DE1247699B - Vorrichtung fuer den selbsttaetigen Ausgleich der Unwucht eines Rotors - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOlm

DeutscheKl.: 42 k -33

Nummer: 1247 699

Aktenzeichen: S 82548IX b/42 k

Anmeldetag: 23. November 1962

Auslegetag: 17. August 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für den selbsttätigen Ausgleich der Unwucht eines Rotors mit einer Ringkammer, die durch in ihr beweglich angeordnete Ausgleichskörper in Druckmittelräume veränderlichen Volumens unterteilt ist, denen «in durch das in Abhängigkeit von der Unwucht veränderliche Spiel zwischen Rotorwelle und einer feststehenden Muffe gesteuertes Druckmittel über eine in der Muffe vorgesehene Aussparung zugeführt wird, die mit der ihr gegenüberliegenden Oberfläche der Welle eine mit einer Druckmittelquelle verbundene Druckkammer bildet, so daß der durch das Spiel zwischen Welle und Muffe gesteuerte Druck den einzelnen Ausgleichsräumen nacheinander zugeführt wird.

Es ist bereits eine Vorrichtung für den selbsttätigen Ausgleich der Unwucht eines umlauf enden Körpers, die betriebsmäßig vom Lager unabhängig ist, bekannt, bei der jede der die Ausgleichskörper enthaltenden mit einem Druckmittel gefüllten Abteilungen mit einer Bohrung mit der Welle in Verbindung steht. DieBohrungen führen zu einem die Welle nach Art eines Gleitlagers umgebenden Gehäuseteil, über das die Diuckmittelzufuhr erfolgt. Eine Druckkammer im Sinne der eingangs geschilderten Art ist diesem bekannten Vorschlag jedoch nicht zu entnehmen. ·

Des weiteren sind Einrichtungen zur selbsttätigen Auswuchtung sich drehender Maschinenteile bekannt, bei denen der Druck der Schmiernüssigkeit in den Lagern benutzt wird, um im Innern der Rollbahn eine-angemessene Verschiebung der Auswuchtmassen herbeizuführen, sobald in den Lagern eine umlaufende Zentrifugalkraft auftritt. Die Druckentnahmeeinrichtung für die Schmiernüssigkeit um- faßt dabei eine beliebige; Anzahl.von .Kammern,' die im Mittelteil des Lagers angeordnet sind nnd der Speisung der Auswuchteinrichtung .mit Schmierflüssigkeit dienen, wobei der Umfang der Öffnung jeder der genannten Kammern an der inneren Ober- *° fläche des Lagers und der Querschnitt der Zuflußöffnung für die Schmierflüssigkeit zu jeder der Kammern so bemessen ist, daß die Anlieferung- der. für die rasche Verlagerung der Auswuchtmassen benötigten Schmierflüssigkeitsmenge ebenso sichergestellt ist wie die normale Schmierung. Bei diesen bekannten Einrichtungen sind mehrere Dmcldcamrnern erforderlich, ferner außer diesen Druckkammern zur gleichmäßigen Verteilung des - zugeführten Druckmittels noch ein Ringkanal und zwischen jeder Druckkammer und dem Ringkanal je eine Zuflußöffnung. Ferner ist bei einem älteren Vorschlag die Welle Vorrichtung für den selbsttätigen Ausgleich
der Unwucht eines Rotors

Anmelder:

Landis Gendron S. A.,
Villeurbanne, Rhone (Frankreich)

Vertreter:

DipL-Ing. H. Begrich, Patentanwalt,
Regensburg, Lessingstr. 10

Als Erfinder benannt:

