DE19749357C2 - Verbesserte Konstruktion einer automatischen Ausgleichsvorrichtung für eine rotierende Maschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine automatische Ausgleichsvorrichtung für eine rotierende Maschine und insbesondere auf eine verbesserte Konstruktion einer Kugelausgleichsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 11, die zum automatisch Ausgleichen von Belastungen konstruiert ist, die auf einen sich bewegenden Teil einer rotierenden Maschine in einer Radialrichtung während der Drehung wirken.

Herkömmliche automatische Ausgleichsvorrichtungen, die in einer rotierenden Maschine verwendet werden, sind von zwei unterschiedlichen Typen: eine Flüssigkeitsausgleichsvorrichtung, die ein ringförmiges Gehäuse hat, das mit der Flüssigkeit gefüllt ist, und eine Kugelausgleichsvorrichtung, die Kugeln hat, die im Inneren eines ringförmigen Gehäuses angeordnet sind.

Die Fig. 21 und 22 zeigen eine herkömmliche Kugelausgleichsvorrichtung, wie aus der zweiten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 56-130249 hervorgeht, die eine große Anzahl an Kugeln 21 umfaßt, die im Inneren eines ringförmigen Gehäuses 40 über 30% bis 60% des Umfangs des ringförmigen Gehäuses 40 angeordnet sind. Wenn das ringförmige Gehäuse 40 mit einer hohen Drehzahl schleudert, wird es die Kugeln 21 dazu bringen, zur gegenüberliegenden Seite einer unausgeglichenen Masse 15 zu drängen, um ein Gegengewicht zu der unausgeglichenen Masse 15 zu schaffen, wodurch eine Schwingung des Gehäuses 40 während der Drehung minimiert wird.

Als Beispiel rotierender Maschinen ist eine Zentrifuge konstruiert, um einen Rotor mit einer hohen Drehzahl zu drehen, um eine Mischung, wie eine flüssige Lösung, die in den Rotor eingesetzt wurde, in eine Komponente mit höherer Dichte und eine Komponente mit niedrigerer Dichte zu trennen, so daß sich die Komponente mit der höheren Dichte von der Mitte des Rotors entfernt absetzt, während sich die Komponente mit der niedrigeren Dichte um die Mitte des Rotors herum absetzt. Eine plötzliche Veränderung der Drehzahl des Rotors während der Beschleunigung oder der Verlangsamung wird bewirken, daß die getrennten Komponenten im Inneren des Rotors verrührt werden, so daß diese gemischt werden. Um dieses Problem zu vermeiden, wird die Beschleunigung oder die Verlangsamung so gesteuert, daß sie sich während der Drehung des Rotors langsam verändert. Im allgemeinen rotiert die Zentrifuge mit einer Drehzahl, die größer als eine Resonanzdrehzahl ist, die eine Schwingung des Rotors veranlaßt. Wenn die Resonanzdrehzahl während einer langsamen Veränderung bei der Beschleunigung oder der Verlangsamung des Rotors erreicht wird, wird eine große Vibration in der Resonanzfrequenz produziert. Um diese Vibration zu unterdrücken, wird im allgemeinen ein Dämpfer zwischen einem Antriebsmechanismus für den Rotor und dem Gehäuse eingebaut. Wenn die Zentrifuge jedoch betätigt wird, um den Rotor zu drehen, der nicht im Gleichgewicht ist, ist es schwierig, die Vibration nur unter Verwendung des Dämpfers zu absorbieren, womit eine Vibration oder ein Geräusch durch die Resonanz des Rotors in einem großen Maßstab resultiert. Wenn desweiteren ein dynamisches Ungleichgewicht des Rotors während einer Rotation mit hoher Drehzahl beibehalten wird, wird dies zu einer exzentrischen Rotation des Rotors führen, wodurch die Belastungen ansteigen, die eine Rotorwelle biegen und wodurch ein Lager der Rotorwelle beschädigt wird. Um dieses Problem zu vermeiden, wird eine Gewichtsdifferenz zwischen Mischungen, die an entgegengesetzten Seiten eines Rotors angeordnet sind, minimiert, um den Rotor während der Rotation auszugleichen. Diese Ausgleichseinstellung erfolgt üblicherweise durch Einstellen der Mengen der Mischungen oder durch Zufügen eines Ausgleichsgewichts an den Rotor und verschwendent die Zeit eines Bedienungspersonals unerwünscht.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, daß ein Rotationssystem, das einen Rotor umfaßt, große Vibrationen erzeugt, wenn die Drehzahl des Rotors eine Resonanzdrehzahl erreicht (das heißt, wenn die Rotordrehzahl mit einer natürlichen Frequenz des Rotationssystems übereinstimmt). Wenn die Rotordrehzahl niedriger als die Resonanzdrehzahl ist, wird der Schwerpunkt des Rotationssystems aus der Mitte des Rotors versetzt. Wenn die Rotordrehzahl die Resonanzdrehzahl übersteigt, wird die Phase einer Schwingung des Rotationssystems um 180° verschoben, so daß der Schwerpunkt des Rotationssystems von der Mitte des Rotors zur Mitte der Rotation verschoben wird.

Wenn eine Zentrifuge, die mit einer Kugelausgleichsvorrichtung ausgestattet ist, wie in den Fig. 21 und 22 gezeigt ist, betrieben wird, um einen Rotor zu beschleunigen, schleudert der Rotor deshalb langsam, während er zu einer unausgeglichenen Masse hin schwingt, bis die Rotordrehzahl die Resonanzdrehzahl erreicht, so daß die Kugeln zu der unausgeglichenen Masse bewegt werden, woraus ein Anstieg des dynamischen Ungleichgewichts des Rotors resultiert. Im speziellen wird die Resonanzvibration größer als es der Fall ohne der Kugelausgleichsvorrichtung wäre, was den Rotor dazu bringen könnte, mit einem Außengehäuse in Kontakt gebracht zu werden, woraus ein unerwünschtes mechanisches Geräusch resultiert.

Wenn die Rotordrehzahl die Resonanzdrehzahl übersteigt, schwingt der Rotor in einer Richtung entgegengesetzt zu der unausgeglichenen Masse, wodurch die Kugeln dazu gebracht werden, auf der gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse gesammelt zu werden, um die unausgeglichene Masse zu verringern. Dies resultiert in einer schnellen Reduzierung der Vibration des Rotors, um ein dynamisches Gleichgewicht des Rotors zu erhalten.

Eine Zunahme des Gesamtgewichts der Kugeln oder des Durchmessers des ringförmigen Gehäuses, um eine erlaubte unausgeglichene Masse zu erhöhen, bewirkt, daß die Resonanzvibration des Rotors durch die Kugelausgleichsvorrichtung erhöht wird, sogar wenn eine unausgeglichene Masse gering ist. Im speziellen ist es schwierig, die Vibration des Rotors durch Erhöhen des Gesamtgewichts der Kugeln oder des Durchmessers des ringförmigen Gehäuses zu reduzieren.

Dementsprechend ist die herkömmliche Kugelausgleichsvorrichtung, wie sie in den Fig. 21 und 22 gezeigt ist, wirksam, um ein dynamisches Gleichgewicht des Rotors zu erreichen, wenn die Rotordrehzahl über der Resonanzdrehzahl liegt, aber sie hat den Nachteil, daß die Kugelausgleichsvorrichtung arbeitet, um die Vibration des Rotors zu erhöhen, wenn die Rotordrehzahl niedriger als die Resonanzdrehzahl ist.

Ferner ist aus der DE 197 05 604 A1 eine Vorrichtung zum Wuchten von rotierenden Bauteilen bekannt, die einen um die Drehachse des zu wuchtenden Bauteils symmetrisch angeordneten und mit diesem rotierenden kreisförmigen Leitkanal für mehrere Wuchtmassen in Form von Kugeln aufweist. Die Kugeln können durch eine Stellscheibe in verschiedenen Drehzahlbereichen festgelegt bzw. freigegeben werden. Das heißt, die Kugeln befinden sich entweder in einem sich frei bewegbaren Zustand oder werden mit einer Klemmfläche der Stellscheibe zwischen die Klemmfläche und eine Innenwand eines Deckels eingeklemmt gehalten. Der Leitkanal für die Kugeln ist zylindrisch ausgebildet. Ferner werden nur Kugeln der gleichen Art verwendet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine automatische Ausgleichsvorrichtung zu schaffen, die ein dynamisches Gleichgewicht eines sich bewegenden Teils eines Rotationsmechanismus über einen weiten Drehzahlbereich des sich bewegenden Teils zu erreichen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen gemäß der Ansprüche 1 und 11 erzielt.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

In einem bevorzugten Modus der Erfindung belegt der erste Winkelbereich im wesentlichen die gesamte Länge der ringförmigen Laufbahn.

