DE3852948T2 - Schwingungsenergieerzeuger. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Anordnung zum Herbeiführen bzw. Erzeugen einer periodisch variierenden Kraft.
• Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei Schwingungsenergieerzeugern eines Typs, bei dem Energie aus einem gepumptem Hydraulikfluid abgeleitet wird und welcher so angeordnet ist, daß eine Antriebskraft mit periodisch variierender Amplitude erzielbar ist.
• Diese Erfindung kann erhebliche mechanische Energie schwingender Art bei Frequenzen von etwa 20 Hertz bis in die Größenordnung von mindestens etwa 1000 Hertz, einschließlich des schwierigen Bereichs von 200 - 500 Hertz bereitstellen.
• Bisher verwendete Vorrichtungen wie rotierende Gewichte sind mit einem erheblichen Problem behaftet, daß sie auf mechanischen Teilen wie Lagern beruhen, die nicht wirtschaftlich ausgestaltet werden können so daß sie den auftretenden Kräften standhalten.
• Die Größenordnungen von Energie bzw. Kraft, mit der sich die Erfindung beschäftigt, liegen im Bereich der Energie bzw. Kraft, die zum Eintreiben von Pfählen erforderlich ist.
• Desweiteren kann bei bekannten Vorrichtungen das Verfahren zum Erzeugen solcher Kräfte zu Kräften führen, die eine Reaktion bzw. Wirkung in einer Anzahl von Richtungen entfalten, was zur Einleitung nicht nur von äußeren bzw. Fremdkräften sondern auch von störenden Kräften führt, die entweder nutzlos sind oder einen schädlichen Einfluß auf einen gewünschten Erfolg haben.
• Solches kann beispielsweise der Fall sein, wenn eine Vorrichtung mit einem rotierenden Gewicht verwendet wird, um Grund- bzw. Bodenwellen zur Untersuchung von Charakteristika der Erde unterhalb der Oberfläche zu erzeugen.
• Ein Beispiel für eine Vorrichtung, die Hydraulikfluid zum Erzeugen von schwingenden Stößen verwendet, ist im Australischen Patent 479534 von A/S Moelven Brug erläutert. Diese weist jedoch Schwierigkeiten insofern auf, als daß das Drehventil, durch welches das Hydraulikfluid gesteuert wird, verwendet wird, um eine Reaktionswirkung zu erzielen und daß das umgebende Gehäuse an der Last angebracht ist, an der die Hydraulik-Kupplungen in seitlicher Anordnung zur erwarteten Reaktionsbewegung vorgesehen sein müssen.
• Bei dieser Anordnung führen die erheblichen Reaktionskräften ausgesetzten, die Hydraulikleitungen verbindenden Kupplungen zu deutlichen Einschränkungen der Gesamtenergie bzw. -kraft, die auf diese Weise erzeugbar ist. Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, einige der mit bisherigen Vorschlägen einhergehenden Schwierigkeiten zu vermeiden.
• Die US-A-3678803 offenbart eine Anordnung zum Herbeiführen bzw. Erzeugen einer periodisch variierenden Kraft, umfassend einen Trägheitskörper, ein im Trägheitskörper angeordnetes Ventil, an einer Lasteinheit befestigbare und gegenüber dem Trägheitskörper verschiebbare Gehäusemittel, eine mit dem Trägheitskörper verbundene Fluiddruckquelle, Mittel zum Steuern des Ventils, um das Fluid unter Druck periodisch und abwechselnd in eine erste Arbeitskammer und dann in eine zweite Arbeitskammer zu leiten, wobei jede Arbeitskammer durch die Gehäusemittel und den Trägheitskörper definiert ist, und (zwar) derart, daß das Einführen von Fluid unter Druck in die erste Kammer eine Kraft bewirkt oder herbeiführt, welche die Gehäusemittel zu einer Bewegung in einer ersten Richtung relativ zum Trägheitskörper zwingt, und in welcher Richtung die Gehäusemittel relativ zum Körper bewegbar sind, und wobei die Einführung von Fluid unter Druck in die zweite Kammer eine Kraft bewirkt oder herbeiführt, welche die Gehäusemittel zu einer Bewegung in einer zweiten Richtung zwingt, welche der erstgenannten Richtung entgegengesetzt ist und in welcher zweiten Richtung die Gehäusemittel relativ zum Körper bewegbar sind. Der Oberbegriff des Anspruches 1 basiert auf dieser Offenbarung.
