DE536134C

DE536134C - Vorrichtung zur Vermeidung kritischer Drehzahlen beim Anfahren und Auslaufen vertikaler Wellen

Info

Publication number: DE536134C
Application number: DE1930536134D
Authority: DE
Inventors: Herbert Stein
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-03-23
Filing date: 1930-03-23
Publication date: 1931-10-20

Description

Der Betrieb mit rasch umlaufenden Maschinenteilen, z. B. Zentrifugen und ähnlichen Maschinen, bereitet mannigfache Schwierigkeiten in bezug auf Lagerung und Dimensionierung des rotierenden Maschinenteiles bzw. seiner Welle. Insbesondere treten bei den nie ganz vermeidbaren Unbalancen des rotierenden Systems Schwingungen auf, die von den einseitig wirkenden, an dem außerhalb der Symmetrieachse gelegenen Schwerpunkt angreifenden Zentrifugalkräften verursacht werden. Dadurch werden übermäßige Beanspruchungen hervorgerufen, die leicht zu Zerstörungen der Welle und ihrer Lager führen, wenn dem nicht durch reichliche Dimensionierung der gefährdeten Teile begegnet wird.

Überschreitet hingegen die Betriebsdrehzahl den der Eigenschwingungszahl des umlaufenden Systems entsprechenden Wert, die sogenannte kritische Drehzahl, so nehmen die Schwingungen bei weiterer Steigerung der Tourenzahl rasch ab, und der Lauf der Maschine wird zusehends ruhiger. Dies findet seine Erklärung darin, daß bei Betrieb mit großen Geschwindigkeiten das

as rotierende System bekanntlich das Bestreben hat, bei kleineren Schwerpunktabweichungen den Schwerpunkt in die Drehachse zu verlegen. Die Auslenkung der Schwerachse aus der Ruhelage, die bei der kritischen Drehzahl einen Maximalwert erreicht, wird also bei höherer Geschwindigkeit immer geringer.

Es erweist sich mithin als vorteilhaft, die Betriebsdrehzahl des schnell rotierenden Systems in den überkritischen Bereich zu verlegen. Es ist bekannt, zu diesem Zwecke die Welle der Maschine mit einem aus Festigkeitsgründen geringstmöglichen Durchmesser auszuführen und die Lagerentfernung so weit zu wählen, daß die kritische Drehzahl des Systems unterhalb der Betriebsdrehzahl liegt. Bei Zentrifugen und ähnlichen Maschinen werden auch oft Anordnungen angewendet, bei denen die rotierende Welle in Lagern, die in radialer Richtung allseitig elastisch beweglich ausgebildet sind, gelagert ist. Durch die elastische Lagerung wird die Eigenschwingungsdrehzahl der Anordnung bedeutend herabgesetzt, und zwar durch entsprechende Ausbildung der elastischen Lagerabstufung so weit, daß bei normaler Drehzahl sich das System in seinem überkritischen Zu- go stand befindet. Die elastische Beweglichkeit des rotierenden Maschinenteiles kann naturgemäß auch dadurch erreicht werden, daß nur eines der Lager elastisch, das andere aber als festes Pendellager ausgebildet ist.

Läuft die Maschine bei normalem Betrieb mit überkritischer Geschwindigkeit, so ergibt sich insofern eine Schwierigkeit, als beim Hochfahren und Stillsetzen das Gebiet der kritischen Drehzahl durchlaufen werden muß, die An-Ordnung sich also, wenn auch kurze Zeit, im Zustand der Resonanz befindet. Die über-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Herbert Stein in Berlin,

mäßigen Beanspruchungen und Ausschläge der rotierenden Welle, die bei dieser Drehzahl hohe Werte erreichen, gefährden die Maschine. Besonders gefährlich ist die kritische Drehzahl bei Maschinenteilen, auf deren Welle auch gleichzeitig der Läufer des antreibenden Elektromotors sitzt. Infolge des nur geringen Luftspaltes zwischen Läufer und Ständer des Motors tritt bei übermäßigen Ausschlägen leicht

xo ein Schleifen des Rotors ein.

Man hat bisher diese Schwierigkeiten beim Anlassen der Maschine in der Weise zu umgehen versucht, daß die Maschine rasch hochgefahren wird und mithin das Gebiet der kritischen Drehzahl so schnell durchläuft, daß übermäßige Ausschläge nicht auftreten können. Es ist auch der Vorschlag gemacht worden, zwischen den elastischen Hauptlagern starre Hilfslager vorzusehen, die beim Durchlaufen durch die Resonanzdrehzahl in Wirksamkeit treten und die Ausschläge der Welle begrenzen. Die praktische Durchführung einer derartigen Anordnung scheitert an den konstruktiven Schwierigkeiten.
Vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, die beschriebenen, bei elastischer Lagerung des rotierenden Systems während des Hochlaufens und Stillsetzens auftretenden Gefahrmomente in einfacher Weise zu umgehen. Dies wird dadurch erreicht, daß beim Anfahren und Auslaufen die kritische Drehzahl des rotierenden Systems erhöht wird. Dies kann man am günstigsten dadurch erzielen, daß das oder die elastisch abgestützten Lager festgelegt werden. Beim Hochfahren der Maschine werden die Lager so lange blockiert, bis die der Eigenschwingungszahl des elastisch gelagerten Systems entsprechende Drehzahl überschritten ist. Dadurch wird erzielt, daß für diese Zeit die Eigenschwingungszahl des rotierenden Systems heraufgesetzt wird, so daß die kritische Drehzahl beim Heraufgehen auf die Betriebs-drehzahl nicht durchlaufen wird, mithin Ausschläge und Beanspruchungen der umlaufenden Teile gefährliche Werte nicht annehmen. Ist die kritische Drehzahl des Systems bei Berücksichtigung der elastischen Lagerung überschritten, so wird die Verblockung des oder der Lager gelöst. Durch die elastische Beweglichkeit der Lagerung wird die Eigenschwingungszahl und mithin kritische Drehzahl des Systems herabgesetzt, so daß bei der erreichten Drehzahl sein Lauf bereits überkritisch und deshalb ruhig ist. Dieser erstrebte Zustand ist bei der Anordnung gemäß der Erfindung mithin erreicht worden, ohne daß die Maschine beim Hochfahren das gefährliche Gebiet der Resonanz zu durchlaufen hatte.

Entsprechend werden auch beim Stillsetzen der Maschine die Lager blockiert. Das System läuft aus, ohne daß sich hierbei ein Resonanzzustand ausbilden kann.

Abb. ι und 2 zeigen schematisch die Anordnung, und zwar Abb. 1 mit zwei elastisch abgestützten Lagern I₁ und Z₂, während in Abb. 2 das eine Lager φ als festes Pendellager ausgebildet ist. Die Festlegung des oder der beweglichen Lager kann beispielsweise durch Verschiebung eines entsprechend ausgebildeten Ringes r in axialer Richtung erfolgen.

Claims

70 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Vermeidung kritischer Drehzahlen beim Anfahren und Auslaufen vertikaler Wellen, die über der kritischen Drehzahl laufen, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die in· radialer Richtung elastisch beweglich ausgebildeten Lager während des Anlaufes und Auslaufes festgelegt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung des oder der elastischen Lager durch einen axial verschiebbaren ringförmigen Konstruktionsteil erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen