CH368346A - Einrichtung zur Zufuhr des Traggases zum Lagerspalt eines aerostatischen Lagers - Google Patents

Description

      Einrichtung    zur Zufuhr des     Träggases    zum Lagerspalt     eines        aerostatischen    Lagers    Bei aerostatischen Lagern wird Druckgas, welches  einer ausserhalb des Lagers befindlichen     Quelle    ent  nommen wird, über eine oder mehrere     Zufuhrdüsen     dem Lagerspalt zugeleitet. Von den     Zufuhrstellen     strömt das Gas durch den Lagerspalt ab.

   Die Zufuhr  düsen drosseln das zuströmende Gas und haben den  Zweck, die durchtretende Gasmenge zu beschränken,  so dass sich der     Druck    im Lagerspalt in     Abhängigkeit     von der Grösse des Spaltes     ändert    und sich bei einer  vorgegebenen Lagerbelastung eine bestimmte Gleich  gewichtslage der Welle einstellt.  



  Bei den bisher bekannten Bauarten von aerostati  schen     Lagern    wurden die     Zufuhrdüsen    als zylindrische  Bohrungen oder parallelwandige Ringspalte ausgebil  det. Bei diesen Düsen wirkt sich indessen     nachteilig     aus, dass bei vorgegebenem     Eintrittsdruck    die Durch  trittsmenge verhältnismässig rasch abfällt,     wenn.    der  Gegendruck über den kritischen     Druck,    bei dem in  der Düse Schallgeschwindigkeit auftritt,     ansteigt.    Der       Gegendruck    entspricht aber dem     Eintrittsdruck    des  Lagerspaltes und man ist daran interessiert,

   diesen  möglichst nahe dem zur     Verfügung    stehenden     Druck     der     Lagergasquelle    zu wählen, um     eine        hohe    Trag  fähigkeit des Lagers zu erhalten. Bei vorgegebenem       minimalem    Lagerspalt ist     dann    auch die     Durchfluss-          menge        bestimmt    und man ist infolge des Abfalles der  Menge bei steigendem     Gegendruck    genötigt, einen       verhältnismässig    grossen Querschnitt für die Zufuhr  düse zu wählen.

   Dies bringt nicht nur den Nachteil,  dass auf der Gegenseite des Lagers, an der der     Spalt     grösser ist, eine     verhältnismässig    grosse Gasmenge aus  tritt, sondern beeinträchtigt auch die Stabilität, indem  der     Gegendruck    der Düse und damit der Gasdruck  im Lagerspalt auf     Veränderungen    der Spaltweite  weniger empfindlich wird.  



  Die Erfindung betrifft nun eine Einrichtung zur  Zufuhr des Traggases zum Lagerspalt eines aerosta-    tischen Lagers, bei welchem das Gas dem Lagerspalt  über eine oder mehrere     Zufuhrdüsen    zugeleitet wird.       Erfindungsgemäss    werden hierbei die     erwähnten    Nach  teile dadurch     vermieden,        dass    die     Zufuhrdüse    als       Lavaldüse    ausgebildet ist.  



  Bei diesen sich vorerst verengenden und nachher  sich wieder erweiternden Düsen bleibt wie bei den       zylindrischen    oder     parallelwandigen    Düsen die Durch  trittsmenge auf jenen Wert beschränkt, bei welchem  im engsten     Querschnitt        Schallgeschwindigkeit    herrscht.

    Im Gegensatz zu den letztgenannten Düsen, bei wel  chen der     Gegendruck    nicht über den kritischen Druck  an der Mündung steigen kann, ohne dass sich die       Durchtrittsmenge    verringert, kann aber bei der     Laval-          düse    auch ein den     kritischen        Druck    weit übersteigen  der     Gegendruck    praktisch ohne Verringerung der       Durchtrittsmenge    erreicht werden.  



       Ein        Ausfühungsbeispiel    des     Erfindungsgegenstan-          des    ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:       Fig.    1 einen     Axialschnitt    durch ein     Radiallager,          Fig.    2 einen Querschnitt nach der Linie     II-II    der       Fig.    1,       Fig.    3 einen Querschnitt durch eine Düse in grö  sserem Massstab.  



       Fig.    4 ist ferner ein Schaubild für den Verlauf der       Durchtrittsmenge    durch die Düse und den Lagerspalt  in Abhängigkeit vom     Gegendruck    der Düse.  



  Gemäss     Fig.    1 bis 3 ist in einem     Lagerträger    1  ein ringförmiger Lagerkörper 2     eingesetzt,    welcher  eine     Welle    3 mit dem für den Durchtritt des Lager  gases     erforderlichen    Spiel umschliesst. Der Lagerkör  per 2 ist     axial    in seiner Mittelebene mit acht am Um  fang gleichmässig verteilten radialen     Bohrungen    4 ver  sehen, welche sich in der Nähe der     innern    Oberfläche  des Lagerkörpers 2 verengen.

