DE69630863T2

DE69630863T2 - Ein pulsierendes Vibrationsluftstromgerät

Info

Publication number: DE69630863T2
Application number: DE1996630863
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Mishima-city Morimoto; Yasushi Numazu-city Watanabe; Yoshika Tagatagun Sanada; Sanji Tokuno; Kazue Ikoma-city Murata
Original assignee: Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kyowa Kirin Co Ltd
Priority date: 1995-09-18
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2016-09-18
Also published as: US6062826A; DE69630863D1; EP0787935B1; EP0787935A3; JPH0975848A; EP0787935A2; JP2811057B2

Description

Hintergrund der Erfindung
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtungen im allgemeinen, bei denen exakte Pulsierungs-Schwingungsluft periodisch und kontinuierlich durch das Öffnen und Schließen einer Steueröffnung eines Ventils mittels eines Steuerflächenmechanismus erzeugt werden kann, während druckbeaufschlagte Luft oder Ansaugluft von einer Eintrittsöffnung zu einer Austrittsöffnung befördert wird. Im spezielleren bezieht sich die Erfindung auf einen Pulsierungs-Schwingungsluftgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 2 oder 3.
II. Stand der Technik
Ein Grundprinzip einer solchen Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung ist von dem vorliegenden Erfinder bereits in der japanischen Patentanmeldung Nr. 5-104028 (US-Patent Nr. 5 458 458, erteilt am 17. Oktober 1995 sowie europäische Patentveröffentlichung Nr. 0 625 659, veröffentlicht am 23. November 1994) vorgeschlagen worden.
Die 17 und 18 zeigen die Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung (a), die in der vorstehend genannten Anmeldung vorgeschlagen wird. Die Konstruktion und Arbeitsweise sind wie folgt.
Eine Pulsierungsluft-Übertragungsöffnung (c) und zwei Anschlußöffnungen für ein Gebläse (d, e) sind um eine Außenwand eines zylindrischen Gehäuses (b) herum vorgesehen. Eine Ventilplatte (f) dreht sich in dem Gehäuse (b), und zwar begleitet von der Rotation einer Achse (i), die mit einem Antriebsmotor (nicht gezeigt) verbunden ist, wobei das Innere des Gehäuses (b) durch die Ventilplatte (f) in zwei Räume (g, h) geteilt ist.
Wenn die Ventilplatte (f) sich kontinuierlich in der einen Richtung dreht, während sie die Verbindungsöffnungen (d, e) mit einer Zuführungsöffnung (k) bzw. einer Ansaugöffnung (b) eines Gebläses (j) in Verbindung bringt, werden abwechselnd Überdruck und Unterdruck erzeugt, so daß pulsierende Schwingungsluft von der Übertragungsöffnung (c) abgegeben wird.
Es gibt jedoch Raum für Verbesserungen, da es zu einer Leckage von stark druckbeaufschlagter Luft zwischen der Ventilplatte (f) und der inneren Oberfläche des Gehäuses (b) kommt, wenn stark druckbeaufschlagte Luft bei der vorstehend genannten Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung (a) mittels einer Luftquelle, wie zum Beispiel eines Kompressors, zugeführt wird. Daher läßt sich keine pulsierende Schwingungsluft mit hohem Druck und klarer Wellenform erzeugen.
Ferner war die Wellenformn von pulsierender Luft, die mit der pulsierende Luft erzeugenden Einrichtung (a) erzielt wird, auf diejenige begrenzt, die zuvor im Stadium der Konstruktion vorgegeben worden ist, und es läßt sich keine pulsierende Schwingungsluft mit einer optionalen Wellenform erzielen, die unterschiedliche Anstiegs- oder Abfall-Eigenschaften aufweist.
Ein Pulsierungs-Schwingungsluftgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 2 oder 3 ist aus dem Dokument JP-A-06-300 164 bekannt. Der herkömmliche Generator bezieht sich auf ein drehbares Ventil, bei dem Luft durch eine Ansaugöffnung angesaugt wird und einer rotierenden Luftpassage zugeführt wird. Die Passage weist zwei Zuführungsöffnungen auf, die mittels eines ersten Ventils und eines zweiten Ventils abwechselnd geöffnet und geschlossen werden können.
Bei dem herkömmlichen Generator sind das erste Ventil und das zweite Ventil mit einer Steuerflächeneinrichtung gekoppelt, die von der Antriebswelle eines Antriebsmotors angetrieben wird. Somit werden die Ventile in den jeweiligen Zuführungsöffnungen abwechselnd geöffnet und geschlossen. Die herkömmliche Vorrichtung macht jedoch keine Angaben hinsichtlich der stabilen Führung sowie des Haltens des ersten Ventils und des zweiten Ventils in ihrer Position relativ zu der Bewegung der rotierenden Steuerflächeneinrichtung. Dies kann zu Problemen führen, wenn es erforderlich ist, regelmäßig pulsierende Schwingungsluft mit einer scharfen bzw. steilen Wellenform bereitzustellen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher in der Angabe eines Pulsierungs-Schwingungsluftgenerators, bei dem pulsierende Schwingungsluft in exakter und sicherer Weise periodisch geliefert wird, selbst wenn primär stark druckbeaufschlagte Luft zugeführt wird.
Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pulsierungs-Schwingungsluftgenerators weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Ventil sicher geführt, und zwar derart, daß es in festem Eingriff mit einer ringartigen Führungsnut des rotieren den Nut-Steuerflächenelements steht, so daß der Ventilstopfen regelmäßig nach oben und nach unten bewegt wird. Somit kann pulsierende Schwingungsluft mit einer regelmäßigen Amplitude periodisch geliefert werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pulsierungs-Schwingungsluftgenerators weist die Merkmale des Anspruchs 2 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Ventilstopfen durch das Zusammenwirken der Lager und des exzentrischen Steuerflächenelements sicher geführt, so daß ein ähnlicher Effekt erzielt werden kann.
Ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pulsierungs-Schwingungsluftgenerators weist die Merkmale des Anspruchs 3 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die hin- und hergehende Bewegung des Ventilstopfens in ähnlicher Weise erzielt, wobei das untere Ende des Stopfens mit einem Platten-Steuerflächenmechanismus zusammenwirkt, um die hin- und hergehende Bewegung der Antriebsquelle in eine hin- und hergehende Bewegung des Ventils umzuwandeln.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Pulsierungs-Schwingungsluftgenerators sind in den Unteransprüchen angegeben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Frontansicht einer Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der 1;
3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Frontansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 1, wenn ein Ventil geöffnet ist;
4(a) und 4(b) Darstellungen von pulsierender Schwingungsluft, die mit der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann, wobei die pulsierende Luft in 4(b) eine höhere Frequenz hat als die pulsierende Luft in 4(a);
5 eine Darstellung von pulsierender Schwingungsluft (unter Darstellung einer Änderung der Wellenhöhe), die mit der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung erzeugt wird;
6 eine Darstellung von pulsierender Schwingungsluft (unter Darstellung einer Anderung des Anstiegs), die von der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung erzeugt wird;
7(a) und 7(b) lineare Darstellungen einer ringartigen Führungsnut eines rotierenden Steuerflächenelements eines Steuerflächenmechanismus der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung, die die Wellenform der 4(a) und 4(b) erzeugt, wobei 7(a) der 4(a) entspricht und 7(b) der 4(b) entspricht;
8 eine lineare Darstellung einer ringartigen Führungsnut eines rotierenden Steuerflächenelements eines Steuerflächenmechanismus der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung, die die Wellenform der 5 erzeugt;
9 eine lineare Darstellung einer ringartigen Führungsnut eines rotierenden Steuerflächenelements eines Steuerflächenmechanismus der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung, die die Wellenform der 6 erzeugt;
10 eine Längsschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung;
11 eine teilweise im Schnitt dargestellt Frontansicht noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung;
12 eine teilweise im Schnitt dargestellt Seitenansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 11;
13 eine teilweise im Schnitt dargestellte Frontansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung;
14 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 13;
15 eine teilweise im Schnitt dargestellte Frontansicht unter Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung;
16 eine teilweise im Schnitt dargestellte Frontansicht noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung;
17 eine Darstellung zur Erläuterung des Zustands, in dem eine Austrittsöffnung durch ein Ventil geschlossen wird, und zwar bei einer Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik; und
18 eine Darstellung zur Erläuterung des Zustands, bei dein eine Austrittsöffnung bei der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung des Standes der Technik geöffnet wird.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Frontansicht einer Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung, die Überdruck aufweisende pulsierende Schwingungsluft erzeugt. 2 zeigt eine Seitenansicht derselben, und 3 zeigt einen Zustand, in dem ein rotierendes Steuerflächenelement rotationsmäßig bewegt wird und ein Ventilkopf von einem Ventilsitz wegbewegt wird, so daß ein Ventil geöffnet wird.
Gemäß den Zeichnungen weist eine Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1 eine Ventilkamnmer 5 auf, in der ein Ventilsitz 4 in Abwärtsrichtung zwischen einer Eintrittsöffnung 2 und einer Austrittsöffnung 3 positioniert ist, wobei ferner ein Ventil 7 vorgesehen ist, das durch rotationsmäßiges Bewegen eines Steuerflächenelements 6 geöffnet und geschlossen wird.
Eine Strömungsraten-Steueröffnung 21 ist in der der Eintrittsöffnung 2 gegenüberliegenden Seite der Ventilkammer 5 ausgebildet und mit einem Ausgangssteuerventil 22 verbunden.
Eine Zuführungsquelle für druckbeaufschlagte Luft, wie zum Beispiel ein Kompressor (nicht gezeigt) ist mit der Eintrittsöffnung 2 verbunden.
Die Austrittsöffnung 3 ist an dem oberen Ende eines Körpers 1a der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1 in einer den Körper 1a durchsetzenden Weise positioniert und mit einem Instrument (nicht gezeigt) verbunden, dem von der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1 erzeugte pulsierende Schwingungsluft zugeführt wird.
Der Ventilsitz 4 ist nach Art eines Mörsers ausgebildet, und zwar mit einem schmalen Öffnungsende als Steueröffnung 4a, die der Austrittsöffnung 3 gegenüberliegt. Ein Kopfbereich 7a des Ventils 7 ist nach Art einer Schale ausgebildet, die dazu ausgebildet ist, in luftdichter Weise in die Steueröffnung 4a des Ventilsitzes 4 eingesetzt zu werden.
Der Kopf 7a des Ventils 7 ist an einem Schraubteil 7c angebracht, das an dem oberen Ende einer Stange 7b ausgebildet ist, die eine Zylinderachsen-Aufnahmeeinrichtung 8 in nach oben und unten beweglicher Weise durchsetzt, die in eine in dem Körper 1a ausgebildete zentrale Durchgangsöff nung 1b eingesetzt ist. Eine Achse 7d mit einer auf dieser drehbar angebrachten Rolle 7b ragt horizontal aus dem unteren Ende der Stange 7b heraus.
Wie in 2 gezeigt, ist der untere Teil der Stange 7b von der Seite gesehen nach Art eines umgekehrten Buchstabens "L" ausgebildet, wobei das hintere Ende 7f der Stange 7b, das nach hinten ragt, an einem vorspringenden Teil 1c des Körpers 1a nach oben und unten beweglich angebracht ist.
Es ist bevorzugt, daß der Ventilsitz 4 aus Silikon hergestellt ist, das eine hohe Dichtungswirkung aufweist und sich leicht herstellen läßt. Ferner ist es auch bevorzugt, daß der Kopf 7a und die Stange 7b des Ventils 7 aus nicht rostendem Stahl hergestellt sind, der eine hohe Lebensdauer hat.
Eine ringartige Steuerflächennut 6a ist für den Steuerflächenmechanismus G vorgesehen, um die Rolle 7e des Ventils 7 in diese einzusetzen. Wenn das Steuerflächenelement 6 rotationsmäßig bewegt wird, bewegt sich die Stange 7b des Ventils 7 nach oben und nach unten.
Das Steuerflächenelement 6 ist an dem oberen Ende einer Rotationsachse 9a eines Antriebsmotors 9 mittels eines Stifts 9b derart befestigt, daß das Steuerflächenelement 6 durch den Motor 9 rotationsmäßig angetrieben wird. Das Bezugszeichen 10 in 1 bezeichnet eine Abstützplatte, um die Achsen-Aufnahmeeinrichtung 8 in ihrem eingeführten Zustand zu halten.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1 erläutert.
Wenn der Antriebsmotor 9 angetrieben wird, dann wird das Steuerflächenelement 6 um die Achse 9a rotationsmäßig bewegt, und die in die Nut 6a des Steuerflächenelements 6 eingesetzte Rolle 7e bewegt das Ventil 7 in vertikaler Richtung. Wenn der Kopf 7a des Ventils 7 mit dem Ventilsitz 4 in Verbindung steht, ist die Steueröffnung 4a des Ventilsitzes 4 geschlossen, wie dies in 1 gezeigt ist.
Wenn der Kopf 7a von dem Ventilsitz 4 wegbewegt ist, dann ist die Steueröffnung 4a des Ventilsitzes 4 geöffnet, und druckbeaufschlagte Luft strömt von der Eintrittsöffnung 2 durch den Raum zwischen dem Ventilsitz 4 und dem Kopf 7a zu der Austrittsöffnung 3. Diese Arbeitsweise wird wiederholt, so daß Überdruck aufweisende pulsierende Schwingungsluft an der Austrittsöffnung 3 erzeugt wird.
4(a), 4(b), 5 und 6 zeigen Wellenformen der pulsierenden Schwingungsluft, die durch die Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1 erzielt werden. Eine optionale Wellenform läßt sich durch Variieren der Formgebung der Nut 6a des Steuerflächenelements 6 erzielen.
Die 4(a) und 4(b) zeigen eine Frequenzänderung der pulsierenden Schwingungsluft.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine derartige Steuerung möglich gemacht, indem eine Steigung des Steuerflächenelements variiert wird, während eine feststehende Geschwindigkeit von dem vollständigen Öffnen des Ventils bis zu dem vollständigen Schließen des Ventils aufrechterhalten bleibt. In diesem Fall sind die Steigung des Steuerflächenelements und die Frequenz umgekehrt proportional zueinander.
Wenn die Steigung bzw. Mittenbeabstandung lp eines konkaven Bereichs b der Steuerflächennut 6a halbiert wird, so daß sie die Hälfte einer Wellenform H1 der pulsierenden Schwingungsluft beträgt, ivie dies in 4(a) gezeigt ist, läßt sich eine Wellenform H2 erzielen, wie diese in 4(b) gezeigt ist.
Wenn die Tiefe des konkaven Bereichs b gleich ist, wie dies in den 7(a) und 7(b) gezeigt ist, beträgt die Mittenbeabstandung lp von einem konkaven Bereich b zu einem weiteren konkaven Bereich b der Steuerflächennut 6a in 7(b) die Hälfte der Steigung gemäß 7(a). Somit lassen sich die Wellenformen H1 und H2 erzielen, die die gleiche Wellenhöhe, jedoch unterschiedliche Mittenbeabstandung aufweisen.
Wenn die Neigung des konkaven Bereichs b der Nut 6a gleich ist und die Tiefe desselben unterschiedlich ist, wie dies bei d1, d2 und d3 in 8 gezeigt ist, lassen sich die Wellenformen H3, H4 und H5 erzielen, die unterschiedliche Abfallsflanken aufweisen, wie dies in 5 gezeigt ist.
Wenn die Tiefe des konkaven Bereichs b gleich ist und die Neigungskurve unterschiedlich ist, wie dies bei Ø1 bis Ø3 dargestellt ist, lassen sich die Wellenformen H6, H7 und H8 erzielen, die unterschiedliche Anstiegsflanken aufweisen, wie dies in 6 gezeigt ist. In den 7 bis 9 ist die Steuerflächennut 6a zum Zweck der Erläuterung linear bzw. abgewickelt dargestellt.
Wie vorstehend erläutert worden ist, läßt sich pulsierende Schwingungsluft mit optionaler Wellenhöhe, Wellenform (Anstiegs- und Abfallsflanke) sowie Frequenz mit der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung erzielen. Insbesondere läßt sich auch pulsierende Schwingungsluft mit einer steilen Wellenform erzielen.
Ferner läßt sich auch eine Zufuhr von druckbeaufschlagter Luft von der Eintrittsöffnung 2 zu der Austrittsöffnung 3 einschließlich eines Zuführungs-Stopps bei der vorliegenden Erfindung steuern durch Betätigen des Ausgangssteuerwentils 22, das mit der Strömungsraten-Steueröffnung 21 verbunden ist. Zum Beispiel kann der Austritt von pulsierender Schwingungsluft gestoppt werden, ohne daß die Antriebsquelle abgeschaltet wird.
10 zeigt eine Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1A, die Unterdruck aufweisende pulsierende Schwingungsluft erzeugt. Ein Ventilsitz 4A mit einer Steueröffnung 4a ist in der Ventilkammer 5 derart ausgebildet, daß sein schmales Öffnungsende einer Eintrittsöffnung 2A gegenüberliegt. Ferner ist ein Ventilkopf 7g eines Ventils 7A nach Art einer kugelförmigen Schale ausgebildet und über dem Ventilsitz 4A angebracht. Das obere Ende einer Stange 7b des Ventils 7A durchsetzt den Ventilsitz 4A.
Gemäß diesem Typ von Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1A wird das Ventil 7A betätigt, während die Eintrittsöffnung 2A mit Ansaugluft beaufschlagt wird und Luft von der Austrittsöffnung 3A in Richtung auf die Eintrittsöffnung 2A angesaugt wird. Dadurch kann Unterdruck aufweisende pulsierende Schwingungsluft aus der Austrittsöffnung 3A ausgestoßen werden.
Die übrige Konstruktion des vorstehend genannten Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie die des ersten Ausführungsbeispiels, so daß die gleichen Bezugszeichen verwendet werden und auf eine Erläuterung davon an dieser Stelle Abstand genommen wird.
11 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Frontansicht noch eines weiteren Ausführungsbeispiels 1B der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung. 12 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Ausführungsbeispiels 1B.
Die Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1B ist mit einem Ventilsitz 4B versehen, der eine Steueröffnung 4a aufweist, deren schmales Öffnungsende einer Eintrittsöffnung 2B gegenüberliegt, und ferner ist sie mit einem Ventil 7B versehen, das einen Ventilkopf 7i aufweist, der nach Art einer Schale ausgebildet ist, die zum luftdichten Einsetzen in die Steueröffnung 4a des Ventilsitzes 4B von oben her ausgebildet ist.
Ein rotierendes Steuerflächenelement 6B ist gebildet aus einem exzentrischen Steuerflächenelement, das auf einer Rotationsachse 9b eines Antriebsmotors 9B festgelegt ist. Ein Ring 7n steht von außen über mehrere Lager 7s mit dem exzentrischen Steuerflächenelement in Eingriff wobei der Ring 7n an einem unteren Teil einer Stange 7j des Ventils 7B mittels eines Bolzens 7k und einer Mutter 7m angebracht ist.
Ferner ist die Stange 7j des Ventils 7B mit einer schwingungsabsorbierenden Einrichtung versehen, die aus einem Gummi-Schwingungsisolator 11 gebildet ist, der Schwingung absorbiert, die bei der Bewegung des Ventils 7B erzeugt wird, so daß sich Unterdruck aufweisende Schwingungsluft ohne Verzerrung erzielen läßt.
Gemäß der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1B wird das aus dem exzentrischen Steuerflächenelement gebildete rotierende Steuerflächenelement 6B durch Antreiben des Motors 9B über die Rotationsachse 9b rotationsmäßig angetrieben, wenn die Eintrittsöffnung 2B mittels einer Ansaugluftquelle, wie zum Beispiel einer Saugpumpe, mit Ansaugluft beaufschlagt wird. Der Ring 7n bewegt sich dann über die Lager 7s nach oben und nach unten, so daß sich die Stange 7j des Ventils 7B in vertikaler Richtung bewegt und die Steueröffnung 4a mittels des Ventilkopfes 7i und des Ventilsitzes 4B geöffnet oder geschlossen wird.
Jedes Mal, wenn die Steueröffnung 4a des Ventilsitzes 4B geöffnet wird, wird Luft von der Austrittsöffnung 3B zu der Eintrittsöffnung 2B angesaugt, und das Ventil 7B wiederholt die Offnungs- und Schließvorgänge. Als Ergebnis hiervon läßt sich Unterdruck aufweisende pulsierende Schwingungsluft kontinuierlich und periodisch erzeugen.
13 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Frontansicht eines Ausführungsbeispiels 1C einer Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung, bei der pulsierende Schwingungsluft durch Steuern einer großen Luftströmung erzeugt wird. 14 zeigt die Seitenansicht davon. Die Konstruktion eines Steuerflächenelements 6 sowie des unteren Teils eines Ventils 7C ist identisch mit der der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1, so daß die gleichen Bezugszeichen verwendet werden und auf eine Erläuterung davon verzichtet wird.
Gemäß der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1C ist ein Ventilsitz 4C nach Art eines flachen Rings mit einer zentralen Öffnung 4c als Steueröffnung ausgebildet, und das Ventil 7C ist ebenfalls wie eine flache Platte ausgebildet. Der Umfang des Ventils 7C, der sich an dem Ventilsitz 4C anlegt, ist nach oben ragend ausgebildet, und das Bezugszeichen 7u bezeichnet dessen obere ebene Oberfläche.
Das Kaliber bzw. der Innenraum eines Ventilelements 5 ist groß ausgebildet, und die Kaliber einer Eintrittsöffnung 2C und einer Austrittsöffnung 3C, die mit der Ventilkammer 5C kommunizieren, sind ebenfalls groß ausgebildet. Die Eintrittsöffnung 2C ist mit einem Gebläse (nicht gezeigt) verbunden.
Bei der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1C ist das Ventil 7C derart ausgebildet, daß sich die ebene ringartige Oberfläche 7u an den Ventilsitz 4C anlegt, der als flacher Ring ausgebildet ist. Das Ventil 7C läßt sich ohne Verursachung irgendwelcher Zwischenräume schließen, so daß eine Luftleckage bei der Zufuhr von druckbeaufschlagter Luft oder bei der Beaufschlagung mit Ansaugluft verhindert werden kann, so daß pulsierende Schwingungsluft mit einer scharfen und klaren Wellenform erzielt werden kann.
Die Ausbildung ist derart, daß beim Schließen des flachen Ventilsitzes 4C mit einer zentralen Öffnung durch das Ventil 7C mit der ebenen Oberfläche 7u eine starke Luftströmung mit Sicherheit unterbrochen werden kann. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, für die Erzeugung von pulsierender Schwingungsluft eine Luftquelle zu verwenden, die eine große Menge an Luft zuführt, wie zum Beispiel ein Gebläse.
15 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiels 1D der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung. Ein konvexer Bereich 6b ist für eine äußere Oberfläche eines rotierenden Steuerflächenelements 6D vorgesehen. Eine Führungsplatte 7w ist an dem unteren Teil eines Ventils 7D ausgebildet, und eine Feder 12 ist zwischen der Führungsplatte 7w und dem unteren Teil eines Körpers 1a der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1D derart vorgesehen, daß eine Rolle 7x an dem unteren Teil des Ventils 7D gegen eine Steuerfläche des rotierenden Steuerflächenelements 6D gedrückt wird.
Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel 1D kann die Kraftübertragung von dem rotierenden Steuerflächenelement 6D auf das Ventil 7D exakt ausgeführt werden, da die Rolle 7x mittels der Feder 12 auf die Steuerfläche gedrückt wird. Der Offnungs- und Schließvorgang des Ventils 7D gegen einen Ventilsitz (nicht gezeigt) läßt sich somit mit Sicherheit erzielen.
16 zeigt eine Seitenansicht noch eines weiteren Ausführungsbeispiels 1E der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel 1E ist ein Steuerflächenmechanismus horizontal vorgesehen und gebildet aus einem plattenartigen Steuerflächenelement 6E, das einen konkaven Teil 6d an einer in Vertikalrichtung oberen Oberfläche 6c aufweist. Das plattenartige Steuerflächenelement 6E ist derart ausgebildet, daß es mittels einer hin- und herbeweglichen Antriebseinrichtung, die aus einem Zylinder 13 besteht, hin- und herbeweglich ist.
Eine Rolle 7y, die an dem unteren Ende eines Ventils 7E drehbar angebracht ist, ist für die Steuerfläche des plattenartigen Steuerflächenelements 6E vorgesehen. Die übrigen Elemente und die übrige Konstruktion sind die gleichen wie bei der Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung 1, so daß auch die gleichen Bezugszeichen dargestellt sind und auf eine Erläuterung hiervon verzichtet wird.
Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel 1E ist der Steuerflächenmechanismus gebildet aus dem plattenartigen Steuerflächenelement 6E. Die an dem unteren Ende des Ventils 7E vorgesehene Rolle 7y ist an die Steuerfläche des Steuerflächenelements 6E derart angesetzt, daß sich das Ventil 7E in Vertikalrichtung bewegt, wenn das Steuerflächenelement 6E durch den Zylinder 13 hin- und herbewegt wird. Ferner wird eine Steueröffnung 4a des Ventils 7E mittels eines Ventilkopfes 7a geöffnet oder geschlossen. Der Öffnungs- und Schließvorgang des Ventils 7E lassen sich durch die Hin- und Herbewegung des Steuerflächenelements 6E mit Sicherheit ausführen.
Ein Ventil kann bei Bedarf mittels einer Feder auf die Oberfläche eines plattenartigen Steuerflächenelements gedrückt werden. In diesem Fall kann das Ventil die Steueröffnung des Ventilsitzes gleichmäßig öffnen und schließen und sich, begleitet von der Rotation des Steuerflächenelements, auch gleichmäßig bewegen.
Es versteht sich von selbst, daß auch ein Steuerflächenmechanisimus anderer Art sowie mit anderen Formgebungen anstelle des vorstehend erläuterten Steuerflächenmechanismus verwendet werden kann.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung erkennbar ist, sind folgende Effekte zu erwarten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich optional eine Überdruck aufweisende pulsierende Schwingungsluft mit unterschiedlicher Wellenhöhe, Frequenz und Wellenformn in regelmäßiger und periodischer Weise erzeugen, indem die Formgebung des Steuerflächenmechanismus variiert wird.
Ferner läßt sich eine Unterdruck aufweisende pulsierende Schwingungsluft mit unterschiedlicher Wellenhöhe, Frequenz und Wellenform regelmäßig und periodisch erzeugen, indem die Formgebung des Steuerflächenmechanismus variiert wird.
Weiterhin kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Steueröffnung des Ventils ohne Luftleckage geöffnet und geschlossen werden, so daß eine klare und scharfe pulsierende Schwingungsluft erzeugt werden kann. Wenn das Ventil geschlossen ist, dann ist der Ventilkopf in die Steueröffnung des Ventilsitzes luftdicht eingesetzt, und mittels druckbeaufschlagter Luft wird eine gleichmäßige Drückkraft ausgeübt. Der Dichtungseffekt des Ventils ist somit verbessert, und die Lebensdauer des Ventilsitzes läßt sich ebenfalls verbessern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine große Luftmenge ohne Luftleckage unterbrochen werden, so daß eine pulsierende Schwingungsluft mit einer großen Luftströmung unter Verwendung eines Gebläses als Luftquelle erzeugt werden kann.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung das Ventil durch rotationsmäßiges Bewegen des Steuerflächenelements mittels der Antriebsquelle mit stabilisierter Rotationsgeschwindigkeit betrieben. Somit lassen sich Überdruck oder Unterdruck aufweisende pulsierende Schwingungsluft mit unterschiedlicher Wellenhöhe, Frequenz und Wellenform regelmäßig und periodisch erzeugen, indem die Formgebung des Steuerflächenmechanismus variiert wird.
Der Betrieb des Ventils wird nicht durch einen Elektromagneten gesteuert, der eine Ein-Aus-Steuerung mittels eines elektrischen Signals ausführt, so daß das Ventil seine Aufwärts- und Abwärtsbewegung rasch wiederholen kann. Somit läßt sich eine pulsierende Schwingungsluft mit hoher Frequenz ohne Verzerrung erzeugen.
Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Ventil mit Sicherheit betätigt werden, indem das plattenartige Steuerflächenelement mittels der hin- und herbeweglichen Antriebseinrichtung bewegt wird, und die Antriebseinrichtung kann auf der Seite des Ventils installiert werden. Dies ist somit von Nutzen, wenn nur ein geringer Raum unter dem Instrument verfügbar ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die für das Ventil vorgesehene schwingungsabsorbierende Einrichtung, wie zum Beispiel ein Gummi-Schwingungsisolator, Schwingungen des Ventils absorbieren. Weiterhin können gemäß der vorliegenden Erfindung der Offnungs- und Schließvorgang des Ventils m Abhängigkeit von der Formgebung des Steuerflächenelements sicher ausgeführt werden, so daß eine Pulsierungs-Schwingungslufterzeugungseinrichtung mit in hohem Maße reproduzierbarem Betrieb geschaffen werden kann.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung der untere Teil des Ventils durch die Elastizität der Feder stets auf die Steuerfläche gedrückt, und der untere Teil des Ventils ist daran gehindert, sich von der Steuerfläche zu lösen, so daß sich der Betrieb des Ventils sicher ausführen läßt.
Zusätzlich dazu kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Zuführen und Stoppen der Zuführ von druckbeaufschlagter Luft von der Eintrittsöffnung zu der Austrittsöffnung durch Öffnen und Schließen des mit der Strömungsraten-Steueröffnung verbundenen Ausgangssteuerventils gesteuert werden. Die Abgabe von pulsierender Schwingungsluft kann somit gestoppt werden, ohne daß die Antriebsquelle abgeschaltet wird, so daß sich die vorliegende Erfindung vielseitig anwenden läßt.

Claims

Pulsierungs-Schwingungsluftgenerator (1) zum periodischen Erzeugen von pulsierender Schwingungsluft, der folgendes aufweist: – eine Eintrittsöffnung (2), die mit druckbeaufschlagter Luft oder Ansaugluft beaufschlagt wird; – eine Austrittsöffnung (3), an der pulsierende Schwingungsluft mit einer feststehenden Frequenz ausgestoßen wird; – eine Ventilkammer (5), die einen Ventilsitz (4) mit einer Steueröffnung (4a) zwischen der Eintrittsöffnung (2) und der Austrittsöffnung (3) aufweist; – einen Ventilstopfen (7) zum Öffnen und Schließen der Steueröffnung (4a) der Ventilkammer (5); und – einen Ventilbetätigungsmechanismus zum Bewegen des Ventilstopfens (7) nach oben und nach unten; dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsquelle (9) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, sich kontinuierlich mit einer feststehenden Drehzahl zu drehen; und daß der Ventilbetätigungsmechanismus eine Rolle (7e) aufweist, die an einem unteren Ende des Ventilstopfens (7) drehbar angebracht ist, sowie ein rotierendes Nut-Steuerflächenelement (6) mit einer ringartigen Führungsnut (6a) aufweist, mit der die Rolle (7e) in Eingriff steht, wobei das rotierende Nut-Steuerflächenelement (6) mit einer Ausgangsachse der Antriebsquelle (9) verbunden ist, wobei der Ventilstopfen (7) regelmäßig und periodisch nach oben und unten bewegt wird zur Ausführung eines Öffnungs- und Schließvorgangs der Steueröffnung (4a) in Abhängigkeit von der Rotation des rotierenden Nut-Steuerflächenelements (6), so daß an der Austrittsöffnung (4) Überdruck oder Unterdruck aufweisende pulsierende Schwingungsluft regelmäßig und periodisch ausgestoßen wird.
Pulsierungs-Schwingungsluftgenerator (1) zum periodischen Erzeugen von pulsierender Schwingungsluft, der folgendes aufweist: – eine Eintrittsöffnung (2B), die mit druckbeaufschlagter Luft oder Ansaugluft beaufschlagt wird; – eine Austrittsöffnung (3B), an der pulsierende Schwingungsluft mit einer feststehenden Frequenz ausgestoßen wird; – eine Ventilkammer (5), die einen Ventilsitz (4B) mit einer Steueröffnung (4a) zwischen der Eintrittsöffnung (2) und der Austrittsöffnung (3) aufweist; – einen Ventilstopfen (7B) zum Öffnen und Schließen der Steueröffnung (4a) der Ventilkammer (5); und – einen Ventilbetätigungsmechanismus zum Bewegen des Ventilstopfens (7) nach oben und nach unten; dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsquelle (9B) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, sich kontinuierlich mit einer feststehenden Drehzahl zu drehen; und daß der Ventilbetätigungsmechanismus einen Ring (7n) aufweist, der an einem unteren Ende des Ventilstopfens (7B) vorgesehen ist, sowie ein exzentrisches Steuexflächenelement (6B) aufweist, das über Lager (7s) in den Ring (7n) integriert ist und mit einer Ausgangsachse der Antriebsquelle (9B verbunden ist, wobei der Ventilstopfen (7B) regelmäßig und periodisch nach oben und unten bewegt wird zur Ausführung eines Offnungs- und Schließvorgangs der Steueröffnung (4a) in Abhängigkeit von der Rotation des exzentrischen Steuexflächenelements (6B), so daß an der Austrittsöffnung (4) Überdruck oder Unterdruck aufweisende pulsierende Schwingungsluft regelmäßig und periodisch ausgestoßen wird.
Pulsierungs-Schwingungsluftgenerator (1) zum periodischen Erzeugen von pulsierender Schwingungsluft, der folgendes aufweist: – eine Eintrittsöffnung (2), die mit druckbeaufschlagter Luft oder Ansaugluft beaufschlagt wird; – eine Austrittsöffnung (3), an der pulsierende Schwingungsluft mit einer feststehenden Frequenz ausgestoßen wird; – eine Ventilkammer (5), die einen Ventilsitz (4) mit einer Steueröffnung (4a) zwischen der Eintrittsöffnung (2) und der Austrittsöffnung (3) aufweist; – einen Ventilstopfen (7E) zum Öffnen und Schließen der Steueröffnung (4a) der Ventilkammer (5); und – einen Ventilbetätigungsmechanismus zum Bewegen des Ventilstopfens (7) nach oben und nach unten; dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsquelle (13) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, sich mit einer feststehenden Geschwindigkeit kontinuierlich hin- und herzubewegen; und daß der Ventilbetätigungsmechanismus eine Rolle (7y) aufweist, die an einem unteren Ende des Ventilstopfens (7E) drehbar angebracht ist, sowie einen Platten-Steuerflächenmechanismus (6E) aufweist zum Öffnen und Schließen der Steueröffnung (4a) durch Umwandeln der hin- und hergehenden Bewegung der Antriebsquelle (13) in eine hin- und hergehende Bewegung des Ventilstopfens (7E), wobei der Ventilstopfen (7E) regelmäßig und periodisch nach oben und unten bewegt wird zur Ausführung eines Offnungs- und Schließvorgangs der Steueröffnung (4a) in Abhängigkeit von der Hin- und Herbewegung des Platten-Steuerflächenelements (6E), so daß an der Austrittsöffnung (4) Überdruck oder Unterdruck aufweisende pulsierende Schwingungsluft regelmäßig und periodisch ausgestoßen wird.
Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (2) mit druckbeaufschlagter Luft beaufschlagt wird, daß der Ventilsitz (4) mit einer Öffnung ähnlich einem Mörser mit einer sich verjüngenden Mündung ausgebildet ist, deren Austrittsöffnungsseite abgeschrägt ist, und daß der Ventilstopfen (7) einen Kopfbereich ähnlich einer Schale mit einem erweiterten Bereich aufweist, der der sich verjüngenden Mündung der Öffnung entspricht, um die verjüngende Mündung luftdicht abzuschließen.
Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (2) mit Ansaugluft beaufschlagt wird, daß der Ventilsitz (4) mit einer Öffnung ähnlich einem Mörser mit einer sich verjüngenden Mündung ausgebildet ist, deren Eintrittsöffnungsseite abgeschrägt ist, und daß der Ventilstopfen (7) einen Kopfbereich ähnlich einer Schale mit einem erweiterten Bereich aufweist, der der sich verjüngenden Mündung der Öffnung entspricht, um die sich verjüngende Mündung luftdicht abzuschließen.
Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (4C) der Ventilkammer (5) ähnlich einem flachen Ring mit einer zentralen Öffnung als Steueröffnung (4a) ausgebildet ist.
Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstopfen (7) ferner mit einer schwingungsabsorbierenden Einrichtung, wie z. B. einem Gummi-Schwingungsisolator (11), ausgebildet ist, die zum Absorbieren von während des Betriebs des Steuerflächenmechanismus erzeugter Schwingung ausgebildet ist.
Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (4) ferner mit einer Strömungsraten-Steueröffnung (21) versehen ist, die eine Verbindung von der Eintrittsöffnung (2) zu der Austrittsöffnung (3) herstellt, und daß die Strömungsraten-Steueröffnung (21) ein Ausgangs-Steuerventil (22) aufweist, das dazu ausgebildet ist, die Austrittsströmung von pulsierender Schwingungsluft aus der Austrittsöffnung (3) durch Steuern des Öffnungsausmaßes des Ausgangs-Steuerventils (22) zu steuern.