DE8810473U1

DE8810473U1 - Umlaufende Maschine des Pendeltyps

Info

Publication number: DE8810473U1
Application number: DE8810473U
Authority: DE
Original assignee: Generale Pour Les Techniques Nouvelles Sgn Saint-Quentin-En-Yvelines Fr Ste
Current assignee: Generale Pour Les Techniques Nouvelles Sgn Saint-Quentin-En-Yvelines Fr Ste
Priority date: 1987-09-04
Filing date: 1988-08-18
Publication date: 1989-01-12
Also published as: GB2209486B; JPH0738748Y2; GB2209486A; FR2620051B1; GB8820853D0; JPS6448447U; FR2620051A1

Description

umlaufende Maschine des Pendeltyps

Die vorliegende Neuerung betrifft eine umlaufende &bgr; Maschine des Pendeltyps, d.h. eine Maschine, die im oberen Teil des Rotors mit einem oszillierenden Kugelgelenk oder dergleichen versehen ist, wodurch der Rotor selbst dann um seine Hauptträgheitsachse rotieren kann, wenn diese Achse nicht mit der geometrischen Achse des Rotors zusammenfällt.

Diese Eigenschaft von Pendelmaschinen ermöglicht es ihnen, selbst bei einer beträchtlichen Unwucht mit einem Vibrationsniveau zu arbeiten, das deutlich geringer ist als das von Maschinen, die mit einem

starren Lager an jedem Ende des Rotors versehen sind. Diese Eigenschaft bedeutet, daß diese Pendelmaschinen ganz besonders für ein Dekantieren und eine Trocknung bzw. Schleudertrocknung von aufgeladenen Lösungen geeignet ist; diese Maschinen sind auch sehr geeignet, wenn es erforderlich ist, Suspensionen oder Lösungen schädlicher Materialien, insbesondere radioaktiver Materialien zu dekantieren bzw. zentrifugieren oder zu trocknen bzw. zu schleudern. 26

Die Erfahrung hat gezeigt, daß, selbst wenn der Rotor so dimensioniert ist, daß die eigene Biegefrequenz der Antriebswelle nicht überschritten wird, dieser Rotor einer Niederfrequenz-Pendelbewegung, bekannt als

Präzeseionsbewegung, ausgesetzt ist.

In Abwesenheit einer besonderen Dämpfung kann dieee Niederfrequenz-Pendelbewegung nietit mehr akzeptable . Amplituden erreichen, insbesondere dann, wenn der Rotor und der Rahmen durch ein· Schutzplatte getrennt

tut \i i*T j . :

sind, «ob«! di· Neil« diese Platte duroh eine Öffnung oit gering·» Spiel durchquert.

OB dieser n44de?£requenten Pendelbewegung entgegeniuwirken« sind bereite diverse Dämpfungseysterne beschrieben worden, beispielsweise in der französischen Patentanmeldung Nr. 8S 02 012. Gemäß einer in den Fig.l und 2 veranschaulichten bekannten Ausführung hat man die Ssäiisstiss ve?! sinsr Vislsshl von vsrtikslsn, DMsⁿ£ern 8, 18 vorgeschlagenr die in Verbindung mit einem schüsselfOrmigen Teil 20a und einem glockenförmigen Organ 7 wirken, dessen unterer Rand in einer Vertiefung 4b angeordnet ist, die in die Platte eingearbeitet ist. Bei einer verbesserten Vorrichtung hat man auch bereite vorgeschlagen, dieselben vertikalen Dämpfer 18, die in Verbindung mit einem schüsselförmigen tfeil 20a wirken, mit einer zweiten Gruppe von Dämpfern 21 zu kombinieren, die zwischen dem Pendellager 15 der vertikalen Welle 11 und einem festen Rahmen 20 der Maschine konzentrisch um die erste, konventionelle Gruppe von DSmpfern 18 angeordnet sind.