• Die die Erfindung davon unterscheidenden Merkmale sind im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegeben.
• Vorzugsweise ermöglicht das Ventil ein Ablassen des Fluids unter Druck aus den betreffenden Arbeitskammern.
• Vorzugsweise ist das Fluid unter Druck ein(e) Hydraulikfluid bzw. -flüssigkeit und es sind Mittel vorgesehen, um die Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Trägheitskörpers zum Ventil zum Richten zu den Arbeitskammern zu leiten, sowie Mittel, um die Hydraulikflüssigkeit im Anschluß an das Ablassen aus einer Arbeitskammer durch den Trägheitskörper zu leiten.
• Vorzugsweise ist das Ventil eine mechanische Vorrichtung, die für Drehung angetrieben wird, um damit das abwechselnde und periodische Leiten des Fluids unter Druck zu bewirken.
• Vorzugsweise umfaßt der Trägheitskörper zwei koaxial miteinander fluchtende Leitungen, nämlich eine innere Leitung und eine äußere Leitung, wobei dadurch ein erster Durchgang durch den Trägheitskörper zwischen der inneren Leitung und der äußeren Leitung und ein zweiter Durchgang durch die innere Leitung festgelegt sind.
• Vorzugsweise umfassen die Mittel zum Herbeiführen einer Drehung des Ventils eine innere Leitung, die um ihre eigene Zylinderachse drehbar ist und deren Ende eine ventilartige Wirkung in bezug auf Öffnungen durch eine äußere Leitung zu bewirken vermag.
• Vorzugsweise sind die Gehäusemittel gegenüber dem Trägheitskörper gleitend verschiebbar, indem sie dichtend und gleitend für Gleitbewegung längs der Axialrichtung der den Trägheitskörper definierenden Leitungen verbunden sind.
• Vorzugsweise sind die Mittel zum Bewirken einer Steuerung der Größe der durch das Ventil bewirkten Richtungsänderung in der Geschwindigkeit steuerbar.
• Einer der bedeutendsten Vorteile der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß im wesentlichen alle Teile, die einen Trägheitswiderstand bzgl. einer Schwingung bieten, in nur einer der Komponenten, nämlich dem Trägheitskörper angeordnet sind, wodurch ermöglicht wird, das Gehäuse verhältnismäßig leicht auszubilden. Das erlaubt außerdem, das Trägheitszentrum der Last in einem größerem Abstand von der Erzeugungsquelle zu halten, als das sonst der Fall sein könnte.
• Der Vorteil besteht darin, daß ein Resonanzknotenpunkt daher ebenfalls in einem größeren Abstand von der Erzeugungsquelle gehalten werden kann, was deutliche Vorteile bieten kann.
• Desweiteren werden auch die Kupplungen zum Zuführen von Fluid unter Druck oder insbesondere von Hydraulikfluid unter Druck wesentlich sicherer sein, wenn sie an dem im wesentlichen feststehenden bzw. stationären Trägheitskörper angebracht sind.
• Vorzugsweise ist die Anordnung ausgelegt, um im Bereich von 200 - 500 Hertz betrieben zu werden und es sind Mittel vorgesehen, um das Ventil so zu steuern, daß es rotieren könnte, um eine schwingende Energieerzeugung innerhalb dieses Frequenzbereichs zu bewirken.
• Ein bedeutendes Merkmal betrifft die Entdeckung, daß entweder in der Strömungsmenge bzw. -geschwindigkeit oder der Druckänderung des unter Druck zugespeisten Fluids feststellbare Charakteristika verwendet werden können, um zu bestimmen, ob eine Antriebs- bzw. Anregungsfrequenz entweder über oder unter einer Resonanzfrequenz der angebrachten Last liegt.
