DE10123031A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Wuchten rotierender Systeme - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung zum automatischen Auswuchten rotierender Systeme (12) mit mindestens einer um die Drehachse (18) des Systems (12) angeordneten Laufbahn für mindestens einen beweglichen Ausgleichskörper (522). DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung (510) einen konzentrisch um die Drehachse (18) verlaufenden, geschlossenen Umlaufkanal (520) aufweist, in dem der mindestens eine Ausgleichskörper (522) auf mindestens einer der vorhandenen und zueinander geöffneten Laufbahnen die Drehachse (18) des Systems umlaufen kann.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum dynamischen Wuchten rotierender Systeme.

Rotierende Systeme werden gewuchtet, um Schwingungen, die durch Unwuchten am System entstehen, zu eleminieren beziehungsweise zu reduzieren. Diese ungewollten Schwingungen können unter Anderem zu störenden Geräuschen oder auch - aufgrund der stärkeren Beanspruchung der Lager - zu einer Verringerung der Lebensdauer des jeweiligen rotierenden Systems führen.

Neben dem statischen Auswuchten, bei dem eine definierte Ausgleichsmasse an einer zuvor bestimmten Stelle des rotierenden Systems fest aufgebracht oder abgetragen wird, ist seit längerer Zeit auch das so genannte automatische Wuchten bekannt. Bei dieser Methode werden Ausgleichskörper verwendet, die um die Drehachse des rotierenden Systems beweglich sind.

Bei dem automatischen Wuchten ordnen sich die um die Drehachse des rotierenden Systems beweglichen Ausgleichskörper selbständig derart an, dass die Trägheitskräfte aufgrund der ursprünglichen Unwucht reduziert werden und die ungewollten Schwingungen des Systems dadurch gedämpft beziehungsweise ganz beseitigt werden.

Die theoretischen Grundlagen der automatischen Wuchtung rotierender, elastisch aufgehängter Systeme sind ausführlich in der Literatur, beispielsweise in dem Buch von Kellenberger "Elastisches Wuchten: modale Verfahren, EK-Technik, Sondertechniken, automatisches und thermisches Wuchten" erschienen im Springer Verlag; Berlin, Heidelberg; 1987 beschrieben.

Vorteile bringt der Einbau solcher dynamischen Systeme in allen rotierenden Teilen, die sonst statisch ausgewuchtet werden müssten, da dieser zeitaufwendige Produktionsschritt zur Gänze entfällt. Zudem wird das betreffende Bauteil im Betrieb kontinuierlich neu gewuchtet, so dass auch Unwuchten, die sich während des Betriebes ändern oder auch erst im Betrieb entstehen (beispielsweise durch Verschleiss, Defekte, Schmutz oder Korrosion) immer automatisch ausgeglichen werden.

Aus der US-5,724,862 ist bereits eine Methode zur automatischen Beseitung von Unwuchten eines rotierenden Körpers bekannt. Diese Methode besteht darin, dass eine Ausgleichsvorrichtung um die Drehachse des rotierenden Systems angeordnet wird, die mehrere, konzentrisch um die Drehachse angeordnete, geschlossene Bahnen aufweist, in denen jeweils mindestens ein Ausgleichskörper umlaufen kann.

Die Verwendung mehrerer konzentrischer Laufbahnen mit unterschiedlichen Radien ermöglicht es, das rotierende System über einen großen Drehzahlbereich und für besonders große Schwankungen der Unwuchten des rotierenden Systems auszuwuchten.

Nachteilig bei der in der US-5,724,862 beschriebenen Methode zur dynamischen Auswuchtung von rotierenden Körpern ist unter Anderem, dass die die Laufbahnen der Ausgleichskörper tragende Ausgleichsvorrichtung relativ groß, in ihrer Konstruktion recht komplex ist und damit auch relativ schwer ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur dynamischen Unwuchtbeseitigung rotierender Systeme zu schaffen, die/das ein Auswuchten über einen möglichst großen Bereich von Unwuchten und Drehzahlen in einem möglichst einfachen, kleinen und leichten Aufbau gestattet.

Diese Aufgabe wird durch die hier vorgestellte Erfindung mit den in den Patentansprüchen 1 und 10 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren und die nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung zum Auswuchten rotierender Systeme hat den Vorteil, dass mehrere konzentrische Laufbahnen mit unterschiedlichen Radien mit sehr geringem Aufwand in einem einzelnen Umlaufkanal integrierbar sind. Die Verwendung eines einzelnen Umlaufkanals, der allein durch seine Querschnittsform die verschiedenen Laufbahnen für die Ausgleichsmassen definiert, ermöglicht die Realisierung einer gattungsgemäßen Auswuchtvorrichtung mit vergleichsweise geringem Einbauraum.

Die Verwendung von Laufbahnen, die zueinander geöffnet sind, erübrigt eine aufwendige mechanische Trennung der einzelnen Laufbahnen durch Wände. Neben der damit verbundenen Material-, Gewichts- und Volumenersparnis verringern sich auch entsprechend die Kosten für die erfindungsgemäße Vorrichtung im Vergleich zu Systemen des Standes der Technik.

Das reduzierte Einbauvolumen und Gewicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht die Verwendung des hier vorgestellten Verfahrens zur dynamischen Wuchtung in einer Vielzahl, auch kleinerer rotierender Systeme.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen und Details sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Durch eine spezielle Formgebung der Querschnittskontur des einen Umlaufkanals lassen sich auf einfache und vorteilhafte Weise verschiedene Laufbahnen für die Ausgleichsmassen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausbilden. Die Notwendigkeit von mehreren abgeschlossenen Umlaufkanälen mit den hierzu notwendigen Trennwänden für die Erzeugung unterschiedlicher Laufbahnen für die Ausgleichsmassen um die Drehachse des Systems entfällt.

Im Speziellen lassen sich die verschiedenen Laufbahnen in ihren Abmessungen so dimensionieren, dass mehrere Ausgleichskörper verschiedener Größe auf den Laufbahnen die gemeinsame Drehachse des jeweiligen Systems umlaufen können. Auf diese Art lässt sich in vorteilhafter Weise eine Anordnung von Ausgleichskörpern verschiedener Größe und Masse auf unterschiedliche Umlaufradien um die gemeinsame Drehachse des Systems realisieren.

Die vorhandenen Ausgleichskörper können dabei in radialer als auch in axialer Richtung allein durch die Querschschnittskontur des Umlaufkanals angeordnet werden. Eine Staffelung der Ausgleichskörper nach ihrer Größe oder Masse auf die unterschiedlichen Umlaufradien ist damit in sehr einfacher und vorteilhafter Weise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisierbar.

Die Verwendung von mehreren Auswuchtkörpern unterschiedlicher Masse auf unterschiedlichen Laufbahnen um die gemeinsame Drehachse lässt eine Reduzierung der Unwucht des Systems über einen großen Drehzahlbereich zu. Ein System mit Ausgleichskörpern unterschiedlicher Masse, die auf verschiedenen Bahnen innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung umlaufen, kann zudem feiner abgestimmt werden, da die verbleibende Restunwucht, die bei Verwendung lediglich einer Laufbahn resultieren würde, durch eine zweite Laufbahn und ensprechend darauf angepasste Ausgleichsmassen noch weiter reduziert werden kann. Die Erhöhung der Anzahl der möglichen Laufbahnen erlaubt somit das Maß der verbleibenden Unwucht zu minimieren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, den mit zunehmender Anzahl der Umlaufbahnen anwachsenden Einbauraum und die entsprechend wachsenden Kosten gegenüber den Vorrichtungen des Standes der Technik zu reduzieren.

Die Verwendung von Kugeln als umlaufende Ausgleichskörper der erfindunggsgemäßen Vorrichtung vermindert die Reibungsverluste und führt zu einer entsprechenden Reduzierung des Geräuschpegels des automatisch gewuchteten Systems im Betrieb.

Speziell die Verwendung von Kugeln unterschiedlicher Durchmesser als Ausgleichsmassen ermöglicht eine einfache Trennung der einzelnen Laufbahnen der Ausgleichskörper innerhalb des einen, geschlossenen Umlaufkanals der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Somit ergibt sich neben der Masse der Ausgleichskörper mit dem Radius der Laufbahnen ein weiterer Freiheitsgrad zur Erzielung eines optimalen Wuchtergebnisses am rotierenden System.

Eine Flüssigkeit, die zusätzlich zu den Ausgleichskörpern in dem geschlossenen Umlaufkanal der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingebracht wird, hat den Vorteil, dass diese die Bewegung der Ausgleichsmassen dämpfen kann und damit zu einer Geräuschreduzierung beiträgt.

