DE2314436A1

DE2314436A1 - Vibration damping system for high yield speed centrifuges - having both electromagnetic and mechanical damping components

Info

Publication number: DE2314436A1
Application number: DE19732314436
Authority: DE
Inventors: Andreas Prof Dr Ing Boehringer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-23
Filing date: 1973-03-23
Publication date: 1977-12-29

Abstract

Rotor motion of high speed centrifuges is stabilised by a damping system. There is no mechanical connection between the rotor and its surroundings and the restraining force necessary to maintain the rotor on its rotational axis is provided by means of magnetic forces. The damping system is provided partly or completely by mechanical, hydraulic or hydropneumatic forces acting on the rotor. This damping functions partly or completely through a damping/bearing system mechanically connected to the rotor and which rotates with it but has no mechanical connection to the surroundings. A ring of solid material rotates with the rotor and is connected to it by a series of springs and wires to form flexible connections. This permits motion relative to the rotor and the vibration is damped hydraulically, hydropneumatically or by eddy currents. For use on high speed centrifuges operating at >=1000 revolutions per second above in which the rotor has velocities of 500 m/s or over. The problems with existing systems (a) for effective magnetic damping it is not always possible to keep the physical gap close enough for magnetic forces to be effective (b) the stabilising forces being too low, the damping to poor (c) further variation the stabilising forces occurs if the gap increases due to elastic deformation of the rotor. The system overcomes these problems.

Description

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Lagerungs- und Dämpfungseinrichtung zur Stabilisierung der Rotorbewegung schnell umlaufender ZentrifugenStorage and damping device to stabilize the rotor movement in high-speed centrifuges

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerungs- und Dämpfungseinrichtung zur Stabilisierung der Rotorbewegung schnell umlaufender Zentrifugen, bei denen der Rotor im wesentlichen um seine freie, vorzugsweise lotrechte Achse rotiert und den neben der Rotationsbewegung auftretenden Schwingungen durch Dämpfungsmittel Energie entzogen wird. Derartige Zentrifugen arbeiten vorzugsweise mit extrem leichten, dünnwandigen Rotoren und Drehzahlen in der Größenordnung von 1000 1/sek. Die Umfangsgeschwindigkeit der Rotorwände liegt in der Größenordnung von 500 m/sek und darüber. Die Lagerung der Rotoren erfolgt zweckmiißigerweise elastisch in einer Weise, daß die Rotoren sich nicht um ihre Konstruktionsachse drehen müssen, sondern unter Ausnutzung der Lagerelastizität um ihre Trägheitsachse rotieren können.The invention relates to a storage and damping device for stabilizing the rotor movement rapidly rotating Centrifuges in which the rotor rotates essentially around its free, preferably vertical axis and the next to the Rotational movement occurring vibrations is withdrawn by damping means energy. Such centrifuges work preferably with extremely light, thin-walled rotors and speeds in the order of 1000 1 / sec. The peripheral speed the rotor walls is in the order of magnitude of 500 m / sec and above. The rotors are expediently stored elastic in such a way that the rotors do not have to turn around their design axis, but under Using the elasticity of the bearing, rotate around its axis of inertia can.

Auf dieser Basis sind verschiedene Zentrifugentypen entwickelt worden. Eine besonders interessante Version wurde von M.Steenbeck und G. Zippe beschrieben (vgl. die Druckschriften a bis h). Bei •dieser Zentrifuge wird ein dünnwandiger Metallzylinder (1) an seiner Unterseite auf einer flexiblen Nadel (2) gelagert und an seiner Oberseite durch zwei Ringe (3) berührungsfrei magnetisch geführt (Abb. 1). Dabei wird der obere, nicht' rotierende Ring zweckmüssigerweise so positioniert, daß er sich in Richtungen senk-Various types of centrifuge have been developed on this basis. A particularly interesting version was made by M. Steenbeck and G. Zippe (see. The documents a to h). A thin-walled metal cylinder (1) is attached to this centrifuge its underside is mounted on a flexible needle (2) and guided magnetically without contact on its upper side by two rings (3) (Fig. 1). The upper, non-rotating ring is conveniently used positioned so that it descends in directions

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recht zur Zentrifugenachse unter Aufbau einer geringen Rückstellkraft auslenken läßt. Dazu kann er beispielsweise an Stahldrähten (4) aufgehängt sein (vgl. hierzu die Druckschriften e und f). Der untere, rotierende Magnet bzw. ein entsprechender Polschuhring ist mit dem oberen Ende des Rotorkörpers verbunden. Die Pfanne (5) des unten angeordneten Spurlagers wird zweckmässigerweise ebenfalls elastisch positioniert, und zwar sowohl in der Richtung der Zentrifugenachse als auch in Richtungen senkrecht hierzu. Dies ist in Abb. 1 durch Federn (6) deutlich gemacht (vgl. hierzu insbesondere die Druckschrift b). So ist gewährleistet, daß der Zylinder sich nicht um seine Konstruktionsachse drehen muß, sondern unter elastischer Verbiegung der Nadel unten und geringer Auslenkung der Magnetführung oben so weit auswandern kann, daß er sich um seine Trägheitsachse dreht. right to the centrifuge axis with the build-up of a low restoring force can deflect. For this purpose, it can be suspended from steel wires (4), for example (cf. the publications e and f). The lower, rotating magnet or a corresponding pole shoe ring is connected to the upper end of the rotor body. The socket (5) of the thrust bearing arranged below is expediently also positioned elastically, namely both in the direction of the centrifuge axis and in directions perpendicular thereto. This is shown in Fig. 1 by springs (6) made clear (cf. in particular document b). This ensures that the cylinder does not revolve around its construction axis must rotate, but with elastic bending of the needle below and slight deflection of the magnet guide can migrate so far above that it rotates around its axis of inertia.

Neben der Rotationsbewegung, welche bei technisch bedeutsamen, schnell umlaufenden Zentrifugen im wesentlichen um die Trägheitsachse erfolgt, treten infolge der unvermeidbaren Unsymmetricn der Rotormassen Schwingungen etwa in der Frequenz der Rotordrehzahl auf. Ferner werden Präzessions- und Nutationsbe-.wegungen des Rotorkörpers sowie Querschwingungen angeregt, welche sich sowohl beim Durchlaufen der kritischen Drehzahlen <Jcs als Schwingungssystem wirkenden Rotorkörpers inclusive seiner Lager als auch im Dauerbetrieb mit konstanter Drehzahl bemerkbar machen. Diese Schwingungen können sowohl zu einer Zerstörung des Rotors selbst als auch seiner Lager führen. Es ist daher erforderlich, dem rotierenden System Schwingungsenergie derart zu entziehen, daß alle möglichen Schwingungsformen des Rotorkörpers inclusive seiner Lager ausreichend gcdümpft sind. 709852/0001 - In addition to the rotational movement, which in technically important, high-speed centrifuges essentially takes place around the axis of inertia, the unavoidable asymmetry of the rotor masses causes vibrations approximately at the frequency of the rotor speed. Furthermore, precession and nutation movements of the rotor body as well as transverse vibrations are stimulated, which become noticeable both when the rotor body and its bearings run through the critical speeds <Jcs, including its bearings, and in continuous operation at constant speed. These vibrations can lead to the destruction of both the rotor itself and its bearings. It is therefore necessary to extract vibration energy from the rotating system in such a way that all possible forms of vibration of the rotor body including its bearings are sufficiently damped. 709852/0001 -

Die Bewegungen des in Abb. 1 unten skizzierten Spurlagers und damit auch die hiermit gekoppelten Schwingungsformen des Rotorkörpers inclusive seiner Lager können z.B. dadurch gedämpft werden, daß die Pfanne (5) des Spurlagers von einem Ölbad umschlossen wird. Eine mögliche Ausführungsform für eine derar-The movements of the thrust bearing sketched in Fig. 1 below and thus also the oscillation forms of the rotor body coupled with it including its bearings can e.g. be dampened by enclosing the pan (5) of the thrust bearing in an oil bath will. A possible embodiment for such a

tige Anordnung ist in der Druckschrift b beschrieben. Ihr Prinzip ist in Abb. 2 dargestellt.term arrangement is described in document b. Its principle is shown in Fig. 2.