• Es ist allgemein bekannt, daß dann, wenn ein Schwingungs- Erzeugungsgerät eine Last bei einer Dominant- bzw. Grundresonanzfrequenz antreiben bzw. erregen kann, die Wirkung jeder Antriebskraft extrem effizient eingesetzt werden kann, und zwar in einem Ausmaß, daß die Grenze der effektiven Wirkung nur durch andere Mittel begrenzt sein wird.
• Solche anderen Mittel können die insgesamt verfügbare Kapazität des gepumpten Hydraulikfluiddrucks oder der -geschwindigkeit sein, oder es kann die Gesamtbegrenzung innerhalb der Hydraulik-Zuführleitungen sein, oder es kann natürlich eine Frequenzänderung auftreten, derart, daß die Übereinstimmung der Antriebs- bzw. Erregungsfrequenz mit einer Resonanzfrequenz der Last nur in dem Maß gesteuert wird, wie es zum Erreichen der gewünschten Aufgabe erforderlich ist. Daher kann ein Einhalten der Frequenz unmittelbar neben der Vorzugsresonanzfrequenz für die Zwecke ausreichend sein.
• Alternativ können in dem Hydraulikstrom Mittel zum Steuern des Gesamt-Volumenstrommenge bzw. -geschwindigkeit eingesetzt werden oder es können den Umständen entsprechend geeignete Mittel zum Steuern des Drucks vorgesehen werden.
• Es ist jedoch geplant, daß, ohne diese Einschränkungen, die Vorrichtung Kräfte jenseits ihrer Belastbarkeit erzeugen kann und folglich ausfällt, wenn die Vorrichtung bei Resonanz gehalten wird.
• Da das Gerät mit den bisher beschriebenen Merkmalen bei einer Frequenz gehalten werden kann, welche im wesentlichen unabhängig von der Größe der Belastung bzw. Beladung sein kann, insoweit, als daß die Steuerung der Rotation des Ventils von der mit dem Ventil gesteuerten Last unbeeinflußt ist, ist es sehr überlegenswert, eine Schwingungsfrequenz einzuhalten, die mit einer Frequenz erzeugt wird, die mit der Resonanz übereinstimmt oder die sich tätsächlich schnell ändern kann, um einer sich ändernden Resonanzfrequenz zu folgen.
• Eines der Probleme beim Feststellen von möglicher Resonanz besteht darin, zu bestimmen, ob die angebotene Frequenz höher oder niedriger ist als die Resonanzfrequenz der Last.
• Dabei wurde nun eine Entdeckung gemacht, welche eine solche Möglichkeit nun bereitstellt; sie besteht darin, daß Änderungen im Hydraulikfluiddruck über der Zeit oder Änderungen in der Strömungsmenge bzw. -geschwindigkeit über der Zeit auftreten, die charakteristisch unterschiedlich sind, wenn die Geschwindigkeit des Speisefrequenzgenerators über oder unter der Resonanzfrequenz der angetriebenen Last liegt.
• Ein solcher Wellenformunterschied kann entsprechend verwendet werden, um die Wirkung des Steuerventils zu steuern (bei einem rotierbaren Ventil ist das die Rotationsgeschwindigkeit), wobei diese dann natürlich gehalten oder auf geeignete Weise geändert werden kann, um die Frequenz im wesentlichen in Übereinstimmung mit der Resonanzfrequenz der angetriebenen Last zu bringen.
• Die Gründe für diese Änderung der Wellenform scheinen darin zu liegen, daß bei der Reaktion bzw. Gegenwirkung der Last auf den aufgebrachten Hydraulikdruck eine von zwei Reaktionen vorherrscht, insbesondere eine Art Trägheitsreaktion oder eine Art elastische bzw. rückfedernde Reaktion, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Antriebskraft die Last über oder unter der Resonanzfrequenz antreibt bzw. anregt.
• Entsprechend kann man erwarten, daß die Trägheitswirkungen bei einem anfänglichen Beginn der Aufbringung einer Kraft, wo die Frequenz höher ist als die Resonanz, eher vorherrschen und daß der elastische bzw. rückfedernde Effekt vorherrscht, wo die Frequenz niedriger ist als die Resonanz, sodaß jeder Druckaufbau im Hydraulikfluid eine charakteristische Form aufweist, die im wesentlichen den entsprechenden negativen oder positiven Anstieg bzw. Steigung zeigt.
