CH355627A - Device for measuring unbalance in rotors of high-speed machines - Google Patents

Device for measuring unbalance in rotors of high-speed machines

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CH355627A
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CH
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rotor
receiver
voltage
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wattmeter
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German (de)
Inventor
Jaroslav Dr Ing Nemec
Kuhn Ludvik
Original Assignee
Jaroslav Dr Ing Nemec
Kuhn Ludvik
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/14Determining imbalance
    • G01M1/16Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested
    • G01M1/22Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested and converting vibrations due to imbalance into electric variables

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Balance (AREA)

Description

  

  
 



  Einrichtung zur Unwuchtmessung bei Rotoren hochtouriger Maschinen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Unwuchtmessung zwecks dynamischer Auswuchtung von Rotoren hochtouriger Maschinen.



   Es ist bekannt, dass ein wattmetrisches System eines der vorteilhaftesten Hilfsmittel zur dynamischen Auswuchtung von Rotoren darstellt, die insbesondere bei der Anwendung von hohen Umlaufzahlen von Bedeutung ist. Das Prinzip der wattmetrischen Methoden beruht darin, dass eine der Spulen eines empfindlichen Wattmeters durch die Ausgangsspannung eines elektrischen Vibrationspickups gespeist wird, das sich in der Nähe der Lagerung des umlaufenden Rotors befindet, während die zweite Spule durch eine harmonische Spannung aus einem Hilfsgenerator mit beliebig einstellbarer Phase gespeist wird, wobei der Hilfsgenerator mit dem Rotor mechanisch gekuppelt ist und so dieselbe Drehzahl aufweist. Die Phase dieser zweiten Spannung ist durch Verdrehen des Stators dieses Hilfsgenerators beliebig einstellbar.



  Der Stator ist mit einer Skala versehen, auf welcher die Phase der Spannung an der zweiten Wattmeterspule abgelesen werden kann. Bei der Messung wird der auszuwuchtende Rotor mit der gewünschten Drehzahl angetrieben, wobei die durch Unwucht bedingten Schwingungen im Vibrationspickup eine Ausgangs-Wechselspannung erzeugen. Beim Verdrehen des Hilfsgeneratorstators wird der Wattmeterausschlag Null, wenn die Phasenverschiebung der Spannungen an den beiden Spulen 90 oder 2700 beträgt, und maximal im Falle einer Phasenverschiebung von 0 oder 1800. Der maximale Wattmeterausschlag ist dabei ein Mass für die Unwucht. Die Einrichtung kann geeicht werden durch Anbringen einer bekannten Unwuchtmasse an einer bestimmten Stelle am Rotor und Wiederholen der Messung; Betrag und Lage der zur Auswuchtung erforderlichen Masse können hierauf in bekannter Weise rechnerisch ermittelt werden.



   Die Vibrationen in den Lagern entstehen jedoch nicht nur unter der Einwirkung des unausgewuchteten Rotors. Ausser den Vibrationen von einer mit der Rotordrehzahl identischen Frequenz wirken auf das Vibrationspickup auch Komponenten von höheren Frequenzen ein, die hauptsächlich durch den Einfluss von Wälzlagern oder dergleichen hervorgerufen werden. Bei der Untersuchung der Unwucht bezüglich ihrer Grösse und Phase muss man mittels eines empfindlichen Wattmeters aus dem verzerrten Verlauf nur die der Unwucht proportionale Spannung herausfiltrieren.

   Es ist deshalb erforderlich, dass der durch die zweite Spule fliessende Strom einen harmonischen Verlauf mit einer bei allen Einstellungen des Hilfsgeneratorstators konstanten Amplitude aufweist, denn dann ist, wie bekannt, der durch das Skalarprodukt der Vektoren der durch die beiden Spulen fliessenden Ströme gegebene Wattmeterausschlag tatsächlich proportional der Spannung aus dem Pickup multipliziert mit dem Kosinus der Phasenverschiebung zwischen den beiden Spannungen.



