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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Mechanik und befasst sich konkret mit dem Ausgleich von Unwuchten bei rotierenden Körpern.
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Rotierende Körper, wie beispielsweise Läufer von Motoren oder Generatoren, Waschmaschinentrommeln, Lüfterräder, Turbinenräder oder auch Reifen von Fahrzeugen, rotieren wenigstens zeitweise mit hoher Geschwindigkeit und sind teilweise auch für die Rotation bei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten vorgesehen. Dabei sind verschiedene Arten von Lagerungen vorgesehen, die einerseits kontinuierliche radiale und axiale Belastungen eines Rotors aufnehmen, andererseits auch unregelmäßige Kräfte, wie beispielsweise die durch ein Auseinanderfallen der tatsächlichen Rotationsachse und der idealen Trägheitsachse bzw. Kreiselachse eines Körpers entstehenden Kräfte. Es wirken somit in Abhängigkeit von der Drehzahl Kreiselkräfte, die auch als Unwuchten beschrieben werden und die beispielsweise durch das Aufbringen zusätzlicher Gewichte an einem Läufer oder auch an einem Kraftfahrzeugrad so weit wie möglich ausgeglichen werden.
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Ein Problem stellt dabei beispielsweise eine Veränderung des Läufers über die Betriebszeit dar, beispielsweise bei Kraftfahrzeugreifen infolge des Abfahrens und die entsprechenden Masseverlustes oder durch Ansetzen von Verschmutzungen in der Profilierung. Entsprechende Unwuchten können auch durch unvorhergesehene Änderungen der Lagerung, Verschleiß oder – insbesondere bei Kunststoffbauteilen – durch Kriechvorgänge und Verformungen auftreten.
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Ein weiteres Problem beim Auswuchten besteht darin, dass üblicherweise nur eine kleine Anzahl von Ausgleichsgewichten benutzt werden soll, um Unwuchten auszubalancieren und dass damit die Genauigkeit des Ausgleichs begrenzt ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt vor dem Hintergrund des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, einen drehbar gelagerten Rotationskörper zu schaffen, der eine dosierte, zuverlässige und dauerhafte Ausbalancierung von Unwuchten in möglichst einfacher Weise ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Diese Lösung sieht bei einem drehbar gelagerten Rotationskörper mit einer Einrichtung zum Auswuchten mindestens einen, vorzugsweise konzentrischen, Hohlraum oder mehrere in dem Rotationskörper angeordnete Hohlräume, in den bzw. in die eine Wuchtsubstanz eingebracht werden kann, sowie eine in wenigstens einem Hohlraum angeordnete Wuchtsubstanz vor.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 198 57 646 A1 ist ein Verfahren zum Auswuchten von Reifen und anderen rotierenden Gegenständen bekannt, bei dem in das Innere des Gegenstandes, also beispielsweise eines Reifens, eine Auswuchtsubstanz eingebracht und dort geeignet verteilt wird. Als Auswuchtsubstanz ist dort beispielsweise ein Gel oder ein Öl mit thixotropieren Zusätzen vorgeschlagen. Es wird gemäß der genannten Druckschrift erwartet, dass sich beim Gebrauch des rotierenden Gegenstandes die Wuchtsubstanz selbsttätig verteilt, um etwaige Unwuchten auszugleichen.
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Gemäß der Erfindung ist eine Mehrzahl von Hohlräumen in dem Rotationskörper angeordnet, in die nach einer anfänglichen Abschätzung der Unwuchten jeweils eine geeignete Menge der Wuchtsubstanz eingebracht werden kann.
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Damit ist in einem ersten Schritt schon bei grober Kenntnis der Verteilung der Unwucht die Wuchtsubstanz zum Ausgleich geeignet verteilbar.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Wuchtsubstanz ein fließfähiger Stoff ist.
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Insbesondere kommen vorteilhafterweise als fließfähige Stoffe Flüssigkeiten, Schüttgüter oder Gele in Frage.