• Die Erfindung ist anhand der Ausführungsformen noch besser verständlich, wobei diese nun anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, worin zeigen:
• Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein Gerät gemäß einer ersten Ausführungsform,
• Fig. 2 dieselbe Ansicht derselben Ausführungsform wie in Fig. 1, mit einem von der Ansicht in Fig. 1 inkremental gedrehten Drehventil,
• Fig. 3 eine nicht genau maßstäbliche Schnittdarstellung des Endes des Drehventils, das bei der ersten Ausführungsform verwendet wird,
• Fig. 4 eine zweite Ausführungsform, welche für eine Torsions- bzw. Dreh-Vibration anstelle der Vibration in Längsrichtung vorgesehen ist,
• Fig. 5 eine nicht genau maßstäbliche Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 4,
• Fig. 6 Wellenformen, anhand denen die Ermittlung der Geschwindigkeit des Antriebsgenerators als überhalb oder unterhalb der Resonanzfrequenz der angebrachten Last liegend bestimmt wird und
• Fig. 7 eine Darstellung einer Anordnung in schematischer Übersicht, zur Verdeutlichung der Art und Weise, auf welche eine Rückkopplungssteuerung die Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit des Geräts bewirken und dieses in Resonanz mit der Last bringen und es dabei halten kann.
• Im folgenden wird im Detail auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei in den Figuren 1 und 2 ein Trägheitskörper 1 und ein Gehäusemittel 2 dargestellt sind.
• Bei dem Trägheitskörper 1 gibt es zwei axial miteinander fluchtende zylindrische Leitungen, welche eine äußere Leitung 3 und innere Leitung 4 umfassen, wobei letztere an ihrem unteren Ende 5 ein Drehventil 6 bildet.
• Das Drehventil 6 ist um seinen Umfang herum mit Stufen versehen bzw. in Abschnitte unterteilt, sodaß mehrere Zufuhr- bzw. Zuspeisekanäle 7 und Ablaßkanäle 8 gebildet werden.
• Die Ablaßkanäle 8 weisen ein blockiertes oberes Ende 9 auf, wobei für Hydraulikfluid durch Öffnungen 10 ein Zugang in die Mitte der Leitung 4 besteht.
• Im Gegensatz dazu weist der Zuspeisekanal 7 in jedem Fall bei 12 einen offenen Zugang zum Zuspeise-Hydraulikfluid 13 auf, welches unter Druck zugespeist wird.
• Mehrere Öffnungen 14 sind in den gleichen Stufen- bzw. Schrittabständen um den Umfang des Drehventils 6 angeordnet, wie die jeweiligen Zuspeisekanäle 7 im einem Fall oder die Ablaßkanäle 8 im anderen Fall, jedoch so, daß in jeder inkrementalen bzw. schrittweisen Stellung des Drehventils 5 (6) die Zuspeisekanäle 7 mit einer solchen Öffnung 14 übereinstimmen und dadurch Hydraulikfluid in eine erste Arbeitskammer 15 geleitet wird.
• Auf dieselbe Weise gelangt Hydraulikfluid innerhalb einer zweiten Arbeitskammer 16 durch mehrere Öffnungen 17 in der Wand des Trägheitskörpers 1 hindurch und wird daher durch den Ablaßkanal 8 zuruck in die Ablaßleitung geleitet, welche die innere Leitung 4 umfaßt.
• Mit einer inkrementalen bzw. schrittweisen Drehung um die zylindrische Achse des Drehventils 6 wird das Hydraulikfluid unter Druck sodann umgeleitet, sodaß dann, wenn es durch den ringf örmigen Zwischenraum zwischen der jeweiligen äußeren Leitung 3 und der inneren Leitung 4 geleitet wird, es durch die Öffnung 17 hindurch in die Arbeitskammer 16 geleitet wird und somit als Reaktion bzw. durch Gegenwirkung einen resultierenden Schub auf das Gehäuseelement 19 ausübt, welches dann zur Bewegung in Richtung des Pfeils 20 veranlaßt wird, während gleichzeitig Hydraulikfluid in der Arbeitskammer 15 durch Öffnung 14 abgelassen werden kann, um durch Öffnungen 10 zu dem mittig durch die innere Leitung 4 verlaufenden Durchgang zurückzugelangen.