Die zylindrische innere Seitenwand umfaßt einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt, der die Vorrichtung bildet. Der untere Abschnitt ist so von dem Rotationsausgleichsvorrichtungsgehäuse mit einem gegebenen Krümmungsradius nach außen gekrümmt, daß ein Intervall zwischen der Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses und einer inneren Oberfläche des unteren Abschnitts in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses zu dem oberen Abschnitt hin zunimmt, und daß ein Winkel zwischen einer Tangente, die durch einen Punkt auf der inneren Oberfläche des unteren Abschnitts geht, mit dem jede der Kugeln in Kontakt ist, und einer vertikalen Linie, es den Kugeln erlaubt, von der ringförmigen Laufbahn entlang der inneren Oberfläche des unteren Abschnitts durch eine Zentrifugalkraft angehoben zu werden, die erzeugt wird, wenn die Drehzahl des sich bewegenden Teils der rotierenden Maschine über die Resonanzdrehzahl hinausgeht.

Der obere Abschnitt der zylindrischen inneren Seitenwand ist mit demselben Krümmungsradius gekrümmt, wie jener des unteren Abschnittes, und ein Intervall zwischen der Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses und einer inneren Oberfläche des oberen Abschnitts in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses nimmt mit dem Verlassen des unteren Abschnitts ab.

Der obere Abschnitt der zylindrischen inneren Seitenwand kann alternativ mit einer Krümmungsradius gekrümmt sein, der größer als derjenige des unteren Abschnitts ist.

Der obere Abschnitt der zylindrischen inneren Seitenwand kann alternativ eine flache innere Oberfläche haben, die sich parallel zur Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses erstreckt.

In einer abgewandelten Form der Erfindung hat die zylindrische innere Seitenwand auch einen gestuften Abschnitt. Beim oberen Abschnitt erstreckt sich die innere Oberfläche parallel zur Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses. Der untere Abschnitt hat die innere Oberfläche in einem gegebenen Winkel zur Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses geneigt, um es den Kugeln zu gestatten, weg von der ringförmigen Laufbahn entlang der inneren Oberfläche des unteren Abschnitts durch die Zentrifugalkraft angehoben zu werden, die erzeugt wird, wenn die Drehzahl des sich bewegenden Teils der rotierenden Maschine die Resonanzdrehzahl übersteigt. Der gestufte Abschnitt erstreckt sich zwischem einem unteren Umfang des oberen Abschnitts und einem oberen Umfang des unteren Abschnitts und steht in einer Breitenrichtung davon von einem unteren Ende des oberen Abschnitts zu einem unteren Ende des oberen Abschnitts nach innen hervor.

Der gestufte Abschnitt kann Vorsprünge und Ausnehmungen ausgebildet haben, die abwechselnd in seiner Längsrichtung angeordnet sind.

In einer abgewandelten Form der Erfindung umfassen die Kugeln eine erste Gruppe, die einen großen Durchmesser hat, und eine zweite Gruppe, die einen kleinen Durchmesser hat. Die Kugeln mit dem großen Durchmesser und die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser sind abwechselnd angeordnet. Die zylindrische innere Seitenwand des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses erstreckt sich vertikal parallel zur Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses. Der innere Durchmesser der zylindrischen inneren Seitenwand und der Unterschied im Durchmesser zwischen den Kugeln mit dem großen Durchmesser und den Kugeln mit dem kleinen Durchmesser sind so bestimmt, daß die Kugeln mit dem großen Durchmesser durch eine Zentrifugalkraft weg von der ringförmigen Laufbahn abgehoben werden, die auf die Kugeln mit dem großen Durchmesser und die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser wirkt, wenn die Drehzahl des sich bewegenden Teils über den unteren Drehzahlbereich hinaus ansteigt.

Die vorliegende Erfindung soll anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung des bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 ist eine vertikale Querschnittansicht, die eine Zentrifuge zeigt, die mit einer Kugelausgleichsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die die Kugelausgleichsvorrichtung aus Fig. 1 zeigt.

Fig. 3 ist eine Draufsicht, die die Kugeln innerhalb einer Kugelausgleichsvorrichtung zeigt, gerade nachdem sie angehoben wurden, wenn die Kugelausgleichsvorrichtung mit einer hohen Drehzahl schleudert.

Fig. 4 ist eine Abwicklung, gesehen von P1 in Fig. 2, in der gezeigt ist, wie die Kugeln auf der gegenüberliegenden Seite einer unausgeglichenen Masse 15 gesammelt sind.

Fig. 5 ist eine vertikale Querschnittansicht, die eine Anordnung der Kugeln innerhalb der Kugelausgleichsvorrichtung aus Fig. 1 während einer Rotation mit hoher Drehzahl zeigt.

Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen der Amplitude der Rotorschwingung und der Rotordrehzahl zeigt, wenn drei Typen an herkömmlichen Zentrifugen langsam beschleunigt werden.

Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen einer Amplitude einer Rotorschwindung und einer Rotordrehzahl in der Zentrifuge der Erfindung aus Fig. 1 zeigt.

Fig. 8 ist eine Abwicklung, die eine Anordnung der Kugeln zeigt, die in einer Kugelausgleichsvorrichtung gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel angeordnet sind.

Fig. 9 ist eine vertikale Querschnittansicht, die eine Kugelausgleichsvorrichtung während einer Rotation mit niedriger Drehzahl gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 10 ist eine vertikale Querschnittansicht, die die Bewegung der Kugeln in der Kugelausgleichsvorrichtung in Fig. 9 zeigt, wenn sie mit hoher Drehzahl gedreht wird.

Fig. 11 ist eine vertikale Querschnittansicht, die eine Kugelausgleichsvorrichtung während einer Rotation mit niedriger Drehzahl gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 12 ist eine Abwicklung, die die Bewegung der Kugeln zeigt, wenn die Drehzahl der Kugelausgleichsvorrichtung aus Fig. 11 eine Resonanzdrehzahl übersteigt.

Fig. 13 ist eine vertikale Querschnittansicht, die eine Anordnung der Kugeln zeigt, wenn die Kugelausgleichsvorrichtung aus Fig. 11 mit einer hohen Drehzahl dreht.

Fig. 14 ist eine vertikale Querschnittansicht, die eine Kugelausgleichsvorrichtung während einer Drehung mit niedriger Drehzahl gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 15 ist eine Abwicklung, die die Bewegung der Kugeln zeigt, gerade nachdem sie angehoben worden sind, wenn die Kugelausgleichsvorrichtung aus Fig. 14 mit hoher Drehzahl schleudert.

Fig. 16 ist eine vertikale Querschnittansicht, die eine Anordnung der Kugeln zeigt, die auf einer Seite der Kugelausgleichsvorrichtung aus Fig. 14 während einer Drehung mit hoher Drehzahl gesammelt sind.

Fig. 17 ist eine Abwicklung, die die Bewegung der Kugeln innerhalb einer Kugelausgleichsvorrichtung während der Drehung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 18 ist eine vertikale Querschnittansicht, die eine Kugelausgleichsvorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 19 ist eine vertikale Querschnittansicht, die eine Konstruktion einer Zentrifuge gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 20 ist eine vertikale Querschnittansicht, die eine Konstruktion einer Zentrifuge gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 21 ist eine Draufsicht, die eine herkömmliche Kugelausgleichsvorrichtung zeigt.

Fig. 22 ist eine vertikale Querschnittansicht von Fig. 21.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, insbesondere auf Fig. 1, ist eine Zentrifuge 100 gezeigt, die mit einer Kugelausgleichsvorrichtung 200 gemäß der Erfindung ausgestattet ist.

Die Zentrifuge 100 umfaßt im allgemeinen ein äußeres Gehäuse 1, eine innere Basis 2 und ein tassenförmiges inneres Gehäuse 12. Die innere Basis 2 ist in dem äußeren Gehäuse 1 befestigt. Das innere Gehäuse 12 bildet zusammen mit einer Abdeckung 13 eine Kammer, in der ein Rotor 8 angeordnet ist. Der Rotor 8 ist durch eine Rotorwelle 7 drehbar gelagert. Die Rotorwelle 7 ist in einem Lager montiert, das in einem Träger 4 installiert ist, der auf einer Bodenwand des inneren Gehäuses 12 befestigt ist, und mit einem elektrischen Motor 3 verbunden. Der Motor 3 ist auf dem Träger 4 installiert. Zwischen dem Träger 4 und der inneren Basis 2 sind vier Dämpfervorrichtungen angeordnet, von denen jede aus einem Gummischlauch 6 und einer Feder 5 bestehen, die in dem Gummischlauch eingepreßt ist.

Auf Enden des Rotors 8 sind Becher 9 für Mischungen wie flüssige Lösungen angeordnet, die durch Drehung des Rotors 8 getrennt werden sollen. Die Becher 9 sind durch Zapfen 10 schwenkbar gelagert. Die Kugelausgleichsvorrichtung 200 umfaßt einen hohlen Drehausgleichsvorrichtungskörper 20. Der Ausgleichsvorrichtungskörper 20 ist auf einer Welle 11 installiert, die mit einem Gewinde versehen ist, die mit dem Rotor 7 verbunden ist, und es sind Kugeln 21 darin angeordnet. Der Ausgleichsvorrichtungskörper 20, der Rotor 8 und die Becher 9 werden durch den Motor 3 in der Kammer gemeinsam gedreht, die durch das innere Gehäuse 12 und die Abdeckung 13 gebildet wird. Die Abdeckung 13 ist öffenbar, wenn der Rotor 8 in einer Ruhestellung ist, um die zu trennenden Mischungen in die Becher 9 hineinzulegen und aus den Bechern 9 herauszunehmen. Fig. 1 zeigt den Rotor 8, wenn er mit einer hohen Drehzahl schleudert. Die Becher 9 sind durch die Zentrifugalkraft in eine horizontale Richtung nach außen gedrängt, die durch die Rotation des Rotors 8 mit einer hohen Drehzahl erzeugt wird. Die Kugeln 21 sind über eine Drehachse gedrängt (das heißt die Rotorwelle 7), zur gegenüberliegenden Seite einer unausgeglichenen Masse 15, die ein Massenunterschied zwischen den Mischungen ist, die in den Bechern 9 gegeben sind, um ein dynamisches Gleichgewicht des Rotors 8 zu gewährleisten. Im speziellen wird eine Verschiebung des Schwerpunktes des Rotors 8 während der Drehung, hervorgerufen durch die unausgeglichene Masse 15, durch die beeinflußten Kugeln 21 korrigiert, so daß der Schwerpunkt des Rotors 8 auf der Rotorwelle 7 liegt.

In der Zentrifuge 100 wird der Rotor 8 dazu veranlaßt, daß er mit einer Resonanzdrehzahl dreht, die durch die Masse und das Trägheitsmoment des Motors 3 und des Rotors 8 und die Federkonstante und den Dämpfungskoeffizienten der Dämpfervorrichtungen, die aus den Federn 5 und den Gummischläuchen 6 bestehen, bestimmt wird. Solche Vibrationen können somit durch Optimieren des Dämpfungskoeffizienten abgeschwächt werden.

Fig. 2 zeigt die Kugelausgleichsvorrichtung 200, wenn sie mit einer niedrigen Drehzahl schleudert.

Die Kugelausgleichsvorrichtung 200 ist konstruiert, um Belastungen, die auf ein rotierendes System, das den Rotor 8, die Kugelausgleichsvorrichtung 200, etc. umfaßt, in einer radialen Richtung während der Drehung wirken, auszugleichen. Der Ausgleichsvorrichtungskörper 20 umfaßt einen hohlen zylindrischen Abschnitt 22, einen kegelstumpfförmigen mittigen Abschnitt 60 und einen ringförmigen Boden 24 zwischen dem zylindrischen Abschnitt 22 und dem kegelstumpfförmigen mittigen Abschnitt 60, und einen ringförmigen Stopper 25, der sich von einem oberen Ende des zylindrischen Abschnitts 22 nach innen erstreckt. Der zylindrische Abschnitt 22 hat eine innere Seitenwand 65. Die innere Seitenwand 65 ist so in einem vorausgewählten Krümmungsradius nach außen gekrümmt, daß das Intervall zwischen der vertikalen Mittellinie (das heißt der Rotationsachse der Kugelausgleichsvorrichtung 200) und der inneren Seitenwand 65 auf ein vorausgewähltes Niveau 23 angehoben wird und oberhalb des Niveaus 23 abnimmt. Der kegelstumpfförmige mittige Abschnitt 60 hat in seiner Mitte eine Bohrung 28 ausgebildet, in der ein Innengewinde zum Eingriff mit der Welle 11, die mit der Rotorwelle 7 verbunden ist, ausgebildet ist. Der ringförmige Boden 24 hat die Breite w, die kleiner als der Durchmesser der Kugeln 21 ist, und die zusammen mit unteren Abschnitten des zylindrischen Abschnitts 22 und des kegelstumpfförmigen mittigen Abschnitts 60 eine ringförmige Laufbahn bildet, entlang der die Kugeln 21 in einer Linie angeordnet sind. Die Kugeln 21 haben im wesentlichen denselben Durchmesser und belegen die gesamte Länge der ringförmigen Laufbahn. Jede der Kugeln 21 ist aus Stahl, aus hochdichtem Kunstharz, oder aus hochdichtem Gummi hergestellt. Das Schmiermittel oder Schmiere wird auf die Innenseite des Ausgleichsvorrichtungskörpers 20 aufgebracht, um Verschleiß und Rost der Kugeln 21 zu vermeiden.

Eine Abdeckung 26 ist auf dem ringförmigen Stopper 25 durch Schrauben 27 installiert. Die Abdeckung 26 hat in ihrer Mitte ein Luftloch 29 ausgebildet.

Der Abstand h zwischen dem ringförmigen Stopper 25 und dem ringförmigen Boden 24 (d. h. die Höhe der inneren Seitenwand 65) ist größer als, oder gleich um ungefähr 1,4 bis 2 Mal der Durchmesser der Kugeln 21, um es den Kugeln 21 zu gestatten, in der Kugelausgleichsvorrichtung 200 während einer Drehung des Rotors 8 mit hoher Drehzahl gestapelt angeordnet zu sein.

Die Last, die auf jede der Kugeln 21 während der Drehung des Rotors 8 mit niedrigen Drehzahlen wirkt, wie in Fig. 2 gezeigt ist, bringt die Schwerkraft Fg und die Zentrifugalkraft Fr mit sich. Die resultierende Kraft Ft drängt jede Kugel 21 in einen konstanten Eingriff mit dem ringförmigen Boden 24 und der zylindrischen Seitenwand 23. Die Kugeln 21, wie vorstehend beschrieben, belegen im wesentlichen die gesamte Länge der ringförmigen Laufbahn (d. h. den ringförmigen Boden 24), so daß diese entlang der ringförmigen Laufbahn ausgerichtet sind, ohne zur gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse 15 gedrängt zu werden.

Im speziellen sind die Kugeln 21 während der Drehung des Rotors 8 mit niedriger Drehzahl alle in Kontakt mit dem ringförmigen Boden 24 und der Winkel S2 zwischen der resultierenden Kraft Ft und einer horizontalen Linie ist größer als die Neigung S1 einer inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts S2 (d. h. ein Winkel zwischen einer Tangente, die durch einen Punkt auf der inneren Seitenwand 65 geht, mit dem jede Kugel 21 in Kontakt ist, und einer vertikalen Linie). Wenn die Rotordrehzahl zunimmt, um die Zentrifugalkraft Fr zu erhöhen, und der Winkel S2 kleiner als die Neigung S1 wird, wird bewirkt, daß die Kugeln S1 weg von dem ringförmigen Boden 24 angehoben werden.

Die Neigung S2 der inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 22 kann wie folgt ausgedrückt werden:

tan(S2) = g/(r × ω²) (1)

ω = 2 × π × n (2),

wobei g die Gravitationsbeschleunigung (9,8 m/s²), r der Abstand zwischen dem Drehmittelpunkt der Kugelausgleichsvorrichtung 200 und der Mitte einer jeden Kugel 21 (m), ω die Winkelgeschwindigkeit (rad/s), π die Kreiszahl und n die Drehzahl (U/sec [rps]) ist.

Da die Amplitude der Vibration viel kleiner als ein innerer Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 22 ist, ist ein Fehler in der Gleichung (1) klein, wenn r der Abstand zwischen dem Mittelpunkt des zylindrischen Abschnitts 22 und dem Mittelpunkt einer jeden Kugel 21 wäre.

Im speziellen, wenn die Rotordrehzahl eine Drehzahl übersteigt, bei der der Wert von S2, der in der Gleichung (1) ermittelt wird, gleich zu der Neigung S1 wird, wird bewirkt, daß die Kugeln 21 von dem ringförmigen Boden 24 weg abgehoben werden. Die Rotordrehzahl, bei der die Kugeln 21 abgehoben werden können, bestimmt sich somit auf der Basis der Neigung S1 und des Radius der unteren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 22, mit der jede Kugel 21 in Kontakt ist (das heißt das Intervall zwischen der unteren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 22 und der Drehachse der Kugelausgleichsvorrichtung 200). Dies bestimmt auch einen unteren Drehzahlbereich des Rotors 8, in dem die Kugeln 21 auf dem ringförmigen Boden 24 ausgerichtet bleiben, ohne daß sie angehoben werden und durch ein dynamisches Ungleichgewicht des Rotationssystems beeinflußt werden. Dieses Ausführungsbeispiel beseitigt den Einfluß der Bewegung der Kugeln 21 in der Kugelausgleichsvorrichtung 200 bei der Drehung des Rotors 8 mit der Resonanzdrehzahl durch Festlegen der Rotordrehzahl, bei der die Kugeln 21 beginnen, angehoben zu werden, auf einen höheren Wert als die Resonanzdrehzahl, bei der die Schwingung des Rotors 8 (das heißt des Rotationssystems) stark ansteigt.

Die Kugelausgleichsvorrichtung 200 kann, wenn sie in einer Zentrifuge verwendet wird, in der ein Rotor mit 3000 U/min. (rpm) gedreht wird und die Resonanzdrehzahl 400 bis 450 U/min. beträgt, so konstruiert sein, als ein Beispiel, daß sie die folgenden Spezifikationen aufweist:

• 1. Der Krümmungsradius des zylindrischen Abschnitts 22 des Ausgleichsvorrichtungskörpers 20 beträgt 200 mm;
• 2. der Radius einer inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 22, mit der jede Kugel 21 in Kontakt ist (das heißt ein Intervall zwischen der unteren inneren Oberfläche und einer Drehachse der Kugelausgleichsvorrichtung 200) beträgt 52 mm;
• 3. der Durchmesser einer jeden Kugel 21 beträgt 22 mm;
• 4. die Höhe zwischen dem ringförmigen Boden 24 und dem Niveau 23 beträgt 28 mm.

