DE1294037B

DE1294037B - Gyroscope with a first frame containing a gyro which is rotatably mounted in a second frame by means of a gas bearing about a stable axis

Info

Publication number: DE1294037B
Application number: DE1964T0026970
Authority: DE
Inventors: Wehde; Dr Rer Nat Heinz; Riethmueller Heinz
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1964-09-09
Filing date: 1964-09-09
Publication date: 1969-04-30

Description

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Die Erfindung betrifft ein Kreiselgerät mit einem der mittels eines Ritzels 42 einen Zahnkranz 43The invention relates to a gyroscopic device with a toothed ring 43 by means of a pinion 42

ersten, einen Kreisel enthaltenden Rahmen, der in des Kreiselgehäuses 34 antreibt. Die Winkel-first frame containing a gyro which drives in the gyro housing 34. The angular

einem zweiten Rahmen mittels eines Gaslagers um stellung des Kreiselgehäuses 34 bezüglich des drittena second frame by means of a gas bearing to position the gyro housing 34 with respect to the third

eine stabile Achse drehbar gelagert ist und mit einem Rahmens 35 wird von einem Stellungsgeber 45 er-a stable axis is rotatably mounted and with a frame 35 is generated by a position transmitter 45

Kardanrahmen, der zur Lagerung des zweiten Rah- 5 faßt und in dem Anzeigegerät 46 sichtbar ge-Cardan frame, which holds the second frame 5 and is visible in the display device 46.

mens bezüglich zweier zueinander und zur stabilen macht.mens regarding two to each other and to a stable power.

Achse senkrechter Kardanachsen dient. Bei solchen Die erfindungsgemäße Kreiselpumpe ist in schema-Axis of vertical cardan axes is used. The centrifugal pump according to the invention is shown in schematic

Kreiselgeräten stellt sich die Aufgabe, das zur Spei- tischer Darstellung im unteren Teil 34 b des Kreisel-The task of gyroscopic devices is to display the information in the lower part 34 b of the gyro

sung des: Gaslagers benötigte Druckgas auf dem gehäuses gezeigt. Sie weist einen Rotor 47 auf, dessenSolution of the: gas bearing required pressurized gas shown on the housing. It has a rotor 47, the

zweiten Rahmen zur Verfügung zu stellen, ohne die io Welle 48 in dem Gehäuse gelagert ist. Eine MehrzahlTo provide second frame available without the io shaft 48 is mounted in the housing. A majority

Beweglichkeit der Rahmen gegeneinander durch zu- keilförmiger Magnetelemente 49 sind in regelmäßiger,Mobility of the frames against each other by wedge-shaped magnetic elements 49 are in regular,

sätzliche Lagerreibung zu beeinträchtigen, wie es z. B. strahlenförmiger Anordnung in den Rotor eingefügt,to affect additional bearing friction, as it is, for. B. radial arrangement inserted into the rotor,

bei Verwendung sogenannter Luftschleifringe ge- Sie sind parallel zur Achsrichtung magnetisiert, sowhen using so-called air slip rings they are magnetized parallel to the axial direction, see above

schieht. daß sich an einer Stirnfläche ein Nordpol und an derhappens. that there is a north pole on one end face and on the

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von der an sich 15 anderen ein Südpol bildet. Als Material für die bekannten Direktstabilisierung ausgegangen, die darin magnetischen Elemente kommen alle gängigen perbesteht, daß ein Stabilisierungskreisel auf dem zu manentmagnetischen Materialien in Frage. Oberhalb stabilisierenden Rahmen angeordnet ist. Erfindungs- des Rotors 47 ist ein Ringkanal 50 von halbkreisgemäß ist vorgesehen, daß als Druckerzeuger für das förmigem Querschnitt nahe der Welle in das Gehäuse Gaslager eine Kreiselpumpe mit zur stabilen Achse 20 eingearbeitet. Von diesem führen Aussparungen des paralleler Pumpenläuferachse an dem zweiten Rah- Rotors zwischen den Magnetelementen hindurch men angeordnet ist, die infolge des ihr innewohnen- radial nach außen. Die Magnetelemente erhalten auf den Drehimpulses diesen Rahmen stabilisiert. Die diese Weise die Eigenschaft von Pumpenschaufeln, so Pumpe ist also gleichzeitig als Stabilisierungskreisel daß aus dem Ringkanal Luft angesaugt wird. Der ausgebildet. 25 Rotor ist spielfrei in den Gehäuseteil 34 b eingepaßt.To solve this problem, a south pole is formed from the 15 others. Assumed as the material for the known direct stabilization, the magnetic elements in it come all the usual ones that a stabilization gyroscope on the magnetically magnetic materials in question. Above stabilizing frame is arranged. According to the invention of the rotor 47, an annular channel 50 of semicircular shape is provided that a centrifugal pump with a stable axis 20 is incorporated into the gas bearing housing as a pressure generator for the shaped cross section near the shaft. From this, cutouts of the parallel pump rotor axis lead to the second frame rotor between the magnetic elements, which as a result of the inherent radially outward direction. The magnetic elements receive this frame stabilized by the angular momentum. This is the property of pump blades, so the pump is also a stabilizing gyro that air is sucked in from the ring channel. The trained. 25 rotor is fitted into the housing part 34 b without play.

Bezüglich der Bauweise dieser Kreiselpumpe ist Elektromagnetisch erregte Pole, z. B. 51, sind TeileRegarding the construction of this centrifugal pump, electromagnetically excited poles, e.g. B. 51, are parts

vorgesehen, daß der Läufer der Kreiselpumpe als dieses Gehäuses. Sie wirken mit den Magnetelemen-provided that the rotor of the centrifugal pump as this housing. They work with the magnetic elements

Schaufeln parallel zur Läuferachse magnetisierte ten zusammen und vermögen den Rotor auf sehrBlades parallel to the rotor axis magnetized together and made the rotor very powerful

Permanentmagnete aufweist, welche im Zusammen- hohe Drehzahl zu beschleunigen,Has permanent magnets, which together accelerate high speed,

wirken mit den bewickelten Polen eines Stators den 30 Der wirksame Luftspalt der Magnetanordnungact with the wound poles of a stator 30 The effective air gap of the magnet arrangement

Läufer antreiben, und daß die wirksamen Luftspalte erstreckt sich, wie der Zeichnung zu entnehmen ist,Drive the rotor, and that the effective air gap extends, as can be seen in the drawing,

des magnetischen Flußweges sich in zur Läuferachse in einer zur Welle senkrecht stehenden Ebene. Dieof the magnetic flux path is in the rotor axis in a plane perpendicular to the shaft. the

senkrecht stehenden Ebenen erstrecken. am Rotorumfang liegenden Ränder der Magnet-extend perpendicular planes. the edges of the magnet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich elemente bewegen sich an einer entsprechenden auf ein nordsuchendes Kreiselgerät bezieht, soll im 35 Wandung 52 des Gehäuses entlang, wobei der Abfolgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert stand zwischen Magnetelementen und Wandung nach werden. Art einer Spirale in Drehrichtung des Rotors von derAn embodiment of the invention, the elements move on a corresponding one refers to a north-looking gyro device, should in 35 wall 52 of the housing along, with the following explained in more detail on the basis of the drawing stood between magnetic elements and wall after will. Kind of a spiral in the direction of rotation of the rotor

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Gerät, engsten Stelle bis zur Anschlußstelle eines Austritts-F i g. 1 shows a longitudinal section through the device, narrowest point up to the connection point of an outlet

der im unteren Teil gemäß der Schnittlinie I-I geführt kanals 53 ansteigt,the channel 53 rises in the lower part according to the section line I-I,

ist; 40 Dieser Austrittskanal führt zu einem Ringkanal 26is; 40 This outlet channel leads to an annular channel 26

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Kreisel- von L-förmigem Querschnitt, der in das Kreiselpumpe gemäß H-IL gehäuse 34 α eingearbeitet ist und den Träger 5 um-Fig. 2 shows a cross section through the centrifugal of L-shaped cross section, which is incorporated into the centrifugal pump according to H-IL housing 34 α and the carrier 5 around

In F i g. 1 ist ein aus einem oberen Teil 34 α und gibt. Von diesem Ringkanal führen die schon genanneinem unteren Teil 34 b bestehendes Kreiselgehäuse ten Düsen 6 zur Innenseite des Kreiselgehäuses. Die gezeigt. Es hat im oberen Teil etwa die Form eines 45 Abluft tritt an den beiden Stirnflächen des Kreiselzylindrischen Topfes und enthält ein Kreiselelement, elementes aus dem Lagerluftspalt aus und wird über das sich aus einem Kreisel 4 und einem zylinder- Kanäle 27 und 50 α zum Ringkanal 50 zurückgeführt, förmigen Träger 5 zusammensetzt. Dieser Träger hat Ein Deckel 28 schließt das Gehäuse 34 ab. Der eine sauber geschliffene Oberfläche und spielt auf Deckel trägt eine Isolierstoffdurchführung 29, von einem durch mehrere Düsen 6 gebildeten Luftpolster. 50 welcher gleichzeitig als Federfesselung dienende, Das Kreiselelement ist somit als erster Rahmen und spiralförmige Leistungselemente, z. B. 30, zum das Gehäuse 34 als zweiter Rahmen aufzufassen, der Kreiselelement führen.In Fig. 1 is a from an upper part 34 α and gives. The gyro housing already mentioned in a lower part 34 b lead from this annular channel to the inside of the gyro housing. The shown. In the upper part it has approximately the shape of an exhaust air enters the two end faces of the circular cylindrical pot and contains a circular element, element from the bearing air gap and is formed by a circular channel 4 and a cylindrical channel 27 and 50 α to the ring channel 50 returned, shaped carrier 5 composed. This carrier has a cover 28 closes the housing 34 off. The one cleanly sanded surface and plays on the cover carries an insulating material bushing 29 from an air cushion formed by several nozzles 6. 50 which serves as a spring restraint at the same time, the gyro element is thus a first frame and spiral power elements, e.g. B. 30, to understand the housing 34 as a second frame, the gyro element lead.

