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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Unwucht von Rotoren
bestehend aus Trägerscheibe und Schaufeln.
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Rotoren
werden zu Rotoraggregaten zusammengebaut, welche in der Regel mit
einer hohen Rotationsgeschwindigkeit arbeiten. Sie müssen
deshalb sowohl mit einer durch die Fertigung hervorgerufenen minimalen
radialen Exzentrizität der Rotationachse zur Mittelpunktsachse
als auch mit einer minimalen Massenunwucht um die Rotationsachse
herum hergestellt sein; nur so lassen sich unerwünschte
Schwingungen während des Betriebes verhindern. Ein Maß für
derartige Schwingungen ist die Unwucht, weshalb es wichtig ist, die
Gesamtunwucht eines Rotoraggregats genau zu kennen. Da Rotoraggregate
aus vielen Einzelkomponenten bestehen, deren Zusammenbau verhältnismäßig
kompliziert ist, ist es gängige Praxis, vor dem Zusammenbau
sowohl des Rotoraggregats als auch der einzelnen Rotoren die relativen
Einzelexzentrizitäten und Einzelunwuchten durch individuelle
Untersuchungen und Vermessungen sowohl der Rotorkomponenten (Trägerscheibe,
Schaufeln) als auch der Rotoren zu bestimmen und die einzelnen Komponenten
(Trägerscheibe, Schaufeln, zusammengebauter Rotor) gezielt
zu indexieren (d. h. Zuordnung der Messwerte zu den einzelnen Komponenten)
oder die Drehwinkelpositionen der Komponenten aufeinander abzustimmen.
Durch gezieltes Zusammenfügen der einzelnen Komponenten
zu einem Rotoraggregat unter Berücksichtigung der Komponentenkennwerte
wird anschließend versucht, eine weitgehende Minimierung
der Exzentrizität des Schwerpunktes (in Bezug zur Rotorachse)
und damit auch eine Minimierung der Exzentrizität der Unwucht
des Rotoraggregats zu erreichen. Unerwünschte Schwingungen
während des nachfolgenden Betriebs lassen sich hierdurch
schon weitgehend reduzieren.
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Nach
dem Stand der Technik wird die Unwucht von Rotoren bestehend aus
Trägerscheibe und Schaufeln in mehreren Verfahrensschritten
ermittelt. Im ersten Verfahrensschritt wird mit Hilfe einer Auswuchtmaschine
rotierend die Unwucht der Schaufelträgerscheibe ohne Schaufeln
gemessen; dabei ist die Trägerscheibe über eine
Hilfsaufnahme auf der Auswuchtmaschine befestigt. Im zweiten Verfahrensschritt
wird mittels einer Momentenwaage das Radialmoment der einzelnen
Schaufeln bestimmt, wobei ihre Befestigung auf der Trägerscheibe
(Einbauradius) berücksichtigt wird; hierzu werden die einzelnen
Schaufeln mittels einer speziellen Halterung auf der Momentenwaage
montiert. Im dritten Verfahrensschritt werden zuerst die vermessenen Schaufeln
auf der Trägerscheibe mittels eines Rechenprogrammes so
verteilt angeordnet, dass die Radialmomente der Schaufeln und das
Radialmoment der Trägerscheibe sich in der Summe weitgehend
aufheben. Danach wird durch Verdrehen des Rotorkranzes relativ zur
Trägerscheibe versucht die Gesamtunwucht zu minimieren.
Anschließend werden die Schaufeln auf den endgültig
berechneten Positionen auf der Trägerscheibe montiert.
Im vierten Verfahrensschritt wird der Rotor wiederum auf der Auswuchtmaschine
rotierend vermessen; die verbleibenden Unwuchten werden durch geeignete
Maßnahmen kompensiert.
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Nachteilig
bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik ist, dass unterschiedliche
Messmaschinen und -verfahren eingesetzt werden müssen,
die zeitaufwendig und damit kostenintensiv sind. Hierzu tragen besonders
die notwendige Verwendung von unterschiedlichen Messvorrichtungen
(Auswuchtmaschine, Momentenwaage) und Messverfahren bei.
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Ausgehend
von dem bekannten Verfahren besteht die Aufgabe darin, Verfahren
zur Bestimmung der Unwucht von Rotoren bestehend aus Trägerscheibe
und Schaufeln anzugeben, die unter Beibehaltung einer genauen Messung
der Unwucht den Messaufwand verringert, einfacher zu handhaben und
kostengünstiger sind.
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Diese
Aufgabe wird durch die Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche
1 bis 3 gelöst.
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Allen
drei Verfahren ist gemeinsam, dass Messwaagen, wie sie in der
DE 38 11 942 A1 und
der
DE 197 43 832
C2 beschrieben sind, zur Anwendung kommen, die sich auf
das Prinzip der statischen Auswuchtmaschinen und der Schwerpunktwaagen
stützen. Hierbei wird aus der Summe der Einzelkräfte
an den verschiedenen Messpunkten das Gewicht des zu wiegenden Objektes
(z. B. Trägerscheibe, Schaufel, Rotor) bestimmt, und mit
Hilfe der Einzelkräfte und der Lage der einzelnen Messpunkte
wird der Ort des Schwerpunktes für das Messobjekt berechnet.
Für scheibenförmige Messkörper sind mindestens
drei Messpunkte vorzusehen, damit der Schwerpunkt in zwei Koordinatenrichtungen
bestimmt werden kann. Auch für die Bestimmung des Schwerpunktes
der Schaufeln sind drei Messpunkte notwendig; zur Messung bzw. Bestimmung
des Schwerpunktes werden die Schaufeln in einem speziellen Adapter
eingehängt, der auf diesen Messwaagen aufmontiert wird.
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Vorteilhaft
bei den erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass
eine rotierende Auswuchtung nicht mehr notwendig ist; sie muss nur
noch für eine ggf. zusätzlich notwendige Feinauswuchtung
bei einem zusammengebauten Rotoraggregat durchgeführt werden.
Zeitaufwendige Rüstzeiten für zwei verschiedene
Messvorrichtungen (Auswuchtmaschine, Momentenwaage) fallen weg,
und es wird gleichzeitig der doppelte Schulungs- und Einarbeitungsaufwand
für die zwei unterschiedlichen Messverfahren vermieden.
Da nur noch eine Messvorrichtung (Schwerpunktwaage) eingesetzt werden
muss, vereinfacht sich die Messdatenaufnahme, und es lässt
sich überdies eine Automatisierung z. B. mittels Industrieroboter
leichter und mit weniger Aufwand realisieren. Das in Anspruch 3
geschützte Verfahren hat den weiteren Vorteil, dass es
sich auch bei Rotoren einsetzen lässt, die schon nach den
Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. 2 oder einem anderen
Verfahren ausgewuchtet wurden. Das Verfahren dient in diesen Fällen
dann zur weiteren Auswuchtoptimierung, wodurch sich Unwuchten aufgrund
von mechanischen Toleranzen beseitigen bzw. minimieren lassen. Durch
dieses Verfahren lassen sich andere aufwendigere Verfahren wie z.
B. gezielte Abnahme oder Zugabe von Masse ggf. vermeiden.
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In
den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen
der Gegenstände der Ansprüche 1 bis 3 geschützt.
Besonders vorteilhaft sind die Ausführungen nach Anspruch
7 oder 8, da sich durch die besondere Kennzeichnung sehr leicht
ein Austauschen von Schaufeln durch andere Schaufeln mit ähnlichen Kennwerten
vornehmen lässt. Eine Automatisierung des Auswuchtens ist
durch diese Art der Indexierung wesentlich einfacher zu realisieren,
denn durch einen Codeleser ist die Indexierung leicht zu erfassen.
