DE1001648B - Einrichtung zum Abstuetzen des Rotors schnell laufender Maschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abstützen des vom Antriebsmechanismus abgesonderten Rotors von insbesondere mit einer Drehzahl von über 20 000 U/min umlaufenden Maschinen, wie Zentrifugen mit vertikaler Achse.

Es ist bekannt, rasch laufenden Rotoren mit vertikaler Achse eine Selbstzentrierung zu ermöglichen. Eine Selbstzentrierung, also ein Umlaufen um die Schwerachse, kann z. B. mittels einer elastischen Antriebswelle oder -kupplung erreicht werden. Um bei derartigen Rotoren unerwünschte Präzessions- und Nutationsbewegungen im Entstehen zu unterdrücken, ist ferner vorgeschlagen worden, sie gedämpftelastisch abzustützen, so daß Neigungen des Rotors entgegengerichtete Kräfte hervorrufen. Nach diesen Prinzipien sind z. B. gewisse Spinnzentrifugen für die Viskoseindustrie konstruiert. Ein Vorteil dieser Konstruktion ist, daß sie auch beim Vorliegen merklicher Unwuchten einen zuverlässigen Betrieb erlauben, da die Lage ihrer Schwerachse innerhalb gewisser Grenzen beliebig sein darf. Versucht man indessen, die Drehzahl bei solchen Konstruktionen über etwa 18 000 bis 20 000 U/min zu steigern, so treten instabile Zustände auf, die zur Zerstörung der Maschinen führen können.

Es wurde nun gefunden, daß Rotoren der beschriebenen Art, unbeschadet ihrer Unempfindlichkeit gegenüber merklichen Unwuchten, auch für einen störungsfreien Betrieb bei beliebig hohen Drehzahlen, die dann nur durch die mechanische Festigkeit der Rotoren begrenzt sind, abgestützt werden können. Erfmdungsgemäß ist hierzu nicht nur der Rotor auf dem Antriebsmechanismus über eine flexible, beiderends eingespannte fliegende Welle, sondern auch der Antriebsmechanismus auf der Unterlage elastisch abgestützt, derart, daß der Unterstützungspunkt des Rotors auf dem Antriebsmechanismus selbst seitlich nachgeben kann.

Dieser Unterstützungspunkt kann innerhalb oder außerhalb des Antriebsmechanismus (ζ. Β. eines Motors) liegen. Zweckmäßigerweise wird der Antriebsmechanismus auf der Unterlage an mindestens drei Stellen elastisch abgestützt, vorteilhaft so, daß der Widerstand gegen eine Bewegung des Unterstützungspunktes aus seiner Mittellage in allen horizontalen Richtungen gleich groß und progressiv ist.

Die Erfindung ermöglicht eine mechanisch sehr einfache Ausbildung, bei welcher der als Kreisel umlaufende ' Rotor Richteffekte auslöst, durch die kritische Zustände bei beliebigen Drehzahlen am Entstehen verhindert werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Einrichtung zum Abstützen des Rotors
schnell laufender Maschinen

Anmelder:

Sandoz A. G., Basel (Schweiz)

Vertreter: M. M. Wirth, Dr. W. Schalk
und Dipl.-Ing. P. Wirth, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Kaiserstr. 22

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 28. Januar 1952

Dr. Erwin Wiedemann, Riehen (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 zeigt die Abstützeinrichtung in stationärer und

a₅ Fig. 2 in ausgelenkter Lage des Rotors.

In beiden Figuren ist M ein elektrischer Antriebsmotor mit vertikaler Achse, der in der Ebene EAE durch drei zentralsymmetrisch angeordnete elastische Puffer EA auf der Unterlage abgestützt ist. Die Achse des Motors M ist an ihrem oberen Ende in der Ebene UPE, und zwar im Punkt UP, mit einer flexiblen Welle FW verspannt; das obere Ende dieser flexiblen Welle FW ist im Rotor R eingespannt. Der Rotor R wird also über die flexible Welle FW im Unter-Stützungspunkt UP auf den Motor abgestützt. Durch die elastische Abstützung des Motors M ist aber dafür gesorgt, daß der Unterstützungspunkt UP in der Horizontalebene UPE nachgiebig ist. Bei einseitigem Durchfedern des Motors bewegt sich nämlich der Unterstützungspunkt UP auf einer Kugelfläche mit dem Radius d, wobei die Auslenkung in Fig. 2 natürlich stark übertrieben dargestellt ist.

Durch die Nachgiebigkeit des Unterstützungspunktes UP in der horizontalen Ebene, zusammen mit

der Flexibilität der fliegenden Welle FW, erhält der Rotor R die Eigenschaften eines durch den Motor M angetriebenen, im übrigen aber freien Kreisels, der sich bis zu den höchsten technisch realisierbaren Drehzahlen stabil verhält. Deshalb eignet sich diese Ab-Stützeinrichtung an Zentrifugen mit hoher bis höchster Umdrehungszahl, beispielsweise an Ultrazentrifugen, bei welchen ein Rotor von etwa 190 mm Durchmesser und 3,5 bis 4kg Gewicht mit Drehzahlen von über 65 000 U/min betrieben wird, oder an

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Claims (4)

3 4 anderen Maschinen, bei welchen ein stabiler, rela- laufender Maschinen mit vertikaler Achse, dativ rascher Umlauf erheblicher Massen um deren durch gekennzeichnet, daß nicht nur der Rotor auf Schwerachse erforderlich ist. dem Antriebsmechanismus über eine flexible, Das in der Zeichnung gegebene Beispiel entspricht beiderends eingespannte, fliegende Welle, sondern der möglichen Ausführung einer Laboratoriumszentri- 5 auch der Antriebsmechanismus auf der Unterlage fuge, die in Luft mit η = 17 000 U/min und in ver- elastisch abgestützt ist, derart, daß der Unterdünntem Wasserstoff mit η = 45 000 U/min betrieben Stützungspunkt des Rotors auf dem Antriebswerden kann. Dafür gelten die folgenden Daten: mechanismus selbst seitlich nachgeben kann. ,, ,, 2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch ge-■"■ ° 0S -ι cn η 10 kennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus auf Durchmesser 15U,U mm d Unterlage an mindestens drei Stellen elastisch 120,0mm abgestützt ift. ίΔ'υ KS 3_ Einrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 2, Flexible_ Welle FW dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand Freie Länge 45,0 mm 15 gegen eine Bewegung des Unterstützungspunktes Durchmesser 3,0 mm ^65 Rotors auf dem Antriebsmechanismus aus Material: C-Stahl, vergütet seiner Mittellage in allen horizontalen Richtungen Rotor R gleich groß ist. Durchmesser 190,0 mm 4. Einrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, Höhe 100,0 mm ao dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand Gewicht 3,5 kg gegen eine Bewegung des Unterstützungspunktes Material: Aluminiumlegierung, vergütet. des Rotors auf dem Antriebsmechanismus aus seiner Mittellage in allen horizontalen Richtungen PATENTANSPRÜCHE: glddl P^greSSiv ist 25

1. Einrichtung zum Abstützen des vom An- In Betracht gezogene Druckschriften:

triebsmechanismus abgesonderten Rotors schnell Deutsche Patentschrift Nr. 632 862.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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