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Solche Ausgleichsmassen ragen jedoch in Radialrichtung vor und können
deshalb nachteilig sein. Beispielsweise sind vorstehende Ausgleichsstücke der Gefahr
ausgesetzt, durch Einwirkungen beim Transport, bei der Handhabung und auch im Betrieb
beschädigt oder gar abgerissen zu werden. Für den Einsatz in Flüssigkeiten, insbesondere
in der Lebensmitteltechnik, kommen in dieser Weise ausgebildete Wellen allgemein
nicht in Frage, weil sie strömungstechnisch ungünstig sind und zu unerwünschter
Wirbelbildung
führen können. Außerdem geben unvermeidliche Hohlräume,
Ecken und Kanten Anlaß zur Bildung von Rückständen, die in Gärung und Fäulnis übergehen
können und aus hygienischen Gründen vielfach unbedingt vermieden werden müssen.
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Bisher wurden Hohlwellen gewuchtet, indem man an einem Ende - bei
Rührwerken z. B. am unteren Ende der Welle - einen zylindrischen Stab geeigneter
Länge mittels Schrauben in die Hohlwelle einsetzte. Dazu wurden die Schrauben in
den Stab eingedreht, dieser in das Wellenende eingeführt und dann die Schrauben
wieder herausgedreht, bis der Stab festsaß. Wo es der Innendurchmesser zuließ, hat
man auch Schrauben geeigneter Größe von innen in Bohrungen am Umfang der Hohlwelle
eingesetzt.
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Dieses Vorgehen ist nicht nur recht umständlich und zeitraubend, sondern
auch mit technischen Schwierigkeiten verbunden. Die Gewindelöcher müssen von außen
an der Welle angebracht werden, also Durchgangslöcher sein, was bei der Verwendung
der Hohlwelle in Flüssigkeiten für die Auswuchtschrauben besondere Dichtungen erfordert,
damit das Innere der Hohlwelle frei von Flüssigkeit und Flüssigkeitsrückständen
bleibt. Auch die Einschraubtiefe muß in engem Bereich begrenzt werden, damit einerseits
das Schraubenende nicht am Außenumfang der Welle vorstehen kann und andererseits
die Schraube einen genügend festen Sitz erhält. Zudem ist trotz der Verwendung von
Spezialwerkzeugen zum Einführen und Drehen der Schrauben noch sehr großes Geschick
notwendig, um beim erneuten Austausch längerer und kürzerer Schrauben schließlich
eine hinreichende Auswuchtung zu erzielen.
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Gemäß der österreichischen Patentschrift 139 353 kann man den Massenausgleich
an Hohlwellen mit wenigstens einem Ausgleichsstück durchführen, das als exentrischer
Stopfen ausgebildet und in die Hohlwelle einpreßbar ist. Hierbei ist es allerdings
nachteilig, daß eine Verstellmöglichkeit für die einmal in der Holhwelle sitzenden
Ausgleichsstücke nicht vorhanden ist, und zwar weder in Umfangs- noch in Längsrichtung.
Besonders ungünstig ist, daß die einmal eingepaßten Ausgleichsstücke weder verdreht
noch zerstörungsfrei aus der Welle herausgeholt werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der Nachteile des
Standes der Technik mit einfachen, wirtschaftlichen Mitteln eine befriedigende und
nachstellbare Auswuchtung von Hohlwellen zu erzielen, so daß diese trotz fertigungsbedingter
Ungleichmäßigkeiten der Wandstärke oder im Betrieb auftretender Unregelmäßigkeiten
einwandfrei rundlaufen und auch gesteigerten Reinheitsansprüchen genügen.
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Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß zur Klemmbefestigung wenigstens eines Ausgleichsstücks an vorgegebener
Axial- und Umfangsstelle dieses in Innere der Hohlwelle mittels einer Spanneinrichtung
einbring- und darin festsetzbar ist, welche zwei gegenseitig axial verspannbare
Halteelemente aufweist, zwischen denen das bzw. jedes Ausgleichsstück an die Innenwand
der Hohlwelle preßbar ist.
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Damit ist es möglich, die Hohlwelle mit im Inneren unverrückbar angebrachten
Ausgleichsstücken statisch und dynamisch so auszuwuchten, daß ein einwandfreier
Rundlauf erzielt und stabil beibehalten wird. Außen bleibt die Hohlwelle dabei frei
von Vorsprüngen und Bohrungen, also völlig glatt und intakt.
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Infolgedessen erfüllt die Hohlwelle auch strengste hygienische Anforderungen.
Die lösbare Anbringung der Ausgleichsstücke im Inneren der Hohlwelle mittels gegenseitig
axial verspannbarer Halteelemente ermöglicht eine sichere, im Betrieb unverrückbare
Festlegung, die sich sowohl für langsam als auch für schnellaufende Wellen eignet.
Die Auswuchtvorrichtung gemäß der Erfindung ist außerordentlich einfach aufgebaut
und besteht nur aus wenigen, bequem zu handhabenden Teilen. Von Bedeutung ist, daß
die erfindungsgemäße Vorrichtung vor allem auch zur anpassungsfähigen, wirtschaftlichen
und zuverlässigen Wuchtung langer, wellenelastischer bzw. überkritisch laufender
Hohlwellen gut geeignet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Ausgleichsstück
der Vorrichtung eine teilzylindrische, insbesondere halbzylindrische Mantelfäche,
welche in Klemmstellung der Spanneinrichtung am Innenumfang der Hohlwelle anliegt.
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Solche Ausgleichsstücke können wenigstens zwei Schalen, Schichten,
Sektoren od. dgl. verschiedenen spezifischen Gewichts haben Dadurch ist es mit einfachsten
Mitteln möglich, die jeweils erforderlichen Ausgleichsmassen im Klemmsitz an denjenigen
Stellen der Hohlwellen-Innenwand zu befestigen, an denen gemäß vorheriger Messung
der dynamisch optimale Unwuchtausgleich vorzunehmen ist. Letzter war bei der Auswuchtung
nach dem Stand der Technik prinzipiell unmöglich, da man nur kleine Ausgleichsmassen
entweder in zwei ausliegenden Ebenen oder an einem (neue Ungenauigkeiten und zusätzliche
Massen bedingenden) Dorn »befestigen« oder auch in vorgegebener Reihenfolge ein
für allemal in die zu wuchtende Hohlwelle einpressen konnte.
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Die Halteelemente können nach der Erfindung drehsymmetrisch sein
und am Außenumfang sich in Axialrichtung verjüngende Mantelflächen aufweisen, welche
dem Verlauf von Spannflächen an der Innenseite des Ausgleichsstücks angepaßt sind.
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Ist eine Vorrichtung der genannten Art mit einer Montageeinrichtung
zum zentrierten Einführen und Festsetzen der Spanneinrichtung in der Hohlwelle versehen,
so ist es für das richtige und bequeme Verspannen der Halteelemente von außen wichtig,
daß die Ausgleichsstücke in der ermittelten Lage sicher gehalten werden, wozu die
Erfindung als Montageeinrichtung ein Übergangsstück mit Stellkopf und Schraubschaft
vorsieht, welcher in einem mit Klauen zum Festhalten der Ausgleichsstücke versehenen
Zentrierstück geführt und mittels einer Antriebseinrichtung in bezug auf das Zentrierstück
verdrehbar ist. Im Falle der Verwendung einer starren oder biegsamen Welle zur Drehmomentübertragung
an den Schraubschaft des Übergangsstücks und gegebenenfalls einer Antriebseinrichtung
mit Kupplung und Führungshülse läßt sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch
bei umlaufender Hohlwelle betätigen bzw. festsetzen oder lösen.
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In der folgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
an Hand von Zeichnungen erläutert. Darin zeigen F i g. 1 a bis 1 c schematisierte
Axialschnitte durch eine Hohlwelle ungleichmäßiger Wandstärke mit darin angebrachten
Ausgleichsstücken, Fig. 2 eine Seitenansicht einer hohlen Rührwelle mit außen aufgesetzten
Hilfsstücken zur Ermittlung von Lage und Größe der Unwucht,
Fig.3
eine vergrößerte Stirnansicht der Befestigungsanordnung von Hilfsstücken, Fig, 4
einen schematisierten Axialschnitt durch einen Teil einer Hohlwelle mit eingesetzter
Vorrichtung nach der Erfindung, F i g. 5 eine schematisierte Axialschnittansicht
einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Inneren einer
Hohlwelle, F i g. 6 eine Axialschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung im Inneren einer Hohlwelle, Fig. 7 eine schematisierte
Stirnansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Spanneinrichtung
entsprechend F i g. 6 und F i g. 8 einen schematisierten Querschnitt durch eine
erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei verschiedenen Ausführungsformen zweiteiliger
Ausgleichsstücke.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere, wenn auch keineswegs ausschließlich,
zur Anwendung bei langen Rührwellen, die üblicherweise als Rohre ausgebildet sind
und aus Fabrikationsgründen keine gleichmäßige Wandstärke besitzen. Die Grundtypen
der Ungleichmäßigkeiten sind in den F i g. 1 a bis 1 c dargestellt. Man erkennt
in Fig. 1 a, daß die Bohrung der Hohlwelle 1 schräg zu deren zylindrischer Außenfläche
liegt. Es ist daher notwendig, an passender Stelle Ausgleichsstücke 4 bzw. 5 anzubringen,
wobei jeweils an Stellen geringerer Wandstärke ein Ausgleichsstück größerer Masse
angebracht ist. Im Falle der F i g. 1 b verläuft die Bohrung der Hohlwellen 1 parallel
zu der zylindrischen Außenfläche, jedoch axial parallelversetzt. Eine ungleichförmige
axialt Parallelversetzung ist in Fig. 1c gezeichnet.
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In beiden Fällen dienen wiederum Ausgleichsstücke4, 5 dazu, die Masse
an den Stellen größerer und kleinerer Wandstärke nachträglich auszugleichen Fig.
2 erläutert, in welcher Weise zunächst vorgegangen wird. Hier ist schematisch eine
Rührwelle abgebildet, die als Hohlwelle ausgebildet ist und am Kopf ein ZylinderlagerZ
sowie in einigem Abstand dazu ein Konuslager K trägt, wie das in der deutschen Patentschrift
954926 beschrieben ist. Am unteren Ende der Rührwelle 1 befindet sich ein FlügelradF.
Zum Auswuchten wird die drehbar gelagerte Hohlwellel in Umdrehung vesetzt und dabei
die richtige Axial- und Umfangslage sowie Größe von erforderlichen Ausgleichsstücken
ermittelt.
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Dies geschieht in bekannter Weise dadurch, daß mittels Hilfseinrichtungen
zunächst außen auf die Welle 1 passende Wuchtgewichte aufgesetzt werden.
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Aus Fig. 2 und 3 ist zu entnehmen, daß eine geeignete Hilfseinrichtung
aus einem Haltering 21 bestehen kann, in den einige Haltestäbe 22 radial eingeschraubt
sind, zweckmäßig paarweise gegenüberliegend. Im gezeichneten Beispiel sind es vier
kreuzweise angeordnete Haltestäbe 22, doch können auch weniger oder mehr solcher
Haltestäbe vorgesehen sein Durch Einschrauben der Haltestäbe 22 in den auf die Welle
1 aufgeschobenen Haltenng 21 kann letzterer in einfacher Weise gehaltert werden.
Auf jeden Haltestab 22 sind Hillsatücke verschiedener Größe aufsetzbar. Diese können
beispielsweise als Stellringe ausgebildet sein, welche auf glatten Haltestäben 22
verschieblich befestigbar sind. Es ist aber auch möglich, die Hilfsstücke 23 als
arretierbare Stellmuttern und die Haltestäbe 22 als Gewindespindeln auszubilden,
so daß die Hilfsstücke in einfacher Weise vor- und zurückgeschraubt werden können,
wie es die dynamische Unwuchtmessung erfordert.
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Anschließend werden die ermittelten Wuchtgewichte umgerechnet und
geeignet bemessene Ausgleichsstücke 4, 5 in die Hohlwelle 1 an den ermittelten Axial-
und Umfangsstellen eingeführt. Geeignete Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind aus F i g. 4 bis 8 zu entnehmen.
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Das in F i g. 4 gezeichnete Ausführungsbeispiel zeigt teilzylindrische
Ausgleichsstücke 4, 5, welche mittels einer Spanneinrichtung 2 und einer Montageeinrichtung
3 in die Hohlwelle 1 eingebracht sind.
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Die Spanneinrichtung 2 weist Halteelemente 6, 6' auf, die als konische
Buchsen ausgebildet und gegensinnig auf einem Gewindebolzen 8 so angebracht sind,
daß durch Zusammenschrauben der Buchsen bzw. Halteelemente 6, 6' die Ausgleichsstücke
4, 5 nach außen an die Innenwand der Hohlwellel gepreßt werden. Zu dieser Klemmbefestigung
besitzt der Gewindebolzen 8 einen Schraubkopf 13, in welchen eine Antriebswelle
16 kraftschlüssig eingreift.
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Diese gehört zu der Montageeinrichtung 3, welche ein Zentrierstück
14 mit Klauen 15 zum Festhalten der Ausgleichsstücke 4, 5 und Führungslager 18'
aufweist, mit denen die Antriebswelle 16 geführt ist, die über eine biegsame Welle
16' mit einem (nicht gezeichnten) Drehantrieb verbunden ist. Die biegsame Welle
16' kann in einer biegsamen Halterung 19' geführt sein, welche mit dem Zentrierstück
14 starr verbunden ist und dieses festhält. Eine Drehung der Wellen 16', 16 bewirkt
daher eine Verdrehung des Schraubkopfes 13 gegenüber den festgehaltenen Ausgleichsstücken4,
5, so daß diese in der Hohlwelle 1 angebracht oder davon gelöst werden können.
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Eine andere Ausführungsform einer solchen Vorrichtung ist aus Fig.
5 ersichtlich, in der gleichartige Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen sind.
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Die Spanneinrichtung 2 weist wiederum einen Gewindebolzen 8 auf, der
an seinem unteren Ende ein mit einem Schraubkopf 13 einstückiges Halteelement 6
aufweist und am oberen Ende eine mit seinem Schraubschaft verbundene konische Buchse
6' als Gegenhalteelement trägt. Die Ausgleichsstücke 4, 5 können massiv oder, wie
links schematisiert eingezeichnet, auch hohl ausgebildet sein. Im linken Ausgleichsstück
4 ist ein Kanal 24 vorhanden, der eine Spannfeder 25 aufnehmen kann. Diese ist im
gezeichneten Fall als Stabfeder ausgebildet, doch kann statt dessen auch eine Druck-Schraubenfeder
10 vorgesehen oder das Ausgleichsstück 4 selbst als Feder ausgebildet sein. Jede
solche Feder dient zum Auseinanderspreizen der Halleelemente 6, 6' beim Lösen der
Spanneinrichtung 2. Für ihre Befestigung wird letztere mittels der Montageeinrichtung
von geeigneter Länge in die Hohlwelle 1 eingeführt. Zum Festsetzen der Spanneinrichtung
2 und damit der Ausgleichsstücke 4, 5 an geeigneter Stelle hat die Montageeinrichtung
3 wiederum ein Zentrierstück 14, das mit einer Halterung 19 fest verbunden ist und
innen eine Führung 18 in Form einer Hülse aufweist, durch welche die Welle 16 eines
Drehantriebs 17 zur kraftschlüssigen Verbindung mit dem Schraubkopf 13 hindurchsteckbar
ist. Dessen Verdrehung bewirkt dann das Festsetzen bzw. Lösen der Spanneinrichtung
2 in der Hohlwelle 1.
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Noch eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 gezeichnet.
Hierbei ist die Spanneinrich-
tung 2 aus zwei konischen, gegensinnig
auf einen Gewindebolzen 18 aufgeschraubten Buchse 6 bzw. 6', einer letztere auseinanderspreizenden
Druckfeder 10 und zwei Stellmuttern 9 bzw. 9' zusammengesetzt.
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von denen die untere aus zwei einzelnen, konterbaren Muttern 9 bestehen
kann. Zur seitlichen Führung der Druckfeder 10 können in der einander zugewandten
Stirnflächen der konischen Buchsen 6, 6' jeweils Ringnuten 7 bzw. 7' vorgesehen
sein. Zur Montage mittels der Einrichtung 3 werden die Ausgleichsstücke 4. 5 durch
die Klauen 15 des Zentrierstückes 14 gehalten, in welchem ein Übergangsstück 11
geführt ist. Dieses weist einen Stellkopf 12 und einen Schraubschaft bzw. -kopf
13 auf, in den die Welle 16 eines Drehantriebs 17 einsteckbar ist. Zur Führung der
Welle 16 ist eine Führungshülse 18 vorgesehen.
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Für den kraftschlüssigen Eingriff der Welle 16 in den Schraubkopf
13 kann ein Vier- oder Sechskant vorhanden sein.
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Man benutzt eine starre Drehmomentübertragung vom Antrieb 17 her,
wenn die Hohlwelle 1 auf der Wuchtmaschine waagerecht liegend mit den Ausgleichsstücken4,
5 versehen werden soll. Geeignete Montageeinrichtungen 3 sind in F i g. 5 und 6
gezeichnet. Ist die Auswuchtung jedoch im Betriebszustand auszuführen, so muß die
Drehmomentübertragung vom Antrieb 17 her mittels elastischer Welle 16' und Führung
18 bzw. 18' erfolgen (F i g. 4).
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Auch die zuletzt beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung benutzt Ausgleichsstücke 4, 5, welche unterschiedliche Masse haben und
entsprechend den ermittelten Wuchtgewichten bemessen und gestaltet sind. Beispiele
hierfür sind in Fig.7 und 8 dargestellt. Fig.7 zeigt eine Stirnansicht einer Spanneinrichtung
2 entsprechend F i g. 6, wobei auf dem Gewindebolzen 8 die Stellmutter 9' sitzt,
welche auf dem Halteelement 6' wirkt.
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Dieses besitzt eine Spannfläche S, welche in der Klemmstellung der
Spanneinrichtung 2 an einer entsprechend gestalteten Spannfläche des Ausgleichsstücks
4 bzw. 5 anliegt. Dieses kann zumindest an Teilen seiner Axiallänge eine hohl gewölbte
Innenflächel aufweisen, die mit der zylindrischen Außen-oder MantelflächeA in spitzem
Winkel zusammentrifft. In Umfangsrichtung kann sich die Außenfläch@@ bei einer bevorzugten
Ausführungsform über 180° erstrecken. Es ist aber auch möglich, mehrere Ausgleichsstücke
mit größerem oder kleinerem Zentriwinkel zusammenarbeiten zu lassen. Beispielsweise
könnte ein Ausgleichsstück 4 einen Sektor von 2400
und ein Ausgleichsstück 5 einen
Sektor von 170n Zentriwinkel bilden. Ebenso ist es möglich. vier Viertelzylinder-Ausgleichsstücke
zu benutzen.
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Die Ausgleichsstücke 4, 5 haben vorzugsweise unterschiedliche Masse.
Man erzielt dies am einfachsten durch die Verwendung von Werkstoffen mit unterschiedlichem
spezifischen Gewicht, so daß auch gleich groß bemessene Ausgleichsstücke 4 bzw.
5 verschiedene Masse besitzen. Für einen verfeinerten Unwucht-Ausgleich sieht die
Erfindung gemäß Fig. 8 vor, ein Ausgleichsstück 4 aus zwei Hohlzylinderschalen 20
und 20' zusammenzusetzen, die verschieden schwer sind. Insbesondere kann die Halbschale
20 aus einem spezifisch schweren Material bestehen als die Halbschale 20'. Fig.8
zeigt ferner eine Gestaltung, bei der das Ausgleichsstück 5 aus zwei starr oder
lösbar miteinander verbundenen Sektoren 20" und 20"' besteht, die wiederum unterschiedliche
Masse haben und vorzugsweise aus Werkstoffen mit verschiedenem spezifischen Gewicht
bestehen. Das Ausgleichsstück 5 oder seine Bestandteile 20" bzw. 20"' können selbst
wiederum aus Schichten von Materialien unterschiedlicher Dichte zusammengesetzt
sein. Ein solches Ausgleichsstück kann daher auf eine bestimmte Axiallänge besonders
schwer und an anderen Teilen seiner Länge leichter ausgebildet sein. Durch Kombination
von Schichten bzw. Stapeln, Sektoren und Schalen läßt sich die für jeden Einzelfall
optimale Bemessung und Gestaltung des Ausgleichsstücks erzielen, für das insbesondere
auch Werkstoffe benutzt werden können, die sich bei der Klemmbefestigung mittels
der Spanneinrichtung 2 unter plastischer Verformung an die Hohlwellen-Innenwand
pressen und mithin formschlüssig an dieser anliegen. Zumindest auf Teilen ihrer
Länge kann die Hohlwelle innen mit einer Haftschicht versehen sein oder werden,
welche einen rutschfesten Klemmsitz des Ausgleichsstücks bzw. der Ausgleichsstücke
4, 5 gewährleistet. Statt dessen oder zusätzlich kann jedes Ausgleichsstück auf
seiner Außentläche A eine entsprechende Beschichtung tragen.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich namentlich für Rührwellen,
die einen Innendurchmesser im Bereich von etwa 20 bis etwa 100 mm haben. Es ist
jedoch anzumerken, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Hohlwellen anderen
Durchmessers und allgemein Rohre jeder Art ausgewuchtet werden können, für die eine
Auswuchtung erforderlich ist.