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(11) | EP 0 059 313 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Vibrator |
| (57) Vorgesehen ist ein Vibrator zum Rütteln von Materialien mit einem Antrieb, einer
mit diesem verbindbaren und mindestens über ein Lager am Gehäuse abgestützten Welle
und mit einer von der Welle gehalterten Unwucht in Form einer zur Welle exzentrisch
angeordneten trägen Masse. Zur Verbesserung eines Vibrators dieser Art dahingehend, daß eine größere Montagefreundlichleit gegeben ist, wurde erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Unwucht (10) auf der Welle (5) lose angeordnet ist. Dabei ist es auch zweckmeßig, wenn die die Unwucht (10) unter Anlage an die Welle (5) diese mindestens teilweise umschließend vorgesehen ist. Wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Unwucht (10) halbzylinderförmig ausgebildet ist und an beiden Enden Lagerschalen (12) aufweist, haben diese im Verhältnis zur trägen Masse der Unwucht geringes Gewicht und dienen lediglich der Umschließung der Welle und Gewährleistung einer Berührungsfläche oder Berührungslinie. Längs dieser besteht beim Anlaufen des Vibrators eine geringe Reibung, durch welche die Unwucht geringfügig in Drehung versetzt wird. Es ist auch der Einsatz leichterer Lager hierdurch möglich. |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Vibrator zum Rütteln von Materialien mit einem Antrieb, einer mit diesem verbindbaren und mindestens'über ein Lager am Gehäuse abgestützten Welle und mit einer von der Welle gehaltenen Unwucht in Form einer zur Welle exzentrisch angeordneten trägen . Masse.
[0002] Es gibt die verschiedensten Arten von Vibratoren der vorstehend bezeichneten Art, von denen z.B. einige an Behältern zu deren Entleerung oder zum Rütteln von Maschinenbauteilen, z.B. Transporteinrichtungen und dergleichen, eingesetzt werden, um fließfähige Stoffe fließfähig zu halten. Gerade beim Transport von Schüttelgütern sind solche Vibratoren zweckmäßig.
[0003] Ein weiteres Anwendungsgebiet der eingangs erwähnten bekannten Vibratoren ist die Verdichtung von Baustoffen, insbesondere Beton. Hier sind Vibratoren mit rohrförmigem Gehäuse bekannt, in dem nebeneinander ein Elektromotor und eine Unwucht angeordnet sind, die beiderseits im Gehäuse gelagert sind. Häufig bestehen die die Unwucht tragende Welle und der Rotor des Elektromotors aus einem Stück. Es sind aber auch Antriebsverbindungen bekannt. Diese Rüttelflaschen oder auch Innenrüttler genannten Vibratoren sollen gut montierbar sein. Lager sind Verschleißteile und müssen in bestimmten Abständen ausgetauscht werden. Die hierzu erforderliche Montage ist beschwerlich.
[0004] Allen bekannten Vibratoren mit Unwucht ist gemeinsam, daß auf der vom Antrieb gedrehten Welle ein Exzenter bzw. eine Unwucht sitzt, die in der Regel mit der Welle kraftschlüssig verbunden ist. Die bekannte Unwucht wird beispielsweise durch Schweißen, Schrauben,Klemmen oder auch Anformung an die Welle kraftschlüssig mit dieser verbunden. Die durch die Rotation der Unwucht entstehende Fliehkraft wird über Lager auf das Gehäuse übertragen, so daß dieses in erwünschter Weise die Materialien rüttelt.
[0005] Mit Nachteil ist die Montage der Lager für die Welle mit Stillstandszeiten verbunden, die besonders dadurch ins Gewicht fallen, daß die verhältnismäßig schnell verschleissenden Lager, deren Innenring fest auf der Welle aufgezogen ist, nur schwierig entfernt werden können. Hierzu werden im bekannten Falle Abzieheinrichtungen verwendet, die nur mit Mühe zwischen die Unwucht und das Lager hineingebracht werden können. Nur dann aber, und insbesondere wenn der Lagerinnenring von der Abzieheinrichtung mit erfaßt wird, kann die Demontage und das Austauschen der Lager mit Erfolg durchgeführt werden.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Vibrator der eingangs näher bezeichneten Art so zu verbessern, daß eine größere Montagefreundlichkeit gegeben ist.
[0007] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Unwucht auf der Welle lose angeordnet ist. Während man bisher mit Selbstverständlichkeit immer davon ausging, daß ein Exzenter oder eine Unwucht von einer Welle nur dadurch mit Erfolg in Rotation gebracht werden kann, wenn die bekannte Unwucht an der Welle in der oben beschriebenen Weise befestigt wird, ist der Erfinder hier einen konträren Weg gegangen und hat die Kupplung zwischen die Welle und der Unwucht als eine Art lose Aufhängung ausgebildet.
