DE1000613B - Method for eliminating the unbalance effect of a rotating body - Google Patents
Method for eliminating the unbalance effect of a rotating bodyInfo
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Description
Verfahren zur Beseitigung der Unwuchtwirkung eines rotierenden Körpers Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung der Unwuchtwirkung eines rotierenden Körpers, beispielsweise bei Zentrifugen, Schleudern, Turbinen u. dgl. Bei solchen Maschinen und Geräten verursacht die rotierende, nicht ausgewuchtete Masse übermäßige Erschütterungen, Ahnutzungen und Überbeanspruchungen, die sogar zerstörend wirken können.Method for eliminating the unbalance effect of a rotating body The invention relates to a method and a device for disposal the imbalance effect of a rotating body, for example in centrifuges, spinners, Turbines and the like. In such machines and devices, the rotating, does not cause balanced mass, excessive vibrations, wear and tear, which can even be destructive.
Um diese Gefahren zu beseitigen, ist es bereits bekannt, die auszuwuchtenden Massen mit Rinnen, Kanälen od. dgl. zur Aufnahme einer Ausgleichsflüssigkeit, wie z. B. Quecksilber, zu versehen, die sich bei Rotation entsprechend der vorhandenen Unwucht verteilt und diese ausgleicht. Auch sich verfestigende Massen wurden zur Beseitigung der Unwucht benutzt, um den erreichten Zustand der Auswuchtung gewissermaßen »einzufrieren «, indem die Ausgleichsmasse erhärtet. Die bekannten Verfahren haben verschiedene Nachteile. Die Ausgleichsfiüssigkeit hat z. B. das Bestreben, unterhalb der kritischen Drehzahl den Massenausgleich aufzuheben und eine etwa vorhandene Unwucht zu vergrößern und damit verstärkte Schüttelschwingungen zu erzeugen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß größere Unwuchten schwer beseitigt werden können, weil die Masse der Ausgleichsflüssigkeit im Verhältnis zur Masse des auszuwuchtenden rotierenden Körpers nicht ausreichend ist. Dies gilt besonders für solche Anordnungen, bei denen die Hauptmasse des rotierenden Körpers an der Peripherie liegt. In manchen Fällen können auch Kanäle oder Rinnen für eine Ausgleichsflüssigkeit überhaupt nicht angebracht werden. Erhärtende oder befestigte Ausgleichsmassen haben schließlich den Nachteil, daß sie sich bei Anderung der Unwucht nicht anpassen können. In order to eliminate these dangers, it is already known to have to be balanced Masses with grooves, channels or the like. To accommodate a compensating liquid, such as z. B. mercury, to be provided, which when rotated according to the existing Distributed unbalance and compensates for it. Solidifying masses also became Elimination of the unbalance used to the achieved state of balance as it were "Freeze" by hardening the leveling compound. The known procedures have various disadvantages. The compensation liquid has z. B. the endeavor below the critical speed to cancel the mass balance and any existing To enlarge the imbalance and thus to generate increased shaking vibrations. A Another disadvantage is that larger imbalances are difficult to remove, because the mass of the balancing fluid in relation to the mass of the one to be balanced rotating body is not sufficient. This applies in particular to such arrangements where the main mass of the rotating body is on the periphery. In some In cases, channels or channels for a compensating liquid cannot be used at all be attached. After all, hardening or fixed leveling compounds have the disadvantage that they cannot adapt to changes in the imbalance.
Die Erfindung geht einen anderen Weg, der diese Nachteile nicht besitzt. Sie besteht darin, daß der Körper, dessen Unwucht beseitigt werden soll, zusammen mit einem eine Flüssigkeit enthaltenden Behälter, in dem der Körper schwimmend in der Weise angeordnet ist, daß er sich in radialer Richtung verlagern und dabei durch Verdrängung die Flüssigkeitsverteilung im Innern des Behälters verändern kann, der Rotation unterworfen wird. Das Prinzip der Erfindung besteht mit anderen Worten darin, daß sich der Schwerpunkt des rotierenden Körpers in die kräftefreie Lage »einschwimmt«. The invention takes a different approach which does not have these disadvantages. It consists in that the body, the unbalance of which is to be removed, together with a container containing a liquid in which the body is floating in the way is arranged that he shift in the radial direction and thereby through Displacement can change the distribution of liquid inside the container, the Rotation is subjected. In other words, the principle of the invention is in that the center of gravity of the rotating body is in the force-free position "Swims in".
