CH366185A - Vorrichtung zum Antrieb eines rotierenden Körpers, beispielsweise des Rotors einer Zentrifuge - Google Patents

Description

  Vorrichtung zum Antrieb eines rotierenden Körpers, beispielsweise des Rotors einer Zentrifuge    Bei der     übertragung    einer Drehbewegung auf eine  senkrechte, oder fast senkrechte Welle zum Antrieb  einer Trommel oder eines Rotors, z. B. einer Zentri  fuge, gibt es in der Praxis verschiedene Lösungen, um  die durch die Kreiselwirkung der Trommel oder des  Rotors verursachte Schlagbewegung und die damit  verbundene Abnutzung gewisser Elemente aufzuhal  ten.  



  Diese Wirkung ist besonders schädlich, wenn über  ein Schnecken- oder Schraubengetriebe oder ein an  deres     Transmissionsorgan,    von einer horizontalen  Welle mit niedrigerer Geschwindigkeit aus eine senk  rechte Welle unter Vervielfachung der Geschwindig  keit angetrieben werden soll, denn wenn eine senk  rechte Welle auf einer festen Stütze ruht und mit  einer Trommel, einer Scheibe oder einem andern  Rotor eine Einheit bildet, neigt die geometrische Ro  tationsachse dazu, bis zu einem bestimmten Winkel  von der senkrechten Lage abzuweichen und eine geo  metrische periodische,     epizykloidische    oder ähnliche  Kurve von wechselnder Amplitude zu beschreiben, in  der Art eines Kreisels, wobei die beschriebene Kurve  auch von der Reaktion abhängig ist,

   die das     Trans-          missionsorgan    hervorruft. Dadurch wird oft eine uner  wünschte Schlagwirkung erzeugt. Man hat in der  Praxis auf verschiedene Weise versucht, diese Wir  kung auszuschalten, ohne jedoch zu einem     hefriedi-          genden    Ergebnis zu kommen, da jeder Lösung gewisse  Nachteile anhaften, die nicht beseitigt werden konn  ten.  



  Je grösser die Drehzahl und die Masse des Rotors  sind, um so gefährlicher ist die Schlagwirkung und die  damit verbundene Abnutzung, weil sie zu gefährlichen  Schwingungen und Brüchen in den     Maschinentellen     führen können.  



  Mit der gezeichneten, ein Beispiel des Gegenstan  des der vorliegenden Erfindung bildenden Vorrichtung    ist es gelungen, die beschriebenen Nachteile auszu  schalten, indem an der Schwingachse eine vollständige  Trennung der Rotationskraft von der Aufhängung er  reicht wurde, wobei die Vorteile der geringeren<B>Ab-</B>  messungen des Schneckengetriebes, die konstante und  fixe Entfernung zwischen der horizontalen Achse des  Schneckenrades<B>D</B> und der vertikalen     Achise    der die  Schnecke L' bildenden Welle L sowie die Schwin  gungsfreiheit der tragenden Welle K der Trommel  oder des Rotors<B>C</B> mit einer vielfachen Dämpfung     ver-          bund,en    sind, und zwar mittels einer     ölströmung,    die  durch die Rotation hervorgerufen wird,

   wobei die  Welle L auch eine innere Kammer unter hydrauli  schem Druck bildet und jede axiale Bewegung dieser  Welle ausgeschaltet ist.  



  Die senkrechte     Antriebshilfswelle    L ist innen hohl,  hat eine fixierte Umdrehungsachse und ist für  & n  Antrieb mit der Schnecke     L'    versehen, die an irgend  einer geeigneten Stelle der Welle zwischen deren bei  den Haltelagern<B>E</B> und     E,    welche der Welle radiale  oder schräge Anlage gewähren, angeordnet sein kann,  wobei Anschläge vorgesehen sind, damit keine axiale  Bewegung der Welle möglich ist, sondern nur eine  Drehbewegung um die eigene, fixe Drehachse. Die  Welle L hat eine vielfach grössere Drehzahl als die  Antriebswelle, welche das Schneckenrad<B>D</B> trägt.  