Eine genauere Untersuchung der Phänomene, die mit dieser Pendelbewegung zusammenhängen, hat zu folgender Feststellung geführt, daß

- einerseits die ersten DSmpfungssysteme (wie das System 8 bzw. 18 gemäß der französischen Patentanmeldung

85 02 612) ee niefet gestatten, eise ausreichende QO Mmpfang zn vervirkiiefaea, um die festgestellten Vibrationen mit niedrigen Frequenzen zn fiberwinden, end

- andererseits das zusätzliche System von vertikalen Sofieren Dämpfern (wie bei 21 genau FR-Aäraeldong 85 02 012) verschiedene Schwierigkeiten bei der

&diams; «I

&diams; »t «It« t« *«#'

&diams; &diams; » · &diams; «I · t t «« I

Konstruktion und Realisation mit eich bringt.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungsanordnung au schaffen, die das oben besehriebene Phänomen der Prozession sowie die damit verbundenen VibrationsphHnomene niedriger Frequenz zu überwinden.

Ausgehend vom Oberbegriff des Anspruches 1 wird diese

iufaaba nauorunaaean|| ÜSSh dSÜ Mot-temalon Im Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Die die Welle umgebende Nabe ist mit dieser Nabe mittels Einrichtungen wie Kugellager verbunden; auf diese Weise dreht sich die Nabe nicht» wenn die Welle durch den Motor in Rotation angetrieben wird. Ferner kann man am oberen Teil der Nabe eine Platte befestigen» die -_ eventuell durch Zwischenanordnung von Federn - es erleichtern wird, die Nabe in ihre vertikale Gleichgewichtsposition zurückzuführen.

Das Wink&lgelenk bzw« Kugelgelenk kann in irgendeiner Ausführung sein, wie es an sieh bekannt ist.

Jeder horizontal und radial angeordnete Dämpfer ist einerseits mit der Nabe und andererseits mit einem

festen Rahmen verbunden. Der Rahmen kann irgendwelcher Ausführung sein, soll aber einen ausreichenden mechanischen Widerstand gegenüber Kräften aufweisen, die auf ihn einwirken. Dieser Rahapn kann ängig seia von SO der eigentlichen Saeefeiae (er kann beispielsweise durch einen Betonblock gebildet sein), oder er kann einen teil dieses: Haschine bilde«; diese Aasfüturangsform wird nachfolgend in einen nicht einschränkenden Beispiel beschrieben, das die Heuertmg veranschaulicht.

Es müssen wenigstens zwei Dämpfer verwendet werden,

und in dem Falle, in dem man zwei Dämpfer benutzt, ist es vorzuziehen, daß sie senkrecht zueinander angeordnet tind. Ma«i kann aber aueh ebene« gut 3, 4 , ... Dämpfer verwenden, wobei es wesentlich ist, daß sie regelmäßig verteilt sind.

Man kann durch einfache Rechnungen eine akzeptable

• Größenordnung &Agr;&lgr;&tgr; Bigengehaf-feort dfi3T 2U Verwendenden Dämpfer bestimmen, indem man insbesondere die Abmessungen und Eigenschaften der Maschinenstrukturen, die akzeptable Unwucht und die gewünschte Drehgeschwindigkeit sowie die akzeptablen Verlagerungen (Schrägstellungen) der Helle berücksichtigt. Diese Dämpfer können üblicherweise benutzte Dämpfer oder aktive Dämpfer sein, wie sie nachfolgend kurz beschrieben_ werden.

Es ist bereits festgestellt worden, daß es nicht

wünschenswert ist, bei Verwendung der oben beschriebenen "Niederfrequenz"-Dämpfer zu versuchen, die von einer unwucht herrührenden Bewegungen des Rotor &bgr; *» dMü>p^rten_; der mit hoher Geschwindigkeit in dem Behälter umläuft, was bei erhöhten Drehgeschwindigkeiten der Maschine durch Vibrationen mit hoher Frequenz zum Ausdruck kommt. TAn daher zu vermeiden, daß die Niederfrequenzdämpfer den genannten Hochfrequenz-Vibrationen ausgesetzt werden, wird neuerungsgemäß die Verwendung von geeign elastischen Däapfosgsfaffejm v&rgeselkea, die

g@ in teilte Mt jede» angeordnet sind. Scorch eine geeignete Wahl der elastisches Eigenschaften dieser Puffer hat aaa festgestellt, dai der eigentliche Dämpfer bei den Niederfrequenz-Bewegungen der Habe beansprucht wird» während die Hochfrequenz-Vibrationen, die auf diese Habe übertragen werden, im wesentlichen

i l'i J S J * &iacgr; 21 J

durch dl· erwlhitten elastischen Puffer absorbiert werden.