   Die bisher ausgeführten Einrichtungen zur dynamischen Auswuchtung gemäss der   wattmetrischen    Methode kennzeichnen sich durch die folgenden Merkmale:
Der Hilfsgenerator ist über eine elastische Kupplung an die Welle des auszuwuchtenden Rotors angeschlossen. Der Stator des Hilfsgenerators ist drehbar und mit einer geeigneten Skala versehen, welche die Phase der Hilfsgeneratorspannung anzeigt. Durch Drehung des Stators während der Messung wird der Wattmeterausschlag zum Verschwinden gebracht, womit die Phasenlage der Rotorunwucht bestimmt ist.



  Wenn der Ausschlag des Wattmeters null ist, ist die Empfindlichkeit am grössten.  



   Während der   Rotorauswuchtung    wird oft bei der Eichung eine elektrische Kompensation des Unwuchtsignals durchgeführt, um den Einfluss der künstlich angebrachten Unwucht von bekannter Grösse und Lage zu bestimmen. Diese sogenannte elektrische Auswuchtung wird bei den bestehenden Einrichtungen durch   Kompensation    der Ausgangsspannungen des Vibrationspickups durchgeführt, und zwar mittels harmonischer Referenzspannungen, die man aus weiteren Hilfsgeneratoren erhält, welche ebenfalls an die Welle des umlaufenden Rotors angeschlossen sind. Da sowohl die Phase als auch die Amplitude der Referenzspannungen eingestellt werden müssen, erfordern die bestehenden Einrichtungen eine verhältnismässig komplizierte Schaltung, bestehend z. B. aus Vierpolen mit Elektronenröhren, Umschaltern, Kondensatoren und Potentiometern.

   Das Verändern dieser Referenzspannungen ist mit bedeutenden Schwierigkeiten verbunden, da eine Phasenänderung die Amplitude beeinflusst und umgekehrt, so dass eine Einstellung die mehrfache Wiederholung des ganzen Vorganges mit fortschreitenden Korrekturen erfordert.



   Ein weiterer schwerwiegender Nachteil der bis her verwendeten Einrichtungen besteht darin, dass beim Messen der Phase und der Amplitude der Unwucht der Stator des Hilfsgenerators derart gedreht werden muss, dass das Wattmeter vom Nullausschlag auf den Maximal ausschlag übergeht und umgekehrt.



  Da die Messeinrichtung in der Regel von dem aus  zuwuchtenden    Rotor ziemlich weit entfernt ist insbesondere bei der Auswuchtung im Betrieb -, muss ein Arbeiter die drehbaren Statoren bedienen, während der andere beim Messtisch beschäftigt ist.



  Selbst wenn diese beiden Arbeiter in vollkommenem Einklang zusammenarbeiten, kommen oft Fälle von unvollkommener, ja sogar fehlerhafter Messung vor.



   Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Vereinfachung und vor allem Zentralisierung der zur dynamischen Auswuchtung von Rotoren erforderlichen Unwuchtmessung. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist gekennzeichnet durch einen Geber in Form eines elektrischen Generators mit einem gleich  stromerregten,    mit dem auszuwuchtenden Rotor mechanisch zu kuppelnden Rotor und einer dreiphasigen Statorwicklung, die in beliebiger Entfernung vom Geber angeordnet werden kann, durch mit der Statorwicklung des Gebers über ein Dreiphasennetzwerk verbundene Empfängermittel, enthaltend mindestens zwei Empfänger mit je einer dreiphasigen, vom genannten Dreiphasennetzwerk gespeisten Statorwicklung, welche ein mit der Drehzahl des auszuwuchtenden Rotors synchrones Drehfeld erzeugt, und mit je einem in der Drehlage einstellbaren, gegen ungewollte Verdrehung gesicherten,

