Bald, Hubert (Schützenstrasse 1 Bad Berleburg, 57319, DE)
| 1. | Verfahren für den Betrieb einer Verdichtungseinrichtung zum Verdichten von kornförmi gen Stoffen in Formkästen zu geformten fertigen Produkten, wie z. B. Pflastersteinen, oder für den Betrieb einer Verdichtungseinrichtung zum Verdichten von kornförmigen Stoffen in Bodenbelägen zu verdichteten Bodenbelägen, wie z. B. Straßenbelägen, welche Verdich tungseinrichtung einen als Linearschwinger oder als Drehschwinger ausgebildeten Reso nanzVibrator mit einem schwingfähigen MasseFederSystem und einen bezüglich seiner Frequenz und bezüglich der von ihm auf die Systemmasse übertragbaren Erregungsenergie regelbaren oder steuerbaren Erreger zur Erregung von Schwingungen des MasseFeder Systems umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verfahren eine EigenfrequenzVerstelleinrichtung angewendet wird, mit der die Eigenfrequenz fN des MasseFederSystems in einer vorgebbaren Weise während der Durchführung eines Verdichtungsvorganges innerhalb eines bestimmten Verstellbereiches verstellt werden kann, und daß der Verdichtungsvorgang folgende Verfahrensschritte umfaßt : Auswahl eines Frequenzbereiches Af mit einem unteren Wert und einem oberen Wert für die Erregerfrequenz fE, Verstellung der Erregerfrequenz fE während des Verdichtungsvorganges derart, daß sie den Frequenzbereich Af in einer vorgegebenen AblaufFunktion, z. B. in einer vorgege benen Zeitfunktion, durchläuft, und Steuerung der Eigenfrequenz fN während des Verdichtungsvorganges derart, daß die Eigenfrequenz fN in einer vorgegebenen Abhängigkeit, vorzugsweise in einer vorge gebenen Abhängigkeit von der vorgegebenen AblaufFunktion der verstellten Erregerfre quenz fE, gegebenenfalls auch unter Einhaltung eines bestimmten Frequenzabstandes 8f 8f = fNfE, verläuft. |
| 2. | Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verfahren eine EigenfrequenzVerstelleinrichtung angewendet wird, mit der die Eigenfrequenz fN des MasseFederSystems in einer vorgebbaren Weise während der Durchführung eines Verdichtungsvorganges innerhalb eines bestimmten Verstellbereiches verstellt werden kann, und daß der Verdichtungsvorgang folgende Verfahrensschritte umfaßt : Auswahl eines Frequenzbereiches Af mit einem unteren Wert und einem oberen Wert für die Eigenfrequenz fN, Verstellung der Eigenfrequenz fN des MasseFederSystems während des Verdich tungsvorganges derart, daß sie den Frequenzbereich Af in einer vorgegebenen Ablauf Funktion, z. B. in einer vorgegebenen Zeitfunktion, durchläuft, und Steuerung der Erregerfrequenz fE während des Verdichtungsvorganges derart, daß die Erregerfrequenz fE in einer vorgegebenen Abhängigkeit, vorzugsweise in einer vorgege benen Abhängigkeit von der vorgegebenen AblaufFunktion der verstellten Eigenfre quenz fN, gegebenenfalls auch unter Einhaltung eines bestimmten Frequenzabstandes 8f Öf = fNfE, verläuft. |
| 3. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver dichtungseinrichtung zum Verdichten von kornförmigen Stoffen in Formkästen zu geformten fertigen Produkten vorgesehen ist, wobei die Masse des MasseFederSystems aus Einzelmassen besteht, zu denen zumin destens die Einzelmassen eines Schwingtisches, einer Form für den zu verdichtenden Stoff, und des Stoffes selbst zugehörig sind, und wobei die Feder des Systems eine resultierende Feder aus einer oder aus mehreren Einzelfedern bestehend ist, und wobei die Verdichtungseinrichtung weiterhin umfaßt einen Stempel zum Pressen des Stoffes in der Form und eine Steuerung zur Steuerung des Eregers und der EigenfrequenzVerstell einrichtung. |
| 4. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver dichtungseinrichtung zum Verdichten von kornförmigen Stoffen in Formkästen zu geformten fertigen Produkten vorgesehen ist, wobei die Masse des MasseFederSystems aus Einzelmassen besteht, zu denen zumin destens die Einzelmasse eines Schwingtisches zugehörig ist, nicht aber die Einzel massen einer Form für den zu verdichtenden Stoff, und des Stoffes selbst, und wobei die Feder des Systems eine resultierende Feder aus einer oder aus mehreren Einzelfedern bestehend ist, und wobei die Verdichtungseinrichtung weiterhin umfaßt einen Stempel zum Pressen des Stoffes in der Form und eine Steuerung zur Steuerung des Eregers und der EigenfrequenzVerstell einrichtung. |
| 5. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgege bene AblaufFunktion für die Verstellung der Eigenfrequenz fN und/oder der Erregerfrequenz fE stetig oder in diskreten Schritten verläuft und daß die vorgegebene Abhängigkeit für die Verstellung der Erregerfrequenz fE bzw. der Eigenfrequenz fN von der vorgegebenen Ablauf Funktion einen angepaßten Verlauf an den stetigen oder den schrittweisen Verlauf der Ab laufFunktion vorsieht, wobei der angepaßte Verlauf z. B. die gleichzeitige Verstellung der Eigenfrequenz fN und der Erregerfrequenz fE beinhalten kann. |
| 6. | Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Abhängigkeit von der vorgegebenen AblaufFunktion die Einhaltung eines Frequenzabstandes Sf = fNfE vorsieht, wobei der Frequenzabstand 8f in Abhängig keit von dem zeitlichen Verlauf des durchfahrenen Frequenzbereiches Af konstant gehalten oder in vorgegebener Weise variiert wird. |
| 7. | Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzabstand Sf positive oder negative Werte oder auch einen Betrag = Null annimmt. |
| 8. | Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die EigenfrequenzVerstelleinrichtung die Verstellung der Eigenfrequenz fN durch die Verstellung der Menge wenigstens der während einer SchwingungsHalbperiode in Federe nergie umsetzbaren kinetischen Energie des MasseFederSystems, zum Beispiel durch die Verstellung der resultierenden Federrate der resultierenden Feder des MasseFeder Systems, bewirkt. |
| 9. | Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die EigenfrequenzVerstelleinrichtung die Verstellung der Eigenfrequenz fN durch die Verstellung der resultierenden Federrate der resultierenden Feder des MasseFeder Systems und/oder durch die Verstellung einer Zusatzkraft Fz bewirkt, welche Zusatzkraft Fz vorzugsweise hydraulisch durch den Druck eines hydraulischen Druckspeichers bestimmt wird. |
| 10. | Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich net, daß eine volle Schwingungsperiode zusammengesetzt wird aus zwei Teilperioden mit eigenen TeilperiodenZeiten. |
| 11. | Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 10, beim Einsatz der Ver dichtungseinrichtung zum Verdichten von kornförmigen Stoffen in Formkästen mit Benut zung eines Stempels zum Pressen des Stoffes in der Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz fN mitbestimmt wird durch die Kraft des Preßstempels oder durch die Fe dereigenschaft des Preßstempels. |