  In der inneren konischen, nach oben hin sich<B>öff-</B>  nenden Höhlung der Welle L     befindlet    sich eine  Schwingwelle K von kleinerem Durchmesser, die die  Trommel<B>C</B> trägt und die sich unten mit ihrer koni  schen oder sphärischen Basis<B>J,</B> oder mittels Kugeln  <B>F</B> mit freiem Spiel, auf die Welle L -stützt.  



  Der untere Teil des Apparates ist in ein     ölbad     mit konstantem Niveau<B>N</B> getaucht, und das<B>Öl</B> wird  auf irgendeine geeignete Weise dem Inneren der Welle  L zugeführt, z. B. unter     Ausnützungder    Schwerkraft  durch eine Düse<B>0,</B> die in den unteren Teil der     Wellie    L      eindringt. Auf Grund der im Inneren dieser Welle L<I>er-</I>  zeugten Zentrifugalkraft steigt das<B>öl</B> dort anschliessend  unter Druck und mit grosser Geschwindigkeit in die  Höhe, bildet eine     ölkammer    und tritt dann frei oder  unter begrenztem Druck über den Dammring P hinaus.  



  Die innere senkrechte Schwingwelle K wird durch  die mit der Schnecke V versehene Antriebswelle L  angetrieben, und zwar entweder durch einen Zapfen  <I>V</I> auf der Welle L, der in eine Nut in der Welle K  eingreift, wobei genügend Spielraum für radiale  Schwingungen der Welle K gegeben ist, oder aber  mittels eines inneren     Getriebeorgans   <B>Q,</B> das die Form  eines Sterns mit drei oder mehr Zähnen hat, an der  Schwingwelle K befestigt ist und von den Antriebs  backen     (bzw.        Kurvenstücken)    R angetrieben wird,  welche auf der Welle L befestigt sind und zwischen  die Zähne des Sterns eingreifen.

   Das sternförmige       Getriebeorgan   <B>Q</B> und die Antriebsbacken R sind mit  Kurven versehen, die so berechnet sind,     dass    der An  triebskontakt eine freie Schwingbewegung der Welle  K mit einem     kollkontakt    erlaubt und ausserdem der  Welle K einen zentrierenden Impuls abgibt.

   Aus der       Zeichnung        g        ist        zu        ersehen,        dass        der        Antriebskontakt     der Backen     (bzw.    Kurvenstücke) R und des sternför  migen Getriebeorgans<B>Q</B> eine radiale Komponente  haben, welche den zentrierenden Impuls liefert.  



  Sowohl die     ölkammer        bzw.    die Ölströmung im  Inneren der Welle als auch die zentrierende Kompo  nente der Antriebskraft dienen als Dämpfer für die  Schwingbewegung der inneren Welle K.  



  Wenn der Stern, wie im beschriebenen Beispiel,  vier Zähne hat, nimmt er die Form eines     Malteser-          kreuzes    an.  



  Da die zentrierende, dämpfende Wirkung des     öls     und der entsprechenden Komponente der Antriebs  kraft in der Umdrehung sich erst bei einer bestimmten  Geschwindigkeit offenbaren, wird für die Dämpfung  während der Beschleunigung oder der Verlangsamung  bis zum Erreichen der genannten Grenze im oberen  Teil der Schwingwelle K zum Abstützen derselben ein       Schwinalager    von geeigneter Form angebracht, das an       Bandstahlfedem    F oder Schraubenfedern<B>G</B> abgestützt  ist.  



