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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Wuchten eines um eine Drehachse rotierenden
Systems gemäß dem Oberbegriff
des Patent anspruche 1, wie aus
US 5 724 862 A bekannt.
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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.
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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.
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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.
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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 Seiten 402–417; beschrieben.
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Vorteile bringt der Einbau solcher
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.
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Aus
US 5,724,862 A 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.
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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.
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In einem speziellen Ausführungsbeispiel
offenbart die vorstehend genannte
US 5,724,862 A ein System, bei dem die einzelnen
Umlaufkanäle
für die Ausgleichsmassen
durch einen Verbindungsspalt miteinander in Verbindung stehen. Da
die einzelnen Umlaufkanäle
mit einem Dämpfungsfluid
gefüllt
sind, ermöglicht
der Verbindungsspalt zwischen den Umlaufkanälen einen Druckausgleich zwischen
den einzelnen gegeneinander abgegrenzten Kanälen.
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Nachteilig bei der in der
US 5,724,826 A 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 und damit auch relativ schwer
ist.
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Aus
US
4,905,776 ist eine Bohrvorrichtung bekannt, die mittels
umlaufender Ausgleichskörper dynamisch
gewuchtet wird. Die Vorrichtung zum dynamischen Wuchten gemäß
US 4,905,776 weist einen
Trägerkörper auf,
in dem eine Mehrzahl von konzentrisch um die Rotationsachse verlaufenden
Kanälen
ausgebildet ist. In diesen Umlaufkanälen sind Ausgleichsmassen angeordnet,
die sich innerhalb der Kanäle
frei bewegen können
und bei rotierendem System eine solche Position einnehmen, dass
eine dem ursprünglichen
System anhaftende Unwucht weitgehend kompensiert wird. Durch eine Öffnung und
einen Verbindungskanal kann eine Flüssigkeit in den Umlaufkanal
für die
Ausgleichsmassen eingebracht werden. Die Vorrichtung gemäß
US 4,905,776 weist zwei
in axialer Richtung voneinander getrennte Umlaufkanäle auf,
die ihrerseits in vier Umlaufspuren für Ausgleichsmassen unterteilt
sind. Die einzelnen Spuren für
die Ausgleichsmassen sind durch Wände voneinander getrennt, stehen
jedoch über
einen in den Trennwänden
ausgebildeten Spalt miteinander fluidtechnisch in Verbindung, so
dass ein durch die Einlassöffnung
und den Verbindungskanal in einen Umlaufkanal für die Ausgleichsmassen eingebrachte Flüssigkeit
sich gleichmäßig auf
die einzelnen Umlaufspuren innerhalb eines Verbindungskanals verteilen
kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Vorrichtung zur dynamischen Unwuchtbeseitigung rotierender
Systeme zu schaffen, die ein Auswuchten über einen möglichst großen Bereich von Unwuchten und
Drehzahlen in einem möglichst
einfachen, kleinen und leichten Aufbau gestattet.
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Diese Aufgabe wird durch die hier
vorgestellte Erfindung mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen
gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auswuchten
rotierender Systeme hat den Vorteil, dass mehrere konzentrische
Umlaufbahnen 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.
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Die Verwendung von Umlaufbahnen,
die zueinander geöffnet
sind, erübrigt
eine aufwendige mechanische Trennung der einzelnen Umlaufbahnen 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.
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Das reduzierte Einbauvolumen und
Gewicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ermöglicht
ihre Verwendung zur dynamischen Wuchtung in einer Vielzahl, auch
kleinerer rotierender Systeme.
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Durch eine spezielle Formgebung der
Querschnittskontur des einen Umlaufkanals lassen sich auf einfache
und vorteilhafte Weise verschiedene Umlaufbahnen für die Ausgleichsmassen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausbilden. Die Notwendigkeit von mehreren abgeschlossenen Umlaufkanälen mit
den hierzu notwendigen Trennwänden
für die Erzeugung
unterschiedlicher Umlaufbahnen für
die Ausgleichsmassen um die Drehachse des Systems entfällt.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
und Details sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
der in Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.
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Im Speziellen lassen sich die verschiedenen Umlaufbahnen
in ihren, Abmessungen so dimensionieren, dass mehrere Ausgleichskörper verschiedener
Größe auf den
Umlaufbahnen 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.
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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.
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Die Verwendung von mehreren Auswuchtkörpern unterschiedlicher
Masse auf unterschiedlichen Umlaufbahnen 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 Umlaufbahn resultieren
würde,
durch eine zweite Umlaufbahn und ensprechend darauf angepasste Ausgleichsmassen
noch weiter reduziert werden kann. Die Erhöhung der Anzahl der möglichen
Umlaufbahnen 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.
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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.