| 12. | Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die resultierende Feder gebildet wird aus wenigstens einer unter dem Schwingtisch liegenden Feder und einer über dem Schwingtisch liegenden Feder. |
| 13. | Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 4, oder 6 bis 8, oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren für den Betrieb einer Verdichtungseinrichtung zum Verdichten von Straßenbelägen eingesetzt wird. |
| 14. | Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Verstellung der Erregerfrequenz fE und der Eigenfrequenz fN auch bei abgeschaltetem oder unterbrochenem Verdichtungsvorgang gleichzeitig oder zeitlich hinter einander liegend erfolgt, wobei die Verstellung der Erregerfrequenz fE bzw. der Eigenfrequenz fN innerhalb des Frequenzbereiches Af in einer schrittweisen AblaufFunktion, gegebenenfalls lediglich in einer Umschaltung, erfolgt, und wobei die vorgegebene Abhängigkeit der verstellten Eigenfrequenz fN von der vorge gebenen AblaufFunktion der verstellten Erregerfrequenz fE bzw. die vorgegebene Ab hängigkeit der verstellten Erregerfrequenz fE von der vorgegebenen AblaufFunktion der verstellten Eigenfrequenz fN derart gestaltet ist, daß die vorgegebene Abhängigkeit als ein bestimmter Frequenzabstandes öf = fNfE definiert ist, dessen Wert auch Null sein kann. |
| 15. | Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß der Erreger bezüglich der von ihm auf die schwingende Masse übertragbaren ErregerenergiePortionen derart beeinflußt wird, daß wenigstens die positiven oder wenig stens die negativen SchwingwegAmplituden nach einem vorgebbaren Wert geregelt wer den, derart, daß sie kleiner oder gleich jenen SchwingwegAmplituden sind, die bei Anwen dung der maximal von dem Erreger auf die schwingende Masse übertragbaren Erregere nergiePortionen erzeugt werden können. |
| 16. | Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens entsprechend einem der voranstehen den Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Eigenfrequenz fN durch die Verstellung der Menge wenigstens der während einer SchwingungsHalbperiode in Federenergie umsetzbaren kinetischen Energie des MasseFederSystems bewirkt ist, zum Beispiel durch die Verstellung der Federrate einer mechanischen Feder, wobei zur Her stellung der mechanischen Feder ein metallischer Werkstoff oder ein Faser Verbundwerkstoff verwendet ist, und wobei die mechanische Feder bezüglich eine feder wirksame Federlänge L oder bezüglich eines federwirksamen Federvolumens V veränder bar oder verstellbar ist. |
| 17. | Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Ei genfrequenz fN durch einen motorischen Hilfsantrieb bewirkt ist und daß durch eine zuge ordnete Steuerung die Eigenfrequenz fN innerhalb bestimmter Grenzen nach vorgebbarer Weise beliebig einstellbar ist. |
| 18. | Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens entsprechend einem der voranstehen den Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Eigenfrequenz fN durch die Verstellung der Federrate einer hydraulischen Feder bewirkt ist, und wobei das die Federrate bestimmende Kompressionsvolumen des hydraulischen Mediums innerhalb be stimmter Grenzen nach vorgebbarer Weise beliebig einstellbar ist. |
| 19. | Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der das Kom pressionsvolumen aufnehmenden Kompressionskammer veränderbar ist durch die Verlage rung eines Verstellkolbens in einer entsprechenden Aufnahmebohrung und daß die Verlage rung des Verstellkolbens durch einen motorischen Hilfsantrieb bewirkt ist, wobei durch eine zugeordnete Steuerung die Größe der Kompressionskammer innerhalb bestimmter Grenzen nach vorgebbarer Weise einstellbar ist. |
| 20. | Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß simultan und synchron mit der Veränderung der Größe der Kompressionskammer die Größe des Kompressionsvolu mens des hydraulischen Mediums veränderbar ist durch die Mitwirkung einer motorisch an getriebenen Pumpe, durch welche ein Fluidvolumenstrom des hydraulischen Mediums in vorgegebener Weise in die Kompressionskammer hinein oder aus der Kompressionskam mer heraus gefördert ist. |
Ganz speziell bezieht sich die Erfindung auf solche Verfahren, bei denen für die Durchfüh- rung von Verdichtungsarbeiten Vibratoren mit einem schwingfähigen Masse-Feder-System eingesetzt werden, wobei die Arbeitsfrequenz der Vibratoren in der Nähe der Eigenfrequenz des Masse-Feder-Systems liegt.
Die Masse-Feder-Systeme werden hierbei durch einen bezüglich seiner Frequenz verstell- baren Erreger zur Durchführung von erzwungenen Schwingungen angeregt, wobei der Er- reger periodische und bevorzugterweise in ihrer Größe auch beeinflußbare Erregungsener- gie-Portionen erzeugt. Bei der Herstellung von Betonsteinen in Betonsteinmaschinen wird während eines Verdichtungsvorganges bei dem hier in Frage kommenden Verfahren ein bestimmter Frequenzbereich in Schritten verstellt oder kontinuierlich durchlaufen, um in der zu verdichtenden Masse unterschiedliche Eigenfrequenzen der kornförmigen Massen- Bestandteile anregen zu können.
Sofern bei dem letztgenannten Verfahren die Erregerfrequenz in die Nähe der durch die gespeicherte Federenergie (bestimmt z. B. durch die Federrate"c") und die (mitschwin- gende) Masse"m"festgelegten Eigenfrequenz des Masse-Feder-Systems gelangt, kommt es in Abhängigkeit von der Größe der vorhandenen Dämpfung"D"bei gleichbleibender Größe der Erregerkraft-Amplitude des Erregers zur Ausprägung von besonders großen Werten von Schwingweg-Amplituden"A"und Schwingbeschleunigungs-Amplituden. [Eine Resonanz liegt vor, wenn Eigenfrequenz und Erregerfrequenz übereinstimmen (Resonanz- stelle). Kurven, die man als Funktion der Vergrößerung der Schwingweg-Amplitude A mit Bezug auf die statische Deformation der Feder infolge der angewendeten Erregerkraft- Amplitude in Abhängigkeit von der Dämpfung D und von der Erregerfrequenz f berechnen und aufzeichnen kann, nennt man auch"Resonanzkurven" (siehe auch die Fig. 1b). Der nutzbare Effekt der Vergrößerung der Schwingwegamplitude (der Resonanz-Effekt) ist aber nicht auf die Resonanzstelle beschränkt, sondern kann von der Resonanzfrequenz fo um erhebliche Beträge nach oben und unten abweichen]. Da hohe Schwingbeschleunigungen bei derartigen Verdichtungsverfahren erwünscht sind, macht man sich dabei auch den Re- sonanz-Effekt zunutze, wie dies z. B. in dem den Stand der Technik repräsentierenden Do-
kument der EP 0 870 585 A1 beschrieben ist. Da bei den in Verbindung mit der vorliegen- den Erfindung in Frage kommenden Verfahren die beteiligten Vibratoren ebenfalls zum Ar- beiten mit oder in der Nähe einer Eigenfrequenz vorgesehen sind, und somit ebenfalls den Resonanz-Effekt ausnutzen, sollen diese Vibratoren nachfolgend als Resonanz-Vibratoren bezeichnet werden.
