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Vorrichtung zum reibungsfrein radialen Halten einer umlaufenden Welle
in einem mit einem Gestell fest verbundenen feststehenden Teil Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum reibungsfreien radialen Halten einer umlaufenden Welle in einem
mit einem Gestell fest verbundenen feststehenden Teil.
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Eine solche Vorrichtung lässt sich sowohl als Lager als auch als J?iihler
für die Lage einer drehbaren Welle in Bezug auf ein feststehendes Teil verwenden,
wobei der Rühler beispielsweise zur Steuerung einer Einrichtung für die automatische
Unwuchtkorrektur dienen kann. Bei den vorteilhaftesten Ausführungsformen der Erfindung
dient die Vorrichtung zugleich als Lager und als Unwuchtfühler, so dass man selbstauswuchtende,
von mechanischer Reibung freie Lager herstellen kann.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
das feststehende Teil eine glatte Bohrung sowie mindestens eine ringförmige, mit
Druckflüssigkeit gespeiste Kammer aufweist,
die mit der Bohrung
in Verbindung steht, wobei ein in dem feststehenden Teil vorgeschener ringförmiger
Durchlass für das Fliessen der Druckflüssigkeit um die Welle in Strömungsrichtung
hinter der Kammer und fUr ihre Entleerung an mindestens einem der Enden der Bohrung
mindestens einen die Welle umgebenden durchgehenden ringförmigen engen Abschnitt
ausweist Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der vorstehend
erörterte enge ringförmige Durohlassabschnitt aus einem durch zwei quer zur Welle
angeordnete, im wesentlichen parallele-ebene Flächen des teststehenden Teiles abgegrenzten
engen Zwischenraum in Form einer dünnen Ringscheibe, der nach innen in die Bohrung
und zum Aussenumfang hin in eine mit einer Druck flüssigkeitsquelle in Verbindung
stehende ringförmige Kammer einmündet.
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Die der vorerwähnten ringförmigen Kammer zugeführte 1)ruckfiussigkeit
geht von dem Aussendurchmesser auf den Innendurchmesser des engen Zwischenraumes
in Form einer dünnen Ringscheibe über. Die Druckflüssigkeitszufuhr erfolgt im wesentlichen
also radial und ist über den ganzen Umfang der Druckflüssigkeitsringscheibe von
dem Druckflüssigkeitsabfluss um die Welle herum, d.h. von dem Spielraum, abhängig,
der an der betreffenden Stelle zwischen der Welle und dem Innenkreis der Druckfüssigkeitsringscheibe
vorhanden ist.
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Daraus ergibt sich, dass bei in der Bohrung dezentrierter Welle in
dem engen Durchlass entsprechend der betreffenden radialen Richtung veränderbare
Druckverluste entstehen, d.h. dass die durch die DruekfLussigkeit auf die Welle
ausgeübten radialen Drücke auf der Seite der Welle, auf der der Spielraum gering
ist, stärker sind als auf der diametral gegenüberliegenden Seite, auf der der Spielraum
grösser ist.
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Diese auf die Welle einwirkenden unterschiedlichen Drücke sind bestrebt,
die Welle in ihrer Bohrung nachzuzentrieren, so dass man auf diese Weise ein von
mechanischen Reibungen freies Lager herstellen kann, das den statischen und Drehkräften
eine grosse Starrheit entgegenstellt.
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Die gleichen unterschiedlichen Drücke können an der Welle, beispielsweise
mit Hilfe von drei um 1200 gegeneinander versetzt in die Welle gebohrten und in
die Zone der veränderbaren Drücke der Druckflüssigkeit einmündenden Kanäle, gemessen
werden zwecks Steuerung einer automatischen Unwuchtausgleicheinrichtung. Auf diese
Weise erhält man ein selbstauswuchtendes Lager, Die Erfindung wird nachstehend anhand
der beigefügten, beispielsweise jedoch nicht beschränkend einige Ausführungsformen
der Erfindung darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch eine Àusfahrungsform der Erfindung, bei der die erfindungcgemässe Vorrichtung
als
von fester Reibung freies Lager für eine Welle dient, Fig. 2
einen radialen Schnitt nach der Linie II-II in Fig.1, Fig. 3 ein Diagramm der aufteilung
der Drücke in der Vorrich tung nach Fig. 1, Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine
andere Ausfahrungsform der Erfindung, bei der die erfindungsgemässe Vorrichtung
als Pühler für eine automatische Unwuchtsausgleichvorrichtung dient, Fig. 5 und
6 radiale Schnitte nach der Linie V-V bzw. VI-VI in Pig. 4, Fig. 7 und 8 die Arbeitsweise
des Unwuchtfühlers veranschaulichende radiale Schnitte, Fig. 9 einen Längsteilschnitt
durch eine Variante von Fig. 4, Fig. 10, 11 und 12 eine andere Ausführungsform der
Brfindung im -Längeschnitt, im Querschnitt bzwO in abgewickelter Teilansicht, Fig.