Durch die Kenntnis des Schaufelindex sind aber auch die jeweiligen
Schaufelparameter bekannt, die dann für den gezielten Schaufeltausch
notwendig sind.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Hierbei zeigen die Figuren Einzelheiten der Auswuchtvorrichtung,
die bei den erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt
wird.
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1:
Grundprinzip einer Messanordnung zur Bestimmung des Schwerpunktes
und der Einzelgewichte/-massen,
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2:
Einzelheiten einer Messanordnung zur Bestimmung des Gewichts und
des Schwerpunktes eines scheibenförmigen Trägers,
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3:
Einzelheiten einer Messanordnung zur Bestimmung des Gewichts und
des Schwerpunktes von Rotorschaufeln,
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4:
Darstellung des Schwerpunktes S der Trägerscheibe bzw.
von beschaufelten Rotoren in Polarkoordinaten und
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5:
Darstellung der berechneten Schaufelverteilung auf der Trägerscheibe
bei Unwuchtminimierungsvorgabe für den Rotor.
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1 zeigt
den Grundaufbau der Messanordnung. Die Messanordnung besteht aus
einer Schwerpunktwaage 1, in deren Mittelpunkt ein Adapter 2 zur
Aufnahme des scheibenförmigen Trägers 3 angeordnet ist.
Die Schwerpunktwaage 1 besteht aus einer Trägerplatte 4,
die sich auf mindestens drei Kraftaufnehmer 6 abstützt.
Die Kraftaufnehmer 6 geben entweder analoge oder digitale
Messsignale ab, die einer Auswertevorrichtung 7 zugeführt
werden. Die Auswerteeinrichtung 7 besteht in der Regel
aus einem PC 8 mit Tastatur 9, einem Bildschirm 10 und
einem Drucker 11 zur Ausgabe.
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In
der 2 ist schematisch die Bestimmung des Schwerpunktes
S der Trägerscheibe 3 dargestellt. Die Trägerplatte 4 ist
auf drei Kraftaufnehmer 6a , 6b und 6c gelagert;
der Nullpunkt eines X/Y-Koordinatensystems liegt im Kraftaufnehmer 6a . Der Kraftaufnehmer 6c weist
vom Kraftaufnehmer 6a den Abstand
x = 0 und y = c auf, während der Kraftaufnehmer 6b den Abstand x = a und y = b vom Kraftaufnehmer 6a hat.
Zur Bestimmung des Gewichts bzw. der Masse und der Lage des Schwerpunktes
des Messobjektes, hier der Trägerscheibe 3, sind
die folgenden Verfahrensschritte notwendig:
- 1.
Ausbalancierung der Schwerpunktwaage 1 zusammen mit dem
Adapter 2,
- 2. Befestigung der Trägerscheibe 3 mittels
des Adapters 2 in der Mitte der Schwerpunktwaage 1,
- 3. Messung des Gewichts und Bestimmung der Lage des Schwerpunktes
S der Trägerscheibe 3.