[0008] Im Gegensatz zu den bekannten Vibratoren ist erfindungsgemäß die Unwucht nun nicht mehr kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbunden. Zwischen Unwucht und Welle kann man sich im Ruhezustand des erfindungsgemäßen Vibrators eine Berührung ohne die vorgenannte Verbindung vorstellen, so daß bei Anlaufen oder bei beginnendem Drehen der Welle die Unwucht wie ein träger Körper gegenüber dem Umfang der Welle zunächst zurückbleibt. Die erwähnte Berührung stellt die Voraussetzung dar für eine zunächst geringfügige Reibung zwischen den beiden Teilen: Welle und Unwucht. Bei zunehmender Drehzahl der Welle hingegen erhöht sich die Reibung, und die Unwucht wird beschleunigt. Die Praxis hat gezeigt, daß trotz der losen Anordnung der Unwucht auf der Welle tatsächlich ein Rütteln in dem angestrebten Sinn erreicht werden kann. Mit Vorteil kann man nun aber das zu ersetzende Lager zusammen mit der losen Unwucht von der Welle abziehen.
[0009] Dieser Vorteil ist bei allen Arten von Vibratoren gewährleistet, ob diese nun elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder auf irgendeine andere Weise angetrieben werden. Der Vorteil ist nicht nur bei solchen Vibratoren gegeben,bei denen die Welle Bestandteil des Motors ist, wie z.B. bei Innenrüttlern zum Verdichten von Beton, sondern ist auch bei solchen Vibratoren gewährleistet, bei welchen die Welle über eine feste oder flexible Kupplung mit dem Antrieb verbunden ist, bei denen eine biegsame Welle zwischengeschaltet ist, bei denen größere oder kleinere Entfernungen zwischen dem Antrieb und der Welle mit der Unwucht versehen sind.
[0010] Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Unwucht unter Anlage an die Welle diese mindestens teilweise umschließend vorgesehen. Die Unwucht kann z.B. durch ein die Welle mittig oder an einer anderen in Längsrichtung geeigneten Stelle umschließendes Bauteil gehalten werden, so daß eine hohe Unwucht - und damit Rüttlerwirkung - erreicht ist, obwohl die Halterung der Unwucht durch die Welle einwandfrei gewährleistet ist.
[0011] Hier wird als besonders bevorzugte Ausführungsform angesehen, wenn der Vibrator ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß die Unwucht halbzylinderförmig ausgebildet ist und an beiden Enden Lagerschalen aufweist. Diese Lagerschalen haben im Verhältnis zur trägen Masse der Unwucht geringes Gewicht und dienen lediglich der Umschließung der Welle und Gewährleistung einer Berührungsfläche oder Berührungslinie. Längs dieser besteht beim Anlaufen des erfindungsgemäßen Vibrators eine geringe Reibung, durch welche die Unwucht geringfügig zur Drehbewegung versetzt wird. Hierdurch entstehen Fliehkräfte, welche den Unwuchtkörper an der der größeren Masse gegenüberliegenden Seite, d.h. an der Stelle der Lagerschalen oder der die Welle umschließenden Bauteile, anpressen und mitnehmen, bis die Drehzahl der Unwucht einerseits und der Welle andererseits in jeweils anderer beliebiger Position der Unwucht auf der Welle synchron ist. Die Reibung zwischen den die Welle berührenden Flächen der Lagerschalen und der Welle wird nämlich mit zunehmender Drehzahl langsam gesteigert, weil sich die Fliehkraft quadratisch mit der Drehzahl erhöht.
[0012] Aber nicht nur die die Welle umschließenden Bauteile und nicht nur die Lagerschalen schaffen die Reibung zwischen Welle und Unwucht zur Mitnahme der Unwucht bei sich drehender Welle, sondern die Reibung ergibt sich allgemein zwischen den sich drehenden Teilen einerseits und der Unwucht andererseits. Außer der Welle, die sich .im Betrieb dreht,befindet sich auch der Lagerinnenring, um nur ein Beispiel zu nennen, in Drehung, und je nach Anordnung und Lage des Vibrators'können weitere Teile durch Anlage, Verkantung und Gewichtsrichtung in Reibberührung zueinander stehen. Dies wird verständlich, wenn man die Entleerungsrüttler einerseits und die Rüttelflaschen zum Verdichten von Beton andererseits betrachtet, bei denen jeweils unterschiedliche Positionen erforderlich sind. Die Rüttelflasche wird bekanntlich in den Beton vertikal hineingehängt.
