DE3239266C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwingungser­ regervorrichtung mit einer Welle zum Antrieb von zwei relativ zueinander verdrehbaren, konzentrisch zur Welle umlaufenden Exzentergewichten, einem Drehantrieb für die Welle, einem in einem Stellzylinder angeordneten Kolben mit einer Kolbenstange und mit durch diese betätigbare Stellglieder zur kontinuierlichen, stufenlosen Einstellung der Relativstellung der Exzentergewichte zueinander innerhalb eines Einstellbereiches mit einer minimalen und einer maximalen Schwingungserregung.

Beim Verdichten von Boden, Asphalt oder ähnlichem Material mittels Vibrationswalzen ist es beispielsweise häufig erforderlich, die Schwingamplitude an die Art der Bettung anzupassen, um die gewünschte Verdichtungswirkung zu erreichen. Dabei ist es eine Regel, daß eine größere Amplitude in einer höheren Verdichtungswirkung über dem gesamten Vibrations­ frequenzbereich resultiert. Dies betrifft insbesondere Schlackensteine, steinigen Moränenschutt und klebrigen Boden. In den Endstufen des Verdichtungsvorganges kommt es häufig vor, daß die Maschinen unregelmäßig zu laufen beginnen, was zu hohen Belastungen aller Teile führt.

Durch Herabsetzen der Schwingamplitude kann die unregelmäßige Bewegung der Maschine ausgeglichen werden und bei einigen Arten der Bettung ist es möglich, für die in Frage stehende Art von Dichtungsmaschinen eine maximale Verdichtungswirkung in der gleichen Zeit zu erreichen, wobei ein Überverdichten verhindert oder zumindest reduziert werden kann. Eine Vorbedingung dafür besteht darin, daß ein Vibrationselement mit kontinuierlich einstellbarer Amplitude verwendet wird und daß die Einstellung in der Weise ausgeführt werden, daß es möglich ist, mit Gewißheit die Größe einer beliebigen Einstellung der Schwingamplitude zu bestimmen.

Das Erreichen einer kontinuierlichen Schwingamplituden­ einstellung durch hydraulische oder elektrische Systeme ist bereits bekannt. Diese Systeme sind jedoch häufig kompliziert und die Einstellung kann in der Regel nicht erreicht werden, wenn die Exzentergewichte stationär sind. Bei gewissen hydraulischen Systemen ist darüber hinaus die Menge des Drucköls im Umlauf, was eine Abdichtung der sich drehenden Teile erforderlich macht, was wiederum in der Gefahr eines Leckens und einer lästigen Wärmeerzeugung im Öl resultiert.

Eine gattungsgemäße Schwingungserregervorrichtung ist z. B. aus der DE-OS 26 33 578 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist an einer rotierenden Welle ein feststehendes Exzentergewicht angeordnet, das mit einem zweiten Exzentergewicht, das über einen bestimmten Umfangsbereich der Welle zur Erzeugung unterschiedlicher Schwingungsamplituden bewegbar angeordnet ist, zusammenwirkt. Zur Änderung der Schwingungsamplitude wird das beweglich auf der Welle angebrachte Exzentergewicht mittels einer Stellvorrichtung, die durch einen äußeren Hydraulikzylinder betätigbar ist, in seiner Winkelstellung gegenüber dem feststehenden Exzentergewicht geändert. Die die Schwungmassen tragende Welle wird durch einen Antrieb in Rotation versetzt, der an der gegenüber dem Hydraulikzylinder liegenden Seite der Welle angeordnet ist.

Bei dieser bekannten Vorrichtung muß die axiale Verschiebung des durch den Hydraulikzylinder angetriebenen Stellgliedes relativ groß sein, um die Schwingungsamplitude der gesamten Vorrichtung um einen bestimmten Betrag zu erhöhen oder zu erniedrigen. Die axiale Baulänge des Vibrators ist daher insgesamt erhöht. Außerdem sind bei der bekannten Vorrichtung erhebliche Einstellkräfte zur Verstellung der Schwingungsamplitude erforderlich, so daß eine genaue Einstellung schwierig ist. Außerdem ist es nachteilig, daß beide Enden der Welle durch Regel- bzw. An­ triebseinrichtungen beaufschlagt sind, da dadurch eine einfache Montage eines zusätzlichen Antriebes für eine Vibrationswalze erschwert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schwingungserregervorrichtung zu schaffen, bei der durch eine geringe axiale Verschiebung der Stellglieder eine große Änderung der Schwingungsamplitude erreicht werden kann, bei der die Verstellkräfte zur Änderung der Schwingungserregung klein sind und bei der ein Ende der die Exzentergewichte antreibenden Welle nicht mit Antriebs- oder Regeleinrichtungen beaufschlagt ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Exzentergewichte auf zwei die Welle konzentrisch umgebenden rohrförmigen, durch die Welle angetriebenen, gegeneinander und gegen die Welle verdrehbaren Zylindern angeordnet sind, daß die Welle mit dem einen Ende der Kolbenstange verbunden ist, die durch beide Enden des Stellzylinders hindurchragt und rotieren kann, jedoch starr axial im Kolben gelagert ist, daß das andere Ende der Kolbenstange mit dem Drehantrieb verbunden ist, daß die Welle mit der Kolbenstange und dem Kolben in axialer Richtung relativ zu den Exzentergewichten gegen die Kraft eines Federelementes bewegbar ist und daß die Stellglieder durch zwei sich in den Wandungen der Zylinder in entgegengesetzten Richtungen erstreckenden spiralförmigen Nuten und einen die Welle und die Nuten durchgreifenden Einstellstab gebildet sind.

Durch diese Anordnung der Exzentergewichte wird die Möglichkeit geschaffen, durch gegenläufig verlaufende Spiralnuten in den Wandungen der rotierenden Zylinder mittels eines Einstellstabes, der durch eine Bohrung der Welle hindurchragt, bei sehr geringen axialen Verschiebungen der Welle eine große Exzenterverschiebung zu erreichen, da die Zylinder, die die Exzenter tragen, aufgrund der gegenläufigen Spiralnuten sich in entgegengesetzte Drehrichtungen verdrehen. Durch diese Maßnahme in Verbindung mit der den Kolben der Stellzylinder durchgreifenden Kolbenstange kann nicht nur die gesamte axiale Länge der Vorrichtung klein gehalten werden, die Verstellkräfte, die auf die Exzenter wirken, können, da sie sich gegenseitig aufgrund der Ausbildung der Nuten aufheben, sehr klein gehalten werden, so daß eine äußerst genaue Einstellung der Schwingungsamplitude möglich ist. Dies wird lediglich durch eine Druckregelung für den Hydraulikzylinder erreicht. Es besteht auch keine Gefahr, daß die einmal angestellte Schwingungsamplitude während des Betriebes des Vibrators sich ändert, da durch die gegen die Kolbenkraft wirkende Feder ein Kräfteausgleich bewirkt wird. Zusätzlich ist es auch möglich, ein Ende der die Exzenter antreibenden Welle freizuhalten, so daß auf diese Weise z. B. die Montage eines Zusatzantriebes für eine Verdichtungswalze erreicht wird.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und wird im nachfolgenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ex­ zenterelement, wie es im schwe­ dischen Patent 74 639 beschrie­ ben ist, bei dem die Einstellung der Schwingamplitude durch axiales Be­ wegen der Antriebswelle des Exzen­ terelementes bewirkt wird, und einer Einstellvorrichtung, die mit einem solchen Element verbunden ist;

Fig. 2 und 3 zeigen Einstellungen der Exzen­ tergewichte, in den Stellungen, in denen eine minimale und eine maximale Schwingamplitude erzeugt wird.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiel bestehen die Exzenterelemente aus zwei kon­ zentrischen Zylindern 1 und 2, von denen jeder sein eigenes Exzentergewicht 3 bzw. 4 trägt. Jedes Ende des inneren Zylinders 2 ist in Lagern 5 auf rohr­ förmigen Achsstummeln 6 und 7 gelagert, die starr mit der Vibrationsvorrichtung verbunden sind. Der äußere Zylinder ist in Lagern 8 auf dem inneren Zylinder ge­ lagert.

In die Wände der Zylinder 1 und 2 sind spiralförmig gestaltete Nuten 9 und 10 eingearbeitet, die sich über einen bestimmten Bereich des Umfanges der Zylin­ derwände erstrecken. Die Spiralnuten sind in ent­ gegengesetzte Richtungen zu dem anderen Ende spiralig ausgebildet, das mit der Einstellvorrichtung der Ex­ zenterelemente verbunden ist.

Mittig in dem inneren Zylinder 2 und konzentrisch zu den rohrförmigen Achsstummeln 6 und 7 erstreckt sich eine Welle 11, deren eines Ende frei ist, während das andere Ende mit der Einstellvorrichtung der Exzenter­ elemente verbunden ist. Die Achsstummeln 6 und 7 sind völlig separat von der Welle 11, die drehbar in zwei Gleitlagerbuchsen 12 gelagert ist. Diese sind starr im Zylinder 2, eine an jedem Ende, angeordnet. Ein Einstellstab 13 ist starr und rechtwinklig an einem im Zylinder 2 liegenden Teil der Welle 11 angeordnet, erstreckt sich durch die Welle 11 hindurch und über­ ragt diese an beiden Seiten und erstreckt sich durch die Spiralnuten 9 und 10 im Zylinder 1 und 2 hin­ durch, wie Fig. 2 und 3 zeigen.

Die Welle 11 erstreckt sich durch den rohrförmigen Achsstummel 6 und ist starr mit der Kolbenstange 14 eines einfach wirkenden hydraulischen Zylinders ver­ bunden, der in die Einstellvorrichtung eingefügt ist. Die Kolbenstange ist von einer Kraftquelle über eine keilverzahnte Hülse 15 angetrieben, die durch eine keilverzahnte Kupplung mit dieser verbunden ist und ist an ihrem äußeren Ende in einem Lager 16 gelagert. Der Antrieb der keilverzahnten Hülse kann beispiels­ weise durch einen Hydraulikmotor 17 bewirkt werden, der mit dieser verbunden ist.

Die Kolbenstange 14 ist drehbar in einem rohrförmigen Kolben 18 gelagert, der in einem Hydraulikzylinder verschiebbar angeordnet ist, wobei zwischen dem Kol­ ben und der Innenwand des Zylinders durch einen Kol­ benring 20 eine Abdichtung bewirkt ist. Der Kolben ist so gelagert, daß er axial auf der keilverzahnten Hülse 15 gleiten kann und da er axial starr mit der Kolben­ stange 14 verbunden ist, kann er zusammen mit dieser in axialer Richtung relativ zur keilverzahnten Hülse dank der keilverzahnten Kupplung zwischen der Hülse und der Kolbenstange bewegt werden.

Der Innenraum des Zylinders 19 ist durch den Kolben in zwei Kammern 21 und 22 unterteilt. Die erstere der Kammern ist offen und steht mit der umgebenden Luft in Verbindung, während die Kammer 22 mit einer Nut in einer Hülse 23 verbunden ist. Die Hülse 23 ist starr angeordnet und umgibt den hinteren Teil des Kolbens 18 und die keilverzahnte Hülse 15. Der Kolben 18 ist in der Lage, eine Axialbewegung relativ zur Hülse 23 auszuführen und ist gegenüber dieser durch einen Kol­ benring 25 abgedichtet. Die Nut 24 steht über einen Schlauch 26 mit einer in der Zeichnung nicht darge­ stellten Druckmittelpumpe in Verbindung.

Durch Zuführen von Druckmittel von der Druckmittel­ pumpe über den Schlauch 26 und die Nut 24 in die Kammer 22 hinter den Kolben 18 wird dieser nach links in Fig. 1 gedrückt. Der Kolben 18, der in axialer Richtung starr mit der Kolbenstange 14 verbunden ist, bewegt diese nach links und dank der keilverzahnten Kupplung mit der Hülse 15 ist diese Bewegung möglich, während die Hülse umläuft. Die Bewegung wird auf die Welle 11 übertragen, die über den Einstellstab 13 die Zylinder 1 und 2 mit den Exzentergewichten 3 und 4 zwingt, sich relativ zueinander zu verdrehen.