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Beim
dritten Verfahrensschritt werden die einzelnen Ausgangssignale der
Kraftaufnehmer 6a , 6b , 6c zum
PC 8 weitergeleitet und dort zur Bestimmung des Gewichtes
bzw. der Masse und der Lage des Schwerpunktes ausgewertet; hierzu
sind in den PC 8 alle notwendigen Parameter (z. B. Abstände
a, b, c im X/Y-Koordinatensystem, Messsignalhöhe) eingegeben
und abgespeichert worden. Im PC 8 werden der Schwerpunkt S
der Trägerscheibe 3 im X/Y-Koordinatensystem (2)
und das Gesamtgewicht der Trägerscheibe Gges unter
Berücksichtigung der Angaben aus 2 wie folgt
berechnet:
- 1. Berechnung des Gesamtgewichtes:
Gges = Ga + Gb + Gc
- 2. Berechnung der x-Koordinate des Schwerpunktes S:
- 3. Berechnung der y-Koordinate des Schwerpunktes S:
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Durch
eine einzige Messung lässt sich somit die Lage des Schwerpunktes
S und das Gewicht eines Messobjektes, hier einer Trägerscheibe 3,
bestimmen; auch die für die Unwuchtbestimmung notwendige
Objektmasse ist bekannt, da sie sich leicht aus dem Gewicht des
Messobjektes durch einfache zum Stand der Technik gehörige
Umrechnung ermitteln lässt. In der Regel erfolgt keine
Darstellung in einem X/Y-Koordinatensystem mit Nullpunkt in einem
der Kraftmesser z. B. 6a , sondern
der Schwerpunkt S wird in Polarkoordinaten mit Ausgangspunkt in
der Mitte der Schwerpunktwaage 1 berechnet; hierdurch wird
die weitere Auswertung bei einem sich anschließenden Auswuchtverfahren
erleichtert und die Lage des Schwerpunktes S relativ zur Rotationsachse
der Trägerscheibe 3 lässt sich auf dem
Bildschirm 10 viel besser darstellen. In 4 ist
dies für zwei verschiedene Messobjekte gezeigt. Die Messergebnisse
und die berechneten Werte werden im PC 8 gespeichert.
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Die 3 zeigt
eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Gewichtes/der Masse und
des Schwerpunktes von Schaufeln, die an der Trägerscheibe 3 angebracht
werden sollen. Die Schwerpunktwaage 1 besteht wieder aus
einer Trägerplatte 4, die auf mindestens drei
symmetrisch angeordneten Kraftaufnehmern 6a , 6b , 6c gelagert
ist. Auf die Trägerplatte 4 ist ein Adapter 12 befestigt,
der an einem Ende einen Aufnehmer 13 für einzelne
Schaufeln aufweist. Am anderen Ende sind Ausgleichsgewichte 14 befestigt.
Zur Bestimmung des Gewichts und der Lage des Schwerpunktes S der
Messobjekte, hier der Schaufeln, sind die folgenden Verfahrensschritte
notwendig:
- 1. Ausbalancierung der Schwerpunktwaage 1 zusammen
mit dem Adapter 12 in mehreren Messschritten,
- 2. Befestigung der einzelnen Schaufeln mittels des Aufnehmers 13 auf
der Schwerpunktwaage 1,
- 3. Messung des Gewichts und Bestimmung der Lage des Schwerpunktes
S jeder einzelnen Schaufel.
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Beim
dritten Verfahrensschritt werden die einzelnen Ausgangssignale der
Kraftaufnehmer 6a , 6b , 6c wiederum
zum PC 8 weitergeleitet und dort zur Bestimmung des Gewichtes
bzw. der Masse und der Lage des Schwerpunktes ausgewertet; im PC 8 sind
alle hierzu notwendigen Parameter (z. B. Lage des Koordinatensystems,
Ortsparameter des Adapters im gewählten Koordinatensystem,
Messsignalart, -höhe) gespeichert. Der Schwerpunkt S und
das Gesamtgewicht bzw. die Gesamtmasse der einzelnen Schaufeln werden
auf ähnliche Weise wie für die Trägerscheibe
berechnet, wobei auch hier ein X/Y-Koordinatensystem mit Nullpunkt
in einem Kraftaufnehmer z. B. 6a zugrunde
gelegt wird. Zum Berechnen des Unwuchteinflusses der einzelnen Schaufeln
auf die Trägerscheibe 3 bzw. der Gesamtunwucht
des beschaufelten Rotors muss der Montageradius der einzelnen Schaufel
mit in die Berechnung einfließen. Deshalb ist die Kenntnis
der relativen Lage des Schwerpunktes S hinsichtlich des Einbauradius
auf der Trägerscheibe 3 notwendig. Eine Berechnung
erfolgt in der Auswerteeinrichtung 7 und ist einfach durchzuführen,
da alle hierzu notwendigen Abstände (z. B. Abstand des
Aufnahmeadapterrandes vom Mittelpunkt der Waage oder des Koordinatennullpunktes)
im PC 8 vorhanden sind. Die einzelnen Messergebnisse werden
wiederum im PC 8 gespeichert.
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Moderne
Schwerpunktwaagen sind in der Regel mit einem elektronischen Steuergerät
in Form eines Mikroprozessors ausgerüstet; es können
somit schon in der Messwaage selbst Korrekturen von Fehlern durch z.
B. Temperatur, Mechanik, elektrische Bauelemente vorgenommen und
Messwerte ausgeben werden, die eine leichtere Weiterverarbeitung
zulassen. Moderne Waagen liefern deshalb in der Regel als Ausgangswerte schon
die Gesamtmasse, die Koordinaten des Schwerpunktes und andere vom
Benutzer geforderte Daten, die dann in der Auswerteeinrichtung 7,
im PC 8, Grundlage weitere Berechnungen sind.
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Nachdem
die Massen und die Lage der Schwerpunkte sowohl der Trägerscheibe 3 als
auch der verschiedenen Schaufeln bestimmt sind, wird die Anordnung
der Schaufeln auf der Trägerscheibe 3 berechnet. Die
im PC 8 gespeicherten Messwerte und/oder Berechnungsergebnisse
sowohl für die Trägerscheibe als auch für
die Schaufeln bilden die Grundlage für die Festlegung der
Anordnung der einzelnen Schaufeln auf der Trägerscheibe.
Hierbei wird unter Berücksichtigung der Schwerpunktverlagerung
bei der Trägerscheibe versucht, eine Verteilung der Schaufeln
auf der Trägerscheibe zu bestimmen, bei welcher eine ggf.
vorgegebene Anordnungsreihenfolge der Schaufeln auf der Trägerscheibe
und die Forderung zur Minimierung der Rotorunwucht so weit wie nur
möglich entsprochen werden. Bei der Berechnung kommen die
gängigen Verfahren zum Ermitteln von Schwerpunkten zusammengesetzter
Körpern zum Einsatz, die im Wesentlichen auf der Addition von
Vektoren beruhen.
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Ist
eine Anordnungsreihenfolge der Schaufeln (z. B. zweistrahlig fallend,
Wiegereihenfolge, Moment fallend) vorgegeben, so wird zuerst eine
Berechnung der Schwerpunktverlagerung in Bezug zur Rotationsachse
für den fertig beschaufelten Rotor durchgeführt.
Ist keine Schaufelverteilung vorgegeben, so wird versucht, unter
Zugrundelegung der Messwerte und der Berechnungsergebnisse eine
Schaufelanordnung mit minimaler Verlagerung des Rotorschwerpunktes
zu erhalten. Führt die berechnete Bestückung der
Trägerscheibe bei beiden Verfahren zu einer Unwucht, die
außerhalb zulässiger Grenzen liegt, wird eine
Optimierungsrechnung durchgeführt. Zum Beispiel wird ausgehend
von der schweren Stelle (Basisschaufel) versucht, durch Austausch
mit einer Schaufel des gegenüberliegenden halben Schaufelkranzes
(Tauschschaufel) eine Verbesserung zu erzielen. Ergibt sich keine
Verbesserung, wird die Basisschaufel um eine Position auf dem Schaufelkranz
verschoben. Der hierbei zulässige Bereich für
die Position der Basisschaufel liegt in den Grenzen von +90° bis –90° relativ
zur schweren Stelle. Im Falle einer Reduzierung der Unwucht wiederholt
sich der ganze Vorgang ausgehend von der neu berechneten Lage der
Unwucht (schweren Stelle), bis der Schaufelkranz in Toleranz ist
oder keine weitere Optimierung möglich ist. Die 5 zeigt
das Ergebnis einer derartigen Berechnung, wie sie auf dem Bildschirm 10 dargestellt
werden kann. Hierbei gibt die Größe/Länge
der schematisch dargestellten Schaufeln die relative Größe
des Radialmomentes wieder.
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Anhand
der Ergebnisse der Berechnungen werden die Schaufeln auf der Trägerscheibe 3 montiert. Anschließend
wird der Rotor, Trägerscheibe 3 mit montierten
Schaufeln, wiederum auf der Schwerpunktwaage 1 vermessen.
Die Lage des Rotorschwerpunktes wird auf dem Bildschirm 10 angezeigt
und im PC 8 abgespeichert.
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Liegt
der gemessene Gesamtschwerpunkt immer noch außerhalb der
vorgeschriebenen Toleranz, was durch fertigungstechnische Ungenauigkeiten
z. B. ungenaue Schaufelfußpassung verursacht sein kann, welche
bei der oben beschriebenen ersten Berechnung nicht berücksichtigt
werden können, so wird versucht, durch ein gezieltes Tauschen
von Schaufeln die Unwucht bzw. den Rotorschwerpunkt in die Toleranzgrenzen zu
verschieben. Dieses gezielte Tauschen von Schaufeln wird wiederum
mittels eines Rechnerprogramms durchgeführt, wobei wiederum
iterativ vorgegangen und an der gemessenen schweren Stelle begonnen
wird. Als erstes wird eine Schaufel an der neuen schweren Stelle
des Rotors mit einer weiteren Schaufel gegenüber der neuen
schweren Stelle ausgetauscht. Anschließend wird eine Neuberechnung
des Rotorschwerpunktes durchgeführt, welche aufgrund der
bekannten Massen und Orte der Schwerpunkte sowohl der einzelnen Schaufeln
als auch der Trägerscheibe keinen großen Aufwand
erfordert. Ergibt die Berechnung keine Reduktion der Unwucht, so
wird eine weitere Schaufel nahe der schweren Stelle mit einer weiteren
Schaufel, die der zuletzt entfernten Schaufel gegenüberliegt,
ausgetauscht. Führt die nachfolgende Berechnung zu keiner
Reduktion der Unwucht, so wird solange mit dem Entfernen und Vertauschen
von Schaufeln fortgefahren, bis die Unwucht innerhalb der Toleranz
liegt oder eine vorgegebene Anzahl von zugelassenen austauschbaren Schaufeln überschritten
ist.
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Ergibt
eine der Berechnungen der Schaufelanordnung, dass die Gesamtunwucht
innerhalb der vorgegebenen Toleranz liegt, so werden die Schaufeln
gemäß dem Rechenergebnis ausgetauscht. Danach
wird die Gesamtunwucht wiederum mittels der Schwerpunktwaage 1 und
des PC 8 bestimmt. Überschreitet diese Restunwucht
die zulässigen Grenzen nicht, so ist das Auswuchtverfahren
beendet. Liegt die Restunwucht aber immer noch außerhalb,
wird das Verfahren beginnend jedesmal an der neuen ermittelten schweren
Stelle solange wiederholt bis die Unwucht den zulässigen
Grenzwert erreicht oder keine Optimierung mehr möglich
ist.
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Vorteilhaft
ist, dass die Lageveränderung des Schwerpunktes (Wanderung)
laufend auf dem Bildschirm genau anzeigt wird; diese Darstellung
der Veränderung des Schwerpunktes erleichtert das Auffinden des
kleinsten möglichen Wertes der Restunwucht durch geschicktes
Austauschen unter Zuhilfenahme der Algorithmen im Optimierungsprogramm.
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Liegt
die Unwucht nach Beendigung des erfindungsgemäßen
Verfahrens immer noch außerhalb der zulässigen
Toleranz, so kann durch Zugabe oder Abnahme von Masse entweder an
der Trägerscheibe oder einzelner Schaufeln die zum Erreichen
der zulässigen Restunwucht notwendige Verlagerung des Rotorschwerpunktes
vorgenommen werden. Der Ort und die Größe der
Massenzugabe oder -abnahme werden vom Rechner vorgegeben und am
Bildschirm angezeigt.