Die schwingungstechnische Ersatzdarsteilung für ein Lager dieses Prinzips ist in Abb. 3 gezeichnet. Sowohl in Richtung der Zentrifugenlängsachse als auch in Richtungen senkrecht hierzu ist die Nadel (7) des Spurlagers mit der Umwelt über die Masse (8) der Pfanne des Spurlagers sowie eine nachgeschaltete Feder (9) verbunden. Parallel zur Feder ist ein Dämpfertopf (10) wirksam.The vibration-related substitute presentation for a bearing of this one Principle is shown in Fig. 3. Both in the direction of the longitudinal axis of the centrifuge and in directions perpendicular to it is the needle (7) of the thrust bearing with the environment via the mass (8) of the pan of the thrust bearing and a downstream one Spring (9) connected. A damper pot (10) acts parallel to the spring.

In Richtungen senkrecht zur Zentrifugenachse ist gegenüber dem Angriffspunkt der Nadel am Zentrifugenrotor eine Anordnung wirksam, deren schwingungstechnische Ersatzdarstellung in Abb. 4 wiedergegen ist. Die Feder (11) repräsentiert dort die Biegesteifigkeit der Nadel (7) des unteren Spurlagers.In directions perpendicular to the centrifuge axis there is an arrangement opposite the point of application of the needle on the centrifuge rotor effective, their vibration equivalent representation in Fig. 4 is against. The spring (11) represents the flexural rigidity of the needle (7) of the lower thrust bearing.

Völlig analog können die Bewegungen des in Abb. 1 oben skizzierten, berührungsfreien Magnetlagers und damit auch die hiermit gekoppelten Schwingungsformen des Rotorkörpers inclusive seiner Lager z.B. dadurch gedämpft werden, daß der obere, nicht rotierende Führungsmagnet von einem Ölbad (12) umschlossen wird. Eine mögliche Ausführungsform für eine derartige Anordnung ist in den Druckschriften i und m beschrieben. Ihr Prinzip ist in Abb. 5 dargestellt.Completely analogously, the movements of the sketched in Fig. 1 above, contact-free magnetic bearing and thus also the vibration forms of the rotor body coupled with it, including its bearings are dampened e.g. by enclosing the upper, non-rotating guide magnet in an oil bath (12). One possible embodiment for such an arrangement is described in publications i and m. Its principle is shown in Fig. 5.

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Die schwingungstechnische Ersatzdarstellung für ein Lager dieses Prinzips ist in Abb. 6 gezeichnet. Der mitrotierende, mit dem Zentrifugenrotor verbundene Magnetring (13) bzw. der entsprechende Polschuhring ist mit der Masse (15) des nichtro-The vibration-related substitute representation for a bearing of this Principle is shown in Fig. 6. The rotating one Magnet ring (13) connected to the centrifuge rotor or the corresponding pole shoe ring is connected to the mass (15) of the non-rotatable

j ticrendcn Magnetrings (14) über die magnetischen Koppelkräftej ticrendcn magnetic rings (14) via the magnetic coupling forces

\ verbunden, welche durch die Feder (16) repräsmtiert werden. Der Masse (15) des nicht-rotierenden Magnetrings ist die Feder (17) nachgeschaltet, welche die eingangs genannte Rückstellkraft des oberen Magneten gegenüber der Umwelt repräsentiert. Parallel zur Feder (17) ist ebenfalls ein Dämpfertopf (18) wirksam. \ connected, which are represented by the spring (16). The mass (15) of the non-rotating magnetic ring is followed by the spring (17), which represents the aforementioned restoring force of the upper magnet with respect to the environment. A damper pot (18) is also effective parallel to the spring (17).

Ein Vergleich mit Abb. 4 zeigt, daß das beschriebene Lagerprinzip gegenüber der Zentrifugenlängsachse (19) sowohl am oberen als auch am unteren Rotorende Kräfte angreifen läßt, welche einer schwingungstechnischen Ersatzdarstellung entsprechen, wie sie in Abb. 7 wiedergegeben wird.A comparison with Fig. 4 shows that the bearing principle described in relation to the centrifuge longitudinal axis (19) both at the top as well as at the lower end of the rotor can attack forces which correspond to a vibrational equivalent representation, as they is reproduced in Fig. 7.

Diese Ersatzdarstellung läßt sofort die Nachteile des beschriebenen Lagerprinzips erkennen, welche insbesondere am oberen, berührungsfreien Lager deutlich werden. Dort sind die magnetischen Führungskräfte, welche durch die Feder (16) in Abb. 6 repräsentiert werden, verhältnismässig gering. Die Masse (15) des nichtrotierenden Magneten ist dagegen unerwünscht hoch. Dies hat zur Folge, daß insbesondere Rotorbewegungen, welche durch hohe Eigenfrequenzen gekennzeichnet sind, nicht mehr ausreichend gedämpft werden können, da über die schwache Feder (16) und die große Masse (15) die entsprechenden Bewegungen nicht mehr in ausreichendem Maße zum Dämpfertopf (18) weitergeleitet werden.This substitute representation immediately eliminates the disadvantages of the one described Recognize the bearing principle, which is particularly evident in the upper, non-contact bearing. There are the magnetic ones Executives, which by the spring (16) in Fig. 6 are represented, relatively low. The mass (15) of the non-rotating magnet, however, is undesirably high. this As a result, rotor movements in particular, which are characterized by high natural frequencies, are no longer sufficient can be damped because the weak spring (16) and the large mass (15) no longer cause the corresponding movements be passed on to a sufficient extent to the damper pot (18).

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Nur durch Bewegungen dieses DämpfertopS kann dem schwingenden System aber Energie entzogen werden. Wird beim beschriebenen Prinzip des berührungsfreien Lagers die magnetische Federsteifigkeit erhöht, so erfordert dies letztlich eine Vergrößerung der Masse des nichtrotierenden Magnetrings. Dies hat zur Folge, daß auch dann insbesondere solche Schwingungsformen, welche durch hohe Eigenfrequenzen gekennzeichnet sind, nicht mehr ausreichend gedämpft werden.However, energy can only be withdrawn from the oscillating system by moving this damper top. When described Principle of the non-contact bearing the magnetic spring stiffness increased, this ultimately requires an increase in the mass of the non-rotating magnetic ring. As a consequence, that even then, in particular, those waveforms which are characterized by high natural frequencies, are no longer sufficiently damped.

Ein Lagerprinzip mit dem schwingungstechnischen Ersatzschaltbild nach Abb. 7 hat also bei einer berührungsfreien magnetischen Ausführung folgende (bekannte) Nachteile:A bearing principle with the vibration equivalent circuit diagram According to Fig. 7, a non-contact magnetic design has the following (known) disadvantages:

- Die Querführungskräfte (Lagerkräfte senkrecht zur Rotorachse) sind gering. Dies hat seine Ursache mit darin, daß der in Abb. 5 ersichtliche magnetisch wirksame Spalt (20) aus konstruktiven Gründen stets nennenswert größer ist als der erforderliche mechanische Spalt (21).- The lateral guidance forces (bearing forces perpendicular to the rotor axis) are low. This is due to the fact that the magnetically effective gap (20) shown in Fig. 5 is always significantly larger for structural reasons than the required mechanical gap (21).