mittels zweier Kugellager 2 und 3 in einem dritten Da der Rotor 47 keine beweglichen Teile enthältby means of two ball bearings 2 and 3 in a third since the rotor 47 contains no moving parts

Rahmen 35 gelagert ist. Die Lagerachse dieser Kugel- und mit sehr hoher Drehzahl umläuft, wirkt er nachFrame 35 is mounted. The bearing axis of this ball and revolves at a very high speed, it continues to act

lagerung deckt sich mit derjenigen der Gaslagerung 55 Art eines Kreisels stabilisierend auf das kardanischstorage coincides with that of the gas storage 55 type of gyro stabilizing on the cardanic

und muß vertikal stabilisiert sein (Hochachse). Die aufgehängte Kreiselgehäuse 34.and must be stabilized vertically (vertical axis). The suspended gyro housing 34.

erforderliche Bewegungsfreiheit verschafft ein Kar- Die Anordnung wirkt wie folgt: Bei laufenderThe required freedom of movement is provided by a card. The arrangement works as follows: When running

danrahmen 36, in dem der dritte Rahmen 35 um Pumpe und somit wirksamer Gaslagerung versuchtdanrahmen 36, in which the third frame 35 tries to pump and thus more effective gas storage

Lagerstifte 37 (senkrecht zur Zeichenebene) dreh- der Kreisel 4 seine Drehachse infolge der ErddrehungBearing pins 37 (perpendicular to the plane of the drawing) rotate the top 4 its axis of rotation as a result of the rotation of the earth

bar gelagert ist. Der Kardanrahmen 36 ist seiner- 60 in die Nord-Süd-Richtung einzustellen. Hierbei ent-is stored in cash. The gimbal frame 36 is to be adjusted in the north-south direction. Here,

seits um eine zu den Lagerstiften senkrechte Achse steht ein Winkelausschlag gegenüber dem Gehäuseon the other hand, about an axis perpendicular to the bearing pins, there is an angular deflection with respect to the housing

38 in zwei feststehenden Lagerböcken 39 und 40 ge- 34. Dieser wird vom Stellungsgeber 7 erfaßt und in38 in two fixed bearing blocks 39 and 40 ge 34. This is detected by the position transmitter 7 and in

lagert. verstärkter Form als Nachstellbefehl zum Motor 41stores. reinforced form as readjustment command for motor 41

Ein schematisch angedeuteter Stellungsabgriff 7 gegeben. Dieser stellt das Gehäuse gegenüber dem erfaßt die Winkelstellung des Kreiselelementes bezug- 65 dritten Rahmen 35 soweit nach, bis der Kreisel tatlich des Gehäuses 34. Vom Stellungsabgriff führt eine sächlich in Nord-Süd-Richtung steht. Dann wird das Leitung 8 über einen Verstärker 9 und eine weitere Nachstellsignal zu Null. Das Anzeigeinstrument 46 Verbindungsleitung 44 zu einem Nachdrehmotor 41, gibt die Nord-Süd-Richtung wieder.A schematically indicated position tap 7 is given. This places the housing opposite the detects the angular position of the gyro element relative to the third frame 35 until the gyro actually does of the housing 34. From the position tap, a neutrally stands in north-south direction. Then that will Line 8 through an amplifier 9 and a further adjustment signal to zero. The display instrument 46 Connection line 44 to a post-rotation motor 41, shows the north-south direction.

Claims

Patent claims:

1. Gyro device with a first, a gyro containing frame in a second Frame is rotatably mounted around a stable axis by means of a gas bearing and with a cardan frame, the storage of the second frame with respect to two to each other and the stable Axis of vertical cardan axes is used, characterized in that as a pressure generator a centrifugal pump for the gas store with the pump rotor axis parallel to the stable axis

(48) is arranged on the second frame (34) due to the inherent angular momentum stabilizes this framework.

2. Centrifugal device according to claim 1, characterized in that the rotor (47) of the centrifugal pump has permanent magnets (49) magnetized as blades parallel to the rotor axis, which, in cooperation with the wound poles (51) of a stator, drive the rotor and that the effective air gaps of the magnetic flux path are perpendicular to the rotor axis standing levels.

1 sheet of drawings