13 eine als Lager und als Unwuchtfühler verwendbare weitere Variante der Vorrichtung,
Fig. 14 ein Diagramm der Aufteilung der Drücke in der Vorrichtung nach Fig. 13,
Fig. 15 die Aufteilung der Drücke in einer Vorrichtung nach der Erfindung, bei der
die Breite des Strömungsschlitzes für die Druckflüssigkeit nicht konstant ist, und
Fig.
16 und 17 noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung sowie das entsprechende
Diagramm der Drücke.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten einfachen Ausführungsform setzt sich
das feststehende Teil aus zwei, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben 103, miteinander
verbundenen Teilen 101-102 zusammen, in die eine die Welle 105 aufnehmende glatte
Bohrung 104 gebohrt iste Die Bohrung weist eine ringförmige Ausnehmung 107 auf,
die mit Druckflüssigkeit gespeist wird und die Welle 105 umgibt. Diese Ausnehmung
107 bildet einen ringförmigen engen Durchlass für die Druckflüssigkeit, der aus
einem schmalen Zwichenraum in Form einer dünnen Ringscheibe besteht, der durch die
beiden einander gegenüberlegenden parallelen ebenen Flächen 109 und 110 der feststehenden
Teile 101-102 abgegrenzt ist.
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Der enge Zwischenraum 107 mündet nach innen in die der Welle 105 gegenüberliegende
Bohrung und an seinem Aussenumfang in eine ringförmige Speisungskammer 106 ein,
die über eine Öffnung 108 an eine Druckflüssigkeitsquelle angeschlossen ist.
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Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass die Breite des engen Zwischenraumes
107, d.h. die Dicke der Druckflüssigkeitsringscheibe von dem zwischen den Teilen
101-102 vorhandenen Spielraum, abhängig ist und dieser Spielraum durch Nachstellen
dieser Teile auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann.
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Das über die Öffnung los zugeführte Drucköl verteilt sich in der
Speisungskammer
106, geht darauf radial in den engen Durchlass 107 hinein, wo es einen Druckverlust
erfährt und durch den zwischen der Bohrung 104 und der Welle 105 bestehenden Spielraum
hindurch zu zwei in den Teilen 101 und 102 vorgesehenen Rückflussnuten 11 und 112
hin abfliesst. Diese beiden Ruckflussnuten stehen über Kanäle 11S und 114 mit einem
nicht dargestellten drucklosen Gefäss in Verbindung0 Bei, beispielsweise nach unten,
dezentrierter Welle 105 ist die in dem zwischen der Bohrung 104 und der Welle 105
vorhandenen Spielraum mögliche Zufuhr in einer senkrechten. radialen Ebene nach
unten geringer als nach oben. In Fig. 2, die diesen radialen Schnitt darstellt,
sind die mehr oder weniger starken radialen Ölzufuhren in der Druckflüssigkeitsringscheibe
107 durch mehr oder weniger dicke Pfeile 115 angegeben. Daraus ergibt sich, dass
die Druckverluste in der Einengung nach unten, wo die Zufuhr geringer ist, kleiner
sind als nach oben, wo die Zufuhr grösser ist, d.h., dass ein Druckgefälle entsteht,
das bestrebt ist, die Welle anzuheben und sie folglich nachzuzentrieren. In Fig.
3 ist die Aufteilung der Drücke an den einander diametral gegenüberliegenden beiden
Erzeugenden an der Oberseite und an der Unterseite der Welle dargestellt.
