DE2327045B2 - Vorrichtung zum Ausgleichen von Unwuchten eines umlaufenden Maschinenelements - Google Patents
Vorrichtung zum Ausgleichen von Unwuchten eines umlaufenden MaschinenelementsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Unwuchten eines umlaufenden Maschinenelements mit einem zu dessen Drehachse zentrisch
liegenden Raum, der eine Flüssigkeit und einen in der Flüssigkeit beweglichen Körper von niedrigerem
Gewicht als das von ihm verdrängte Flüssigkeitsvolumen enthält, wobei der Körper bei Auftreten einer
Unwucht seine Lage in dem zentrischen Raum ändert und dadurch eine Änderung der Gewichtsverteilung
einer Masse zum Ausgleich der Unwucht hervorgerufen wird.
Bei der bekannten Vorrichtung (GB-PS 9 24 779), von der die Erfindung ausgeht, wird der Körper zum
Ausgleich einer aufgetretenen Unwucht des Maschinenelements aus einer fest gebremsten Lage gelöst und
dabei auch das Wellenlager freigegeben, so daß sich die W.lle zusammen mit dem Maschinenelement und auch
df.r Körper in dem zentrischen Raum aufgrund der Unwucht einstellen können. Infolge der exzentrischen
Einstellung des Körpers in der zentrischen Kammer wird ein neue Gewichtsverteilung der den Körper
umgebenden schweren Flüssigkeit hervorgerufen, die den Abgleich herbeiführt, worauf der Körper und das
Lager wieder festgestellt werden. Bei vielen umlaufenden und schwer belasteten Maschinenelementen ist es
aber nicht möglich, zur Beseitigung von Unwuchten das Lager freizugeben, da es zerstört werden könnte.
Außerdem können nur verhältnismäßig kleine Unwuchten durch die Verdrängung der Flüssigkeit in dem
zentrischen Raum beseitigt werden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auch größere Unwuchten zu beseitigen, ohne
den Betrieb unterbrechen zu müssen.
Bei der Vorrichtung der eingangs geschilderten Art
wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Körper in dem zentrischen Raum des
Maschinenelements frei schwimmend angeordnet ist und bei Lageänderung eine Einrichtung betätigt, die ein
Verschieben mehrerer in dem Maschinenelement angeordneter Massenelemente bewirkt
Der frei schwimmende Körper nimmt stets eine Gleichgewichtslage mit dem Schwerpunkt im idealen
Umdrehungsmittelpunkn des Maschinenelements ein, so daß der Körper bei Auftreten von Unwuchten seine
Lage in dem zentrischen Raum ändert Bei dieser Änderung seiner Lage kann der Körper Mittel
betätigen, welche Massenelemente so einstellen, daß die Unwucht beseitigt bzw. der Abgleichfehler berichtigt
wird. Die zum Auswuchten benötigte Massenumverteilung wird also nicht unmittelbar durch den Körper selbst
hervorgerufen. Dieser dient vielmehr dazu, auftretende Unwuchtungen anzuzeigen und auf die Einrichtung zur
Beseitigung der Unwucht einzuwirken, so daß wesentlich größere Unwuchten beseitigt werden können. Der
Körper muß auch nur sehr geringe Kräfte ausüben und besitzt eine hohe Ansprechempfindlichkeit.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere anwendbar auf Maschinenelemente, die während des
Betriebes einem erheblichen Verschleiß ausgesetzt sind, beispielsweise bei Mahlscheiben zum Zerkleinern von
Holzhackstücken, die mit hoher Drehzahl umlaufen und hohen Belastungen ausgesetzt sind.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Unteransprüchen
gekennzeichnet
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung dar Vorrichtung zum Ausgleich von Unwuchten in der perspektivischen
Darstellung einer Mahlscheibe,
F i g. 2 einen Schnitt durch die Mahlscheibe,
Fig.3 einen Schnitt längs der Linie IH-III in Fig.2
und
F i g. 4 eine abgewandelte Ausführungsform.