• Auf diese Weise wird aufgrund des periodischen und abwechselnden Leitens von Fluid zu jeder Seite des Kolbenelements 21 eine entsprechende periodische und abwechselnde wechselnde Kraft bzgl. des Gehäuses 2 und auf jede Last, die typischerweise an dessem Ende 22 angebracht werden könnte.
• Aus dem folgenden geht auch hervor, daß das Gehäuse 2 sich bewegen kann, während eine abdichtende Verbindung zwischen den zueinander passenden Flächen bei 23 und wiederum bei 24 beibehalten wird.
• Desweiteren ist das Gehäuse 2 außerdem aus einem unteren bzw. Bodenelement 25 und einem oberen Element 26 aufgebaut, die beide über Schraubengewinde an dem äußeren Gehäuse 27 angeschraubt sind.
• Drehantriebsmittel sind mit dem oberen Ende der inneren Leitung 4 verbunden, welche ein Konstanthalten der Drehgeschwindigkeit, d.h. der Geschwindigkeit mit der das Drehventil 6 um seine eigene zylindrische Achse rotiert, oder dessen Veränderung gemäß herkömmlicher Steuertechniken ermöglichen.
• Außerdem wird das Hydraulikfluid natürlich unter Verwendung von herkömmlichen Leitungsverbindungen zugespeist und abgeführt.
• Der wesentliche Gesichtspunkt besteht darin, daß bei der dargestellten Anordnung der Trägheitskörper 1 das meiste des auf dem Weg entlang der Richtung der verschiedenen Leitungen 3 und 4 befindlichen Hydraulikfluids umfaßt, und selbstverständlich auch jeden Drehantriebsmechanismus umfassen wird, der im wesentlichen damit verbunden ist.
• Von einiger Bedeutung ist auch die Tatsache, das durch Verwendung der dargestellten Anordnung die Strömungsmenge bzw. -geschwindigkeit des Hydraulikfluids im wesentlichen konstant gehalten werden kann, indem dessen Richtung beim Strömen durch den Durchgangskanal 7 im wesentlichen als eine Zuspeisung beibehalten wird, und das zurückgeführte Hydraulikfluid durch den Durchgang 18 ebenfalls im wesentlichen bei konstanter Geschwindigkeit gehalten wird.
• Die geringe Menge an Hydraulikfluid, die seine Richtung ändern muß, ist auf die beschränkt, die in die verhältnismäßig kleinen Arbeitskammern 15 und 16 gelangt und diese verläßt.
• Desweiteren kann erwartet werden, daß nur eine kleine bzw. geringe Reaktions- oder Gegenwirkung gegen jeden Drehantrieb des Drehventils besteht, egal, ob eine im wesentlichen große Last oder eine kleine Last anliegt, sodaß erwartet werden kann, daß die Antriebsgeschwindigkeit bei verhältnismäßig geringen Energieanforderungen relativ konstant gehalten werden kann.
• In den Fig. 4 und 5 sind Details einer Baugruppe der zweiten Ausführungsform dargestellt, die erhebliche Ähnlichkeit mit der ersten Ausführungsform aufweist, wobei der Antrieb jedoch ein Torsions- bzw. Drehwirkung anstelle einer Wirkung in Längsrichtung hervorruft.
• Entsprechend ist dort ein Trägheitskörper 30 dargestellt, der eine äußere Leitung 31 und eine innere Leitung 32 aufweist, an deren unterem Ende bei 33 ein Drehventil vorgesehen ist, das mehrere in schrittweisen Abständen angeordnete Kanäle aufweist, von denen einige zum Leiten von Fluid unter Druck durch den ringförmigen Durchgang 34, durch den Durchgang 35 und durch die Öffnung 36 in eine erste Arbeitskammer 37 wirken.
• Gleichzeitig kann Fluid innerhalb der Arbeitskammer 38 durch Öffnung 39, Richtungskanal 40 und Öffnungen 41 austreten.
• Das Fluid gelangt sodann durch den durch den inneren Kern der zylindrischen Form der inneren Leitung 32 gebildeten Durchgang 42.
• Bei Drehung der inneren Leitung 32 wird der Richtungskanal 35 andererseits Fluid unter Druck durch Öffnung 39 und in die Arbeitskammer 38 leiten, während gleichzeitig Fluid innerhalb der Arbeitskammer 37 durch Öffnung 36 austritt und durch Öffnungen 41 in den Entlastungsdurchgang 42 gelangt.
• Die jeweiligen Arbeitskammern 37 und 38 befinden sich innerhalb eines Gehäuses 43, das in der jeweiligen Druckrichtung relativ drehbar ist, welche durch diese Drehwirkung des Drehventils 33 hervorgerufen wird, indem es zunächst um die zusammen passenden zylindrischen Flächen bei 44 und die planaren Flächen 45 frei drehen kann.
• Eine passende Last, beispielsweise das Element 46, an dem jede Last oder anzutreibende Baugruppe angebracht werden kann, kann an dem Gehäuse 43 befestigt werden.
• Wiederum kann die Antriebsgeschwindigkeit des Drehventils 33 durch einen geschwindigkeitsgesteuerten Antriebsmotor gesteuert werden, und die Verbindung der Hydraulikversorgüng kann durch Standardtechniken erfolgen.
• Gemäß Fig. 7 ist ein Antriebsgenerator 50 für Vibration in Längsrichtung mit einer Last 51 verbunden, die in diesem Fall mit einem Schneidkopf 52 gekoppelt ist.
• Der Generator 50 ist jedoch mit einer Hydraulik- Pumpeinrichtung 53 gekoppelt, die einen elektrischen Antriebsmotor 54 und eine variable Verdrängungspumpe 55 umfaßt.
• Geeignete Speichermittel sind vorgesehen, die zum Sammeln des Ausstoßes durch die Leitung 57 und selbstverständlich zum Zuführen von Fluid unter Druck durch die Leitung 58 wirken.
• Um eine Messung der im Generator 50 auftretenden Druck- und Strömungsmengen- bzw. -Strömungsgeschwindigkeitskomponenten durchzuführen, werden ein Drucksensor bei 59 und ein Tachometer-Geschwindigkeitsabnehmer bei 60 eingesetzt, die beide (bzw. deren Signale) einem Phasenkomparator 61 zugeführt werden, von dem die passende Phasenbeziehung abgeleitet werden kann, wobei ein Fehlersignal sodann über die Leitung 62 in einen Servo-Steuerantrieb 63 zugespeist wird.
• Dieser wiederum sendet ein Signal in Abhängigkeit einer Vorgabe 64 zu einem Servomotor bei 65.
• Auf diese Weise kann eine geeignete Einstellung verwirklicht werden, um die Geschwindigkeit zu verfolgen und zu korrigieren, bis diese, falls erforderlich, mit der Resonanz des kombinierten Gehäuses und jeder befestigten Last übereinstimmt.
• Die Information betreffend die Druckwellenform geht insbesondere aus Fig. 6 hervor, welche Vergleichsinformationen von drei geringfügig unterschiedlichen Frequenzen, und zwar unter, bei und über der Resonanz darstellt, die die Änderung in der Wellenform bzgl. des Drucks in den Arbeitskammern verdeutlichen.
• Die untere Wellenform in jedem Fall zeigt ein Ableseergebnis von einem Tachometer, das durch ein Spulenventil angetrieben wird, das das Fluid zu den jeweiligen Arbeitskammern abmißt. Diese Wellenform wird als eine Frequenzreferenz verwendet und besitzt eine feste aber unspezifizierte Phasenbeziehung mit den Schlitzeinlässen und -auslässen. Für die gezeigte Darstellung bzw. Anzeige wird der Referenzfrequenzausgang verwendet, um ein die Druckwellenformen aufzeichnendes Oszilloskop zu schalten bzw. zu triggern und die Anzeige bietet eine Zeitreferenz für jeden Zyklus selbst bei sich ändernder Frequenz.
• Der gemessene Druck der Arbeitskammer (die "Druck"-Seite) ist mit einem Anstieg zur Unterseite der Seite hin aufgezeichnet. Der Druck in der anderen Arbeitskammer ist im wesentlichen gleich, aber um 180º oder um einen halben Zyklus zeitlich versetzt.
• Dieser spezielle verwendete Test zeigt eine Resonanzfrequenz unmittelbar unterhalb von 255 Hertz, wobei bei dieser Frequenz der Druck in den Arbeitskammern geringer ist als bei Frequenzen auf beiden Seiten der Resonanz.
• Entsprechend ist es für eine Bedienperson möglich, den Wechsel in der Wellenform visuell zu beobachten um die Drehgeschwindigkeit des Drehventils und somit die Antriebsfrequenz von Hand zu steuern.
• Es ist jedoch selbstverständlich, daß durch Vorsehen von elektronischen Detektormitteln zum Detektieren dieser Änderung eine Steuereinrichtung geschaffen werden kann, um eine Antriebsfrequenz bei oder nahe der Resonanz hinsichtlich jeder angetriebenen Last zu halten. Somit sind Mittel angeordnet, um einen Grundspeisedruck des in die jeweiligen Arbeitskammern eingespeisten Fluids zu ermitteln und weitere Mittel sind vorgesehen, die auf die Wellenform dieser Drücke so reagieren bzw. ansprechen, daß bei einem negativen Gefälle bzw. Steigung eine Verlangsamung der Antriebsgröße des Ventils und bei einem positiven Gefälle bzw. Steigung eine Erhöhung der Antriebsgröße herbeigeführt wird.
• Es ist zu beachten, daß die Phasenbeziehung der vorliegenden Wellenform im Vergleich mit den Zulassöffnungen ein empfindlicherer Indikator der Beziehung der Antriebsfrequenz zur Resonanzfrequenz darstellt. Es ist zu beachten, daß bei 251 Hertz die Druckspitze um die Linie "O" zurückliegt und bei 256 Hertz in diesem Zeitereignis vorausläuft.
• Die Linie "O" wurde als der Mittelpunkt der Zulaßöffnung bei 254 Hertz gewählt. Selbst bei 254 Hertz zeigt die Druckwellenform eine geringe Verzögerung, welche andeutet, daß die Resonanzfrequenz gerade etwas größer als 254 Hertz ist. Die Größe dieser Phasenwirkung für eine Frequenzverschiebung von nur 1 Hertz (0,4%) bedeutet, daß ein geeignetes analoges PLL- Verfahren ("phase locked loop"-Verfahren) verwendet werden kann, um diesen Effekt zu berechnen und zum Erzeugen eines Antriebsfehlersignals zum Steuern der Frequenz und zum genauen Beibehalten derselben bzgl. der Resonanz zu verwenden.

Claims (11)

1. Anordnung zum Herbeiführen bzw. Erzeugen einer periodisch variierenden Kraft, umfassend einen Trägheitskörper (1, 30), ein im Trägheitskörper angeordnetes Ventil (6, 33), an einer Lasteinheit befestigbare und gegenüber dem Trägheitskörper verschiebbare Gehäusemittel (2, 43), eine mit dem Trägheitskörper verbundene Fluiddruckquelle (13), Mittel zum Steuern des Ventils (6, 33), um das Fluid unter Druck periodisch und abwechselnd in eine erste Arbeitskammer (15, 37) und dann in eine zweite Arbeitskammer (16, 38) zu leiten, wobei jede Arbeitskammer durch die Gehäusemittel (2, 43) und den Trägheitskörper (1, 30) definiert ist, und (zwar) derart, daß das Einführen von Fluid unter Druck in die erste Kammer (15, 37) eine Kraft bewirkt oder herbeiführt, welche die Gehäusemittel (2, 43) zu einer Bewegung in einer ersten Richtung relativ zum Trägheitskörper (1, 30) zwingt, und in welcher Richtung die Gehäusemittel relativ zum Körper bewegbar sind, und wobei die Einführung von Fluid unter Druck in die zweite Kammer (16, 38) eine Kraft bewirkt oder herbeiführt, welche die Gehäusemittel (2, 43) zu einer Bewegung in einer zweiten Richtung zwingt, welche der erstgenannten Richtung entgegengesetzt ist und in welcher zweiten Richtung die Gehäusemittel relativ zum Körper (1, 30) bewegbar sind, gekennzeichnet durch Mittel zum Detektieren eines Grundspeisedrucks (59) des in die jeweiligen Arbeitskammern (15, 16, 27, 38) eingespeisten Fluids und Mittel (65), die auf die Wellenform dieser Drücke so ansprechen, daß bei einem negativen Gefälle (Steigung) eine Verlangsamung der Antriebsgröße des Ventils und bei einem positiven Gefälle (Steigung) eine Erhöhung der Antriebsgröße herbeigeführt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Ventil (16, 33) periodisch und abwechselnd ein Ablassen von Fluid im Anschluß an dessen Leiten in die betreffenden Arbeitskammern (15, 16, 37, 38) zuläßt.

3. Anordnung zum Herbeiführen bzw. Erzeugen einer periodisch variierenden Kraft nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, wobei das Fluid unter Druck ein(e) Hydraulikfluid bzw. -flüssigkeit ist und Mittel (14) vorgesehen sind, um die Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Trägheitskörpers (1, 30) zum Ventil (6, 33) zum Richten zu den Arbeitskammern (15, 16, 37, 38) zu leiten.

4. Anordnung zum Herbeiführen bzw. Erzeugen einer periodisch variierenden Kraft nach den unmittelbar vorangehenden Ansprüchen 2 und 3, wobei Mittel (17) vorgesehen sind, um die Hydraulikflüssigkeit im Anschluß an das Ablassen aus einer Arbeitskammer durch den Trägheitskörper (1, 30) zu leiten.

5. Anordnung zum Herbeiführen bzw. Erzeugen einer periodisch variierenden Kraft nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ventil (6, 33) eine mechanische Vorrichtung ist, die für Drehung angetrieben wird, um damit das abwechselnde und periodische Leiten des Fluids unter Druck zu bewirken.

6. Anordnung zum Herbeiführen bzw. Erzeugen einer periodisch variierenden Kraft nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Trägheitskörper (1, 30) zwei koaxial miteinander fluchtende Leitungen (3, 4) aufweist, nämlich eine innere Leitung (4) und eine äußere Leitung (3) wobei dadurch ein erster Durchgang durch den Trägheitskörper (1, 30) zwischen der inneren Leitung (4) und der äußeren Leitung (3) und ein zweiter Durchgang durch die innere Leitung (4) festgelegt sind.

7. Anordnung zum Herbeiführen bzw. Erzeugen einer periodisch variierenden Kraft nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ventil (6, 33) eine für Drehung angetriebene mechanische Vorrichtung ist und wobei die Mittel zum Herbeiführen einer Drehung des Ventils eine innere Leitung (4) umfassen, die um ihre eigene Zylinderachse drehbar ist und deren Ende eine ventilartige Wirkung in bezug auf Öffnungen durch eine äußere Leitung (3) zu bewirken vermag.

8. Anordnung zum Herbeiführen bzw. Erzeugen einer periodisch variierenden Kraft nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gehäusemittel (2, 43) gegenüber dem Trägheitskörper (1, 30) gleitend verschiebbar sind, indem sie dichtend und gleitend für Gleitbewegung längs der Axialrichtung der den Trägheitskörper definierenden Leitungen (3, 4) verbunden sind.

9. Anordnung zum Herbeiführen bzw. Erzeugen einer periodisch variierenden Kraft nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mittel zum Bewirken einer Steuerung der Größe der durch das Ventil (6, 33) bewirkten Richtungsänderung in der Geschwindigkeit steuerbar sind.

10. Anordnung zum Herbeiführen bzw. Erzeugen einer periodisch variierenden Kraft nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anordnung ausgelegt ist, um im Bereich von 20 - 1000 Hz betrieben zu werden.

11. Anordnung zum Herbeiführen bzw. Erzeugen einer periodisch variierenden Kraft nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anordnung ausgelegt ist, um im Bereich von 200 - 500 Hz betrieben zu werden.