Hochgeschwindigkeits-Rotor-Auswuchtstand für Vakuumpumpen

Einführung

Das Auswuchten von Hochgeschwindigkeitsrotoren in Vakuumpumpen erfordert spezialisierte Ausrüstung, die auch unter extremen Betriebsbedingungen präzise bleibt. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wurden 2002 und 2009 spezielle Auswuchtstände entwickelt. Diese Systeme sind für das dynamische Auswuchten montierter Turbinenrotoren bei tatsächlichen Betriebsdrehzahlen von 42,000 bis 60,000 rpm ausgelegt, direkt in ihren eigenen Lagerungen. Das Auslegungsziel war, Restunwuchtwerte entsprechend Genauigkeitsklasse 1 nach GOST 22061-76, dem sowjetischen Standard für Auswuchtgüte (dessen modernes internationales Gegenstück ISO 21940-11, früher ISO 1940-1, ist), zu erreichen.

Konstruktiver Aufbau und Konfiguration

Abbildung 1 zeigt den schematischen Aufbau des Hochgeschwindigkeits-Auswuchtstands für Vakuumpumpenrotoren.

Abbildung 1 – Konstruktiver Aufbau des Hochgeschwindigkeits-Auswuchtstands für Vakuumpumpen:
1 – Starre Plattform
2 – Zylindrische Schwingungsisolierungsfedern
3 – Zylindrischer Montagesockel
4 – Auszuwuchtende Vakuumpumpe
5 – Schutzabdeckung
6 – Phasenwinkelsensor
7 – Vibrationssensor auf der Abdeckung
8 – Vibrationssensor an der Basis
9 – Mess- und Recheneinheit

Der Ständer ist auf einer rechteckigen Plattform (1) aufgebaut, die von vier zylindrischen Federn (2) getragen wird, die für Schwingungsisolierung sorgen. Die Plattform ist mit Längs- und Querversteifungen verstärkt, wodurch eine hohe Steifigkeit bei minimalem Gewicht erreicht wird. Diese konstruktive Lösung gewährleistet eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Unwuchtkräften und verhindert Resonanzschwingungen über den gesamten Drehzahlbereich der Pumpe beim Auswuchten.

Der Montagesockel (3) ist fest mit der Plattform verbunden und dient der präzisen Positionierung der Pumpe (4). Die Pumpe ist mit einer speziellen Abdeckung (5) umschlossen, in der sich auch der Phasenwinkelsensor (6) befindet. Zwei Schwingungssensoren (7 und 8) sind an der Abdeckung bzw. am Sockel angebracht. Alle Sensoren sind mit einer Mess- und Recheneinheit (9) verbunden, die Echtzeitanalysen durchführt und Korrekturgewichte berechnet.

Auswuchtverfahren

Das Auswuchten erfolgt in zwei aufeinanderfolgenden Schritten, um sowohl unter starren als auch unter flexiblen Rotorbedingungen Präzision zu gewährleisten.

Stufe 1 – Auswuchten des starren Rotors

In der Anfangsphase wird der Pumpenrotor bei Drehzahlen bis 8,000 rpm ausgewuchtet, bei denen er sich wie ein starrer Körper verhält. Das Ziel besteht hier darin, sowohl statische als auch Momentenunwuchten zu kompensieren. Bei Tests auf diesem schwingungsisolierten Prüfstand erreicht das System Restschwingungspegel unter 0.01 mm/s RMS im Frequenzbereich von 3,500-8,000 rpm. Dieser extrem niedrige Wert ist ein Prüfstandsergebnis unter kontrollierten Bedingungen und kein typischer Feldmesswert.

Stufe 2 – Flexibles Rotorauswuchten bei hoher Geschwindigkeit

Im zweiten Schritt erfolgt das Auswuchten bei der Betriebsdrehzahl des Rotors – je nach Pumpenmodell entweder 42.000 oder 60.000 U/min. Bei dieser Drehzahl geht der Rotor in einen flexiblen Zustand über und erfährt eine Verformung, was zu einer zusätzlichen dynamischen Unwucht führt. Um diese Effekte zu minimieren, wird eine abschließende Korrektur berechnet und angewendet. Der Restschwingungspegel nach dem Hochgeschwindigkeitsauswuchten überschreitet 0,3 mm/s RMS nicht, was einen langfristig stabilen Betrieb der Pumpe gewährleistet.

Leistungsmerkmale

• Restschwingung (starre Phase): ≤ 0.01 mm/s (3,500-8,000 rpm, Prüfstandsergebnis)

• Restschwingung (flexible Phase): ≤ 0,3 mm/s (42.000–60.000 U/min)

• Gesamtzykluszeit für das Auswuchten: Normalerweise unter 30 Minuten

Schlussfolgerung

Der Hochgeschwindigkeits-Auswuchtstand für Vakuumpumpenrotoren vereint strukturelle Steifigkeit, Präzisionsmessung und fortschrittliche Berechnung. Er ermöglicht präzises Auswuchten unter realen Betriebsbedingungen und gleicht sowohl statische als auch dynamische Unwuchten aus. Die Lösung erfüllt strenge Vibrationsstandards und verbessert die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Hochgeschwindigkeits-Vakuumpumpensystemen deutlich.