DE1281360B

DE1281360B - Lager fuer eine Ultrazentrifuge

Info

Publication number: DE1281360B
Application number: DER29896A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Reactor Centrum Nederland
Current assignee: Reactor Centrum Nederland
Priority date: 1960-03-23
Filing date: 1961-03-16
Publication date: 1968-10-24
Also published as: GB950967A; DK106083C; NL249719A; CH381926A; FR1298937A; IT649827A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B04b

Deutsche Kl.: 82b-9

Nummer: 1281 360

Aktenzeichen: P 12 81 360.4-23 (R 29896)

Anmeldetag: 16. März 1961

Auslegetag: 24. Oktober 1968

Die Erfindung geht aus von einem Lager für eine Ultrazentrifuge mit einem Rotor, dessen Stift in einer Kugel endet, die in einem kugelsegmentförmigen Hohlraum einer Lagerpfanne ruht, an deren niedrigstem Punkt ein Kanal angeschlossen ist und der ein flüssiges Schmiermittel zugeführt wird, wobei über dem kugelsegmentförmigen Hohlraum ein erweiterter Raum vorgesehen ist und wobei die Wand des kugelsegmentförmigen Hohlraumes mit sich bis zu seinem Rand erstreckenden Nuten versehen ist.

Es ist bereits ein Kugelstiftlager bekannt, dessen Lagerpfanne einen kugelsegmentförmigen Hohlraum bildet, dessen Wand mit in Meridianebenen liegenden Nuten versehen ist, die sich bis zum Rand des Hohlraumes erstrecken. Über dem kugelsegmentförmigen Hohlraum, dem flüssiges Schmiermittel am tiefsten Punkt oder beim Breitenkreis 45° zugeführt wird, befindet sich ein erweiterter Raum, in den der wesentliche Teil des dem kugelsegmentförmigen Hohlraum zugeführten Schmieröls gefördert wird. Bei dieser zentrifugalen Strömung des Schmiermittels besteht die Gefahr, daß sich auf der Tragfläche der Lagerpfanne Zonen mit Unterdruck bilden, die zum Bruch des Schmiermittelfilmes führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelstiftlager für Drehzahlen von etwa 100000 Umdr./Min. zu schaffen, in dem eine zentripetale Strömung des Schmiermittels vorhanden ist, was bedeutet, daß das Schmiermittel bei Äquator der Kugel zugeführt und am Pol der Kugel oder in der Nähe des Poles abgeführt wird. Sodann erstreckt sich die Fläche des Maximaldruckes bis zum Pol, wodurch die Tragfähigkeit des Lagers in erwünschter Weise vergrößert wird.

Zur Sicherstellung der erstrebten zentripetalen Strömung des Schmiermittels schlägt die Erfindung vor, daß die in der Wand des kugelsegmentförmigen Hohlraumes vorgesehenen Nuten in Drehrichtung gesehen ganz oder zum größten Teil hinter einer Meridianebene des Hohlraumes liegen.

Dadurch wird erreicht, daß die Resultante der Kräfte, die infolge der Drehung des Stiftes auf das sich in den Nuten befindende Schmiermittel ausgeübt werden eine nach unten gerichtete Komponente hat, so daß das Schmiermittel durch eine zusätzliche Triebkraft vom Äquator zum Pol des Stiftes getrieben wird. Die auf das Schmiermittel ausgeübten Kräfte sind unten größer als die Zentrifugalkraft, die das Schmiermittel nach oben treibt, und die tangential zu den Breitenkreisen der Kugeloberfläche gerichteten Reibungskräfte. Infolge dieser letztge-Lager für eine Ultrazentrifuge

Anmelder:

Reactor Centrum Nederland, Den Haag

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Paap, Dipl.-Ing. H. Mitscherlich
und Dipl.-Ing. K. Gunschmann, Patentanwälte,
8000 München 22, Mariannenplatz 4

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 23. März 1960 (249 719)

nannten Kräfte wird das Schmiermittel in einer Nut

so gegen die in bezug auf die Drehungsrichtung hintenliegende Seitenwand der Nut gedrückt, und wenn diese Seitenwand an bestimmten Stellen einen Winkel mit der betreffenden Meridianfläche einschließt, so wird das Schmiermittel längs dieser Wand entweder

as nach unten oder nach oben durch eine Kraft getrieben werden, die von der Größe der Reibungskraft an der betreffenden Stelle abhängig ist. Die Resultante aller Kräfte muß nun derart sein, daß sie nach unten gerichtet ist. Dies kann durch richtige Dimensionierung der in der richtigen Richtung gebogenen oder geknickten Nuten oder mittels Nuten, die parallel zu den Meridianebenen gerichtet sind und gegenüber der Drehungsrichtung dahinterliegen, erreicht werden.

Zur Erläuterung dient die Zeichnung. Es zeigt F i g. 1 teilweise einen Durchschnitt und teilweise eine Ansicht einer Ultrazentrifuge,

Fig. 2 in größerem Maßstabe einen Durchschnitt durch ein Kugelstiftlager für den Rotor dieser Zentrifuge, das für hohe Drehzahlen geeignet ist,

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Lagerpfanne des Lagers nach F i g. 2 und

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Variante der Lagerpfanne des Lagers nach F i g. 2.

In einem festen geschlossenen Gehäuse 1 ist ein Zentrifugerotor 2 angeordnet. Im Raum 3 zwischen dem Rotor 2 und dem Gehäuse 1 wird ein hohes Vakuum aufrechterhalten. Schraubenabdichtungen 4 wirken nach dem Prinzip der Holweck-Molekülarpumpe. Der Rotor wird durch einen Elektromotor 5, 6, angetrieben und steht mit einem Stift 7 auf einer Lagerpfanne 8. Am oberen Ende des Rotors ist ein

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permanenter Magnet 9 befestigt, der durch einen in einem Gefäß 10 angeordneten Körper aus magnetischem Material (nicht sichtbar) angezogen wird und den Rotor in der senkrechten Lage hält. Das zu scheidende gasförmige Gemisch wird durch das feste Rohr 11 hindurch in den Rotor 2 geführt, und die voneinander geschiedenen Bestandteile dieses Gemisches werden bei 12 aus dem Raum 13 und bei 14 aus dem Raum 15 abgeführt.

Der Stift 7 des Rotors 2 endet in einer Kugel 7 α, ίο die in einen kugelförmigen Hohlraum 8 α der Lagerpfanne 8 paßt. Der Hohlraum 8 α befindet sich im Boden eines geräumigeren Hohlraumes 16. Der untere Teil des Hohlraumes 8 α ist mit einem Kanal 17 für die Abfuhr flüssigen Schmiermittels verbunden. Eine Leitung 18 für die Zufuhr von Schmiermittel mündet oberhalb des Hohlraumes 16 der Lagerpfanne 8, in der das Schmiermittel 20 infolge der Rotation einen Spiegel 21 bildet. Im Raum 22 zwischen dem Kugelstift 7 α und der Lagerpfanne 8 α so bildet sich ein Schmiermittelfilm, in dem Drucke erzeugt werden, die mit dem auf das Lager drückenden Teil des Gewichtes des Rotors 2 im Gleichgewicht stehen.

Bei dem für hohe Drehzahlen geeigneten Kugelstiftlager nach F i g. 2 und 3 oder 4, sind in der Wand des kugelförmigen Hohlraumes 8 α der Lagerpfanne 8 Nuten 23 vorgesehen, die mit dem geräumigeren Hohlraum 16 der Lagerpfanne 8 α verbunden sind. Das Schmiermittel wird auch bei sehr hohen Drehzahlen in den Raum 22 fließen und dort einen gut tragenden Film bilden.

Das Stiftlager kann selbst als Pumpe wirken, wenn die Nuten 23 in der Weise nach F i g. 3 angeordnet oder in der Weise nach F i g. 4 gekrümmt oder geknickt werden. In F i g. 3 sind die Nuten 23 parallel zur Meridianebene 24 gerichtet, aber sie liegen in der Drehungsrichtung 25 hinter diesen Ebenen.

Das Ergebnis davon ist, daß die durch die Reibung auf das Schmiermittel ausgeübten tangentialen Kräfte mit der Richtung der Nuten einen Winkel einschließen, wodurch die Kräfte mit einer nach unten gerichteten Komponente auf das Schmiermittel wirken, bei richtiger Dimensionierung der Nuten den Einfluß der Zentrifugalkraft ausgleichen und das Schmiermittel vom Äquator zum Pol des Stiftes treiben.

Werden die Nuten in der Weise nach Fig. 4 gekrümmt, so werden die Reibungskräfte im von den Meridianebenen 24 divergierenden oberen Teil der Nuten 23 mit einer nach unten gerichteten Komponente und im zu diesen Ebenen konvergierenden unteren Teil der Nuten mit einer nach oben gerichteten Komponente auf das Schmiermittel wirken. Infolge der Tatsache, daß die Umfangsgeschwindigkeiten des Stiftes im am Äquator angrenzenden Teil der Laufflächen größer als diejenigen im am Pol angrenzenden Teil der Laufflächen sind, werden die auf das Schmiermittel ausgeübten, nach unten gerichteten Kräfte größer als die nach oben gerichteten Kräfte sein und bei richtig gewählten Abmessungen und Form der Nuten tritt ebenfalls eine Pumpenwirkung auf.

Die durch das Stiftlager nach Fig. 3 und 4 erhaltene Pumpenwirkung kann groß genug sein, um die Flüssigkeit zirkulieren zu lassen. In diesem Falle können die Leitungen 17, 18 miteinander verbunden werden. Wird keine oder eine zu geringe Pumpenwirkung im Stiftlager erzeugt, so kann eine gesonderte Pumpe in der Verbindung zwischen den Leitungen 17 und 18 angebracht werden.

Claims

Patentanspruch:

Lager für eine Ultrazentrifuge mit einem Rotor, dessen Stift in einer Kugel endet, die in einem kugelsegmentförmigen Hohlraum einer Lagerpfanne ruht, an deren niedrigstem Punkt ein Kanal angeschlossen ist und der ein flüssiges Schmiermittel zugeführt wird, wobei über dem kugelsegmentförmigen Hohlraum ein erweiterter Raum vorgesehen ist und wobei die Wand des kugelsegmentförmigen Hohlraumes mit sich bis zu seinem Rand erstreckenden Nuten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten Γ23), in Drehrichtung gesehen, ganz oder zum größten Teil hinter einer Meridianebene (24) liegen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 722 463.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 628/1318 10.68 © Bundesdruckerei Berlin