DE1425111A1

DE1425111A1 - Radialgleitlager

Info

Publication number: DE1425111A1
Application number: DE19631425111
Authority: DE
Inventors: Christian Mech; Chaboseau Jacques Pierre
Original assignee: Rateau SA
Current assignee: Rateau SA
Priority date: 1963-01-22
Filing date: 1963-03-07
Publication date: 1969-02-20
Also published as: US3202464A; NL148386B; GB985642A; FR1354199A; DE1425111B2

Description

Unterlagen für die Offenlegungsschrift

PATE N TAN WALTE

dr.ing. H. NEGBNDANK · dipl-ing. H. HAUCK · bipl-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN

ZUSTBLLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NETTER WALL 41

TSI.. 88 74 28 TTND H641 IS TBLBOH. NKQBDAPATKNT HAMBTTRO

P 14 25 11 1.7 MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

' TKL.0380588

SOC Rateall TBLEOR. NEOEDAPATENT MÜNCHEN

Hamburg, den 3. Juli 1968

Radialgleitlager

Die Erfindung betrifft ein Radialgleitlager mit dynamischer SohmierfUmbildung und mehreren Teilschalen, von denen mindestens eine radial beweglich ist und auf die Welle zu unter einer bestimmten Vorspannung steht.

Bei derartigen Sadiallagern ist es bekannt, daß die beweglich angeordnete Teilschale unter Mnfluß einer Feder steht, die in Ruhestellung eine minimale Sehmierfilmatärke erzeugt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Teilschale selbsttätig ausweichen kann, wenn die Drehzahl oder die Belastung des Lagers durch Vermehrung des dynamischen Druckes im Schmierfilm und durch die Wärmedehnung der Welle unbotsmäßig hoch ansteigt.

Es ist fernerhin bekannt, bei Lagern eine verdrehbare Teilschale anzuordnen, die nach Art eines Keiles durch tangentiale .Verschiebung sich radial bewegt und derart

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verschwenkt, daß das lagerspiel steuerbar ist. Das Verschieben der schwenkbaren Teilschale wird durch einen Kolben bewirkt, der unter dem Einfluß eines Strömungsdruckmittels steht.

Diese bekannten Anordnungen vermögen deswegen nur wenig zu befriedigen, weil sie nicht in ausreichender Weise die verschiedenen Betriebsbedingungen, von denen insbesondere die Schmierfilmstärke abhängig ist, berücksichtigen. Die wesentlichen Betriebsbedingungen bzw. Parameter, von denen die Schmierfilmstärke abhängt und deren Veränderung dazu führt, daß der Schmierfilm nicht ausreichend ist oder sogar abreißt, bestehen aus der Viskosität des Schmiermittels, der Drehzahl der aufeinander gleitenden Teile und dem Umgebungsdruck, z. B. dem Druck, der von der ein Gaslager ungebenden Atmosphäre ausgeübt wird. Hinzu kommen noch weitere Parameter, z. B. die Temperatur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radialgleitlager der hier in rede stehenden Gattung so auszubilden, daß sich die Teilschale bzw. deren Vorspannung den ^.verschiedenen Betriebsbedingungen selbsttätig anpaßt. Zum lösen dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der die Vorspannung erzeugenden !Hinrichtung eine zweite Spanneinrichtung überlagert ist, deren Wirkung von der Dicke des dynamisch gebildeten Schmierfilmes oder von mindestens einem der diese Schraierfilmdicke

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beeinflussenden Parameter (wie Drehzahl der Welle, Viskosität oder temperatur des Schmiermittels usw.) abhängt und während des Laufes die G-röße der Vorspannung derart verändert, daß die Dicke des Schmierfilmes zwischen einem Mindestwert, bei dem noch keine feste Berührung zwischen den Lagerflächen vorhanden ist, und einem Höchstwert, bei dem der Lauf noch stabil ist, gehalten wird.

Aus dem vorstehenden wird ersichtlich, daß nach der Erfindung mindestens eine Teilschole ständig z^eZ^e- ^ie Welle mit einer bestimmten Kraft derart angedrückt wird, daß während des Anlaufens und während der !Entstehung des gasformigen Schmiermittelfilmes abstützende Lagerflächen gebildet \verden. V'enn einmal dieser dynamische 3chmierbilra gebildet ist, tritt die Steuereinrichtung über eine zweite Spanneinrichtung, die die ',.'irkung der die Vorspannung erzeugenden Einrichtungen überlagert, in Aktion, um die I'raft, mit der He Teilschal^n an die V/elle gedrückt v/erden, derart zu verändern, dais die üchmierfilmdiclce auf einem günstigen \^rert bleibt, d. h. um die Dicke do3 hydrodynamischen Schnierfilree trotz der Veränderung eines oder mehrerer der Parameter, von denen die ^ohniicrfi Imdicke abhängt, zwischen zwei Frenzen zu halten. Lie untere G-renze der Schmierfilmdicke ist diejenige, die einen Lauf ohne feste- berührung zwischen eier '.'ello iv:iö i°n Teilsohalen ge^tatt^t, wobei noob ein

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ausreichender Sicherheitszuschlag hinzukommt; die öftere Grenze ist diejenige Schmierfilmdicke, "bei der der Lauf instabil wird.