   bewickelten Rotor, in dessen Wicklung das genannte Drehfeld eine Wechselspannung induziert, wobei die Phasenlage der Wechselspannungen beider Empfängerrotoren durch Verdrehen derselben unabhängig voneinander einstellbar ist, einen elektromechanischen Schwingungsabtaster, welcher eine für die durch Unwucht des auszuwuchtenden Rotors erzeugten Vibrationen charakteristische Wechselspannung abgibt, und ein Wattmeter mit zwei Spulen, dessen eine von der Ausgangsspannung des ersten Empfängers und dessen andere von einer aus den Ausgangsspannungen des zweiten Empfängers und des Schwingungsabtasters abgeleiteten Spannung gespeist wird.



   Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels, welches schematisch in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.



   An die Welle des in Lagern 1' und 1" umlaufenden, auszuwuchtenden Rotors 1 ist als Geber ein Generator 2 elastisch angeschlossen, der eine in Dreieck geschaltete Statorwicklung und einen durch Gleichstrom aus einer Batterie 3 erregten, zweipoligen Rotor aufweist.



   Das erzeugte magnetische Drehfeld des Rotors induziert in der Statorwicklung eine Dreiphasenspannung, deren Frequenz mit der Drehzahl des Rotors 1 identisch ist und deren Phasen um 1200 gegeneinander verschoben sind. Diese Spannung wird in die Messapparatur geleitet, die vom Rotor 1 und dem Generator 2 beliebig entfernt sein kann.



   In der Messapparatur sind als Empfänger drei Regeltransformatoren 4, 5 und 6 vorhanden, die ähnlich wie der Geber 2 mit dreiphasigen Statorwicklungen 40, 50, 60 und mit gegen ungewollte Drehung gesicherten zweipoligen Rotoren 41, 51, 61 versehen sind. Die Statorwicklungen der Empfänger 4, 5 und 6 sind alle in gleicher Weise (d. h. entweder in Dreieck wie im Schema dargestellt oder in Stern) an die Dreiphasenleitung angeschlossen, die vom Stator des Senders 2 gespeist wird.



   In den Empfängern 4, 5 und 6 werden deshalb bei drehendem Rotor 1 magnetische Drehfelder gebildet, die in den Wicklungen der Rotoren 41, 51 und   61    harmonische Spannungen induzieren, deren Frequenz mit der Drehzahl des Rotors 1 identisch ist. Die Phasen dieser sogenannten Referenzspannungen können jedoch leicht geändert werden, da die Wellen der Rotoren 41, 51 und 61 aus der Messtischplatte herausgeführt und mit Drehknöpfen versehen sind, die mit Skalen, eingeteilt von 0 bis 3600, zusammenwirken und welche die Rotoren 41, 51 und 61 in jede beliebige Lage zu drehen gestatten.



   Das Wattmeter 7 ist mit der einen Spule an die Wicklung des Rotors 41 angeschlossen und dient zur Bestimmung von Phase und Amplitude der Unwucht des Rotors 1.



   Die Einrichtung enthält auch zwei elektromcchanische Schwingungsabtaster 9 und 10, welche mit den Lagern   1' und      1" des    Rotors 1 verbunden sind.



  Die Ausgangswechselspannung des Schwingungsabtasters 9 wird einem Verstärkerkreis 11 zugeführt, in welchem sie nach gebührender Verstärkung gegebenenfalls zur Ausgangswechselspannung vektoriell addiert wird, welche vom Rotor 51 über ein Potentiometer 15 und den Schalter 13 hergeleitet wird.  



  Das Potentiometer 15 ist mit seinem vollen Widerstand an der Wicklung des Rotors 51 des Empfängers 5 angeschlossen, und der verstellbare Abgriff des Potentiometers ist mit dem Schalter 13 verbunden. In gleicher Weise ist der Schwingungsabtaster 10 am Verstärker 12 angeschlossen, der über den Schalter 14 und das Potentiometer 16 mit der Wicklung des Rotors 61 des Empfängers 6 verbunden ist. Die Wicklungsweise dieses Teiles der Einrichtung wird weiter unten beschrieben.



