CH435871A - Lageranordnung - Google Patents

Description

  Lageranordnung    Bei Wellenlagerungen, insbesondere gasgeschmier  ten Lagern kommt oft bei kleinem Lagerspiel     eine     grosse     Axiallänge    zur Anwendung. Für solche Lagerun  gen ist deshalb die Formgenauigkeit der     Lagerlauffläche     im warmen Betriebszustand von entscheidender Be  deutung. Die Lageraufhängung im Maschinengehäuse  muss konstruktiv flexibel gestaltet sein, damit sich die  Lagerachse im Betrieb durch den     Schmierfilmdruck     von selbst parallel zur     Wellenachse        einstellen    kann,  um die unvermeidbaren Montageungenauigkeiten aus  zugleichen.  



  Bei bekannten     Gaslageranordnungen    ist in der La  germittelebene unmittelbar am Lagerkörper ein Bund  vorgesehen, an welchem eine flexible Metallmembran  mittels eines     Klemmrangs    festgeschraubt ist, wobei die       Metallmembran    ihrerseits am Maschinengehäuse be  festigt ist. Dieser Bund bedeutet aber eine Material  konzentration in der Lagermitte und wirkt als Schrumpf  ring in der Mittelebene des Lagerkörpers. Im warmen  Betriebszustand kann sich die Lagerbohrung nicht       gleichmässig    über die ganze     Axiallänge    ausdehnen, so  dass in der Lagermitte     eine    Verengung entsteht.  



  Die     Schrumpfwirkung    des unmittelbar am Lager  körper     angebrachten    Bundes kann     teilweise    dadurch  reduziert werden, dass dieser aufgeschlitzt wird. Eine       vollständige    Beseitigung der Schrumpfwirkung ist hier  durch jedoch nicht möglich, da am Lagerumfang immer  noch     sektorweise        Materialkonzentrationen    vorhanden  sind, die eine freie radiale Ausdehnung des Lager  körpers verunmöglichen. Durch die Erfindung soll dieser  Nachteil     beseitigt    werden.

   Die erfindungsgemässe La  geranordnung, welche insbesondere für gasgeschmierte       Wellen    zur Anwendung kommt, ist dadurch gekenn  zeichnet, dass zwei Teile der Anordnung, wovon der  eine Teil den Träger für den anderen, eine Lagerlauf  fläche aufweisenden Teil bildet, über radial formelasti  sche Elemente miteinander verbunden sind und dass  der mit einer Lauffläche versehene Teil überall min  destens angenähert gleiche     Materialstärke        aufweist,    so  dass sich dieser     Teil    der Anordnung bei     Erwärmung       über seine ganze Lauffläche gleichmässig radial aus  dehnen kann.  



  Die Erfindung     wird    im folgenden anhand von in  der     Zeichnung        dargestellten        Ausführungsbeispielen    er  läutert. Es zeigen:       Fig.        1--l.0    Ausführungsbeispiele eines     Radiallagers     jeweils     in    Längs- und Querschnitt,       Fig.    11 und 12 ein Ausführungsbeispiel eines Axial  lagers im Längs- und Querschnitt.  



  In     Fig.    1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines  gasgeschmierten     Radiallagers    im Längsschnitt gezeigt,  während     Fig.    2 den Querschnitt dieses Lagers längs  der Linie     II-II    in     Fig.    1 darstellt. Eine Lagerbüchse  1, in welcher eine nicht     eingezeichnete    Welle rotiert,  ist mit einem     Haltering    2 auf der erfindungsmässig  vorgeschlagenen Weise verbunden. Am Ring 2 ist mittels  eines     Klemmringes    4 und angedeuteten Schraubver  bindungen 7 eine flexible Membran 3 befestigt. Die  Membran 3 ist ihrerseits mit dem Maschinengehäuse  verbunden.

   Zwischen der Lagerbüchse 1 und dem       Haltering    2 sind als Verbindungselemente mehrere Stege  5 angeordnet. Die Anzahl der Stege sowie deren     Di-          mensionierung    richtet sich nach den jeweiligen Festig  keitsanforderungen und der gewünschten     Steifigkeit    der       Lageraufhängung.    Es ist auch möglich, die Stege 5  so flexibel     zu    gestalten, dass sich die eigentlich zur  Lageraufhängung dienende Membran 3 erübrigen kann.