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Eine
andere Art des Ausgleichens der vorhandenen Restunwucht besteht
darin, Schaufeln mit anderen Kennwerten zur Unwuchtminimierung heranzuziehen.
Die Schaufeln können in der Regel einem Lager entnommen
werden, denn eine derartige Lagerhaltung ist üblich und
auch notwendig, um bei Reparaturen von Rotoren defekte Schaufeln
schnell ersetzen zu können. Da die Orte der Schaufeln auf
der Trägerscheibe 3 und die Kennwerte der einzelnen
Schaufeln bekannt und im PC 8 abgelegt sind, ist dies sehr
einfach durchzuführen.
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Eine
weitere Variante des oben beschriebenen Verfahrens findet bei der
Bestimmung der Unwucht von zu wartenden oder zu reparierenden Rotoren
Verwendung. Hierzu gibt es verschiedene Vorgehensweisen. Sind die
Kennwerte der Schaufeln und die Anordnung der Schaufeln auf dem
Rotor bekannt (Paare, Tripel), so werden die defekten Schaufeln
und ihr Gegenüber durch Schaufeln mit den gleichen Kennwerten
ersetzt. Sind die Kennwerte der Schaufeln dagegen nicht bekannt,
so besteht eine erste Vorgehensweise darin, alle defekten Schaufeln
zu entfernen. Danach wird der Rotor mit den verbleibenden Schaufeln
mittels des Adapters 2 auf der Schwerpunktwaage 1 befestigt
und die Restunwucht des Rotors mit Hilfe der Schwerpunktwaage 1 bestimmt.
Dieses erste Vorgehen ist aber nur möglich, wenn die Schwerpunktwaage
eine hohe Eckbelastung zulässt. Als nächster Schritt
wird dann eine Schaufel anhand ihrer Kennwerte und der gemessenen
Restunwucht ausgewählt, die auf dem Rotor an die Stelle
einer entfernten Schaufel nahe gegenüber der schweren Stelle
befestigt werden soll. Mittels des Rechnerprogramms wird dann die
Restunwucht des Rotors bestimmt. Als nächstes wird wiederum
eine weitere Schaufel anhand ihrer Kennwerte und der berechneten
Restunwucht ausgewählt, die auf der Trägerscheibe 3 nahe
gegenüber der neu befestigten Schaufel an die Stelle einer
entfernten Schaufel montiert werden soll. Anschließend
wird wiederum die Restunwucht des Rotors mit Hilfe des Rechnerprogramms
bestimmt. Die voran gegangenen Verfahrensschritte werden solange
wiederholt, bis der Rotor vollständig mit Schaufeln versehen
ist. Liegt die berechnete Restunwucht des Rotors in den vorgegebenen
Toleranzen, so werden die ermittelten Schaufeln in der berechneten
Reihenfolge auf der Trägerscheibe befestigt.
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Führt
aber die beschriebene erste Vorgehensweise zu einer Überschreitung
der Eckbelastung der Schwerpunktwaage, so müssen die defekten
Schaufeln einzeln entfernt werden. Dabei wird folgendermaßen vorgegangen:
Nach Entfernen einer ersten defekten Schaufel wird eine Messung
der Unwucht mittels der Schwerpunktwaage durchgeführt.
Danach wird eine Ersatzschaufel anhand der gemessenen Unwucht und
ihrer Kennwerte ausgewählt und an die Stelle der entfernten
defekten Schaufel auf die Trägerscheibe montiert. Dieses
iterative Vorgehen (Demontage einer defekten Schaufel, Messen der
Unwucht, Auswahl und Montage einer Ersatzschaufel) wird solange
wiederholt, bis alle defekten Schaufeln ersetzt sind. Selbstverständlich
besteht auch die Möglichkeit, beide beschriebenen Verfahren
zu kombinieren, wenn beim Ersatz von defekten Schaufeln, die Eckbelastung
der Schwerpunktwaage bei einem anschließenden Vollaustausch
noch vorhandener defekter Schaufeln im Bereich der maximalen Belastung
der Schwerpunktwaage liegt.