   Die Ausgänge der beiden Verstärker 11 und   12    sind mit einem Netzwerk 8 verbunden, an dessen Ausgang die zweite Spule des Wattmeters 7 angeschlossen ist. Das Netzwerk 8 enthält einen (nicht dargestellten) Umschalter. In der einen Stellung dieses Schalters ist die dem Wattmeter 7 zugeleitete Spannung proportional der Summe der Ausgangsspannung des Verstärkers 11 und einem beliebigen Bruchteil der Ausgangsspannung des Verstärkers 12; in der anderen Schalterstellung ist die dem Wattmeter 7 zugeführte Spannung proportional der Summe der Ausgangsspannung des Verstärkers 12 und einem beliebigen Bruchteil der Ausgangsspannung des Verstärkers 11. Ausser dem genannten Umschalter enthält das Netzwerk 8 deshalb zwei Einstellknöpfe zur unabhängigen Einstellung der genannten Bruchteile der Ausgangsspannungen der Verstärker 11 und 12.



   Während des Messvorganges wird das Wattmeter 7 einerseits vom Ausgang des Empfängers 4 und anderseits vom Ausgang des Netzwerkes 8 dauernd gespeist. Der auszuwuchtende Rotor 1 wird auf die gewünschte Drehzahl gebracht, und bei geöffneten Schaltern 13 und 14 wird der Rotor 41 des Empfängers 4 in diejenige Lage verdreht, in welcher der Ausschlag des Wattmeters 7 Null oder wenigstens minimal ist. Die Anwesenheit von bestimmten Oberwellen in der durch Unwucht bedingten Schwingung des Rotors 1 kann zur Folge haben, dass der Wattmeterausschlag nicht vollständig zum Verschwinden gebracht werden kann. Die erwähnten Einstellmittel im Netzwerk 8 geben die Möglichkeit, starke Unterschiede zwischen den Ausgangsspannungen der Schwingungsabtaster 9 und 10 zu kompensieren.

   Es wird hierauf die Winkellage des Rotors 41 abgelesen und der Rotor um   90"    verdreht, worauf der Ausschlag des Wattmeters 7 abgelesen wird. Diese beiden Ablesungen sind ein Mass für die zu korrigierende Unwucht des Rotors 1. Die Schalter 13 und 14 werden hierauf geschlossen und die Rotoren 51 und 61 sowie die Potentiometer 15 und 16 so lange verstellt, bis der Wattmeterausschlag für alle Drehlagen des Rotors 41 Null ist. Ist dieser Abgleich erreicht, so sind die von den Schwingungsabtastern 9 und 10 abgegebenen Signale vollständig kompensiert. Nun wird der Rotor 1 gestoppt, eine Unwucht von bekannter Masse an einer genau bestimmten Stelle am Rotor 1 befestigt und der Rotor wieder auf die gewünschte Drehzahl gebracht.

   Bei geschlossenen Schaltern 13 und 14 und der vorher ermittelten Einstellung der Rotoren 51 und 61 sowie der Potentiometer 15 und 16 wird der Rotor 41 hierauf wieder verdreht, bis der Wattmeterausschlag wieder minimal ist bzw. ganz verschwindet. Die betreffende Lage des Rotors 41 wird erneut abgelesen, der Rotor 41 um   90o    verdreht und der sich dabei ergebende Wattmeterausschlag notiert. Diese zwei Ablesungen sind ein Mass für die Unwucht des Rotors 1, welche durch die künstlich aufgebrachte, bekannte Masse in bekannter Lage hervorgerufen wird. Es ist möglich, aus den beiden so erhaltenen Wertepaaren die Masse und Lage des Abgleichgewichtes rechnerisch zu bestimmen, welches erforderlich ist, nach Entfernung der künstlich aufgebrachten, bekannten Masse den Rotor auszuwuchten.