    Weil die Stege 5 mit der radialen Richtung einen Nei  gungswinkel bilden und in einem bestimmten Ausmass  elastisch     durchbiegbar    sind, wird die Lagerbüchse 1  an den     Verbindungsstellen    mit den Stegen 5 bei radialer  Wärmeausdehnung nicht behindert. Es ist vorteilhaft,  die Stege 5 möglichst     tangential    zum Umfang der La  gerbüchse 1 anzuordnen, wie dies in     Fig.2    darge  stellt ist.  



  Aus     Fig.    1 und 2 erkennt man ferner, dass die  Lagerbüchse 1 auch in ihrer Mittelebene, wo sich die       Lageraufhängung,    nämlich der     Haltering    2 mit der  Membran 3 befindet, eine praktisch unveränderte     Scha-          lensfärke    .aufweist, Eine     gleichmässige        Ausdehnung    der      Lagerbüchse 1 über ihre ganze     Axiallänge    ist damit  bei Erwärmung möglich.

       Vorteilhafterweise    können die  Stege 5 mechanisch durch Ausfräsen von am Umfang  der Lagerbüchse 1 verteilten Fenstern 6 herzustellen,  so dass die Lagerbüchse 1, der Haltering 2 und die  Stege 5 aus demselben Werkstück hergestellt werden.  Statt mechanischen     Ausfräsens    können auch andere  Verfahren, wie beispielsweise die     Elektro-Erosion    an  gewendet werden. Dadurch wird eine gute Formge  nauigkeit bei geringem Arbeitsaufwand erzielt. Zudem  sind die auf diese     Weise        hergestellten    Stege sowie der  Lagerkörper spannungsfrei, was bei     Verschweissung     nicht ohne weiteres der Fall ist.  



  Es ist     zweckmässig,    die gegenüber der radialen  Richtung geneigten Stege 5 bezüglich der Drehrichtung  der Welle so anzuordnen, dass sie bei erhöhter Reibung  der Lagerbüchse 1 im wesentlichen auf Zug beansprucht  werden. In     Fig.    2 ist die Drehrichtung der Welle mit  einem Pfeil dargestellt. Wird nun bei     einem    Lager  schaden das Lager angefressen, so     wirkt    sich das  von der Welle auf die Lagerbüchse 1 übertragene  Antriebsdrehmoment in den Stegen 5 als     Zugkraft    aus.

    Die kinetische Energie der Welle     wird    hierbei durch       Formänderungsarbeit,    d. h. durch Dehnen und gegebe  nenfalls Zerreissen der Stege 5 abgeschwächt oder auf  gezehrt. Dadurch wird ein grosser Rückstoss und damit  verbundene Zerstörung weiterer Maschinenteile ver  mieden. Die Stege 5     stellen    also in vorteilhafter Weise  eingebaute sogenannte Sollbruchstellen bei Lagerschäden  dar.

   Zu diesem Zweck sind am Befestigungsring 2  mehrere     Anschlagbolzen    8     (Fig.    2) und im Maschinen  gehäuse mehrere     eingebaute,        feste    Anschläge 13 an  gebracht, um im Falle, dass die Welle durch die hava  rierte Lagerbüchse 1     blockiert    wird, die     übertragung     des Antriebsdrehmomentes auf die Membran 3 zu  unterbinden, und damit diese gegen Bruch     zu    sichern.

    Um im Falle von     Stegebrüchen    noch grössere Havarien  durch eine einseitig oder nicht mehr gelagerte Welle  zu vermeiden, ist es vorteilhaft, ein zusätzliches, die  Lagerbüchse 1 teilweise oder voll umschliessendes Not  lauflager 9     (Fig.    1), das ein grösseres Lagerspiel und  eine selbstschmierende Gleitauflage aufweist, vorzu  sehen, um das weitere Auslaufen der Welle zu er  möglichen.  