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Nach
dem Ersetzen aller defekten Schaufeln wird der Rotor wiederum auf
der Schwerpunktwaage vermessen. Ergibt die Messung, dass die Unwucht
innerhalb der Toleranz liegt, ist die Reparatur abgeschlossen. Ansonsten
muss durch Austausch von Schaufeln gegen Schaufeln, die andere Kennwerte
aufweisen, oder durch iteratives Vertauschen von Schaufeln, wie
in den voranstehenden Absätzen beschrieben (Anspruch 3), der
Gesamtschwerpunkt in die vorgegebenen Toleranzgrenzen verschoben
werden. Gelingt dies nicht, so müssen andere Mittel zum
Minimieren der Unwucht eingesetzt werden.
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Bei
einer Wartung wird der Rotor (Trägerscheibe mit Schaufeln)
auf der Schwerpunktwaage vermessen. Liegt der Schwerpunkt bzw. die
Unwucht in den Toleranzgrenzen, so ist die Auswuchtung beendet.
Liegt der Schwerpunkt bzw. die Unwucht außerhalb vorgegebener
Werte, so wird wie oben beschriebenen durch Entfernen von Schaufeln
an und gegenüber der schweren Stelle und Bestimmen der
Unwucht und des Unwuchteinflusses der entfernten Schaufeln zusammen
mit einem Vertauschen der Schaufeln versucht, eine Verkleinerung
der Unwucht herbeizuführen. Erst wenn dies nicht erfolgreich
ist, müssen andere Vorgehensweisen in Erwägung
gezogen werden z. B. Verwendung von Schaufeln mit anderen Kennwerten,
Abnahme oder Zugabe von Masse.
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Besonders
vorteilhaft sind die Ausgestaltungen nach Anspruch 7 und 8, wenn
sich sehr einfach Schaufeln mit ähnlichen, aber nicht identischen
Kenndaten finden lassen. Es erübrigt sich dann, eine langwierige
Vermessung mit Vertauschen von Schaufeln. Diese Ausführungen
sind auch besonders für eine Qualitätsüberprüfung
geeignet, da die Kennwerte mit einem Codeleser (z. B. Lasercodeleser)
erfasst werden können. Mit der abgespeicherten Anordnung
der Schaufeln auf der Trägerscheibe lässt sich
dann einfach die korrekte Montage überprüfen.
Andererseits lassen sich auch durch diese Kennzeichnung sehr schnell
ggf. auch automatisch die Schaufeln mit ihren jeweiligen Eigenschaften
ermitteln. Bei einer Wartung oder Reparatur sind dann sehr leicht Schaufeln
zu finden, die andere Eigenschaften haben, aber deren Einbau als
Ersatz für eingebaute Schaufeln die Unwucht des Rotors
dann wieder in die Toleranzgrenzen verlagert.
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Vorteilhaft
bei den beiden letzten Verfahren ist, dass Fehler, die durch die
Fertigung bedingt sind, in der Messung schon miterfasst werden und
beim Minimierungsverfahren für die Unwucht sofort berücksichtigt werden
können. So ist es auch möglich, durch Messen des
Unwuchteinflusses beim Einbau einer Schaufel in unterschiedlichen
Positionen auf der Trägerscheibe mechanische Ungenauigkeiten
zu ermitteln, die dann bei einem Schaufeltausch berücksichtigt
werden können.
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Weiterhin
ist eine Automatisierung des Auswuchtens von Rotoren bei diesen
Verfahren leicht durchzuführen, da mit nur einer Messvorrichtung
ausgekommen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3811942
A1 [0007]
- - DE 19743832 C2 [0007]