   In die verbleibende  innere Öffnung jeder     Bohrung    4 ist     ein        Düsenkörper         5 eingesetzt, dessen Düse 6 als     Lavaldüse    ausgebildet  ist und in den in     Fig.    3 mit s bezeichneten Lagerspalt  zwischen Welle 3 und Lagerkörper 2 ausmündet. Die  Bohrungen 4 sind durch einen am äussern     Umfang    des  Lagerkörpers 2     eingearbeiteten    Ringkanal 7 mitein  ander verbunden. Der Lagerkörper 2 ist im Lager  träger 1 durch Dichtungsringe 8 abgedichtet.  



  Das Traggas wird von einer nicht gezeigten Quelle,  welche das Gas mit einem Druck     po    liefert, über eine       Leitung    9 und eine den Lagerträger 1 radial durch  querende Bohrung 10 in den Ringkanal 7     eingeführt          und    von diesem Kanal aus über die Bohrungen 4 und  die     Lavaldüsen    6 dem Lagerspalt s zugeleitet. In der  Düse 6 entspannt das Gas auf den Druck     pl.    Nach  Durchströmen des Lagerspaltes tritt das Gas in die  Umgebung aus.  



  Die mit der beschriebenen Einrichtung erreichten  Vorteile lassen sich aus dem Schaubild nach     Fig.    4  erkennen. Als Abszisse ist der Gegendruck     pl    der Düse  bzw. der Eintrittsdruck des Lagerspaltes aufgetragen  und     als    Ordinate das sekundliche     Durchflussgewicht          G,    des Lagergases. Die Kurve     s,"i"    zeigt den Verlauf  des     Durchtrittsgewichtes    bei der minimalen Weite des  Lagerspaltes, die Kurve     s.",    jenen auf der Gegen  seite.     po    ist der Druck vor der Düse.  



  Soll am Eintritt des Lagerspaltes     s.i"    ein nur     ver-          hältnismässig    wenig unter dem Druck     po    liegender  Druck     p*    erreicht werden, so ergibt sich der Punkt       P*    mit dem sekundlichen     Durchflussgewicht        G*.    Der  minimale Querschnitt F der     Lavaldüse    muss so ge  wählt werden, dass die     Durchflusskurve    über     pl    als  Gegendruck durch den Punkt     P*    hindurchgeht. Man       erhält    die Kurve a.

   Da die Kurve für die     Lavaldüse,     wie bereits erwähnt, auf grossem Bereich verhältnis-         mässig    flach verläuft, ist die maximale     Durchfluss-          menge        G,    nur wenig grösser als     G*.    Eine     zylindrische     Düse mit dem gleichen Querschnitt     F1    - F würde die  Kurve     bi    ergeben, welche     schon    von kleineren     Drük-          ken    an stark     abfällt    und den Punkt     P*    nicht erreicht.  



  Wollte man für die gleichen Bedingungen eine  zylindrische Düse vorsehen, so müsste eine solche mit  grösserem Querschnitt     F2    gewählt werden, welche die  durch den Punkt     P*    gehende Kurve     bz    mit einer ent  sprechend grösseren Maximalmenge     G,    ergeben  würde.  



  Die Kurve     s"",    für den     grässern    Lagerspalt der  unbelasteten Gegenseite schneidet die Kurve a im  Punkt     Q,    und die Kurve     bz    im Punkt     Q2.    Der Gas  verlust ist also weit grösser für die zylindrische Düse  als für die     Lavaldüse.    Aus     Fig.4    ist auch     zu    er  kennen, dass die Kurve a im Punkt     P*    wesentlich fla  cher verläuft als die Kurve     b2,    das heisst, eine kleine  Änderung der Weite des Lagerspaltes s     ",i,

      ergibt bei  der     Lavaldüse    eine viel stärkere Druckänderung als  bei der zylindrischen Düse. Die stabilisierende Wir  kung ist also grösser.  



  Statt, wie gezeigt,     Lavaldüsen    mit Kreisquer  schnitt zu verwenden, können mit der gleichen Wir  kung auch als     Lavaldüsen    ausgebildete Spalte, ins  besondere ein rings um das Lager herum laufender  Ringspalt vorgesehen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Zufuhr des Traggases zum Lager spalt eines aerostatischen Lagers, bei welchem das Gas dem Lagerspalt über eine oder mehrere Zufuhr düsen zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrdüse (6) als Lavaldüse ausgebildet ist.