Bin nieht einschränkende« Beispiel der Neuerung let in der Zeichnung vera.naohaulicht, in der sum besseren Veretändnis des Standes der Technik in den Fig.l und 2 die Fig.l und 2 der französischen Patentanmeldung 85 02 012 wiedergegeben sind, während in den Fig.3 und 4 das erwähnte neuerungsgemäße Beispiel schematise)! veranschaulicht ist.
10

Fig.3 zeigt einen schematischen axialen Schnitt durch eine Ausfuhrungsform.

Fig.4 zeigt einen Schnitt durch eine Anordnung eines "Niederfrequenz"-Dämpfers, der in Reihe 2 elastische Dämpfungspuffer für "Hochfrequenz"-Vibrationen aufweist.

In Anbetracht der den Stand der Technik veranschaulichenden Fig.l und 2 mit ihren Bezugszeichen beginnen die Bezugszeichen der Fig.3 und 4 mit der Nr. 31.

In Fig.3 kann man folgendes erkennen:

- Den Antriebsmotor 31, der auf einem Rahmen 33 montiert ist, der seinerseits auf einer Betonplatte 45 befestigt ist.

- Die Antriebswelle 34, die au einem finde an einem umlaufenden Bebälter 35 befestigt und am anderen Ende

id »it Biise eines elastischen Kupplung 32 mit de» Motor 31 verbunden ist; diese elastische Kupplung gestatf*?*- es der Helle 34, eine winklige Schwenkbewegung um einen Gelenkpunkt im Zentrum des Kugeigelsr»' _szufOhxen. Man kann feststellen, daß die Welle 34 die Betonplatte 45 aufgrund einer öffnung 46 durchquert.

* deren Durchmesser ausreichend nahe dem Durchmesser der Welle sein soll, um einen gewissen Schutz nach außen sicherzustellen; dieser geringe Durchmesserunterschied zwischen der Welle und der öffnung hat zur Folge, daß es für die Welle unmöglich ist, eine zu große winklige Schwenkbewegung auszuführen.

- Zwei Kugellager 36, die die Welle 34 mit einer Nabe 37 verbinden, die ihrerseits mit einem Winkelgelenk, wie z.B. einem Kugelgelenk 39 fest verbunden ist. Dieses Kugelgelenk, dessen fester Teil durch eine Plattform 40 am Rahmen befestigt ist, gestattet der Nabe eine Schwenkbewegung um die Achse dieses Kugelgelenks. Die Nabe ist außerdem an ihrem oberen Teil mit einer Platte 38 versehen, die als Rückführelement, eventuell mit Hilfe von Druckfedern (Kompressionsfedern) 41, dient, um die Nabe in ihre vertikale Position zurückzuführen.

- Die Niederfrequenz-Dämpfer 42 gemäß dieser Neuerung.

Diese Dampfer, die an sich bekannt sind und deren | Charakteristika durch Berechnung und Versuche be- \ stimmt werden können, verbinden somit den unteren Teil | der Nabe 37 mit dam fasten Rahmen 33. Wie oben angegeben worden ist, sind die·· Dämpfer horizontal (wenn •ich di· Maschin« im Ruhezustand befindet) aowi« radial gegenüber dar Wall« 34 angeordnet.

Xn Fig.4 erkennt man «inen aohamatisehen Schnitt durch ein« Anordnung «in·· Dämpfer·, dar, in Reih· bzw. in Serie, mit zwei elastischen Puffern versehen ist, die die Dämpfung von Hochfrequenz-Vibrationen sicherstellen.

Xn dieser flg.4 erkennt ment
•&bgr;

- Die Habe 37, den Rahmen 33 und den Niederfrequenz-Dämpfer 42. Der verwendete Dampfer, der vorzugsweise ein hydraulischer Teleskopdämpfer ist, ist mit der Habe 37 durch ein Gelenk 43 und mit dem Rahmen durch

&dgr; Einschaltung von elastischen Puffern verbunden (wenn man keine elastischen Puffer verwendet, wird der Dämpfer mit dem Rahmen mittels eines nicht veranschaulichten Gelenks verbunden sein).

- Die beiden elastischen Puffer 47, die am Rahmen 33 mittels zweier Scheiben bzw. Unterlegscheiben 48 festgespannt sind, die auf einer Gewindestange 49 festgelegt sind, die ihrerseits am Dämpfer 42 befestigt ist.

Anstelle des zuvor beschriebenen Niederfrequenz-Dämpfers kann man vorteilhaft passive, aber einstellbare hydraulische Dämpfer verwenden.

Auf diese Weise kann der eigentliche Dämpfer durch einen doppelt wirkenden Hubzylinder gebildet sein, der mit sich selbst eine Schleife bildet und in dieser Schleife ein Drosselventil enthält, das eine Regelung der Dämpfungsvariation gestattet. Dieses Ventil kann eine progressive Regelung oder eine Regelung in aufeinanderfolgenden Stufen haben.

Das Prinzip könnte sein, da &bgr; die Drosselung mit Hilfe des Ventile umso mehr erhöht wird, wenn sich die Bewegung des Kugelgelenke verstärkt. Is. Falle einer stufenweisen Regelung kann man annehmen, dafi drei Stellungen ausreichend sind, um alle Betriebsbedingungen abzudecken.

Nachfolgend seien ganz kurz numerische Werte für eine Maschine nach dieser Neuerung angegeben« 3&bgr;

&Iacgr; &igr; &igr;"·

&igr; · i I &igr;

ill! I···

	/⁽ * ·· ·· ·· ·« ·· • ·· * * «» <« «· ··· ·* »· ·· ·· ·· 8
&igr;	- Die Pendelmaschine ist mit einem elastischen Behälter {35} mit einer Masse von 400 kg und einem Durchmesser von 1 m versehen;
5	- dieser Behälter ist mit einer Welle (34) mit einer Hasse von 300 kg verbunden; der Abstand vom Rotations zentrum des Kugelgelenks (39) zum Gravitationszentrum des umlaufenden Behälters (35) beträgt 2 m;
10	- A-fo nrapfnaiA Dr-«>hg>tr!fnnnrHgV(»-i t- dee Bphlltsrs be trägt 1.500 U/min oder 157 rad/s;
	- die nominelle Betriebsunwucht beträgt 2 kg;
16	- die akzeptable Verlagerung des Behälters (bestimmt durch den Raum zwischen der Welle 34 und der in die Platte 45 eingearbeiteten öffnung) beträgt 10 mm;
20	- die Federn (41) bringen eine Winkelsteifigkeit von l,10⁵ Nm/rad mit sich.
	Unter diesen Bedingungen
26	- beträgt der Schwenkwinkel der Welle um das Rotations zentrum des Drehgelenks bei der nominalen Geschwin digkeit 10~ rad und die korrespondierende Verlagerung des Gravitationszentrums des Behälters 2 &khgr; 10" m;
30	- beträgt die akzeptable Verlagerung des Behälters 10 mm und der maximale Rotationswinkel der Welle 5,10"³ rad»
36	- damit beträgt der Dämpfungekoeffizient, der für den Durchgang der Eigenfrequenz netwendig ist, 0/1, der erforderliehe Dänpfungswert 11.300 M/m/s und die
	''JKj .1.Ut &igr; ·..«

Schwingung der Eigenfrequenz 7,07 rad/s;

beträgt die hierdurch auf den Rahmen (33) übertragene Kraft 200 N.

U'tiJ

Claims

t ·· ■· ·· *t ·· r■ a' 1 Ba 6710 Sdratzansprflehes

1. Umlaufende Maschine des Pendeltyps, enthaltend eine Helle (34), die rait einem umlaufenden Behälter (35) verbunden und mit einem Motor (31) für ihren Drehantrieb gekuppelt ist, wobei diese Welle (34) von einer Habe (37) umgeben und mit dieser Nabe verbunden ist, die an einem Hinkelgelenk (oder Kugelgelenk, 39) befestigt ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß unterhalb des Winkelgelenks (39) wenigstens zwei Niederfrequenz-Vibrationsdämpfer (42) horizontal

und radial zur Welle (34) angeordnet sind, wobei jeder Dämpfer einerseits an der Nabe (37) und andererseits an einem festen Bahnen (33) befestigt ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dafi jeder Dampfer in Reihe mit den genanntem eigentlichen Niederfrequenz-Dämpfern wenigstens einen elastischen Dämpfubgspuffer (47) mit Vibrationen von erhöhter Frequenz enthält.

iiii «·< · · &igr;·