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Speziell die Verwendung von Kugeln
unterschiedlicher Durchmesser als Ausgleichsmassen ermöglicht eine
einfache Trennung der einzelnen Umlaufbahnen der Ausgleichskörper innerhalb
des einen, geschlossenen Umlaufkanals der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Somit ergibt sich neben der Masse der Ausgleichskörper mit
dem Radius der Umlaufbahnen ein weiterer Freiheitsgrad zur Erzielung
eines optimalen Wuchtergebnisses am rotierenden System.
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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.
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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.
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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.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Wuchten rotierender Systeme lassen sich eine Vielzahl von rotierenden
Systemen in sehr einfacher Weise automatisch auswuchten.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum automatischen Wuchten rotierender Systeme dargestellt, die in
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 die
Welle eines rotierenden Systems mit einer im Schnitt dargestellten,
die Welle konzentrisch umgebenden, Vorrichtung zum Auswuchten rotierender
Systeme,
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2 eine
weitere Vorrichtung zum Auswuchten rotierender Systeme,
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3 eine
Ausführungsform
für einen
Umlaufkanal einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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4 eine
alternative Ausführungsform
eines Umlaufkanals der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 3,
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5 eine
weitere Ausführungsform
eines Umlaufkanals der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswuchten
rotierender Systeme und
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6 eine
alternative Ausführungsform
eines Umlaufkanals der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 5.
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1 zeigt
zur Erklärung
des zugrundeliegenden physikalischen Sachverhalts Vorrichtung 10 zum
Wuchten rotierender Systeme. Das rotierende System 12,
das in diesem Beispiel 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.
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Als mögliche Anwendungsbeispiele
der Vorrichtung 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 Vorrichtung 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.
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Die Vorrichtung 10 zum automatischen
Auswuchten rotierender Systeme 12 weist nach 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.
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In dem hier dargestellten Beispiel
sitzt die Vorrichtung 10 mit ihrer Ausgleichskonstruktion
21 separat
vom eigentlichen rotierenden System 12 auf der Welle 16.
In anderen Beispielen kann die Ausgleichskonstruktion aber auch
in das rotierende System 12 selbst integriert sein.
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In dem Umlaufkanal 20 der
Vorrichtung 10 befinden sich frei bewegliche Ausgleichskörper 22, die
in dem in 1 dargestellten
ersten Beispiel aus Kugeln 24 zweier verschiedener Durchmesser
bestehen. Die Kugeln 26, 28, 30 weisen
in 1 einen gegenüber den
Kugeln 32 reduzierten Radius auf.
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Der Umlaufkanal 20 hat im
Beispiel der 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
Vorrichtung 10 mit der Ausgleichskonstruktion 21 nach dem
Beispiel der 1 gestattet
es somit, Kugeln unterschiedlicher Masse auf verschiedenen Bahnen innerhalb
eines einzelnen Umlaufkanals 20 um die Drehachse 18 des
Systems 12 umlaufen zu lassen.
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Eine Anpassung der zur optimalen
Wuchtung benötigten
zusätzlichen
Trägheitsmomente kann
im Beispiel der 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.
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2 zeigt
zur Erklärung
des zugrundeliegenden physikalischen Sachverhalts ein weiteres Beispiel
in einer stark vereinfachten Darstellung. Teile und Komponenten
der Vorrichtung in 2,
die gegenüber
dem Beispiel der 1 unverändert sind, sind
mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Entsprechend diesem Beispiel
modifizierte Komponenten der Vorrichtung haben der besseren Vergleichbarkeit
wegen ein um die Zahl 200 erhöhtes Bezugszeichen bekommen.
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Gezeigt in 2 ist eine 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.
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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 2 dargestellte
Vorrichtung gestattet somit unterschiedliche Umlaufradien für die sich
im Umlaufkanal 220 befindlichen Ausgleichskörper 222. Beispielhaft
sind in 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 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 Umlaufbahnen 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.
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Durch Variation des Radius 234 des
Umlaufkanals 220 sowie durch eine Anpassung der Massen und
Größen der
Ausgleichskörper 222 kann
in der Vorrichtung 210 eine optimierte Unwuchtreduzierung vorgenommen
werden.
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Allgemein lassen sich durch die spezielle Gestaltung
und Form der Querschnittskontur 33 des einen Umlaufkanals 20 der
Vorrichtung 10 trotz Verwendung nur eines einzelnen, geschlossenen
Kanals 20 mehrere getrennte Umlaufbahnen um die Drehachse 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.
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Im Folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen
einer Vorrichtung 10 anhand von unterschiedlichen Formen
de Querschnittes für
den jeweiligen Umlaufkanals näher
beschrieben.
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3 zeigt
in einer Ausführungsform
der 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 Umlaufbahnen 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 Vorrichtung nach 3 minimiert.
Trotzdem bleibt der Vorteil des geringen Einbauraumes für die Vorrichtung
erhalten, zumal die in 3 gezeigten
Stege 342 zwischen den Umlaufbahnen auf ein den Kugelgrößen angepasstes
Maß reduziert
werden können.
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4 zeigt
eine alternative Ausführungsform
eines Umlaufkanals der Vorrichtung 410, die gleichfalls
nach dem in 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 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 Vorrichtung 410 nach dem Ausführungsbeispiel
der 4 nicht mehr gegeben.
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Die Ausführungsform der Vorrichtung 410 nach 4 gestattet in konstruktiv
sehr einfacher Weise die Ausbildung von unterschiedlichen, getrennten
Umlaufbahnen um die Drehachse in einem einzelnen geschlossenen Umlaufkanal 420.
Die unterschiedlichen Umlaufbahnen 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.
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Die Laufbahnen, auf denen sich die
Ausgleichskörper 422 um
die gemeinsame Drehachse 18 des Systems 12 bewegen,
lassen sich in der Vorrichtung unterschiedlich ausgestalten. Während die größeren Kugeln 432 im
Ausführungsbeispiel
gemäß 4 durch den Krümmungsradius
der Querschnittskontur an zwei Auflagestellen geführt werden,
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
gemäß 4 sind im Wesentlichen plan
und weisen nur eine leichte Krümmung
im Bereich des Übergangs
zur benachbarten Umlaufbahn hin auf. Darüberhinaus lassen sich aber
auch Umlaufbahnen mit einem konvexen oder auch konkaven Querschnitt in
vorteilhafter Weise nutzen.
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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.
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Eine weitere Modifikation des Ausführungsbeispiels
der Vorrichtung nach 4 ist
in den 5 und 6 dargestellt. Die .5 und 6 zeigen jeweils im Querschnitt ein Beispiel
für eine
vorteilhafte Form der Querschnittkontur eines Umlaufkanals 520 beziehungsweise 620 der
Vorrichtung. Erkennbar in den 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.
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5 und 6 zeigen zudem noch jeweils
eine Trennebene ,544 beziehungsweise 644 in der
Ausgleichskonstruktion 521 beziehungsweise 621 an
der die Vorrichtung geöffnet
werden kann und so leicht mit der gewünschten Anzahl der jeweiligen
Kugeln gefüllt
werden kann.
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5 zeigt
die Ausbildung dreier getrennter Umlaufbahnen 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 Staffelungen 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
variieren. Die größeren Kugeln 531 und 532 laufen
in dem Ausführungsbeispiel
der 5 nicht mehr mit
einem Ein-Punkt- sondern vielmehr mit einem Zwei-Punkt-Kontakt zur jeweiligen Umlaufbahn
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 5 derart zur Symmetrieebene der Anordnung
hin gekrümmt,
dass die jeweilige Kugel auf ihrer Umlaufbahn 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.
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Die Ausgestaltung des Umlaufkanals 520 im Übergangsbereich
der einzelnen Laufbahnen zueinander ist in der 5 nur beispielhaft in Form von Rundungen
dargestellt.
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In Erweiterung des Ausführungsbeispiel
der 5 besitzen die einzelnen
Laufbahnen der Auswuchtvorrichtung 610 nach 6 zusätzlich zu der radialen Staffelung
einen axialen Versatz in Richtung der Drehachse 18 des
rotierenden Systems 12 zueinander. Der Axialversatz Umlaufbahnen
in diesem Ausführungsbeispiel
ist abhängig
vom Verhältnis
des Kugeldurchmessers zum Laufbahndurchmesser.
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Der größte Ausgleichskörper 622 weist
im Ausführungsbeispiel
gemäs 6 den kleinsten Abstand
zur Drehachse 18 des Systems 12 auf. Axial neben
dem Ausgleichskörper 622 verbleibt
im Umlaufkanal 620 ein Freiraum 652, der es gestattet, dass
auch in der in 6 dargestellten
Schnittebene der Vorrichtung 610 die Kugeln 630 beziehungsweise 632 genügend Platz
axial neben der Kugel 631 finden. Die Kugeln 631 laufen
in einer Art Laufmulde 654, die die Umlaufbahn der Kugeln 631 durch
eine Art Höcker 656 gegenüber den
weiteren Umlaufbahnen abgrenzt. Die Laufmulde 654 erzeugt
somit eine konkave Ablauffläche
für die
Kugeln 631 die so stabil auf ihrer Umlaufbahn gehalten
werden kann. Die Umlaufbahn der Kugeln 632 wird nicht durch
eine Laufmulde gebildet, sondern ist durch eine gekrümmte Ablauffläche 658 und
eine entgegenwirkende Anlagefläche 660 begrenzt.
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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.
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Prinzipiell lassen sich Ausgleichskörper der unterschiedlichsten
Ausformungen in der beschriebebenen Vorrichtung verwenden.
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Die Anzahl der in den Ausführungsbeispielen dargestellten
Umlaufbahnen innerhalb des einen Umlaufkanals der Vorrichtung zum
dynamischen Wuchten rotierender Systeme ist nur als beispielhaft anzusehen.