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Damit ergibt sich zunächst der Vorteil, dass derartige Substanzen, wenn sie in die Hohlräume eines Rotationskörpers eingebracht werden, gut und einfach dosierbar sind.
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Teile der Wuchtsubstanz können bei Überdosierung auch problemlos wieder entnommen werden, worin sich ein weiterer Vorteil der Erfindung manifestiert.
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Zudem können je nach den Eigenschaften der Wuchtsubstanz auch im Betrieb weitere Ausgleichsvorgänge dadurch stattfinden, dass die Wuchtsubstanz in den jeweiligen Hohlräumen fließt, insbesondere unter dem Einfluss der Rotation. Dabei ergibt sich, wenn starke Unwuchten bestehen, bei der Rotation eine erhöhte Bewegung des Rotationskörpers, die bei geeigneter Gestaltung dazu führt, dass die Wuchtsubstanz sich zu den Orten innerhalb der Hohlräume bewegt, an denen sie den bestmöglichen Ausgleich der Unwucht bewirkt.
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Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der Wuchtsubstanz durch Vibration infolge der Unwucht Energie zugeführt wird, die zu einer Bewegung der Wuchtsubstanz führt und dass diese Vibration nachlässt, sobald die Unwucht ausgeglichen ist, so dass im ausgeglichenen Zustand der Wuchtsubstanz keine weitere Energie zugeführt wird, was zur Stabilität der Verteilung der Wuchtsubstanz führt. Ein solches Verhalten ist beispielsweise mit einem Gel anzuwenden, das durch Vibration vorübergehend verflüssigt werden kann.
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Allgemein kann es sich als Vorteil erweisen, dass die Wuchtsubstanz eine nicht Newtonsche Flüssigkeit, insbesondere eine strukturviskose Flüssigkeit ist.
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Damit ergibt sich eben die gewünschte Eigenschaft der Wuchtsubstanz, durch die Zuführung von Energie vorübergehend eine geringere Viskosität oder bessere Fließfähigkeit zu erlangen.
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Ein derartiges Verflüssigungsverhalten bzw. eine Senkung der Viskosität kann beispielsweise vorteilhaft auch dadurch erreicht werden, dass die Wuchtsubstanz elektro-rheologisch oder magneto-rheologisch ist.
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In diesem Fall kann beim Auswuchten entsprechend ein elektrisches oder magnetisches Feld angelegt werden, um vorübergehend die Wuchtsubstanz zu verflüssigen und einen optimierten Ausgleich der Unwucht durch Bewegung der Wuchtsubstanz in den Hohlräumen zu erreichen. Nach dem Erreichen eines verbesserten Wuchtzustandes wird dann das elektrische oder magnetische Feld wieder abgeschaltet, so dass sich die Wuchtsubstanz verfestigt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Hohlräume bei einer gleichmäßigen Aufteilung des Rotationskörpers in Sektoren gleichmäßig auf die Sektoren verteilt sind. Insbesondere können die Hohlräume gleichmäßig, beispielsweise symmetrisch, in Umfangsrichtung um die Rotationsachse herum verteilt sein.
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Durch diese Verteilung der Hohlräume ist es möglich, in jedem gewünschten Sektor des Rotationskörpers eine geeignete Menge der Wuchtsubstanz in einem Hohlraum zu deponieren. Dazu können zwei, drei, jedoch auch mehr, wie beispielsweise fünf oder zehn Hohlräume vorgesehen sein. Üblicherweise wird die Befüllung der verschiedenen Hohlräume mit der Wuchtsubstanz unterschiedlich sein, um Asymmetrien in der Masseverteilung des Rotors auszugleichen. Die Asymmetrie in der Masseverteilung der Wuchtsubstanz kann einerseits dadurch erreicht werden, dass unterschiedliche Mengen der Wuchtsubstanz in verschiedenen Hohlräumen deponiert werden, jedoch kann die Wuchtsubstanz auch aus mehreren Komponenten bestehen, wie beispielsweise einem Gel oder Hochviskoseöl und darin eingebetteten Metallkugeln, so dass die Masseverteilung auch durch die Gewichtung der einzelnen Komponenten gesteuert werden kann.
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Es können in den verschiedenen Sektoren eines Rotationskörpers auch Hohlräume in verschiedenen Radialabständen von der Rotationsachse vorgesehen sein, um beispielsweise durch achsferne Deponierung von Wuchtsubstanz eine höhere Wirkung zu erzielen als durch eine achsnahe Deponierung. Ein Unwuchtausgleich kann dann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass in den einzelnen Sektoren des Rotationskörpers gleiche Mengen der Wuchtsubstanz, jedoch in unterschiedlichen Abständen zur Rotationsachse deponiert werden.
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Die einzelnen Hohlräume können jeweils leer bleiben, sowie ganz oder teilweise mit der Wuchtsubstanz gefüllt sein.
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Die Hohlräume können beispielsweise länglich gestaltet sein, indem die Ausdehnung jedes Hohlraums in einer Raumrichtung wesentlich größer ist als in den beiden senkrecht dazu stehenden Raumrichtungen, beispielsweise wenigstens zweimal so groß. Die Längsachsen der länglichen Hohlräume, die jeweils in der Richtung der größten Ausdehnung der Hohlräume verlaufen, können beispielsweise speichenartig auf die Rotationsachse gerichtet sein. Die Hohlräume können auch stern- oder strahlenförmig auf die Rotationsachse hin ausgerichtet sein. Eine oder mehrere der Hohlräume, sowie auch alle Hohlräume, können mehrere Kammern aufweisen, die durch Zwischenwände voneinander getrennt sind.
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Dies erlaubt beispielsweise die einzelne Befüllung von Kammern, so dass ein Hohlraum nicht vollständig befüllt wird und die in dem Hohlraum befindliche Wuchtsubstanz auf eine Kammer des Hohlraums beschränkt und dort zuverlässig lokalisiert ist. Dies verhindert beispielsweise eine ungewollte Bewegung der Wuchtsubstanz innerhalb eines Hohlraums. Es kann dabei vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Hohlräume untereinander, oder einzelne Kammern eines Hohlraums durch Kanäle wenigstens zeitweise miteinander verbunden sind. Die Durchlässigkeit der Kanäle kann durch Ventile in diesen gezielt geändert werden.
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Dadurch kann während des Auswuchtens, entweder bei Rotation des Rotationskörpers selbsttätig oder nach der Analyse der Unwuchten im Stillstand des Rotationskörpers, Wuchtsubstanz zwischen den einzelnen Kammern oder zwischen Hohlräumen gezielt transportiert werden.
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Der Transport zwischen einzelnen Kammern oder zwischen Hohlräumen kann dabei durch Ventile gesteuert sein, die selbsttätig je nach Unwuchtzustand, beispielsweise gesteuert durch die Vibration des Rotationskörpers, geöffnet und geschlossen werden oder die beim Auswuchten gezielt angesteuert werden können. Es können auch Kanäle oder Engstellen innerhalb der Kanäle so dimensioniert sein, dass die Wuchtsubstanz nur unter bestimmten Bedingungen wie beispielsweise bei Herabsetzung der Viskosität oder der Verflüssigung bei einem Gel, zwischen den Kammern hin und her fließen können, wobei die Wuchtsubstanz in dem jeweils höher viskosen oder thixotropen Zustand die Kanäle nicht weiter passieren kann.