Bei einer Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der rotierende Körper, dessen Unwuchtwirkung beseitigt werden soll, durch einen oder mehrere Schwimmer oder Verlagerungskörper getragen, die in eine Flüssigkeit eintauchen, welche ihrerseits innerhalb eines ausgewuchteten rotierenden Behälters untergebracht ist. In an apparatus for practicing the method according to the invention the rotating body whose unbalance effect is to be eliminated is through a or several floats or displacement bodies carried in a liquid immerse, which in turn is inside a balanced rotating container is housed.
Es sind Mittel vorgesehen, um die Drehbewegung von dem Flüssigkeitsbehälter auf den Körper oder umgekehrt zu übertragen. Die Übertragung kann mechanisch, magnetisch, hydraulisch oder durch eine Kombination dieser Möglichkeiten erfolgen, die dem einzelnen Anwendungsfall angepaßt ist. Means are provided to prevent the rotary movement of the liquid container to be transferred to the body or vice versa. The transmission can be mechanical, magnetic, hydraulically or by a combination of these possibilities, which the individual Use case is adapted.
Diese Mittel können auch dazu dienen, den Körper (z. B. einen Zentrifugenrotor und seine Last) in eine annähernd zentrische Stellung zu bringen, wenn sich die Maschine in Ruhe befindet oder mit geringer Drehzahl umläuft. Es kann dafür gesorgt werden, daß die auf die Einzelteile des Apparates wirkenden Zentrifugalkräfte bei zunehmender Geschwindigkeit die Zentrierungswirkung der Übertragungsmittel vermindern oder aufheben, so daß keine nennenswerte Überlagerung mit der selbstauswuchtenden Wirkung der Vorrichtung eintritt. These funds can also be used to support the body (e.g. a centrifuge rotor and its load) in an approximately centric position when the Machine is at rest or is rotating at a low speed. It can be taken care of be that the centrifugal forces acting on the individual parts of the apparatus increasing speed reduce the centering effect of the transmission means or cancel, so that there is no significant overlap with the self-balancing Effect of the device occurs.
Der Rotor und seine Last kann zweckmäßig innerhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordnet werden, doch kann die relative Lage von Rotor und Last zum Flüssigkeitsbehälter auch umgekehrt werden. Die Unwuchtwirkung von großen und entsprechend geformten Körpern kann durch die Verwendung von mehr als einer der hier beschriebenen selbsttätigen Vorrichtungen ausgeglichen werden. The rotor and its load can expediently be inside the liquid container can be arranged, but the relative position of rotor and load to the liquid container also be reversed. The imbalance effect of large and appropriately shaped Bodies can be self-sufficient through the use of more than one of the described here Devices are compensated.
Die Erfindung wird an Hand der Ausführungsbeispiele und der Zeichnung erläutert, die mögliche Anwendungsfälle der Erfindung auf praktische Beispiele mehr oder weniger schematisch darstellt, und zwar zeigt Fig. I einen Schnitt durch eine Schleuder, einen Umlauftrockner oder eine Zentrifuge mit senkrechter Achse, Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt durch die Trommel einer Wasch- und Schleudermaschine mit horizontaler Achse, Fig. 3 einen Schnitt durch eine Zentrifuge für Molkerei- oder Laboratoriumszwecke, Fig. 4 und 5 ähnliche Schnitte durch andersartige Typen von Molkerei- oder Laboratoriumszentrifugen, Fig. 6 im Schnitt eine Anwendung der Erfindung auf eine Trockenschleuder, bei der mit Federn versehene Zentrierungsmittel vorgesehen sind, und Fig. 7, ebenfalls im Schnitt, eine Anwendung der Erfindung auf die Beseitigung der Unwuchtwirkung eines Rotors auf einer Welle. The invention is based on the exemplary embodiments and the drawing explains the possible applications of the invention to more practical examples or less schematically, namely shows Fig. I a Section through a centrifuge, a rotary dryer or a centrifuge with a vertical Axis, Fig. 2 shows a similar section through the drum of a washing and centrifuging machine with a horizontal axis, Fig. 3 is a section through a centrifuge for dairy or for laboratory purposes, sections similar to Figs. 4 and 5 through different types of dairy or laboratory centrifuges, Fig. 6 in section an application of the Invention of a centrifugal dryer, in which centering means provided with springs are provided, and Fig. 7, also in section, an application of the invention on eliminating the unbalance effect of a rotor on a shaft.