Paul Favrot, Lyon (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 26. Januar 1962 (886023)

von einem sogenannten »Flüssigkeitslager« gehalten, welches eine Vielzahl von 'Druckzonen über die äußere Fläche der Welle verteilt und diese Zonen mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit versorgt. Ferner sind die Abteilungen der Ringkammer der Ausgleichsvorrichtung für die Unwucht in gleicher Anzahl wie die Druckzonen des Flüssigkeitslagers vorhanden und stehen mit diesen entsprechend in Verbindung, so daß die Schwankungen des Differenzdruckes in diesen Zonen auf Grund des Vorhandenseins einer Unwucht der umlaufenden Einheit auf die genannten Abteilungen übertragen werden und zu entsprechenden Verschiebungen der Ausgleichskörper'für die Unwucht führen, bis diese ihre Gleichgewichtsstellung eingenommen haben. Die Flüssigkeitslager mit Drückzonen auf der Welle sind jedoch nicht besonders erwünscht, vielmehr sollen Lager verwendet werden, deren Druckzonen sich im festen Teil des Lagers befinden. Das Zusammenwirken eines sich selbst auswuchtenden Systems mit selbstzentrierenden Lagern ist besonders vorteilhaft. Die Empfindhchkeit der Vorrichtungen für ein selbsttätiges Auswuchten ist in der Tat um so größer, je geringer die Starrheit der Lager ist, welche von den umlaufenden Kräften beansprucht werden, wie sie z. B. durch eine Unwucht hervorgerufen werden; bei

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den Maschinen hingegen, bei denen diese Vorrichtungen verwendet werden, wird meist eine sehr große Starrheit der Lager gegenüber den statischen Beanspruchungen gefordert. Nun weisen aber die sogenannten selbstzentrierenden Lager zugleich eine sehr geringe Starrheit gegenüber umlaufenden Kräften und eine nahezu unendlich große Starrheit gegenüber den statischen Beanspruchungen auf.

Ziel der Erfindung ist es, die umständliche Herstellung von mehreren gleich großen Lagerkammern und die Zufuhr eines exakt gleichen Druckes zu diesen Lagerkammern zu vermeiden.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß nur eine einzige Druckentnahmekammer vorhanden ist, die mit den ein Gas enthaltenden Ausgleichskammern über in an sich bekannter Weise in entsprechender Anzahl in der Rotorwelle vorhandene Kanäle nacheinander verbunden werden. Jede der Ausgleichskammern wird also während einer Umdrehung der Welle nur einmal an die Druckentnahmekammer angeschlossen, so daß die einzelnen Kammern der Ausgleichsvorrichtung während der Drehung nicht gleichzeitig, sondern nacheinander mit Druckmittel gespeist werden. Die Kammern können am einfachsten Luft enthalten, die durch das einströmende Druckmittel, entweder Luft oder Flüssigkeit, verdichtet wird. Nachdem der in jeder Ausgleichskammer während des Vorbeiganges der Verbindungskanäle längs der Druckentnahmekammer erzeugte Druck nach dem Vorbeigang nur in geringem Maße durch den schmalen Spielraum zwischen Welle und umgebenden Teil entweichen kann, wird bei jeder Umdrehung der Welle ein etwas abnehmender, im wesentlichen gleich großer Druck in jeder Ausgleichskammer gespeichert, wie dies etwa in einem hydropneumatischen Kraftspeicher der Fall ist. Beim Auftreten einer Unwucht nähert sich ein Umfangsteil der Welle der Innenwand des umgebenden Teiles und sperrt somit die betreffende Ausgleichskammer mehr oder weniger ab, während sich ein diametral gegenüberliegender Umfangsteil der Welle im gleichen Maße von dieser Innenwand entfernt und somit die entsprechende Kammer mehr oder weniger freilegt. Demzufolge ändert sich der in den Ausgleichskammern herrschende Druck, so daß nunmehr verschiedene Drücke in den Ausgleichskammern gespeichert werden, die sich .auf die Ausgleichskörper, in der Weise auswirken, daß stets die gleich große Druckmittelmenge in Abhängigkeit vom Lagerspiel zufließt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Ausgleich der Unwucht durch Mittel erzielt, die von der Lagerung völlig unabhängig sind, so daß eine optimale Anpassung möglich ist.