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Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Hohlraum sich in radialer Richtung von der Rotationsachse von einem ersten Radius bis zu einem zweiten Radius erstreckt und entlang der Radialrichtung in verschiedene Kammern unterteilt ist, die mit Kanälen verbunden sind. Durch die Bewegung des Wuchtgels von einer Kammer in eine radial weiter außen oder innen liegende Kammer wird die Beeinflussung der Unwucht durch die Wuchtsubstanz gezielt verändert.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Hohlraum ein ganz oder teilweise um die Rotationsachse herum verlaufender Ringkanal oder Teilringkanal ist. Ein solcher Ringkanal oder Teilringkanal kann insbesondere als Kreisring oder Teilkreisring ausgebildet sein und zudem in einer auf der Rotationsachse senkrecht stehenden Ebene verlaufen. Ein Kreisring oder Teilkreisring kann zudem konzentrisch zur Rotationsachse verlaufen, es kann jedoch der Kreismittelpunkt des jeweiligen Kreisrings oder Teilkreisrings auch gegen die Rotationsachse in radialer Richtung verschoben sein.
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Zum Ausgleich von Unwuchten kann die Wuchtsubstanz entweder unterschiedlich auf verschiedene Teilkreisringe oder Teilringe verteilt werden oder innerhalb eines längeren oder durchgehenden Ringkanals/Kreisringkanals an Stellen konzentriert werden, wo eine Ansammlung von Masse zum Ausgleich der Unwucht optimal ist. Dabei ist eine Bewegung der Wuchtsubstanz in Umfangsrichtung zumindest in begrenztem Maße und zumindest in einer Auswuchtphase möglich.
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Ein weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein weiterer Hohlraum insbesondere in Form eines um die Rotationsachse konzentrisch und bezüglich eines ersten Hohlraums radial weiter außen angeordneten Ringraums vorgesehen ist, wobei der erste Hohlraum und der weitere Hohlraum durch wenigstens einen Verbindungskanal miteinander verbunden sind.
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Derartige miteinander durch Kanäle verbundene Hohlräume und weitere Hohlräume können jeweils in ein- und demselben Sektor/Umfangsbereich des Rotationskörpers oder auch in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt vorgesehen sein. Zwischen ihnen kann die Wuchtsubstanz durch den Verbindungskanal gezielt bewegt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Verbindungskanal eine Engstelle aufweist, wobei wenigstens eine der Engstellen derartig bemessen ist, dass die Wuchtsubstanz nur bei einer zeitweisen Verringerung der Viskosität (sobald eine erhöhte Scherbelastung/Vibration wirkt oder die Viskosität durch ein elektrisches oder magnetisches Feld gezielt herabgesetzt wird) hindurch gelangt.
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Es kann zudem vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Verbindungskanäle durch Ventile verschließbar sind, die in Abhängigkeit von der lokal wirkenden Beschleunigung geöffnet werden können.
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Dadurch können die Ventile selbsttätig und ohne eine Steuerung von außen funktionieren. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Ventile beim Auswuchtvorgang gezielt ansteuerbar sind, beispielsweise durch elektrische oder magnetische Felder oder Funksignale.
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Die Hohlräume können beispielsweise von einer Stirnseite des Rotationskörpers her eingebracht sein und mittels Deckeln fluiddicht geschlossen werden. Dabei können die Deckel beispielsweise verschweißt oder verklebt, verklemmt oder heißverstemmt werden, um einen zuverlässigen Verschluss der jeweiligen Hohlräume zu gewährleisen. Hohlräume können auch im Spritzgussverfahren als allseitig umschlossene Räume in einem Rotationskörper gebildet sein, indem lediglich eine Kanüle oder ein Verbindungskanal hineinführt, der zur Befüllung und Entleerung der Wuchtsubstanz dient.
