DE182097C

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Publication number: DE182097C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE Alb. GRUPPE

Vorrichtung zur Ausgleichung umlaufender Massen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Juli 1906 ab.

Zweck der Erfindung ist die selbsttätige Ausgleichung umlaufender Massen, wie sie bei Turbinen und anderen Maschinen und Vorrichtungen vorkommen. Nach der Erfindung ist die Anordnung derartig, daß eine vergrößerte Geschwindigkeit mit vergrößerter Nutzwirkung dadurch erhalten wird, daß der Schwerpunkt der umlaufenden Masse in die Drehachse der Masse gebracht wird. Hierdurch wird ein Umlauf der Masse mit sehr hoher Geschwindigkeit, ohne Hervorbringung schädlicher Reibung und nachfolgende Abnutzung ermöglicht, und Stöße und Schläge und daraus erfolgender Verlust an Energie sowie das Zerspringen der Masse werden vermieden.

Eine praktische Verkörperung der Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht.

Fig. ι stellt eine Seitenansicht, mit einigen Teilen im Schnitt gezeichnet, dar.

Fig. 2 ist ein vergrößerter wagerechter Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 eines der Gegengewichte.

Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt des Gegengewichts.

Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt einer abgeänderten Ausführungsform der gelenkigen Aufhängung der umlaufenden Masse.

Fig. 5 ist ein wagerechter Schnitt einer abgeänderten Form des Gegengewichts.

Fig. 6 ist ein wagerechter Schnitt einer Einrichtung, welche zur Entfernung überschüssiger Flüssigkeit aus dem bildsamen Gegengewicht dient.

. Umlaufende Maschinenteile bestehen allgemein aus verschiedenen Teilen und Zubehören. Wenn nicht alle sich gegenüberstehenden Teile genau von dem gleichen Gewicht sind, so ist die Gesamtanordnung nicht ausgeglichen. In der Praxis wird die Bedingung einer vollkommenen Ausgleichung der verschiedenen Teile selten erreicht. Geringe Unterschiede werden zu wichtigen, wenn die Anzahl der Umdrehungen bedeutend erhöht wird, und da die Entfernung von der Drehachse von bestimmendem Einfluß ist, so darf selbst ein unausgeglichener Keil auf der Welle nicht übersehen werden.

Bei schneller Bewegung in festen Lagern nehmen unausgeglichene Körper und Massen sehr viel Energie auf, was zur Schädigung ihrer Umlaufsbedingungen infolge Vermehrung der Abnutzung usw. führt. In ganz ungünstigen Fällen entstehen Stöße und Schwingungen, welche eine Änderung der Geschwindigkeit notwendig machen, wenn die Gefahr des Bruches vermieden und die Dauerhaftigkeit des Maschinenteils gewährleistet werden soll.

Die unmittelbare Folge einer bestehenden Unausgeglichenheit ist, daß der Schwerpunkt der umlaufenden Teile der Anordnung nicht mit der Drehachse zusammenfällt. Wie es wohl bekannt ist, suchen alle umlaufenden Massen unter dem sie beeinflussenden Naturgesetz sich um ihre Schwerpunktachse zu drehen. Wenn dies infolge fehlerhafter Anordnung nicht möglich und der Körper gezwungen ist, um eine in festen Lagern sich drehende Achse, welche nicht mit der ersteren zusammenfällt, umzulaufen, so entstehen Stöße, Erschütterungen und Energieverluste. Nach der Erfindung werden die obengenannten Nachteile vollkommen durch den Gebrauch

einer Gegengewichtseinrichtung' vermieden, welche fähig ist, sich unter dem Einfluß der Fliehkraft zu verschieben, bis der Schwerpunkt der ganzen umlaufenden Masse mit der mechanischen Drehachse der Masse zusammenfällt.

Es sei angenommen, daß der Körper A und die Welle B, wie in Fig. ι gezeichnet, den ganzen umlaufenden Teil der auszugleichenden Maschine darstellt, wobei der Körper A an der Welle B befestigt ist und mit derselben umläuft, und das obere Ende derselben mit einer Kugellagerung gelenkig aufgehängt ist, indem der Teil C¹ der Aufhängung in Form einer Kugel in dem am Deckenbalken D befestigten Lager C² umläuft. Der umlaufende Teil C¹ trägt die Welle B und ist mit einer Riemscheibe C³ versehen, welche durch Riemen E mit anderen Maschinenteilen verbunden ist, um den umlaufenden Teil C und damit die den Körper A tragende Welle B in Umdrehung zu versetzen. Auf der Welle B sind oberhalb und unterhalb des Körpers A Gegengewichte F¹ und F angeordnet, welche aus einem äußeren Behälter F² und einem darin angeordneten verschiebbaren Teil F³ bestehen. Der Teil F² hat die Form einer Schale oder eines Gefäßes, dessen Nabe mittels eines Keils G

