Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von pulsierenden Kräften an von einem
Rotationskörper abstehenden Teilen
Die Erfindung beeieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von pulsierenden Kräften an von einem Rotationskörper abstehenden Teilen sowie auf eine Vorridtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
In Rotationsströmungsmaschinen, wie z. B. Dampfturbinen, Gasturbinen usw., sind an der Aussenseite des Rotationskörpers in bestimmten definierten Abständen herausragende Teile, wie z. B. sich bewegende Schaufeln, angebracht und eine bestimmte definierte Anzahl von eine Vibration anregenden Quellen, wie z. B.
ruhenden Schaufeln oder Düsen, sind gegenüber diesen herausragenden Teilen angeordnet, und der Rotationskörper wird durch die Anreger der Strömung, die von den genannten Düsen oder von Teilen zwischen den genannten ruhenden Schaufeln ausgeht, angetrieben. In diesem Fall erhalten die genannten rotierenden Schaufeln die Stosskräfte, die durch die Veränderung der Geschwindigkeit der Strömung erzeugt werden, und zwar jedesmal, wenn die rotierenden Schaufeln gerade die genannten ruhenden Schaufeln oder die Düsen passiert haben, vorausgesetzt, dass die rotierenden Schaufeln sich zusammen mit dem Rotationskörper drehen.
Mit anderen Worten, die Vibrationskräfte in Form des Produktes f1 = n1 n (wobei n1 die Drehzahl des Rota- tionskörpers pro Zeiteinheit und n2 die Anzahl der ruhenden Schaufeln bzw. die Anzahl der Düsen ist) werden an die genannten rotierenden Schaufeln angelegt. Die Zeit, während welcher eine bestimmte rotierende Schaufel und die unmittelbar benachbarte rotie rende Schaufel den Stromabschnitt, der einer bestimmten ruhenden Schaufel oder einer Düse zugeordnet ist, passiert, entspricht dem Wert 1 int n3, der der Reziprokwert des Produktes aus der Drehzahl n1 des Rotationskörpers und der Anzahl n3 der rotierenden Schaufeln ist.
Daher erhalten die benachbarten rotierenden Schaufeln hintereinander die Vibrationskraft mit einer Phasendifferenz, die der genannten Zeit l/n1 n5 äquivalent ist.
Gruppen solcher rotierender Schaufeln sind elastisch miteinander verbunden mit Hilfe von Abstandshaltern oder Verbindungsmetall und bilden daher eine bestimmte Kaskade. Diese Konstruktion miacht es schwierig, theoretisch die Stellung der genannten rotierenden Schaufeln zu analysieren, im Gegensatz zu einer einzelnen Schaufel oder zu unbestimmten Kaskadenschaufeln, bei denen die Vibrationsstellung leicht mathematisch analysiert werden kann. Unter diesen Umständen bestand ein dringendes Erfordernis, dass diese Vibrationsstellung der genannten rotierenden Schaufel mit Hilfe von experimentellen Verfahren gemessen werden kann.
Um die Vibrations-Charakteristik der rotierenden Schaufel zu finden, ohne dabei den Rotationskörper eines Vibraflonssystems selbst zu drehen, sondern mit Hilfe einer Reproduzierung der Vibrationsstellung der das herausragende Teil des Rotationskörpers bildenden rotierenden Schaufel, ist bisher ein Apparat, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, in Gebrauch gewesen.
Dieser konventionelle Apparat ist so aufgebaut, dass darin ein Antriebskörper 4 vorgesehen ist und an Stelle von Dampfdüsen Wasserdüsen 3 in gleicher Anzahl wie die bekannten Dampfdüsen in dem genannten Antriebskörper 4 in gleichem Abstand voneinander und gegenüber den rotierenden Schaufeln 2 angeordnet sind, wobei die rotierenden Schaufeln an der Aussenseite einer Rotationsschtibe 1 angebracht sind. Ferner ist dabei eine Turbinenabtriebswelle 5 vorgesehen, die mit der Rotationsscheibe 1 gekuppelt ist und drehbar in einer in Fig. 1 nicht gezeigten Lagerung angeordnet ist.
Weiter ist ein Gehäuse 6 vorgesehen, in welchem die genannte Rotationsscheibe 1, die rotierenden Schaufeln 2 und der Antriebskörper 4 hermetisch abgeschlossen sind, und es wird Druckwasser dem genannten Antriebskörper 4 von einer in Fig. 1 nicht dargestellten Pumpe zugeführt, das von den Wasserdüsen 3 des genannten Antriebskörpers 4 auf die genannten Schaufeln 2 zu abgestrahlt wird, wodurch die rotierenden Schaufeln 2 und die Rotationsscheibe 1 in Drehung versetzt werden und gleichzeitig die rotierenden Schau feln durch das in Umfangsrichtung ungleichmässig strahlende Wasser mit einer periodischen Vibrationskraft beaufschlagt werden.
Ein Kraftmesser 7 ist an der genannten rotierenden Schaufel angebracht, wobei der Zuführungsdraht des genannten Kraftmessers mit dem Schleifring 8 verbunden ist, welcher auf der Abtriebswelle 5 angeordnet ist, wodurch die Kraft auf die rotierende Schaufel 2, an der der genannte Kraftmesser 7 angebracht ist, gemessen wird; ferner wird mittels des Drehzahlmessers 9, der an der Abtriebswelle 5 angebracht ist, die Drehzahl der genannten Abtriebswelle 5 gemessen und aus dieser Drehzahl die Anzahl der Vibrationen pro Zeiteinheit bestimmt, mit der die genannte rotierende Schaufel 2 beaufschlagt wird. Damit ist die Vibrations-Charakteristik der rotierenden Schaufeln 2 gefunden.
Bei einem solchen Vibrationsanregungsapparat ist es notwendig, jedesmal, wenn das herausragende Teil, wie z. B. die rotierende Schaufel des Rotationskorpers, neu konstruiert wird, ein ganzes Schaufelrad für die Vibrationsversuche zu erstellen. Das erfordert beträchtliche Mehrkosten. Zudem erlaubt der genannte Apparat nur das Teil zu messen, an dem der Kraftmesser angebracht ist. Wenn dieses herausragende Teil kurz ist, kann ausserdem nur ein Kraftmesser an einem herausragenden Teil angebracht werden. Dementsprechend ist es unmöglich, die Vibrationszustände an verschiedenen Stellen des herausragenden Teils gleichzeitig zu analysieren, und daher muss dann die Position des Kraftmessers mehrere Mal während einer Analyse ge ändert werden.
Da es zudem unmöglich ist, die Anzahl der Schleifringausgänge und die Zahl der Kanäle auf einem benutzten Aufzeichnungsgerät usw. unbeschränkt zu erhöhen, kann die Vibrationsphasenbeziehung von allen herausragenden Teilen nicht gleichzeitig gefunden werden. Aus diesen Gründen müssen wiederholte Versuche durchgeführt werden.
Hinzu kommt noch, dass der Kraftmesser in Kontakt mit den Wasserstrahlen kommt und zusätzlich noch mit einer der Umdrehungszahl entsprechenden Zentrifugalkraft beaufschlagt wird. Das führt dazu, dass die Kraftmesser schnell zerstört werden.
Weiterhin ist es notwendig, jedesmal einen neuen Antriebskörper 4 herzustellen, wenn das Verhältnis der Neigung des anregenden Teiles, wie z. B. der Düse, gegenüber der Neigung des herausragenden Teiles, wie z. B. der rotierenden Schaufel, geändert wird. Dementsprechend ist bei dem konventionellen Vibrationskfaft- anregungsapparat vom Rotationstyp ein beträchtlicher Aufwand an Arbeit und Zeit erforderlich, und es ist schwierig, die Testergebnisse zu analysieren, so dass die Versuchskosten unvermeidlich sehr hoch werden.
Bei den weiter bekanntgewordenen statischen Vibrationsanregungsverfahren, bei denen ein Magnet oder ein Rüttelmechanismus oder irgend etwas ähnliches benutzt wird, um die herausragenden Teile, wie z. B. die Rotierschaufeln, welche an dem rotierenden Körper, wie einem Rotor, angebracht sind, in Vibration zu versetzen, ist es unmöglich, gleichzeitig die genannten herausragenden Teile mit einer Vibrationsphasendifferenz anzuregen, die dem jeder Düse zugeordneten Stromabschnitt entspricht. Dementsprechend ist es auch unmöglich, den wirklichen Anregungszustand desselben zu reproduzieren.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile, die den bekannten Anordnungen der vorliegenden Art anhaften, zu eliminieren. Erfindungsgemäss wird das bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass eine pulsierende Kraft, deren Pulszahl gleich dem Produkt der Betriebsdrehzahl nl des Rotationskörpers und der Anzahl na der Pulskraftanregungsquellen ist, die auf abstehende Teile des stehenden Rotationskörpers wirken, gegeben wird, und dass diese pulsierende Kraft der Reihe nach auf das jeweils benachbarte abstehende Teil mit einer zeitlichen Phasendifferenz verschoben wird, die gleich dem Reziprokwert des Produktes aus der genannten Betriebsdrehzahl nl und der Anzahl n der abstehenden Teile ist.
Ein prinzipieller Vorteil der Erfindung liegt darin, dass eine Vibrationskraft ähnlich derjenigen im tatsächlichen Rotationszustand an die herausragenden Teile angelegt wird, ohne dass der Rotationskörper in Drehung versetzt wird, wodurch die Vibrations-Charakte ristik der herausragenden Teile, insbesondere die Resonanz-Charakteristiken in bezug auf die Anregungsquellen, genau gemessen werden können.
