen Bohrung (22) des Kolbens (10) verschlossene, in Axialrichtung (A) verlaufende Kanäle (27) mit einer Stirnfläche des Kol¬ bens (10) verbunden sind, wobei diese Stirnfläche bei im Bereich der Kolbenenden angeordneten Ringnuten (26) die benachbarte, bei im Bereich der Kolbenlängsmitte angeordneten Ringnuten (26) die entfernte ist, und
- ein die Abschlussteile (14,16) und die längsaxiale Bohrung (22) des Kolbens (10) dichtend durchgreifen¬ des, auf einer Seite verschlossenes Führungsrohr (18) für die Zufuhr des Druckmediums, welches als Kolben¬ führung dient und entsprechend der Ringnuten (26) in der längsaxialen Bohrung (22) des Kolbens (10) in ra¬ dialer Richtung angeordnete, axi al symmetri sehe Aus¬ trittsöffnungen (32) für das Druckmedium aufweist.
2. Linearvibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei im Bereich der Kolbenenden angeordneten Ring¬ nuten (26) ihr Abstand (n) kleiner und die Länge (1) des Kolbens grösser ist als der Abstand (a) der Austritts¬ öffnungen (32) im Führungsrohr (18), wobei die Ringnuten (26) im betriebsbereiten Zustand innerhalb der oder auf den Austrittsöffnungen (32) liegen.
3. Linerarvi brator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei beidseits im Bereich der Kolbenlängsmitte ange¬ ordneten Ringnuten (26) nur auf einer Axialhöhe des Füh¬ rungsrohrs (18) axialsymmetrisch angeordnete Austritts- δffnungen (32) ausgespart sind, wobei die Austrittsöff¬ nungen. (32) im betriebsbereiten Zustand zwischen oder auf den Ringnuten (26) liegen.
4. Linearvibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des einen Kolbeneπdes eine Ringnut (26) mit Kanälen (27) zur benachbarten Stirnseite des Kolbens (10) angeordnet ist und am andern Ende des Kolbens eine Rückführungsfeder (88) angreift, wobei das Führungsrohr im Bereich der Ringnut (26) axialsymmetrisch angeordnete Austrittsöffnungen (32) aufweist.
5. Linearvibrator nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (18) zur Führung des Kolbens (10) mit einem Luftlagerkissen auf einer oder zwei Axialhöhe/n mindestens zwei, vorzugsweise min¬ destens drei axi al symmetri seh angeordnete Austrittsöff¬ nungen (32) aufweist.
6. Linearvibrator nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Kolbeπende eine Feder (74) als Starhilfe eingebaut ist, welche in betriebsbereitem Zustand eine Ringnut (26) und axialsymmetrisch ange¬ brachte Austrittsöffnungen (32) im Führungsrohr (18) übereinander liegen lässt.
7. Linearvibrator nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Starthilfe ausgebildet ist, indem das Führungsrohr (19) zwischen den axialsymme¬ trisch angeordneten Austrittsöffnungen (32) für das Druckmedium eine stufenförmige Einengung (28) des Aus- senmantels aufweist, die sich bis zum entsprechenden Ab¬ schlussteil (16) fortsetzt, indem unmittelbar neben der Einengung (28) mindestens eine Hilfsbohrung (30) die eingeengte Rohrwand durchgreift, und indem die längs¬ axiale Bohrung (22) des Kolbens (10) zwischen den Ring¬ nuten (26) eine der Einengung (28) am Führungsrohr (18) entsprechende, sich bis zur Stirnseite fortsetzende Querschnittsverminderung (24) aufweist, wobei die Hilfs- bohrung/en (30) in jeder Stellung des Kolbens (10) ge¬ öffnet ist/sind.
8. Linearvibrator nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitflächen mit einem rei- bungsvermi ndernden, verschl ei ssfesten anorganischen oder organischen Werkstoff beschichtet sind.
9. Linearvibrator nach einem der Ansprüche 1 - 8 zur Ver¬ wendung als Tauchvi brator, dadurch gekennzeichnet, dass das Schal 1 dämpferrohr (52) auf den Stirnseiten des Line¬ arvibrators verschlossen ist, wobei die Oberfläche von Schläuchen für die Zufuhr des Druckmediums bzw. deren Stutzen dichtend durchgriffen und mit einem Stutzen für die Abfuhr des Druckmediums ausgerüstet ist.
10. Linearvibrator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalldämpferrohr (52) aus einem korrosions- und/oder erosionsfesten Material besteht oder damit überzogen ist.
11. Linearvibrator nach einem der Ansprüche 1 - 10 zur Ver¬ wendung als Schlagwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Stirnseite des von der Druckluftzufuhr entfernten Abschlussteils (16) und die entsprechende Stirnseite des Kolbens (10) aus verschleiss- und schlag¬ festem Material bestehen und die Wand des Abschlussteils (16) kurz vor der Aufschlagfläche des Kolbens (10) von mindestens einer Bohrung durchgriffen ist.
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