[0013] Die lose Anordnung der Unwucht auf der Welle ist praktisch bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform das Umgreifen der Lagerschalen an der Unwucht über die Welle bzw. das Aufstecken der an den beiden Enden die Lagerschalen aufweisenden Unwucht auf die Welle. Die Lagerschalen oder die anderweitigen die Welle umschließenden Bauteile sitzen mit einer gewissen Passung auf der Welle. Mit anderen Worten besteht zwischen Welle und Lagerschale ein verhältnismäßig geringes Spiel.
[0014] Geht man bei einem speziellen Ausführungsbeispiel von einem Vibrator mit einem Wellendurchmesser von ca. 20 mm aus, wobei die Welle mit etwa 200 U/Sek. angetrieben werden kann, dann beträgt das vorgenannte Spiel zwischen Welle und Lagerschale an der maximalen Stelle etwa 1/10 mm.
[0015] - Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be-schreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
Fig.1 eine Explosionsdarstellung eines Vibrators zum Innenverdichten' von Beton mit der erfindungsgemäßen. Unwucht und
Fig.2 eine Schnittansicht durch den zusammengebauten Vibrator vor dessen Unwucht, wobei die Welle geschnitten ist und die Unwucht in Draufsicht gesehen wird.
[0016] In bekannter Weise ist auch bei dem in Fig.1 gezeigten Vibrator zum Innenverdichten von Beton das linke Ende eine Spitze 1, die am Gehäuse 2..befestigt wird. Auf der gegenüberliegenden rechten Seite der Fig.1 sieht man den Stator 3, dessen äußere Oberfläche bündig mit der des Gehäuses 2 in Anlage kommt, wenn die einzelnen Bestandteile des Vibrators der Fig.1 zusammenmontiert sind. Im Inneren des Gehäuses 2 und des Stators 3 befindet sich nach der Montage der Rotor 4, der einstückig mit der Welle 5 verbunden ist. Die Welle 5 ist über zwei Lager 6 und 7 gegen das Gehäuse 2 abgestützt, während das rechte Ende 8 des Rotors 4 über ein weiteres Lager 9 gegen den Stator 3 abgestützt ist. Zwischen den Lagern 6 und 7 ist auf der Welle 5 die allgemein mit 10 bezeichnete Unwucht lose angeordnet.
[0017] Bei der Draufsicht bzw. Schnittansicht der Fig.2 erkennt man, wie die Unwucht 10 auf die Welle 5 aufgesteckt ist. Das hier gezeigte Spiel S ist zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt.
[0018] Die Unwucht hat die Form eines halbzylindrischen Körpers, wobei der Zylinder in seiner Längsachse als halbiert aufzufassen ist. Zusätzlich weist dieser Halbzylinder in Längsachsenrichtung eine muldenförmige Ausnehmung 11 auf, in welcher sich gemäß Darstellung der Fig.2 die untere Hälfte der Welle befindet. Entsprechend der perspektivischen Darstellung der Fig.1 liegt die obere Hälfte der Welle 5 frei und wird lediglich durch die an den beiden Enden der Unwucht 10 befindlichen Lagerschalen 12 umschlossen. Man erkennt, daß bei waagerechter Anordnung des in den Figuren gezeigten Vibrators die Berührung zwischen Welle 5 und Unwucht 10 längs zweier kurzer Linien erfolgt, längs denen die Unwucht über die Lagerschalen 12 an der Welle 5 anliegt. Diese Stelle ist in Fig.2.mit.13 bezeichnet.
[0019] Im Betrieb des Vibrators kann man sich vorstellen, daß zu Beginn der Drehung der Welle 5 die Unwucht 10 zunächst nur geringfügig über die Berührung an den Stellen 13 in Bewegung gebracht wird, daß hierdurch aber Fliehkräfte entstehen, welche die Reibung an den Stellen 13 erhöhen, wodurch eine stärkere Mitnahme der Unwucht 10 bei Drehen der Welle 5 erfolgt. Die im Quadrat mit der Drehzahl sich erhöhende Fliehkraft steigert damit die Reibung weiterhin, bis schließlich die Drehzahl der Welle 5 und die Unwucht 10 synchron ist.
1. Vibrator zum Rütteln von Materialien mit einem Antrieb, einer mit diesem verbindbaren
und mindestens über ein Lager am Gehäuse abgestützten Welle und mit einer von der
Welle gehaltenen Unwucht in Form einer zur Welle exzentrisch angeordneten trägen Masse,
dadurch gekennzeichnet, daß die Unwucht (10) auf der Welle (5) lose angeordnet ist.
2. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwucht (10) unter Anlage
an die Welle (5) diese mindestens teilweise umschließend vorgesehen-ist.
3. Vibrator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwucht (10) halbzylinderförmig
ausgebildet ist und an beiden Enden Lagerschalen (12) aufweist.