Wie bereits erwähnt, kann man, statt Gas in die Druckentnahmekammer einzuführen, diese mit einer Flüssigkeit versorgen, ohne daß deshalb der Mechanismus des Ausgleichs der Unwucht geändert würde, vorausgesetzt, daß die Anlage so entworfen und ausgeführt ist, daß die in der Vorrichtung enthaltene Luft nicht entweichen kann, da die Abteilungen des Ringraums dann genügend Gas zurückhalten, um die Rolle von Speichern zu spielen.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine Vorrichtung zum Ausgleich der Unwucht eines mit einer umlaufenden Welle fest verbundenen Maschinenteiles;

F.i g. 2 und 3 sind Querschnitte nach den Linien ΙΙ-Π und III-III derFi g. 1.

Das Maschinenteil, dessen Unwucht ausgeglichen werden soll, ist schematisch als ein zylindrisches, mit S der umlaufenden Welle 2 in einem beliebigen herkömmlichen Lager 3 drehbar gelagertes Ringteil 1 dargestellt. Bei diesem Beispiel liegt die Drehachse waagerecht und das Ringteil 1 ist am Ende der Welle 2, und zwar mittels einer Art von Nabe,

ίο welche den aktiven Teil der insgesamt als 4 bezeichneten Ausgleichsvorrichtung für die Unwucht darstellt, montiert. Diese Vorrichtung umfaßt zwei gleiche Scheiben 5, 6, zwischen denen ein Ring 7 sitzt, wobei diese Baugruppe aus drei Teilen zwischen einem mit der Welle 2 fest verbundenen Ring 8 und einer auf das mit Gewinde versehene Ende dieser Welle aufgeschraubten Mutter 9 eingespannt ist.

Der Ringraum, welcher von der zyhndrischen Oberfläche des Wellenendes 2, von der inneren zylindrischen Fläche des Ringes 7 und den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten der beiden Scheiben 5 und 6 begrenzt wird, hat einen rechteckigen Querschnitt, in der mehrere (im gezeigten Beispiel 3) Ausgleichskörper angeordnet sind, welche durch drei zylindrische Rollen 11,12, 13 gebildet sind. Diese Rollen haben solche Abmessungen, daß sie sich zwischen Anschlägen 14, 15, 16 frei in dem Ringraum verschieben können, und zu diesem Zweck ist ihr Durchmesser um ein weniges, z. B. um 0,02 mm geringer als die Hälfte des Durchmesserunterschiedes zwischen der Welle und dem Ring 7. In der gleichen Weise ist die Länge jeder Rolle auch um ein weniges — in der Größenordnung von 0,02 mm — geringer als der Abstand zwischen den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten der beiden Scheiben 5 und 6.
Die drei Rollen 11, 12, 13 begrenzen innerhalb der Ringkammer drei Ausgleiehskammern 17,18,19, welche mit drei gekrümmten Leitungen 21, 22 bzw. 23 in Verbindung stehen, welche in die Welle 2 eingearbeitet sind und an der zylindrischen Oberfläche der Welle gegenüber einer Druckentnahmekammer 25 ausmünden. Diese liegt über einem Bogen a der Bohrung 26 in einem festen Bauteil 27, das betrieblich vom Lager getrennt ist und die Welle mit einem geringen Spiel umgibt. Die Druckentnahmekammer 25 ist mit einer nicht dargestellten Quelle für ein unter Druck stehendes Gas (z. B. Luft) über eine Drosselung verbunden, welche durch eine Düse 28 dargestellt ist.

Die Anschläge 14, 15, 16 liegen an der zylindrischen Innenseite des Ringes 7 und begrenzen zwangläufig die Verschiebungen der Ausgleichsrollen über einen Bogen von etwa 120°, damit ein und dieselbe Ausgleichskammer nicht gleichzeitig aus zwei radialen Leitungen mit dem unter Druck stehenden Fluidum versorgt werden kann, was die Arbeitsweise der Vorrichtung sehr behindern würde.

Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt: Während des Umlaufes der Welle 2 steht ein beliebiger Kanal der drei radialen Kanäle, beispielsweise der Kanal 22 mit der Quelle für das unter Druck stehende Gas in Verbindung, und zwar während einer Drehbewegung der Welle um den Winkel a. Während dieser Zeit hängt der in dem Kanal und in der Abteilung 18 der Ringkammer herrschende Druck von der Größe des Spiels zwischen der Zylinderfläche der Welle und der Bohrung 26 des festen Teiles 27 ab, wobei dieser Druck um so höher ist, je kleiner das Spiel ist.

Claims (2)

Sobald der Kanal 22 nicht mehr mit der Druckentaahmekammer 25 in Verbindung steht, und während der ganzen Zeit, die erforderlich ist, damit sich die Welle um den Winkel (2 π — a) dreht, steht der aus der Kammer 18 und dem Kanal 22 gebildete Raum über das Spiel zwischen der zylindrischen Oberfläche der Welle und der Bohrung 26 in dem festen Teil 27 in der Nähe der Ausmündungsöffnung des genannten Kanals auf der zylindrischen Wellenoberfläche mit der Atmosphäre in Verbindung. Der in diesem Raum herrschende Druck nimmt also ab, während die Welle sich um den Winkel (2 π —a) dreht, da das Gas durch dieses Spiel entweicht, er nimmt aber um so weniger ab, je kleiner dieses Spiel ist. Dieselbe Erscheinung tritt bei jeder Umdrehung der Welle auf, so daß der mittlere Druck während einer Umdrehung in dem betrachteten Raum sich auf einen stabilen Wert einstellt, der um so höher ist, je kleiner das Spiel ist. Wenn nun eine Unwucht, wie bei B dargestellt, in einer bestimmten Richtung besteht, so ist der Druck in der Kammer 18 zwischen den beiden Rollen, beispielsweise 11, 12, die von dem der Unwucht am näehsten liegenden Anschlag 15 getrennt werden, größer als der Druck, der in den beiden anderen Kammern 17 und 19 herrscht. Die beiden Rollen 11 und 12 haben also das Bestreben, sich voneinander zu entfernen und somit die Unwucht zu verringern. Im Gleichgewichtszustand nehmen also die drei Rol-Ien eine solche Lage ein, daß die restliche Unwucht gleich Null wird. · Patentansprüche:

1. Vorrichtung für den selbsttätigen Ausgleich der Unwucht eines Rotors mit einem Ringraum, der durch darin beweglich angeordnete Ausgleichskörper in Druckmittelkammern veränderlichen Volumens unterteilt ist, denen ein durch das in Abhängigkeit von der Unwucht veränderliche Spiel zwischen Rotorwelle und einer feststehenden Muffe gesteuertes Druckmittel über eine in der Muffe vorgesehene Aussparung zugeführt wird, die mit der ihr gegenüberliegenden Oberfläche der Welle eine mit einer Druckmittelquelle verbundene Druckentnahmekammer bildet, so daß der durch das Spiel zwischen Welle und Muffe gesteuerte Druck den einzelnen Ausgleichskammern zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine einzige Druckentnahmekammer (25) vorhanden ist, mit der die ein Gas enthaltenden Ausgleichskammern (17,18, 19) über in an sich bekannter Weise in entsprechender Anzahl in der Rotorwelle (2) vorhandene Kanäle (21, 22, 23) nacheinander verbunden werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Druckentnahmekammer (25) eingeleitete Druckmittel eine Flüssigkeit, ist und der Ringraum genügend dicht ist, um das darin eingeschlossene Gas zurückzuhalten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 919 076, 928 559.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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