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Wenn PO der Speisungsdruck des Drucköls ist und, wenn P und p jeweils
die Druckverluste an dem oberen bzw. unteren Radius 1071-1072 des Schlitzes sind,
betragen die Drücke an den Ausgängen 1161-1162 des Schlitzes jeweils: P1 = P0 -
P bzw. P2 = P0 - p, also P2 = P1. Da die Nuten
111 und~112 unter
atmosphärischem Druck (oder zumindest unter gleichem Druck) stehen, nimmt der Druck
von den Stellen 1161-1162 bis zu diesen Nuten gleichmässig ab und ist die Oberfläche
des Kräftedreiecks der unteren Erzeugenden grösser als die des Kräftedreiecks der
oberen Erzeugenden.
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Es zeigt sich also, dass, sobald die Welle sich bei Stillstand oder
in Drehbewegung dezentrieren will, sie sofort zur Mitte der Bohrung zurückgeführt
wird, was gleichbedeutend mit einem von mechanischer Reibung freien Lager ist.
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Die um die Welle herum entsprechend ihrer Dezentrierung einen steten
und veränderbaren Druckverlust schaffende Vorrichtung nach der Erfindung kann als
Quelle für einen eine Selbstauswuchteinrichtung steuernden Druckfühler verwendet
werden. Dazu genügt das Bohren einer Reihe von radialen Kanälen in die Welle, beispielsweise
von drei um 1200 gegeneinander versetzt angeordneten Kanälen, wie sie in Pig. 2
bei 22 gestrichelt dargestellt sind, die gegenüber dem Schlitz 107 (in den Spielraum
zwischen Bohrung und Welle) einmünden.
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Eine solche Selbstauswucht- oder Unwuchtausgleicheinrichtung ist in
Fig. 4, 5 und 6 dargestellt und nachstehend beschrieben.
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Das Teil, dessen Unwucht ausgeglichen werden soll, ist in der Zeichnung
durch ein ringförmiges zylindrisches Teil (Fig. 4 und 5) schematisch dargestellt,
das mit einer Welle 2 fest verbunden ist, die in einem üblichen Lager 3 drehbar
angebracht ist. Die Achse der drehbaren Welle verläuft horizontal, wobei das ringförmige
Teil
1 auf dem Ende der Welle mittels einer Art Nabe angebracht ist, die den aktiven
Teil der im ganzen mit 4 bezeichneten Unwuchtausgleichvorrichtung bildet. Diese
Vorrichtung enthält zwei gleiche Ringscheiben 5, 6, zwischen denen ein Ring 7 eingeschlossen
ist, wobei die aus diesen drei Teilen bestehende Einheit durch eine auf das mit
Gewinde. versehene Ende der Welle geschraubte Mutter 9 gegen einen Ring 8 gespannt
wird, der durch Aufschrumpfen mit der Welle 2 drehfest verbunden ist.
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Der durch die zylindrische Oberfläche des Endes der Welle 2, die zylindrische
Innenfläche des Ringes 7 und die beiden einander gegenüberliegenden Flächen der
beiden Ringscheiben 5 bzw. 6 abgegrenzte ringförmige Raum bildet eine Ringkammer
mit rechteckigem Querschnitt, in der drei aus drei zylindrischen Rollen 11, 12,
13 bestehende Ausgleichkörper angebracht sind. Die Rollen können sich in der Ringkammer
frei verlagern, wobei ihr Durchmesser sehr wenig, d.h. um etwa 2/100 mm, kleiner
als der Halbmesserunterschied der Welle und des Ringes 7 ist. Desgleichen ist die
Länge Jeder Rolle sehr wenig, d.h. ebenfalls um etwa 2/100 mm, kleiner als der Abstand
zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Ringscheiben
5 und 6.
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Die drei Rollen 11, 12, 13 grenzen in der Ringkammer drei veränderbare
Räume oder Ausgleichkammern 17, 18, 19 ab, die mit drei abgeknickten Leitungen 21,
22 bzw. 23 in Verbindung stehen,. die im Inneren der Welle 2 angebracht sind und
an auf der zylindrischen Oberfläche der Welle im gleichen Abstand voneinander getrennt
liegenden
Stellen austreten, Gegen die zylindrische Innenfläche des Ringes 7 angeordnete Anschläge
14, 15, 16 begrenzen in positiver Weise die Verlagerung der Ausgleichrollen auf
einen Kreisbogen von etwa 1200, damit ein und dieselbe Ausgleichkammer nicht zugleich
durch zwei radiale Leitungen mit Druckflüssigkeit gespeist werden kann.