- Infolge der geringen Querführungskräfte und der hohen Masse des nichtrotierenden Magnetrings ist die Dämpfungswirkung solcher Lager in vielen Anwendungsfällen zu gering.- As a result of the low transverse guide forces and the high mass of the non-rotating magnetic ring, the damping effect such bearings are too small in many applications.

- Sowohl die Querführungskräfte als auch die Dämpfungswirkung solcher berührungsfreier, passiver magnetischer Lager nehmen erheblich ab, wenn der mechanische Spalt (21) und damit auch der magnetisch wirksame Spalt (20) größer wird. Diese Vergrößerung der Spalte tritt auf, wenn der Zentrifugenrotor sich während des Hochlaufens in radialer Richtung elastisch dehnt und daher in achsialer Richtung kontrahiert. - Both the lateral guidance forces and the damping effect of such non-contact, passive magnetic ones Bearings decrease considerably when the mechanical gap (21) and thus also the magnetically effective gap (20) increases. This enlargement of the gap occurs when the centrifuge rotor rotates in radial direction during acceleration Elastic stretching in the direction and therefore contracting in the axial direction.

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Die genannten Nachteile sind bei sogenannten "überkritischen" Zentrifugen besonders gravierend. Diese überkritischen Zentrifugen besitzen jedoch eine wesentlich höhere Leistungsfähigkeit als vergleichbare "unterkritische" Versionen (vgl. hierzu die Druckschriften k und 1).The disadvantages mentioned are particularly serious in so-called "supercritical" centrifuges. These supercritical centrifuges however, have a much higher performance than comparable "subcritical" versions (cf. publications k and 1).

Bei starren Schleudertrommeln (Rotoren) wird entweder die Drehzahl oder die zulässige Baulänge der Trommel durch die kritischen Drehzahlen der Schleudertrommel begrenzt. Um auch bei langgestreckten Schleudertrommeln zumindest die erste biegekritische Drehzahl gefahrlos überschreiten zu können, kann entsprechend der Deutschen Patentschrift 1120986 eine langgestreckte Trommel schnell laufender Zentrifugen in achsialer Richtung flexibel ausgebildet werden. Entsprechend Anspruch 2 dieser Patentschrift kann dies dadurch erreicht werden, daß die Trommel in achsialer Richtung Ringzonen verschiedener Elastizität aufweist. Ein solcher ringförmig nach innen gewölbter Blechwulst (22) entsprechend Fig. 2 von DBP 1120986 ist in Abb. 1 beispielhaft eingefügt.In the case of rigid centrifugal drums (rotors), either the speed or the permissible overall length of the drum is determined by the critical speed of the centrifugal drum is limited. Even with elongated centrifugal drums, at least the To be able to safely exceed the first critical bending speed, according to German patent specification 1120986 an elongated drum of high-speed centrifuges can be made flexible in the axial direction. Corresponding According to claim 2 of this patent, this can be achieved in that the drum has different ring zones in the axial direction Has elasticity. Such a ring-shaped inwardly curved sheet metal bead (22) corresponding to FIG. 2 of DBP 1120986 is inserted in Fig. 1 as an example.

Bei solchen ein-, zwei-, drei- und mehrfach überkritischen Zentrifugen ist die vorgenannte Spaltänderung naturgemäß besonders groß. Dem steht gegenüber, daß die Zahl der möglichen Schwingungsformen wesentlich größer und deren Dämpfung naturgemäß schwieriger wird.In the case of such single, double, triple and multiple supercritical centrifuges, the aforementioned gap change is naturally special great. On the other hand, the number of possible modes of oscillation is significantly greater and their damping is natural becomes more difficult.

Infolge der daraus resultierenden hohen Anforderungen an berührungsfreie, magnetische Lagerungs- und DämpfungssystemeDue to the resulting high demands on non-contact, magnetic storage and damping systems

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und der oben beschriebenen Nachteile der bekannten Versionen wurden bereits zahlreiche Verbesserungsvorschläge bekannt, welche teilweise geeignet sind, die genannten Mangel zu mildern.and the disadvantages of the known versions described above, numerous suggestions for improvement have already been made known, some of which are suitable to alleviate the deficiencies mentioned.

/ Alle diese Vorschläge weisen Dämpfungseinrichtungen auf,/ All of these proposals have damping devices

welche nicht mit der Zentrifugentrommel rotieren. Infolgedessenjist bei berührungsfreier Ausführung der Lagereinheit die Zentrifugentrommel mit der betreffenden Dämpfungseinrichtung nur über magnetische Kräfte gekoppelt. Damit muß entsprechend der schwingungstechnischen Ersatzdarstellung nach Abb. 7 über die verhältnismässig schwache Koppelfeder (23) mit dem Dämpfer (24) auch die unerwünscht große Masse (25) bewegt werden, was eine ausreichende Beseitigung der genannten Mangel verhindert. Dies gilt auch für solche Lager- und Dämpfersysteme, welche auf abstoßenden permanentmagnetischen Kräftea basieren. Außerdem ist bei nichtrotierenden Dämpfungseinrichtungen der mechanische Spalt (in achsialer oder ggf. radialer Richtung) praktisch stets größer als der magnetisch wirksame.which do not rotate with the centrifuge drum. As a result, jist in the case of a non-contact design of the bearing unit, the centrifuge drum with the relevant damping device only coupled via magnetic forces. This means that according to the equivalent representation in terms of vibration technology Fig. 7 on the relatively weak coupling spring (23) with the damper (24) also the undesirably large mass (25) be moved, which prevents a sufficient elimination of the mentioned deficiency. This also applies to such storage and Damper systems based on repulsive permanent magnetic forces a. In addition, in the case of non-rotating damping devices, the mechanical gap (in an axial or possibly radial direction) is practically always greater than the magnetically effective.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Ihr Schlüsselgedanke besteht darin, die Dämpfungseinrichtungen nicht allein über Magnetkräfte, sondern auch oder nur über mechanische und hydraulische bzw. hydropneumatische Kräfte an den rotierenden Zylinder anzukoppeln. Dazu muß zumindest ein Teil des Dämpfungssystems mit der Zentrifugentrommel rotieren. In anderen Worten besteht der Schlüsselgedanke also darin, eine mitrotierende Dämpfungseinrichtung vorzusehen. Auf diese Weise lassen sich Lager- und Dämpfersysteme realisieren, welche auch bei hohen Frequenzen starke Dämpfungs-These disadvantages are eliminated by the invention. Your key idea is the damping devices not only through magnetic forces, but also or only through mechanical and hydraulic or hydropneumatic forces to be coupled to the rotating cylinder. For this purpose, at least part of the damping system must be connected to the centrifuge drum rotate. In other words, the key idea is to provide a co-rotating damping device. In this way, bearing and damper systems can be implemented which have strong damping properties even at high frequencies.