   Nach Befestigung des auf diese Weise ermittelten Gewichtes wird bei geschlossenen Schaltern 13 und 14 das erzielte Ergebnis nachgeprüft und, falls erforderlich, eine Korrektur vorgenommen, wofür der beschriebene Messvorgang zu wiederholen ist.



   Die Vorzüge der beschriebenen und dargestellten Einrichtung kann man kurz in folgenden Punkten zusammenfassen: a) Die Genauigkeit der Ablesung wird erhöht und die Arbeit beschleunigt, denn die Einstellung der Phase und/oder Amplitude der Spannung jedes Empfängers kann von einer einzigen Person unter gleichzeitiger Beobachtung des Wattmeters ausgeführt werden. b) Die Kompensation oder elektrische Auswuchtung des Rotors ist einfach, da die Anderungen der Amplitude und der Phase der harmonischen Spannungen voneinander völlig unabhängig sind. c) Die beschriebene Einrichtung ist einfacher als die bisher verwendeten Einrichtungen, da gewisse Einstellelemente wegfallen, die früher in den Kompensationskreisen der Schwingungsabtaster erforderlich waren.   



  
 



  Device for measuring unbalance in rotors of high-speed machines
The invention relates to a device for measuring unbalance for the purpose of dynamic balancing of rotors of high-speed machines.



   It is known that a wattmetric system is one of the most advantageous tools for dynamic balancing of rotors, which is particularly important when using high numbers of revolutions. The principle of the wattmetric methods is based on the fact that one of the coils of a sensitive wattmeter is fed by the output voltage of an electrical vibration pick-up, which is located near the bearing of the rotating rotor, while the second coil is fed by a harmonic voltage from an auxiliary generator that can be adjusted as required Phase is fed, the auxiliary generator is mechanically coupled to the rotor and thus has the same speed. The phase of this second voltage can be adjusted as required by rotating the stator of this auxiliary generator.



  The stator has a scale on which the phase of the voltage on the second wattmeter coil can be read. During the measurement, the rotor to be balanced is driven at the desired speed, whereby the vibrations caused by the unbalance in the vibration pickup generate an output alternating voltage. When the auxiliary generator stator is turned, the wattmeter deflection is zero if the phase shift of the voltages on the two coils is 90 or 2700, and at most if the phase shift is 0 or 1800. The maximum wattmeter deflection is a measure of the imbalance. The device can be calibrated by attaching a known unbalanced mass to a specific point on the rotor and repeating the measurement; The amount and position of the mass required for balancing can then be calculated in a known manner.



   The vibrations in the bearings are not only caused by the action of the unbalanced rotor. In addition to the vibrations of a frequency identical to the rotor speed, components of higher frequencies also have an effect on the vibration pickup, which are mainly caused by the influence of roller bearings or the like. When examining the unbalance with regard to its size and phase, you only have to filter out the voltage proportional to the unbalance from the distorted curve using a sensitive wattmeter.

   It is therefore necessary that the current flowing through the second coil has a harmonic curve with an amplitude that is constant for all settings of the auxiliary generator stator, because then, as is known, the wattmeter reading given by the scalar product of the vectors of the currents flowing through the two coils is actually proportional to the voltage from the pickup multiplied by the cosine of the phase shift between the two voltages.



   The devices used to date for dynamic balancing according to the wattmetric method are characterized by the following features:
The auxiliary generator is connected to the shaft of the rotor to be balanced via a flexible coupling. The stator of the auxiliary generator is rotatable and provided with a suitable scale which shows the phase of the auxiliary generator voltage. By rotating the stator during the measurement, the wattmeter deflection disappears, which determines the phase position of the rotor unbalance.



  When the wattmeter reads zero, the sensitivity is greatest.