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Die Erfindung bezieht sich außer auf einen Rotationskörper der oben beschriebenen Art auch auf ein Verfahren zum Auswuchten eines Rotationskörpers, bei dem zunächst wenigstens einer, insbesondere mehrere der Hohlräume des Rotationskörpers mit einer Wuchtsubstanz wenigstens teilweise gefüllt wird/werden, wobei danach der Rotationskörper in Rotation versetzt wird und wobei während des Wuchtverfahrens durch die Öffnung und Anschließung von Ventilen oder Kanälen oder Verflüssigung der Wuchtsubstanz durch physikalische Einwirkung die Wuchtsubstanz verflüssig wird, um ein Einfließen in eine das Schwingungsverhalten stabilisierende Position zu ermöglichen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 eine stirnseitige Ansicht eines Lüfterrades mit einer Nabe und einigen beispielhaft angedeuteten Förderschaufeln,
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2 einen Abschnitt einer Nabe eines Rotationskörpers mit einem Hohlraum in dreidimensionaler Ansicht,
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3 im Querschnitt den Deckel zum Verschluss des Hohlraums aus 2,
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4 die stirnseitige Ansicht eines Rotationskörpers mit Hohlräumen,
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5 die stirnseitige Ansicht eines weiteren Rotationskörpers mit Hohlräumen,
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6 eine Detailansicht eines Hohlraums aus 5, der in einzelne Kammern unterteilt ist,
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7 die stirnseitige Ansicht eines weiteren Rotationskörpers mit Hohlräumen,
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8 einen weiteren Rotationskörper in stirnseitiger Ansicht,
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9 eine weitere Ausbildung eines Rotationskörpers in stirnseitiger Ansicht mit Hohlräumen,
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10 die Detailansicht von zwei Hohlräumen aus der 9, sowie
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11 eine Querschnittsansicht entlang einem Schnitt, der in 9 durch eine gestrichelte Linie A-A angedeutet ist.
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Die 1 zeigt in einer Draufsicht eine Nabe 1 eines Rotationskörpers 2 in Form eines Lüfterrades. Die Nabe 1 weist eine Öffnung 3 für eine Welle zur drehbaren Lagerung auf. Die Rotationsachse liegt im Zentrum der Öffnung und ist in den Figuren mit 3a bezeichnet. Es sind beispielhaft am Umfang der Nabe 1 Förderelemente 4, 5 in Form von Förderschaufeln (Flügelradblätter) dargestellt, die gleichmäßig über den gesamten Umfang der Nabe 1 verteilt angeordnet sind. Die Förderschaufeln oder Flügelradblätter können auch asymmetrisch angeordnet sein. Weitere Förderelemente sind der Übersichtlichkeit der Darstellung halber weggelassen.
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In der Nabe 1 sind vier Hohlräume 6, 7, 8, 9 dargestellt, die Vertiefungen im Nabenkörper 1 darstellen und zu der dem Betrachter zugewandten Stirnseite der Nabe hin offen sind. Die einzelnen Hohlräume 6, 7, 8, 9 sind in dem Beispiel jeweils teilkreisringförmig ausgebildet, d. h. jeder Hohlraum stellt einen Sektor eines Kreisrings dar. Es ist jedoch auch jede andere geometrische Form von Hohlräumen und ihre Verteilung in dem Rotationskörper denkbar.