In den Zeichnungen ist eine mit 10 bezeichnete Scheibe dargestellt, die mittels zweier Wellenzapfen 11,
12 in festen Lagervorrichtungen 13 drehbar gelagert ist. In der Scheibe 10 ist eine gleiche Anzahl von Kammern
vorgesehen, die sich auf gleichem Abstand vom Mittelpunkt befinden und paarweise diametral einander
gegenüber angeordnet sind. Im vorliegenden Fall sind vier Kammern vorgesehen, wobei die Kammern 14,15
ein diametral gegenüberliegendes Paar und ebenso die Kammern 16,17 ein solches Paar bilden. Die Kammern
haben kreisrunden Querschnitt und ihre Achslinien folgen einer Kreisbogenlinie um den Mittelpunkt der
Scheibe. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1—3 ist in jeder Kammer ein beweglicher,
abdichtender Kolben 18,19,20 bzw. 21 vorgesehen, von
denen jeder seine Kammer in zwei voneinander getrennte Räume unterteilt. Die Räume 22 und 23 der
Kammern 14 bzw. 15 sind miteinander durch eine Leitung 24 zu einem geschlossenen System vereinigt,
das eine besonders schwere Flüssigkeit, wie. Quecksilber, enthält. In gleicher Weise sind die Räume 25 und 26
der Kammern 16 bzw. 17 miteinander durch eine Leitung 27 zu einem geschlossenen System vereinigt,
das mit einer schweren Flüssigkeit, wie Quecksilber, gefüllt ist.
Von den Räumen auf jeweils der entgegengesetzten Seite der Kolben, die mit 28,29,30 bzw. 31 bezeichnet
sind, erstrecken sich Leitungen 32, 33, 34 bzw. 35 zur äußeren Begrenzungsfläche eines zentrischen Raumes
36 in der Form einer zylindrischen Bohrung, in der ein Körper 37 in der Form einer Kugel oder eines anderen
Rotationskörpers untergebracht ist. Die Kugel hat einen kleineren Durchmesser als der Raum 36, so daß ein
Spalt oder Spiel zwischen der Kugel und der Begrenzungsfläche des zentrischen Raumes 36 vorhanden
ist, in das die vier Leitungen 32—35 mit derselben
radialen Ausrichtung zueinander münden, wie sie die Kammern 14 bis 17 einnehmen.
Der zentrische Raum 36 bildet einen Teil eines geschlossenen Umwälzkreises, der eine ortsfeste Pumpe
38 enthält, von deren Druckseite eine Leitung 39 abgeht, die über eine Dichtungsvorrrichtung 40 mit einem
zentralen Kanal 41 in dem umlaufenden Wellenzapfen 12 in Verbindung steht, welcher Kanal über Kanäle 42
mit der zylindrischen Bohrung' auf der einen Seite des Ventilgliedes 37 verbunden ist Auf der anderen Seite
des Ventilgliedes, in axialer Richtung gesehen, sind ähnliche Kanäle vorgesehen, die über einen axialen
Kanal 44 in den Wellenzapfen 11, eine Abdichtungsvorrichtung
45 und eine Leitung 46 mit der Saugseite der ortsfesten Pumpe 38 in Verbindung stehen. Der soeben
ίο beschriebene Umwalzkreis ist mit einer Flüssigkeit
gefüllt, die zwischen der Pumpe und dem Raum 36 umgewälzt wird und in letzterem beim Durchgang
durch den Spalt oder das Spiel zwischen der Kugel und der zylindrischen Wand des zentrischen Raumes 36 eine
Drosselung erfährt Wie bereits erwähnt, befindet sich dieser spaltförmige Durchlaß den Mündungen der
Leitungen 32—35 in die Bohrung genau gegenüber und diese Leitungen sind also, ebenso wie die Räume 28—31,
mit derselben Flüssigkeit gefüllt. Diese Flüssigkeit ist leichter als die Flüssigkeit, die die gegenüberliegenden
Räume 22—26der Kammern 14, i7 füllt, und sie kann ö!
sein. Der Rotationskörper hat niedrigeres Volumengewicht als diese Flüssigkeit (das öl) und kann zu diesem
Zweck hohl sein.
