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Selbstsynchronisation von Unwuchtmotoren

 

Bei einem Tellerdruckfilter wird der Filterkuchen von Zeit zu Zeit über einen Rüttelantrieb abgeschüttelt. Der im oberen Bild dargestellte Antriebskopf ist so ausgelegt, dass es bei gegenphasiger Synchronisation der beiden Unwuchtmotoren zu einer überlagerten Dreh- und Axialbewegung des Tellerdruckfilters kommt.

Die Synchronisation der Unwuchtmotoren erfolgt dabei über Selbstsynchronisation. Es existiert keine aktive Phasenkopplung der Motoren. Im Versuch (mittleres Bild) wurde beobachtet, dass die Synchronisation der Unwuchtmotoren abhängig von der Motordrehzahl wechselt. Die für das kontrollierte Entfernen des Filterkuchens gewünschte gekoppelte Dreh- und Axialbewegung wechselt sich dabei mit einer unerwünschten Kippbewegung des Tellerdruckfilters ab.

Zur Ermittlung der Ursache für dieses Verhalten wurde ein FE-Modell des Tellerdruckfilters erstellt (unteres Bild). Die zunächst noch unbekannten Koppelparameter wurden mittels Korrelation mit einer experimentellen Modalanalyse abgeglichen.

Mit dem so validierten FE-Modell wurde mittels einer Stabilitätsanalyse der Frequenzgang der Selbstsynchronisation ermittelt. Hierbei wurden die Reaktionsmomente auf die Rotoren der Antriebsmotoren bei unterschiedlichen Relativphasen der Unwuchterreger ausgewertet, um den jeweils stabilen Synchronisationszustand zu ermitteln.

Der im Versuch beobachtete mehrmalige Wechsel der Synchronisation im Hochlauf der Unwuchtmotoren konnte dabei exakt reproduziert werden. Während die Selbstsynchronisation für Drehfrequenzen weit unterhalb der untersten Strukturresonanzen allein von den Massenparametern des Filters und der Anordnung der Unwuchtmotoren abhängt, beeinflussen im höheren Frequenzbereich die Modalparameter des Tellerdruckfilters die Selbstsynchronisation entscheidend und müssen deshalb bei der Auslegung der Antriebseinheiten berücksichtigt werden.

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Michael Elbs
Antriebskopf Tellerdruckfiler

Antriebskopf des Tellerdruckfilters

Tellerdruckfiler 2

Gemessene Betriebsschwingungen im Hochlauf
links: Synchronisation auf Dreh-/Axialbewegung bei 9,8 [Hz]
rechts: Synchronisation auf Kippbewegung bei 11,4 [Hz]

Tellerdruckfiler 3

FE-Modell des Tellerdruckfilters
links: Außenansicht mit Außenmantel und Aufstellung
rechts: bewegte Komponenten