   During the rotor balancing, electrical compensation of the unbalance signal is often carried out during calibration in order to determine the influence of the artificially attached unbalance of known size and position. This so-called electrical balancing is carried out in the existing devices by compensating the output voltages of the vibration pick-up using harmonic reference voltages obtained from additional auxiliary generators which are also connected to the shaft of the rotating rotor. Since both the phase and the amplitude of the reference voltages must be adjusted, the existing facilities require a relatively complicated circuit, consisting, for. B. from four-pole with electron tubes, switches, capacitors and potentiometers.

   Changing these reference voltages is associated with significant difficulties, since a phase change affects the amplitude and vice versa, so that an adjustment requires the entire process to be repeated several times with progressive corrections.



   Another serious disadvantage of the devices used so far is that when measuring the phase and the amplitude of the unbalance, the stator of the auxiliary generator must be rotated in such a way that the wattmeter changes from zero to maximum deflection and vice versa.



  Since the measuring device is usually quite far away from the rotor to be balanced, especially when balancing is in operation - one worker has to operate the rotating stators while the other is busy at the measuring table.



  Even when these two workers work together in perfect harmony, there are often cases of imperfect, even faulty, measurement.



   The present invention aims to simplify and above all centralize the imbalance measurement required for dynamic balancing of rotors. The device according to the invention is characterized by an encoder in the form of an electrical generator with a DC-excited rotor to be mechanically coupled to the rotor to be balanced and a three-phase stator winding which can be arranged at any distance from the encoder, through a three-phase network with the stator winding of the encoder Connected receiver means, containing at least two receivers, each with a three-phase stator winding fed by the said three-phase network, which generates a rotating field synchronous with the speed of the rotor to be balanced, and each with a rotating field that is adjustable in the rotational position and is secured against undesired rotation,

   wound rotor, in the winding of which said rotating field induces an alternating voltage, whereby the phase position of the alternating voltages of both receiver rotors can be set independently by rotating them, an electromechanical vibration scanner, which emits an alternating voltage characteristic of the vibrations generated by the unbalance of the rotor to be balanced, and a wattmeter with two coils, one of which is fed by the output voltage of the first receiver and the other of which is fed by a voltage derived from the output voltages of the second receiver and the vibration scanner.



   The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment which is shown schematically in the drawing.



   A generator 2, which has a delta-connected stator winding and a two-pole rotor excited by direct current from a battery 3, is elastically connected to the shaft of the rotor 1 to be balanced, rotating in bearings 1 'and 1 ".



   The generated rotating magnetic field of the rotor induces a three-phase voltage in the stator winding, the frequency of which is identical to the speed of the rotor 1 and the phases of which are shifted from one another by 1200. This voltage is fed into the measuring apparatus, which can be at any distance from the rotor 1 and the generator 2.



   In the measuring apparatus there are three regulating transformers 4, 5 and 6 as receivers which, like the transmitter 2, are provided with three-phase stator windings 40, 50, 60 and with two-pole rotors 41, 51, 61 secured against unwanted rotation. The stator windings of the receivers 4, 5 and 6 are all connected in the same way (i.e. either in a triangle as shown in the diagram or in a star) to the three-phase line fed by the stator of the transmitter 2.



   In the receivers 4, 5 and 6, rotating magnetic fields are therefore formed when the rotor 1 rotates, which induce harmonic voltages in the windings of the rotors 41, 51 and 61, the frequency of which is identical to the speed of the rotor 1. However, the phases of these so-called reference voltages can easily be changed, as the shafts of the rotors 41, 51 and 61 are led out of the measuring table top and are provided with rotary knobs that work together with scales, graduated from 0 to 3600, and which the rotors 41, 51 and Allow 61 to rotate in any position.



   One coil of the wattmeter 7 is connected to the winding of the rotor 41 and is used to determine the phase and amplitude of the unbalance of the rotor 1.