Weil eine Vibrationskraft in Form der Anzahl von Vibrationen n1 n2, die gleich dem Produkt aus der Anzahl ns der Anregungsquellen und der Zahl nl von Umdrehungen entsprechend der tatsächlichen Anzahl von Umdrehungen des Rotationskörpers ist, an die herausragenden Teile des Rotationskörpers angelegt wird, wird es möglich, dass eine Vibrationskraft an die genannten herausragenden Teile angelegt werden kann, die in der Zahl gleich derjenigen im tatsächlichen Betriebszustand ist und die an jeden der genannten herausragenden Teile jedesmal dann angelegt wird,
wenn der genannte herausragende Teil mit einer Drehzahl nl pro Zeiteinheit gedreht wird und an n2 Anregungsquelien vorbeigeführt wird, und dass die genannte Vibrationskraft an benachbarte herausragende Teile der Reihe nach in gleichen Phasendifferenzen in Form von 1/ni n8 angelegt wird, welche dem Reziprokwert des Produktes der genannten Drehzahl nl und der Anzahl n der herausragenden Teile entsprechen.
Dementsprechend kann eine Vibrationskraft der Reihe nach an die genannten herausragenden Teile angelegt werden mit gleicher Zeitdifferenz, wie bei dem tatsächlichen Betriebszustand, wobei während dieser Zeitdifferenz die genannte Anregungsqueile einen Stoss auf das herausragende Teil gibt, welches gerade an der Anregungsquelle vorbeiläuft, und ferner einen anderen Stoss auf das zu diesem herausragenden Teil benachbarte herausragende Teil gibt. Daher kann der tatsächliche Anregungszustand ohne Drehung des Drehkörpers reproduziert werden.
Weil eine Vibrationskraft, die die gleiche wie in dem tatsächlichen Betriebszustand ist, an das herausragende Teil ohne Drehung des Rotationskörpers angelegt werden kann, ist es möglich, direkt den Vibrationszustand des herausragenden Teiles zu beobachten und leicht die Vibrationsart im Detail durch Anlegung von Abnehmern an die notwendigen Stellen zu analysieren. Weil ferner das erfindungsgemässe Verfahren keine Schleifringe erfordert, kann die Vibrationsphasenbeziehung der herausragenden Teile als ganzes leicht innerhalb kurzer Zeit überprüft werden. Es ist auch möglich, den Vibrationsversuch an der tatsächlichen Maschine auszuführen, ohne einen speziellen Versuchs-Rotationskörper vorzusehen. Dadurch können die Kosten beträchtlich reduziert werden.
Da es nicht notwendig ist, den Rotationskörper zu drehen, kann ausserdem der mit einer Rotation verbundene Lärm des Rotationskörpers vermieden werden, und schliesslich werden auch die Messwerke bzw. die Kraftmesser vor einer Zerstörung ge schützt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch eine gleiche Anzahl von FlipiFlop- Schaltungen wie die Anzahl der vom Rotationskörper abstehenden Teile, piezo-elektrische Elemente, die an diesen ahstehenden Teilen angebracht sind und die an die Setzausgänge der genannten Flip-Flop-Schaltungen angeschlossen sind, eine erste Gleichstromquelle, die an den Setzeingang einer bestimmten der genannten Flip Flop-Schaltungen angeschlossen ist, eine zweite Gleichstromquelle, die an alle Rücksetzeingänge der genannten Flip-Flop-Schaitungen angeschlossen ist, und einen Geber,
der an alle Triggereingänge der genannten Flip Flop-Schaltungen angeschlossen ist, wobei die Flip Flop-Schaltungen so angeordnet sind, dass der Setzausgang und der Rücksetzausgang einer dieser Flip-Flop Schaltungen an den Setzeingang und den Rücksetzeingang der benachbarten Flip-Flop-Schaltung angeschlossen sind und eine solche Verbindung der Ausgänge und Eingänge in gleicher Weise jeweils von einer zur nächsten benachbarten Fllss-Flop-Schaltung vorgesehen ist, um die Flip-Flop-Schaltungen miteinander in einer Ringform zu verbinden.
Mit dieser Vorrichtung können die obengenannten Messvorgänge von einer minimalen Zahl von Leuten ausgeführt werden.
Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine konventionelle Vorrichtung zur Anregung von Vibrationskräften.
Fig. 2 ist ein Schnitt in der Ebene II-II in Fig. 1.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Anregung von Vibrationskräften nach der Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine Flip-Flop-Schaltung, die eine wichtige Komponente der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung bildet.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die an den Kreis in Fig. 3 angelegten Eingangsimpulse und die von diesem Kreis abgegebenen und auf die piezoelektrischen Elemente übertragenen Ausgangsimpuls e darstellt.
Fig. 6 ist ein symbolisches Diagramm, das das Schema zeigt, nach welchem die Ausgangs impulse auf die einzelnen piezo-elektrischen Elemente in Fig. 5 übertragen werden.
Fig. 7 und 8 sind symbolische Diagramme wie in Fig. 6, die das Schema zeigen, nach dem die Nummern der angetriebenen Schaufeln und die Nummern der (antreibenden) Düsen des genannten Ausführungsbei- spiels geändert werden.
Fig. 9 ist ein Blockschema, das ein anderes Aus führun gsb eispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung zeigt.
Fig. 10 bis 13 sind vorgesehen, um die Arbeitsweise der Schaltung hinter der Spannungsvergleicherstufe in Fig. 9 darzustellen. Fig. 10 zeigt dabei das Schema, nach welchem eine von dem Integrator abgegebene symmetrische Dreiecks spannung mit den Potentialen von fünf Spannungsvergleichern verglichen wird, Fig. 11 zeigt dabei die Ausgangssignale dieser Spannungsvergleicher und die Fig. 12 und 13 sind die Ausgangssignale der Differenzierschaltung bzw. des Grundbegrenzers.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem eine Vibrationskraft auf eine Turbine gegeben wird, die sechs Rotationsschaufeln und eine Düse umfasst. Wie in Fig. 4 ersichtlich, bedeutet F eine Mehrzahl von Flip-Flop-Schaitungen, von denen jede aus einem ersten Teil F', der das Flip-Flop in den gesetzten Zustand bringt, und einem zweiten Teil F", der das Flip-Flop in den rückgesetzten Zustand bringt, besteht. Der Setzeingang F'a des Setzteiles F' ist verbunden mit dem Setzausgang F'b des Setzteiles des benachbarten Flip-Flops mit Hilfe des Leitungsdrahtes L. Der Rücksetzeingang F"a des Rücksetzteiles ist verbunden mit dem Rücksetzausgang F"b des benachbarten Rücksetzteiles F" mit Hilfe des Leitungsdrahtes L'.
So sind sechs Flip-Flop-Schaltungen F miteinander in Ringform verbunden, wobei die Anzahl dieser Flip-Flops die gleiche wie die Anzahl der Rotierschaufeln der Turbine ist.
Ein direkter Setzeingang F'c ist nur an dem ersten (F1) der genannten sechs Flip-Flop-Schaltungen F angebracht, und direkte Rücksetzeingänge F"c sind an den Rücksetzteil F" der genannten Flip-Flop-Schaltungen F angebracht und verbunden mit einem Anschluss D durch einen Draht R, und dieser Anschluss D ist mit einem Rücksetzeingang C durch einen Draht R' verbunden. Wenn ein anfänglicher einzelner Setzimpuls an den genannten direkten Setzeingang F'c angelegt wird, kann die Flip-Flop-Schaltung nicht akkurat betrieben werden, wenn mehr als zwei Impulse gleichzeitig eingegeben werden. Um dies zu vermeiden, ist es notwendig, eine Schnatterschutzvorrichtung vorzusehen.
Ein Triggereingang Fd ist an jede der genannten Flip-Flop-Schaltungen angebracht, und diese Triggereingänge Fd sind mit einem ringförmigen Verbindungsdraht S über einen Leitungsdraht S' verbunden, und diese Ringverbindung S ist an einen in der Figur nicht gezeigten Wellen-Pulsgeber angeschlossen.
Die Verbindungsleitung L, die mit den Setzteilen F' der genannten Flip-Flop-Schaltungen F verbunden ist, ist an jedes der piezo-elektrischen Elemente P angeschlossen, die aus Titan-Acid-Barium oder etwas ähnlichem bestehen und die an den in der Figur nicht gezeigten Rotierschaufeln angebracht und an die Leitungsdrähte E angeschlossen sind.
Wenn ein Setzpegel-Kontrolleingang an die Setzeingänge F'a der Setzteile von jedem der genannten Flip-Flop-Schaltungen F angelegt wird, werden die Flip-Flop-Schaltungen F gesetzt, und der genannte Impuls wird an die piezo-elektrischenl Elemente P von dem Setzausgang F'b über die Leitung L gegeben, und damit wird eine Vibrationskraft an die Rotierschaufel angelegt. Demgegenüber wird, wenn ein Rücksetzpegel Kontrolleingang an den Rücksetzeingang F"a des Rücksetzteiles F" gegeben wird, die Flip-Flop-Schaltung zurückgesetzt. In diesem Fall wird jedoch keine Vibra- tionskraft an die Rotierschaufel angelegt, weil der Rücksetzausgang F"b nicht mit dem piezo-elektrischen Element P verbunden ist.
Wenn ein Triggerimpuis an den Triggereingang Fd angelegt wird, wird die Schaltung F gesetzt, wenn der Setzpegel-Kontrolleingang in den Flip-Flop-Schaltungen F vorhanden ist (nämlich wenn eine Spannung darin angelegt ist). Demgegenüber wird die Schaltung F zurückgesetzt, wenn der Rücksetz-Kontrolleingang vorhanden ist.
Es wird nun eine solche Anordnung getroffen, dass der Setzpegel-Kontrolleingang und der Rücksetzpegel Kontrolleinganb nicht gleichzeitig an dieselbe Flip-Flop Schaltung F angelegt werden.
Das in den Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ist in dieser Weise angeordnet bzw. aufgebaut.
Wenn daher der Rücksetzeingang C geschlossen ist, erreichen die Rücksetzimpulse alle Flip-Flop-Schaltungen F1 bis F6, und dann werden alle Flip-Flop-Schal- tungen im Rücksetzzustand gehalten. Demgemäss wird eine Spannung an die Leitungsdrähte L1 bis L6 angelegt, die die genannten Rücksetzteile F" miteinander verbindet, und es wird keine Spannung an einen der Leitungsdrähte Ll bis L6 angelegt, welche die Setzteile F' miteinander verbinden.
Wenn ein einzelner Impuls zum anfänglichen Setzen an den direkten Setzimpulseingang F'c, welcher an der genannten ersten Flip-Flop-Schaltung F1 angebracht ist, angelegt wird, wird nur die Schaltung F 1 vom rückgesetzten Zustand in den Setzzustand gebracht, und die anderen Flip-Flop-Schaltungen F2 bis F6 werden im Rücksetzzustand gehalten. Dementsprechend wird der Leitungsdraht L'1, der die Schaltungen F1 und F2 verbindet, in einen nichtleitenden Zustand und die anderen Leitungsdrähte L1 in einen leitenden Zustand gebracht.
Daraus ergibt sich, dass ein Impuls an das piezo-elektrische Element P1 abgegeben wird, welches über den Draht El mit dem genannten Leitungsdraht L1 verbunden ist, wodurch die Rotierschaufel, welche mit dem genannten piezo-elektrischen Element P1 versehen ist, einen Stoss bekommt. Anderseits werden jedoch die Schaltungen F2 bis F6 im Rücksetzzustand gehalten, und dementsprechend werden keine Impulse an die anderen piezo-elektrischen Elemente P2 bis P6 abgegeben.
Wenn der erste Schiebeimpuls fsl auf den Schiebeimpulsanschluss S" von dem in der Figur nicht gezeigten Schiebeimpulsgeber abgegeben wird, wird ein Triggereingangs impuls an alle Flip-Flop-Schaltungen F mit Hilfe der Ringverbindung S und den Leitungsdrähten S'1 bis S'6, die mit dem genannten Anschluss S" verbunden sind, abgegeben.
In diesem Moment ist die Flip-Flop-Schaltung F 1 im gesetzten Zustand. Da jedoch die Leitung L'6 leitend gemacht wird und daher der Rücksetzpegel=Kontroll- eingang an diese Leitung angelegt ist, wird die genannte erste Flip-Flop-Schaltung F1 in den rückgesetzten Zustand gebracht.
Weiterhin ist die zweite Schaltung F2 in dem rückgesetzten Zustand, aber weil die Leitung L1 leitend gemacht worden ist und der Setzpegel¯Kontrolleingang an gelegt ist, wird die Schaltung F2 dann in den gesetzten Zustand gebracht. Die Schaltungen F3 bis F6 der Fig. 3 bis 6 sind dann noch in dem rückgesetzten Zustand, und weil die Leitungsdrähte L'2 bis L'5 leitend sind, werden diese Schaltungen in dem rückgesetzten Zustand gehalten.
Auf diese Weise wird nur die Schaltung F2 durch den ersten Schiebeimpuls fsl in den gesetzten Zustand gebracht, wodurch das zweite piezo-elektrische Element P2 betätigt wird und nur die zweite Rotierschaufel angeregt wird.
Nach dieser Operation, wenn der zweite Schiebe impuls fs2 an den Schiebeimpulsanschluss S" abgegeben wird, wird nur die dritte Flip-Flopsschaltung F3 in den gesetzten Zustand gebracht, und alle anderen Flip-Flop Schaltungen F1, F2 und F4 bis F6 befinden sich im rückgesetzten Zustand, und daher wird eine Vibrationskraft nur an die dritte Rotierschaufel angelegt.
In gleicher Weise werden die vierte, die fünfte usw.
Schaltungen F4, F5 usw. nacheinander in den gesetzten Zustand gebracht mit dem nacheinanderfolgenden Eintreffen der Schiebeimpulse fs3, fs4 usw., wodurch eine Vibrationskraft an die vierte, fünfte usw. Rotierschaufel angelegt wird.
Um die oben beschriebene Arbeitsweise zu realisieren, ist es notwendig, dass die Frequenz f's der Schiebeimpulse fs, die an den genannten Schiebeimpulsanschluss S" anzulegen ist, übereinstimmt mit dem Produkt aus erstens der Anzahl n1 von Umdrehungen pro Zeiteinheit des Rotationskörpers, an den die Rotierschaufeln angebracht sind, und zweitens der Anzahl n von ruhen den Schaufeln oder Düsen und drittens der Anzahl ns der Rotierschaufein (f's = nl n n3).
