177635. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés lazán illeszkedő anyaghalmaz, pl. konzisztens betonagnyag, sablonban való tömörítésére
5 177635 6 állítjuk a teljesítményre jellemző jelet, célszerűen feszültségjelet. Találmányunkat a továbbiakban ábrák kapcsán ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra a folyamatot jellemző teljesítmény/frekvencia jelleggörbét mutatja. A 2. ábra a követőjelleggel szabályozott áramgenerátor által kiadott gerjesztőáram példakénti alakját mutatja olyan rázóberendezés esetére, melynél a táplálás kapcsolóüzemű, ami a találmány gyakorlatbavételének tipikus esete. A 3. ábra a rázóberendezés előnyös kiviteli alakjának általánosított tömbvázlatát mutatja. A 4. ábra a teljesítményadó példakénti kiviteli alakjának tömbvázlatát mutatja. Az 5. ábra a szabályozó főegység példakénti kiviteli alakját szemlélteti a szükséges mértékben, részben tömbvázlat, részben kapcsolási vázlat mélységben. I. A találmány szerinti rázóberendezés működésmódjának fizikai alapja: Méréssel bizonyítható, hogy rugalmasan alátámasztott tömeget különböző frekvenciákon rezgetve, a rendszerre jellemző adott frekvencián rezonanciajelenség lép fel. E rezonanciafrekvencián a rendszer az alábbi tulajdonságokkal rendelkezik: 1. A rezgéseket fenntartó ún. gerjesztő teljesítmény felvétel kisebb, mint a rezonanciafrekvencia környezetében, de attól eltérő frekvencián. (Természetesen egyező peremfeltételek, pl. állandó kapocsfeszültség mellett.) Az 1. ábrán látható jelleggörbe ezt szemlélteti. A független változó a pl. Hz-ben kifejezett f frekvencia, a függvény a pl. W-ban kifejezett, felvett gerjesztő P teljesítmény. Az origóból indulva a görbe közel lineáris felfutás után fB frekvencián eléri a lokális teljesítménymaximum értékét, melyet B pontként jelöltünk. Ezután a görbe esik, amíg a rendszer frez frekvenciáján eléri az A pontban a lokális minimumot, majd újra emelkedik és közel lineáris emelkedés mellett „megszaladna”, ha a rezgés frekvenciáját nem korlátoznánk a C pontban mutatott teljesítményfelvétellel járó fmax frekvencia értékére. A találmány szerinti eljárásnál a követő szabályozás a lokális minimum környezetében megy végbe, gyakorlatilag a Af sávban való maradást célozza, s tulajdonképpen a példakénti kiviteli alaknál hárompontszabályozás, mely azonban gyakorlatilag a kétpontszabályozás mechanizmusához hasonló mechanizmust eredményez. A szabályozási folyamat jellemző görbeszakaszai így a lefutó BÄ szakasz és a felfutó AC szakasz a frekvencia monoton növekedése során, valamint a lefutó CÄ szakasz és a felfutó ÂB szakasz a frekvencia monoton csökkenése során. 2. Rezonanciafrekvencián a tömeg rezgési amplitúdója megnövekszik. Az amplitúdót elvben csak a rendszer veszteségei korlátozzák, míg az ismert rendszereknél maga a konstrukció igen jelentős mértékben korlátozta. A nyugalmi helyzethez képest lefelé (a gravitációs tér irányában) mozgásnál az amplitúdó nem lehet nagyobb, mint a rugalmas megtámasztásnak a gerjesztőerőből és az anyagi állandókból számítható összezsugorodása. Felfelé (a gravitációs tér ellenében) mozgásnál a rugóban tárolt energia felhajtó ereje, a tömegjellemzők és a gravitációs erőtér kölcsönhatásából számítható az úthossz. Ebből következőleg a rendszernél olyan eset is előfordulhat, hogy a rugóban tárolt energia hatására a gyorsulás nagyobb erővel megy végbe, mint az ellene ható gravitációs erő, a tömeg elválik a támasztó rugótól és a levegőben lebeg, majd a mozgási energiát felemésztve visszaesik a rugós alátámasztásra. Ha az elektromágnes lehúzó erőhatása ebben a pillanatban impulzusszerüen fellép, a tömeg esése szintén a gravitációsnál nagyobb gyorsulással történik, a tömeg szinte „rázuhan” a rugalmas alátámasztásra, s mozgási energiáját a rugó helyzeti energiaként tárolja, s ez a leírt folyamat periodikusan ismétlődik. Nyilvánvaló, hogy ezt a folyamatot a rezonancia állapot segíti elő. A rezgések ilyen, tulajdonképpen szabálytalan lefolyása a tömörítés szempontjából nagyon kedvező eredményt ad. 3. Amint már a 2. pontban említettük, ezen a „rezonanciafrékvencián” a rendszerrel gyakorlatilag a veszteség fedezésére szükséges energiát kell csak közölni. Ez a veszteség a következő összetételű : a) villamos veszteségek (ellenállásokon fejlődő hőteljesítmény, örvényáramú veszteség stb.) : b) rugó belső súrlódása (pl. gumirugó melegedése); c) rezgő tömeggel szembeni légellenállás ; d) rezgő tömeg (pl. tömörítendő anyag) belső súrlódása. (dr. Csutor János idézett könyve beton tömörítésénél 9,6 W/litertérfogatnyi értékre teszi ezt a veszteséget, lásd a 82. oldal 2. pontját). Ha a rezonancián rezgetjük a rendszert és csak meghatározott mértékű energiát közlünk azzal, akkor az amplitúdó nagysága a közölt energia nagyságával beállítható. A veszteségekből a b), c) és d) pont alattiak mértéke az amplitúdónak függvénye. Ezt a függvényt aritmetikai úton nehéz pontosan meghatározni, az amplitúdó beállítása gyakorlati tapasztalat alapján történik. A rezgő tömeg nagyságától az amplitúdó csak kismértékben függ. így adott elrendezésnél, adott peremfeltételek mellett különböző minőségű és nagyságú tömegek rázása esetén az amplitúdó a rezonancia környezetében csak kismértékben tér el. 4. A mérési tapasztalat azt mutatja, hogy viszont az 1. ábrán mutatott —általános alakú —függvény jellegzetes pontjainak (A, B, C) koordinátái nagymértékben változnak különböző paraméterek változása esetén. Más lesz az A és B pontok helye pl. ha más minőségű és rugóállandójú alátámasztást alkalmazunk. Tömörítésre használva a berendezést, az együttrezgő tömeg kinetikai és lengéstani jellemzői folyamatosan változnak, így a lokális minimum (A pont) a frekvenciatengely mentén folyamatosan vándorol. Ezért követő jelleggel folyamatosan változtatni kell a gerjesztést, keresve a rendszer mindenkori A pontjához tartozó frekvenciát (az idézett irodalomból kitűnik, hogy a rezgési frekvencia és a rezgés amplitúdója között is van függvénykapcsolat). A követőjeliegű szabályozás durván természetesen manuálisan is végrehajtható és a találmány szerinti eljárásnak lehet olyan alkalmazási helye is, ahol ez nagyon is megfelel. A korszerű betongyártás feltételei között azonban a találmány szerinti eljárás előnyei akkor érvényesülnek teljesen, ha a követő jellegű szabályozást automatika hajtja végre. Már említettük, hogy a rendszer mindenkori pillanatnyi A pontja általában előre nem számítható sem abszolút, sem relatív egységekben, az 1. ábrán mutatott függvény jellege, általános alakja azonban helyesen szemlélteti a tényleges folyamatot, s ez a tény adja a találmány szerinti eljárás alkalmazásának alapját; a munkapontot viszont folyamatosan, kereséssel kell ez idő szerint meghatározni. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