  In     Fig.    3 ist im Längsschnitt ein weiteres Aus  führungsbeispiel eines     Radiällagers    gezeigt, und in     Fig.    4  der Querschnitt dieses Lagers längs der Linie     IV-IV     in     Fig.    3. Die Lagerbüchse 1 ist hier mit einem  Haltering 10 ebenfalls durch Stege 11 verbunden, die  aber einzeln zwischen Lagerbüchse und Haltering ein  gesetzt und     eingepresst    sind. Zudem sind die über  dem Umfang der Lagerbüchse 1 verteilten Stege 11       in    zwei in Lagerlängsrichtung     getrennten    Reihen an  geordnet. Der Haltering 10 ist zu diesem Zwecke  rohrförmig ausgebildet.

   Die Lagerbüchse 1 und der  Haltering 10     sind    mit Nuten 12 versehen, in welche  die Stege 11 eingesetzt und     eingepresst    werden. Hierbei  sind die Nuten 12 der Lagerbüchse 1 über den Haltering  10 hinaus verlängert, um das.     Einführen    der Stege 11  zu     ermöglichen.    Bei Bedarf können mehrere     Reihen     von Stegen angeordnet werden.  



  Bei dem     in    der     Fig.    5 im Längsschnitt und in der       Fig.    6 im Querschnitt längs der Linie     VI        VI    in     Fig:    5  gezeigten Ausführungsbeispiel eines     Radiallagers    sind  zur Verbindung der Lagerbüchse 1 mit dem Haltering  14 mehrere Federelemente 15 vorgesehen.

   Diese sind    als     Kreisbogensegmente    ausgebildet und über den Um  fang der Lagerbüchse 1     aneinandergereiht.    Die Enden  der     Federelemente    15 sind     jeweils    in Nuten 12     eingesetzt,     die an der Aussenfläche der Lagerbüchse 1 in Längs  richtung     angebracht    sind. Mit der     Mitte    des Bogens  liegen die Federelemente 15 unter ihrem Federdruck  an die Innenfläche des Halteringes 14 an. In der ge  zeigten     Ausführung    sind die Federelemente 15 in zwei  in Lagerlängsrichtung getrennten     Reihen    über den Um  fang der Lagerbüchse 1 gleichmässig verteilt.

   Bei Be  darf können auch mehrere Reihen von Federelementen  15 angeordnet werden.  



  Zur Aufnahme der Federelemente 15 ist der Halte  ring 14 als Rohr mit glatter Innenfläche, die mit einer  selbstschmierenden Schicht versehen ist, ausgebildet,  Die Nuten 12 in der Lagerbüchse 1 sind über den  Haltering 14 hinaus     geführt,    damit das Einbringen der  kreisbogenförmigen Federelemente 15 zwischen der La  gerbüchse 1 und dem Haltering 14 möglich ist.  



  Das gezeigte Lager mit Federelementen in Form  von     Kreisbogensegmenten    weist besondere Vorteile auf.  Bei erhöhter     Reibung    der Lagerbüchse 1 mit der  nicht eingezeichneten Welle wird im Falle eines Lager  schadens das Antriebsdrehmoment der Welle auf die  Federelemente 15 übertragen. Die Federelemente 15  werden dadurch in eine Gleitbewegung längs der inneren  Fläche des Halteringes 14 gebracht.

   Dadurch     wird    die  kinetische Energie der Welle in Reibungsarbeit der  Federelemente und damit in     Wärme    umgewandelt, so  dass die     Welle        mit        abnehmender    Drehzahl weiter aus  laufen und schliesslich zum Stillstand gebracht werden  kann, ohne     weiteren    Schaden     anzurichten.    Es ist deshalb       vorteilhaft,    die Federelemente 15 so zu dimensionieren,  dass sie     dank    der resultierenden     Anpresskraft    auf den  Haltering 14 als Reibungskupplung zwischen der Lager  büchse 1 und dem Haltering 14 wirken.  



  Eine weitere vorteilhafte Wirkung der Federelemente  15 wird erzielt, wenn sie schwingungsdämpfende Ei  genschaften     aufweisen.    Zu diesem Zweck sind sie aus  einem entsprechenden Material gefertigt, beispielsweise  aus geschichteten Bändern oder aus einem Material  mit dämpfender Struktur. Die dämpfende Wirkung der  Federelemente verbessert das Schwingungsverhalten der  Welle und des Lagers.  