Bei einem Gleitlager, bei dem die die Vorspannung erzeugende Einrichtung ein elastisches Druckglied ist, kann weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß dem Druckglied eine Druckkraft gegeben ist, die "bei Stillstand und "bei unterhalb der Drehzahl dynamischer Schmierfilmbildung liegender Drehzahl zur Abstützung der Welle ausreicht.

Ss kann fernerhin dafür gesorgt sein, daß die zweite Spanneinrichtung einen oder mehrere hintereinandergeschaltete Drucktöpfe aufweist, die jeweils mit einer zwischen zwei Druckräumen angeordneten beweglichen Zwischenwand versehen sind, mit der das die Vorspannung verändernde Druckglied in Verbindung steht, wobei die beiden Druckräume an Druckquellen angeschlossen sind, deren Druckdifferenz der Veränderung des bzw. der Parameter entspricht.

Von besonderem Vorteil hat sich das Merkmal erwiesen, wonach zur Steuerung der zweiten Spanneinrichtung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Verdiohterwelle der eine Druckraum an den Ansaugraum und der andere Druckraum an den Abgaberaum des Verdichters angeschlossen ist.

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BAD Ο

Es kann fernerhin vorgesehen sein, daß der eine der "beiden Druckräume mit dem Umgebungsdruck in Verbindung steht. Hierbei hat es sich al3 "besonders zweckmäßig erwiesen, wenn weiterhin dafür gesorgt ist, daß der zweiten Spanneinrichtung ein die Schmierfilmdicke ermittelnder Pühler zugeordnet ist, der über einen Empfänger mit einem die Vorspannung verändernden Servomotor in Steuerverbindung steht.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel auf der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

]?ig. 1 das Schema einer in hydrodynamischen Gaslagern gelagerten Verdichterwelle,

Pig. 2 das Schema einer Anordnung, bei der die an einer Lagerschale angreifende Vorspannung von mehreren Parametern abhängig ist,

Pig. 3 einen Querschnitt durch ein Lager nach Pig. 1,

Pig. 4 das Schema einer Anordnung, die es gestattet, die Vorspannung einer Lagerteilschale unmittelbar in Abhängigkeit von der Pilmstärke zu regeln.

In Pig. 1 ist mit 1 eine Welle einer Rotationsmaschine bezeichnet, die als Verdichter ausgebildet ist und deshalb

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ein Flügelrad 2 trägt. Der Verdichter saugt durch eine Leitung 3 ein Strömungsmittel 3 an und gibt das verdichtete Strömungsmittel durch eine Leitung 4 wieder ab.

Die Welle 1 ist in zwei hydro-dynamisehen G-aslagern gelagert, die allgemein mit 5 und 5a bezeichnet sind. Jedes Lager setzt sich aus drei Lagerteilschalen zusammen, welche um etwa 12o ° gegeneinander winkelig versetzt sind; man erkennt zwei untere Lagerteilschalten 6 und eine obere Lagerteilschale 7. Die letztere unterliegt einer Vorspannung, die mittels einer Schraubenfeder 8 erzeugt wird. Erfindungsgemäss ist diese Vorspannung abhängig von der Drehzahl der Maschine und zwar wird diese Abhängigkeit herbeigeführt unter Ausnutzung der Druckdifferenz zwischen der Saug- und der Druckseite des Verdichterrades 2.

Öberhalt der oberen Lagerschale?ist ein Drucktopf 9 angeordnet, dessen Inneres durch eine Membran in zwei Teilräume unterteilt ist. An der Membran ist in ihrem Zentrum eine Schubstange 11 befestigt, die bei 12 an der Lagerteilschale angelenkt ist. Die Schubstange ist in einer !Führung 13 unter Einschaltung einer Dichtung 14 geführt.

Die beiden im Inneren des Drucktopfes 9 durch die Membran Io gebildeten leiiräume sind an unterschiedliche Druckquellen ange-

ο schlossen und zwar ist der obere Teilraum 15 über eine Leitung

^v 16 mit der Abgabeseite des Verdichters verbunden, während die ^ untere Kammer 17 über eine Leitung 14,18 mit der Saugseite 3 des Verdichters verbunden ist. Der Drucktopf selbst ist an einer Rahmenkonstruktion der Maschine befestigt. Die die -7-

Vorspannung erzeugende Feder 8 stützt sich einerseits gegen die Membran Io und andererseits gegen ein verstellbares Widerlager 19 ab, dessen Einstellung beispielsweise durch Verschraubung in einem Rohrstück 2o erfolgt. Das Rohrstück 2o ist am oberen Teil des tDopfes 9 angebracht und umschliesst die Feder 8.

Das gleiche Regelungssystem kann auch zur Beeinflussung eines zweiten hydro-dynamischen Gaslagers 5a herangezogen werden. Wie aus der Figur ersichtlich, ist zu diesem Zweck ein stationärer Drucktopf 9a vorgesehen; dieser ist durch eine Membran loa unter-

mit teilt; der obere Teilraum ist durch eine Leitung 16a/der leitung 16 und damit mit der Abgabeseite 4 des Verdichters verbunden, während der untere Druckraum des Drucktopfes 9a über eine Leitung 18a mit der Leitung 18 und damit mit der Saugseite 3 des Verdichters verbunden ist.

Mit einem ähnlichen Drucktopf kann man auch die Vorspannung in Abhängigkeit vom Umgebungsdruck regeln. Vielter kann man mehrere Drucktöpfe hintereinanderschalten und auf die gleiche Lagerteilschale einwirken lassen, um somit eine von mehreren Parametern abhängige Regelung vorzunehmen. An der Ausführungsform der Figur 2 z.B. ist das Widerlager 19,gegen das sich die Feder 8 ab-

ο stützt, gleitend in einem Rohrstück 2o geführt und mit der Mem-

bram 21 eines weiteren Drucktopfes 22 verbunden; der Topf 22 ο

^ kann ähnlich ausgebildet sein wie der vorher erwähnte Drucktopf. σ

ι*> In der Ausführungsform der Figur 4 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Vorspannung von der Filmstärke abhängig ist.

Ein kontaktloser Filmstärkenfühler auf kapazitiver oder magnetischer Basis ermittelt die Schichtstärke des Filmes. Die ermittelte Grosse wird in einem Empfänger 26 in eine der Filmstärke proportionale Spannung umgesetzt. Maximale und minimale Werte dieser Spannung lösen über Eelais einen Servomotor 27 aus, welcher die Vorspannung 8 in solcher Weise nachstellt, dass die Filmstärke im vorgeschriebenen Bereich bleibt.

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Claims

PATENTANWÄLTE

dr. ing. H. NEGENDANK · dipping. H. H AHCK · dipl-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN ZUSTELLTJNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WUL 41

TEL. 3β 74 28 UND :t6 41 la P |1 25 Hl 7 TKtEGR. NBGBDAPATENT HAMBTIRQ

_________________ MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

Soc. Rateau

TELEQR. NEQEDAFATENT MÜNCHEN

Hamburg, den 3· Juli 1968

ITeue Patentansprüche

il\ Radialgleitlager mit dynamischer Schmierfilmbildung und mehreren leilschalen, von denen mindestens eine radial beweglich ist und auf die Welle zu unter einer bestimmten Vorspannung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der die Vorspannung erzeugenden Einrichtung (leder 8) eine zweite Spanneinrichtung überlagert ist, deren Wirkung von der Dicke des dynamisch gebildeten Schmierfilms oder von mindestens einem der diese Schmierfilmdicke beeinflussenden Parameter (wie Drehzahl der Welle, Viskosität oder Temperatur des Schmiermittels usw.) abhängt und während des Laufes die Grosse der Vorspannung derart verändert, dass die Dicke des Schmierfilmes zwischen einem Mindestwert, bei dem noch keine feste Berührung zwischen den Lagerflächen vorhanden ist, und einem Höchstwert, bei dem der Lauf noch stabil ist, gehalten wird.

CO
O
CO

_o 2. Gleitlager nach Anspruch 1, bei dem die die Vorspannung

"^ erzeugende Einrichtung ein elastisches Druckglied ist, ο

-* dadurch gekennzeichnet, dass dem Druckglied (Feder 8) eine Druckkraft gegeben ist, die bei Stillstand und bei unterhalb der Drehzahl dynamischer Schmierfilmbildung liegender

Neue Unterlagen (Art. 7 § I Abs. 2 Nr. I Satz 3 des Änderungegea. v. 4.9. Ιδθή - 2 -

Drehzahl zur Abstützung der Welle (l) ausreicht.

3. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spanneinrichtung einen oder mehrere hinter— einandergeschaltete Drucktöpfe )9j9, 22) ) aufweist, die jeweils mit einer zwischen zwei Druckräumen (15, 17) angeordneten beweglichen Zwischenwand (Membran Io; 21) versehen sind, mit der das die Vorspannung verändernde Druckglied (11) in Verbindung steht, wobei die beiden Druckräume (15, 17) an Druckquellen angeschlossen sind, deren Druckdifferenz der Veränderung des bzw. der Parameter entspricht.

4. Gleitlager nach Anspruch 3 als lager einer Verdichterwelle, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der zweiten Spanneinrichtung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Verdichterwelle (l) der eine Druckraum (17) an den Ansaugraum (3) und der andere Druckraum (15) an den Abgaberaum (4) des Verdichters (2) angeschlossen ist.

5. Gleitlager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine der beiden Druckräume mit dem umgebungsdruck in Verbindung steht.

6. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Spanneinrichtung ein die Schmierfilmdicke ermittelnder Fühler (25) zugeordnet ist, der über einen Empfänger (26) mit einem die Vorspannung veränderig^g ^g^r^mp-ifcarq (27) in Steuerverbindung -· steht. ORIGINAL !MSPECTED