DE1018648B - Vorrichtung zur Erzielung und Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur von Rotoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzielung und Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur von Rotoren, die mit Drehzahlen bis über 60 000 pro- Minute betrieben werden·.

Es ist bekannt, daß schnell laufende Rotoren durch, die an ihnen auftretende Gasreibung· stark erwärmt werden. Eine solche Erwärmung ist in vielen Fällen, z. B. bei analytischen und präparativen Ultrazentrifugen-Rotoren, sehr störend bis unzulässig. Man hat deshalb vorgeschlagen, Rotoren, deren Temperatur aus irgendwelchen' Gründen konstant sein soll, in einer Atmosphäre strömenden Wasserstoffes von vermindertem Druck zu betreiben. Unter diesen Bedingungen sind Gasreibung und damit Erwärmung erheblich reduziert. Nach anderen Vorschlägen läßt man solche Rotoren im Vakuum laufen und stattet ihre schon aus Schutzgründen erforderlichen Gehäuse mit einer Kühleinrichtung aus.

Die Erfahrung mit Einrichtungen dieser Art hat ergeben, daß der Betrieb von Rotoren in einer Atmo>sphäre strömenden Wasserstoffes, auch wenn dessen Druck erheblich erniedrigt wird, noch keine konstante Rotortemperatur verbürgt. Bei relativ großem Abstand zwischen Rotor und Gehäuse treten auch dann unzulässige Temperatursteigerungen, auf, während bei kleinen Abständen unregelmäßige Temperaturänderungen, die zum Teil äußere Gründe haben, beobachtet werden. Beim Betrieb von Rotoren im Vakuum werden entgegen allen ursprünglichen Annahmen ebenfalls Temperaitursteigerungen. beobachtet. Ihre Bekämpfung durch, am Gehäuse angebrachte Kühleinrichtungen leidet unter dem Mangel einer genügenden Wärmeleitung, auch treten als Folge des dadurch bedingten großen Temperaturgefälles zwischen Roto>r und Kühleinrichtung störende Temperaturgradienten an den Rotoren auf.

Es wurde gefunden, daß es dennoch gelingt, Rotoren, die mit Drehzahlen bis über 60 000 pro· Minute betrieben werden·, auf konstanter Temperatur zu halten, sofern man sie in Wasserstoff von vermindertem Druck laufen läßt und gemäß der Erfindung den Rotor im Abstand von 2 bis 25 mm von seiner Peripherie mit einem als Ringmantel ausgebildeten Kühler umgibt. Diese Erfindung geht von der bekannten Tatsache aus, daß die Wärmekapazität von Wasserstoff unter vermindertem Druck unter den praktisch möglichen Strömungsverhältnissen zur Abfuhr der Reibungswärme und damit zur Konstanthaltung der Temperatur rasch laufender Rotoren nicht genügt, währenddessen Wärmeleitvermögen auch unter vermindertem Druck relativ hohei Werte behält. Es war indessen nicht vorauszusehen, daß dieses genügt, um die Reibungswärme vollständig auf einen als Ringmantel ausgebildeten. Kühler zu Vorrichtung zur Erzielung

und Aufrechterhaltung einer konstanten

Temperatur von Rotoren

Anmelder:
Sandoz Aktiengesellschaft, Basel (Schweiz)

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

Dipl.-Ing. G. Dannenberg und Dr. V. Schmied-Kowarzik,

Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 28. Januar 1952

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

übertragen, sofern dessen Abstand von der Rotorperipherie bei einem auch aus anderen Gründen zweckmäßigen Wasserstoffdruck von 10 bis 200 mm Hg abs. zwischen 2 und 25 mm beträgt. Dabei kann das Temperaturgefälle zwischen Rotor und Kühler klein genug gehalten werden, um Temperaturgradienten im Rotor mit Sicherheit zu vermeiden. Vorteilhaft ist ferner, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung von äußeren. Faktoren (Gehäuse- bzw. Raumtemperatur) praktisch nicht beeinflußt wird. Sie gewährleistet deshalb auch bei wechselnden äußeren Temperaturen eine konstante Rotortemperatur, besonders wenn der Abstand zwischen Ringmantelkühler und Gehäuse größer als jener zwischen Rotor und Ringmantelkühler gehalten wird. Weiter ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein aus anderen Gründen erforderliches Kühlsystem einzubeziehen. Erfordert beispielsweise der Antrieb oder die Lagerung des Antriebs der Rotoren eine mit steigenden Drehzahlen intensivere Kühlung, so kann man, da für eine Konstanthaltung der Rotortemperatur dasselbe gilt, die für die verschiedenen Zwecke erforderlichen, Kühler parallel oder in Serie schalten und damit die Bedienung des ganzen,¹ Kühlsystems erheblieh vereinfachen. Entsprechende Versuche haben gezeigt, daß bei zweckmäßiger Dimensionierung der einzelnen Elemente solchen Kühlsystems die gewünschten Temperaturverhältnisse bei allen in Frage kommenden Drehzahlen erreicht und über praktisch

709758/368

Claims (3)

Durchmesser der Rotoren a) 190 mm b) Periphere Höhe H ... 3) 40 mm b) 195 mm 25 mm (gewölbt) Innendurchmesser des Ringmantelkühlers... 210 mm Abstand d a) 10 mm b) 7,5 mm Abstand D 20 mm Höhe des Ringmantelkühlers... 50 mm beliebige Betriebszeiten stationär gehalten werden können. Eine beispielsweise Ausführungsform der neuen Vorrichtung ist in der Abbildung veranschaulicht. Darin ist 1 der Antriebsmotor) 2 eine Zwischenwelle, 3 der Rotor und 4 der (aufgeschnitten gezeichnete) Ringmantelkühler, der mittels Streben 5 und Verschraubungen 6 auf einer Platte 7 abgestützt ist, die ihrerseits mittels der Bolzen 8 und Laschen 9 am Unterteil eines (schraffiert im Schnitt gezeichneten) Panzergehäuses 10 befestigt ist, wie es sich bei sehr schnell laufenden Rotoren aus Sicherheitsgründen als zweckmäßig erwiesen hat. d ist der Abstand zwischen Rotorperipherie und Ringmantelkühler, der erfindungsgemäß 2 bis 25 mm beträgt, D der Abstand zwischen Ringmantelkühler und Panzergehäuse (Schutzmantel), der zweckmäßigerweise größer als d gewählt wird. h ist die Höhe des Ringmantelkühlers und H die periphere Höhe des Rotors. Der Kühlmittelzufluß erfolgt durch die Leitung 12 und dessen Abfluß durch die Leitung 11. Die Anordnung nach der Zeichnung wurde unter Zugrundelegung der folgenden Daten experimentell geprüft: 35 Während in Versuchen ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung stets ein Temperaturanstieg der Rotoren von mehreren Graden festzustellen war, der mit steigenden Drehzahlen, rascher erfolgte, war in allen Versuchen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei niederen und den für die verwendeten Rotoren maximal zulässigen Drehzahlen, in Versuchen von 1 bis Stunden Dauer, nicht nur kein Temperaturanstieg, sondern eine Temperaturkonstanz bis auf + 0,3° C feststellbar. Pate ν τλ ν s ρ r C c η ε :

1. Vorrichtung zur Erzielung und Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur \^ron in Wasserstoff von 10 bis 200 mm Hg abs. Druck umlaufenden Rotoren, die mit Drehzahlen bis über 60 000 pro Minute betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor im Abstand von 2 bis 25 mm von seiner Peripherie mit einem als Ringmantel ausgebildeten Kühler umgeben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des als Ringmantel ausgebildeten Kühlers mindestens der peripheren Höhe des Rotors gleich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Ringmantel ausgebildete Kühler Bestandteil eines anderen Zweckein dienenden Kühlsystems und mit diesem zusammen, regulierbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 557 084;
USA.-Patentsch.rift Nr. 2 447 330.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 7(B 758/368 10.57