Fig. 3 zeigt das Innere der Kugelausgleichsvorrichtung 200, gerade nachdem einige der Kugeln 21 den ringförmigen Boden 24 verlassen haben, wenn der Rotor 8 mit einer hohen Drehzahl schleudert, die größer als die Resonanzdrehzahl ist.

Der Drehmittelpunkt P2 der Kugelausgleichsvorrichtung 200 ist durch die unausgeglichene Masse 15 von dem Mittelpunkt P1 des zylindrischen Abschnitts 22 nahe dem Schwerpunkt des Rotationssystems (das den Rotor 8, die Kugelausgleichsvorrichtung 200, etc. umfaßt) verschoben. Die Zentrifugalkraft Fr, die auf jede Kugel 21 wirkt, ist, wie deutlich in der Zeichnung gezeigt ist, radial von dem Drehmittelpunkt P2 ausgerichtet und kann in eine vertikale Komponente Fv in einer Richtung senkrecht zum Umfang der inneren Seitenwand 65 des zylindrischen Abschnitts 22, und eine horizontale Komponente Fh in einer Richtung senkrecht zur vertikalen Komponente Fv aufgeteilt werden. Die horizontale Komponente Fh bewegt jede Kugel 21 weg von der unausgeglichenen Masse 15 entlang der inneren Seitenwand 65 des zylindrischen Abschnitts 22, so daß die Kugeln 21 nahe aneinander auf der gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse 15 gesammelt werden.

Fig. 4 ist eine Abwicklung, von P1 in Fig. 3 aus gesehen, die die Kugeln 21 zeigt, die beginnen, beeinflußt zu werden oder auf der gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse 15 gesammelt zu werden. Nach dem Verlassen des ringförmigen Bodens 24 werden die Kugeln 21 alle auf das Niveau 30 hinaufbewegt, bei dem der Winkel S2 zwischen der resultierenden Kraft Ft und der horizontalen Linie mit der Neigung S1 der inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 22 übereinstimmt, mit dem jede Kugel 21 in Kontakt ist, und anschließend durch die horizontalen Komponenten Fh der Zentrifugalkräfte Fr nahe aneinander gesammelt, nachdem einige der Kugeln 21 von dem Niveau 30 nach oben verschoben wurden, während die übrigen von dem Niveau 30 aufgrund der Unterschiede der Rollreibung zwischen den Kugeln 21 nach unten verschoben werden. Die horizontale Komponente Fh der Zentrifugalkraft Fr, die jede Kugel 21 in eine Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 22 bewegt, bewirkt eine Reaktionskraft Fp, die von einer benachbarten entwickelt wird. Wenn die Kugeln 21 nach oben und nach unten verschoben werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, erzeugen die Reaktionskräfte Fp jeweils aufwärts gerichtete Komponenten Fu und abwärtsgerichtete Komponenten Fd. Die aufwärtsgerichteten Komponenten Fu schieben einige der Kugeln 21 nach oben, die von dem Niveau 30 nach oben verschoben sind, während die nach unten gerichteten Komponenten Fd desweiteren die übrigen nach unten stoßen, die von dem Niveau 30 nach unten verschoben sind. Im einzelnen werden die Kugeln 21 in der Kugelausgleichsvorrichtung 200 auf der gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse 15 durch die horizontalen Komponenten Fh der Zentrifugalkräfte Fr gesammelt und angeordnet, wie klar aus Fig. 4 hervorgeht, in einer gestapelten Art, durch die nach oben und nach unten gerichteten Komponenten Fu und Fd der Reaktionskräfte Fp.

Fig. 5 zeigt die Kugeln 21, die von dem ringförmigen Boden 24 weg angehoben worden sind und auf der gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse 15 gesammelt wurden, während der Rotor 8 mit einer hohen Drehzahl oberhalb der Resonanzdrehzahl schleudert. Die Kugeln 21 fahren fort, beeinflußt zu werden oder zur gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse 15 bewegt zu werden, bis die horizontale Komponente Fh der Zentrifugalkraft Fr proportional zur Verschiebung zwischen dem Mittelpunkt P1 des zylindrischen Abschnitts 22 und dem Drehmittelpunkt P2, eine nach unten gerichtete Kraft, die die nach oben verschobenen Kugeln 21 zum Niveau 30 herunterstoßen, das heißt die resultierende Kraft der Gravitationskraft und einer nach unten gerichteten Komponente der Zentrifugalkraft Fr, und eine nach oben gerichtete Kraft, die die nach unten verschobenen Kugeln 21 zum Niveau 30 hinaufstößt, das heißt der Unterschied zwischen der Gravitationskraft und einer nach oben gerichteten Komponente der Zentrifugalkraft Fr, ausgeglichen sind.

Deshalb läßt ein Ansteigen des Krümmungsradius der inneren Seitenwand 65 des zylindrischen Abschnitts 22 die nach unten und nach oben gerichteten Kräfte, die auf die Kugeln 21 wirken, abnehmen, was in einer Zunahme der relativen Aktivität der horizontalen Komponente Fh der Zentrifugalkraft Fr resultiert, was es den Kugeln 21 gestattet, stärker über das Niveau 30 verschoben zu werden. Im einzelnen ist das Gesamtgewicht der Kugeln 21 in einem engeren Winkelbereich gegenüber der unausgeglichenen Masse 15 konzentriert, um einen größeren Ausgleich des Rotationssystems zu schaffen. Dies resultiert in einer großen Reduzierung der Vibration des Rotors 8 während einer Drehung mit hoher Drehzahl.

Im Test wurde der Rotor 8 mit einer Umdrehung von 3000 U/min. gedreht, während die Kugelausgleichsvorrichtung 200, in der die Kugeln 21 mit einem Durchmesser von 22 mm angeordnet waren, verwendet wird. Ein maximaler Innendurchmesser 23 der inneren Seitenwand 65 betrug 110 mm. Der Krümmungsradius der inneren Seitenwand 65 betrug 200 mm. Die Testergebnisse zeigten, daß die Vibration, die während der Drehung des Rotors 8 mit hoher Drehzahl erzeugt wurden, um ungefähr ein Fünftel gegenüber denjenigen reduziert wurden, die in einem herkömmlichen System ohne Verwendung der Kugelausgleichsvorrichtung 200 erzeugt wurden.

Fig. 6 zeigt die Verhältnisse zwischen einer Amplitude der Rotorvibration und der Rotordrehzahl, wenn drei Typen an herkömmlichen Zentrifugen langsam beschleunigt werden. Die durchgezogene Linie A zeigt eine Veränderung der Amplitude einer Rotorvibration in der ersten herkömmlichen Zentrifuge an, in der Mischungen, die getrennt werden sollen, eine unausgeglichene Masse auf einen Rotor addieren und zeigt, daß die Amplitude der Rotorvibration maximiert wird, wenn die Rotordrehzahl eine Resonanzdrehzahl n1 erreicht, die durch die Masse des Rotors und einen den Rotor antreibenden Motor und den Federkoeffizienten eines Dämpfungssystems, das aus elastischen Komponenten wie der Feder 5 und dem Gummischlauch 6 besteht, die in der Zentrifuge 100 der Erfindung verwendet werden, bestimmt und auf einem relativ hohen Niveau gehalten wird, sogar nachdem die Rotordrehzahl die Resonanzdrehzahl n1 übersteigt. In diesem Fall sind das mechanische Geräusch, das durch die Vibration des Rotors hervorgerufen wird, und Belastungen, die auf eine Rotorwelle und ein Lager wirken, während der Rotation mit niedriger Drehzahl gering, aber wenn die Amplitude der Rotorvibration während einer Rotation mit hoher Drehzahl groß wird, wirken größere Belastungen auf die Rotorwelle und das Lager, wodurch das mechanische Geräusch ansteigt und bewirkt wird, daß die Rotorwelle und das Lager vorzeitig beschädigt werden.

Die gestrichelte Linie B zeigt eine Veränderung der Amplitude einer Rotorvibration in der zweiten herkömmlichen Zentrifuge, die mit der Kugelausgleichsvorrichtung ausgestattet ist, wie in den Fig. 21 und 22 gezeigt ist, wenn Mischungen, die getrennt werden sollen, dem Rotor eine im wesentlichen gleiche unausgeglichene Masse zufügt, wie jene in der ersten herkömmlichen Zentrifuge, die durch die durchgezogene Linie A angedeutet ist. In diesem Fall wird die Amplitude der Rotorvibration schnell angehoben, wenn sich die Rotordrehzahl der Resonanzdrehzahl n1 nähert, aber die Rotordrehzahl kann die Resonanzdrehzahl n1 aufgrund eines dynamischen Ungleichgewichts des Rotors nicht überschreiten.

