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Drehschwingungsdämpfer zur Kupplung mit einer elektrischen Drehatrommaschine
Beim Anfahren von Arbei,tamaschineng Z.B. Turbokömpreasoreng durch Synchronmotoren
mit ausgeprägten rojen mittels der Eämpferwicklung entsteht ein pulsierendes Drehmoment-eldessen
Prequenz von doppelter Netzf requenz äuf Itül absinkt. Da bei allen in Betracht
kommenden MaschinenSätzen die-mechanische Eigenfrequenz e benfalls zwischen' Null.und
4er-doppelten Netzfrequenz liegt, tritt das pulsierende- erregende Drehmoment bei
irgendeiner Drehzahl mit der mechanischen Eigenfrequenzt des Naschinensatzes in
Resonanz. Uuft die Mäschine.sehr sebnell hoch, dann wird die Resonanz so schnell
durchsehrittent da
keine nennenswerten mechanischen Beanspruchungen
auftreten. Muß aber der Anlauf aus betr#ebstechnischen Gründen relativ langsam erfolgen,
dann kann der Maschinensatz während des Durchfahrens der Resonanz zu gefährlichen-Drehwechselbeanspruchungen
aufgeschaukelt werden. Bisher kann man in solchen Fällen die Beanspruchungen nur
durch den Einbau drehweicher und gut dämpfungsfähiger Kupplungen hinreichend klein
halten-.
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Zur Abdämpfung von Drehschwingungen eines Maschinensatzes ist es bekann't,
Drehschwingungsdämpfer mit der Welle zu kuppeln, die ein eigenes schwingungsfähiges
System bilden und deren Masse auf die Eigenfrequenz des Maschinensatzes abgestimmt
ist. Ein derartiger Schwingungsdämpfer wäre jedoch bei einem Maschinensatz, der
durch eine Synchronmaschine angetrieben wird, nicht in der Lage, die beschriebenen
pulsierenden Drehmomente abzudämpfen, sondern würde nur die ursprüngliche Eigenfrequenz
in zwei dicht beieinander liegende aufspalten. Die Höhe der Beanspruchungen würde
dadurch nicht sehr geändert, wenn man nicht einen sehr großen und daher aufwendigen
Drehochwingungedämpfer verwendete.
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Durch die Erfindung wird diese Schwierigkeit vermieden.. Gemäß der
Erfindung ist ein Drehschwingungadämpfer zur Kupplung mit einer elektrischen Synchronkaschine
so ausgebildet, daß die Eigenfrequenz des Drehochwingungadämpfers mit zunehmender
Drehzahl der Welle gbnimmt. Dadurch läuft die Eigenfre4uenz d.es Drehochwingungsdämpfers
im gleichen Sinn wie die erregende
Frequenz des Maschinensatzes.
des Durchlaufens der Maschine durch ihre Eigenfrequenz ka nn der Drehschwingungsdämpfer
daher die schwingungserregende Ehergie-zum größten Teil aufnehmen, bzw. er.kompensiert
die erregenden Fräfte durch seine Trägheitskräfte und bewahrt den Maschinensatz
vor gefährlichem Aufschaukeln.
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Gemäß der weiteren Erfindung sind im Drehschwingungsdämpfer federnd
aufgehängte Schwungmassen angeordnett die bei wachsender Drehzahl gegen die Kraft
einer Rückstellfeder radial nach außen wandern. Die Schwungmassen erhalten' durch
das Wandern nach außen ein größeres Drehträgheitsmoment, so daß im Zusammenwirken
mit denjenigen Federn, die die Dreheigenfrequenz dieser Massen bestimmen, sich die
Eigenfrequenz des Drehschwingungsdämpfers nach kleineren Werten hin verlagert.
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Aus baulichen-Gründen ist aber die Veränderl#ichkeit der Eigenfrequenz
des Drehochwingungsdämpfers nur in beschränktem Maße möglich. Daher empfiehlt es
sich, den Drohschwingungsdämpfer zweckmäßig so abzustimmen, daß er bei einer Drehzahl,
die dicht unter derjenigen liegt, bei der das erregende Drehmoment in Resonanz mit
der EigenfreqÜenz des Maschinensatzes.gerät, angenähert selbst in Resonanz ist und
daß seine Eigenfrequenz dann etwas schneller absinkt als es dem Absinken der Schlupffrequenz
des asynchron angefahrenen Synchrontnotors entspricht. Infolgedessen nimmt der Drehschwingungsdämpfer
in, diesem Drehzahibereich im wesentlichen die in das gesamte System hinein gesDeisten
Se.,iwinEun--.sniomente auf und der Maschinensatz bleibt Gefahr.
Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig, 1 und-2 dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine Ansicht auf den Drehschwingungsdämpfer und
Fig. 2 einen in radialer Ribhtu mg verlaufenden Teilschnitt.
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Dei7 Drelischwingungsdämpfer # besitzt das kreisförmige Gehäuse
1
aus Leichtmetall, das mit der zu dämpfenden Welle 2 des Synchroninotors
fest verbunden ist. Auf der die Welle 2 umgebenden Nabe 3
des Gehäuses
1 ist die Traverse 4 drehbar gelagert. Sie ist außerdem mittels der Drehfeder
5 mit dem Gehäuse 1 des-Dreh-.-schwingungsdämpfers verbunden und wird
durch die Dr4hfeder 5 »
in einer Mittellage relativ zum Gehäuse
1 gehalten.
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An den Enden 6 und 7 der Traverse 4 sind die Schwungmassen
8
und 9 drehbar gelagert. Die Schwungmassen 8 und
9 haben jeweils auf der der Welle 2 zugewandten Seite die Aussparung
10 und 119.
in der Rückstellfedern 12 und 13 angeordnet sind,
deren eines Ende an der Schwungmasee und deren anderes Ende.an der Welle 2 in deren
Mittelpunkt befel.tigt ist.
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Beim Anfahren der mit dem Drehschwingungsdämpfer verbundenen Synchroninaschine
folgt der Drehschwingungsdämpfer der Rotation der Welle 2. Solange die Zugkraft
der Rückstellfedern 12 und 13
die an den Schwungmassen 8 und
9 angreifende Fliehkraft übertrifft, liegen die Schwungmassen nahe der Mitte
des Drehschviin-' gungsämpfers. Das Trägheitsmoment, das die Schwungmassen zusammeni
mit
der Traverse 4 haben, ist noch relativ klein. Daher ist die Eigenfrequenz der Traverse
4 zusammen mit den Schwungmaseen 8
und 9 hoch. Mit eteigender,Drehzghl
der Welle 2 nähert sich die Frequenz der schviingungserregenden, pulsierenden Drehmomente
der Eigenfrequenz des Drehschwingungsdämpfers, so daß dieser zunehmende Drehschwingungen
auszuführen beginnt. Während die Drehzahl weiter zunimmt"wandert die Schwungmasse
8 und 9 infolge der anwachsenden Fliehkraft weiter und weiter nach
außen. Sie steigern daher das Massenträgheitsmoment-des Drehschwingungsdämpfers
und erniedrigen dadurch seine Eigenfrequ enz. Die Eig'enfrequenz läuft also gleicheinnig
mit der erregenden Frequenz, so daß diese zum großen Teil von dem #.Drehschwingungedämpfer
aufgenommen werden kann.
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Die Rück3tellfedetn 12 und 13 können so angeordnet und bemessen
werden, daß jeweils die Mittella8e der schwingenden Schwungmassen in wählbarer Weise
an eine Drehzahl gebunden ist. Es
empfiehlt sich auche die Drehfeder
5, mit der die Traveree an das Gehäuse 1 des Drehechwingungsdämpfers
angeschlossen -ist,'00 auszubilden, daß ihre Pederkennlinie nicht linear, sondern
krumm ist, wenn man den relativen brehwinkel zwischen Traverse und Gehäuse in Abhängigkeit
vom Drehmoment zwischen Traverse und Gehäuse aufzeichnet. Man kann den Drehs'chwingungedämpfer
auch so
ausbilden, daß die Rückstellfedern 12 und 13 die Aufgabe
der Drehfeder 5 übernehmen. In diesem Falle sind die Räckstellfedern 12 und
13 neben dem Wellenmittelpunkt zu befes-tigeng so
daß
sie Uber die Schwungmasseh eine Drehwirkung auf die Traverse 4 ausüben können.
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Die Schwungmassen 8 und 9 sowie die-RUckstellfedern
12 und 13
sind so bemessen, daß die Schwungmassen bei Betriebadrehzahl an
den Innenwänden des Gehäuses anliegen. Die beim Anlaufen des Maschinensatzes aufgenommene
Schwingungsenergie-wird dann durch Reibung an den Auflagestellen in Wärme umgesetzt
und der schwingende Teil des Drehechwingungsdämpfers bleibt während des Laufes mit
der Betriebsdrehzahl infolge dieser Reibung in Ruhe, so daß in den Gelenkpunkten
des Drehschwingungsdämpfers keine Abnutzung auftritt.