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wirkung besitzen. Des weiteren ist es möglich, den magnetisch wirksamen Spalt auf das Maß des mechanischen Spalts zu senken. Schließlich kann damit auch eine Änderung des magnetisch wirksamen Spalts bei einer Rotorverkürzung vermieden werden. Außerdem können die Schleudertrommeln (Rotoren) von Zentrifugen damit nicht nur an ihrem oberen und/oder unteren Ende mit Dämpfungseinrichtungen versehen werden, sondern auch an dazwischen liegenden Stellen der Trommel. Dies ist insbesondere für überkritisch arbeitende Zentrifugen bedeutsam, bei welchen solche zusätzlichen Dämpfungseinrichtungen vorzugsweise an jenen Stellen des Rotors anzubringen sind, wo besonders große Schwingungsbewegungen auftreten.have an effect. It is also possible to adjust the magnetically effective gap to the size of the mechanical gap reduce. Finally, a change in the magnetically effective gap when the rotor is shortened can thus also be avoided will. In addition, the centrifugal drums (rotors) can not only be at their upper and / or lower end are provided with damping devices, but also at intermediate points of the drum. This is particularly important for supercritical centrifuges in which such additional damping devices should preferably be attached to those points on the rotor where particularly large vibratory movements occur.

Abb. 8 a bis 8 d zeigen einige Beispiele für schwingungstechnische Ersatzdarstellungen von Lager- und Dämpfersystemen, welche unter Nutzung des Schlüsselgedankens realisiert werden können. Diese können selbstverständlich auch miteinander kombiniert werden. So geht wieder beispielshaft die schwingungstechnische Ersatzdarstellung Abb. 8 e aus einer Kombination von Anordnungen hervor, welche die Ersatzdarstellungen nach Abb. 8 b und 8 d besitzen.Fig. 8 a to 8 d show some examples of vibration technology Substitute representations of bearing and damper systems, which can be realized using the key concept. These can of course also be combined with one another be combined. For example, the equivalent representation of vibration technology in Fig. 8 e is again based on a combination from arrangements which have the equivalent representations according to Fig. 8 b and 8 d.

Abb. 8 f zeigt die für Richtungen senkrecht zur Rotordrehachse gültige Ersatzdarstellung eines reinen Dämpfersystems, wie es sich zum Anbau an oder Einbau in eine Schleudertrommel abseits von ihrem oberen oder unteren Ende anbietet.Fig. 8 f shows the directions perpendicular to the rotor axis of rotation Valid substitute representation of a pure damper system, as it is for attachment to or installation in a Offers centrifugal drum away from its upper or lower end.

Abb. 8 g zeigt die schwingungstechnische Ersatzdarstellung eines solchen Systems, wie sie für die Richtung derFig. 8 g shows the equivalent representation in terms of vibration such a system as they are for the direction of the

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Rotordrehachse gültig ist, wenn der vorzugsweise als Ring ausgebildete Dämpfungskörper so positioniert ist, daß er auch in Richtung der Rotordrehachse Relativbewegungen zur Schleudertrommel ausführen kann.Rotor axis of rotation is valid if the damping body, which is preferably designed as a ring, is positioned so that it can also perform relative movements to the centrifugal drum in the direction of the rotor axis of rotation.

Im einzelnen gehen die Elemente der schwingungstechnischen Ersatzdarstellungen nach Abb. 8 a bis 8 g wie folgt aus den entsprechenden Konstruktionsteilen hervor: Die Federn (57) charakterisieren Federkräfte, welche aus abstossenden oder anziehenden magnetischen Kräften resultieren; die Federn (58) kennzeichnen die Rückstellkräfte, welche sich bei einer Auslenkung des vorzugsweise als Ring ausgebildeten, mit dem Rotor umlaufenden und gegenüber diesem elastisch positionierten Dämpfungskörpers aus seiner Ruhelage gegenüber der Rotorachse (59) ergeben; die Dämpfer (60) kennzeichnen die Dämpfungswirkungen, welche dadurch entstehen, daß die Bewegungen der Dämpfungskörper vorzugsweise hydraulisch, aber auch pneumatisch oder durch Wirbelströme gedämpft werden; die Massen (61) kennzeichnen die trägen Massen der Dämpfungskörper; die Massen (62) kennzeichnen die tragen Massen nicht umlaufender, aber gegenüber der festen Umwelt elastisch positionierter Führungsmagnete bzw. entsprechender Polschuhringe; die Federn (63) charakterisieren Rückstellkräfte, welche sich bei einer Auslenkung von nicht umlaufenden, gegenüber der festen Umwelt elastisch positionierten Führungsmagneten bzw. entsprechenden PoI-In detail go the elements of the vibrational Substitute representations according to Fig. 8 a to 8 g emerge from the corresponding construction parts as follows: The springs (57) characterize spring forces, which are composed of repulsive or attractive magnetic forces result; the springs (58) characterize the restoring forces, which preferably arise when the designed as a ring, revolving with the rotor and elastically positioned relative to it, from its rest position relative to the rotor axis (59) result; the dampers (60) characterize the damping effects which result from the movements the damping body is preferably damped hydraulically, but also pneumatically or by eddy currents; the masses (61) identify the inertial masses of the damping body; the masses (62) mark the wear Masses of guide magnets that do not rotate around but are elastically positioned in relation to the solid environment or corresponding ones Pole shoe rings; the springs (63) characterize restoring forces, which arise with a deflection of non-rotating guide magnets that are elastically positioned in relation to the fixed environment or corresponding poles

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schuhringenaus ihrer Ruhelage ergeben; die Dämpfer (64) kennzeichnen Dämpfungswirkungen, welche dadurch entstehen, daß gegenüber der festen Umwelt elastisch positionierte Führungsmagnete bzw. entsprechende Polschuhringe vorzugsweise hydraulisch gedämpft werden; die schraffierten Zonen kennzeichnen die feste Umwelt des Rotors (der Schleudertrommel).schuhringen surrendered from their position of rest; the dampers (64) characterize damping effects, which arise from the fact that they are positioned elastically in relation to the solid environment Guide magnets or corresponding pole shoe rings are preferably damped hydraulically; the Hatched zones mark the solid environment of the rotor (the centrifugal drum).

Im folgenden seien einige Konstruktionsbeispiele beschrieben, welche vom Schlüsselgedanken der Erfindung Gebrauch machen.In the following some construction examples are described which make use of the key concept of the invention.

Abb. 9 zeigt eine Konstruktion, bei welcher ein bekanntes Lagersystem nach Abb. 5 -welches selbstverständlich auch mit einem Polschuhring anstelle des rotierenden Magneten ausgeführt werden kann - mit einer zusätzlichen Dämpfungseinrichtung (26) versehen wurde, die ausreichende Dämpfungswirkung insbesondere auch bei hohen Frequenzen sicherstellt. Fig. 9 shows a construction in which a known storage system according to Fig. 5 - which of course also with a pole shoe ring instead of the rotating magnet - with an additional damping device (26), which ensures sufficient damping effect, especially at high frequencies.

Die Dämpfungseinrichtung (26) besteht aus einem vorzugsweise als Ring (27) ausgebildeten Körper, welcher mit Federn oder Drähten (28) am Zentrifugendeckel (29) oder Zentrifugenmantel (30) im wesentlichen konzentrisch zur Rotordrehachse federnd positioniert und von einem Flüssigkeitsbad (31) umgeben ist, welches vom Wannenring (32) umschlossen wird.The damping device (26) preferably consists of one as a ring (27) designed body, which with springs or wires (28) on the centrifuge lid (29) or Centrifuge casing (30) resiliently positioned essentially concentrically to the rotor axis of rotation and from a Liquid bath (31) is surrounded, which is enclosed by the tub ring (32).

Durch die beschriebene Positionierung wird erreicht, daß der vorzugsweise als Ring (27) ausgebildete Dämpfungskörper senkrecht zur Richtung der Rotordrehachse und erforderlichenfalls auch in Richtung der Rotordrehachse verschiebbar ist.The positioning described ensures that the damping body, which is preferably designed as a ring (27) perpendicular to the direction of the rotor axis of rotation and, if necessary, also in the direction of Rotor axis of rotation is displaceable.