Die zweipunktierte gestrichelte Linie C zeigt eine Veränderung der Amplitude einer Rotorvibration in der dritten herkömmlichen Zentrifuge, die mit der Kugelausgleichsvorrichtung ausgestattet ist, wie in den Fig. 21 und 22 gezeigt ist, wenn die Gewichte von Mischungen, die getrennt werden sollen, in einem Rotor ausgeglichen werden, um ein dynamisches Ungleichgewicht des Rotors während der Drehung zu minimieren. Wenn sich die Rotordrehzahl der Resonanzdrehzahl n1 nähert, werden in diesem Fall die Kugeln in der Kugelausgleichsvorrichtung beeinflußt, wodurch die Amplitude der Rotorvibration erhöht wird, im Vergleich zur Linie A, aber die Amplitude der Rotorvibration nimmt schnell ab, wenn die Rotordrehzahl die Resonanzdrehzahl n1 übersteigt.

Es wird geschätzt, daß die herkömmliche Kugelausgleichsvorrichtung den Vorteil hat, daß die Amplitude der Rotorvibration in einem Bereich mit hoher Drehzahl oberhalb der Resonanzdrehzahl n1 reduziert wird, aber bringt den Nachteil mit sich, daß die Amplitude der Rotorvibration groß wird, wenn die Rotordrehzahl die Resonanzdrehzahl n1 erreicht.

Fig. 7 zeigt die Beziehungen zwischen der Amplitude einer Rotorvibration und der Rotordrehzahl in der Zentrifuge 100 der Erfindung, wenn die unausgeglichene Masse 15 im wesentlichen dieselbe ist, wie jene in der ersten herkömmlichen Zentrifuge, die durch die durchgehende Linie A in Fig. 6 gezeigt ist. Die Amplitude der Rotorvibration wird wie diejenige verändert, die durch die Linie A in Fig. 6 angezeigt ist, innerhalb eines Bereichs mit niedriger Drehzahl vom Start der Rotation des Rotors 8 zur Drehzahl n2, bei der die Kugeln 21 weg von dem ringförmigen Boden 24 der Kugelausgleichsvorrichtung 200 angehoben werden. Wenn die Rotordrehzahl die Drehzahl n2 übersteigt, werden die Kugeln 21 nach oben entlang der inneren Seitenwand 65 des zylindrischen Abschnitts 22 bewegt und auf der gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse 15 gesammelt, was die unausgeglichene Masse 15 ausgleicht, womit eine Abnahme der Amplitude der Rotorvibration erfolgt. Wenn die Rotordrehzahl weiter ansteigt, wird das Verhältnis der Zentrifugalkraft Fr zur Gravitationskraft Fg, die auf die Kugeln 21 wirkt, groß. Dies erhöht die horizontale Komponente Fh der Zentrifugalkraft Fr, so daß die Kugeln 21 in einem engeren Winkelbereich innerhalb der Kugelausgleichsvorrichtung 200 konzentriert werden, wodurch eine stärkere Abnahme der Amplitude der Rotorvibration resultiert.

Fig. 8 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der Kugelausgleichsvorrichtung 200, das sich von dem obigen ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, daß Kugeln 21a mit großem Durchmesser und Kugeln 21b mit kleinem Durchmesser abwechselnd in der Kugelausgleichsvorrichtung 200 angeordnet sind. Andere Anordnungen sind identisch und deren detaillierte Erläuterung wird hier weggelassen.

Während der Rotor 8 mit einer niedrigen Drehzahl, die niedriger oder gleich der Resonanzdrehzahl ist, schleudert, sind die Kugeln 21a und 21b auf dem ringförmigen Boden 24 ausgerichtet, ohne beeinflußt zu sein, so daß der Mittelpunkt einer jeden Kugel 21 mit großem Durchmesser auf einem Niveau liegt, das höher ist als der Mittelpunkt einer jeden Kugel 21b mit kleinem Durchmesser. Wenn der Rotor 8 fortfährt, in einem unausgeglichenen Zustand zu schleudern, ruft die horizontale Komponente Fh der Zentrifugalkraft Fr, die jede der Kugeln 21a und 21b in einer Horizontalrichtung bewegt, die Entwicklung der Reaktionskraft Fp von einer benachbarten hervor. Die Reaktionskraft Fp, wie sie vorstehend beschrieben wurde, besteht aus der nach oben gerichteten Komponente Fu und der nach unten gerichteten Komponente Fd. Die nach oben gerichtete Komponente Fu stößt jede der Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a nach oben, während die nach unten gerichtete Komponente Fd jede der Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b nach unten stößt. Wenn die Drehzahl des Rotors 8 die Resonanzdrehzahl übersteigt, werden die Kugeln 21a und 21b wie im ersten Ausführungsbeispiel von dem ringförmigen Boden 24 weg angehoben und die Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a werden durch die nach oben gerichtete Komponente Fu nach oben verschoben, während die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b durch die nach unten gerichtete Komponente Fd nach unten verschoben werden. Die Kugeln 21a und 21b werden in einer gestapelten Art an die gegenüberliegende Seite der unausgeglichenen Masse 15 gedrängt, um die unausgeglichene Masse 15 auszugleichen. Im speziellen werden in diesem Ausführungsbeispiel die Kugeln 21a und 21b unmittelbar nach dem Verlassen des ringförmigen Bodens 24 schnell in der gestapelten Art angeordnet, wobei sie die Oszillation des Rotors 8 reduzieren.

Die Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a und die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b können alternativ so in dem Ausgleichsvorrichtungskörper 20 angeordnet sein, daß zwei oder mehr Kugeln mit großem Durchmesser 21a oder der Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b aneinandergrenzend angeordnet werden.

Die Fig. 9 und 10 zeigen das dritte Ausführungsbeispiel der Ausgleichsvorrichtung 200. Die Fig. 9 zeigt die Kugeln 21, wenn der Rotor 8 oder die Kugelausgleichsvorrichtung 200 mit einer niedrigen Drehzahl schleudert, die niedriger als oder gleich zu der Resonanzdrehzahl ist, während Fig. 10 die Kugeln 21 zeigt, wenn die Kugelausgleichsvorrichtung 200 mit einer hohen Drehzahl schleudert, die größer als die Resonanzdrehzahl ist.

In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Innere des zylindrischen Abschnitts 22 des Ausgleichsvorrichtungkörpers 20 aus einer oberen inneren Wand 31 und einer unteren inneren Wand 32. Die obere innere Wand 31 hat einen Krümmungsradius, der größer als jener der unteren inneren Wand 32 ist, oder sie kann alternativ eine flache Oberfläche sein, die sich parallel zu einer Drehachse des Ausgleichsvorrichtungskörpers 20 erstreckt (d. h. die Welle 11 in Fig. 1). Die Höhe h der oberen inneren Wand 31 ist 1,4 oder mehr mal größer als der Durchmesser einer jeden Kugel 21 und gestattet den Kugeln 21, daß sie in einer gestapelten Art während der Drehung des Rotors 8 mit einer Drehzahl, die höher als die Resonanzdrehzahl ist, in dem Ausgleichsvorrichtungskörper 20 angeordnet werden. Der innere Durchmesser eines unteren Abschnitts der unteren inneren Wand 32 und die Neigung S1 sind so bestimmt, daß die Rotordrehzahl größer ist als die Resonanzdrehzahl, wenn die Kugeln 21 von dem ringförmigen Boden 24 weg angehoben werden, um den Einfluß der Bewegung der Kugeln 21 in der Kugelausgleichsvorrichtung 200 auf den Rotor 8 während der Schwingung bei der Resonanzdrehzahl zu beseitigen. Die untere innere Wand 31 führt die obere innere Wand 31 gleichmäßig ohne irgendwelche Vorsprünge fort. Andere Anordnungen sind identisch zu denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels und eine detaillierte Beschreibung davon wird hier weggelassen.

Im Betrieb, wenn der Rotor 8 mit einer Drehzahl schleudert, die höher als die Resonanzdrehzahl ist, werden die Kugeln 21, wie in Fig. 10 gezeigt ist, zur oberen inneren Wand 31 angehoben. Die obere innere Wand 31 hat, wie vorstehend beschrieben wurde, den Krümmungsradius, der größer ist als derjenige der unteren inneren Wand 32 oder eine flache Oberfläche. Speziell in dem Fall der flachen Oberfläche wird die nach unten gerichtete Kraft, die einige der Kugeln 21, die nach oben verschoben sind, nach unten stößt, und die nach oben gerichtete Kraft, die die übrigen nach unten verschobenen nach oben stößt, wie unter Bezugnahme auf Fig. 5 diskutiert wurde, viel kleiner als diejenigen, die in den jeweiligen obigen Ausführungsbeispielen erzeugt werden. Speziell wenn die Kugeln 21 die obere innere Wand 31 erreichen, nimmt die nach oben gerichtete Kraft auf ungefähr Null ab, während das meiste der nach unten gerichteten Kraft durch die Gravitationskraft geschaffen wird. Die nach oben und nach unten gerichteten Kräfte werden deshalb kleiner als die horizontale Komponente Fh der Zentrifugalkraft Fr, die horizontal auf die Kugeln 21 wirkt, um die Kugeln 21 in die gestapelte Anordnung zu bringen, wodurch bewirkt wird, daß die Kugeln 21 schnell zur gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse 15 gedrängt werden. Dies resultiert in einer Abnahme des übriggebliebenen Ungleichgewichts, nachdem die Rotordrehzahl die Resonanzdrehzahl überstiegen hat.

