DE3309387A1

DE3309387A1 - Vorrichtung zum automatischen auswuchten von rotationskoerpern

Info

Publication number: DE3309387A1
Application number: DE19833309387
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. 2804 Lilienthal Dietrich; Jürgen 2800 Bremen Meinke
Original assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Current assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Priority date: 1983-03-16
Filing date: 1983-03-16
Publication date: 1984-09-20
Also published as: JPS59169552A; FR2544076B1; JPH0128617B2; FR2544076A1

Description

Vorrichtung zum automatischen Auswuchten von Rotationskörpern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatischen Auswuchten von Rotationskörpern, insbesondere zum automatischen Auswuchten von Zentrifugen mit einem konzentrisch am Rotationskörper angebrachten Ringrohr und einer Füllung forminstabiler Ausgleichsmasse.

Vorrichtungen dieser Art sind zum Auswuchten von Rotationskörpern schon vorgeschlagen worden. Es handelt sich dabei um Vorrichtungen/ welche an Kraftfahrzeugrädern eingesetzt wer-

^° den, um während der Fahrt Unwuchten auszugleichen. Dabei wird an den Felgen der Fahrzeugräder ein Ringrohr konzentrisch angebracht und mit feinkörnigem Blei oder einem anderen geeigneten feinkörnigen Stoff gefüllt. Während der Fahrt soll sich das Blei so verteilen, daß auftretende unwuchten kompensiert werden. In der Praxis haben sich derartige Vorrichtungen aber nicht bewährt.

Während das Auswuchten von Fahrzeugrädern grundsätzlich, und zwar auf die zuvor beschriebene Weise möglich ist, bereitet das Auswuchten von Zentrifugen erheblich größere Probleme.

Dies ist zum einen durch die im Regelfall erheblich größeren Drehzahlen und zum anderen auf die dabei auftretenden Änderungen der unwuchten zurückzuführen. Besonders kritisch können sich Unwuchten bei Zentrifugen auswirken, die zu Forschungszwecken im. Weltraum, das heißt unter schwerelosen Bedingungen, eingesetzt werden. Bei solchen Einsätzen ist es notwendig, das Auftreten von Unwuchten auszugleichen, weil das Forschungsvorhaben sonst gefährdet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum automatischen Auswuchten sich ändernder Unwuchten für Rotationskörper vorzusehen. Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf dem Rotationskörper mehrere symmetrisch liegende Kraftsensoren vorgesehen sind, deren über elektronische Schaltstufen zur Aufbereitung geleitete Ausgangssignale Servoantriebe zur Volumenänderung zugeordneter symmetrisch im Ringrohr vorgesehener Ausgleichsräume ansteuern.

Die erfindungsgemäße Maßnahme hat zur Folge, daß auftretende unwuchten automatisch ausgeregelt werden, wobei jeder kleinsten Unwuchtänderung entgegengewirkt wird. Für die forminstabile Ausgleichsmasse kann eine Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, benutzt werden; aber es sind auch andere Flüssigkeiten, zum Beispiel Quecksilber, möglich, insbesondere auch dantn, wenn mit größeren Unwuchten zu rechnen ist.

Für die Ausgleichsräume können Faltenbalge benutzt und von den Servoantrieben entsprechend eingestellt werden. Es ist aber auch möglich, hierfür Zylinder einzusetzen, welche mit den Ringräumen in Verbindung stehen und deren Kolben von den Servoantrieben verstellt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind auf dem Rotationskörper drei Kraftsensoren, zum Beispiel Dehnungsmeßstreifen und im Ringrohr drei Ausgleichsräume vorgesehen, wobei die Kraftsensoren diametral zum zugeordneten Ausgleichsraum am Rotationskörper angebracht sind.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.

Die Darstellung zeigt das Prinzip der vorliegenden Erfindung als Querschnitt eines Rotationskörpers, und zwar einer Zentrifuge 11. An einer Stirnseite der Zentrifuge 1, vorzugsweise der Unterseite, ist ein Ringrohr 2 konzentrisch angebracht, wobei der Durchmesser des Ringrohres etwas kleiner als der Außendurchmesser der Zentrifuge 1 ist. An der das Ringrohr tragenden Stirnseite ist weiterhin ein Ringsteg 3 vorgesehen, in den ein Ringsteg 4 unter Freilassung eines Ringspaltes 5 eingreift. Die Ringstege 3, 4 sind so bemessen, daß der innere Ringsteg 4 beim Betrieb der Zentrifuge 1 keine Auslenkung erfährt, während der äußere Ringsteg 3 seine Lage zur Drehachse mit der Zentrifuge 1 verändert. Es ist aber auch möglich, die Ringstege zu vertauschen, das heißt den äußeren in Bezug auf die Drehachse als nichtauslenkbar und den inneren auslenkbar zu gestalten. Im Ringspalt 5 zwischen den Ringstegen 3, 4 sind drei Kraftsensoren 6, und zwar auf der Innenseite des Ringsteges 3 mit einem Winkel von 120°, das heißt symmetrisch, angebracht.
Diametral gegenüber sind drei Ausgleichsräume 7 im Ringrohr 2 vorgesehen und damit ebenfalls symmetrisch mit 120 Winkelabstand zueinander angeordnet. Die Ausgleichsräume 7 bestehen jeweils aus zwei miteinander verbundenen Faltenbalgen 7¹, 7" , deren Anschlußstutzen 8', 8" jeweils mit dem zugeordneten Anschlußteil des Ringrohres 2 beweglich, zum Beispiel nach Stopfbuchsenart, verbunden sind. Jeder Anschlußstutzen 8 steht mit einem Stellmotor 9¹, 9" eines Servoantriebes 1o in Verbindung, die von dem Ausgangssignal des zugeordneten Kraftsensors 6 angesteuert werden.. In den Servoantrieben 1o sind elektronische Schaltstufen zur Aufbereitung der in den Kraftsensoren ·6 bei ünwuchten erzeugten Ausgangssignale vorgesehen.

Beim Betrieb der Zentrifuge A,erzeugt zum Beispiel die als Pfeil 1T angedeutete Unwucht Ausgangssignale in den Kraftsensoren $_t, wobei durch die Tatsache, daß drei Kraftsensoren vorgesehen sind, Ausgangssignale unterschiedlicher Größe und Polarität erzeugt werden, welche über entsprechende Sinusrechnungen in den elektronischen Schaltstufen der Servoantriebe ;i ο' aufbereitet werden und zur Volumenänderung der Faltenbalge 7 den zugeordneten Stellmotoren 9 zugeführt werden. Im vorliegenden Fall würde die Unwucht tit durch eine Volumenvergrößerung bei den gegenüberliegenden Faltenbalgen und eine Volumenverkleinerung der beiden anderen Faltenbalge ausgeregelt werden. Auf diese Weise kann jede an beliebiger Winkelstellung auftretende Unwucht automatisch ausgeregelt werden.

Beim Ausregeln auftretender Unwuchten wird über die Volumenänderung eine Massenänderung vorgenommen, und zwar auf einem konstanten Radius. Dadurch wird ein zusätzliches Massenmoment verhindert.

Claims

83-18 R Brauen, den 15. März 1983 Sm/Bw ERNO Raumfahrttechnik GmbH PATENTANSPRÜCHE

1. ) Vorrichtung zum Auswuchten von Rotationskörpern, insbesondere zum Auswuchten von Zentrifugen mit einem konzentrisch am Rotationskörper angebrachten Ringrohr und einer Füllung forminstabiler Ausgleichsmasse, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rotationskörper (1) mehrere symmetrisch liegende Kraftsensoren (6) vorgesehen sind, deren über elektronische Schaltstufen zur Aufbereitung geleitete Ausgangssxgnale Servoantriebe (1o) zur Volumenänderung zugeordneter symmetrisch im Ringrohr (2) vorgesehener Ausgleichsräume (7) ansteuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die forminstabile Ausgleichsmasse eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser benutzt wird.

-2-

3. · Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräume als von den Servoantrieben (1o) veränderbare Faltenbalge (7) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Ausgleichsräume als mit dem Ringrohr (2) verbundene Zylinder ausgebildet sind, deren Kolben zur Volumenänderung mit den Servoantrieben (1o) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rotationskörper (1) drei Kraftsensoren (6), insbesondere Dehnungsmeßstrexfen und im Ringrohr (2) drei Ausgleichsräume (7) vorgesehen sind, und daß die Kraftsensoren (6) diametral zum zugeordneten Ausgleichsraum (7) am Rotationskörper (1) angebracht sind.

-3-