o. dgl. an der Welle B befestigt ist. Der verschiebbare Teil F³ besteht aus einer halbflüssigen, vorzugsweise bildsamen Masse, welche die Fähigkeit besitzt, hart zu werden , beispielsweise eine Mischung von hydraulischem Zement, Wasser und Sand. Unmittelbar vor der Ingangsetzung der Welle G wird der halbflüssige Teil F³ in den Gefäßteil F² hineingegossen und dann wird die Welle B in ihrer Aufhängung C in Umlauf gesetzt, so daß der halbflüssige Teil F³ der Wirkung der Fliehkraft unterworfen wird, sich infolgedessen gegen den Rand des Gefäßteils F² bewegt und eine exzentrische Form annimmt, falls die ganze umlaufende Masse oder die Gesamtanordnung nicht ausgeglichen ist. Dadurch, daß der Teil F³ allmählich diese exzentrische Form annimmt, gleicht er allmählich die unausgeglichene Masse aus, so daß der Schwerpunkt der umlaufenden Masse schließlich mit der mechanischen Drehachse der umlaufenden Masse zusammenfällt. Die letztere wird in Umlauf gehalten, bis der Teil F³ in dem Gefäß F² erhärtet, so daß die Ausgleichung der ganzen umlaufenden Masse aufrechterhalten wird, selbst wenn die Drehung aufhört, d. h. die Ausgleichung wird eine dauernde. Verschiedene Mittel können verwendet werden, um den Teil F³ nach dessen Erhärtung in dem Teil F² festzuhalten,

z. B. wie in Fig. 1, 2 und 3 gezeichnet, kann der Rand des Behälters F² in gleichen Abständen mit Löchern oder Durchbrechungen F* versehen werden, in welche die den Teil F³ bildende Masse eintreten kann und dadurch den Teil F³ mit dem Teil F² in fester Verbindung hält.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, können auch ein Paar Schraubenbolzen F⁵ an dem Rand des Behälters F² an diametral gegenüberliegenden Punkten befestigt sein. Diese Bolzen ragen in die bildsame Masse des Teiles F^:i hinein, so daß diese beim Erhärten durch die Schraubenbolzen F⁵ in fester Lage gehalten wird.

Die Aufhängung C kann ebenfalls geändert werden, besonders wenn sehr schwere Massen auszugleichen sind. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist die Aufhängung H mit einem an dem Deckenbalken o. dgl. zu befestigenden Bügel H¹ versehen, welcher eine hohlkugelförmige Grundfläche H² zur Aufnahme von Öl oder anderen Flüssigkeiten besitzt. Der umlaufende Teil enthält ferner ein kugelförmiges Glied H³, welches eine Riemscheibe üf⁴ trägt, die durch einen Riemen F¹ mit anderen Maschinenteilen zwecks Drehung des Teiles H^s auf der kugelförmigen Grundfläche H² verbunden ist. Die Riemscheibe Hⁱ trägt einen Wellenteil H^h, an welchem die Welle B achsial befestigt ist, so daß, sobald die Riemscheibe H^ durch den Riemen F¹ in Umdrehung versetzt wird, die Welle B, der Körper A und die Gegengewichte F, F¹ mit umlaufen.

In einigen Fällen braucht nur eines der Gegengewichte F oder F¹ verwendet zu werden, jedoch wenn eine große Vollkommenheit der Ausgleichung verlangt wird, beispielsweise für hohe Geschwindigkeit, so sind zwei Gegengewichte F und F¹, welche unter- und oberhalb des Körpers A angeordnet sind, notwendig. Es ist klar, daß, wenn die Achse eines unausgeglichenen Gewichts durch einen gewissen Punkt des Körpers A geht, das Gewicht nicht im allgemeinen innerhalb der gleichen Drehungsebene ausgeglichen werden kann. Wenn beispielsweise nur das Gegengewicht F gewünscht wird, so muß alsdann ein unausgeglichenes Moment infolge der Entfernung zwischen dem Körper und dem Gewicht entstehen. Diese Entfernung kann jedoch durch die Verwendung eines zweiten Gegengewichts F¹ ausgeglichen werden, so daß die unausgeglichenen Momente eines jeden Gegengewichts sich einander aufheben. Die gesamte Ausgleichung kann alsdann ebenso genau sein, als wenn zwei Gegengewichte genau in der Ebene der Bewegung angeordnet wären.