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Ein feststehendes Teil 27 (siehe auch Sig. 5) umgibt die Wellemit
geringem Spiel. Die vorerwähnten abgeknickten Leitungen münden in eine Bohrung 26
des Teiles 27 gegenuber einer-durchgehenden ringförmigen Zone ein, die aus dem schmalen
Zwischenraum 28 besteht, der durch zwei parallele ringförmige ebene Flächen 31,
32 quer zur Welle abgegrenzt wird, die zu zwei mit Hilfe der Schrauben 36 gegen
einen Distanzring 35 zusammengehaltenen Teilen 33 bzw. 34 gehören, die zusammen
mit dem Distanzring 35 das feststehende Teil 27 bilden.
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Der zwischen zwei radialen Ebenen enthaltene, einen sehr kleinen Winkel
a'1 (Fig. 5) bildende Anteil des schmalen Zwischenraumes 28 verhält sich wie eine
elementare radiale Einengung (radiale Grundeinengung).
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Der Zwischenraum 28 mündet in eine Ringkammer 38 ein, die über eine
Leitung 39 mit einer nicht dargestellten Flüssigkeitsquelle mit konstantem Druck,
beispielsweise einer Druckölquelle, in Verbindung steht
Zwei jeweils
beiderseits des schmalen Zwischenraumes 28 in der Bohrung der Teile 33, 34 vorgesehene
Ringnuten 41, 42 fangen das ueber die engen Durchlässe entlang der Welle entweichende
Öl auf und führen es zu dem Behälter zurück.
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Die vorstehend beschriebene Vorrichtung hat folgende Arbeitsweise:
Wenn die Welle 2-einer mit ihr umlaufenden radialen Kraft, beispielsweise der durch
eine Unwucht B bedingten kraft ausgesetzt wird, läuft ihre Achse 47 um eine (in
Bezug auf die Achse 48 der Bohrung 26 dezentrierte oder nicht dezentrierte) Rotationsachse
46 (Fig. 7) um, die nicht mit der Achse 47 der Welle zusammenfällt.
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Während einer vollen Umdrehung der Welle ist jede mit ihrem Aussenumfang
,verbundene und in der Nähe der die Rotationsachse 46 mit der Achse 47 der Welle
verbindenden radialen Halbebene 49 (Fig. 7) gelegene Stelle durchschnittlich näher
an der Bohrung 26 des feststehenden Teiles als eine in der Nähe der entgegengesetzten
radialen Halbebene liegende Stelle, Der in der Leitung 22 und in der entsprechenden
Kammer 18 zwischen den beiden Ausgleichrollen tl, 12 herrschende Druck steigt an,
während der in den Leitungen 21, 23 und in den entsprechenden Kammern 19 und 17
herrschende Druck abnimmt, da der Ausflussquerschnitt für die Druckflüssigkeit zwischen
der Welle 2 und den
Bohrungen der Teile 33, 34 zu den Ringnuten
41, 42 hin in der Nähe der Leitung 22 abnimmt, während er in der Nähe der beiden
anderen Leitungen 21, 23 allmählich zunimmt. Die Rollen 11 und 12 nähern sich der
Rolle 13, d.h. sie verlagern sich in die einen Ausgleich der Unwucht herbeiführende
Richtung.
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Solange die Unwucht besteht, werden die Rollen in die einen Ausgleich
dieser Unwucht herbeifuhrende Richtung verlagert.
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Wenn die Unwucht ausgeglichen worden ist, fallen die Rotationsachse
46 und die Achse 47 der Welle 2 zusammen (Pig. 8), was: jedoch nicht bedeutet, dass
sie sich auf der Achse 48 der Bohrung 26 des feststehenden Teiles befinden, was
übrigens ohne Bedeutung ist. Wenn nämlich die Unwucht ausgeglichen worden ist, sind
die Ausgleichrollen in Bezug auf das sie einschliessende ringförmige Teil unbeweglich,
wobei der in Jeder der Kammern 17, 18, 19 herrschende Druck Jederzeit gleich dem-Druck
ist, der in dem ringförmigen Spielraum zwischen der Welle 2 und der Bohrung 26 des
feststehenden Teiles 27 an der Stelle herrscht, an der die entsprechende abgekniokte
Leitung 21, 22 oder 23 am Aussenumfang der Welle einmündet. Sofern die Rotationsachse
46 der Welle in Bezug auf die Achse 48 der Bohrung dezentriert ist, verändert sich
dieser Druck zyklisch, wobei aber sein durchschnittlidher Wert im Verlaufe jeder
Umdrehung bei einer bestimmten Dezentrierung (nach Richtung und Grösse) der Achsen
46 und 48 konstant ist. Wenn die Welle 2 einwandfrei rund läuft, stimmen die durchschnittlichen
Drücke in den drei Kammern überein und sind
die drei Rollen nicht
bestrebt, ihre Lage zu ändern, die für jede einzelne Rolle dieLage ist, bei der
die Unwucht einwandfrei ausgeglichen ist. dieser Ausgleich wird also ohne Rücksicht
darauf, wie die Dezentrierung-der Welle 2 gegenüber dem feststehenden Bezugsteil
27 sein mag, beibehalt$nO Bei der in Fig. 9 dargestellten Variante wurde der Zwischenraum
28 durch ein ringförmiges Teil 51 aus porösem Material, beispielsweise einem gesinterten
Material, ersetzt, das zwischen den beiden Teilen 33 und 74 eingespannt ist0 Die
Arbeitsweise der Vorrichtung ist die gleiche wie die der Ausführungsform nach Fig.
4 bis 6o Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat die Einrichtung mit
stetem Druckverlust in einem ringförmigen Schlitz oder einem porösen Ring lediglich
die Aufgabe eines Dezentrierungsfühlers, da der Abstand zwischen dem Schlitz und
den Ölabflussnuten im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform (s. Fig.3) gering
ist, wobei der radiale Halt der Welle durch ein Aussenlager 3 von beliebiger Bauart
gewährleistet ist0 Bei der in Fig. 10, 11 und 12 dargestellten Variante dient die
Vorrichtung mit Schlitz ebenfalls nur als Dezentrierungsfühler für die Unwuchtkorrektur,
jedoch wird der radiale Halt der Welle durch ein mit der Vorrichtung mit Schlitz
kombiniertes Lager nach Art eines Lagers mit Flüssigkeitsreibung gewährleistet..
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Das feststehende Teil besteht, wie bei der ersten Auæfahrungsform
aus
zwei Teilen 101-102, die jedoch aufeinander aufgeschrumpft sind, wobei zwischen
ihnen der ringförmige Schlitz oder die dünne Ringaoheibe 107 sowie die ringförmige
Speisungekammer 106 bestehen geblieben sind. Die beiden feststehenden Teile weisen
ausserdem, wie in Fig. 1, zwei Ölrückflussnuten auf, wobei sie aber ausserdem mehrere,
beispielsweise fünf, Hohlräume 117-118 aufweisen, die fünf Druckzonen bilden, die
durch den durchgehenden Streifen 119, an dem der Schlitz 107 austritt, in Balbsonen
aufgeteilt sind. Die Halbzonen oder Hohlräume 117-118 sind durch eie auf gleichem
Druck haltende Überbrückungskanäle 120 paarweise miteinander verbunden und werden
über auf der einen Seite in die Ringkammer 106 und auf der anderen Seite in die
Hohlräume 118 einmündende Düsen 121 gespeist.
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In den Teilen 101-102 sind zwischen den Hohlräumen 117 und 118 Längsnuten
122-123 vorgesehen, die in die Rückflussnuten 111-112 einmünden und die Ölverluste
zwischen den aneinander angrenzenden Hohlräumen 117-118 zu diesen Rüokflussnuten
leiten (siehe die abgewickelte Teilansicht der Innenseite des Lagers in Fig. 12).
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Wie bei der in Fig. 4 dargestellten Ausfdhrungsform, sind in die Welle
drei um 1200 gegeneinander versetzte radiale Kanäle 22 gebohrt, von denen ein Ende
gegenüber dem Schlitz 107 austritt und deren anderes Ende in die Kammern der (in
Fig. 10 nicht dargestellten) Unwuchtausgleichvorrichtung mit Rollen einmundet. Die
Arbeitsweise der Unwuchtausgleichvorrichtung stimmt mit der anhand von i?ig. 4,
5 und 6 beschriebenen überein.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung als Lager entspricht der eines Lagers
mit Flüssigkeitsreibung, d. h. dass, sofern eine statische Kraft die Welle 105 nach
unten (Fig. 11), zu dezentrieren versucht, der sich in den unteren Hohlräumen 1173
- 1174 und 1183 -1184 aufbauende Druck infolge des Unterschiedes der Spielräume
am gesamten Aussenumfang der Welle stärker ist:als der Druck, der sich in den oberen
Hohlräumen 1171 - 1181^aufbaut, und die Welle bestrebt ist, sich unter der Einwirkung
der durch die Dezentrierung entstehenden unterschiedlichen Drücke erneut zu zentrieren0
Bei der in Fig. 13 dargestellten Variante weist die. Vorrichtung zwei Schlitze in
Form einer dünnen Ringsoheibe 107 und 107',. die über durch einen Druckausgleichkanal
.124 miteinander verbundene Ringkammern 106 und 106' mit Druckflüssigkeit. gespeist.