   The device also contains two electro-mechanical vibration sensors 9 and 10, which are connected to the bearings 1 'and 1 "of the rotor 1.



  The alternating output voltage of the vibration scanner 9 is fed to an amplifier circuit 11 in which, after appropriate amplification, it is vectorially added to the alternating output voltage, which is derived from the rotor 51 via a potentiometer 15 and the switch 13.



  The potentiometer 15 is connected with its full resistance to the winding of the rotor 51 of the receiver 5, and the adjustable tap of the potentiometer is connected to the switch 13. In the same way, the vibration scanner 10 is connected to the amplifier 12, which is connected to the winding of the rotor 61 of the receiver 6 via the switch 14 and the potentiometer 16. The way in which this part of the device is wound is described below.



   The outputs of the two amplifiers 11 and 12 are connected to a network 8, to whose output the second coil of the watt meter 7 is connected. The network 8 contains a switch (not shown). In one position of this switch, the voltage fed to the wattmeter 7 is proportional to the sum of the output voltage of the amplifier 11 and any fraction of the output voltage of the amplifier 12; In the other switch position, the voltage fed to the wattmeter 7 is proportional to the sum of the output voltage of the amplifier 12 and any fraction of the output voltage of the amplifier 11. In addition to the switch mentioned above, the network 8 therefore contains two setting buttons for independent setting of the mentioned fractions of the amplifier output voltages 11 and 12.



   During the measurement process, the wattmeter 7 is continuously fed on the one hand from the output of the receiver 4 and on the other hand from the output of the network 8. The rotor 1 to be balanced is brought to the desired speed, and with the switches 13 and 14 open, the rotor 41 of the receiver 4 is rotated into the position in which the deflection of the wattmeter 7 is zero or at least minimal. The presence of certain harmonics in the vibration of the rotor 1 caused by imbalance can have the consequence that the wattmeter deflection cannot be made to completely disappear. The mentioned setting means in the network 8 make it possible to compensate for large differences between the output voltages of the vibration sensors 9 and 10.

   The angular position of the rotor 41 is then read and the rotor is rotated by 90 ", whereupon the deflection of the wattmeter 7 is read. These two readings are a measure of the unbalance of the rotor 1 to be corrected. The switches 13 and 14 are then closed and the rotors 51 and 61 and the potentiometers 15 and 16 are adjusted until the wattmeter reading is zero for all rotational positions of the rotor 41. Once this adjustment has been achieved, the signals emitted by the vibration sensors 9 and 10 are completely compensated 1 stopped, an imbalance of known mass attached to a precisely defined point on the rotor 1 and the rotor brought back to the desired speed.

   With switches 13 and 14 closed and the previously determined setting of rotors 51 and 61 and potentiometers 15 and 16, rotor 41 is then rotated again until the wattmeter deflection is minimal again or disappears completely. The relevant position of the rotor 41 is read again, the rotor 41 is rotated by 90o and the resulting wattmeter reading is noted. These two readings are a measure of the imbalance of the rotor 1, which is caused by the artificially applied, known mass in a known position. From the two pairs of values obtained in this way, it is possible to computationally determine the mass and position of the balancing weight, which is necessary to balance the rotor after removing the artificially applied, known mass.

   After the weight determined in this way has been fixed, the result obtained is checked with the switches 13 and 14 closed and, if necessary, a correction is made, for which the measurement process described must be repeated.