Da die Nuten 9 und 10 in verschiedene Richtungen ein­ geschnitten sind, werden die Exzentergewichte 3 und 4 in entgegengesetzte Richtungen zueinander verdreht, wenn sich die Welle 11 axial bewegt. Eine relativ kur­ ze axiale Bewegung der Welle 11 kann auf diese Weise einen wesentlichen Wechsel der Winkelstellungen der Exzentergewichte bewirken, was in einem entsprechenden Wechsel der Schwingamplitude resultiert.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiel ist der Hydraulikzylinder ein einfach wirken­ der und um eine Rückstellkraft auf die Exzentergewich­ te einwirken zu lassen, ist eine Feder 27 zwischen einer der Gleitlagerbuchsen 12 im Zylinder 2 und einer Anschlagplatte 28 angeordnet, die starr auf der Welle 11 ausgebildet ist. Um die Feder 27 zu lokalisieren, ist die Welle 11 mit einem im Durchmesser dem Innen­ durchmesser der Feder entsprechend gestalteten Bereich 29 versehen, der von der Feder umgeben ist.

Einer der Vorteile einer einfach wirkenden hydrau­ lischen Amplitudeneinstellung besteht darin, daß die Amplitude direkt durch den hydraulischen Druck be­ stimmt werden kann. Der einfach wirkende hydraulische Zylinder resultiert darüber hinaus in günstigen bau­ lichen Gesamtaxialdimensionen, was auch der Fall durch die doppeltspiraligen Nuten in den Zylindern 1 und 2 der Exzenterelemente der Fall ist. Ein weiterer Vor­ teil der hydraulischen Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß keine Dichtungen für gegeneinander umlaufende Teile für das hydraulische Öl erforderlich sind, so daß dieses nicht in Umlauf gelangen kann, wodurch ein Aufbauen von Wärme im Öl verhindert wird.

Claims (2)

1. Schwingungserregervorrichtung mit einer Welle (11) zum Antrieb von zwei relativ zueinander verdrehbaren, konzentrisch zur Welle (11) umlaufenden Exzenter­ gewichten (3, 4), einem Drehantrieb (17) für die Welle (11), einem in einem Stellzylinder (19) angeordneten Kolben (18) mit einer Kolbenstange (14) und mit durch diese betätigbare Stellglieder (9, 10, 13) zur kontinuierlichen, stufenlosen Einstellung der Relativstellung der Exzentergewichte (3, 4) zueinander innerhalb eines Einstellbereiches mit einer minimalen und einer maximalen Schwingungserregung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Exzentergewichte (3, 4) auf zwei die Welle (11) konzentrisch umgebenden, rohrförmigen, durch die Welle (11) angetriebenen, gegeneinander und gegen die Welle (11) verdrehbaren Zylindern (1, 2) angeordnet sind, daß die Welle (11) mit dem einen Ende der Kolbenstange (14) verbunden ist, die durch beide Enden des Stellzylinders (19) hindurchragt und rotieren kann, jedoch starr axial im Kolben (18) gelagert ist, daß das andere Ende der Kolbenstange (14) mit dem Drehantrieb (17) verbunden ist, daß die Welle (11) mit der Kolbenstange (14) und dem Kolben (18) in axialer Richtung relativ zu den Exzentergewichten (3, 4) gegen die Kraft eines Federelementes (27) bewegbar ist und daß die Stellglieder (9, 10, 13) durch zwei sich in den Wandungen der Zylinder (1, 2) in entgegengesetzten Richtungen erstreckenden spiralförmigen Nuten (9, 10) und einen die Welle (11) und die Nuten (9, 10) durchgreifenden Einstellstab (13) gebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Kolbenstange (14) mit dem Drehantrieb (17) durch eine keilverzahnte Hülse (15) gebildet ist, die an einem Ende direkt mit dem Drehantrieb (17) verbunden ist und am anderen Ende durch eine keilverzahnte Kupplung mit der Kolbenstange (14), eine axiale Bewegung zwischen der Hülse (15) und der Kolbenstange (14) bei umlaufender Hülse (15) ermöglichend, verbunden ist.