  Die     Fig.    7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungs  beispiel eines     Radiallagers,    wobei in     Fig.    7 ein Längs  schnitt und in     Fig.    8 ein     Querschnitt    längs der Linie       VIII-VIII    in     Fig.    7 dargestellt sind. In diesen     Figuren     ist wiederum eine Lagerbüchse 1 ersichtlich, in welcher  eine Welle (nicht dargestellt)     rotiert.    Ein     Haltering    2  ist mittels des Klemmringes 4 und der angedeuteten  Schraubverbindung 7 an der Membran 3 befestigt.

    Als Verbindungselemente zwischen der Lagerbüchse 1  und dem Haltering 2 sind     tangential    zum Umfang der  Lagerbüchse 1 Bleche 16 angeordnet.     Diese    Bleche  liegen längs ihrer     Mittellinie    an der Lagerbüchse 1 und  mit ihren Längskanten am     Haltering    2 an und     sind    mit  der Lagerbüchse und dem Haltering verschweisst oder  verlötet. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die       durch    die Verbindungselemente hervorgerufene Ma  terialkonzentration am Umfang der Lagerbüchse 1 sehr  gering, so dass die Stärke der Lagerbüchse 1 über  ihre ganze axiale Länge und über ihren Umfang an  genähert gleich ist.

   Zudem sind die Bleche 16 als  elastische Verbindungselemente in der Lage, radiale       Wärmeausdehnungen    der Lagerbüchse 1 zuzulassen.      In den     Fig.    9 und 10 ist ein weiteres     Ausführungs-          beispiel    eines     Radiallagers    dargestellt, und zwar in       Fig.    9     im    Längsschnitt und in     Fig.    10 im Querschnitt  längs der Linie     X-X    in     Fig.    9. In dieser Ausführungs  form sind als Verbindungselemente zwischen der La  gerbüchse 1 und dem Haltering 2 elastische Röhrchen  17 angeordnet, die an der Lagerbüchse 1 und dem  Haltering 2 anpressen.

   Um eine     Verschweissung    oder       Verlötung    der Röhrchen 17 mit der Lagerbüchse 1  und dem     Haltering    2 zu umgehen, weisen sowohl die  Lagerbüchse als auch der Haltering in Lagerlängsrich  tung     flache    Nuten auf,     in    welche     die    Röhrchen     einge-          presst    sind.  



  Die Anwendung der Erfindung ist nicht     nur    auf       Radiallager,    wie beispielsweise gasgeschmierte Radial  lager, sondern auch für     Axiallager    von Vorteil. In  den     Fig.    11 und 12 ist das     Ausführungsbeispiel    eines  gasgeschmierten     Axiallagers    dargestellt, und zwar in       Fig.    11 im Längsschnitt und in     Fig.    12 im Querschnitt  längs der Linie     XII-XII    in     Fig.    11.

   In der gezeigten  Anordnung ist der eine Lauffläche aufweisende Lager  teil als Kammring 22 ausgebildet, welcher durch meh  rere schräggestellte Stege 21 mit dem Befestigungsring  19 verbunden ist. Der Befestigungsring 19 ist durch  angedeutete Schraubverbindungen 20 an einer sich dre  henden Hohlwelle 18 befestigt, deren Drehsinn durch  die     eingezeichneten    Pfeile angegeben ist. Die Lage der  Stege 21 gegenüber der radialen Richtung ist wiederum  derart, dass bei einer erhöhten Lagerreibung des Kamm  ringes 22 auf einem feststehenden Lagerteil 23 die  Stege 21 auf Zug beansprucht werden.

   Durch die Stege  21 wird eine     unterschiedliche    Wärmeausdehnung zwi  schen dem     Kammring    22 und der Welle 18 möglich,  ohne dass der     Kammring    22 deformiert wird.  



  Anstelle der dargestellten Stege 21 können zur  Verbindung des Kammringes 22 mit dem Befestigungs  ring 19 natürlich auch andere, anhand der     Fig.    3  bis 10     vorgängig    beschriebene, formelastische Elemente       verwendet    werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Lageranordnung, insbesondere für gasgeschmierte Wellen, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Teile (1, 2 bzw. 22, 19) der Anordnung, wovon der eine Teil (2 bzw. 19) den Träger für den anderen, eine Lager lauffläche aufweisenden Teil (1 bzw. 22) bildet, über radial formelastische Elemente (5 bzw. 21) miteinander verbunden sind und dass der mit einer Lauffläche ver sehene Teil (1 bzw. 22) überall mindestens angenähert gleiche Materialstärke aufweist, so dass sich dieser Teil (1 bzw. 22) der Anordnung bei Erwärmung über seine ganze Lauffläche radial gleichmässig ausdehnen kann. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Lageranordnung nach Patentanspruch, d'ad'urch gekennzeichnet, dass als formelastische Elemente meh rere Stege (5 bzw. 21) derart angeordnet sind, dass sie mit der radialen Richtung einen Neigungswinkel bilden. 2. Lageranordnung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5 bzw. 21) angenähert tangential zum Umfang des einen Teils (1 bzw. 19) angeordnet sind. 3. Lageranordnung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (1, 2 bzw. 19, 22) und die Stege (5 bzw. 21) aus demselben Werkstück hergestellt sind. 4.

   Lageranordnung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5 bzw. 21) in die beiden Teile (1, 2 bzw. 19, 22) eingepresst sind. 5. Lageranordnung nach Patentanspruch,. dadurch gekennzeichnet, dass zwei Teile (1, 14) über Feder elemente (15) miteinander verbunden sind. 6. Lageranordnung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (15) die Form von Kreisbogensegmenten aufweisen. 7. Lageranordnung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (15) in den einen Teil (1) in Nuten (12) eingesetzt sind und am anderen Teil (14) auf glatter Fläche angehalten werden. B.

   Lageranordnung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Teils (14) mit einer Schicht aus selbstschmierendem Material ver sehen ist. 9. Lageranordnung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (15) dank ihrer Anpresskraft auf dem Haltering (14) als Reibungs kupplung zwischen der Lagerbüchse (1) und dem Halte ring (14) wirken. 10. Lageranordnung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (15) so di mensioniert sind, dass sie beim Anfressen der Lager büchse (1) durch die rotierende Welle längs der Innen fläche des Halterings (14) in Gleitbewegung versetzt werden. 11.

   Lageranordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die formelastischen Elemente (11, 15) in mehr als einer in der Lagerlängsrichtung ge trennten Reihe angeordnet sind. 12. Lageranordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als formelastische Elemente Bleche (16) tangential zum Umfang des einen der beiden Teile (1, 2) angeordnet sind. 13.

   Lageranordnung nach Unteranspruch 10, da durch gekennzeichnet, dass die Bleche (16) längs ihrer Mittellinie am einen Teil (1) und mit ihren Längs kanten am anderen Teil (2) anliegen und mit ihnen verbunden sind. 14. Lageranordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als formelastische Elemente ela stische Röhrchen (17) in der Lagerlängsrichtung an geordnet sind, die an den beiden Teilen (1, 2) in flachen Nuten anpressen. 15. Lageranordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die formelastischen Elemente (5, 11, 21) derart angeordnet sind, dass sie im Betrieb im wesentlichen auf Zug beansprucht sind. 16.

   Lageranordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die formelastischen Elemente so dimensioniert sind, dass die kinetische Energie der Welle im Falle eines Lagerschadens zum Zerreissen der Elemente ausreicht. 17. Lageranordnung nach Unteranspruch 16, da durch gekennzeichnet, dass der Haltering (2) durch mehrere an dessen Umfang angebrachte Anschlags bolzen (8) und mehrere im Maschinengehäuse einge baute feste Anschläge (13) gegen das Mitdrehen im Falle von Lagerschäden gesichert ist, so .dass zwang läufig die Stege (5) durch das Wellenantriebsmoment zum Zerreissen gebracht werden.

   18. Lageranordnung nach Unteranspruch 16, da durch gekennzeichnet; dass ein die Lagerbüchse (1) teilweise oder voll umschliessendes Notlauflager (9), dessen Innenfläche mit einer selbstschmierenden Schicht versehen ist, angeordnet ist, um im Schadenfall das weitere Auslaufen der Welle zu ermöglichen. 19. Axiallager nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass der eine Teil als Befestigungsring (19) ausgebildet und mit der Welle (18) fest verbunden ist und dass der andere Teil als Kammring (22) aus gebildet ist.