Weiterhin ist die Zahl der Flip-Flops gleich der Anzahl der Rotierschaufeln. Das in den Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt den Fall, dass die Anzahl n2 von Düsen gleich 1 ist und die Anzahl ns von Rotierschaufeln gleich 6. Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen den Schiebeimpulsen fs und der Impulsverteilung FD, die an das erste bis sechste piezo-elektrische Element P1 bis P6 angelegt wird. Bezüglich Fig. 5 ist zu sagen, dass, wenn ein einzelner Impuls zum anfänglichen Setzen angelegt wird, dieser Impuls auf das erste piezo-elektrische Element P1 abgegeben wird, wodurch die erste Rotierschaufel angeregt wird. Dann wird durch Anlegung des ersten Schiebeimpulses fsl das zweite piezo-elektfische Element P2 betätigt.
Auf diese Weise werden das dritte, das vierte usw. bis zum sechsten piezo-elektrischen Element P3, P4 . . . P6 der Reihe nach betätigt jedesmal wenn der Schiebeimpuis fs eingegeben wird. Danach, wenn der sechste Schiebeimpuis abgegeben wird, wird wieder das erste piezo-elektrische Element P1 angeregt.
Ein und dieselbe Rotierschaufel erhält also mit einer Periode von l/n1 n= lini (weiln 1) jeweils einen Stoss. Ferner wird die Vibrationskraft nacheinander auf die jeweils benachbarte Rotierschaufel mit einer Phasendifferenz von l/n1 n geschoben.
Dementsprechend ist es durch Variation der Frequenz f's der Schiebeimpulse fs auch möglich, den Zustand zu reproduzieren, der sich ergibt, wenn die Anzahl der Umdrehungen n1 = fs/n2 n des Rotationskörpers verändert wird.
Es ist ferner auch möglich, die Anzahl der Rotierschaufeln zu verändern, wobei dann entsprechend die Anzahl Ider Flip-Flops F zu ändern ist. In dem in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel werden, wie erwähnt, sechs Flip-Flop-Schaltungen F benutzt, wodurch der Zustand reproduziert wird, der sich ergibt, wenn eine Vibrationskraft auf eine Turbine mit sechs Rotierschaufeln (nu= 6) und einer Düse (nu = 1) gegeben wird.
Demgegenüber wird, um den Zustand zu reproduzieren, der sich ergibt, wenn eine Turbine mit sechs Rotierschaufeln (na = 6) und zwei Düsen (n = 2) angeregt wird, die Anordnung so getroffen, dass der Setzausgang F'bt des Setzteiles der ersten Flip-Flop Schaltung F1 zu dem ersten piezo-elektrischen Element P1, welches an der ersten Rotierschaufel angebracht ist, und ferner zu dem vierten piezo-elektrischen Element P4, welches an der vierten Rotierschaufel angebracht ist, parallelgeschaltet wird,
dass weiter der Setzausgang F'b3 der dritten Flip-Flop-Schaltung F3 parallel zu dem zweiten und fünften piezo-elektrischen Element P2 und PS geschaltet wird und dass schliesslich der Setzausgang F'bs der fünften Flip-Flop-Schaltung PS parallel zu dem dritten und sechsten piezo-elektrischen Element P3 und P6 geschaltet wird.
Durch den obengenannten Schaltungsaaufbau erhält jedes piezo-elektrische Element einen Impuls
1/n1 n = 1/2nl, und dementsprechend erhält jede Rotierschaufel einen
Stoss im gleichen Zeitintervall 1/n1.n2= n9 = 1/2n1.
Die Vibrationskraft wird dabei nacheinander an jeweils benachbarte Rotierschaufeln mit einer Phasendifferenz entsprechend 1/n1.n3= n3= 1/6n1 angelegt, wobei die Phasendifferenz gleich dem Produkt aus der Periode der Schiebeimpulse l/nr fl2 # n3 und der Anzahl n2 der Düsen ist.
Die Flip-Fiop-Schaltungen F2, F4 und F6, deren Setzausgänge F'b nicht mit den genannten piezo-elek- trischen Elementen verbunden sind, werden dabei lediglich zum Zwecke der Frequenz- und Phasenlageanpas- sung benutzt.
Im Falle einer Turbine, bei der die Anzahl n3 von Rotierschtaufeln 21 und die Anzahl der Düsen 27 ist, wird die gleiche Zahl 21 von Flip-Flop-Schaltungen wie die Anzahl der Rotierschaufeln zu einem Ring wie vorher beschrieben verbunden, und die genannten 21 Flip Flop-Schaltungen F werden in sieben Gruppen von je drei Flip-Flops aufgeteilt (3 ist der grösste gemeinsame Teiler in den Zahlen n3 = 21 der Rotierschaufeln und n2 = 27 der Düsen).
Dann wird das erste piezoelek- trische Element P1 mit dem Setzausgang F'bt der ersten Flip-Flop-Schaltung F1 von der ersten FlipFlop-Schal- tungs-Gruppe, das zweite piezo-elektrische Element P2 mit dem Setzausgang F'b7 der siebenten Flip-Flop Schaltung F7 (welche in dem Flip Flop-Schaltungs- Netzwerk dem 27ten - 27 ist gleich der Anzahl der Düsen - gezählt der Reihe nach von der genannten ersten Flip-Flop-Schaltung F1 zu der zweiten, dritten usw.
Flip-Flop-Schaltung F2, F3 usw. entspricht) ver bunden. (Merke: Weil das Flip-Flop-Schaltungs-Netz- werk in Ringform aufgebaut und aus 21 Flip Flops besteht, entspricht das 21te Flip-Fiop dem genannten ersten Flip-Flop F1). In entsprechender Weise wird das dritte piezo-elektrische Element P3 mit dem Setzausgang F'b13 der 13ten Flip-Flop-Schaltung und das vierte piezo-elektrische Element P4 mit dem Ausgangsanschluss F'b19 der l9ten Flip-Flop-Schaltung verbunden.
Durch die gesamte Anordnung hindurch wird das erste piezo-elektrisohe Element P1 und das achte piezoelektrische Element P8, welches das siebente von dem genannten ersten piezo-elektrischen Element aus ist (nämlich, 7 ist der Quotient von der Zahl n2 = 21 der Rotierschaufeln, dividiert durch den grössten gemeinsamen Teiler der Anzahl na = 21 der Rotierschaufein und der Anzahl n3= 27 der Düsen), und das fünfzehnte piezo-elektrische Element P15, welches das siebente von dem genannten achten piezo-elektrischen Element aus ist, parallel zu dem Ausgangsanschluss F'bt der ersten Flip-Flop-Schaltung der ersten Flip Flop-Schaltungs-Gruppe geschaltet.
Die einzelnen Verbindungen sind im folgenden tabuliert:
Flip-Flop- Flip-Flop- Piezo-elektrisches
Gruppe Nr. Schaltung Nr. Element Nr.
1 1 1, 8, 15
2
3
2 4 5, 12, 19
5
6
3 7 2, 9, 16
8
9
4 10 6, 13, 20
11
12
5 13 3, 10, 17
14
15
6 16 7, 14, 21
17
18
7 19 4, 11, 18
20
21
Wenn die genannten FlipFlop-Schaltungen F und die piezo-elektrischen Elemente P wie oben angegeben verbunden sind und ein Schiebeimpuls, dessen Frequenz na n2 n0 = 567n1 entspricht, an die Flip-Flop-Schal- tungen abgegeben wird, werden die 21 Rotierschan- feln angestossen in einem Zeitintervall,
entsprechend 1/n1 n2 = 1/27nl, und die benachbarten Rotierschaufeln werden nacheinander angestossen mit einer Phasendifferenz 1/ni na = 1/21n1, nämlich l/27n' = 6l567n1 (weil die Anzahl na = 27 der Düsen grösser als die Anzahl nl = 21 der Rotierschaufeln ist, wird die Rotierschaufel, welche zu einer Rotierschaufel benachbart ist, die von einer bestimmten Düse angestossen worden ist, von der zu der bestimmten Düse benachbarten Düse angestossen, bevor sie von der genannten bestimmten Düse angestossen wird. Daher ist die scheinbare Phasendifferenz na n3 - l/n1 # n2 = n2-n1 n1 # n2 # n3
Ein anderes in Fig. 9 dargestelltes Ausführungsbei- spiel ist im folgenden erläutert.
Das Bezugszeichen I bezeichnet einen Geber, der Sinus wellen abgibt, deren Frequenz 2fl ist, entsprechend zweimal der Frequenz fl =nl n2 der Vibrationskräfte, die periodisch auf die in der Figur nicht gezeigten Rotierschaufein gegeben wird. Der Ausgang dieses Gebers list an den Eingang einer Wellenform-Schaltung II angeschlossen. Diese Wellenform-Schaltung besteht aus einem Schmitt-Trigger, einer Differenzier-Schaltung und einer Flip-Flop Schaltung und wandelt die Sinuswelle in eine symmetrische Rechteckwelle um, deren Frequenz gleich f1 ist.
Der Eingang eines Integrators III ist mit dem Ausgang der genannten Wellenform-Schaltung II verbunden.
Dieser Integrator integriert die genannten symmetri- schen Rechteckwellen, deren Frequenz 4 ist, und wandelt sie auf diese Weise in eine symmetrische Dreieckwelle um. Der Ausgang dieses Integrators III ist parallel zu dem Spannungsvergleicher IV geschaltet, dessen Quantität ns/2 ist (wenn na eine gerade Zahl ist), was der Hälfte der Anzahl na der Rotierschaufeln ent spricht, oder fla + 1 (wenn na eine ungerade Zahl
2 ist). Der Ausgang dieses Spannungsvefteilers IV ist an eine Differenzier-Schaltung V angeschlossen.