Der geometrische oder durch Abgleichung festgelegte Umlaufmittelpunkt der umlaufenden Scheibe ist in
der F i g. 2 mit 47 bezeichnet. Wenn nun z. B. durch einen eintretenden ungleichen Verschleiß der geometrische
Umlaufmittelpunkt der Scheibe zu dem Punkt 48 verschoben wird, fährt die umlaufende Kugel fort, sich
um den idealen Umlaufmittelpunkt 47 des Systemes zu drehen. Dies bedeutet, daß die Kugel in dem zentrischen
Raum 36 eine außermittige Lage einnimmt. In der F i g. 2 ist angenommen, daß der Spalt oder das Spiel
zwischen der Kugel und der Mündung der Leitung 32 größer geworden ist als bei der diametral gegenüberliegenden
Mündung der Leitung 33. Ferner ist angenommen, daß ein Abgleichfehler nur in dieser Richtung
aufgetreten ist, d. h. der Spalt der Kugel zu den Mündungen der Leitungen 34 und 35 unverändert ist.
Infolge des schmäleren Spaltes oder Spieles gegenüber der Mündung der Leitung 33 erhält die von der Pumpe
38 axial an der Kugel vorbeigewälzte Flüssigkeit eine größere Geschwindigkeit als zuvor und damit niedrigeren
Druck. Dagegen steigt der Flüssigkeitsdruck und verringert sich die Geschwindigkeit der Flüssigkeit in
dem erweiterten Spalt vor der Mündung des Kanals 32. Insgesamt hat dies zur Folge, daß die umgewälzte
Flüssigkeit einen höheren Druck in der Kammer 28 der Kammer 14 erzeugt als in dem Raum 29 der Kammer 15,
derart, daß die Kolben 18 und 19 verschoben werden und Quecksilber von dem Raum 22 in Raum 23
hinüberdrücken. Hierdurch wird mehr Masse in die Kammer 15 überführt und der Abgleichfehler wird so
lange vermindert, bis die Scheibe 10 zu ihrem idealen Umlaufmittelpunkt zurückgekehrt ist
In dieser Weise läßt sich jeder an jedem beliebigen Teil des Umkreises der Scheibe 10 auftretender
Abgleichfehler durch Umverteilung der schweren Flüssigkeit in den Räumen 22, 23, 25, 26 beseitigen.
Infolge des Umstandes, daß die Achslinien der Kammern 14—17 einer Kreisbogenlinie folgen, nehmen
die in den betreffenden Kammern befindlichen Flüssigkeiten unabhängig von dieser Verteilung eine unveränderte
Schwerpunktlage gegenüber dem Umlaufmittelpunkt ein.
Die Ausführungsform nach der F i g. 4 unterscheidet sich von der zuvor beschreibenen lediglich dadurch, daß
die beiden Flüssigkeiten in den Kammern durch ein blasenartiges Gebilde 49 voneinander getrennt sind, das
also innen mit dem einen Mittel, wie dem Quecksilber, gefüllt ist, und es mit seiner Wand von dem anderen
Mittel, wie der leichteren Flüssigkeit, trennt.
Die Veränderung des Druckes, den die durch den Spalt zwischen der Begrenzungswand des zentrischen
Raumes 36 und dem Körper 37, wie der Kugel oder einer Rolle, strömende Flüssigkeit bei Auftreten von
Abgleichfehlern in dem System an verschiedenen Stellen des Umkreises des Körpers 37 erfährt, läßt sich
auch dazu ausnutzen, Motoren in Bewegung zu setzen, die ihrerseits Abgleichmassen in der Form von festen
Körper zum Einnehmen neuer Lagen in dem Maschinenelement zwecks Berichtigung der Abgleichfehler
betätigen. Die Erfindung ist auch auf solche Fälle anwendbar, wo eine vollständige Abgleichung vor
Inbetriebnahme des Maschinenelementes zu Verwicklungen führen würde oder unbequem durchführbar oder
überhaupt nicht ausführbar ist.
Es stellt keine Bedingung dar, daß die Flüssigkeit durch den Spalt um den Körper 37 herumströmt.