Die Fig. 11 bis 13 zeigen das vierte Ausführungsbeispiel der Kugelausgleichsvorrichtung, die eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispieles ist, die in Fig. 8 gezeigt ist. Die Fig. 11 zeigt die Kugelausgleichsvorrichtung 200, wenn sie mit einer niedrigen Drehzahl, die niedriger oder gleich der Resonanzdrehzahl ist, dreht.

Der Ausgleichsvorrichtungskörper 20 umfaßt einen zylindrischen Abschnitt 42, der eine flache innere Seitenwand 52 hat, die sich parallel zur Drehachse (das heißt des Rotors 11 in Fig. 1) der Kugelausgleichsvorrichtung 200 erstreckt. Die Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a und die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b sind abwechselnd angeordnet und belegen im wesentlichen die gesamte Länge des ringförmigen Bodens 24. Der ringförmige Boden 24 hat die Breite, die es den Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a gestattet, in Kontakt mit dem ringförmigen Boden 24 angeordnet zu werden. Die Höhe h der inneren Seitenwand 52 ist kleiner als die Summe der Durchmesser einer jeden Kugel mit großem Durchmesser 21a und einer jeden Kugel mit dem kleinen Durchmesser 21b und gestattet es den Kugeln 21a und 21b, während einer Rotation der Kugelausgleichsvorrichtung 200 mit hoher Drehzahl in einer Reihe in der gestapelten Art angeordnet zu werden, verhindert jedoch, daß eine der Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a ihre Position zur angrenzenden einen der Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b verändert.

Die resultierende Kraft Ft der Gravitationskraft Fg und der Zentrifugalkraft Fr wirkt, wie klar in der Fig. 11 gezeigt ist, diagonal nach unten auf den zylindrischen Abschnitt 42. Wenn keine unausgeglichene Masse da ist, belegen somit die Kugeln 21a und 21b die gesamte Länge des ringförmigen Bodens 24, ohne daß sie auf eine Seite des zylindrischen Abschnitts 42 gedrängt werden, sogar wenn der Rotor 8 mit einer Drehzahl schleudert, die höher als die Resonanzdrehzahl ist.

Fig. 12 ist eine Abwicklung, wie sie von der Mitte des zylindrischen Abschnitts 42 in eine Richtung entgegengesetzt zu einer unausgeglichenen Masse des Rotors 8 gesehen wird, die das Innere der Kugelausgleichsvorrichtung 200 zeigt, wenn die Rotordrehzahl die Resonanzdrehzahl übersteigt.

Die Kugeln 21a und 21b werden durch die horizontalen Komponenten Fh der Zentrifugalkräfte Fr in eine enge Anordnung gedrängt, wobei sie Reaktionskräfte Fp entwickeln, die von jeder der benachbarten einen der Kugeln 21a und 21b ausgeübt wird. Die Reaktionskräfte Fp, wie vorstehend beschrieben, erzeugen jeweils die nach oben und nach unten gerichteten Komponenten Fu und Fd. Die nach oben gerichteten Komponenten Fu stoßen die Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a nach oben, während die nach unten gerichteten Komponenten Fd die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b nach unten stoßen. Jede der Komponenten Fu und Fd wird in einem Verhältnis zur Zentrifugalkraft Fr, einer Verschiebung zwischen dem Mittelpunkt P1 des zylindrischen Abschnitts 42 und des Drehmittelpunks P2, die durch die Anwesenheit der unausgeglichenen Masse des Rotors 8 hervorgerufen wird, und einem Höhenunterschied zwischen der Mitte der Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a und der Mitte der Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b, mit anderen Worten einer Durchmesserdifferenz zwischen den Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a und den Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b, bestimmt. In diesem Ausführungsbeispiel sind der innere Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 42 und die Durchmesserdifferenz zwischen den Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a und den Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b so bestimmt, daß die Rotordrehzahl, bei der die Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a durch die Zentrifugalkraft, die auf die Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a und die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b wirkt, angehoben werden, größer ist, als die Resonanzdrehzahl, bei der die Oszillation des Rotors 8 stark ansteigt.

Fig. 13 zeigt das Innere der Kugelausgleichsvorrichtung 200, wenn der Rotor 8 mit einer Drehzahl schleudert, die höher als die Resonanzdrehzahl ist. Nachdem der Rotor die Resonanzdrehzahl überstiegen hat, werden die Kugeln 21a und 21b von dem ringförmigen Boden 24 weg angehoben und anschließend auf der gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse des Rotors 8 in einer gestapelten Anordnung gesammelt, wie in der Zeichnung gezeigt ist, wobei die Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a durch die nach oben gerichteten Komponenten Fu der Reaktionskräfte Fp, die von einer jeden benachbarten der Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b ausgeübt werden, auf die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b gelegt werden. Jede der nach oben gerichteten Komponenten Fu ist proportional zum Quadrat der Drehzahl des Rotors 8, aber die nach unten gerichtete Kraft, die die nach oben verschobenen Kugeln 21a nach unten stößt, ist in diesem Ausführungsbeispiel nur durch die Gravitationskraft geschaffen, die ein konstanter Wert ist. Wenn die Rotordrehzahl die Resonanzdrehzahl übersteigt, werden deshalb die Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a schnell nach oben bewegt und alle die Kugeln 21a und 21b werden in einer gestapelten Anordnung auf der gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse des Rotors 8 gesammelt.

Dieses Ausführungsbeispiel gestattet es dem zylindrischen Abschnitt 42, in der Höhe verringert zu sein, im Vergleich zu den obigen Ausführungsbeispielen, was in einer verminderten Größe der Kugelausgleichsvorrichtung 200 resultiert.

Die Fig. 14 bis 16 zeigen das fünfte Ausführungsbeispiel der Kugelausgleichsvorrichtung 200, die eine Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels ist, das in den Fig. 11 bis 13 gezeigt war. Fig. 14 zeigt die Kugelausgleichsvorrichtung 200, wenn sie sich mit einer Drehzahl dreht, die niedriger als die Resonanzdrehzahl ist.

Der Ausgleichsvorrichtungskörper 20 umfaßt einen zylindrischen Abschnitt 42, der eine obere Innenwand 33 und eine untere Innenwand 34 hat. Die obere Innenwand 33 hat eine flache Oberfläche, die sich parallel zur Drehachse (das heißt der Welle 11 in Fig. 1) der Kugelausgleichsvorrichtung 200 erstreckt. Die untere Innenwand 34 hat eine flache Oberfläche, die mit einem gegebenen Winkel relativ zur oberen inneren Wand 33 so geneigt ist, daß sie einen geringsten Durchmesser an ihrem unteren Ende davon hat, an dem sie den ringförmigen Boden 24 fortführt. Die Höhe h1 der oberen Innenwand 33 ist annähernd 1,5 mal der Durchmesser der Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a, was es den Kugeln 21a und 21b gestattet, während einer Drehung des Rotors 8 mit hoher Drehzahl in der gestapelten Art angeordnet zu sein. Die Höhe h2 der unteren Innenwand 34 ist größer als der Radius der Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a. Der ringförmige Boden 24 hat die Breite, die es nur einer der Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a gestattet, auf dem ringförmigen Boden 24 in einer Breitenrichtung angeordnet zu sein. Die Kugeln mit dem großen Durchmesser und dem kleinen Durchmesser 21a und 21b sind abwechselnd angeordnet und belegen im wesentlichen die gesamte Länge des ringförmigen Bodens 24. Andere Anordnungen sind identisch zu denjenigen des vierten Ausführungsbeispiels und eine detaillierte Beschreibung davon wird hier weggelassen.

Fig. 15 ist eine Abwicklung, wie sie von der Mitte des zylindrischen Abschnitts 42 in eine einer unausgeglichenen Masse des Rotors 8 entgegengesetzten Richtung gesehen wird, die die Kugeln mit den großen und den kleinen Durchmessern 21a und 21b zeigt, unmittelbar nachdem sie die geneigte untere Innenwand 34 aufgestiegen sind, wenn der Rotor 8 mit einer Drehzahl schleudert, die höher als die Resonanzdrehzahl ist. Nach dem Aufsteigen auf ein unteres Ende der oberen Innenwand 33 werden die Kugeln 21a und 21b entlang der Grenze der oberen und unteren Innenwände 33 und 34 zur gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse des Rotors 8 bewegt und durch die horizontalen Komponenten Fh der Zentrifugalkräfte Fr, die während der Drehung auf die Kugeln 21a und 21b wirken, nahe aneinander gesammelt.