In Fig. I ist der Rotor 3, welcher die zu zentrifugierende Last trägt, deren Unwuchtwirkung ausgeglichen werden soll, in Form einer drehbaren Trommel einer Waschmaschine oder einer Schleuder mit senkrechter Achse dargestellt. Er besitzt einen ringförmigen Verdränger oder Schwimmerkörper 4, der irgendwie an seinem Umfang angebracht ist. Der Rotor 3 und der Verdrängungskörper sind innerhalb eines ausgewuchteten Flüssigkeitsbehälters 2 angeordnet, und zwar in einer äußeren Trommel, die die Flüssigkeit 5 aufnimmt. Eine Welle I hält und dreht den ausgewuchteten Flüssigkeitsbehälter 2. Um die Drehung vom Behälter 2 auf den Rotor 3 zu übertragen, sind federnde Mittel 8 oder andere federbelastete Vorrichtungen am Rand des Rotors 3 und um die Oberkante des Behälters 2 herum angeordnet. In Fig. I, the rotor 3, which carries the load to be centrifuged, whose imbalance is to be compensated, in the form of a rotatable drum Washing machine or a centrifuge shown with a vertical axis. He owns an annular displacer or float body 4 somehow attached to its circumference is appropriate. The rotor 3 and the displacement body are balanced within one Liquid container 2 arranged, in an outer drum that holds the liquid 5 records. A shaft I holds and rotates the balanced liquid container 2. In order to transmit the rotation from the container 2 to the rotor 3, resilient means are used 8 or other spring-loaded devices on the edge of the rotor 3 and around the top edge of the container 2 arranged around.
Sie sind stark genug, um den Rotor 3 etwa in Zentrallage zu halten, wenn sich die Maschine in Ruhe befindet oder mit verminderter Geschwindigkeit umläuft.They are strong enough to keep the rotor 3 approximately in the central position, when the machine is at rest or rotating at reduced speed.
Sie sind dagegen nicht stark genug, die selbstauswuchtende Wirkung gemäß der Erfindung in nennenswertem Maße zu beeinflussen, wenn gewaschen oder geschleudert wird.On the other hand, they are not strong enough, the self-balancing effect according to the invention to a significant extent when washed or spun will.
Eine abweichende Vorrichtung zu diesem Zweck ist in Fig. 6 dargestellt und wird unten erläutert werden. A different device for this purpose is shown in FIG and will be explained below.
Wenn bei der Arbeit der Vorrichtung die vom Rotor 3 getragene Last nicht ausgewuchtet ist, wird sich der Rotor 3 mit seiner Last aus der Achse des Flüssigkeitsbehälters herausbewegen, sobald die Maschine mit hoher Drehzahl läuft. Hierbei verdrängt er durch sein Volumen eine äquivalente Masse der Flüssigkeit 5 an derjenigen Seite, nach der er sich bewegt. Dies setzt sich so lange fort, bis das ganze rotierende System in einen Zustand dynamischen Gleichgewichtes gelangt ist. Bei der. Wäschetrommel gemäß Fig. 2 sind der Rotor 3 und die zugehörigen Teile um eine horizontale Achse drehbar. Die Teile entsprechen denjenigen nach Fig. I, doch ist ein biegsamer Balg 6 an dem offenen Ende des Flüssigkeitsbehälters 2 und dem Ende des Rotors 3 angebracht, um die Trägerflüssigkeit 5 zurückzuhalten, wenn sich die Maschine in Ruhe befindet oder mit Waschgeschwindigkeit umläuft. Dieser Balg dient auch dazu, die Drehbewegung vom Flüssigkeitsbehälter 2 auf den Rotor 3 zu übertragen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das offene Ende des Rotors 3 konisch eingezogen, um den Balg zu schützen und den Inhalt dieser Trommel zurückzuhalten, während darin befindliche Öffnungen der ausgeschleuderten Flüssigkeit den Austritt ermöglichen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Zentriervorrichtung nach Fig. 6 vorteilhaft verwendet werden. When in the work of the device the load carried by the rotor 3 is not balanced, the rotor 3 will move with its load from the axis of the Move the liquid container out as soon as the machine is running at high speed. In doing so, it displaces an equivalent mass of the liquid 5 through its volume on the side to which it moves. This continues until the whole rotating system comes into a state of dynamic equilibrium is. In the. The laundry drum according to FIG. 2 is the rotor 3 and the associated parts rotatable around a horizontal axis. The parts correspond to those of Fig. I, however, there is a flexible bellows 6 at the open end of the liquid container 2 and 2 attached to the end of the rotor 3 to retain the carrier liquid 5 when the machine is at rest or is running at washing speed. This The bellows also serves to control the rotary movement from the liquid container 2 to the rotor 3 to transfer. In this embodiment, the open end of the rotor is 3 conically drawn in to protect the bellows and hold back the contents of this drum, while openings located therein allow the ejected liquid to exit enable. In this embodiment, too, the centering device can according to Fig. 6 can be used advantageously.
Bei der Laboratoriumszentrifuge nach Fig. 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile wie oben; die Wirkungsweise ist ebenfalls die gleiche. In the laboratory centrifuge according to FIG. 3, the same reference numerals are used corresponding parts as above; the mode of action is also the same.
Jedoch werden Rohrhalter 7 verwendet, um die Reagenzgläser mit dem zu zentrifugierenden Gut zu halten. Sie hängen an kardanischen Bügeln innerhalb der Bahn, die die Flüssigkeit 5 während des Zentrifugierens einnimmt. In Fig. 4 sind die Rohrhalter 7, welche das zu zentrifugierende Gut halten, an Bügeln aufgehängt, die außerhalb der Bahn liegen, welche die Flüssigkeit während des Zentrifugierens einnimmt.However, tube holders 7 are used to hold the test tubes with the Hold the material to be centrifuged. They hang on gimbal brackets inside the path taken by the liquid 5 during centrifugation. In Fig. 4 the tube holders 7, which hold the material to be centrifuged, are suspended from brackets, which are outside the path that the liquid carries during centrifugation occupies.
In den vorhergehenden Fig. 3, 4 und 5 können auch federnde Vorrichtungen 8 für die gleichen Zwecke wie oben verwendet werden. Sie sind in der Zeichnung zwecks Vereinfachung nicht dargestellt. Es kann aber auch eine Vorrichtung gemäß Fig. 6 verwendet werden. In Fig. 5 sind die Rohrhalter 7 in dem Rotor 3 gebildet, der selbst als Verdrängerkörper wirkt. In the preceding FIGS. 3, 4 and 5, resilient devices 8 can be used for the same purposes as above. They are in the drawing in order to Simplification not shown. However, a device according to FIG. 6 can also be used be used. In Fig. 5, the tube holder 7 are formed in the rotor 3, which itself acts as a displacement body.
Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3, 4 und 5 arbeiten wie oben beschrieben. The embodiments according to FIGS. 3, 4 and 5 operate as above described.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch einen Umlauftrockner bzw. eine Zentrifuge rechtwinklig zur Drehachse. 2 ist der Flüssigkeitsbehälter, 3 der Rotor oder Aufnahmebehälter für das zu bearbeitende Gut, 4 der ringförmige Schwimmer bzw. Verdrängerkörper, 5 ein Teil der Flüssigkeit, während mit 9, 10 und II die Bestandteile einer federbelasteten Haltevorrichtung bezeichnet sind, von denen in der Zeichnung nur zwei dargestellt wurden. Sie sind in gleichen Abständen um den Verdrängerkörper bzw. Schwimmer 4 herum verteilt, und zwar in dem Zwischenraum zwischen diesem und dem Flüssigkeitsbehälter 2, an dem die Haltemittel befestigt sind. Dieser Zwischenraum ist auch mit der Flüssigkeit 5 gefüllt. Fig. 6 shows a section through a circulating dryer or a centrifuge perpendicular to the axis of rotation. 2 is the liquid container, 3 is the rotor or receptacle for the material to be processed, 4 the ring-shaped float or displacement body, 5 a part of the liquid, while with 9, 10 and II the components of a spring-loaded Holding device are designated, of which only two are shown in the drawing became. They are equidistant around the displacer or float 4 distributed around, in the space between this and the liquid container 2, to which the holding means are attached. This gap is also with the liquid 5 filled.
Die Druckfedern 11 drücken die Arme g, die sich frei um ihre Zapfen 10 drehen können, gegen die äußere Oberfläche des Schwimmers bzw. Verdrängerkörpers 4 und übertragen so durch Reibung die Drehbewegung des Flüssigkeitsbehälters 2 auf den Rotor 3 und halten auch den Rotor und seine Last etwa zentrisch zum Flüssigkeitsbehälter, wenn sich die Maschine in Ruhe befindet oder mit geringerer Geschwindigkeit als der Zentrierfugiergeschwindigkeit umläuft. The compression springs 11 press the arms g, which are freely around their pins 10 can rotate against the outer surface of the float or displacer 4 and thus transmit the rotational movement of the liquid container 2 by friction the rotor 3 and also hold the rotor and its load approximately centric to the liquid container, when the machine is at rest or at a speed slower than the centering speed revolves.
Bei der Arbeitsgeschwindigkeit bewirken die Zentrifugalkräfte, die auf die Arme g einwirken, ein Zusammendrücken der Federn 11, so daß die Arme 9 die Selbstauswuchtung gemäß der Erfindung nicht hindern. Bei diesen Geschwindigkeiten überträgt die Flüssigkeit 5 selbst durch hydraulische Übertragung und Reibung die Drehbewegung vom Flüssigkeitsbehälter 2 auf den Rotor und seine Last. Fig. 7 erläutert eine mögliche Anwendung der Erfindung, wenn Rotor 3 nebst Last von den beiden Verdrängerkörpern bzw. Schwimmern 4 getragen wird, welche in ihren zugehörigen Flüssigkeitsbehältern durch die Flüssigkeit 5 gehalten werden. At the working speed, the centrifugal forces cause the act on the arms g, compressing the springs 11 so that the arms 9 the Do not prevent self-balancing according to the invention. At these speeds transfers the liquid 5 itself through hydraulic transmission and friction Rotational movement from the liquid container 2 to the rotor and its load. Fig. 7 explains a possible application of the invention when the rotor 3 together with the load from the two displacement bodies or floats 4 is carried, which in their associated liquid containers be held by the liquid 5.
Der Antrieb erfolgt durch die Haltewelle I, während die andere Welle I2 am gegenüberliegenden Ende der Maschine sich frei in ihrem Lager drehen kann. It is driven by the holding shaft I, while the other shaft I2 at the opposite end of the machine can rotate freely in its bearing.
Die flüssigkeitsdichten Bälge 6 halten die Flüssigkeit im Behälter 2 und können auch die Drehung der Antriebswelle I auf den Rotor 3 und von dort auf den zweiten Flüssigkeitsbehälter und seine Stützwelle 12 übertragen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung gemäß Fig. 6 bei beiden Flüssigkeitsbehältern 2, gegebenenfalls in abgewandelter Form, Anwendung finden. The liquid-tight bellows 6 hold the liquid in the container 2 and can also the rotation of the drive shaft I on the rotor 3 and from there on the second liquid container and its support shaft 12 are transmitted. Even with this one Exemplary embodiment, the device according to FIG. 6 can be used in both liquid containers 2, if necessary in a modified form, apply.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Anwendungsfälle beschränkt, sondern kann auch zur selbsttätigen Beseitigung der Unwuchtwirkung von Wellen, Läufern oder anderen Teilen von Turbinen, Strahltriebwerken, Generatoren, Motoren und vielen anderen Maschinen und Vorrichtungen verwendet werden, bei denen Vibration, Krümmung und Biegung von Wellen, übermäßige Lagerabnutzung u. a. ernste Probleme darstellen. Für jeden dieser Anwendungsfälle ist eine besondere Gestaltung des Erfindungsgegenstandes möglich. The invention is not limited to the applications described above limited, but can also be used to automatically eliminate the unbalance effect of Shafts, runners or other parts of turbines, Jet engines, Generators, motors and many other machines and devices are used where vibration, curvature and bending of shafts, excessive bearing wear i.a. pose serious problems. There is a special one for each of these use cases Design of the subject matter of the invention possible.
Claims (11)
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AU1000613X | 1952-03-13 |
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