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In einem oder mehreren der Hohlräume 6, 7, 8, 9 kann eine Wuchtsubstanz 100, 101 angeordnet werden, um Unwuchten des Rotationskörpers insgesamt auszugleichen. Die Wuchtsubstanz ist üblicherweise ein fließfähiger Stoff, der fein dosiert in einen oder mehrere Hohlräume gegeben werden kann und der beispielsweise schwer flüssig, insbesondere hoch viskos ausgebildet sein kann, jedoch auch als Schüttgut, beispielsweise sand- oder granulatartig. Es ist vorteilhaft, wenn die Wuchtsubstanz sich in begrenztem Maße zumindest zeitweise innerhalb eines Hohlraums bewegen kann, um dort gezielt an die richtige Stelle bewegt werden zu können, um eine optimale Balance des Rotationskörpers zu erreichen. Dies kann auch im Betrieb durch die Vibrationen bzw. Beschleunigungen geschehen, die infolge einer bestehenden Unwucht auftreten, so dass der Rotationskörper im Betrieb selbständig Unwuchten durch „Wandern” also selbständige Bewegung der Wuchtsubstanz ausgleicht. Die Wuchtsubstanz kann beispielsweise auch aus mehreren Komponenten bestehen, beispielsweise aus einer hoch viskosen Flüssigkeit oder einem Gel und zudem aus innerhalb des Gels oder Flüssigkeit beweglichen Festkörpern, wie Metallkugeln oder Metallgranulat. Das Gel oder die Flüssigkeit können so gestaltet sein, dass sie durch äußere Einflüsse, wie Temperatureinwirkung, Strahlung, magnetische oder elektrische Felder bezüglich ihrer Viskosität oder Flüssigkeit gezielt eingestellt werden können, um beispielsweise vorübergehend eine höhere Beweglichkeit der Wuchtsubstanz zu erreichen, die zu einem optimierten Ausgleich der Unwuchten genutzt werden kann, worauf später eine höhere Viskosität eingestellt wird (beispielsweise durch Absenken der Temperatur oder Abschalten der Felder), um den erreichten Zustand zu stabilisieren. Ein entsprechender Stoff kann beispielsweise auch zunächst als flüssiges Harz vorliegen, das später nach dem Auswuchten strahlenvernetzt oder durch Wärme vernetzt wird.
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In der 2 ist in einem Detail aus der 1 ein einzelner Hohlraum 6 gezeigt sowie in dreidimensionaler Darstellung über dem Hohlraum 6 ein Deckel 10 zu seinem Verschluss. Der Deckel 10 weist, wie in 3 detaillierter dargestellt ist, ein Verschlussteil 11 sowie ein Klemmteil 12 auf, wobei das Klemmteil 12 in die Öffnung des Hohlraums 6 eingebracht und dort beispielsweise durch Heißverstemmen eingeklemmt werden kann. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der Deckel 10 auch verklebt, verschweißt oder vergossen werden.
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Es ist grundsätzlich auch denkbar und in manchen Fällen vorteilhaft, die Hohlräume als allseitig von dem Nabenkörper umschlossene Hohlräume zu schaffen, beispielsweise durch einen Spritzgussvorgang, wobei die Hohlräume in diesem Fall einen Zugang mittels eines in dem Rotationskörper vorgesehenen Kanals zum Zu- und Abführen der Wuchtsubstanz benötigen.
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In der 4 ist eine besondere Ausbildung einer Nabe 1' dargestellt mit kreisringsektorförmigen Hohlräumen 13, 14, 15, 16, wobei jeder der Hohlräume mit mehreren radial weiter innen liegenden, ähnlich geformten Hohlräumen 13', 13'' über im Wesentlichen in Radialrichtung verlaufende Kanäle 17, 18 verbunden ist. Die Kanäle 17, 18 erlauben innerhalb der Nabe 1' den Transport von Mengen einer Wuchtsubstanz von einem Hohlraum 13 in einen anderen 13', entweder durch Einwirkung von Beschleunigungen im Betrieb durch eine Unwucht oder auch gezielt steuerbar durch Einwirkung von außen, beispielsweise Ansteuerung von Ventilen, die die Kanäle 17, 18 öffnen und schließen können oder durch einen Einfluss auf die Viskosität der Wuchtsubstanz durch Änderung der Temperatur oder einer Feldstärke.
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Es sind zudem beispielsweise Kanäle 19, 20 dargestellt, die jeweils verschiedene Hohlräume in verschiedenen Winkelpositionen der Nabe 1' miteinander verbinden. Die Kanäle 19, 20 verlaufen somit wenigstens teilweise in Umfangsrichtung des Rotationskörpers, während die Kanäle 17, 18 im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufen.
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In der 5 ist eine weitere Nabe 1'' eines Rotationskörpers dargestellt, wobei, wie in der 4 gegebenenfalls vorhandene Lüfterradschaufeln der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. Es sind in der Nabe 1'' sechs Hohlräume 21, 22, 23 dargestellt, die jeweils über radiale Kanäle 24 mit einem ringförmigen, bezüglich der übrigen Hohlräume radial innen liegenden Hohlraum 25 verbunden sind.