Auch lässt sich in vorteilhafter Weise eine Flüssigkeit zur Reibungsverminderung und Dämpfung in den Umlaufkanal der erfindungsgemäßen Auswuchtvorrichtung einbringen. Desweiteren sorgt die kontinuierliche Verteilung einer in den Umlaufkanal eingebrachten Flüssigkeit auch für einen zusätzlichen Auswuchteffekt, der den Beitrag der diskreten Auswuchtkörper positiv unterstützt.

Ein rotierendes System, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgewuchtet wird, hat den Vorteil, dass das betreffende Bauteil im Betrieb kontinuierlich neu gewuchtet wird, so dass auch Unwuchten, die sich während des Betriebes ändern oder erst im Betrieb durch beispielsweise Verschleiss, Defekte, Schmutz oder Korrosion auftreten, immer automatisch ausgeglichen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet dieses stetige, automatische Auswuchten aufgrund seines reduzierten Einbauvolumens und der erreichbbaren Gewichtsersparnis in einer Vielzahl auch kleinerer rotierender Komponenten und Systeme.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Wuchten rotierender Systeme lassen sich eine Vielzahl von rotierenden Systemen in sehr einfacher Weise automatisch auswuchten.

Zeichnung

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum dynamischen Wuchten rotierender Systeme dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 die Welle eines rotierenden Systems mit einer im Schnitt dargestellten, die Welle konzentrisch umgebenden, erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswuchten rotierender Systeme,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswuchten rotierender Systeme,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform für einen Umlaufkanal einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform eines Umlaufkanals der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine fünfte Ausführungsform eines Umlaufkanals der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswuchten rotierender Systeme und

Fig. 6 eine alternative Ausführungsform eines Umlaufkanals der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 5.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Wuchten rotierender Systeme. Das rotierende System 12, das in diesem Ausführungsbeispiel nur als eine schematische Anordnung 14 dargestellt ist, sitzt auf einer Welle 16, die von dem rotierenden System 12 angetrieben wird. Die Welle 16 rotiert um eine Drehachse 18. In anderen Ausführungsformen ist es selbstverständlich auch möglich, dass das rotierende System 12 durch die Welle 16 angetrieben wird.

Als mögliche Beispiele und nicht als Begrenzung für die Verwendbarkeit der erfinderischen Vorrichtung beziehungsweise des erfinderischen Verfahrens seien an dieser Stelle Elektromotoren und alle durch Elektromotoren angetriebenen, rotierenden Aggregate genannt. Sowohl der Elektromotor selbst als auch die durch den Motor angetriebenen Aggregate lassen sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung beziehungsweise mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wuchten. Das rotierende System 12, das in den folgenden Ausführungsbeispielen jeweils nur schematisch angedeutet bleibt, mag also beispielsweise ein Lüfter oder Ventilator oder auch ein Motorkühlungsgebläse nebst antreibendem Elektromotor sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum automatischen Auswuchten rotierender Systeme 12 weist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine fest auf die Welle 16 aufgebrachte Ausgleichskonstruktion 21 auf, in der ein einzelner, geschlossener und konzentrisch um die Drehachse 18 verlaufender Umlaufkanal 20 ausgebildet ist.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 mit ihrer Ausgleichskonstruktion 21 separat vom eigentlichen rotierenden System 12 auf der Welle 16. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Ausgleichskonstruktion aber auch in das rotierende System 12 selbst integriert sein.

In dem Umlaufkanal 20 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 befinden sich frei bewegliche Ausgleichskörper 22, die in dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel aus Kugeln 24 zweier verschiedener Durchmesser bestehen. Die Kugeln 26, 28, 30 weisen in Fig. 1 einen gegenüber den Kugeln 32 reduzierten Radius auf.

Der Umlaufkanal 20 hat im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine rechteckige Querschnittskontur 33, dessen Dimensionen derart auf die Durchmesser der Kugeln 24 abgestimmt sind, dass alle Kugeln 24 die Drehachse 18 des rotierenden Systems 12 auf Umlaufbahnen mit dem gleichen Radius 34 an der Innenwand 38 des Kanals 20 umlaufen können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 mit der Ausgleichskonstruktion 21 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gestattet es somit, Kugeln unterschiedlicher Masse auf verschiedenen Bahnen innerhalb eines einzelnen Umlaufkanals 20 um die Rotationsachse 18 des Systems 12 umlaufen zu lassen.

Eine Anpassung der zur optimalen Wuchtung benötigten zusätzlichen Trägheitsmomente kann im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sowohl durch die Festlegung der Größe des äusseren Radius 34 des Umlaufkanals 20 als auch durch die Variation der Massen der einzelnen Kugeln 24 vorgenommen werden.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung in einer stark vereinfachten Darstellung. Teile und Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Fig. 2, die gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 unverändert sind, sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Entsprechend dem neuen Ausführungsbeispiel modifizierte Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben der besseren Vergleichbarkeit wegen ein um die Zahl 200 erhöhtes Bezugszeichen bekommen.

Gezeigt in Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 210 in Form einer Ausgleichskonstruktion 221, die fest mit einer Welle 16 eines rotierenden Systems 12 verbunden ist. Die Ausgleichskonstruktion 221 weist einen einzelnen, geschlossenen und konzentrisch um die Rotationsachse 18 einer Welle 16 verlaufenden Umlaufkanal 220 auf.

Der Umlaufkanal 220 besitzt an seiner der Welle 16 abgewandten Wandung 240 einen Radius 234, der in axialer Richtung der Anordnung variiert. Ausgleichskörper 222, die sich während des Betriebes des rotierenden Systems 12 in axialer Richtung nebeneinander anordnen, haben damit einen unterschiedlichen Abstand zur Drehachse 18 des Systems 12. Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gestattet somit unterschiedliche Umlaufradien für die sich im Umlaufkanal 220 befindlichen Ausgleichskörper 222. Beispielhaft sind in Fig. 2 nur zwei mögliche Umlaufradien 234 und 236 für die Ausgleichskörper 222 eingezeichnet. Entsprechend ihrer Größe und ihrer Masse werden sich die Ausgleichskörper 222, die in Fig. 2 wiederum in Form von Kugeln 224 dargestellt sind, beim Anlaufen des rotierenden Systems 12 selbsttätig so an der Innenwand 238 des Umlaufkanals 220 anordnen, dass sie sich neben einander auf radial unterschiedlichen Laufbahnen um die Rotationsachse 18 des auszuwuchtenden Systems 12 bewegen. Die größeren Kugeln 232 werden sich dabei bevozugt auf den größeren Radius 234 legen, wohingegen kleinere Kugeln 226, 228 sich axial daneben anordnen werden.

Durch Variation des Krümmungsradius 234 des Umlaufkanals 220 sowie durch eine Anpassung der Massen und Größen der Ausgleichskörper 222 kann in dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 210 eine optimierte Unwuchtreduzierung vorgenommen werden.

Allgemein lassen sich durch die spezielle Gestaltung und Form der Querschnittskontur 33 des einen Umlaufkanals 20 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 trotz Verwendung nur eines einzelnen, geschlossenen Kanals 20 mehrere getrennte Umlaufbahnen um die Rotationsachse 18 des Systems 12 definieren, die bei Verwendung unterschiedlicher Ausgleichsmassen eine optimierte Auswuchtung des rotierenden Systems 12 erlauben. Die speziell gewünschte, radiale als auch axiale Anordnung und Staffelung der unterschiedlichen Ausgleichsmassen innerhalb des einen Umlaufkanals 20 wird durch die jeweilige Form der Innenwand 38 (Querschnittskontur) des einen Umlaufkanals 20 und die Wechselwirkung der unterschiedlichen Ausgleichskörper untereinander bestimmt.

Im Folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 anhand von unterschiedlichen Formen de Querschnittes für den jeweiligen Umlaufkanals näher beschrieben.

Fig. 3 zeigt in einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 310 einen Umlaufkanal 320, der es gestattet, dass sich die Ausgleichskörper 322 aufgrund ihrer unterschiedlichen Größe auf Umlaufbahnen mit unterschiedlichen Radien 334 beziehungsweise 336 anordnen. Durch eine gezielte Gestaltung der Geometrie der Innenwand 338 der äußeren, d. h. der von der Welle 16 abgewandten Seite 340 des Umlaufkanals 320 lassen sich die Ausgleichskörper 322 durch die Krümmungsradien der möglichen Laufbahnquerschnitte selekieren und auf die gewünschten Bahnen zwingen. Die gegenseitige Behinderung der Kugeln 324 wird durch die definierte Trennung der Laufbahnen innerhalb des Umlaufkanals 320 deutlich reduziert. Die Kugeln 324 werden nach ihren Durchmessern sortiert und laufen auf verschiedenen Laufbahnen um die Welle 16 des Systems 12 um. Dies ermöglicht eine genaue Festlegung der benötigten Kugelgrößen, Kugelanzahl und Kugelmassen zur optimalen Reduzierung der Unwucht eines rotierenden Systems. Störeffekte wie sie durch eine Wechselwirkung der Ausgleichskörper 322 untereinander auftreten können, werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 3 minimiert. Trotzdem bleibt der Vorteil des geringen Einbauraumes für die erfindungsgemäße Vorrichtung erhalten, zumal die in Fig. 3 gezeigten Stege 342 zwischen den Laufbahnen auf ein den Kugelgrößen angepasstes Maß reduziert werden können.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Umlaufkanals der erfindungsgemäßen Vorrichtung 410, die gleichfalls nach dem in Fig. 3 vorgestellten Prinzip arbeitet. In dem einen Umlaufkanal 420 dieses Ausführungsbeispiels werden die Ausgleichskörper 422 in Form von Kugeln 424 wiederum durch die Krümmungsradien der Laufbahnquerschnitte an der Innenwand 438 des Umlaufkanals 420 voneinander getrennt und so auf unterschiedliche Umlaufbahnen um die Drehachse 18 des Systems 12 gezwungen. Der in der Ausführungsform in Fig. 3 gegebene Nachteil, dass sich die Kugeln (326, 328, 330) eventuell statistisch verteilt in den kleineren Bahnen sammeln und fangen könnten, was wiederum zur Erzeugung einer zusätzlichen Unwucht führen würde, ist mit der Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung 410 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 nicht mehr gegeben.

Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 410 nach Fig. 4 gestattet in konstruktiv sehr einfacher Weise die Ausbildung von unterschiedlichen, getrennten Laufbahnen um die Drehachse in einem einzelnen geschlossenen Umlaufkanal 420. Die unterschiedlichen Laufbahnen sind nicht scharf gegeneinander abgrenzt, sondern werden nur durch die Geometrie der Querschnittkontur 433 des Umlaufkanals 420 in Verbindung mit der Größe und der Wechselwirkung der Ausgleichskörper untereinander bestimmt.

Die Laufbahnen, auf denen sich die Ausgleichskörper 422 um die gemeinsame Drehachse 18 des Systems 12 bewegen, lassen sich in der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterschiedlich ausgestalten. Während die größeren Kugeln 432 im Ausführungsbeispiel 4 durch den Krümmungsradius der Querschnittskontur an zwei Auflagestellen geführt wird, laufen die kleineren Kugeln 326, 328, 330 mit einem Ein-Punkt-Kontakt zur jeweiligen Laufbahn hin ab. Die Ablaufflächen 437, 439, 441 der Laufbahnen der kleineren Kugeln 426, 428, 430 im Ausführungsbeispiel 4 sind im Wesentlichen plan und weisen nur eine leichte Krümmung im Bereich des Übergangs zur benachbarten Laufbahn hin auf. Darüberhinaus lassen sich aber auch Laufbahnen mit einem konvexen oder auch konkaven Querschnitt in vorteilhafter Weise nutzen.

Die Zuweisung der einzelnen Ausgleichskörper 422 auf die jeweilige Umlaufbahn kann durch die Reihenfolge der Füllung des Umlaufkanals 420 mit den Ausgleichsmassen unterstützt werden. Durch solch eine Lösung und eine Befüllung des Kanals mit - relativ zum Radius der Laufbahn - wenigen Kugeln wird die gegenseitige Behinderung der Ausgleichskörper minimiert. Die kleineren Kugeln 426, 428, 430 werden beim Hochbeschleunigen des Systems 12 nach außen fliegen, wenn sie sich nicht schon aufgrund der Schwerkraft vor dem Anlaufen des Systems auf der untersten Bahn angesammelt haben.

Eine weitere Modifikation des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 4 ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Die Fig. 5 und 6 zeigen jeweils im Querschnitt ein Beispiel für eine vorteilhafte Form der Querschnittkontur eines Umlaufkanals 520 beziehungsweise 620 der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Erkennbar in den Fig. 5 und 6 ist wiederum eine Ausgleichskonstruktion 521 beziehungsweise 621, die fest auf der Welle 16 des rotierenden Systems 12 sitzt. In der Ausgleichskonstruktion 521 beziehungsweise 621 ist jeweils ein Umlaufkanal 520 beziehungsweise 620 mit optimierter Querschnittskontur 533 beziehungsweise 633 ausgebildet, der konzentrisch um die Welle 16 des rotierenden Systems 12 verläuft.

Fig. 5 und 6 zeigen zudem noch jeweils eine Trennebene 544 beziehungsweise 644 in der Ausgleichskonstruktion 521 beziehungsweise 621 an der die erfindungsgemäße Vorrichtung geöffnet werden kann und so leicht mit der gewünschten Anzahl der jeweiligen Kugeln gefüllt werden kann.

Fig. 5 zeigt die Ausbildung dreier getrennter Laufbahnen in axialer Staffelung in dem einen Umlaufkanal 520 der Auswuchtvorrichtung 510 durch eine entsprechende Variation der Form des Querschnittes 533 des Umlaufkanals 520. Auf den dargestellten drei Umlaufbahnen um die Drehachse 18 des Systems 12 laufen in diesem Ausführungsbeispiel Kugeln 524 dreier verschiedener Durchmesser 530, 531, 532 um. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt der Kugeldurchmesser der Ausgleichskörper 522 mit zunehmendem Abstand von der Drehachse 18 des Systems 12 ab. Andere Staffelungungen der Ausgleichskörper 522 sind aber ebenfalls denkbar und durch eine entsprechende Ausformung der Querschnitsskontur 533 des Umlaufkanals 520 in einfacher Weise auch zu realisieren. Auf jeder der Umlaufbahnen kann eine zuvor bestimmte Anzahl von Kugeln 524 der gewünschten Größe eingesetzt werden. Über die Dichte des Kugelmaterials lässt sich - trotz vorgegebenem Kugelradius - die Kugelmasse und damit das zur Wuchtung zur Verfügung gestellte Trägheitsmoment varrieren. Die größeren Kugeln 531 und 532 laufen in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 nicht mehr mit einem Ein-Punkt- sondern vielmehr mit einem Zwei- Punkt-Kontakt zur jeweiligen Laufbahn ab, was den zusätzlichen Vorteil einer sehr genau definierten Bahnführung mit sich bringt. Die Ablaufflächen 546, 548, 550 der Ausgleichskörper 522, d. h. diejenigen Flächenanteile der inneren Wand des Umlaufkanals 520, auf denen die Ausgleichskörper 522 die Drehachse 18 des Systems 12 im Betrieb umlaufen, sind in dem dargestellten Beispiel der Fig. 5 derart zur Symmetrieebene der Anordnung hin gekrümmt, dass die jeweilige Kugel auf ihrer Laufbahn von selbst zentriert wird. Der gleiche Effekt lässt sich auch mit zur Drehachse 18 geneigten, aber in sich geraden Ablaufflächen realisieren. Auch parallel zur Drehachse 18 verlaufende axiale Ablaufflächen sind denkbar, diese ermöglichen allerdings nur im eingeschränktem Maße eine Selbstzentrierung der Ausgleichskörper 522 auf die jeweilige Laufbahn.

Die Ausgestaltung des Umlaufkanals 520 im Übergangsbereich der einzelnen Laufbahnen zueinander ist in der Fig. 5 nur beispielhaft in Form von Rundungen dargestellt und soll den Bereich der möglichen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht einschränken.

In Erweiterung des Ausführungsbeispiel der Fig. 5 besitzen die einzelnen Laufbahnen der erfindungsgemäßen Auswuchtvorrichtung 610 nach Fig. 6 zusätzlich zu der radialen Staffelung einen axialen Versatz in Richtung der Drehachse 18 des rotierenden Systems 12 zueinander. Der Axialversatz der Laufbahnen in diesem Ausführungsbeispiel ist abhängig vom Verhältnis des Kugeldurchmessers zum Laufbahndurchmesser.

Der größte Ausgleichskörper 638 weist im Ausführungsbeipiel 6 den kleinsten Abstand zur Drehachse 18 des Systems 12 auf. Axial neben dem Ausgleichskörper 638 verbleibt im Umlaufkanal 620 ein Freiraum 652, der es gestattet, dass auch in der in Fig. 6 dargestellten Schnittebene der erfindungsgemäßen Vorrichtung 610 die Kugeln 630 beziehungsweise 632 genügend Platz axial neben der Kugel 638 finden. Die Kugeln 638 laufen in einer Art Laufmulde 654, die die Laufbahn der Kugeln 638 durch eine Art Höcker 656 gegenüber den weiteren Laufbahnen abgrenzt. Die Laufmulde 654 erzeugt somit eine konkave Ablauffläche für die Kugeln 638, die so stabil auf ihrer Laufbahn gehalten werden kann. Die Laufbahn der Kugeln 632 wird nicht durch eine Laufmulde gebildet, sondern durch eine gekrümmte Ablauffläche 658 und eine entgegenwirkende Anlagefläche 660 begrenzt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele eines nur mit Ausgleichsmassen versehenen, einzelnen Umfangkanals beschränkt.