Vielmehr kann die Bohrung oder der zentrische Raum 36 geschlossen sein, wobei der Körper dazu gebracht
wird, mit z. B. elektrischen, um den Umkreis herum angeordneten Kontaktgliedern zusammenzuarbeiten,
die durch Schließen eines Stromkreises einen Servomotor in Gang setzen und damit einen Abgleichkörper,
z. B. eine Schraube oder einen Kolben zu einer neuen Lage an der Stelle verschieben, wo die Abgleichung
gestört ist. In einem solchen Fall braucht der Körper 37 nicht rund zu sein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Vorrichtung zum Ausgleichen von Unwuchten eines umlaufenden Maschinenelements mit einem zu
dessen Drehachse zentrisch liegenden Raum, der eine Flüssigkeit und einen in der Flüssigkeit
beweglichen Körper von niedrigererem Gewicht als das von ihm verdrängte Flüssigkeitsvolumen enthält,
wobei der Körper bei Auftreten einer Unwucht seine Lage in dem zentrischen Raum ändert und
dadurch eine Änderung der Gewichtsverteilung einer Masse zum Ausgleich der Unwucht hervorgerufen wird, dadurch gekennzeichnet, daß
der Körper (37) in dem zentrischen Raum (36) des Maschinenelements (10) frei schwimmend angeordnet ist und bei Lageänderung eine Einrichtung
betätigt, die ein Verschieben mehrerer in dem Maschinenelement angeordneter Massenelemente
bewirkt
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrische Raum (36) einen Teil
eines geschlossenen Umwälzkreises (38, 39, 41, 42, 43, 44,46) für die Flüssigkeit bildet, wobei von dem
Körper (37) eine bei einem Abgleichfehler im System erzeugte ungleiche Drosselung des Flüssigkeitsstromes in einem spaltförmigen Raum um den
Körper herum zum Ingangsetzen der Verschiebung der Masse ausgenutzt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper als mit einem Spiel
oder Spalt in dem mit kreisrundem Querschnitt ausgeführten zentrischen Raum (36) angeordneter
Rotationskörper (37) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß um den Umkreis des Maschinenelementes verteilte Kammern (14—17) miteinander über zwei von einer beweglichen Wand (18—21;
49) in jeder Kammer voneinander getrennte Leitungssysteme (32—35; 24, 27) in Verbindung
stehen, die Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte enthalten, von denen die leichtere Flüssigkeit
diejenige ist, dessen Leitungen (32—35) in den zentrischen Raum (37) münden, derart, daß bei
Auftreten eines Abgleichfehlers und einer dadurch verursachten Verschiebung des Elements von dessen
Umdrehungsmittelpunkt die Flüssigkeit in die Kammer geleitet wird, die sich durch den Abgleichfehler von dem idealen Umdrehungsmittelpunkt
entfernt hat, und hierdurch die in dieser Kammer befindliche schwerere Flüssigkeit in eine gegenüberliegende Kammer zwingt
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem (32—35)
für die leichtere Flüssigkeit einschließlich des geschlossenen Leitungskreises (38, 39, 41—44, 46)
mit sämtlichen Kammern (14—17) in Verbindung steht, während in dem anderen Leitungssystem (24,
27) nur solche Kammern (14, 15 bzw. 16, 17) miteinander verbunden sind, deren Gehalt an der
schwereren Flüssigkeit einander ausgleichende Wirkung hat
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kammern (14'-17) in
Umfangsrichtung erstrecken, derart, daß die in jeder Kammer befindlichen schwereren Fllüssigkeitsmengen eine Schwerpunktlage gegenüber dem Umdrehungsmittelpunkt haben, die von der Menge der in
der Kammer befindlichen schwereren Flüssigkeit
unabhängig ist
7. Vorrichtung nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem für
die leichtere Flüssigkeit einen in dem geschlossenen Kreis gehaltenen Teil hat, der ortsfest ist und eine
Pumpe (38) zur Erzeugung der Umwälzung der Flüssigkeit durch den Kreis einschließt
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2—6, dadurch gekennzeichnet daß der Rotationskörper
(37) in dem zentrischen Raum (36) in axialer Richtung zwischen Einlaß (42) und Auslaß (43) für
die in dem geschlossenen Kreis umgewälzte leichtere Flüssigkeit angebracht ist, derart, daß diese
eine axiale Strömungsrichtung durch den Spalt oder das Spiel zwischen dem Körper und der Umfangswand des Raumes erhält.
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