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Die gesamte Dämpfungseinrichtung (26) kann auch auf dem Zentrifugendeckel oder am Zentrifugenmantel (30) angebracht bzw. befestigt werden. Der Dämpferring (27) kann sowohl aus magnetisch leitendem als auch aus magnetisch nicht leitendem Material gefertigt werden. Seine Form (ggf. mit Rippen) und seine Größe richten sich nach dem gewünschten Dämpfungsverhalten.The entire damping device (26) can also be placed on the centrifuge lid or attached or attached to the centrifuge shell (30). The damper ring (27) can both made of magnetically conductive as well as magnetically non-conductive material. Its shape (possibly with Ribs) and its size depend on the desired damping behavior.

Diese Dämpfungseinrichtung entsprechend der Schlüsselidee funktioniert problemlos, da es sich bei dem an Federn oder Drähten aufgehängten Ring um einen Kreisel handelt, welcher sich um die Achse seines größten Trägheitsmomentes dreht. Dieser Ring läuft also völlig stabil. Einer Bewegung senkrecht zu seiner Drehachse setzt er keine Kreiselmomente sondern nur die aus seiner trägen Masse resultierende Reaktionskraft entgegen.This damping device according to the key idea works without problems, since it is on springs or Wires suspended ring is a gyroscope, which rotates around the axis of its greatest moment of inertia. So this ring runs completely stable. It does not apply any gyroscopic moments to a movement perpendicular to its axis of rotation but only counteracts the reaction force resulting from its inertial mass.

Im oberen Teil von Abb. 9 ist ein bekanntes Lagersystem nach Abb. 5 dargestellt. Ein nicht rotierender Führungsmagnet (14) ist hier an Drähten oder Federn (66) aufgehängt und wird von einem ölbad (12) umschlossen. Der mitrotierende, mit dem Zentrifugenrotor verbundene Magnetring (13) kann selbstverständlich auch durch einen entsprechenden Polschuhring ersetzt werden. Die beiden Magnetringe (13) und (14) sind im Ausführungsbeispiel radial polarisiert. In the upper part of Fig. 9, a known storage system according to Fig. 5 is shown. A non-rotating guide magnet (14) is suspended from wires or springs (66) and is enclosed in an oil bath (12). Of the co-rotating magnetic ring (13) connected to the centrifuge rotor can of course also through a corresponding pole shoe ring can be replaced. The two magnetic rings (13) and (14) are radially polarized in the exemplary embodiment.

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Die schwingungstechnische Ersatzdarstellung zu Abb. ist durch Abb. 8 d gegeben.The vibration equivalent representation for Fig. is given by Fig. 8 d.

Abb. 10 zeigt eine Konstruktion, welche ebenfalls vom Schlüsselgedanken der Erfindung Gebrauch macht, eben-■ falls im gesamten interessierenden Frequenzbereich eine ausreichende Dämpfungswirkung aufweist und mit zunehmender Rotorverkürzung infolge der Querdehnung beim Hochlaufen mit steigender Drehzahl der Zentrifugentrommel eine immer stärkere magnetische Ankopplung gewährleistet.Fig. 10 shows a construction which is also from Make use of key ideas of the invention, also in the entire frequency range of interest has sufficient damping effect and with increasing rotor shortening due to the transverse expansion when starting up with increasing speed of the centrifuge drum, an ever stronger magnetic coupling is guaranteed.

Auf einem mit der Umwelt fest verbundenen, nichtrotierenden Führungsrohr (67) ist der ebenfalls nichtrotierende Führungsmagnetring (68) fest positioniert. Am Rotor (Schleudertrommel) ist der mit dem Rotor umlaufende Magnetring (69) über Drähte (70),Haken und ösen oder Federn elastisch positioniert und kann daher in der Dämpferwanne (34) Relativbewegungen gegenüber dem Rotor (36) ausführen. Die mit der Flüssigkeit (71) gefüllte Dämpferwanne (34) ist wie in Abb. 9 ebenfalls fest mit dem Rotor verbunden.It is also on a non-rotating guide tube (67) that is firmly connected to the environment non-rotating guide magnet ring (68) firmly positioned. On the rotor (centrifugal drum) is the with the rotor rotating magnetic ring (69) via wires (70), hooks and eyes or springs elastic positioned and can therefore execute relative movements in relation to the rotor (36) in the damper pan (34). The damper pan (34) filled with the liquid (71) is also fixed to the as in Fig. 9 Rotor connected.

Abb. 11 zeigt eine äquivalente Version, bei welcher der rotierende Magnetring durch einen Polschuhring (33) ersetzt wurde.Fig. 11 shows an equivalent version in which the rotating magnetic ring was replaced by a pole shoe ring (33).

Auch hier ist eine stets ausreichende Dämpferwirkung gegeben und mit zunehmender Rotorverkürzung (infolge der Querdehnung beim Hochlaufen des Rotors) bei steigender Drehzahl eine stärker werdende magneti-Here, too, there is always a sufficient damping effect and with increasing rotor shortening (as a result of the transverse expansion when the rotor is running up) with increasing speed a stronger magnetic

709852/0001 . ₁₃ 709852/0001. _13th

23Η43623,436

sehe Ankopplung des als Führungs- und Dämpferring wirkenden, rotierenden Polschuhrings (33) an den nichtrotierenden Führungsmagnetring (72) gewährleistet. Dieser Führungsmagnetring ist wieder auf einem mit der Umwelt fest verbundenen Führungsrohr (73) fest positioniert. Der mit' dem Rotor (36) umlaufende Polschuhring (33) ist mit dem Rotor über Drähte (74), Haken und ösen oder Federn elastisch verbunden und kann daher in der Dämpferwanne (34) Relativbewegungen gegenüber dem Rotor (36) ausführen. Die mit der Flüssigkeit (75) gefüllte Dämpferwanne (34) ist wieder fest mit dem Rotor verbunden.see coupling of the rotating pole shoe ring acting as a guide and damper ring (33) on the non-rotating guide magnet ring (72) guaranteed. That guide magnet ring is again firmly positioned on a guide tube (73) that is firmly connected to the environment. The one with the rotor (36) The circumferential pole shoe ring (33) is elastic with the rotor via wires (74), hooks and eyes or springs connected and can therefore execute relative movements in relation to the rotor (36) in the damper pan (34). The damper pan (34) filled with the liquid (75) is firmly connected to the rotor again.

Bei beiden Konstruktionsbeispielen (Abb. 10 und Abb. 11) kann-wie auch in anderen Fällen-die Dämpferwanne (34) selbstverständlich auch wieder oben auf dem Zentrifugendeckel (35) angeordnet oder an der Wand der Schleudertrommel (Rotor) (36) befestigt werden.In both construction examples (Fig. 10 and Fig. 11) - as in other cases - the damper tray (34) of course also arranged again on top of the centrifuge lid (35) or on the Wall of the centrifugal drum (rotor) (36) are attached.

Die schwingungstechnische Ersatzdarstellung zu Abb. und Abb. 11 ist durch Abb. 8 a gegeben.The vibration equivalent representation for Fig. and Fig. 11 is given by Fig. 8a.

Abb. 12 zeigt eine Konstruktion, welche ebenfalls vom Schlüsselgedanken der Erfindung Gebrauch macht und ebenfalls im gesamten interessierenden FrequenzbereichFig. 12 shows a construction which also makes use of the key concept of the invention and also in the entire frequency range of interest

eine ausreichende Dämpfungswirkung aufweist. Gegenüber den Konstruktionen nach Abb. 10 und Abb. 11 wurde die Führungskraft im unteren Drehzahlbereich der Schleudertrommel durch den Einbau eines zweitenhas a sufficient damping effect. Opposite to the constructions according to Fig. 10 and Fig. 11, the manager was in the lower speed range the centrifugal drum by installing a second

7098527000170985270001

Magneten (37) erhöht.Magnet (37) increased.

Die beiden im Ausführungsbeispiel radial magnetisier- ten Führungsringe (37) und (76) sind fest mit dem Führungsrohr (77) verbunden, welches seinerseitsThe two guide rings (37) and (76), which are radially magnetized in the exemplary embodiment, are firmly connected to the guide tube (77), which in turn

fest mit der Umwelt verbunden ist. Die beiden Polschuhringe (38) rotieren mit der Schleudertrommel. Dabei ist im Ausführungsbeispiel Abb. 12 der obere dieser beiden Polschuhringe (38 a) fest mit dem Deckel (78) der Schleudertrommel (79) verbunden, während der im Ausführungsbeispiel unten gezeichnete Polschuhring (38 b) über Drähte (80), Haken und ösen oder Federn so mit dem Rotor (79) oder dessen Deckel (78) verbunden ist, daß zwischen dem Rotor (79) und dem Polschuhring (38 b) Relativbewegungen senkrecht zur Rotordrehachse und erforderlichenfalls auch in Richtung der Rotordrehachse möglich sind. Die mit der Flüssigkeit (81) gefüllte Dämpferwanne (82) umschließt den Polschuhring (38 b) und ist wieder über den Rotordeckel (78) mit dem Rotor (79) fest verbunden. Diese Verbindung kann selbstverständlich auch direkt ausgeführt werden.is firmly connected to the environment. The two pole shoe rings (38) rotate with the centrifugal drum. In the exemplary embodiment Fig. 12, the upper of these two pole piece rings (38 a) is fixed to the Cover (78) of the centrifugal drum (79) connected, while that shown in the embodiment below Pole shoe ring (38 b) over wires (80), hooks and eyes or springs so with the rotor (79) or its Cover (78) is connected that between the rotor (79) and the pole shoe ring (38 b) relative movements perpendicular to the rotor axis of rotation and, if necessary, also in the direction of the rotor axis of rotation are possible. The damper pan (82) filled with the liquid (81) surrounds the pole shoe ring (38 b) and is over again the rotor lid (78) is firmly connected to the rotor (79). This connection can of course also be carried out directly.

Mit steigender Drehzahl des Rotors verkürzt sich dieser. Damit wird mit steigender Rotordrehzahl der obere magnetische Spalt (83) größer, wodurch die obere magnetische Führungskraft geschwächt wird. Gleichzeitig verringert sich jedoch der untere magnetische Spalt (84), wodurch die untere magnetische Führungskraft steigt. Diese Kompensation der Führungskräfte hat einen günstigen Einfluß auf das dy- · namische Verhalten der hochlaufenden Schleudertrommel.With increasing speed of the rotor this is shortened. This means that with increasing rotor speed the upper magnetic gap (83) is larger, whereby the upper magnetic guiding force is weakened. At the same time, however, the lower magnetic gap (84) is reduced, whereby the lower magnetic gap Manager increases. This compensation of the executives has a favorable influence on the dy- · Namical behavior of the centrifugal drum as it starts up.

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23144382314438

Selbstverständlich können in Abb. 12 die mitrotierenden Polschuhringe (38 a) und (38 b) auch wieder durch Magnetringe ersetzt werden. Des weiteren können die feststehenden und rotierenden Magnetringe nicht nur radial sondern auch achsial magnetisiert werden. Schließlich können die feststehenden Magnete stets nicht nur als Permanentmagnete sondern auch als Elektromagnete ausgeführt werden. Die schwingungstechnische Ersatzdarstellung zu Abb. 12 ist durch Abb. 8 b gegeben.Of course, in Fig. 12 the rotating pole shoe rings (38 a) and (38 b) can also be replaced by magnetic rings. Furthermore, the fixed and rotating Magnetic rings are magnetized not only radially but also axially. Finally, the fixed ones Magnets are always designed not only as permanent magnets but also as electromagnets. The vibration equivalent representation for Fig. 12 is given by Fig. 8 b.

Abb. 13 zeigt eine Konstruktion, welche gleichfalls vom Schlüsselgedanken der Erfindung Gebrauch macht und ebenfalls im gesamten interessierenden Frequenzbereich eine ausreichende Dämpfungswirkung aufweist. Gegenüber den zuvor skizzierten Konstruktionsbeispielen besteht der Unterschied, daß hier von abstossenden magnetischen Kräften Gebrauch gemacht wird. Die skizzierte Ausführung hat den Vorteil, daß die Steifigkeit der direkten Ankopplung der Schleudertrommel über Magnetkräfte an die Umwelt unabhängig von einer Rotorverkürzung konstant bleibt. Der rotierende Magnetring (39) ist über einen Kragen (85) und den Deckel (43) fest mit dem Rotor verbunden und wurde aus Gewichtsgründen klein gehalten. Um dennoch starke Magnetkräfte zuFig. 13 shows a construction which also makes use of the key concept of the invention and likewise has a sufficient damping effect in the entire frequency range of interest. Opposite to The difference to the construction examples outlined above is that here of repulsive magnetic Use is made of forces. The outlined version has the advantage that the rigidity of the direct Coupling of the centrifugal drum to the environment via magnetic forces is constant regardless of the shortening of the rotor remain. The rotating magnetic ring (39) is fixed with a collar (85) and the cover (43) connected to the rotor and was kept small for weight reasons. In order to still have strong magnetic forces

709852/0001709852/0001

- XT -- XT -

I* 23UA36 I * 23UA36

erzielen, sollte er aus qualitativ möglichst hochwertigem Permanentmagnetmaterial bestehen (z.B. Samarium-Kobalt oder Mischlegierungen unter Verwendung von Samarium-Kobalt). Der feststehende Magnetring (40) ist mit der Umwelt über den Stutzen (86) fest verbunden und kann schwerer und damit auch aus sehr billigem Material gefertigt werden. Daneben kann er natürlich auch wieder als Elektromagnet ausgeführt werden. Der mit der Trommel rotierende Magnetring (39) umgibt den fest mit der Umwelt verbundenen Magnetring (40) im wesentlichen koachsial. Der feststehende Magnetring (40)" wurde wesentlich länger gewählt als der rotierende Magnetring (39), um die Steifigkeit der direkten Ankopplung der Schleudertrommel (44) über Magnetkräfte an die Umwelt unabhängig von einer Rotorverkürzung praktisch konstant zu halten.should be made of the highest quality permanent magnet material possible (e.g. Samarium-Cobalt or mixed alloys using Samarium-Cobalt). The fixed magnetic ring (40) is firmly connected to the environment via the nozzle (86) and can be heavier and therefore also very cheap Material to be made. In addition, it can of course also be designed as an electromagnet. The magnetic ring (39) rotating with the drum surrounds the magnetic ring, which is firmly connected to the environment (40) essentially coaxial. The fixed magnetic ring (40) "became essential Chosen longer than the rotating magnetic ring (39) in order to increase the rigidity of the direct coupling of the centrifugal drum (44) by magnetic forces to the environment, regardless of a rotor shortening practically constant to keep.

Die schwingungstechnische Ersatzdarstellung zu Abb. 13 ist durch Abb. 8 c gegeben.The equivalent representation of vibrations to Fig. 13 is given by Fig. 8c.

An den Konstruktionsbeispielen Abb. 12 und insbesondere Abb. 13 wird ein wesentlicher Vorteil des Schlüsselgedankens der Erfindung deutlich, nämlich die Tatsache, daß hier der magnetisch wirksame Spalt auf den mechanischen reduziert werden kann.In the construction examples Fig. 12 and in particular Fig. 13, an essential advantage of the key concept of the invention becomes clear, namely the fact that here the magnetically effective gap can be reduced to the mechanical one.

Lediglich beispielhaft wurde in Abb. 13 der mit dem Rotor umlaufende Dämpferring (41) mit der ihn umgebenden ölwanne (42) einmal auf dem Deckel (43) der As an example, in Fig. 13 the damper ring (41) rotating with the rotor with the oil pan (42) surrounding it is shown once on the cover (43) of the

709852/0001 - ¹⁷ -709852/0001 - ¹⁷ -

Schleudertrommel (44) angeordnet und die elastische Verbindung des Dämpferrings mit dem Deckel der Schleudertrommel (44) durch Federn (45) hergestellt. Dadurch kann der Dämpferring nicht nur senkrecht zur Rotorachse sondern auch in Richtung der Rotorachse gegenüber dem Rotor Relativbewegungen ausführen, was eine Dämpfung von möglichen Längsschwingungen der Schleudertrommel bewirkt.Centrifugal drum (44) arranged and the elastic connection of the damper ring with the cover of the centrifugal drum (44) made by springs (45). This means that the damper ring can not only be vertical perform relative movements to the rotor axis but also in the direction of the rotor axis with respect to the rotor, which causes a damping of possible longitudinal vibrations of the centrifugal drum.

Abb. 14 zeigt ein weiteres Konstruktionsbeispiel, welches ebenfalls vom Schlüsselgedanken der Erfindung Gebrauch macht und auch im gesamten interessierenden Frequenzbereich eine ausreichende Dämpfungswirkung aufweist. Gegenüber Abb. 13 ist hier der feststehende Magnetring (46) kürzer ausgeführt als der mit der Trommel rotierende Magnetring (48). Diese Konstruktion kommt mit einer besonders kleinen Menge von sehr hochwertigem Dauermagnetmaterial (für den Innenring) aus. Dieses Dauermagnetmaterial ist auf einem feststehenden Aufnahmezylinder (47) als dünner Ring (46) fest aufgebracht. Um diesen dünnen Ring rotiert im wesentlichen koachsial ein deutlich höherer Ring (48) aus permanentmagnetischem Material. Die Magnetanordnungen der Konstruktionsbeispiele 13 und 14 bzw. die entsprechenden Magnetisierungsrichtungen sind so zu wählen, daß zwischen den im wesentlichen koachsialen Ringen eine abstossende Wirkung besteht.Fig. 14 shows another construction example, which is also from the key idea of the invention Makes use and also has a sufficient damping effect in the entire frequency range of interest. Opposite Fig. 13 here is the stationary magnetic ring (46) made shorter than the rotating magnetic ring (48) with the drum. This construction comes with a particularly small amount of very high quality permanent magnet material (for the inner ring). This permanent magnet material is on a stationary receiving cylinder (47) firmly applied as a thin ring (46). Around this thin ring rotates essentially coaxially significantly higher ring (48) made of permanent magnetic material. The magnet arrangements of the construction examples 13 and 14 or the corresponding directions of magnetization are to be chosen so that between the essentially coaxial rings there is a repulsive ring Effect.

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- yc - - yc -

Die schwingungstechnische Ersatzdarstellung zu Abb. ist durch Abb. 8 c gegeben.The vibration equivalent representation for Fig. is given by Fig. 8c.

Abb. 15 zeigt ein Konstruktionsbeispiel, bei welchem auch der nichtrotierende Führungsmagnetring (49) wieder gedämpft ist. Zusätzlich ist das rotierende Dämpfersystem (50) entsprechend dem Schlüsselgedanken der Erfindung vorgesehen, wodurch sichergestellt wird, daß im gesamten interessierenden Frequenzbereich eine ausreichende Dämpfungswirkung vorhanden ist.Fig. 15 shows a design example in which the non-rotating guide magnet ring (49) is dampened again. In addition, the rotating damper system (50) is according to the key idea of the invention provided, thereby ensuring that in the entire frequency range of interest there is sufficient damping effect.

Der nichtrotierende Führungsmagnetring (49) ist über Drähte (87), Haken und ösen oder Federn elastisch gegenüber der Umwelt positioniert und kann in einem Flüssigkeitsbad (88) Bewegungen in Richtungen senkrecht zur Drehachse des Rotors und erforderlichenfalls auch in Richtung der Rotordrehachse ausführen. Dieses nichtrotierende Flüssigkeitsbad (88) ist von der mit der Umwelt fest verbundenen Wanne (89) umgeben. Um diese Wanne (89) läuft im wesentlichen konzentrisch zum nichtrotierenden Führungsring (49) ein deutlich höherer Magnetring (90) um, welcher mit dem Rotor (91) über den Deckel (92) und den Kragen (93) fest verbunden ist. Die Übertragung der Kräfte zwischen den beiden Magnetringen (49) und (90) erfolgt durch abstossende magnetische Wirkungen.The non-rotating magnetic guide ring (49) is elastic by means of wires (87), hooks and eyes or springs positioned in relation to the environment and can move in a liquid bath (88) in directions perpendicular to the axis of rotation of the rotor and, if necessary, also in the direction of the axis of rotation of the rotor. This non-rotating liquid bath (88) is from the tub (89) that is firmly connected to the environment. surround. Around this trough (89) runs essentially concentrically to the non-rotating guide ring (49) a significantly higher magnetic ring (90), which with the rotor (91) over the cover (92) and the Collar (93) is firmly connected. The transmission of forces between the two magnetic rings (49) and (90) occurs through repulsive magnetic effects.

Das Dämpfersystem (50) läuft erfindungsgemäß mit der Trommel um. Es besteht wieder aus einem Dämpfungs-According to the invention, the damper system (50) rotates with the drum. It again consists of a damping

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23UA3623UA36

körper (94), einer Flüssigkeitswanne (95) und der Dämpferflüssigkeit (96). Der Dämpfungskörper (94) ist über Drähte (97) , Haken und ösen oder Federn elastisch gegenüber der Trommel positioniert und läuft mit dieser um. Er kann gegenüber der Trommel Bewegungen in Richtungen senkrecht zur Drehachse des Rotors und erforderlichenfalls auch in Richtung der Rotordrehachse ausführen.body (94), a liquid tub (95) and the damper liquid (96). The damping body (94) is elastically positioned relative to the drum via wires (97), hooks and eyes or springs and runs around with this. It can move in directions perpendicular to the axis of rotation of the drum with respect to the drum Run the rotor and, if necessary, also in the direction of the rotor axis of rotation.

Die schwingungstechnische Ersatzdarstellung zu Abb. 15 ist durch Abb. 8 d gegeben.The oscillation equivalent representation to Fig. 15 is given by Fig. 8d.

Abb. 16 zeigt einen Ausschnitt aus einer überkritisch zu betreibenden Schleudertrommel mit biegeweichen Blechwülsten (51). Dabei wurde der obere Teilabschnitt entsprechend dem Schlüsselgedanken der Erfindung mit einem mitrotierenden Dämpfersystem (52) versehen. Der Dämpferring (53) ist auf Federn (54) auf einer mit dem Rotor fest verbundenen Trägerplatte gelagert, so daß er sich senkrecht zur Drehachse der Schleudertrommel federnd bewegen kann. Außerdem erlaubt diese Positionierung des Dämpferrings eine Relativbewegung dieses Dämpferrings gegenüber der SchleudertrommelFig. 16 shows a section from a supercritically operated centrifugal drum with flexible parts Sheet metal beads (51). The upper section was in accordance with the key concept of the invention provided with a rotating damper system (52). The damper ring (53) is on springs (54) mounted on a support plate firmly connected to the rotor, so that it is perpendicular to the axis of rotation the centrifugal drum can move resiliently. In addition, this positioning of the damper ring allows relative movement this damper ring opposite the centrifugal drum

in deren Längsrichtung. Damit können sowohl Schwingungsbewegungen der Schleudertrommel quer zu ihrer Drehachse als auch solche in Drehachsenrichtung gedämpft werden. Die schwingungstechnische Ersatzdarstellung zu Abb. ist für die Richtungen senkrecht zur Rotor- (Schleudertrommel-) achse durch Abb. 8 f gegeben, für die Richtungin their longitudinal direction. This allows both oscillatory movements the centrifugal drum are damped transversely to its axis of rotation as well as those in the direction of the axis of rotation. The vibrational equivalent representation to Fig. Is for the directions perpendicular to the rotor (centrifugal drum) axis given by Fig. 8 f, for the direction

70185 2/0PUI₀ 70185 2/0 PUI ₀

der Rotorachse selbst durch Abb. 8 g.the rotor axis itself through Fig. 8 g.

- 20 -- 20 -

nono

Selbstverständlich kann der Dämpferring in Abb. 16 auch über Drahtstäbchen abgestützt oder hängend an der Trägerplatte (55) des Dämpferrings befestigt werden.Of course, the damper ring in Fig. 16 can also be supported by wire rods or suspended from the carrier plate (55) of the damper ring.

Die Aussparungen (56) in dieser Trägerplatte dienen dazu, einem in der Schleudertrommel strömenden Verfahrensgasgemisch (Isotopengemisch) sowohl in der Mitte der Schleudertrommel als auch an ihrem Rand den Durchfluß in Längsrichtung zu ermöglichen.The recesses (56) in this carrier plate serve to hold a process gas mixture (isotope mixture) flowing in the centrifugal drum both in the middle of the Centrifugal drum as well as at its edge to allow the flow in the longitudinal direction.

709852/0001709852/0001

Claims

231U36 claims.

1. Device for stabilizing the rotor movements of high-speed centrifuges that, without to require a mechanical connection between the rotor and the environment, the rotor in the event of deviations from the desired axis of rotation back into this, with at least one, the required static feedback forces between the rotor and the environment generating magnet system and at least a damping device, characterized in that the necessary damping forces are not alone via magnetic forces but partly or completely via mechanical and / or hydraulic forces and / or hydropneumatic forces are applied to the rotor.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the application of the damping forces partially or completely by a damper or. Bearing and damper system takes place, which rotates mechanically connected to the rotor, however does not require a mechanical connection with the environment.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a preferably with the rotor a ring designed damping body made of solid material revolves and this damping

700852/0001 -700852/0001 -

23H436

body is elastically connected to the rotor via spring or wire systems and thus opposite the rotor can perform relative movements, which are hydraulic, hydropneumatic or dampened by eddy currents.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the damping body relative movements can run to the rotor perpendicular to its axis of rotation.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the damping body Can perform relative movements to the rotor in the direction of its axis of rotation.

6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the Damping body in terms of the shape of his Cross-section, e.g. by ribbing, designed for optimal damping properties is.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the Damping body is designed so that it is around the axis of its greatest moment of inertia

rotates. 709852 / Ö001

23U436

8. Device according to one of the claims

3 to 7, characterized in that the rotating with the rotor, the magnetic restoring forces part of the magnet system that transfers to the rotor (e.g. position 13 in Fig. 5) the damping body of a damper system forms.

9. Device according to one of claims 1

to 8, characterized in that a centrifuge with a lower, damped thrust bearing and upper, damped or undamped magnetic guide with an additional rotating one Damping device is provided.

10. Device according to one of claims 3 to 9, characterized in that the Damper ring is housed in a likewise rotating housing, which is used to achieve the damping effect is filled with a liquid.

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the resetting device (39, 40) is decoupled from the damper device (41, 42, 45).

709852/0001709852/0001

■■ 23Η43623,436

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the for the non-contact magnetic reset device does not require a mechanical gap is smaller than the magnetically effective gap.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the effective magnetic gap for the non-contact magnetic reset device at a Shortening of the rotor remains constant or later again after initial enlargement becomes smaller (see Fig. 12).

^L 14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that it is used for the storage and damping of supercritical centrifuges.

15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the rotors of centrifuges are provided with it at their upper and lower ends and the weight of the rotor is recorded via an active, regulated, electromagnetic carrying device of known design.

700852/0001700852/0001

- 25 -

16. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the rotors of centrifuges are provided with it at their upper end while a thrust bearing of a known type is used at the lower end.

17. Device according to one of claims 1 to as well as 15 or 16 characterized in that the rotors of centrifuges are additionally equipped with pure damper systems, which mainly at those points on the rotors

are appropriate where particularly large vibration amplitudes would occur.

18. Device according to one of claims 1 to 16, characterized in that Damping influences can only be carried out via pure damper systems, which are primarily are attached to those points of the rotors where particularly large oscillation amplitudes would occur.

19. Device according to one of claims 1

to 18, characterized in that for the application the restoring forces of repulsive magnetic forces are made use of.

70.9852/000170.9852 / 0001

231U36

20. Device according to one of claims 1 to 19, characterized in that the or the damper systems for optimal damping of undesired movements of the rotor in the direction its axis of rotation and perpendicular to it is / are.

21. Device according to one of claims 1 to 20, characterized in that the carrier plates of pure damper systems, which are apart from the rotor ends inside of the rotor are attached, have recesses, which a process gas mixture flowing in the rotor (Isotope mixture) both in the middle of the rotor and at its edge flowing through is allowed,

22. Device according to one of claims 1

to 21, characterized in that the elastic positioning of the co-rotating damping body takes place via wires, hooks and eyes or via springs, these elements in the direction the rotor axis, can be arranged perpendicular to this or also obliquely to this.

23. Device according to one of claims 1 to 18, 20, or 22, characterized in that for the bearing restoring forces acting on the rotor

attractive magnetic forces are used. 709852/0001

- yr - '- yr - '

23U436

24. Device according to one of claims 1 to 23, characterized in that it is with active, regulated magnetic transverse bearings are used together for the storage and damping of rapidly rotating rotors.

25. Device according to one of the claims

1 to 24, characterized in that the damper pan rotating with the rotor in which the co-rotating damping body and the damping fluid are accommodated, according to The shape, outside diameter, wall thickness and material are designed in such a way that they meet the high, Forces acting on them during nominal operation, which result from their own centrifugal forces, centrifugal forces the damping fluid and damping forces due to the movements of the damping body, withstands.

26. Device according to one of claims 1 to 25, characterized in that the damping liquid with regard to the high centrifugal forces acting on them in nominal operation selected, degassed before filling into the surrounding damper tray and then through the damper pan and their

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Filler cap is hermetically sealed from the environment.

27. Device according to one of claims 1 to 26, characterized in that the shape, Outside diameter, material and elastic positioning of the rotating with the rotor Damping body are selected and dimensioned so that this damping body can meet the high, withstands centrifugal forces acting on it in nominal operation and is essentially coaxial and rotates stably with the rotor.

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