In dem Verfahren gemäß der EP 0 870 585 A1 durchfährt die Erregerfrequenz fE während eines Verdichtungsvorganges einen bestimmter Frequenzbereich Af, wobei die Eigenfre- quenz erreicht wird, die durch die Federrate c der Feder des Masse-Feder-Systems vorge- geben bzw. mitbestimmt wird, wobei die Feder in diesem Falle als hydraulische Feder (unter Einsatz eines kompressiblen hydraulischen Mediums) ausgebildet ist. Die bei diesem Ver- fahren durch das Volumen des kompressiblen Mediums definierte Federrate c soll auch ver- änderbar sein, und zwar gemäß Spalte 2, Zeilen 25 bis 30 offensichtlich zu dem Zwecke der Anpassung des Verfahrens an die bei unterschiedlich zu verdichtenden Produkten vorkom- menden unterschiedlich großen Materialmassen. Die Materialmassen beeinflussen maßgeb- lich den Wert der gesamten mitschwingenden Masse m. Gemäß der bekannten Formel fN = c/ (m * 4 * W2) muß bei Einhaltung z. B. einer gleichbleibenden Eigenfrequenz fN (zu Ende des Verdichtungsvorganges) dann bei der Anpassung der Federrate c dieselbe in gleichem Maße verändert werden wie die schwingende Masse m. Eine auch in Anbetracht der be- schriebenen Erregervorrichtung naheliegende Lösung zur Veränderung des in einer Kom- pressionskammer eingeschlossenen kompressiblen Volumens kann man sich praktisch darin vorstellen, daß bei einem Produktwechsel das kompressible Volumen dadurch verän- dert wird, daß mehrere Kompressionskammern vorhanden sind, die in unterschiedlichen Kombinationen zusammengeschaltet werden.
Das Verfahren gemäß der EP 0 870 585 A1 könnte aber noch erheblich verbessert werden.
Das Verbesserungspotential liegt in den noch nicht voll ausgenutzen Vorteilen des Reso- nanz-Effektes. Dieser wird nämlich bei dem bekannten Verfahren nur insoweit genutzt, als daß es bei dieser Erfindung offensichtlich nur darauf ankommt, die bei einer Eigenfrequenz fN entstehenden maximalen Beschleunigungen zu erreichen. Mit anderen Worten : Die ma- ximal möglichen Beschleunigungen werden mit Hilfe des Resonanz-Effektes nur an einer Stelle des. insgesamt bei der Verdichtung. zu durchfahrenden Frequenzbereiches Af genutzt.
Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, bei einem Resonanz-Vibrator die für die Verdich- tung aus dem Resonanz-Effekt entstehenden Vorteile nicht nur an einer Stelle des gesam- ten Bereiches Af der Erregerfrequenz fE bzw. der Schwingfrequenz des zur Verdichtung be-
nutzten Masse-Feder-Systems zu nutzen, sondern über wenigstens einen bestimmten Ab- schnitt des gesamten zu durchlaufenden Bereiches der Erregerfrequenz fE (Erregerfrequenz fE = Schwingfrequenz). Die Lösung der Aufgabe ist in den unabhängigen Patentansprüchen wiedergegeben. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden durch die Un- teransprüche definiert.
Der mittels der Erfindung erreichbare Vorteil besteht neben der möglichen Erzielung maxi- maler Beschleunigungen durch den Resonanz-Effekt an allen Stellen des durchfahrenen Frequenzbereiches Af auch noch in dem folgenden Fall : Wenn es gar nicht darauf an- kommt, eine maximal mögliche Schwingweg-Amplitude Amax (welche korrespondiert mit ei- ner maximal möglichen Beschleunigungs-Amplitude) zu erzielen, sondern, wenn es darauf ankommt, während des Durchlaufens eines Bereiches der Erregerfrequenz fE (durch Rege- lung der von dem Erreger abgegebenen Leistung) eine vorgeschriebene Schwingweg- Amplitude AR kleiner als die maximal mögliche Schwingweg-Amplitude (AR < Amas) zu fah- ren, dann kann man den Vorteil ausnutzen, daß man an allen Stellen des durchfahrenen Frequenzbereiches Af eine erheblich kleinere Erregerleistung WE aufbringen muß. Dies gilt natürlich nur unter der Voraussetzung, daß man gemäß der Erfindung während des Durch- laufens eines Bereiches der Erregerfrequenz fE dafür sorgt, daß die jeweils geänderte Erre- gerfrequenz fE stets in der Nähe der (während des Durchlaufens ebenfalls verstellten) Ei- genfrequenz fN des Masse-Feder-Systems liegt. [Die über eine Schwingungsperiode durch- schnittlich umzusetzende Erregerleistung WE ist im Resonanzfall (bei wo) : WE = D * m * AR 2 * 0 3]. Die Inanspruchnahme dieses besonderen Vorteils ist von erheblicher prakti- scher Bedeutung, da die umzusetzende Erregerleistung den für die ganze Erregereinrich- tung zu leistende Aufwand bestimmt.
Die Erfindung wird anhand von 4 Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt mit der Teilfigur 1a in abstrahierter Weise das Prinzip eines Schwingsystems mit einer Masse und zwei Fe- dern und m-it Teilfigur 1 b ein Diagramm, mit welchem das Verfahrensprinzip der Verschie- bung der Resonanzkurven über einen bestimmten Frequenzbereich veranschaulicht wird. In den Figuren 2 bzw. 3 werden in schematisierter Weise bezüglich ihrer Federrate verstellbare Federn gezeigt, die als Blattfeder bzw. als Ölfeder ausgebildet sind. Fig 4 zeigt die Erzeu- gung einer die Schwingbewegungen beeinflussenden Zusatzkraft Fz unter Verwendung eines Druckspeichers.
In Fig. la wird ein schwingfähiges Masse-Feder-System dargestellt, wie es bei einem zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eingesetzten Resonanz-Vibrator zum Einsatz gelangen könnte.