AVenn zu irgend einer Zeit während des Ausgleichsverfahrens gefunden wird, daß zu viel Flüssigkeit in der halbflüssigen, das ver-

schiebbare Glied F^a bildenden Masse vorhanden ist und die Abführung der überflüssigen Mengen gewünscht wird, so wird von den Auslassen F⁶ (s. Fig. 6) Gebrauch gemacht, durch welche hindurch die Flüssigkeit durch die Fliehkraft ausgetrieben wird. Zu diesem Zweck ist der Rand des Gefäßteils F² mit zwei oder mehreren Aussparungen F⁷ versehen, welche abgeschrägte

ίο Grundflächen haben. Diese führen nach Auslassen F^e, welche gewöhnlich durch Schrauben F⁸ oder andere Verschlußmittel geschlossen sind. Jede Aussparung F⁷ wird vor dem Anlassen der Vorrichtung mit einem porösen Füllstück F® ausgefüllt, beispielsweise mit dicht zusammengerollter Packleinwand, mit Filz o. dgl. Wenn jetzt während des Ausgleichverfahrens die halbflüssige Masse sich bis zu einem genügenden Maße erhärtet hat, so daß sie ihre Form beibehält, so kann alsdann die Vorrichtung für kurze Zeit angehalten werden, um die Auslässe F^a durch Entfernung der Verschlußmittel zu öffnen. Die Vorrichtung wird dann wieder angelassen,

so daß das Übermaß von Feuchtigkeit durch die Poren und Maschen des Füllstückes F⁰ abgeführt wird, während die erhärteten Teile der vorher halbflüssigen Masse zurückgehalten bleiben. Natürlich wird die endgültige Festigkeit der erhärtenden Masse oft abhängig von dem Betrag der zurückgehaltenen Feuchtigkeit sein, jedoch durch Entziehung des Übermaßes von Feuchtigkeit durch die vorgenannten Mittel ist es möglich, eine Masse zu erhalten, welche in ihrem endgültigen Zustande größtmögliche Festigkeit besitzt.

In der vorstehenden Beschreibung ist der Ausdruck »die ganze umlaufende Masse« gebraucht worden, welcher alle umlaufenden Teile einschließt, d. h. sowohl die umlaufenden Teile der Maschine als auch die der Ausgleichvorrichtung. Es ist augenscheinlich, daß, wenn einige derTeile der ganzen umlaufenden Masse oder der Gesamtanordnung aus dem Gleichgewicht kommen, die ganze umlaufende Masse in den ausgeglichenen Zustand gelangt. Da jeder Teil verkeilt oder sonstwie an der Welle B befestigt ist, so wird diese exzentrisch beansprucht, so daß auf diese Weise eine geometrische Verschiebung zu anderen, etwa vorhandenen mechanischen Verschiebungen hinzukommt.

Es versteht sich, daß durch den Umlauf einer aufgehängten unausgeglichenen Masse ohne Verwendung des Gegengewichts Foatr F¹ das untere Ende der Drehachse der Masse einen Kreis beschreibt, infolge der Tatsache, daß die Fliehkraft der umlaufenden unausgeglichenen Masse eine Bewegung derselben in einem Kreise verursacht. Mit anderen Worten, der Schwerpunkt der umlaufenden Masse fällt nicht mit der Drehachse zusammen. Es ist ferner verständlich, daß beim Ausgleichen der als unausgeglichen angenommenen Masse, wie oben beschrieben, das Gegengewicht des beweglichen Teils F³ in dem Maße allmählich zunimmt, wie die Geschwindigkeit der ganzen umlaufenden Masse zunimmt, und der Kreis, in welchem die letztere sich bewegt, wird allmählich kleiner und kleiner, bis der Schwerpunkt der ganzen umlaufenden Masse mit der Drehachse der Masse zusammenfällt. Somit kann durch die beschriebene Anordnung ein sicheres Mittel erhalten werden, durch welches die Erreichung des gewünschten Erfolges angezeigt wird.

Claims

Pate nt-Ansprüche:

1. Vorrichtung zur Ausgleichung umlaufender Massen, gekennzeichnet durch ein Gegengewicht, welches mit der genannten Masse umläuft und einen Teil besitzt, der fähig ist, unter dem Einfluß der Fliehkraft sich zu verschieben, bis der Schwerpunkt der umlaufenden Masse mit der Drehachse der Masse zusammenfällt, wobei der genannte Teil mit Befestigungsmitteln zur Aufrechterhaltung in dieser Stellung versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als verschiebbarer Teil des Gegengewichts eine bildsame Masse verwandt wird, welche die Fähigkeit der Erhärtung besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der bildsamen Masse gebildete Teil von einem mit der Masse umlaufenden Behälter umschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche der bildsamen Masse ein Übermaß von Feuchtigkeit entzogen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.