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Lagerung für Läufer mit sehr grosser Winkelgeschwindigkeit.
Wenn man einem Läufer (Rotor) eine sehr grosse Winkelgeschwindigkeit erteilen will, so ist es zweckmässig, ihn so zu lagern, dass er sich in jedem Augenblick selbst seine Drehung, achse wählen kann, damit er sich um eine seiner Hauptträgheitsachsen drehen kann.
Zu diesem Zweck kann man die in den Fig. I, 2 und 3 veranschaulichte Einrichtung benutzen. Der Läufer kann aus zwei auf ein und derselben Welle befindlichen Teilen bestehen.
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diesem Falle, ihn in der Art zu unterstützen, dass seine geometrische Achse im Ruhezustande die gewünschte Stellung im Raume (horizontal, vertikal oder im gewünschten Winkel geneigt) einnimmt und seine Seitenverschiebungen genau begrenzt sind.
Man kann in diesem Falle die in Fig. i gezeigte Anordnung verwenden. Die Welle des Läufers hat an ihren beiden Enden zwei verhältnismässig dünne Tragzapfen a, die in Lagern bzw. Lagerschalen ruhen, die auch so leicht als möglich ausgeführt sind. Jedes dieser Lager
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sind an ihren freien Enden mit Regulierschrauben versehen, mittels deren man das Lager trotz der Gewichtsbelastung durch den Läufer in die gewollte Stellung bringen kann.
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nicht zu behindern und die an ihrem anderen Ende durch einen festen Stützteil, t'hindurchgeht. Vor und hinter diesem Stützteil sind auf die Stange e Schraubenmuttern g geschraubt, mittels deren man die Lager in der Richtung der Achse verstellen und feststellen kann.
Schliesslich befindet sich entgegengesetzt zu den Stangen e neben jedem Lager ein Anschlag t, der an dem betreffenden Lager unmittelbar anliegt.
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dies in der Regel, weil dieses Drehmoment von einem anderen Läufer geliefert wird, der sich mit einer anderen Geschwindigkeit dreht. Man muss sich dann der Vermittlung eines Geschwindigkeitsminderers (Übersetzung) bedienen, dessen Wellen sich um feste Achsen drehen müssen.
In einem solchen Fall ist es nötig, die Welle des Geschwindigkeitsminderers mit derjenigen
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Der Läufer wird immer mittels nachgiebiger Lager unterstützt, wie das schon im vorstehenden beschrieben worden ist, aber man bedarf in vorliegendem Falle keiner Stange nach Art der Stange e in Fig. i, um etwaige axiale Verschiebungen des Lagers zu verhindern, da die biegsame Welle l bzw. die Anschläge , die axialen Verschiebungen des Läufers bereits begrenzen.
Es ist aber in jedem Falle vorteilhaft, die dünnen Enden der Läuferwelle durch besondere
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In den Fig. i und 3 ist angenommen worden, dass die Läuferachse wagrecht liegt ; dieselben Anordnungen können aber auch bei einer senkrechten Achse benutzt werden. Man muss hierbei nur die nötigen Vorsichtsmassregeln treffen, d. h. man muss die Anschläge so ausbilden, dass sie
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Aber die Läufer mit sehr grosser Winkelgeschwindigkeit sind immer leicht und man hat daher diesbezüglich keine Schwierigkeit, diese Stangen oder diese Wellen so zu bemessen, dass sie nicht knicken, obwohl sie an sich sehr biegsam sind.
Mit dem im vorstehenden beschriebenen Anordnungen ist es leicht, dem Läufer eine sehr niedrige kritische Geschwindigkeit (niedriger als die normale Umlaufszahl) zu geben ; denn sie hängt nur von der Biegsamkeit der Federn c, der Stange e oder der biegsamen Welle 7 ah, welche Biegsamkeit man aber sehr gross machen kann.
Sonach verbleibt die Notwendigkeit, dass die kritische Geschwindigkeit des Läufers sowohl während des Inbetriebsetzens als auch während des Anhaltens durchlaufen werden muss, was immer sehr gefährlich ist.
Die Erfindung betrifft nun Einrichtungen, die es gestatten, die kritische Geschwindigkeit mit voller Sicherheit zu durchlaufen, wie gross auch die dem Läufer in dem betreffenden Augenblick erteilte Beschleunigung sein mag.
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Wenn die kritische Geschwindigkeit des Läufers genügend niedrig ist, so besteht, das Ver- fahren darin, die federnden Lager b, b festzustellen, bis die Welle eine etwa um 50 v. H. höhere
Geschwindigkeit als die kritische erreicht hat. Während dieser Zeit ist der Vorgang als wenn überhaupt keine Federn und keine biegsame Welle vorhanden und demzufolge keine kritische
Geschwindigkeit zu überschreiten wäre.
Hiernach braucht man nur die Lager zu lösen, d. h. wieder freizulassen und ihnen ihre freie Lage wiederzugeben. Die Erfahrung hat gezeigt, dass das Lösen oder Feststellen der Lager keine Störung nach sich zieht. Ebenso ist es im Augenblick des Anhaltens zweckmässig, die Lager wieder festzustellen, sobald die Geschwindigkeit sich der kritischen Geschwindigkeit nähert.
Die Erfahrung hat ferner gezeigt, dass es meistens genügt, ein einziges der beiden Lager festzustellen. Dies wird aus folgendem klar : Wenn man mit x die kritische Geschwindigkeit bezeichnet, sofern beide Lager frei sind und mit die kritische Geschwindigkeit, wenn eines der Lager fest ist, so können die beiden Geschwindigkeiten o ; und ss ziemlich entfernt voneinander sein, und es soll dann bei einer mittleren Geschwindigkeit y die sich in der Nähe von be- findet, die Bewegung des Läufers eine vollkommen stabile sein, ob das eine Lager festgestellt ist oder alle beide frei sind. Es genügt also ein festgestelltes Lager so lange, als die Drehungsgeschwindigkeit niedriger als y ist, und zwei freie Lager, wenn die Geschwindigkeit über die letzterwähnte hinausgeht.
Das Feststellen oder Freigeben der Lager kann von Hand aus oder selbsttätig geschehen, wenn die Maschine mit einem Geschwindigkeitsregler versehen ist.
Die Schwingung der Verschiebungen der Lager muss immer äusserst klein sein, da sonst die Federn und die Stangen oder biegsamen Wellen schnell ausser Gebrauch gesetzt werden.
Wenn man, wie in Fig. 4 gezeigt, das Lager b mit drei Anschlägen rit, n und p versieht, von denen die ersten beiden fest sind, das dritte aber beweglich ist, so können die Spielräume zwischen dem Lager und den Anschlägen mund n im allgemeinen klein genug gehalten werden, dass man das Lager ohne Unbequemlichkeit zwischen ihnen feststellen kann, indem man den Anschlag p senkt. In Fig. 4 sind die Anschläge 1It, n und p um 1200 gegeneinander versetzt und jeder von ihnen befindet sich immer zwischen je zwei der Schraubenfedern c. Der Anschlag p gleitet in einer Führung und ist mit Längsnuten versehen, in die Federn q eingreifen, 50 dass der Anschlag nicht verdreht werden kann.
An dem Aussenende des Anschlages befindet sich ein fester Schraubenkopf r, unter dem eine Mutter s auf dem zu r gehörigen Gewindehals vorgesehen ist, so dass man den Anschlag p auf diese Weise heben oder senken und dann feststellen kann. Zur Sicherung kann in dem Anschlag p und in der Schraube r ein Loch angebracht werden.
In Fig. 5 ist die Ausführungsform nach Fig. 4 in einer durch die Achse des Läufers gehenden senkrechten Ebene dargestellt. Die Stange 1 ist dieselbe wie in Fig. I.
Wenn es sich um einen Läufer handelt, der mit einer biegsamen Welle nach Art von Fig. 3 versehen ist, so ist es zweckmässig, dasjenige Lager festzustellen, das auf der entgegengesetzt zu dieser Welle gelegenen Seite sich befindet.
Da bei Verschiebung nur eines Anschlages zwecks Freilegung der Welle diese hierbei aus ihrer Lage gebracht werden muss, so kann man auch alle drei Anschläge beweglich machen wie den Anschlag p in den Fig. 4 und 5 und sie dann gleichzeitig dem Lager nähern oder von ihm entfernen. Bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Anordnung haben die drei Anschläge p, p, p einen kantigen Querschnitt, und sie können in Führungen gleiten, die denselben Querschnitt haben und von einem festen Kranz getragen werden.
Jeder dieser Anschläge ist an seinem inneren Teil mit zwei Zapfen t (Fig. 6 und 7) versehen, die in exzentrisch verlaufende Rinnen M zweier Ringe v eingreifen, die man mittels eines Handgriffes x um die Achse der Welle drehen kann. Durch dieses Verdrehen werden die Zapfen t in
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entfernt werden.