werden. In diesem Falle kann das feststehende Teil aus drei Teilen 101-102-125 bestehen,
die so zusammengebaut sind, dass zwischen ihnen die beiden dünnen Schlitze 107 und
107' entstehen.
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Diese Ausführungsform hat gegenüber der in Fig. 1 und 3 dargestellten
Ausführungsform den Vorteil, dass sie ein glelchmässigenes Druokfeld (ig. 14) entstehen
lässt und folglich eine erhebliohere Belastung des Lagers ermöglicht. Aus Fig. 14
ist ersichtlich, dass der Druck in einem gleichen Abschnitt zwischen den Schlitzen
107 und 107' nicht genau gleichmässig ist. Der Druck ist auf der Seite, auf der
die Welle gegenüber dem Lager (obere Erzeugende in Fig. 14) den grössten Spielraum
hat, in der Mitte etwas stärker, wobei er dagegen auf der Seite, auf der der
Spielraum
am kleinsten ist (untere Erzeugende), in der Mitte am schwächsten ist. Dieser Unterschied
rührt aus der durch das Druck feld hervorgerufenen ringförmigen Druckflüssigkeitszufuhr
her.
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Es ist selbstverständlich, dass als Druckfühler dienende Kanäle 22
wie bei den vorgehenden Ausfahrungsbeispielen das Druckfeld auf eine nicht dargestellte
Unwuchtausgleichvorrichtung übertragen können.
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Gemäss einer anderen Ausführungsform kann man dem oder den Schlitzen
in Form einer dünnen Ringscheibe eine an ihrem Aussenumfang veränderbare Breite
geben, wobei die diese Ringscheibe bestimmenden Flächen 109 und 110 (Fig. 1) beispielsweise
nicht genau parallel verlaufen.
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In Pig. 15 ist nur das Diagramm der Drücke für diesen Fall dargestellt,
wobei die gesamte Vorrichtung ansonsten mit der nach Fig. 1 übereinstimmt. Fig.
15 zeigt, dass der Schlitz 107 in seinem unteren Abschnitt breiter ist als in seinem
oberen Abschnitt, so dass es möglich ist, die Welle 105 in ihrem Lager selbst dann
zentriert zu halten, wenn auf sie eine permanente statische Kraft 21<' einwirkt.
Da die Welle, wie in Pig. 15 angegeben, zentriert ist, stellt der Oberflächenunterschied
zwischen dem unteren Druckdreieck 126 und ctem oberen Druckdreieck 127 eine auf
die Welle einwirkende Kraft dar, die der gleichbleibenden Kraft 2P genau entgegenge
etzt gerichtet ist und die Welle zentriert hält.
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Ein solcher Schlitz von veränderbarer Breite (oder im Falle von Fig.
13 zwei Schlitze von veränderbarer Breite) verursacht eine Assymmetrie des Druckfeldes,
was jedoch nicht das Arbeiten eines eine Unwuchtausgleichvorrichtung steuernden
Druckfühlers verhindert, sofern man einen solchen anzuwenden wünscht Jeder der F.ühlkanäle
22 geht nämlich nacheinander an allen Abschnitten des Schlitzes vorbei, wobei der
von diesen Fühlern angezeigte Druck nur von der Drehbewegung der Welle abhängig
ist.
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Fig'. 16 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der
der stete Druckverlust um die Welle herum durch einen zwischen einer in einem feststehenden
Teil 27a vorgesehenen konischen Bohrung und der Welle 2 bestehenden engen Durchlass
erzeugt wird.
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Der Unterschied zwischen dem grössten und dem kleinsten Durchmesser
der konischen Bohrung beträgt einige Hundertstel eines Millimeters.
