DE1120762B - Balancing device for adjusting the static equilibrium of a sensitive apparatus suspended in rings - Google Patents
Balancing device for adjusting the static equilibrium of a sensitive apparatus suspended in ringsInfo
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Description
Auswuchtvorrichtung zur Justierung des statischen Gleichgewichtes eines in Ringen aufgehängten empfindlichen Apparates Die Erfindung bezieht sich auf Auswuchtvorrichtungen zur Justierung des statischen Gleichgewichtes einer in Lagerringen aufgehängten Anordnung eines empfindlichen Instrumentes um eine Rotationsachse.Balancing device for adjusting the static equilibrium of a delicate apparatus suspended in rings The invention relates to on balancing devices for adjusting the static equilibrium of an in Bearing rings suspended arrangement of a sensitive instrument around an axis of rotation.
Die Erfindung ist auf viele empfindliche Instrumente anwendbar und ist insbesondere zur Auswuchtung einer empfindlichen Instrumentenanordnung wertvoll, die normalerweise unzugänglich ist, wie beispielsweise eine hermetisch abgeschlossene Vorrichtung, oder für eine Anordnung, die auf Grund der unmittelbaren Nähe radioaktiven Materials od. dgl. unzugänglich gemacht ist. Die Erfindung ist insbesondere für die Anwendung auf schwimmende Kreisel geeignet und wird mit Bezug auf einen solchen beschrieben.The invention is applicable to many sensitive instruments and is particularly valuable for balancing a sensitive instrument arrangement, which is normally inaccessible, such as a hermetically sealed one Device, or for an arrangement that is radioactive due to the immediate vicinity Material or the like. Is made inaccessible. The invention is particularly for the application is suitable for floating gyroscopes and is related to such described.
Einrichtungen zur dynamischen Kompensierung von aus Fliehkräften resultierenden Unwuchten für Motoren, Turbinen u. dgl. sind an sich bekannt. So werden hierfür z. B. auf Gewindespindeln angeordnete Massen verwendet, die während des Laufes des Rotors verstellbar sind, die aber nur bei hohen Winkelgeschwindigkeiten des Rotors wirksam werden könnten. Ferner verwendet man zum Auswuchten rotierender Teile Kugeln, die durch Auswägen in einer bestimmten Lage in dem Körper festgehalten werden. Facilities for dynamic compensation of centrifugal forces The resulting imbalances for engines, turbines and the like are known per se. So are z. B. used on threaded spindles masses that during the run of the rotor are adjustable, but only at high angular speeds of the rotor could take effect. It is also used for balancing rotating Divide balls that are held in a certain position in the body by weighing them out will.
Es ist ferner bekannt, Quecksilber als Ausgleichsgewicht in thermoplastische Massen einzubetten und als dynamischen Ausgleich von Unwuchten zu verwenden. Diese bekannten Einrichtungen lassen sich aber für den statischen Unwuchtausgleich bei Kreiselgeräten oder ähnlichen empfindlichen Apparaten nicht verwenden. It is also known to use mercury as a counterweight in thermoplastic Embed masses and use them as dynamic compensation for imbalances. These but known devices can be used for static unbalance compensation Do not use gyroscopes or similar sensitive devices.
Die Erfindung betrifft eine Auswuchtvorrichtung zur Justierung des statischen Gleichgewichtes einer in Lagerringen aufgehängten Anordnung eines schwimmenden Kreiselgerätes oder eines ähnlichen, empfindlichen, schwer zugänglichen Apparates, um eine Rotationsachse unter Verwendung eines mit thermoplastischem Material gefüllten Behälters, in das ein Objekt (eine Masse) mti anderer, vorzugsweise größerer Dichte eingebettet ist und wobei Hilfsmittel zur Verflüssigung des thermoplastischen Materials vorgesehen sind, um die Bewegung des Objektes innerhalb des Behälters beim Auswuchten zu gestatten, wonach das Objekt durch Erstarren des thermoplastischen Materials in seiner neuen Lage festgehalten wird. The invention relates to a balancing device for adjusting the static equilibrium of a floating arrangement suspended in bearing rings Gyroscopic device or a similar, sensitive, difficult-to-access device, around an axis of rotation using one filled with thermoplastic material Container in which an object (a mass) with a different, preferably greater density is embedded and wherein auxiliary means for liquefying the thermoplastic material are provided to the movement of the object within the container during balancing to allow the object to solidify by solidifying the thermoplastic material is held in his new position.
Der Fortschritt wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Behälter rohrartig ausgebildet sind und bezüglich ihrer Achse quer zur Rotationsachse angeordnet sind. Im Verfolg des Erfindungsgedankens kann auf dem Behälter ein Widerstandsheizelement angeordnet sein, das so geschaltet ist, daß es durch den elektrischen Strom über die Anschlußleitungen der Motorwicklung in einem Teil der Lagerringanordnung und über eine frequenzselektive Siebschaltung mit Strom versorgt wird. The progress is achieved according to the invention in that the container are tubular and arranged with respect to their axis transversely to the axis of rotation are. In pursuance of the inventive idea, a resistance heating element can be placed on the container be arranged, which is connected so that it is through the electrical current the connecting cables the motor winding in part of the bearing ring assembly and is supplied with power via a frequency-selective filter circuit.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. The invention will now be described with reference to the drawing, for example.
Fig. 1 ist ein Querschnitt des schwimmenden Kreisels; Fig. 2 ist eine genauere Ansicht eines der Behälter, die für die Auswuchtung verwendet werden; Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Behälters und Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild des in Fig. 1 gezeigten Kreisels. Fig. 1 is a cross section of the floating gyro; Fig. 2 is a closer view of one of the containers used for balancing; Fig. 3 shows a modified embodiment of the container and Fig. 4 shows an electrical one Circuit diagram of the gyro shown in FIG. 1.
Fig. 1 zeigt einen schwimmenden Kreisel mit einem zylindrischen Gehäuse 12 und zwei an den Enden desselben angeordneten Verschlüssen 14 undl6. Jedes der Traglager 18 und 20 in der Nähe der Verschlüsse 14 bzw. 16 besitzt eine zentrale Ausnehmung 22, die ein Lager 24 darstellt mit einem Becher 26, einer Kugellagerung 28 innerhalb des Bechers 26 und einer Edelsteinlagerung 30, die ebenfalls in dem Becher 26 liegt. Fig. 1 shows a floating top with a cylindrical housing 12 and two closures 14 and 16 arranged at the ends thereof. Each of the Support bearing 18 and 20 near the closures 14 and 16, respectively, has a central one Recess 22, which represents a bearing 24 with a cup 26, a ball bearing 28 within the cup 26 and a precious stone storage 30, which is also in the Cup 26 lies.
Jeder Lagerbecher 26 ist durch einen Flanschring 32 sicher in seiner Stellung gehalten, wobei der Flanschring auf die Lagerträger 18 oder 20 aufgeschraubt ist.Each bearing cup 26 is secured in its place by a flange ring 32 Position held with the flange ring screwed onto the bearing bracket 18 or 20 is.
Eine Lagerringanordnung 34 wird zwischen den Lagern 28, 30 28, 30 getragen. Die Lagerringanordnung 34 umfaßt einen Zylinder 36 mit Abschlußteilen38 und 40 an den Enden, die mit zentrischen Naben 42 und 44 und Wellen46 bzw. 48 versehen sind, die in die Edelsteinlagerungen 30 hineinpassen und gegen die Kugellagerungen 28 liegen. A bearing ring assembly 34 is positioned between the bearings 28, 30, 28, 30 carried. The bearing ring assembly 34 comprises a cylinder 36 with end parts 38 and 40 at the ends, which are provided with central hubs 42 and 44 and shafts 46 and 48, respectively which fit into the gemstone bearings 30 and against the ball bearings 28 are.
Isolierte Anschlußstifte 50, die in der Nabe 42 eingebettet sind, stellen elektrische Anschlüsse für die Wicklungen eines Kreiselmotors 54 dar über flexible Leitungen 52 (die schematisch in Fig. 4 gezeigt sind).Isolated connector pins 50 embedded in hub 42 provide electrical connections for the windings of a rotary motor 54 is about flexible conduits 52 (shown schematically in Figure 4).
Zwischen dem Zylinder 36 und dem Gehäuse 12 ist ein ringförmiger Spalt 35 und der gesamte Raum zwischen der Lagerringanordnung 34 und dem Gehäuse ist einschließlich des Spaltes 35 mit einer Dämpfungs- und Schwimmflüssigkeit angefüllt. Between the cylinder 36 and the housing 12 is an annular one Gap 35 and the entire space between the bearing ring assembly 34 and the housing is filled including the gap 35 with a damping and swimming liquid.
Der Kreiselmotor 54, der innerhalb der Lagerringanordnung angeordnet ist, besitzt drei Wicklungen 56 58 und 60 (Fig. 4), die in einem Punkte 62 miteinander verbunden sind, während ihre anderen Enden über die Leitungen 64, 66 und 68 mit den Anschlußstiften 50 verbunden sind und weiter über flexible Leitungen 52 zu weiteren Anschlußstiften 50' und Leitern 64', 66' und 68' mit einer Dreiphasenwechselstromquelle von 400 Perioden. Zwei identische zylindrische Behälter 70 und 72 sind an den Seitenwänden38 und 40 der Lagerringanordnung 34 befestigt, derart, daß ihre Achsen senkrecht zueinander stehen. The centrifugal motor 54, which is arranged within the bearing ring assembly is, has three windings 56 58 and 60 (Fig. 4), which at one point 62 with each other are connected, while their other ends via lines 64, 66 and 68 with the connecting pins 50 are connected and further via flexible lines 52 to further Terminal pins 50 'and conductors 64', 66 'and 68' to a three phase AC power source of 400 periods. Two identical cylindrical containers 70 and 72 are on the side walls 38 and 40 attached to the bearing ring assembly 34 such that their axes are perpendicular to one another stand.
Der Behälter 70 ist genau in Fig. 2 gezeigt. Er besteht aus einem zylindrischen Rohrstück 74 aus Glas oder einem anderen Isoliermaterial. Ein Widerstandsheizelement in Form von Wicklungen oder Filmen 76 ist um die äußere Fläche des Rohres74 herumgewickelt oder auf dieser angeordnet. Innerhalb des Rohres74 ist eine Kugel 84 in einem thermoplastischen Material 82 eingebettet von im wesentlichen verschiedener Dichte, wie beispielsweise Woodmetall oder einem eutektischen Gemisch eines thermoplastischen Kunstharzes. Es können, falls gewünscht, mehr als eine Kugel vorhanden sein. The container 70 is shown in detail in FIG. It consists of one cylindrical pipe section 74 made of glass or other insulating material. A resistance heating element in the form of coils or films 76 is wrapped around the outer surface of the tube 74 or arranged on this. Inside the tube 74 is a ball 84 in a thermoplastic Material 82 embedded of substantially different densities such as Woodmetall or a eutectic mixture of a thermoplastic synthetic resin. There can be more than one sphere, if desired.
Das eine Ende der Heizwicklung 76 ist über einen Leiter86 mit dem Leiter68 verbunden. Das andere Ende der Wicklung 76 ist mit dem einen Anschluß eines Kondensators 88 verbunden, dessen anderer Anschluß über den Leiter90 mit dem Leiter 66 verbunden ist. Eine ähnliche Wicklung 92 auf dem Behälter 72 ist über einen Leiter 94 mit dem Leiter68 verbunden und auch mit einem Kondensator 96, dessen anderer Pol über einen Leiter98 mit dem Leiter 64 verbunden ist. One end of the heating coil 76 is via a conductor 86 with the Conductor68 connected. The other end of the winding 76 is connected to one terminal Capacitor 88 connected, the other connection of which via conductor 90 to the conductor 66 is connected. A similar winding 92 on container 72 is over a conductor 94 connected to conductor 68 and also to a capacitor 96, the other of which Pole is connected to the conductor 64 via a conductor 98.
Bei der Arbeitsfrequenz des Kreiselmotors 54 ist die Reaktanz der Kondensatoren 88 und 96 so hoch, daß nur sehr wenig Strom durch die Wicklungen 76 und 92 hindurchfließt. Während der Ausgleichsoperation wird Spannung höherer Frequenz den Leitern 64', 66' und 68' zugeführt, bei der die Reaktanz der Kondensatoren88 und 96 einen verhältnismäßig hohen Stromfluß durch die Wicklungen 76 und 92 gestattet, wodurch diese veranlaßt werden, eine beträchtliche Wärmemenge auszuschicken. Weiter ist bei diesen verhältnismäßig hohen Frequenzen die Reaktanz der Kreiselmotorwicklungen 56, 58 und 60 so hoch, daß nur ein sehr kleiner Strom durch sie hindurchfließt. At the operating frequency of the gyro motor 54, the reactance is Capacitors 88 and 96 so high that very little current flows through windings 76 and 92 flows through it. During the equalization operation, voltage becomes higher frequency the conductors 64 ', 66' and 68 ', in which the reactance of the capacitors88 and 96 allows a relatively high current flow through windings 76 and 92, thereby causing them to send out a considerable amount of heat. Further is the reactance of the centrifugal motor windings at these relatively high frequencies 56, 58 and 60 so high that only a very small current flows through them.
Die Kondensatoren und die Motorwicklungen wirken somit wie Rückkopplungselemente in einer frequenzselektiven Siebschaltung.The capacitors and the motor windings thus act as feedback elements in a frequency-selective filter circuit.
Ein anderer Behälter 70' abgeänderter Ausführungsform ist in Fig. 3 gezeigt, in dem an Stelle einer Kugel 84 eine Blase 84' vorhanden ist, die eine viel geringere Dichte hat als die thermoplastische Substanz 82. Another modified embodiment of the container 70 'is shown in FIG. 3 shown, in which a bubble 84 'is present in place of a ball 84, the one has a much lower density than the thermoplastic substance 82.
Im Falle der Kugel 84 in dem Behälter 70, die eine größere Dichte als das thermoplastische Material 82 hat, soll angenommen werden, daß eine Störung im Gleichgewicht der Lagerringanordnung festgestellt worden ist, die ausgeglichen werden könnte, falls die Kugel 84 im Behälter 70 sich abwärts bewegen könnte. In the case of the ball 84 in the container 70, the greater density than the thermoplastic material 82, it is assumed that a malfunction in the Balance of the bearing ring assembly has been found to be balanced if the ball 84 in the container 70 could move downwards.
Das Ausgleichsverfahren umfaßt dann einen Abschnitt, in dem der gesamte Kreisel bewegt wird, bis die Längsachse des Behälters 70 horizontal liegt. Dann wird für eine Zeitdauer eine Wechselstromspannung hoher Frequenz an die Leiter 66' und 68' gelegt, wodurch ein Stromfluß durch die Wicklungen 76 erzeugt wird, der die Temperatur des Behälters 70 erhöht, wodurch das thermoplastische Material 82 flüssig wird. Dann wird der Kreisel in eine, wie in Fig. 1 gezeigten, vertikale Stellung gedreht für eine bestimmte Zeitdauer und dann in seine Ausgangsstellung zurückgedreht (in der der Behälter 70 horizontal war) und in dieser gehalten, bis das thermoplastische Material 82 wieder fest wird. Wenn das Instrument in die in Fig. 1 gezeigte Stellung gedreht wird, bewegt sich der Teil 84 unter dem Einfluß der Schwerkraft in dem Rohr 74 nach unten, wobei die Bewegung eine Funktion der Viskosität des thermoplastischen Materials 82 ist und der Zeit, für die der Behälter 70 in der vertikalen Stellung bleibt. Die Viskosität des thermoplastischen Materials 82 ist wiederum eine Funktion der Energieabgabe der'Wicklungen 76. Die Zeitspanne, für die die Wicklungen 76 mit Strom versorgt werden soll, und die Zeitspanne, für die der Behälter 70 in vertikaler Stellung gehalten werden muß, können durch Versuche bestimmt werden.The compensation process then includes a section in which the entire Gyro is moved until the longitudinal axis of the container 70 is horizontal. then a high frequency AC voltage is applied to conductors 66 'for a period of time and 68 ', whereby a current flow through the windings 76 is generated, the the temperature of the container 70 increases, thereby causing the thermoplastic material 82 becomes liquid. Then the gyro is turned into a vertical position as shown in FIG Position rotated for a certain period of time and then to its starting position turned back (in which the container 70 was horizontal) and held in this until the thermoplastic material 82 becomes solid again. When the instrument is in the in Fig. 1 is rotated position shown, the part 84 moves under the influence the force of gravity down the tube 74, the movement being a function of the Viscosity of the thermoplastic material 82 is and the time for which the container 70 remains in the vertical position. The viscosity of the thermoplastic material 82 is in turn a function of the energy output of the 'windings 76. The time span, for which the windings 76 are to be supplied with current, and the period of time for the container 70 must be held in a vertical position, can by experiment to be determined.
Bei dem Ausbalancierungsvorgang kann eine Kurve zur Bestimmung der Zeitdauer verwendet werden, für die der Behälter 70 in der vertikalen Stellung gehalten werden muß. Für eine konstante Viskosität des thermoplastischen Materials 82 (die durch Steuerung der Wärmeabgabe durch die Wicklung 76 erhalten werden kann) ist die Änderung im Gleichgewicht des Lagerringes eine einfache lineare Funktion der Zeit, die der Behälter 70 in der vertikalen Stellung gehalten wird. During the balancing process, a curve can be used to determine the Period of time for which the container 70 is held in the vertical position can be used must become. For a constant viscosity of the thermoplastic material 82 (the can be obtained by controlling the heat dissipation through the winding 76) the change in the equilibrium of the bearing ring is a simple linear function of the Time that the container 70 is held in the vertical position.
Falls erkannt wird, daß eine geringe Unausgeglichenheit nach dem ersten Abschnitt geblieben ist, kann der Vorgang wiederholt werden. Durch einen Prozeß, der den Betrag der Unausgeglichenheit kontiniuierlich verringert bei einem hohen Prozentsatz eines Gesamtfehlers, kann erreicht werden, daß das Ungleichgewicht des Lagerringes auf eine außerordentlich kleine Größe herabgesetzt wird. If it is recognized that there is a slight imbalance after If the first section remains, the process can be repeated. Through a Process that continuously reduces the amount of imbalance in one high percentage of total error, that imbalance can be achieved of the bearing ring is reduced to an extremely small size.
Um irgendeinen Lagerring, der nicht im Gleichgewicht ist, zu korrigieren, ist es erforderlich, ein Paar von Ausbalanciervorrichtungen unter rechten Winkeln zueinander anzuordnen. Der Behälter 72 ist daher an der Lagerringanordnung 34 unter einem rechten Winkel zum Behälter 70 befestigt. Bei einem nicht ausbalancierten Lagerring, der zur Ausbalancierung auch die Verwendung des Behälters 72 erfordert, ergibt sich somit, daß ein Strom hoher Frequenz den Leitern 64' und 68' zugeführt werden muß, wodurch ein Strom durch die Wicklung92 fließt. To correct any bearing ring that is out of balance, it requires a pair of balancers at right angles to be arranged to each other. The container 72 is therefore below the bearing ring assembly 34 attached at right angles to the container 70. With an unbalanced one Bearing ring, which also requires the use of container 72 for balancing, it thus follows that a high frequency current is supplied to conductors 64 'and 68' must be, whereby a current flows through the winding 92.
Der Ausbalancierungsvorgang, der angewandt wird, wenn Behälter des in Fig. 3 gezeigten Typs verwendet werden, ist ähnlich. Es muß jedoch berücksichtigt werden, daß die Blase hochsteigt, wo die Kugel herabfallen würde. The balancing process used when containers des 3 is similar. However, it must be taken into account be that the bubble rises where the ball would fall.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4070922A (en) * | 1975-10-07 | 1978-01-31 | Chrysler United Kingdom Limited | Rotor balancing devices |
| US4096988A (en) * | 1975-12-16 | 1978-06-27 | Comitato Nazionale Per L'energia Nucleare | Method and an apparatus for the dynamic balancing of rotating bodies, particularly for centrifuges |
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| FR15164E (en) * | 1911-07-27 | 1912-05-11 | Procedes Westinghouse Leblanc | Automatic rotating mass balancers |
| DE841803C (en) * | 1949-11-15 | 1952-06-19 | Carl Schenck Maschinenfabrik D | Installation on machines with rotors |
-
1957
- 1957-07-05 DE DEM34660A patent/DE1120762B/en active Pending
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