  Von grosser Bedeutung ist bei der gezeichneten  Vorrichtung nach der Erfindung die Tatsache,     dass     obwohl die durch die äussere Antriebswelle L     ange-          triebe    innere Schwingwelle K<B>die</B> gleiche Umdrehungs  zahl pro Minute hat wie die äussere, die innere Welle  K innerhalb einer einzigen Umdrehung ihre Geschwin  digkeit erhöhen oder verringern kann,<B>je</B> nach ihrer  momentanen Lage     bzw.    Entfernung der Kontakt  punkte der Kurvenstücke R vom Ende des einen oder  andern Zahnes des Sterns, und zwar durch eine ausser  ordentlich kleine Bewegung, die gerade genügt,

   um  eine     Festfressung    an dem stützenden Teil der     koni-          sehen    oder sphärischen Oberfläche<B>J</B> zu vermeiden,  wobei die Kontinuität des     Einfliessens    des Öls in auf  steigender Richtung gewährleistet ist, und die Welle  K im Verhältnis zur Welle L minimal gehoben wird,    so     dass    sie in schwebender Stellung bleibt, oder das  <B>öl</B> zwischen den Stützkugeln hochsteigen     lässt.     



  Um den     Olumlauf    zu verbessern und den Druck  -zu vermindern, der die Welle K hochhebt, sind im  unteren Teil der genannten Schwing  <B>Z></B>     gwelle    einige senk  rechte Rinnen<B>(S)</B> vorgesehen.  



  Die     ölströmung    im Inneren bewirkt eine ausge  zeichnete Schmierung der Oberfläche des Sterns und  der beschriebenen     Antriebskurvenstücke,    und beim  Austritt wird durch den Druck ein überfliessen des       öls    erzielt, das für die     Schrnierung    des oberen  schwingenden Lagers, das an den Druckmitteln F  oder<B>G</B> abgestützt ist, benutzt wird.  



  In     Hinbl#ick    auf eine bessere Stabilisierung der  Schwingwelle K kann am unteren Ende derselben und  unterhalb ihrer Stützfläche<B>J</B> ein zylindrischer oder  leicht konischer Zapfen T von kleinerem Durchmesser  angebracht werden, der in den     ölstrom    eindringt und  dem beschriebenen Apparat eine grössere Stabilität  verleiht.  



  Durch die erwähnte beschleunigende oder     verlang-          samend'e,    Drehbewegung wird auch die Bildung jeder  Art von Ablagerungen und Schmutz, die das<B>öl</B> mit  reissen könnte, vermieden; die Reinigung nach oben  hin erfolgt augenblicklich, wenn der Dammring P ab  genommen wird.  



  Mittels der beschriebenen Triebmittel erhält man  eine Vorrichtung von grösster Sicherheit bei der Ar  beit, und jede mögliche Reibung zwischen den ein  zelnen Elementen wird durch das     Drucköl    herab  gesetzt, so     dass    sich eine geringere Abnutzung und  eine glattere Arbeitsweise ergeben. Ausserdem ist ge  währleistet,     dass    im Falle einer     Festfressung    der Lager  die axiale Kraftkomponente auf die Welle K in auf  steigender Richtung niemals die Schwungmasse<B>C</B>  hochheben oder fortschleudern kann, deren Möglich  keit in den herkömmlichen Apparaten wegen der darin  angehäuften kinetischen Energie eine grosse Gefahr  bedeutet.  



  Abschliessend sei bemerkt,     dass    die vorliegende  Erfindung in ihrer Ausführung<B>jede</B> Art Variante     zu-          lässt,    die im Rahmen des nachfolgenden Patentan  spruches liegt.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Vorrichtung zum Antrieb eines rotierenden Kör pers, z. B. des Rotors einer Zentrifuge, gekennzeich net durch eine hohle, senkrechte Drehhilfswelle, die sich um eine feste geometrische Achse dreht und die von einer horizontalen Welle aus über einen Treib riemen oder ein Schneckengetriebe angetrieben wird, ferner dadurch gekennzeichnet, dass in der inneren zylindrischen oder konischen, sich nach oben hin<B>öff-</B> nenden Höhlung der Hilfswelle eine senkrechte oder fast senkrechte Schwingwelle angebracht ist, die eine rotierende Masse trägt, einen gewissen seitlichen Spiel raum gegenüber der Hilfswelle hat und durch diese Welle angetrieben wird,

   und zwar entweder mittels eines an der Schwingwelle angeordneten inneren Ge- triebeorgans in der Form eines Sterns mit drei oder mehr Zähnen, die mit ebenso vielen, gebogenen An triebsbacken an der inneren Oberfläche der hohlen Hilfswelle zusammenwirken oder aber mittels eines oder mehrerer, innen an der hohlen Hilfswelle ange ordneter Zähne oder Zapfen, die in Nuten oder Löcher der innen befindlichen Schwingwelle mit der für deren Schwingbewegung notwendigen freien Be wegungsmöglichkeit eingreifen.

   <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schwingwelle mittels einer koni schen oder sphärischen Fläche auf einer entsprechen den konischen oder sphärischen Oberfläche an der Höhlungsseite der Hilfswelle abgestützt ist. 2. Vorrichtung gemäss Patentanspruch und Unter anspruch<B>1,</B> gekennzeichnet dadurch, dass die Schwing welle im Inneren der hohlen Hilfswelle durch Kugeln abgestützt ist, die im unteren Teil der hohlen Hilfs welle gelagert sind.

   <B>3.</B> Vorrichtung gemäss Patentanspruch und Unter ansprüchen<B>1</B> und 2, gekennzeichnet durch die Ein führung eines ölstrahls in die Höhlung der Hilfswelle, wobei der ölstrahl durch die bei der Umdrehung er zeugte Zentrifugalkraft und die konische Form der Höhlung nach oben getrieben wird, um mit Hilfe seines eigenen Druckes zwischen den konischen oder sphärischen Berührungsflächen der inneren Schwing welle und ihrem Abstützsitz: innerhalb der hohlen Hilfswelle durchzudringen, so dass die schwingende Bewegung gedämpft und das Ganze in schwebender Lage gehalten wird, unter gleichzeitiger Schmierung des inneren Getriebeorgans oder der Antriebszähne. 4.

   Vorrichtung gemäss Patentanspruch und Unter ansprüchen<B>1</B> bis<B>3,</B> gekennzeichnet durch Rinnen in dem Stützteil der Schwingwelle zur Gewährleistung eines besseren öluml'aufs ün Inneren des Apparates. <B>5.</B> Vorrichtung gemäss Patentanspruch und Unter ansprüchen<B>1, 3</B> und 4, gekennzeichnet dadürch, dass Einbuchtungen zwischen den Zähnen des Sterns an der Schwingwelle und entsprechende Ausbuchtungen an der inneren Fläche derhohlen Hilfswelle so vor gesehen sind,

   dass an den Berührungspunkten ausser der übertragung der Drehbewegung auf die Schwing welle eine zentrierende Wirkung auf diese ausgeübt wird. <B>6.</B> Vorrichtung gemäss Patentanspruch und Unter ansprüchen<B>1</B> bis<B>5,</B> gekennzeichnet, dadurch, dass zur Stabilisierung des Systems am unteren Ende der Schwingwelle unterhalb ihrer Auflage auf der hohlen Hilfswelle ein im ölstrom liegender konischer oder fast zylindrischer Zapfen angebracht ist.

   <B>7.</B> Vorrichtung gemäss Patentansprach und Unter ansprüchen<B>1</B> bis<B>6,</B> gekennzeichnet dadurch, dass die hoh <B>-</B> le Hilfswelle durch Seiten- und Axiallager so ge lagert ist, dass jede axiale Bewegung dieser Welle un möglich ist, um zu vermeiden, dass die in ihrem Inne ren befindliche Schwingwelle von der Hilfswelle aus axiale Stosskraft erhalten und sich dementsprechend in senkrechter Richtung verlegen und von ihrem Moh-' tagegestell entgleisen kann.