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Nahe dem Ende desRinges 27a, an dem die konische Bohrung den grössten
Durchmesser hat, wird die Druckflüssigkeit (vorzugsweise Öl) aus einer (nicht dargestellten)
Quelle mit im wesentlichen konstantem Druck Po über einen Kanal 55 einer Ringnut
54 zugeführt. Die drei um 1200 gegeneinander versetzt in die Welle gebohrten Kanäle,
wie beispielsweise der Kanal 22, treten am Aussenumfang der Welle in der Nähe der
Stelle aus, an der die konische Bohrung des Ringes den kleinsten Durchmesser hat,
Da
der Spielraum sich entlang der Bohrung linear verändert, ist der Druckverlust, den
die Druckflüssigkeit je Längeeinheit erfährt, in einem schmalen Sektor um eine diametrale
Halbebene herum nicht konstant, sondern nimmt in Strömungsrichtung der Druckflüssigkeit
zu. Ausserdem ist die Veränderung des Druckverlustes je Längeneinheit zwischen zwei
gegebenen Querschnitte ebenen um so grösser, je grösser das Verhältnis zwischen
dem Spielraum am Oberstromende und dem Spielraum am Unterstromende ist. Nun ist
dieses Verhältnis in einem zwischen zwei benachbarten diametralen Halbebenen enthaltenen
schmalen Sektor um so grösser, Je mehr sich die Welle in der Nähe dieser diametralen
Ebenen der Bohrung genähert hat. Daraus ergibt sich, dass beispielsweise' im Palle
von Fig0 16, in der die Welle nach oben dem zentriert ist, die die Drücke an einer
gegebenen Stelle darstellenden Kurven die in Fig, 17 wiedergegebene Gestalt haben,
in der die Kurve A der oberen Hälfte von Fig. 16 und die Kurve B ihrer unteren Hälfte
entspricht. In der Querschnittsebene, in der die Kanäle, wie beispielsweise der
Kanal 22, am Aussenumfang der Welle austreten, verfügt man also über einen möglicherweise
erheblichen Druckunterschied P, der bestrebt ist, die Welle in ihrer Bohrung nachzuzentrieren
und die Verlagerung der Ausgleichrollen der Unwuchtausgleichvorrichtung zu bewirken.
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Bei einer praktischen Verwirklichung der in Fig. 1 bis 15 dargestellten
Ausfuhrungsformen beträgt der Spielraum zwischen den Flächen des Schlitzes ein Zehntel
eines Millimeters (O, 1 mm) + 15 µ.
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Die in Fig. 4 dargestellte Unwuchtausgleichvorrichtung besteht im
wesentlichen aus drei Rollen, die sich zwischen zwei zylindrischen Plächen, d.h.
einer inneren und einer äusseren, abwälzen, deren Achse mit der der Welle zusammenfällt
und die seitlich durch zwei zur Rotationsachse der Welle senkrechte Ebenen verschlossen
sind.
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Wenn DI = Durchmesser der äusseren zylindrischen Fläche D2 = Durchmesser
der inneren zylindrischen Fläche d = Durchmesser der Rollen, so erhält man Dl -
D2 = a + 0,02 mm.
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2 Die Toleranz für diese 0,02 mm beträgt + 5 µ.
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Wenn L = Abstand zwischen. den beiden parallelen Ebenen 1 = Länge
der Rollen, so erhält man: L = 1 + 0,02 mm.
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Die Toleranz für diese 0,02 mm beträgt + 5 yu.
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Bei dieser Ausführungsform beträgt die Masse jeder der Rollen 40 g,
wobei ihr Durchmesser sowie ihre Länge je 20 mm beträgt.
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Der Durchmesser des inneren Zylinders, auf dem die Rollen sich abwälzen,
beträgt 110 mm.
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Unter diesen Bedingungen beträgt die korrigierbare Unwucht 170 g cm.
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Bei einer Variante dieser Ausfahrungsform betragen der Durchmesser
und die Lange der Rollen je 30 mm, der Durchmesser des inneren Zylinders, auf dem
sie sich abwälzen, 160 mm und die maximale Ausgleichsleistung 800 g x cm.
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Als Druckflüssigkeit verwendet man Öl bei einem konstanten Druck von
4 bis 8 kg/cm2 mit einer Viskosität von 10 Zentistoke, wobei die erforderliche Zufuhrleistung
in der Grössenordnung von 1 1/min liegt.
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Patentansprüche: