DE3340864A1

DE3340864A1 - Deformation element as oscillation node

Info

Publication number: DE3340864A1
Application number: DE19833340864
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz 8950 Kaufbeuren Schaab
Original assignee: SCHAAB BRIGITTA
Current assignee: SCHAAB BRIGITTA
Priority date: 1983-11-11
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1985-05-23

Abstract

A shell (10) rotating at high speed has a built-in annular deformation zone (12) surrounded by a coaxially pipe piece (18) at a radial distance. The pipe piece (18) projects in the axial direction beyond the deformation zone (12) on both sides, is firmly connected at one end to the shell (10) in an annular region (20) and forms an annular gap (24) with the shell (10) at the other end. The pipe piece (18) stiffens the shell in the region of the deformation zone (12) at high speeds. <IMAGE>

Description

Verformungselement als SchwingungsknotenDeformation element as a vibration node

Die Erfindung betrifft ein Verformungselement als Schwingungsknoten eines schnell rotierenden Körpers, insbesondere Zentrifuge, bestehend aus einem rohrförmigen Mantel, der im Bereich des Schwingungsknotens nach vorgegebenem Muster Durchbrechungen aufweist, wobei der Mantel in Faserverbundbauweise hergestellt ist und die Fasern im Bereich des Schwingungsknotens in den zwischen benachbarten Durchbrechungen gebildeten Wandbereichen einander kreuzen und wobei der Mantel im Bereich des Schwingungsknotens von einer Hülle umgeben ist. Ein Verformungselement dieser Art ist Gegenstand des Hauptpatentes DBP 33 20 605.The invention relates to a deformation element as a vibration node a rapidly rotating body, in particular a centrifuge, consisting of a tubular jacket, which in the area of the vibration node according to a given pattern Has perforations, the jacket being made in fiber composite construction and the fibers in the region of the vibration node in the between adjacent openings formed wall areas cross each other and wherein the jacket in the area of the vibration node is surrounded by a shell. A deformation element of this type is the subject of Main patent DBP 33 20 605.

Die Hülle besteht aus elastomerem Material und deckt die Durchbrechungen ab. Sie kann aber infolge Fliehkraft keine Dichtfunktion übernehmen. Weiterhin ist die Axialsteifigkeit oberhalb der kritischen Drehzahlen eines mehrgliedrigen Rotors begrenzt.The cover is made of elastomeric material and covers the openings away. However, due to centrifugal force, it cannot take on a sealing function. Furthermore is the axial stiffness above the critical speeds of a multi-section rotor limited.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Verformungselementes des Hauptpatentes dadurch zu vermeiden, daß eine absolut sichere Abdichtung bei hohen Drehzahlen gewährleistet wird.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the deformation element of the main patent to avoid the fact that an absolutely secure seal high speeds is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hülle aus einem koaxialen, den Mantel in radialem Abstand umgebenden steifen, formbeständigen Rohrstück besteht, an dessen einem Ende ein auf den Außendurchmesser des Mantels verringerter Ringbereich gebildet ist bzw. der Mantel einen auf den Innendurchmesser des Rohrstückes vergrößerten Ringbereich benachbart des Schwingungsknotenbereiches aufweist, daß das Rohrstück in einem Ringbereich diesseits des Schwingungsknotenbereiches am Mantel befestigt ist und jenseits des Schwingungsknotenbereiches mit dem Mantel einen Ring spalt bildet, dessen Spaltbreite im Bereich der sich bei höheren Drehzahlen ergebenden Durchmesservergrößerung des Mantels liegt.According to the invention, this object is achieved in that the casing consists of a coaxial, rigid, dimensionally stable, surrounding the jacket at a radial distance There is a piece of pipe, at one end of which an on the outer diameter of the jacket reduced ring area is formed or the jacket has one on the inner diameter of the pipe section enlarged ring area adjacent to the vibration node area has that the pipe section in a ring area on this side of the vibration node area is attached to the jacket and beyond the vibration node area with the jacket a ring gap forms, the gap width in the range of at higher speeds resulting increase in diameter of the jacket.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß in das Rohrstück jenseits des Schwingungsknotenbereiches ein ringförmiger Dichtungsstreifen eingesetzt ist, zwischen dem und dem Mantel der Ringspalt gebildet ist.A further development of the invention consists in that in the pipe section an annular sealing strip is used on the other side of the vibration node area is, between which and the jacket of the annular gap is formed.

Eine Alternative besteht erfindungsgemäß darin, daß auf dem Mantel jenseits des Schwingungsknotenbereiches ein ringförmiger Dichtungsstreifen befestigt ist, zwischen dem und dem Rohrstück der Ringspalt gebildet ist.According to the invention, an alternative is that on the jacket on the other side of the vibration node area an annular sealing strip is attached is, between which and the pipe section of the annular gap is formed.

Ein wichtiges Merkmal besteht weiterhin darin, daß das Rohrstück selbst aus Faserverbundwerkstoff besteht.Another important feature is that the Pipe section itself consists of fiber composite material.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß sich die Breite des Ringspaltes mit zunehmender Drehzahl verringert und dieser vor Erreichen der Nennfrequenz ganz aufgehoben ist, um schließlich bei Nennfrequenz sogar ein Aufeinanderpressen und damit Dichten des Mantels am Rohrstück herbeizuführen, und daß bei einem mehrgliedrigem Rotor mit dem Anlegen des Mantels am Rohrstück (Stützring) eine maßgebliche Versteifung in axialer Richtung erfolgt. Die geschwächte Verformungszone und /oder die Elastomerfüllung können sich bei hohen Drehzahlen am Rohrstück anlegen, sodaß hier die Dichtung erhalten bleibt und eine Sicherheit gegen unzulässige Verformung des Mantels in der Verformungszone geschaffen wird.With the invention it is achieved that the width of the annular gap decreases with increasing speed and this completely before reaching the nominal frequency is repealed to finally even a pressing together and at the nominal frequency thus to bring about sealing of the jacket on the pipe section, and that with a multi-link Rotor with the application of the jacket to the pipe section (support ring) a significant stiffening takes place in the axial direction. The weakened deformation zone and / or the elastomer filling can lay on the pipe section at high speeds, so that the seal is retained here remains and a security against impermissible deformation of the jacket in the deformation zone is created.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, sei die Erfindung näher beschrieben.Based on the drawing, which represents an embodiment, be the Invention described in more detail.

Die einzige Figur zeigt eine geschnittene Innenansicht eines Mantelteils mit eingebautem Verformungsbereich und diesen umgebenden abstützenden Rohrstück.The single figure shows a sectioned interior view of a casing part with built-in deformation area and surrounding supporting pipe section.

Ein aus Faserverbundwerkstoff bestehender rohrförmiger Mantel, von dem in der Figur nur ein Ausschnitt dargestellt ist, bildet beispielsweise einen Teil einer Zentrifuge. Der Mantel 10 hat im Bereich des Schwingungsknoten eine Verformungszone 12, in deren Ringbereich der Mantel in vorgegebenem Muster eine Anzahl Durchbrechungen 14 aufweist, die hier in Form von Umfangsschlitzen dargestellt sind. Die Schlitze sind von Reihe zu Reihe umfangsmäßig versetzt. Die Fasern des Faserverbundwerkstoffes kreuzen sich in den zwischen zwei Durchbrechungen 14 einer Durchbrechungsreihe gebildeten Wandbereichen. Die Durchbrechungen 14 verjüngen sich im Querschnitt radial nach außen und sind mit einem elastomerem Material 16 gefüllt, das an der Mantelinnenfläche eine durchgehende ringförmige Hülle bildet. Der Mantel 10 mit eingebautem Verformungselement 12 ist insoweit Gegenstand des Hauptpatentes.A tubular jacket made of fiber composite material, from which is shown in the figure only a section, for example, forms one part a centrifuge. The jacket 10 has in the area of the vibration node a deformation zone 12, in the ring area of which the jacket in a predetermined pattern has a number of perforations 14, which are shown here in the form of circumferential slots are. The slots are circumferentially offset from row to row. The fibers of the Fiber composite material intersect in the between two openings 14 one Breakthrough row formed wall areas. The openings 14 are tapered radially outward in cross-section and are filled with an elastomeric material 16, which forms a continuous ring-shaped shell on the inner surface of the jacket. The coat 10 with built-in deformation element 12 is in this respect the subject of the main patent.

Erfindungsgemäß wird der Mantel im Bereich der Verformungszone 12 von einem Rohrstück 18 umgeben, das ebenfalls aus Faserverbundwerkstoff besteht. Das Rohrstück 18 überragt die Verformungszone 12 beidseitig in axialer Richtung. Der Mantel 10 weist einen auf den Innendurchmesser des Rohrstückes 18 vergrößerten Ringbereich 20 auf. An diesem Ringbereich 20 ist das Rohrstück 18 am Mantel befestigt. Dieser Ringbereich 20 grenzt ggf. mit axialem Abstand an die Verformungszone 12 an, überlappt diese aber nicht. Der Innendurchmesser des Rohrstückes 18 ist größer als der Außendurchmesser des Mantels 10. Das gegenüberliegende freie Ende des Rohrstückes 18 erstreckt sich über den Verformungsbereich 12 des Mantels 10 hinaus und trägt an seinem Ende einen ringförmigen Dichtungsstreifen 22, zwischen dem und dem Mantel 10 ein Ringspalt 24 gebildet wird.According to the invention, the jacket is in the area of the deformation zone 12 surrounded by a pipe section 18, which is also made of fiber composite material. The pipe section 18 projects beyond the deformation zone 12 on both sides in the axial direction. The jacket 10 has an enlarged to the inner diameter of the pipe section 18 Ring area 20. At this ring area 20, the pipe section 18 is attached to the jacket. This ring area 20 borders the deformation zone 12, if necessary at an axial distance but does not overlap. The inner diameter of the pipe section 18 is larger than the outside diameter of the mantle 10. The opposite free The end of the pipe section 18 extends over the deformation region 12 of the jacket 10 addition and carries at its end an annular sealing strip 22 between to which and the jacket 10 an annular gap 24 is formed.

Bei Stillstand und niedrigen Frequenzen des Mantels bleibt dieser Ringspalt 24 erhalten und ermöglicht die Beweglichkeit des Mantels im Bereich der Verformungszone 12. Mit höherer Drehzahl legt sich der Mantel 10 infolge der stärkeren Aufweitung im Rohrstück 18 an, wobei dank des ringförmigen Dichtungsstreifens 22 eine zusätzliche Dichtungsfunktion erfüllt wird.When the jacket is at a standstill and at low frequencies, it remains Obtained annular gap 24 and enables the mobility of the jacket in the area of the Deformation zone 12. At a higher speed, the jacket 10 lies down as a result of the stronger Expansion in the pipe section 18, thanks to the annular sealing strip 22 an additional sealing function is fulfilled.

Axial verhält sich der Mantel 10 (Zentrifuge) bei Nennfrequenz wie ein einteiliger Rotor.The shell 10 (centrifuge) behaves axially at nominal frequency as a one-piece rotor.

Das freie, innenseitig den Dichtungsstreifen 22 tragende Ende des Rohrstückes 18 ist gegen Aufweitung zusätzlich versteift. Die Versteifung kann durch entsprechende Faseranordnung vorgenommen werden und ist in der Figur durch eine Vergrößerung der Wandstärke veranschaulicht.The free, inside the sealing strip 22 end of the Pipe section 18 is additionally stiffened against expansion. The stiffening can through Appropriate fiber arrangement can be made and is shown in the figure by a Enlargement of the wall thickness illustrated.

Claims

PATENT CLAIMS Deformation element as a vibration node of a fast rotating body, in particular centrifuge, consisting of a tubular jacket, which has openings in the area of the vibration node according to a given pattern, wherein the sheath is made in fiber composite construction and the fibers in the area of the vibration node in the wall areas formed between adjacent openings cross each other and with the jacket in the area of the vibration node of one Cover is surrounded according to DBP 33 20 605, characterized in that the cover is made of one, the jacket (10) at a radial distance coaxially surrounding rigid, dimensionally stable Pipe section (18) consists, at one end of which is an on the outer diameter of the jacket (10) a reduced ring area is formed or the jacket (10) has an inner diameter of the pipe section (18) enlarged ring area adjacent to the vibration node area (12) has that the pipe section (18) in this ring area (20) on this side of the vibration node area (12) is attached to the jacket (10) and beyond the vibration node area (12) forms an annular gap (24) with the jacket (10), the gap width of which is in the region of the increase in diameter of the jacket (10) at higher speeds lies.

2. Deformation element according to claim 1, characterized in that in the pipe section (18) on the other side of the vibration node area (12) an annular Sealing strip (22) is inserted between the and the jacket (10) of the annular gap (24) is formed.

3. Deformation element according to claim 1, characterized in that on the jacket (10) beyond the vibration node area (12) an annular one Sealing strip (22) is attached between the and the pipe section (18) of the annular gap (24) is formed.

4. Deformation element according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the pipe section (18) consists of fiber composite material.

5. Deformation element according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the pipe section (18) forms the annular gap (24) at its with the jacket (10) End has an increased wall thickness.