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Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der ringförmige Hohlraum 25 anfangs mit einer Wuchtsubstanz befüllt ist und dass später selektiv im Betrieb oder beim Auswuchten Teile der Wuchtsubstanz über einzelne Kanäle 24 in die Hohlräume 21, 22, 23 geleitet werden. Der Vorgang des selektiven Transports von Wuchtsubstanz in die einzelnen, in Umfangsrichtung in der Nabe 1'' verteilten Hohlräume kann entweder selbständig durch die Beschleunigungen infolge einer Unwucht geschehen oder gezielt durch Steuerung des Durchflusses von Wuchtsubstanz durch die einzelnen Kanäle 24 beispielsweise mit Hilfe entsprechend ansteuerbarer Ventile.
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Innerhalb eines einzelnen Hohlraums 22 können verschiedene Kammern vorgesehen sein, die beispielhaft in der 6 dargestellt sind. Dort ist der Hohlraum 22 in drei Kammern 22', 22'' und 22''' durch Zwischenwände 26, 27 unterteilt. Die Zwischenwände 26, 27 weisen jeweils Öffnungen 28, 29 auf, durch die die Wuchtsubstanz grundsätzlich hindurch fließen kann. Jedoch sind die Öffnungen 28, 29 durch Deckel 30,31 zumindest zeitweise verschlossen. Die Deckel 30, 31 können derart konstruiert sein, dass sie von außerhalb der Nabe 1'' gezielt vor die Öffnungen 28, 29 und von diesen weg bewegt werden können, um gezielt und selektiv den Übergang der Wuchtsubstanz von einer Kammer 22', 22'', 22''' in eine andere zu ermöglichen.
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Eine ähnliche Ventilkonstruktion kann auch in dem ringförmigen Hohlraum 25 jeweils an den Abgängen der Kanäle 24 vorgesehen sein.
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Die 7 zeigt beispielhaft eine weitere Nabe 1''' mit Hohlräumen 32, 33, die sternförmig ausgebildet und angeordnet sind. Der Querschnitt der einzelnen Hohlräume 32, 33 kann außer in der dargestellten Ansichtsebene auch senkrecht zur Zeichenebene in radialer Richtung variabel sein. Beispielsweise können die Hohlräume 32, 33 konisch ausgebildet sein. Eine Längsachse eines Hohlraumes ist jeweils in 7 und 8 beispielhaft gestrichelt eingezeichnet und mit 43 bezeichnet.
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Die 8 zeigt eine Ansicht einer Nabe 1'''' mit kreissegmentförmigen Hohlräumen 34, 35, die sich radial nach außen erweitern. Selbstverständlich kann auch eine größere Anzahl entsprechender Hohlräume 34, 35, beispielsweise wenigstens zehn oder zwanzig an dem Nabenkörper 1'''' vorgesehen sein.
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In der 9 ist eine Nabe 1''''' dargestellt, die acht Hohlräume 36, 37 zeigt, die jeweils teilkreisringförmig ausgebildet sind und insgesamt auf einem Kreisring liegen, der die Rotationsachse der Nabe 1''''' konzentrisch umgibt. Jeder der acht Hohlräume 36, 37 ist einzeln verschließbar oder im inneren der Nabe 1''''' umschlossen angeordnet und mittels jeweils eines Kanals 38, 39 mit einem kreisringförmigen, radial weiter innen liegenden Hohlraum 40 verbunden. Die Kanäle 38, 39 verlaufen im Wesentlichen in radialer Richtung, können jedoch auch von der Radialrichtung in der gezeigten Darstellung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn abweichen, beispielsweise gegen die Radialrichtung um 10, 15, 30 oder 45 Grad im oder gegen den Uhrzeigersinn verdreht sein.
