PL226195B1 - Urzadzenie do redukcji drgan w rezonansie przejsciowym wirnika z eliminatorem synchronicznym - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do redukcji drgań w rezonansie przejściowym wirnika z eliminatorem synchronicznym.

Urządzenie to znajduje zastosowanie w układach redukcji drgań niewyważonych maszyn wirnikowych.

Maszyny wirnikowe o znacznym i zmiennym w czasie niewyważeniu (wentylatory, wirówki odwadniające, bębny pralnicze, szlifierki itp.) stwarzają zagrożenie drganiami i hałasem dla pomieszczeń, w których są zainstalowane, sąsiednich urządzeń oraz obsługi. Jednym ze skutecznych środków redukcji amplitudy drgań tych maszyn jest zastosowanie eliminatora synchronicznego. Stanowi on zwykle osadzoną na wirniku maszyny komorę walcową częściowo wypełnioną zestawem elementów tocznych (np. kul) posiadających swobodę układania się w komorze. W przypadku elastycznego podłoża maszyny, na skutek zjawiska samo-synchronizacji kule wykazują samorzutną tendencję do takiego ułożenia się w komorze eliminatora by wyrównoważyć niewyważenie wirnika maszyny. Dzieje się to jednak dopiero po osiągnięciu przez wirnik obrotów o częstości wyższej od częstości drgań własnych maszyny na układzie podparcia elastycznego. Zatem podczas rozruchu i wybiegu wirnika występuje przejście maszyny przez rezonans w postaci niewyrównoważonej. Poruszające się wewnątrz komory kule dodatkowo utrudniają rozruch, zwiększając przy tym amplitudę drgań. Obu tym zjawiskom można zapobiec przez uchwycenie kul podczas rozruchu w pozycjach uzyskanych w zakresie częstości roboczej.

Eliminatory synchroniczne znane są na przykład z dokumentów patentowych U.S. 2,778,243, WO 03/098070 A1, WO 2006/033502 A1.

Urządzenia służące do uchwycenia kul podczas pracy eliminatora znane są z dokumentów patentowych US 4,075,909 oraz EP 0 434 270 A2.

W rozwiązaniu przedstawionym w dokumencie patentowym US 4,075,909, kule uchwycone są za pomocą elastycznego żebrowanego pierścienia. Na pierścieniu tym jest zamocowana tarcza z koncentrycznym otworem, która ma możliwość poruszania się w kierunku prostopadłym do osi wirnika. Wskutek niewyważenia wirnika, tarcza przemieszcza się w taki sposób aby zrównoważyć niewyważenie. W wyniku ruchu tarczy, użebrowana część pierścienia ugina się uwalniając kule i umożliwiając im zajęcie optymalnego położenia w celu wyrównoważenia wirnika. Gdy układ jest wyrównoważony, tarcza zajmuje współosiowe położenie z wirnikiem i każda z kul jest uchwycona za pomocą docisku elastycznej części pierścienia. Poza skomplikowaną budową, urządzenie posiada inną wadę. W trakcie pracy, kule są uwalniane tylko po stronie niewyważenia wirnika, natomiast po przeciwnej stronie siła zacisku jest zwiększana. Zablokowane kule uniemożliwiają przemieszczanie się uwolnionych kul, co utrudnia lub całkowicie uniemożliwia zajęcie przez nie odpowiedniej pozycji. W dokumencie tym rozpatrywany jest szczególny przypadek, kiedy kule wewnątrz komory eliminatora znajdują się po przeciwległych stronach, w praktyce jednak rozłożenie kul jest losowe i w związku z wyżej wymienioną wadą urządzenie nie zadziała poprawnie.

Rozwiązanie przedstawione w dokumencie EP 0 434 270 A2 charakteryzuje się prostą budową. Urządzenie zawiera elastyczny kołnierz, który na skutek siły odśrodkowej ugina się umożliwiając kulom przemieszczenie z bieżni, w której mogą się swobodnie poruszać do pozycji, w której blokowane są przez niewielki występ. Podczas ponownego rozruchu kule znajdują się w pozycji wyważającej wirnik. Wadą tego rozwiązania jest konieczność ręcznego odblokowania kul i umieszczenia ich w bieżni w przypadku gdy wirnik zmieni swoje niewyważenie. Ponadto, w trakcie ugięcia kołnierza kule przemieszczają się w kierunku promieniowym, co skutkuje zmianą niewyważenia całego układu wirnika i eliminatora. Może wpłynąć to na niedokładne ułożenie się kul w komorze, w której są blokowane.

Urządzenie do redukcji drgań w rezonansie przejściowym wirnika z eliminatorem synchronicznym, zawierające komorę walcową częściowo wypełnioną zestawem elementów tocznych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w komorze eliminatora znajduje się element elastyczny wypełniony cieczą, połączony ze zbiornikiem umieszczonym na obwodzie eliminatora i posiadającym elastyczne dno.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, na którym na figurze 1(a) przedstawiono urządzenie do redukcji drgań w rezonansie przejściowym wirnika z eliminatorem synchronicznym w początkowej fazie rozruchu maszyny, zaś na figurze 1(b) urządzenie do redukcji drgań w rezonansie przejściowym wirnika z eliminatorem synchronicznym, gdy wirnik osiągnie prędkość nadrezonansową.

PL 226 195 B1

W komorze eliminatora 1 znajduje się element elastyczny 2 wypełniony cieczą 3, połączony ze zbiornikiem 4 cieczy umieszczonym na obwodzie eliminatora i posiadającym elastyczne dno 5.

W początkowej fazie rozruchu maszyny, wirnik wykonuje obroty z niewielką prędkością i urządzenie według wynalazku przyjmuje postać jak na fig. 1(a) rysunku. Ścianki elementu elastycznego 2 utrzymują kule w uchwycie, uniemożliwiając im przemieszczanie się wewnątrz komory eliminatora. Dzięki temu, że kule w trakcie rozruchu nie przemieszczają się, rozruch maszyny odbywa się bez niekorzystnego oddziaływania kul. Gdy wirnik osiągnie prędkość nadrezonansową, siła bezwładności cieczy powoduje odkształcenie elastycznego dna 5, a w efekcie skurcz elementu elastycznego 2, co uwidoczniono na fig. 1(b). Prowadzi to do oswobodzenia kul i daje im możliwość ułożenia się w taki sposób, aby zrównoważyć niewyważenie pochodzące od wirnika. Jeśli w trakcie pracy urządzenia, niewyważenie zmieni się, kule skorygują odpowiednio swoje położenie. W trakcie wybiegu opisany wyżej proces przebiega odwrotnie. Gdy po wyłączeniu silnika maszyny roboczej wirnik zwalnia na skutek oporów, w wyniku oddziaływania sił sprężystości w elastycznym dnie 5 oraz zmniejszenia siły bezwładności cieczy zawartej w zbiorniku 4, element elastyczny 2 odkształca się do pierwotnej postaci chwytając kule. W ten sposób kule zachowują swoje położenie w trakcie spoczynku maszyny. Podczas ponownego uruchomienia silnika, maszyna jest wyważona i rozruch przebiega znacznie łagodniej. Wynalazek posiada również inną zaletę. Eliminator działa poprawnie przy założeniu, że znajdujące się wewnątrz kule mają możliwość przemieszczania się po całym obwodzie komory. Kiedy oś wirnika maszyny znajduje się w pozycji poziomej, siły ciężkości utrudniają (lub nawet uniemożliwiają) kulom wykonanie pełnego obrotu wokół osi wirnika. Może wystąpić wówczas sytuacja, kiedy kule tkwią na dnie komory i urządzenie nie działa poprawnie. Aby zapobiec temu problemowi, od eliminatorów wymaga się zapewnienia odpowiednio wysokiego współczynnika tarcia między kulami oraz między powierzchnią komory a kulami. Materiały o wysokim współczynniku tarcia charakteryzuje również wysoka ścieralność. W przypadku zastosowania gumowej okładziny na bieżni eliminatora, zagłębienie kul wskutek siły odśrodkowej utrudnia ich swobodne przemieszczanie a w efekcie precyzyjne ułożenie wewnątrz komory. Przedstawiony wynalazek rozwiązuje ten problem, gdyż kule w trakcie rozruchu są uchwycone. Eliminuje to konieczność zapewnienia odpowiedniej chropowatości powierzchni tocznej, co z kolei wpływa na wydłużenie żywotności urządzenia.

Urządzenie według wynalazku umożliwia uniknięcie generowanych drgań rezonansowych. Przy zachowaniu prostej budowy, urządzenie działa w pełni automatycznie, dostosowuje się do zmian niewyważenia wirnika i działa niezależnie od ułożenia kul w bieżni.

Claims (1)

1. Urządzenie do redukcji drgań w rezonansie przejściowym wirnika z eliminatorem synchronicznym, zawierające komorę walcową częściowo wypełnioną zestawem elementów tocznych, znamienne tym, że w komorze eliminatora (1) znajduje się element elastyczny (2) wypełniony cieczą (3), połączony ze zbiornikiem (4) umieszczonym na obwodzie eliminatora i posiadającym elastyczne dno (5).