Durch ein Rechteck 100 ist die in Richtung des Doppelpfeiles 102 schwingende System- masse"m"symbolisiert. Sie stützt sich gegen einen Rahmen 104 über zwei Federn ab, und zwar über eine obere Feder 106 mit der Federrate c1 und über eine untere Feder 108 mit der Federrate c2. Das die Masse m symbolisierende Rechteck 100 ist in zwei die Umkehr- Positionen der Schwingbewegung kennzeichnenden Lagen gezeichnet. Durch die Lage der oberen Linie 110 ist die Summe 2A beider Schwingweg-Amplituden A angedeutet. Die Mit- tel-Lage ist eingenommen, wenn die obere Linie 110 in der Stellung 112 ist. Der Erreger- Aktuator eines stets notwendigen Erregers ist symbolisiert durch den Doppelpfeil 114 und die Größe Fe soll die Kraftamplitude einer harmonischen Kraftanregung kennzeichnen, wel- che an der Masse m angreift.
Die Feder 108 könnte in einem Falle eine auf Druck beanspruchte Zug-Druckfeder und die Feder 106 könnte eine auf Zug beanspruchte Zug-Druckfeder sein. Wenn man sich vor- stellt, daß bei Einnahme einer Mittelstellung der Masse m (Linie 112) sich die beiden gleich- gearteten Federn unter einer Druck-Vorspannung befinden, derart, daß beide in dieser Stellung um einen Deformationsweg größer als die Strecke der Schwingweg-Amplitude A zusammengedrückt sind, so könnte in diesem Falle die untere Feder 108 eine stark auf Druck beanspruchte Druckfeder und die obere Feder 106 eine nur noch schwach auf Druck beanspruchte Druckfeder sein. Beide angenommenen Fälle ergeben ein gleiches schwing- fähiges System. Die Größe Fm symbolisiert eine Massenkraft, welche zwischen der schwin- genden Masse m und der Feder 108 wirksam ist und die Größe Fa symbolisiert eine Ab- stützkraft, über welche sich die Feder 108 z. B. über ein anderes (nicht dargestelltes An- schlußteil) gegen den Rahmen abstützt.
Die Eigenfrequenz fN für das dargestellte Masse-Feder-System ergibt sich nach einer dem Fachmann bekannten Formel aus den Werten der Masse m und der resultierenden Feder- rate CR. Die resultierende Federrate CR ist berechenbar unter Berücksichtigung der einzelnen Federraten aller in energiespeichemder Weise an der Schwingung beteiligten Federn (es können auch mehr als die gezeigten zwei Federn sein), im Falle des Schwingsystems nach der Fig. 1a aus der Summe von c1 + c2. Das in Fig. 1a dargestellte Schwingsystem wird zu einem Resonanz-Vibrator, wenn man dafür sorgt, daß die Erregerfrequenz fE des angedeu- teten Erregers wenigstens in der Nähe der Eigenfrequenz fN oder mit dieser exakt überein- stimmend arbeitet. Ein Schwingungsausschlag der Schwingweg-Amplitude A gegen Unend-
lich ist nicht zu befürchten, da bei dem hier angenommenen und auch bei dem bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz gelangenden Resonanz- Vibrator stets eine Dämpfung"D"anzunehmen ist, wobei die Dämpfung D (in Fig. 1a mit dem Doppelpfeil D symbolisiert) die dem schwingungsfähigen System entzogene Energie repräsentiert, zu welcher Energie auch die für die Verdichtung abgebbare Nutzenergie ge- hört. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet definitionsgemäß mit einem Resonanz- Vibrator mit veränderlicher resultierender Eigenfrequenz fN, wobei die Veränderung der re- sultierenden Eigenfrequenz fN unter anderem bewirkt werden kann durch eine Veränderung der resultierenden Federrate CR des schwingfähigen Systems. Eine Veränderung der resul- tierenden Federrate CR kann bei mehreren beteiligten Federn auch durch die Veränderung der Federrate nur einer einzigen Feder geschehen, was im Interesse eines geringen Auf- wandes auch bevorzugt ist.
Der gezeigte Ein-Massen-Feder-Schwinger wäre im Sinne der Erfindung auch noch mit Hilfe einer andersartigen Ausrüstung mit Federn oder mit Hilfe einer andersartigen Mitbeteiligung von Beschleunigungskräften (und Verzögerungskräften) zur Durchführung von erzwunge- nen Schwingungen betreibbar : Zum Beispiel könnte man bei Verzicht auf die Feder 106 anstatt deren Federkraft eine andersartig erzeugte Zusatzkraft Fz auf die Masse m einwir- ken lassen, oder man könnte bei einem Verzicht auf die Feder 106 die Feder 108 als einzige Feder und zwar als eine auf Zug und Druck belastbare Feder einsetzen. Die durch den Doppelpfeil gekennzeichnete Zusatzkraft Fz soll auch zwei einzelne, unterschiedliche, zum Einsatz kommende Zusatzkräfte symbolisieren können, wobei eine Zusatzkraft Fz1 in der einen und eine andere Zusatzkraft Fz2 in der anderen Richtung wirksam ist. Beide Zusatz- kräfte können gemeinsam oder nur alleine zum Einsatz gelangen.
Vorzugsweise sollen die Zusatzkräfte Fz bei ihrer Einwirkung auf die Schwingbewegung Kräfte von im wesentlichen konstanter Größe oder nur leicht variabler Größe sein, wie sie z. B. hydraulisch bei Anwendung eines hydraulischen Druckspeichers erzeugt werden kön- nen (siehe auch Erläuterung der Fig. 4). Sofern z. B. für den Fall, daß die Feder 108 eine nur auf Druck beanspruchbare Feder ist, eine Zusatzkraft Fz eingesetzt wird, welche während der oberen Halbschwingung (Bewegung der Linie 110 oberhalb der Mittelstellung 112) nur von oben nach unten auf die Masse m mit in etwa gleichbleibender Größe einwirkt, so hat der Einsatz der Zusatzkraft Fz damit eine Wirkung, derart, als ob die auf die Masse m ein- wirkende Erdbeschleunigung vergrößert würde. Dies hat zur Folge, daß damit die Zusatz- kraft Fz die Ausführungszeit der oberen Halbschwingung und damit die Ausführungszeit der ganzen Schwingungsperiode und auch die resultierende Eigenfrequenz fN beeinflußt. Sofern dann noch, was bei ihrem Einsatz bevorzugt ist, die Zusatzkraft Fz während des Verdich-
tungsvorganges während des Durchfahrens des Frequenzbereiches Af in ihrer Größe lau- fend verändert wird, wird damit auch die resultierende Eigenfrequenz fN beeinflußt, so, als ob man die Federrate c2 der Druckfeder laufend verstellen würde.
Fig. 1 b dient zur Veranschaulichung des verfahrensmäßigen Teils der Erfindung und zeigt ein Diagramm mit der Erregerfrequenz fE als Abszissen-Variable und mit der Schwingweg- Amplitude A als Funktion von fE mit drei Resonanzkurven K1, K2 und K3. Die Resonanzkur- ven (deren Formeln dem Fachmann bekannt sind), die in ihrem Kurvenverlauf zwischen den Werten fE = 0 und fE = f4 unter anderem auch durch die (hier nicht bezifferte) Dämpfung"D" bestimmt sind, stellen den Schwingweg-Amplitudenverlauf von erzwungenen Schwingungen ein-und desselben Resonanz-Vibrators (z. B. eines solchen gemäß dem Schema nach Fig.
1a) dar. Die den unterschiedlichen Frequenzwerten f1, f2 und f3 zugeordneten Maximal- werte A2 der Schwingweg-Amplituden A sollen zum Ausdruck bringen, daß der Resonanz- Vibrator mindestens über die drei entsprechenden Eigenfrequenzen f1, f2 und f3 verfügt.
Die in Fig. 1 b in gleicher Größe dargestellten maximalen Schwingweg-Amplituden A2 der drei Kurven sollen durch eine entsprechende Beeinflussung (Regelung) des mitwirkenden Erregers bewußt in dieser Größe erzeugt sein, sie könnten im Prinzip jedoch auch unter- schiedliche Werte aufweisen.
Jede Kurve repräsentiert einen Schwingweg-Amplitudenverlauf, der über den ganzen Funk- tionsbereich der Erregerfrequenz tE durch eine Kraftamplitude AF konstanter Größe einer von dem Erreger erzeugten harmonischen Erregerkraft erzeugt wird. An dem Verlauf der Kurve K3, die z. B. mit f3 jene Eigenfrequenz fN repräsentieren könnte, die bei dem Verfah- ren gemäß der EP 0 870 585 A1 als einzig vorhandene Eigenfrequenz fN beim Durchfahren eines Frequenzbereiches (z. B. Af in Fig. 1b) der Erregerfrequenz fE erreicht wird, erkennt man, daß (bei dieser Kurve) bei einer ganz niedrigen Erregerfrequenz fE die Schwingweg- Amplitude A nur einen geringen Wert A4 aufweist, der der statischen Auslenkung der resul- tierenden Feder mit der Federrate CR durch die Kraft-Amplitude AF (also : A4 = AF/cR) ent- spricht. Dagegen bewirkt die gleiche Kraft-Amplitude AF bei der Eigenfrequenz f3 eine etwa dreimal höhere Schwingweg-Amplitude A2. Hieraus entnimmt man, daß, wenn es auf die Erzielung möglichst hoher Schwingweg-Amplituden A (= möglichst hoher Schwingbe- schleunigungen"a") bei einer bestimmten vorgegebenen Erregerfrequenz fE ankommt, es im Sinne einer Minimierung von Erregerkraft und auch von Erregerleistung ist, wenn man die Eigenfrequenz fN mit der vorgegebenen Erregerfrequenz fE zusammen oder wenigstens eng beieinander legt.
Das erfinderische Verfahren macht sich diesen Effekt zunutze, in dem es darauf abzielt, beim Durchlaufen eines vorgegebenen Frequenzbereiches Af der Erregerfrequenz fE im Idealfalle beim Erreichen eines jeden Wertes fE des Frequenzbereiches auch eine zu dem jeweiligen Wert fE zugehörige resultierende Eigenfrequenz fN (durch z. B. eine Verstellung der resultierenden Federrate CR) eingestellt zu haben. Dies bedeutet, daß man im Idealfalle einer kontinuierlichen Verstellung der Erregerfrequenz fE über den Bereich Af eine simultane ebenfalls kontinuierliche synchrone Mitverstellung der resultierenden Eigenfrequenz fN durchzuführen hat. Die Darstellung der drei Kurven in Fig. 1 b soll für ein ideales Verfahren, bei dem ein Frequenzbereich Af von f1 bis f3 der Erregerfrequenz fE während eines duch- zuführenden Verdichtungsvorganges durchlaufen werden soll, folgendes zum Ausdruck bringen : Bereits mit Einnahme der Erregerfrequenz f1 mit Beginn der Bereichsgrenze soll gleichzeitig auch die resultierende Eigenfrequenz fN des schwingfähigen Masse-Feder- Systems auf diesen Wert eingestellt sein. Bei der dann erfolgenden Steigerung der Erre- gerfrequenz fE über den Wert f2 bis hin zu der Bereichsgrenze f3 soll gleichzeitig die resul- tierende Eigenfrequenz fN (und damit die für einen jeden Wert der resultierenden Eigenfre- quenz fN gültige und sich ebenfalls bezüglich der Parameter A und D mitverändernde Reso- nanzkurve) mitgeführt werden. [Es ist noch anzumerken, daß sich ähnliche Verhältnisse wie in Fig. 1 b ergeben, wenn man anstatt des in Fig. 1 b angenommenen sinusförmigen Verlau- fes der Erregerkraft (Kraft-Amplitude AF) über der Zeit einen andersartigen Verlauf der Er- regerkraft über der Zeit zum Einsatz bringt].
Man erkennt auch, daß es im Prinzip zwei gleichwertige Verfahrensweisen geben muß, bei einem Verdichtungsvorgang den zu verdichtende Stoff zu eigenen Stoff-Resonanz- frequenzen der in ihm enthaltenen Gemengeteile innerhalb eines ausgewählten Frequenz- bereiches Af mit hohen Beschleunigungen anzuregen, welche beiden Verfahrensweisen auch in den beiden selbständigen Patentansprüchen 1 und 2 zum Ausdruck gebracht wer- den : - In dem einen Falle wird die verstellbare Erregerfrequenz fE (als unabhängige Variable) nach einer vorgegebenen Ablauf-Funktion verstellt und die verstellbare Eigenfrequenz fN wird in vorgegebener Abhängigkeit (als abhängige Variable) von der vorgegebenen Ablauf- Funktion der Erregerfrequenz fE nachgeführt, wobei die vorgegebene Abhängigkeit z. B. be- inhalten kann, daß ein bestimmter Abstand öf = fN-fE eingehalten wird.
- In dem anderen Falle wird die verstellbare Eigenfrequenz fN (als unabhängige Variable) nach einer vorgegebenen Ablauf-Funktion verstellt und die verstellbare Erregerfrequenz fE wird in vorgegebener Abhängigkeit (als abhängige Variable) von der vorgegebenen Ablauf-
Funktion der Eigenfrequenz fN nachgeführt, wobei die vorgegebene Abhängigkeit ebenfalls z. B. beinhalten kann, daß ein bestimmter Abstand Sf = fN-fE eingehalten wird.
Der Vorteil derartiger Verfahren bedeutet eine erhebliche Einsparung von Erregerkraft und Erregerleistung über den ganzen Frequenzbereich Af und ermöglicht es auch, erst auf die- ser Grundlage ganz andersartige Erreger-Verfahren (im Vergleich mit der Lehre der EP 0 870 585 A1) mit wiederum anders begründeten zusätzlichen Vorteilen einzusetzen. Bei der praktischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann natürlich von dem ange- nommenen idealen Verfahrensverlauf abgewichen werden, so wie es z. B. auch in einigen Unteransprüchen beschrieben ist.
Zur Durchführung der bei dem Verfahren während des Durchfahrens des Frequenzberei- ches Af notwendigen Verstellung der resultierenden Eigenfrequenz fN des schwingfähigen Masse-Feder-Systems sieht die Erfindung unter anderem auch eine Verstellung der resultie- renden Federrate CR der resultierenden Feder des Systems und/oder eine Verstellung der Zusatzkraft Fz vor. Sofern Gebrauch gemacht wird von der Verstellung der resultierenden Federrate CR, kommen unterschiedliche vorrichtungsmäßige Lösungen in Frage, die sich nach den möglichen Federprinzipien richten. Die nachfolgend anhand der Fig. 2 bzw. 3 be- schriebenen Vorrichtungen einer verstellbaren mechanischen Feder bzw. einer verstellbaren hydraulischen Feder zur Verstellung der resultierenden Federrate CR der resultierenden Fe- der des Masse-Feder-Systems zeigen verstellbare Federn, die in Fig. 1a die Feder 108 oder 106 + 108 repräsentieren könnten.
Als Werkstoffe für verstellbare mechanische Federn kommen unter anderem Metallwerk- stoffe, Elastomerwerkstoffe und auch Faser-Verbundwerkstoffe in Frage, wobei die Feder- elemente mit Zug-/Druckspannungen, Biegespannungen wie auch mit Torsionsspannungen beansprucht werden können. Als Federverstellsysteme, die der Verstellung der Eigenfre- quenz fN dienen, kommen ganz generell solche Federverstellsysteme in Frage, mit welchen die pro Halbschwingung in den Federn speicherbare und von der kinetischen Energie ab- geleitete Schwingungsenergie verändert werden kann. Bevor die spezielle Ausführungsvari- ante einer verstellbaren Blattfeder gemäß Fig. 2 erläutert wird, soll anschließend das Funk- tionsprinzip einer erfindungsgemäßen verstellbaren mechanischen Feder mit Bezug auf die in Fig. 1a beschriebenen Begriffe ganz allgemein dargelegt werden : Bei einer bezüglich der Federrate verstellbaren mechanischen Feder kann eine Feder ver- formt werden durch zwei in die Feder von außen eingeleitete Arten von Kräften, nämlich
durch Massenkräfte Fm, welche zwischen der schwingenden Masse m und dem Federele- ment wirksam sind und durch Abstützkräfte Fa, über welche sich das Federelement gegen ein anderes Anschlußteil abstützt. Zur Veränderung der Federrate findet eine Veränderung der feder-wirksamen Länge L des Federelementes statt, welche feder-wirksame Länge L bestimmt wird durch jene Länge des Federelementes, in der die Materialspannungen auf- und abgebaut werden, mit welchen Spannungen die Federenergie gespeichert wird. Oder : Es findet eine Veränderung des feder-wirksamen Federvolumens V des Federelementes statt, wobei das feder-wirksame Federvolumen V bestimmt ist durch jenes Federvolumen, in der die Materialspannungen auf-und abgebaut werden, mit welchen Spannungen die Fe- derenergie gespeichert wird.
Bei einer auf Biegung beanspruchten Feder, z. B. einer Blattfeder, wird die feder-wirksame Länge L oder das federwirksame Volumen V verändert dadurch, daß auf einer gedachten Linie in der Haupterstreckungs-Richtung der Blattfeder die Entfernung L zwischen der Stelle der Einleitung der Massenkräfte und der Abstützkräfte verändert wird, wobei es für die Blattfeder zwei Möglichkeiten der Federbelastung gibt : a) Beim Prinzip B1 der an einem Ende eingespannten und an einem Ende frei beweglichen Blattfeder ist eine Stelle für die Einleitung der einen Art der von außen eingeleiteten Kräfte (z. B. Massenkräfte) und eine Stelle für, die Einleitung der anderen Art der von außen einge- leiteten Kräfte (z. B. Abstützkräfte) vorgesehen. b) Beim Prinzip B2 der an beiden Enden frei beweglichen Blattfeder (Fig. 2) sind eine Stelle für die Einleitung der einen Art der von außen eingeleiteten Kräfte (z. B. Massenkräfte) und zwei Stellen für die Einleitung der anderen Art der von außen eingeleiteten Kräfte (z. B. Ab- stützkräfte) vorgesehen.
Bei einer auf Torsion beanspruchten Feder, z. B. einer Drehstabfeder, werden die Massen- kräfte Fm ersetzt durch Massenkraft-Drehmomente Mm und die Abstützkräfte Fa ersetzt durch Abstützkraft-Drehmomente Ma und es wird die feder-wirksamen Länge L oder das federwirksame Volumen V verändert dadurch, daß auf einer gedachten Linie in der Haup- terstreckungs-Richtung der Drehstabfeder die Entfernung L zwischen der Stelle der Einlei- tung der Massenkraft-Drehmomente Mm und der Abstützkraft-Drehmomente Ma verändert wird, wobei es für die Drehstabfeder zwei Möglichkeiten der Drehmoment-Einleitung gibt : a) Beim Prinzip T1 der an einem Ende eingespannten und an einem Ende frei verdrehbaren Drehstabfeder ist eine Stelle für die Einleitung der einen Art der von außen eingeleiteten Drehmomente (z. B. Massenkraft-Drehmomente) und eine Stelle für die Einleitung der ande-
ren Art der von außen eingeleiteten Drehmomente (z. B. Abstützkraft-Drehmomente) vorge- sehen. b) Beim Prinzip T2 der an beiden Enden frei verdrehbaren Drehstabfeder sind eine Stelle für die Einleitung der einen Art der von außen eingeleiteten Drehmomente (z. B. Abstützkraft- Drehmomente) und zwei Stellen für die Einleitung der anderen Art der von außen eingelei- teten Drehmomente (z. B. Massenkraft-Drehmomente) vorgesehen.
An wenigstens einer Einleitungsstelle der einen Art der von außen eingeleiteten Kräfte oder Drehmomente an einer Feder vom Typ B1 oder T1 und an wenigstens zwei Einleitungsstel- len der einen Art der von außen eingeleiteten Kräfte oder Drehmomente an einer Feder vom Typ B2 oder T2 sind verstellbare Krafteinleitungs-Elemente vorgesehen, welche (bevorzugt auch während der Durchführung von Schwingungen des Resonanz-Vibrators) in einer Richtung hin zu der oder in einer Richtung weg von der wenigstens einen Einleitungsstelle der anderen Art der von außen eingeleiteten Kräfte oder Drehmomente verschoben oder verlagert werden können. Die verstellbaren Krafteinleitungs-Elemente sind bei ihrer mögli- chen Verschiebung oder Verlagerung, mit welcher die feder-wirksame Länge L oder das feder-wirksame Volumen V zum Zwecke der Veränderung der Federrate c der Feder bewirkt wird, natürlich gegen ein entsprechendes Abstützorgan abgestützt. Die Verschiebung oder Verlagerung des benötigten einen oder der benötigten beiden verstellbaren Krafteinleitungs- Elemente wird am besten durch einen translatorisch oder rotatorisch arbeitenden Verstell- Aktuator in bezüglich der Verlagerungs-Strecke vorbestimmbarer Weise bewerkstelligt. So- fern der Verstell-Aktuator motorisch (das heißt unter Anwendung einer Hilfskraft) bewegt wird, soll bevorzugt die Verlagerung der Krafteinleitungs-Elemente von einer zugeordneten Steuerung in vorausbestimmbarer Weise (z : B : programmierbar) durchführbar sein, um damit eine vorbestimmte Eigenfrequenz fN einzustellen.
Die Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verstellung der Federrate kann vorteilhafterweise weiter wie folgt ausgestaltet werden : Ein Resonanz-Vibrator gemäß der Erfindung kann mit nur einer einzigen, in zwei Richtungen belastbaren Feder (z. B. einer ver- stellbare Elastomerfeder) betrieben werden oder aber auch mit zwei Federn, welche bei unterschiedlichen Schwingrichtungen die Speicherung der Federenergie übernehmen (z. B. zwei Blattfedern). Für den Fall, daß zwei Federn zur Speicherung der Federenergie in unter- schiedlichen Schwingrichtungen eingesetzt werden, können folgende Varianten zum Einsatz kommen : Von den beiden zum Einsatz kommenden Federn braucht nur eine als bezüglich der Federrate verstellbare Feder ausgebildet zu werden, da auch auf diese Weise die Ei- genfrequenz fN (bei Durchführung einer Schwingung mit unsymmetrischem Schwin- gungsverlauf pro Periode) variiert werden kann. Um (z. B. beim Einsatz einer Blattfeder) zu
vermeiden, daß nach Abgabe der gespeicherten kinetischen Ergie der schwingenden Masse die entlastete Feder in einer umgekehrten Richtung belastet wird, oder daß es zu einer Un- terbrechung der Kraftverbindung zwischen schwingender Masse des Federsystems und einer Feder kommt, ist es vorgesehen, die Federn des Masse-Feder-Systems gegeneinan- der derart vorzuspannen, daß selbst bei der größten vorgesehenen Schwingweg-Amplitude A es an keiner der Federn nach Abgabe der gespeicherten kinetischen Energie der schwin- genden Masse zu einer Belastung der Federn in umgekehrter Richtung oder zu einer Unter- brechung der Kraftverbindung zwischen schwingender Masse des Federsystems und einer Feder kommt.
Es ist vorteilhaft, als Federwerkstoff anstelle eines metallischen Werkstoffes einen Faser- Verbundwerkstoff, z. B. einen Kohlenfaser-Verbundwerkstoff oder einen Glasfaser- Verbundwerkstoff einzusetzen, da bei Verwendung eines derartigen Verbundwerkstoffes bei vergleichbarer Baugröße im Vergleich zu einem metallischen Werkstoff eine wesentlich hö- here Energiedichte und Verformungs-Willigkeit erzielt werden kann.
In Fig. 2 stellen 200 und 202 Abstützorgane dar, die kraftübertragend mit einem (nicht dar- gestellten) Rahmen (entsprechend 104 in Fig. 1a) verbunden sind. Das Masse-Feder- System besteht aus der oberen (nicht verstellbaren) Feder 204 (die für die weiteren Be- trachtungen von untergeordnetem Interesse ist), der Masse m und der Blattfeder 206. Die Masse m, deren Schwingrichtung durch den Doppelpfeil 230 symbolisiert ist, verfügt an der Unterseite über einen Fortsatz 208, welcher als ein Krafteinleitungs-Element fungiert und die Massenkraft Fm an der nur einmal vorhandenen Einleitungsstelle erster Art 209 mittig in die Blattfeder einführt. Die Blattfeder stützt sich an zwei Einleitungsstellen zweiter Art 211,211' über die Abstützkräfte Fa gegen rollenförmige Krafteinleitungs-Elemente 210 und 210'ab, welche ihrerseits ihre Kräfte auf zugeordnete Rollenträger 212 und 212'übertragen, welchletztere sich schließlich kräftemäßig gegen das Abstützorgan 202 abstützen. Die Haupt-Erstreckungsrichtung der Blattfeder ist durch den Doppelpfeil 240 symbolisiert. Die Doppelpfeile 216 und 216'deuten an, daß die Rollenträger 212 und 212'in beiden Richtun- gen und übrigens auch unter der impulsförmigen Belastung durch die Abstützkräfte Fa ver- schoben werden können. Bei ihrer Verschiebung ist es den Krafteinleitungs-Elemente 210 und 210'auch gestattet, sich zu verdrehen, was durch die Doppelpfeile 218,218'angedeu- tet ist.
Die Verschiebung der Rollenträger 212 und 212'in beiden Richtungen wird synchron vor- genommen, was durch eine Gewindespindel 220 mit gegenläufigem Gewinde bewirkt wird.
Die Gewindespindel 220 wird angetrieben von einer motorisch betriebenen Antriebseinheit
222, die ihrerseits von einer (nicht dargestellten) Steuerung gesteuert wird. Mittels der Steuerung und der Antriebseinheit 222 können die Rollenträger 212,212'und somit die Einleitungsstellen zweiter Art 211,211'für die Abstützkräfte Fa in beliebige vorbestimmbare Positionen gebracht werden, um z. B. die Abstände L1 oder L2 herzustellen. Die in die Stel- lungen L2 gebrachten Rollenträger sind durch Strichlinien angedeutet. Die Abstände L1 und L2 beziehen sich auf die Einleitungsstelle erster Art 209. Für den Fachmann ist klar, daß mit den beliebig einstellbaren Positionen für die Einleitungsstellen zweiter Art 211,211' (innerhalb bestimmter Grenzen) beliebig einstellbare Federraten der Blattfeder verbunden sind. Die an der Masse m angreifende Erregerkraft ist mit Fe bezeichnet und wird erzeugt durch einen (nicht dargestellten) Erreger-Aktuator.
Fig 3 zeigt eine bezüglich ihrer Federrate verstellbare hydraulische Feder 300, bei welcher die von der Masse m des Masse-Feder-Systems abgeleitete dynamische Massenkraft Fm in einen Federkolben 302 eingeleitet wird, welcher in einem Kompressionsgehäuse 308 be- weglich angeordnet ist, was durch den Doppelpfeil 306 symbolisiert ist. Der Kolben wirkt gegen ein kompressibles hydraulisches Medium 310, welches in einem Kompressionsraum 326 zwischen dem Kompressionsgehäuse 308 und einem Verstellkolben 312 eingeschlos- sen ist und welches durch die durch den Federkolben verursachte Kompression als eine Feder wirkt. Die Federrate der hydraulischen Feder ist definiert durch die Größe des Volü- mens des kompressiblen Mediums. Die durch das Kompressionsgehäuse 308 ebenfalls zu übertragende Massenkraft Fm erzeugt als Reaktionskraft eine Abstützkraft Fa, mit welcher das Kompressionsgehäuse gegen ein Abstützorgan 304 abgestützt wird. Die hydraulische Feder 300 könnte in Fig. 1 a anstelle der Feder 108 eingebaut sein.
Im Zylinderraum 314 des Kompressionsgehäuses ist der Verstellkolben 312 untergebracht, welcher drehfest mit der Kolbenstange 320 verbunden ist. Die Kolbenstange verfügt auf einem Teil ihrer Oberfläche über ein Außengewinde 322, welches mit einem Innengewinde 324 im Kompressionsgehäuse im Eingriff ist. Bei einer erzwungenen Drehung der Kolben- stange 320 wird der Verstellkolben 312 gleichzeitig rotatorisch und translatorisch bewegt (letzteres angedeutet durch den Doppelpfeil 316) und damit auch die Größe des Kompres- sionsraumes 326 verstellt. Die Drehung der Kolbenstange 320 wird durch einen Verstell- motor 330 bewirkt, in den die Kolbenstange 320 eingeführt und in dem sie auch axial gela- gert ist. Während der Drehung des Motors (symbolisiert durch den Doppelpfeil 332) wird das Gehäuse 338 des Motors translatorisch verlagert, wobei es mit seiner Unterseite auf einer Gleitfläche 336 des Kompressionsgehäuses gleitet. Unterseite und Gleitfläche bilden dabei gleichzeitig eine Geradführung, mit welcher eine Verdrehung des Gehäuses 338 verhindert wird.
Der Kompressionsraum 326 ist über eine Leitung mit einer Pumpe P verbunden, die durch einen Motor M antreibbar ist. Durch eine Drehrichtungsumkehr des Motors (angedeutet durch Doppelpfeil 342) gesteuert, kann die Pumpe P ein hydraulisches Volumen entweder von einem Tank T in den Kompressionsraum 326 fördern oder umgekehrt von dem Kom- pressionsraum in den Tank.
Die Verstellung der Federrate der hydraulischen Feder geschieht durch eine Veränderung der Größe des Volumens des kompressiblen hydraulischen Mediums 310 wie folgt : Gleich- zeitig mit einer Verstellung der Größe des Kompressionsraumes 326 durch den Verstellkol- ben 312 wird auch eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Volumens des hydraulischen Mediums 310 durch die Pumpe P vorgenommen. Der synchrone Verlauf beider Funktionen wird durch eine entsprechende Steuerung des Verstellmotors 330 und des Pumpen-Motors M gewährleistet. Beide synchron verlaufenden Funktionen können auch während des Ver- dichtungsvorganges durchgeführt werden, was dadurch erleichtert bzw. ermöglicht wird, daß in jeder Schwingungsperiode der Druck in dem Kompressionsraum 326 einmal ein Minimum erreicht.
In Fig. 4 ist die Erzeugung einer Zusatzkraft Fz unter Einsatz eines hydraulisch-pneuma- tischen Druckspeichers 400 gezeigt. Ein Verdrängergehäuse 402 enthält einen Zylinderraum 404, in welchem ein Trennkolben 406 verschieblich untergebracht ist. Auf der linken Seite des Trennkolbens befindet sich im Zylinderraum 404 ein komprimiertes Gas 440, dessen im Prinzip vorhandene Federeigenschaft durch ein Federsymbol 408 symbolisiert wird. Auf der rechten Seite des Trennkolbens befindet sich im Zylinderraum 404 ein hydraulisches Medi- um 410, welches über eine Leitung 412 mit einem Ventil 414 mit drei Stellungen verbunden ist. In der Stellung 1 des Ventils ist das hydraulische Medium mit einer Druckquelle Qp ver- bunden, deren Druck größer ist als der durchschnittliche Druck p in dem hydraulischen Me- dium, so daß das Volumen des hydraulischen Mediums unter Verschiebung des Trennkol- bens nach links und unter Erhöhung des Druckes des komprimierten Gases 440 sich ver- größert. In der Stellung 2 des Ventils 414 ist das hydraulische Medium mit dem Tank T ver- bunden und das Volumen des hydraulischen Mediums wird unter Verschiebung des Trenn- kolbens nach rechts und unter Eniedrigung des Druckes des komprimierten Gases verklei- nert. Auf diese Weise kann der Druck p des hydraulischen Mediums 410 auch während eines Verdichtungsvorganges in bestimmten Grenzen kontinuierlich verändert werden.
Ein Verdrängerkolben 420 ist in einem entsprechenden Zylinderraum des Verdrängergehäu- ses 402 beweglich angeordnet und ist mit der Kraft Fz beaufschlagt, welche der Größe der
durch den hydraulischen Druck p auf den Verdrängerkolben ausgeübten hydraulischen Kraft entspricht. Da der Verdrängerkolben seine Kraft direkt oder indirekt auf die schwingende Masse m überträgt, führt er auch deren Schwingbewegungen 430 mit durch. Das bei der Durchführung der Schwingbewegungen durch den Verdrängerkolben 420 verdrängte hy- draulische Volumen bewirkt auch kleine Verschiebebewegungen 442 am Trennkolben 406, welche definitionsgemäß aber eine nur geringe Veränderung des Druckes des komprimier- ten Gases 440 bewirken sollen, so daß die Kraft Fz im wesentlichen konstant bleibt. Die ganze Anordnung des Druckspeichers 400 mit seinem Verdrängerkolben 420 kann man sich in Zusammenarbeit mit dem in Fig. 1a gezeigten Masse-Feder-System derart vorstellen, daß sie parallel geschaltet ist zu den Federn 106 oder 108 oder z. B. aber auch, daß sie in Fig.
1 a anstelle der Feder 106 eingesetzt ist.
Ganz allgemein kann noch folgendes festgestellt werden : Die mittels der Erfindung durch- führbare Funktion der gleichzeitigen Verstellung der Erregerfrequenz fE und der Eigenfre- quenz fN ist auch noch sinnvoll einsetzbar, wenn eine gleichzeitige Verstellung der Erreger- frequenz fa und der Eigenfrequenz fN auch bei abgeschaltetem oder unterbrochenem Ver- dichtungsbetrieb erfolgt. Auch in diesem Falle sind die Vorteile einer verringerten Erregerlei- stung oder einer verringerten Erregerkraft für den Fall nutzbar, daß die Verdichtungsein- richtung auf eine andere Erregerfrequenz fE umgestellt werden muß, um den Bedürfnissen bei der Verdichtung der kornförmigen Stoffe zu entsprechen.
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