Jeder von zwei Grundbegrenzern VI ist an diese Differenzier-Schaltung V angeschlossen, wodurch die positiven und negativen Impulse dieser Differenzierschaltung voneinander getrennt werden. Die genannten Grundbegrenzer VI sind mit piezozelektfischen Elementen VIII über Verstärker VII verbunden. Diese piezo-elektrischen Elemente sind an den Rotierschaufeln angebracht.
In dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorausgesetzt, dass nu= 1 (die Anzahl der Düsen ist 1) und nu = 10 (die Anzahl der Rotierschaufeln ist 10) ist. Eine Sinuswelle, deren Frequenz 2f1 ist und die von dem Geber I abgegeben wird, wird in eine symmetrische Rechteckwelle umgeformt, deren Frequenz fl ist. Diese Rechteckwelle wird in eine symmetrische Dreieckwelle mittels des Integrators III umgeformt. Wie in Fig. 10 gezeigt, wird diese symmetrische Rechteckwelle so eingestellt, dass ihre Amplitude bei 5 Volt gehalten wird.
Fünf Spannungsvergleicher IV1, IV2, IV3, IV4 und IV5 werden bei 1 bzw. 3, 5, 7 und 9 Volt gehalten.
Wenn dementsprechend die Spannung der genannten symmetrischen Dreieckwelle graduell von ihrem Mini talwert auf ihren Maximalwert ansteigt, nämlich über 1, 3, 5, 7 und 9 Volt, werden der erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Spannungsvergleichef IV1, IV2, IV3, IV4 und IV5 nacheinander betätigt. Wenn die genannte symmetrische Dreiecksweile in ihrer Spannung absinkt von ihrem Maximalwert 10 Volt über 9, 7, 5, 3 und 1 Volt, werden der fünfte bis erste Spannungsvergleicher IV5 bis IVl nacheinander wieder in den unbetätigten Zustand versetzt. Dementsprechend geben der genannte erste bis fünfte Spannungsvergleicher IV5 bis IV1 Ausgänge wie in Fig. 11 gezeigt ab.
Die Differenzierschaltungen VI bis V5, von denen je eine mit einem der Spannungsvergleicher IV1 bis IVS verbunden ist, geben positive oder negative Impulse wie in Fig. 12 gezeigt ab, wenn der zugeordnete Spannungsvergleicher ein Ausgangssignal liefert oder das Ausgangs signal beendet.
Es ergibt sich, dass zehn Grundbegrenzer VI1, VI'1, VI2, VI'2 usw. bis VI5 und VI'5 (von denen je zwei parallel an die zugeordnete Differenzierschaltung V angeschlossen sind) sich in einer solchen Weise verhalten, dass die Grundbegrenzer VI1 bis VI5 und VI'1 bis VI'5 nacheinander jeweils einen von fünf positiven Impulsen und fünf negativen Impulsen nach einer
Phasenverschiebung lint n2 na = l/ni na abgeben, wobei die Phasenverschiebung der Quotient aus der Periode 1/f1 = l/nl na = l/nl (weil na = ist) der auf die Rotierschaufeln gegebenen Vibrationskraft, dividiert durch 10 ist,
wobei 10 die Zahl der Rotier schaufeln ist. Nach der genannten Periode l/fl wird wieder ein positiver Impuls von dem Grunldbegren- zer VI1 abgegeben.
Diese Impulse werden dann an die piezo-elektrischen Elemente VIII 1 bis VIIIS und VIII'1 bis VIII'S mit einer Phasenverschiebung 1/na na über die Verstärker VI 1 bis VII5 und VII'1 bis VII'S abgegeben, welche Verstärker an die genannten zehn GrundbeEgren- zer VI 1 bis VI5 und VI'1 bis VI'5 abgeschlossen sind.
Bei dem Ansführungsbeispiel in Fig. 9 ist es also möglich, Vibrationskräfte an die Rotierschaufein unter denselben Bedingungen wie beim tatsächlichen Betrieb abzugeben.
Die Ausführungsbeispiele, bei denen eine Anregungsquelle, wie z. B. eine Düse, benutzt wird, sind oben erläutert worden. Im Fall, dass mehrere Anre gungsqueilen benutzt werden, ist es notwendig, eine derartige Anordnung zu treffen, dass der genannte Impuls jeweils nach einer Zeit entsprechend l/n1 n2 na (was dem Reziprokwert des Produktes aus der Anzahl n1 der Umdrehungen pro Zeiteinheit des Rotationskörpers und der Anzahl n;
; der Anregungsquellen und der Anzahl n3 der herausragenden Teile wie Rotierschaufeln entspricht) abgegeben wird und dass der genannte Impuls an die herausragenden Teile jeweils nach na Impulsen gegeben wird, so dass eine Vibrationskraft an jeden der genannten herausragenden Teile angelegt wird, deren Vibrationszahl nu nu ist. Ferner wird die Anlegung der Vibrationskraft nacheinander verschoben auf die jeweils benachbarten herausragenden Teile mit einer Phasendifferenz entsprechend 1/n1. na, und die Impulse werden der Reihe nach verteilt mit einem Impulsabstand ng.