Soll das Feststellen oder das Lösen eines Lagers selbsttätig vor sich gehen, wenn der Läufer durch eine bestimmte Geschwindigkeit hindurchgeht, und soll sich während der Dauer dieser Tätigkeit die Geschwindigkeit nicht merklich ändern, so ist es zweckmässig ; sich eines Servomotors zu bedienen. Es sei hier angenommen, dass Druckwasser zur Verfügung steht, um die erforderliche Arbeit zu liefern, im übrigen wird jedoch hier nur so wenig davon gebraucht, dass diesbezüglich meist keine Schwierigkeit besteht.
Es möge sich z. B. darum handeln, den Handgriff x, von dem aus die Ringe v bewegt werden, in dem einen oder anderen Sinn zu verdrehen. Man kann sich dann dazu der in Fig. 8 gezeigten Einrichtung bedienen.
Der Griff x hat an seinem Ende einen Zahnsektor y, der in eine Zahnstange z eingreift, Diese befindet sich an dem Ende der Stange eines Kolbens al, der in einem Zylinder bl entlang- bewegt werden kann,
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Der Kolben a1 steht unter der Wirkung einer Schraubenfeder cl, die ihn bei der in Fig. 8 gezeigten Lage nach links zu verschieben bestrebt ist. Dem Druck der Feder wirkt aber der Druck des Wassers entgegen, das den Kolben nach rechts zu verschieben trachtet.
Der Boden des Zylinders b1 steht durch eine Öffnung d'mit einem Kasten in Verbindung, dessen beide Enden mittelsVentilen e1 und f1 in derWeise geschlossen und geöffnet werden können, dass immer das eine Ventil geöffnet ist, wenn das andere geschlossen ist, und umgekehrt.
Wenn das Ventil e1 offen und das Ventil, geschlossen ist, so kann die unter Druck stehende Flüssigkeit, die durch die Öffnung gl in das Ventilgehäuse gelangt ist, durch den Kanal dl hindurch
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Der Kolben nimmt dann die in Fig. 3 dargestellte Stellung ein, bei der das Lager des Läufers festgestellt ist.
Wenn aber das Ventil c1 geschlossen und das Ventilf1 offen ist, so ist der Eintritt der Druckflüssigkeit gesperrt, und der Zylinder ist mit dem Auslass in Verbindung gesetzt, d. h. es besteht nun eine Verbindung nicht mehr zwischen dem Zylinder b1 und dem Kanal gl, sondern zwischen dem Zylinder b1 und dem Auslass, da Ventil f1 offen steht. Hierbei wird die in bl befindliche Flüssigkeit durch den Kolben a1 unter der Pressung der Feder cl hinausgedrückt, wobei gleichzeitig das Lager des Läufers gelöst wird.
Die beiden Ventile e und f1 werden nun zwecks Erzielung dieser Steuerbewegung durch einen Geschwindigkeitsregler entsprechend beeinflusst. Dieser Geschwindigkeitsregler ist durch ein Gestänge in solcher Weise mit der Ventilspindel verbunden, dass das Ventil, geschlossen ist, solange sich die Kugeln des Reglers in ihrer Tieflage befinden, d. h. solange die kreisenden Kugeln keine genügende Zentrifugalkraft entwickeln, die Reglermuffe zu heben. Sobald aber die Geschwindigkeit eine genügend grosse geworden ist, dass die Kugeln auseinander gehen und ansteigen, so tritt bei den Ventilen der Lagerwechsel ein, und die Ventile senken sich, d. h. Ventil e1 schliesst sich und Ventil f1 öffnet sich.
Es kommt also nur darauf an, den Geschwindigkeitsregler richtig zu belasten, nämlich das Gewicht J'l so zu bemessen, dass die Kugeln sich heben, wenn die Geschwindigkeit den gewollten Wert erreicht hat.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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gehaltener Lager, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Lager (b, b) unbeweglich gemacht wird, solange die Geschwindigkeit des Läufers unterhalb einer bestimmten Grenze ist (kritische Geschwindigkeit der Läuferwelle) und es wieder freigegeben wird, wenn die Läufergeschwindigkeit oberhalb derselben ist, wobei das Feststellen oder das Lösen des Lagers oder der Lager von Hand oder von einem Geschwindigkeitsregler aus durch beliebige Mittel bewirkt werden kann, wenn der Läufer durch diese bestimmte (kritische) Geschwindigkeit hindurchgeht.