Fig. 16 zeigt die Kugeln 21a und 21b, die auf der gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse des Rotors 8 während der Drehung des Rotors 8 mit einer Drehzahl, die höher als die Resonanzdrehzahl ist, gesammelt sind. Infolge des Aufsteigens zur oberen Innenwand 33 während der Drehung des Rotors 8 mit einer Drehzahl, die höher als die Resonanzdrehzahl ist, werden die Kugeln 21a und 21b zur gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse des Rotors 8 gedrängt und nach oben und nach unten in einer gestapelten Art verschoben, wobei die Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a durch die nach oben und nach unten gerichteten Komponenten Fu und Fd der Reaktionskräfte Fp, die jeweils von jeder angrenzenden der Kugeln 21a und 21b ausgeübt werden, auf die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b gehoben. Die nach unten gerichtete Kraft, die die Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a nach unten drängt, nachdem sie zur oberen Innenwand 33 angehoben wurden, wird nur durch die Gravitationskraft geschaffen. Infolge des Erreichens der oberen Innenwand 33 werden deshalb die Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a angehoben, so daß die Kugeln mit großem und kleinen Durchmesser 21a und 21b in einer gestapelten Anordnung in einem engeren Winkelbereich des Inneren des Ausgleichsvorrichtungskörpers 20 gesammelt werden. Im speziellen ist das Gesamtgewicht der Kugeln mit dem großen und dem kleinen Durchmesser 21a und 21b in dem engeren Winkelbereich gegenüber zu der unausgeglichenen Masse des Rotors 8 konzentriert, um die unausgeglichene Masse des Rotors 8 auszugleichen, woraus eine große Reduzierung der Oszillation des Rotors 8 resultiert.

Fig. 17 zeigt das sechste Ausführungsbeispiel der Kugelausgleichsvorrichtung 200 der Erfindung.

Die Kugeln 21 haben denselben Durchmesser. Der Ausgleichsvorrichtungskörper 20 umfaßt den zylindrischen Abschnitt 42, der obere und untere Innewände 33 und 35 besitzt. Die obere Innenwand 33 erstreckt sich parallel zu einer Drehachse der Kugelausgleichsvorrichtung 200 (das heißt der Welle 11 in Fig. 1), das heißt, sie hat denselben Durchmesser entlang ihrer gesamte Höhe. Die untere Innenwand 35 hat eine flache Oberfläche, die in einem Winkel relativ zur Drehachse der Kugelausgleichsvorrichtung 200 geneigt ist, um an ihrem unteren Ende den kleinsten Durchmesser zu haben, an dem sie den ringförmigen Boden 24 fortführt. Die untere Innenwand 35 verbindet die obere Innenwand 33 durch eine Stufe oder einen Schulterabschnitt. Der Schulterabschnitt erstreckt sich entlang des gesamten Innenumfangs des zylindrischen Abschnitts 42 und steht in einer Breitenrichtung von einem unteren Ende der oberen Innenwand 33 zu einem oberen Ende der unteren Innenwand 35 nach innen vor. Der Schulterabschnitt hat, wie klar in der Zeichnung gezeigt ist, eine Vielzahl an Vorsprüngen 36a und Ausnehmungen 36b, die abwechselnd über den gesamten Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 42 ausgebildet sind. Die Längen der Vorsprünge 36a und der Ausnehmungen 36b in einer Umfangsrichtung des Schulterabschnitts 37 unterscheiden sich von dem Durchmesser der Kugeln 21. Wenn die Rotordrehzahl beispielsweise die Drehzahl n2 in Fig. 7 übersteigt, wodurch bewirkt wird, daß die Kugeln 21 weg von dem ringförmigen Boden 24 angehoben werden, laufen die Kugeln 21 auf dem Schulterabschnitt zwischen den oberen und unteren Innenwänden 33 und 35, so daß einige der Kugeln 21 auf den Vorsprüngen 36a durch die nach oben gerichteten Komponenten Fu der Reaktionskräfte, die von jeder der angrenzenden Kugeln 21 auf die Ausnehmung 36b ausgeübt werden, nach oben gedrängt werden. Dies bewirkt, daß die Kugeln 21a in einer gestapelten Art angeordnet werden und an der gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse des Rotors 8 gesammelt werden.

Fig. 18 zeigt das siebte Ausführungsbeispiel der Kugelausgleichsvorrichtung 200, die eine Abwandlung der einen ist, die in Fig. 17 gezeigt ist, und sich davon nur dadurch unterscheidet, daß ein Schulterabschnitt 37, der eine flache obere Oberfläche hat, zwischen den oberen und unteren Innenwänden 33 und 35 ausgebildet ist. Andere Anordnungen sind identisch und deren detaillierte Erläuterung wird hier weggelassen.

In diesem Ausführungsbeispiel werden die Kugeln 21 infolge des Aufsteigens zum Schulterabschnitt 37 aufgrund eines Unterschieds in der Rollreibung davon nach oben und nach unten verschoben und auf der gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse des Rotors 8 in einer gestapelten Anordnung gesammelt.

Fig. 19 zeigt das achte Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei irgendeine der Kugelausgleichsvorrichtungen 200 der obigen Ausführungsbeispiele mit der gezeigten Zentrifuge 100 verwendet wird.

Ein viskoelastisches Bauteil 40, wie ein Gummi, der eine Feder/Dämpfungsfunktion hat, ist zwischen dem Träger 4 und der Basis 2 angeordnet. Die Kugelausgleichsvorrichtung 200 umfaßt einen Ausgleichsvorrichtungskörper 42, in dem die Kugeln 21 angeordnet sind. Der Ausgleichsvorrichtungskörper 42 ist mit einer Drehwelle 41 verbunden, die eine relativ höhere Steifigkeit hat und mit dem Motor verbunden ist. Der Ausgleichsvorrichtungskörper 42 wird durch eine Ausgleichsabdeckung 46 abgedeckt. Flaschen 45, in die Mischungen, die getrennt werden sollen, hineingegeben werden, sind in einem Winkelrotor 43 angeordnet. Der Winkelrotor 43 ist mit einem konstanten Winkel zur Rotorwelle 41 mitumfaßt und auf der Rotorwelle 41 durch eine Mutter 44 befestigt. Die Kugelausgleichsvorrichtung 200 ist, wie deutlich in der Zeichnung gezeigt ist, unterhalb des Winkelrotors 43 angeordnet, was es einem Bedienungspersonal der Zentrifuge 100 gestattet, den Winkelrotor 43 ohne Entfernen der Kugelausgleichsvorrichtung 200 auszutauschen.

Die Kugelausgleichsvorrichtung 200 kann von jedem Typ der obigen Ausführungsbeispiele sein. Dieses Ausführungsbeispiel bietet dieselben Effekte wie diejenigen der obigen Ausführungsbeispiele.

Fig. 20 zeigt das neunte Ausführungsbeispiel der Zentrifuge 100 der Erfindung, das eine Abwandlung des achten Ausführungsbeispieles aus Fig. 19 ist.

Eine Rotorwelle 47 ist dünner als die Rotorwelle 41 in Fig. 19 und hat eine niedrigere Steifigkeit. Ein Kranz 48 ist auf einem oberen Ende der Rotorwelle 47 installiert. Ein Winkelrotor 49 ist drehbar durch den Kranz 48 gelagert und hat darin Kammern mit Öffnungen zum Hineinlegen und Herausnehmen der Flaschen 45 ausgebildet. Eine Rotorabdeckung 50 ist auf dem Winkelrotor 49 montiert, um die Öffnungen der Kammern zu verschließen. Die Rotorabdeckung 50 hat eine ringförmige Kammer 70 darin ausgebildet, koaxial zu einer Drehachse des Winkelrotors 49. Die ringförmige Kammer 70 wird durch eine Abdeckung 52 unter Verwendung einer Schraube 51 verschlossen und hat darin Kugeln 21 zur Bildung einer Kugelausgleichsvorrichtung 200. Die ringförmige Kammer 70 kann alternativ direkt in dem Winkelrotor 49 oberhalb des Kranzes 48 ausgebildet sein. Dies liegt darin, daß für den Fall, wo die Steifigkeit der Rotorwelle 47 gering ist, die Schwingung des Rotors 49 während einer Drehung mit hoher Drehzahl durch eine unausgeglichene Masse eines Rotationssystems, bestehend aus einem Abschnitt des Rotors 49 oberhalb des Kranzes 48, Mischungen, die in die Flaschen 45 gegeben wurden, die Flaschen 45 und der Rotorabdeckung 52, hervorgerufen wird.

Die Kugelausgleichsvorrichtung 200 und der Rotor 49 können von jeglichem Typ der obigen Ausführungsbeispiele sein.

Während die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele offenbart wurde, um ein besseres Verständnis zu erleichtern, soll klargestellt sein, daß die Erfindung in verschiedenen Arten verkörpert werden kann, ohne das Erfindungsprinzip zu verlassen. Deshalb sollte die Erfindung so verstanden sein, daß sie alle möglichen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen zu den gezeigten Ausführungsbeispielen umfaßt, die möglich sind, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen festgelegt wird.

