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Vorrichtung zur Stabilisierung der Rotordrehbewegung bei überkritisch laufenden Zentrifugen
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Rotordrehbewegungvon überkritisch laufenden Zentrifugen zu stabilisieren, d. h. die Rotorachse z. B. während des Durchlaufens kritischer Drehzahlen selbsttätig in die zentrische Lage zurückzuführen.
Zur schwingungsdämpfenden Lagerung von rasch laufenden Rotoren sind bereits verschiedene me- chanische Lagerkonstruktionen bekannt, die mit energieverzehrenden Dämpfungsmitteln zusammenarbei- ten. Derartige mechanische Lagerungen bewirken aber in der Praxis eine relativ starke Bremsung der Dreh- bewegung des Rotors, so dass relativ grosse Antriebskräfte zum Erreichen hoher Drehzahlen notwendig sind.
Die störende Lagerreibung kann anderseits bekanntlich durch Anwendung magnetischer Lager vermieden werden.
Die Erfindung befasst sich nun mit der Aufgabe, eine Stabilisierung der Rotordrehbewegung bei überkri- tisch laufenden Zentrifugen zu erreichen, dabei eine Lagerreibung möglichst zu vermeiden und dennoch den für die Dämpfung unerwünschter Schwingungen erforderlichen Energieentzug zu bewirken. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass für den Zentrifugenrotor zumindest ein magnetisches Lager vorgesehen ist, bei dem entweder der drehfeste magnetische Lagerteil unter dem Einfluss mechanischer Dämpfungsmittel steht oder zwischen dem drehfesten magnetischen Lagerteil und dem magnetischen Drehteil des Lagers eine Wirbelstrombremse angeordnet ist, so dass vermittels des magnetischen Lagers eine Dämpfung der der Drehbewegung des Zentrifugenrotors überlagerten Schwingungen. wie Präze, sions- unù Nutationsschwingungen, erfolgt.
Bei vertikaler Zentrifugenachse kann die magnetische Lagerung in an sich bekannter Weise zugleich zur Entlastung eines Spurlagers für die Zentrifuge ausgenützt werden.
In den Fig. 1-4 der Zeichnung sind im Längsschnitt Ausführungsbeispiele von magnetischen Lagerngen gemäss der Erfindung dargestellt.
In Fig. 1 ist der Kopfteil eines Zentrifugenrotors 1 dargestellt, in dem zentrisch und fest als Lagerteil ein zylindrischer Magnet 2 oder der Anker eines Magneten eingesetzt ist. Ein nicht rotierender magnetscher Lagerteil 3 in Form eines Hohlzylinders liegt oberhalb des Zentrifugenrotors 1 und bildet zusammen mit dem Lagerteil 2 ein magnetisches Lager. Auf diese Weise entsteht ein magnetischer Fluss in Richtung der Rotorachse, der bei Abweichung des Rotors von der angestrebten stabilen Lage diesen wieder zurück führt.
Der magnetische Lagerteil 3 kann fest oder beweglich angeordnet sein. Bei fester Anordnung bewährt sich zur Schwingungsdämpfung gemäss Fig. 1 eine zwischen den beiden Lagerteilen 2,3 angeordnete, an sich bekannte Wirbelstrombremse 4. An Stelle dieser Wirbelstrombremse können auch Dämpfungsglieder 6 benutzt werden, die gemäss Fig. 2 zwischen dem drehfesten Lagerteil 3 und einem Gehäuseteil 5 angeordnet sind, wobei durch die Wahl der Abmessungen der Glieder 6 die Dämpfung beeinflussbar ist.
In Fig. 3 ist die Dämpfung mit Hilfe eines Flüssigkeitsbades dargestellt, u. zw. taucht der beweglich angeordnete, aber drehfeste magnetische Lagerteil 3 in einen mit Öl 8 gefüllten Behälter 7. Die Verwendung dieser Flüssigkeitsdämpfung erlaubt es, durch Änderung der Flüssigkeitstemperatur den Grad der Dämpfung zu beeinflussen.
Die beschriebenen magnetischen Lager bewähren sich insbesondere als obere Lager für Zentrifugen
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mit lotrecht stehender Achse, wobei die magnetischen Kräfte zur Zentrierung des Systems auf die vorgesehene Achse und zur Entlastung des am unteren Ende des Rotors angebrachten Spurlagers dienen.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, können derartige stabilisierende magnetische Lager auch im Inneren des Rotors Verwendung finden. Gemäss Fig. 4 ragt in den Innenraum des Zentrifugenrotors 1 eine Achse 9 hinein, an welcher magnetische Lagerteile 3a und 3b von zwei magnetischen Lagern angeordnet sind. Die beiden Lager sind gemäss Fig. l ausgebildet und mit Wirbelstrombremsen 4a bzw. 4b ausgestattet, die zwischen den Lagerteilen 3a bzw. 3b und den zugehörigen, mit dem Rotor 1 auf Drehung verbundenen Lagerteilen 2a bzw. 2b angeordnet sind.
Die Magnete selbst bzw. die Anker können sowohl einteilig als auch mehrteilig als Hohlkörper oder Vollkörper ausgebildet sein. Es können Permanent- oder Elektromagnete verwendet werden, die in ihrer Stärke den erforderlichen Dämpfungs- und Entlastungswerten entsprechend regelbar sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Stabiliserung der Rotordrehbewegung bei überkritisch laufenden Zentrifugen. dadurch gekennzeichnet, dass für denZentrifugenrotor (l) zumindest ein magnetisches Lager (2, 3 ; vorgesehen ist, bei dem entweder der drehfeste magnetische Lagerteil (3) unter dem Einfluss mechanischer Damp- fungsmittel (6, 8) steht oder zwischen dem drehfesten magnetischen Lagerteil (3) und dem magnetischen Drehteil (2) des Lagers eine Wirbelstrombremse (4) angeordnet ist, so dass vermittels des magnetischen Lagers eine Dämpfung der der Drehbewegung des Zentrifugenrotors überlagerten Schwingungen, wie Präzessions-und Nutationsschwingungen, erfolgt.