   The advantages of the device described and illustrated can be briefly summarized in the following points: a) The accuracy of the reading is increased and the work is accelerated, because the adjustment of the phase and / or amplitude of the voltage of each receiver can be done by a single person while observing the Wattmeter are running. b) The compensation or electrical balancing of the rotor is easy because the changes in amplitude and phase of the harmonic voltages are completely independent of each other. c) The device described is simpler than the devices previously used, since certain setting elements that were previously required in the compensation circuits of the vibration scanner are omitted.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Unwuchtmessung zwecks dynamischer Auswuchtung von Rotoren hochtouriger Maschinen, gekennzeichnet durch einen Geber (2) in Form eines elektrischen Generators mit einem gleichstromerregten, mit dem auszuwuchtenden Rotor (1) mechanisch zu kuppelnden Rotor und einer dreiphasigen Statorwicklung, durch mit der Statorwicklung des Gebers über ein Dreiphasennetzwerk verbundene Empfängermittel (4, 5, 6) enthaltend mindestens zwei Empfänger (4, 5) mit je einer dreiphasigen, vom genannten Dreiphasennetzwerk gespeisten Statorwicklung (40, 50), welche ein mit der Drehzahl des auszuwuchtenden Rotors (1) synchrones Drehfeld erzeugt, und mit je einem in der Drehlage einstellbaren, gegen ungewollte Verdrehung gesicherten, bewickelten Rotor (41, 51), in dessen Wicklung das genannte Drehfeld eine Wechselspannung induziert, PATENT CLAIM Device for unbalance measurement for the purpose of dynamic balancing of rotors of high-speed machines, characterized by an encoder (2) in the form of an electrical generator with a DC-excited rotor to be mechanically coupled to the rotor (1) to be balanced and a three-phase stator winding, through to the stator winding of the encoder a three-phase network connected receiver means (4, 5, 6) containing at least two receivers (4, 5) each with a three-phase stator winding (40, 50) fed by the said three-phase network, which generates a rotating field synchronous with the speed of the rotor (1) to be balanced , and each with a wound rotor (41, 51) which can be adjusted in its rotational position and is secured against unwanted rotation, in the winding of which said rotating field induces an alternating voltage, wobei die Phasenlage der Wechselspannungen beider Empfängerrotoren durch Verdrehen derselben unabhängig voneinander einstellbar ist, einen elektromechanischen Schwingungsabtaster (9), welcher eine für die durch Unwucht des auszu wuchtenden Rotors (1) erzeugten Vibrationen charakteristischen Wechselspannung abgibt, und ein Wattmeter (7) mit zwei Spulen, dessen eine von der Ausgangsspannung des ersten Empfängers (4) und dessen andere von einer aus den Ausgangsspannungen des zweiten Empfängers (5) und des Schwingungsabtasters (9) abgeleiteten Spannung gespeist wird. whereby the phase position of the alternating voltages of the two receiver rotors can be set independently by rotating the same, an electromechanical vibration scanner (9) which emits an alternating voltage characteristic of the vibrations generated by the unbalance of the rotor (1) to be balanced, and a wattmeter (7) with two coils one of which is fed by the output voltage of the first receiver (4) and the other by a voltage derived from the output voltages of the second receiver (5) and the vibration sensor (9). UNTERANSPRUCH Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter elektromechanischer Schwingungsabtaster (10) vorgesehen ist, welcher einem dritten, vom Dreiphasennetzwerk gespeisten Empfänger (6) zugeordnet ist, und dass Mittel (8) vorgesehen sind zum Kombinieren der von den Ausgangsspannungen des zweiten Empfängers (5) und des ersten Schwingungsabtasters (9) abgeleiteten Spannung mit einer von den Ausgangsspannungen des dritten Empfängers (6) und des zweiten Schwingungsabtasters (10) abgeleiteten Spannung zwecks Speisung der zweitgenannten Spule des Wattmeters (7). UNDER CLAIM Device according to claim, characterized in that a second electromechanical vibration sensor (10) is provided, which is assigned to a third receiver (6) fed by the three-phase network, and that means (8) are provided for combining the output voltages of the second receiver ( 5) and the first vibration sensor (9) derived voltage with a voltage derived from the output voltages of the third receiver (6) and the second vibration sensor (10) for the purpose of feeding the second-mentioned coil of the wattmeter (7).
CH355627D 1956-02-13 1957-01-31 Device for measuring unbalance in rotors of high-speed machines CH355627A (en)

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