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Innerhalb des kreisringförmigen Hohlraums 40 können dort wo die radialen Kanäle 38, 39 abgehen, jeweils vor den Abgangsöffnungen Ventilkörper vorgesehen sein, von denen einer in der 10 detaillierter dargestellt ist. Dort ist der Hohlraum 37 mit dem Kanal 39 dargestellt, der in dem kreisringförmigen Hohlraum 40 endet. Vor der Mündung des Kanals 39 in den Hohlraum 40 ist ein Ventildeckel 41 angeordnet, der die Öffnung des Kanals 39 wenigstens zeitweise verschließt. Ein entsprechender Deckel 41 könnte auch in dem Hohlraum 37 vor der Mündung des Kanals 39 in diesem Hohlraum vorgesehen sein.
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In der 11 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der gestrichelten Linie A-A in der 9 gezeigt, wobei die zylindrische äußere Begrenzungswand des Kanals 40 dargestellt ist mit der Mündung des Kanals 39 in den Hohlraum 40. Gestrichelt ist der Ventildeckel 41 dargestellt. Dieser Ventildeckel kann vorteilhaft aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehen, der durch Einwirkung von magnetischen Kräften von außen bewegbar ist. Beispielhaft ist schematisch ein Magnet 42 dargestellt, der von einer Stirnseite der Nabe 1''''' her angenähert wird und der den Ventildeckel 41 in Richtung des Pfeils 43 zieht, um zeitweise eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 40 und dem Kanal 39 herzustellen und damit das Einfließen von Wuchtsubstanz in den Hohlraum 37 gezielt und selektiv zu erlauben.
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Beim Auswuchten eines Rotationskörpers mit der Nabe 1''''' kann somit durch gezieltes Bewegen eines Magneten, beispielsweise während oder vor der Rotation, entlang des Hohlraums 40 und entsprechend selektives Öffnen der einzelnen Kanäle 38, 39 Wuchtsubstanz in ausgewählte der Hohlräume 36, 37 eingeleitet werden, um den Rotationskörper auszuwuchten.
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Alternativ dazu kann, wenn kein mechanisch schaltbares Ventil verwendet werden soll, auch eine Wuchtsubstanz verwendet werden, die so schwerflüssig ist, dass sie nicht ohne Weiteres durch die Kanäle 38, 39 hindurch fließt und die durch äußeren Einfluss, beispielsweise Wärmestrahlung oder elektrische oder magnetische Felder (bei einer elektro-rheologischen oder magneto-rheologischen Flüssigkeit) zeitweise verflüssigt werden kann, um in die einzelnen Hohlräume 36, 37 transportiert werden zu können.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit hoch komfortabel oder auch selbsttätig das Auswuchten eines Rotationskörpers, wobei auch im Betrieb oder nach einer bestimmten Betriebszeit ein nachträgliches Auswuchten in einfacher Weise möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1'''''
- Nabe
- 2
- Rotationskörper, Lüfterrad
- 3
- Öffnung
- 3a
- Rotationsachse
- 4, 5
- Förderelement
- 6, 7; 8, 9
- Hohlraum
- 10
- Deckel
- 11
- Verschlussteil
- 12
- Klemmteil
- 13, 13', 13'', 14, 15, 16
- Hohlraum
- 17, 18, 19, 20
- Kanal
- 21, 22, 23
- Hohlraum
- 22', 22'', 22'''
- Kammer von 22
- 24
- Kanal
- 25
- ringförmiger Hohlraum
- 26, 27
- Zwischenwand
- 28, 29
- Öffnung
- 30, 31
- Deckel
- 32, 33, 34, 35, 36, 37
- Hohlraum
- 38, 39
- Kanal
- 40
- kreisringförmiger Hohlraum
- 41
- Ventildeckel
- 42
- Magnet
- 43
- Längsachse eines Hohlraums
- 100, 101
- Wuchtsubstanz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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