Die Funktion der Auswuchteinheit kann durch den Einsatz von dämpfenden Flüssigkeiten wie beispielsweise Öl mit konstanter Viskosität oder aber auch durch reibungsvermindernde Flüssigkeiten verbessert werden.

Auch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf die Verwendung von Kugeln als Ausgleichskörper beschränkt. Prinzipiell lassen sich Ausgleichskörper der unterschiedlichsten Ausformungen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwenden.

Die Anzahl der in den Ausführungsbeispielen dargestellten Umlaufbahnen innerhalb des einen Umlaufkanals der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum dynamischen Wuchten rotierender Systeme ist nur als beispielhaft anzusehen und schließt die Verwendung einer anderen Zahl von Umlaufbahnen nicht aus.

Claims (10)

1. Vorrichtung (10, 210, 310, 410, 510, 610) zum Wuchten eines um eine Drehachse (18) rotierenden Systems (12) mit um die Drehachse des Systems (12) angeordneten Laufbahnen für mindestens einen beweglichen Ausgleichskörper (22, 222, 322, 422, 522, 622), dadurch gekennzeichnet, dass ein konzentrisch um die Drehachse (18) des Systems (12) verlaufender, geschlossener Umlaufkanal (20, 220, 320, 420, 520, 620) vorgesehen ist, in dem mehrere zueinander geöffnete Laufbahnen um die gemeinsame Drehachse (18) des rotierenden Systems (12) ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahnen an der Innenwand (38, 238, 338, 438, 538, 638) des Umlaufkanals (20, 220, 320, 420, 520, 620) durch dessen Querschnittskontur (33, 233, 333, 433, 533, 633) ausgeformt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ausgleichskörper (22, 222, 322, 422, 522, 622) verschiedener Größe auf den unterschiedlichen Laufbahnen innerhalb des Umlaufkanals (33, 233, 333, 433, 533, 633) die gemeinsame Drehachse (18) des rotierenden Systems (12) umlaufen können.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittskontur (33, 233, 333, 433, 533, 633) des Umlaufkanals (33, 233, 333, 433, 533, 633) derart ausgeformt ist, dass eine Staffelung der vorhandenen Ausgleichskörper (22, 222, 322, 422, 522, 622) in radialer und/oder axialer Richtung gegeben ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ausgleichskörper (22, 222, 322, 422, 522, 622) unterschiedlicher Masse.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskörper (22, 222, 322, 422, 522, 622) Kugeln (24, 224, 324, 424, 524, 624) sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (24, 224, 324, 424, 524, 624) zumindest zwei unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Umlaufkanal (20, 220, 320, 420, 520, 620) neben den Ausgleichskörpern (22, 222, 322, 422, 522, 622) zusätzlich eine Flüssigkeit befindet.

9. Rotierendes Systems (12) mit einer Drehachse (18) sowie mit einer Vorrichtung (10, 210, 310, 410, 510, 610) zum automatischen Wuchten des Systems (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. Verfahren zum Wuchten von rotierenden Systemen (12) mit einer Drehachse (18) unter Verwendung von um die Drehachse (18) des Systems (12) angeordneten Laufbahnen für bewegliche Ausgleichskörper (22, 222, 322, 422, 522, 622), dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskörper (22, 222, 322, 422, 522, 622) während des Betriebes des Systems (12) die Drehachse (18) in einem geschlossenen, konzentrisch um die Drehachse (18) des Systems verlaufenden Umlaufkanal (20, 220, 320, 420, 520, 620) auf den an der Innenwand (38, 238, 338, 438, 538, 638) des Kanals (20, 220, 320, 420, 520, 620) durch dessen Querschnittskontur (33, 233, 333, 433, 533, 633) ausgeformten Laufbahnen umlaufen und sich derartig über den gesamten Umfang des Kanals (20, 220, 320, 420, 520, 620) in den Laufbahnen verteilen, dass die Unwucht des Gesamtsystems reduziert wird.