Eine Kugelausgleichsvorrichtung 200 zur Minimierung eines dynamischen Ungleichgewichts eines sich bewegenden Teils einer rotierenden Maschine wie einer Zentrifuge 100 ist vorgesehen. Die Kugelausgleichsvorrichtung 200 umfaßt ein Drehausgleichsvorrichtungsgehäuse 20, in dem Kugeln 21 angeordnet sind. Das Drehausgleichsvorrichtungsgehäuse 20 ist auf dem sich bewegenden Teil koaxial zu einer Drehachse davon montiert und hat darin eine innere Seitenwand 65 ausgebildet, die so gekrümmt ist, daß die Kugeln 21 durch die Zentrifugalkraft weg von dem Boden des Ausgleichsvorrichtungsgehäuses 20 entlang der inneren Seitenwand 65 angehoben werden und zur gegenüberliegenden Seite einer unausgeglichenen Masse 15 des sich bewegenden Teils hin gedrängt werden, wenn die Drehzahl des sich bewegenden Teils eine Resonanzdrehzahl übersteigt, das heißt eine Drehzahl des sich bewegenden Teils, wenn sie mit einer natürlichen Frequenz des sich bewegenden Teils übereinstimmt, wodurch die unausgeglichene Masse 15 des sich bewegenden Teils ausgeglichen wird. In einer alternativen Form umfassen die Kugeln 21 eine erste Gruppe mit großem Durchmesser 21a und eine zweite Gruppe mit einem kleinen Durchmesser 21b. Die Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a und die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b sind abwechselnd angeordnet. Jede der Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a wird durch die Reaktionskraft, die durch ein Verschieben der Mitte zwischen einer der Kugeln mit dem großen Durchmesser 21a und einer benachbarten der Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b, die auf dem Boden des Ausgleichsvorrichtungsgehäuses 20 angeordnet sind und zur gegenüberliegenden Seite der unausgeglichenen Masse 15 des sich bewegenden Teils hin gedrängt werden, hervorgerufen wird, auf die benachbarte der Kugeln mit dem kleinen Durchmesser 21b gehoben, wenn die Drehzahl des sich bewegenden Teils die Resonanzdrehzahl übersteigt.

Claims (16)

1. Kugelausgleichsvorrichtung (200) zur Steuerung eines dynamischen Ausgleichs eines sich bewegenden Teils einer rotierenden Maschine, die die folgenden Bauteile aufweist:
ein auf einer Drehachse koaxial zu einer Drehachse des sich bewegenden Teils der rotierenden Maschine montiertes Drehausgleichsvorrichtungsgehäuse (20), das eine im wesentlichen zylindrische innere Seitenwand (65) und einen Boden (24) umfasst, und eine ringförmige Laufbahn besitzt, die auf dem Boden entlang eines Umfangs der inneren Seitenwand (65) ausgebildet ist;
Kugeln (21), die im Drehausgleichsvorrichtungsgehäuse (20) frei beweglich angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass
die innere Seitenwand (65) einen oberen und einen unteren Abschnitt (31, 32) umfasst, wobei sich der untere Abschnitt näher an der Drehachse des Drehausgleichsvor­ richtungsgehäuses (20) befindet als der obere Abschnitt, so dass die Kugeln innerhalb des oberen Abschnitts, der kleiner als der untere Abschnitt ist, zu der gegenüberliegenden Seite einer unausgeglichenen Masse (15) des sich bewegenden Teils gedrängt werden, die eine Schwingung des sich bewegenden Teils initiiert.

2. Kugelausgleichsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abschnitt im wesentlichen die gesamte Länge der ringförmigen Laufbahn belegt.

3. Kugelausgleichsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abschnitt (32) mit einem gegebenen Krümmungsradius so von dem Drehausgleichs­ vorrichtungsgehäuses (20) nach außen gekrümmt ist, dass ein Abstand zwischen der Drehachse des Drehausgleichs­ vorrichtungsgehäuses (20) und einer inneren Oberfläche des unteren Abschnitts (32) in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses (20) zu dem oberen Abschnitt (31) hin zunimmt, und dass ein Winkel zwischen einer Tangente, die durch einen Punkt auf der inneren Oberfläche des unteren Abschnitts (32), mit dem jede der Kugeln (21) in Kontakt ist, geht, und einer vertikalen Linie, es den Kugeln (21) gestattet, von der ringförmigen Laufbahn entlang der inneren Oberfläche des unteren Abschnitts (32) durch eine Zentrifugalkraft nach oben weg abgehoben zu werden, die erzeugt wird, wenn die Drehzahl des sich bewegenden Teils der rotierenden Maschine die Resonanzdrehzahl übersteigt.

4. Kugelausgleichsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt (31) der inneren Seitenwand (65) mit demselben Krümmungsradius gekrümmt ist, wie der untere Abschnitt (32), und dass der Abstand zwischen der Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungs­ gehäuses (20) und einer inneren Oberfläche des oberen Abschnitts (31) in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses (20) beim Verlassen des unteren Abschnitts (32) abnimmt.

5. Kugelausgleichsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt (31) der inneren Seitenwand (65) mit einem Krümmungsradius gekrümmt ist, der stiller als derjenige des unteren Abschnitts (32) ist.

6. Kugelausgleichsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschnitt der inneren Seitenwand (65) eine flache innere Oberfläche hat, die sich parallel zur Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungs­ gehäuses (20) erstreckt.

7. Kugelausgleichsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Seitenwand einen gestuften Abschnitt umfasst, wobei der obere Abschnitt eine innere Oberfläche hat, die sich parallel zur Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses (20) erstreckt, der untere Abschnitt eine innere Oberfläche hat, die in einem gegebenen Winkel zur Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses (20) geneigt ist, um es den Kugeln (21) zu gestatten, weg von der ringförmigen Laufbahn entlang der inneren Oberfläche des unteren Abschnitts durch eine Zentrifugalkraft angehoben zu werden, die erzeugt wird, wenn die Drehzahl des sich bewegenden Teils der rotierenden Maschine die Resonanzdrehzahl übersteigt, wobei sich der gestufte Abschnitt zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt erstreckt und in der Radialrichtung vom unteren Ende des oberen Abschnitts zum oberen Ende des unteren Abschnitts nach innen vorsteht.

8. Kugelausgleichsvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der gestufte Abschnitt Vorsprünge und Ausnehmungen aufweist, die abwechselnd am Umfang davon angeordnet sind.

9. Kugelausgleichsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln eine erste Gruppe von Kugeln mit großem Durchmesser (21a) und eine zweite Gruppe von Kugeln mit kleinen Durchmesser (21b) umfassen.

10. Kugelausgleichsvorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln mit dem großen Durchmesser (21a) und die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser (21b) abwechselnd angeordnet sind.

11. Kugelausgleichsvorrichtung (200) zur Steuerung eines dynamischen Ausgleichs eines sich bewegenden Teils einer rotierenden Maschine, die die folgenden Bauteile aufweist:
ein auf einer Drehachse koaxial zu einer Drehachse des sich bewegenden Teils der rotierenden Maschine montiertes Drehausgleichsvorrichtungsgehäuse (20), das eine zylindrische innere Seitenwand (65) und einen Boden (24) umfasst, und eine ringförmige Laufbahn besitzt, die auf dem Boden entlang eines Umfangs der inneren Seitenwand (65) ausgebildet ist;
Kugeln (21), die im Drehausgleichsvorrichtungsgehäuse (20) frei beweglich angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass
die Kugeln (21) eine erste Gruppe an Kugeln mit einem großer Durchmesser (21a) und eine zweite Gruppe an Kugeln mit kleinen Durchmesser (21b) umfassen, wobei ein Unterschied des Durchmessers zwischen den Kugeln mit dem großem Durchmesser und den Kugeln mit dem kleinen Durchmesser die Vorrichtung bildet.

12. Kugelausgleichsvorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln mit dem großen Durchmesser (21a) und die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser (21b) abwechselnd angeordnet sind.

13. Kugelausgleichsvorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die innere Seitenwand des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses (20) vertikal parallel zur Drehachse des Drehausgleichsvorrichtungsgehäuses (20) erstreckt, und dass ein innerer Durchmesser der zylindrischen inneren Seitenwand und der Unterschied des Durchmessers zwischen den Kugeln mit dem großen Durchmesser (21a) und den Kugeln mit dem kleinen Durchmesser (21b) so bestimmt ist, dass die Kugeln mit dem großen Durchmesser (21a) durch eine Zentrifugalkraft weg von der ringförmigen Laufbahn angehoben werden, die auf die Kugeln mit dem großen Durchmesser (21a) und die Kugeln mit dem kleinen Durchmesser (21b) wirkt, wenn die Drehzahl des sich bewegenden Teils aus dem Bereich der unteren Drehzahl heraus ansteigt.

14. Zentrifuge (100) mit einem Drehbauteil, gekennzeichnet durch eine Kugelausgleichsvorrichtung (200) gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche.

15. Zentrifuge (100) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehbauteil einen Rotor (8) umfasst, der durch eine Welle (7) drehbar gelagert ist, des weiteren einen Motor (3), der den Rotor (8) durch die Welle (7) dreht; und dass die Kugelausgleichsvorrichtung (200) auf der Welle (7) zwischen dem Rotor (8) und dem Motor (3) montiert ist.

16. Zentrifuge (100) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehbauteil einen Rotor (8) umfasst, der durch eine Welle (7) drehbar gelagert ist, wobei der Rotor (8) einen Rotorkörper und eine Abdeckung (13) umfasst, der Rotorkörper eine Vielzahl an Kammern (70) mit Öffnungen darin ausgebildet hat zum Hineingeben und Herausnehmen von Mischungen, die getrennt werden sollen, die Abdeckung (13) auf dem Rotorkörper angeordnet ist, um die Öffnungen zu verschließen, des weiteren aufweisend einen Motor (3), der den Rotor (8) durch die Welle (7) dreht, und dass die Kugelausgleichsvorrichtung (200) in der Abdeckung des Rotors (8) montiert ist.