DE2327045C3 - Vorrichtung zum Ausgleichen von Unwuchten eines umlaufenden Maschinenelements - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft είπε 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 FlPssigkeitsvoIumen enthält, wobei uer 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 Welle zusammen mit dem Maschinenelement und auch der Körper in dem zentrischen Raum aufgrund der Unwucht einstellen können. Infolge vier 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 Umdrehungsmittelpunkt 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 Abgleichfehlef 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 erfindungsaemäße 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

Fig. 1 eine schematische Darstellung der 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 III-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 Torrn 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 Drucitieite 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, sii.d 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 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

!5 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 ger. .lüberliegenden lväuruc £.£,—xuu6r nummern i-r, ■# iUut,üd .< sic ήαππ ^_η 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 vtrschoben 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. Infol^ 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 hinüberrjpicken. Hierdurch wird mehr Masse in die Kammer 15 überführt und der Abgleichfehler wird so lange vermindert, br 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 dur.h 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 gelrennt 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 Flüssigkeil, 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 AbgleichfehSern in dem System an verschiedenen Stellen des Umkreises des Körpers 37 erfährt, läßt sich auch dazu ausnutzen, Motoren in Bewegung zu setzen, die' ihrerseits Abgleichmässen in der Form von festen Körper zürn 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 öder einen Kolben zu einer neuen Lage an der Stelle verschieben, wo die Abgleichüng gestört ist. In einem solchen Fall braucht der Körper 37 nicht rund zu sein.

Claims (8)

Patentansprüche:

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 arageordnet ist und bei Lageänderung eine Einrichtung betätigt, die ein Verschieben mehrerer in dem Maschinenelement angeordneter Massenelemente bewirkt.

2. VorrichCiiflg 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 spaltfönmgen 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 ttehen, die Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte enthalten, von denen die leichtere Flüssigkeit diejenige ist, dessen Leitungen (32—35) in den rentrischen 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—441, 46) mii sämtlichen Kammern (14—17) in Verbindung »teht, während in dem anderen Leitungssystem (24, 27) nur solche Kammern (14, 15 bzw. 16, 17) miteinander verbunden sind, deren Gehalt an der ichwereren 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 Flüssigkeitsmengen 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