DE1575593A1 - Lager - Google Patents

Description

• Lager

  Die Erfindung betrifft ein Lager und wird im folgenden, obwohl nicht

  ausdrücklich darauf- beschränkt, reit Hinblick auf ihre Verwendung in

  einem Gasturbinenstrahltriebwerk, z.H. in einem leichten Senkrechthub-

  triebwerk, beschrieben.

  Die Erfindung betrifft ein hager, umfassend hagerlaufringe,, zwischen

  diesen angeordnete, mit den Laufringen in. 4rat.zverbindun stehende

  rollende Elemente, einen hagerkäyCig mit Taschen, in welchen diese

  rollenden Elemente angeordnet sind und mit einem Einsatz aus -einem

  festen Schmiermittel oder einen ein solches Schmiermittel enthaltenden

  Einsatz in jeder solchen Tasche, so angeordnet, dass-er-das rollende

  Vä'lzslement umgibt. Der Ausdruck '°väa°lzelement" unfasst hier Kugeln,

  cylindrsche Rollen, toiinenförniige Rollen und Nadeln.

  In einer bevorzugten-Ausführungsform sind die lra'.zelemente Kugeln

  und die Einsätze sind ringförinigs

  Die Laufringe könMen im radialen Abstand voneinander angeordnet seine

  wobei Attel vorgesehen sind, um die Radialbewegung der Einsätze unter

  dem Zinfluss der Fliehkraft zu verhindern. So kann die radial aussen

  liegende Kante jedes Einsatzes abgeschrägt sein und-auf einem abge-

  schrägtem Flansch des KN.figs kufnitzen. Al'iernativeneise kann jeder

  Einsatz mit einem radial nach aussen gerichteten Feld ausgestattet

  seinƒ das auf einem entsprechendene radial nach innen gerichteten

  Feld in jeder Tasche aufliegt,

  Die Einsätze können sich radial innerhalb der Käfigs erstrecken, wobei

  die radial innenliegende Fläche jedes Ansatzes gekriü.iilt ist. und sich

  der radial ausser liegenden F's,ääile des innern Laufrings anpasst

  DPs Lager kann mit einem. Ulbehh.°iter ausgestattet- sein und Leitung en-

  littfern das U1 aus e'er: Beh"alter ar die .r_sätze an, uiti e'.ie e aufzufüllen.

  Die Leitungen können Jas Öl 2n die äussere Ur.- an> sfläche ges: Einsatzes

  anliefern.

  Die Eins3tze kgranen 7.&i Ihren i&sr,-iiei dusch alle geeigneten i#3.ttel

  befestigt seine wie i@@131@15°@:S durch ronf31Erefiy Schweissen,

  Hartlöten oder durch nechanische Ver'rßindungcn vye zeE. durch

  oder Festsitz 7.13 ihre kaschen eingepasst sein®

  Las SChmiermik-tel ist RTa1'üS@#Iel'Fa@." y'1n piiner a1? SChesa ü1 1'ra.Y_#8c^ tZF

  können aus iiet211a einem M'etaliealz, einer -Leclerung,- einen

  kerarAschen iierkstoff oder aus e?neir Kunststoff LP4tehenm So können

  diese Einsätze beispielsweise aus Stellit gefcret sein, oder aus Poiv-

  tetr a-°1 uorathailen bestehen oder "ieses enthalten.

  in einer alternativen @:usxiiz t@ngaf@rm a:@lfasst Vier Einsatz eine

  mindestens teilweise mit <@el=@ festen Schmiermittel ausgelegte :et«llhü7;se,

  Das ,Schmiermittel kann Alurainiur_oxjc: oder 1,olytjdän sein und auf der

  Fru"1 se durch Flammenplatti.eren. Restpl asinaspritzen oder auf elektro-

  lytischem Wege aufgeiqracht sein®

  In :einer anderen Ausnirungsform hat- die IM1se einer tx,-:henfcr..-nigen

  Pslag, .dessen Zellen mit den festen Scijiniermi$tel gefoult sind,

  In allen diesen Ausf°u`hrungsformen kann das feste Schr.ierr!.ittel ein

  ' goroses p;etallschmiermittel umfassen, welches reit einem flüssigen

  Schmiermittel imprägniert ist.

  Dis Erfindung umfasst auch ein Gasturbinenstrahltriebwerk, welches

  mit einer Welle mit einem derartigen Lager ausgesttttet ist.

  Es ist zu: ersehen, dass- ein Lager, welches mit einen festen Schmier-

  mittel der-oben beschriebenen Art ausgestattet ist, sich besonders

  z.B: für leichte, -unndttelbare Hubtriebwerke eignet, da in diesen

  Falle die Versorungaletungen, Puegen, Rückleitungen, SclinLiermittel-

  behglter. und Dichtungen f"ur ein flüssiges Uhnier.^d`ttel entweder

  - ganz übexf"illssig weiden oder mindestens kleiner ausgelegt werden körnen,

  sodass dadurch beträchtliche Einsparungen an Gewicht zustande kommen

  ttnd. das Sch,b-Gei:ichts-Verhntnis des Triebwerks verbessert @rir;.a

  Weitere Kennzeichen und Vorteile der rfindung gehen. aus der folgenden,

  beispielsweisen Z-eschreibung anhand der beiliegenden Zetxhnung hervor:

  FTg. 1 zeigt eLnen teilweise ausgeschnittenen euerscnnztt eines

  Senkredhtbubtriebwerks mit einer: erfindiuagsgemässen hager,

  Fig* ? ist ein Aufriss- eines Teils des Triebwerks nach F`g. 1 in

  teilweise-- Querschnitt,

  Fig. '-I ist eine teilweise quergeschnittene Stirnansicht eines im

  _ rgo.2. dargestellten Teils enlang der Mnie @-3 3n ig: 2'

  Ftg. 4 Ist ein teilweise quergeschnittener Seitenriss eine Einsatzes

  nach rig. 38

  Fig, 5 :ist ein teilweise quergeschnittener Seitenriss einer andern

  Ausf%rungsform des Einsatzes, der mit den- L3;ger nach F&.3

  verwendet werdet kann,

  Fig. 6 und 7 zeigen Querschnitte zweier weiterer Ausfarungsformen

  des.erfindungsgemässen Lagereinsatzes,

  Fig. 8 ist ein abgebrochener Querschnitt einer weiteren erfindungs-

  g e

  massen AusfMlrtulgsform des Lagereinsatzes und

  Fig. 9 ist ein abgebrochener Querschnitt entlang der Linie 9=9 in

  Figur B.

  Fig. 1 zeigt ein ilasturbinenstrabltriebwerk 10, umfassend in Strömungs-

  richtung einen Verdichter 11, eine Drennkammer 12, eine Turbine 13 und

  ein-Strahlrohr 14. Das Triebwerk hat eine Hauptwelle 15 um welche

  der Verdichter 1@1 drehbar angeordnet ist.

  Der Verdichter 11 hat eine radiale Scheibe 16, die, wie aus Fig. 2

  und 3 ersichtlich ist, in einem sich axial erstreckenden Flansch 1'j

  endet, welcher den äusseren Iaufring eines Kugellagers 1 8 bildet.

  Das Kugellager 18 umfasst einen g_eteilten- inneren Laufring 20, der

  auf der Welle 15 befestigt ist, und eine .Vielzahl von .Kugeln 21, die

  zwischen den beiden Laufringen 1'7, 20 angeordnet sind und mit diesen

  in rollender Berührung-stehen. Die Kugeln 21 werden durch einen

  Kg 22 von einander im Abstand gehalten welcher Taschen 23 hat,

  in denen die einzelnen Kugeln sitzen. Jede Tasche 23 enthgllt einen

  ringförmigen Einsatz 24 aus einem fetten Schmiermittel.

  Wie in Fig. 3 deitlicher.dargestellt ist, hat jede Tasche 23 an ihrem

  radial aussen liegenden Ende-einen abgeschrägten,FZansch 25. Das -

  radial aussen liegende Uhde jedes Einsatzes ist ebenfalls bei 26

  abgeschrägt (Rig.4) und diese abgeschrägte Kante sitzt auf dem abge--

  schrägten Flansch der betreffendem Tasche und begrenzt die radial nach

  aussen gerichtete Bewegung des Einsatzes 2,4-unter dem Einfluss der

  Fliehkraft, Wenn das hager im Betrieb steht*

  In der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 kann der-Käfig 22 aus Stahl

  bestehen und die Einsätze 24 können aus Stellit gefertigt sein® Die

  Stelliteinsätze sind in den stählernen Käfig vermittels eines Bcndierungs-

  mittels, z;B. °Aralditn eänbondiert, können aber auch durch irgendein

  anderes, hierzu geeignetes Verfahren befestigt sein, z.B. durch

  Schweissen, Einschrauben oder derart, dass die hnsätze.durch

  Festsitz eingepasst sind.

  Wie aus den Figuren 2 und 3 klar hervorgeht, steht jeder Einsatz 24

  aus dem Käfig 22 nach innen vor, sodase seine radial innen liegende

  Fläche 27 neben der radial aussen liegenden Fläche 28 des inneren

  Laufrings 20 liegt. Der Käfig 22 wird vom Vieren Laufring 20.fest-

  gelegt, wobei die innere Oberfläche 27 jedes Einsatzes 24 s geformt ist,

  dass ihre Krümmung sich der Krümmung des Aussenfläche 28 des inneren

  Laufrings 20 anpasst. Alternativerweise kann :der K'äfog 22 durch Ringe

  aus einem geeigneten Material festgelegt sein, die an der Innenfläche

  des

  Laufrings angebaut sind.

  Der Ersatz 24 muss nicht aus Stellit bestehen, sondern kann beispiels-

  weise aus Polytreträfluoräthyylen geformt sein, z.B. aus dem unter dem

  Handelsnamen "Fluorosint" der Polypenco Ltd vertriebenen Werkstoff.

  Auch kann dieser Einsatz 24: z.Be aus poröser Bronze und einem

  Polytetrailuoräthylenwerkstoff, z.B. dem unter dem Handelsnamen "Rulonn

  vertriebenen, bestehen, öder aus einer Zusammenstellung von Kupfer,

  1*7olfrandiselenid wid Polytetrafluoräthylen, wie beispielsweise .die

  von Westinghouse unter der Bezeichnung nComposite" vertriebene Zusammen-

  stellwig.

  Fig. 5 zeigt eine andere Ausfihrungsform des Einsatzes 24a.. In dieser

  Ausführungsform umfasst der Einsatz eine StahlhUlse 301 deren zylindrische

  Innenfläche mit einem wabenfimigen Belag 31 ausgelegt ist. Jede

  Zelle dieses ";aIjei@förniigen Belags ist r.it einem festen SchmieruAttel,

  z.E. r#Lit einen der oben erc@@a°uiten Werkstoffe (*Fluorosint", "Ruloh"

  oder poröser Bronze) gefUl.lt. Nit Ausnahme des °wabenförmigen

  Einsatzes mit seinen feattn 6c@.miermittel entspricht die äussere

  Form des Einsatzes 24a der des Einsatzes 24 und passt in den Käfig _

  22 genau so ein, wie der Einsatz 24. -

  Zwei weitere Ausf eir$ngsforinen des Einsatzes sind in den Fi;;ureii

  ?ind 7 e urgestellt und reit 24Y und 24c bezeichnet, Diese Einsätze

  riaben radial neck aussen `erichtete Flächen 32b, 32e, die mit

  radial nach innen L-:ericnteter F1 ücher, in den T??schen 23 das @i fo@;s

  22 zusammenwirken. Erie Taschen 23 haben nicht die in Fäg. 3

  auergestellte @t-geschrägte Form, sondern Fläc'r-ien, welche die Wachen

  32b oder 32c der AusfMirungsformen nach Fog. 6 und ? aufnehmen.

  Diese Flächen verhindern die Radialbawegung der Einsätze unter

  dein Einfluss der Fliehkraft.

  L er Einsatz 24b nach Fis. 6 umfasst eine Stahlhülse 33, die innen

  mit einem festen üchmiernAttelbelag 34 ausgelegt ist. Der Belag

  34 erstreckt sich über die radial innen liegende F1ächE 35 Ges

  Einsatzes, endet jedoch vor dessen radial aussen liegender Fläche

  36 und die Mse 33 hat eine Lippe 37, welche die radial nach aussen

  gerichtete Bevegung des Belags unter der Wirkung der Fliehkraft

  verhindert.

  Der Belag 34 kann aus irgendeinem geeigneten Material, z.B: aus

  Auiiminiumoxyd bestehen, das4 durch Flammenplattieren auf der Hülse

  33 aufgebracht ist, oder aus durch Restplasmaaifspritzen aufgebrachtes

  Zrolybdän. Das Aluniniumoxyd ist beispielsweise das unter dem Handels-

  narren "Rakidelt vertriebene Material.

  Ir. der Ausfilirungsforrc nach Fig. 7 ist der Einsatz 24c ein einfacher

  ringförmiger Teil aus fester. Schmiermittel. Der Einsatz kann

  beispielsweise aus poröser Bronze bestehen,: die durch Säure geätzt

  wird, utn die Poren zu öffnen: Alternativereeise kann der Einsatz -

  aus einem PolytetrafluoräthylenWerkstoff bestenen, z.B. aus dein unter

  dem Handelsnamen "Rulon» vertriebenen 3-iaterial. -Der Einsatz kann

  auch aus einer Zusammenstellung bestehen, z.B. der von Westinghouse

  vertriebenen Zusammenstellung "Composite", iunfassend Kupfer,

  Walframdiselenid und Polytretrafluoräthylen, oder e us Stellit, oder

  aus dem: unter dem Handelsnamen "Fluorosint'a vertrehenen Polytetra-

  fluoräthylen Werkstoff:

  Offensichtlich könne viele verschiedene Werkstoffe mit Einsätzen

  nach Massgabe der Eifindung verwendet werden, um als feste Schmier-

  mittel fÜr das lager-zu wirken.. So eignen sich zu diesen Zweck

  beispielsweise auch Grafit, fetalle, I.Ietallsalze, keramische Stoffe,

  viele Kunststoffe, die mit Fasern verstärkt sein können oder nicht,

  I#iolybdändisulfid u.a.rn.

  In der AusfMrungsforra nach FFig. 8 und 9 hat ein Lager 40 einen

  - äusseren Laufrung 41, einen geteilten inneren Laufring 42 und Kugeln

  43, die in rollendem Kontakt mit den Laufringen 419 42 stehen. Die

  ]Kugeln 43 liege in den Taschen 44 eines hIafigs 45, wobei jede Kugel

  43 von einen ringförmigen Einsatz 46 eines festen Schmiermittels

  umgeben ist, der in der-betreffenden Tasche 44 angeordnet ist.

  ,Die gegenherlegenden hden des @"afigs 45 sitzen in ringförmigen Teilen

  5Cr 51, die mit Flanschen 529 b$w. 53 ausgestattet sind, Welche die

  Einsittze 46 festlegen.

  Der Ring-teil. 51 hat eine Nut 54, die zusammen riit einer benachbarten

  Ilut 55 in der Oberfläche des Käfigs 45 einen Ölbehälter bildet. her

  Käfig 45 ist mit einer kleinen Bohrung 57 ausgestattet, durch welche

  Öl aus diesem Ölbehälter 56 zur äusseren Umfangsfläche 60 des Einsatzes 46

  fliessen kann, um diesen wieder aufzufüllen.

  Die Vexwrendung eines festen Schmiermittels in einem Ua'lzlager in

  der Form von Einsätzen in den Taschen des Käfigs verbessert die

  Schmierräglichkeiten des festen Schmiermittels und ermöglicht es,

  solche feste Schmiermittel tei hagern i,:it verhältnismässig grossen

  Durchmessern zu verwenden, z,F, bei den Hauptlagern eines ,Gasturbinen-

  triebwerks. Das erfindungsgemässe h?:ger eignet sich insbesondere

  als Hauptlager eines Gasturbinenstrahltriebwerks und besonders für

  unp:ittelbare Hubtriebwerke, äa die Verwendung eines festen Schmier-

  mittels däe Ilotwendipkeit für Flüssigkeitsleitungen und- =Behälter,

  Pumpen, Ableitungen, Ellter und Dichtungen beseitigt, oder zumindest

  herabsetzt, die alle das Gewicht des

  beträchtlich vergrössern.

  Die Verv:ertdu_n` eines festen Schmier:rittels, welche; diese Zubehörsteile

  nicht benötigt, Erröglicht die «onstruktIon eines weit leichteren

  TrieLwerl:s, soäaas Ciich das Schul>-Gewichts-Verhältnis bedeutend

  verbessert rrer,äE:n k_nr.

Claims (1)

1. F a t e n t a r4, s p r ü c h e 1. Lager, umfassend Laufringe, zwischen diesen angeordnete und mit .ihnen in rollendem Kontakt stehende lla'lzelemente, einen Lagerkäfig - - mit Taschen, in denen die dta'lzelemente angeordnet sind, gekennzeichnet durch- einen Einsatz (24) r.us einem -Festen Schmiermittel oder ein solches enthaltend und so in. jeder Tasche (23) angeordnet, dass ex, das dMzelement (21) umgibt: 2.. Lager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass d1.2 ta'lzelEraerte- Kugeln (21) und die Einsätze (2:1) ringtrörmig- sind. 3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufringe (17,20) im radialen Abstand von einander angeordnet sind und dass Uttel (25) vorgesehen sind, tua die Radialbewegung der Eknsätze (24) unter dem Iänfluss der Fliehkraft zu verhindern. 4, -Lager nach Anspruch j, dadurch gE:Kennzeicnnvt, dass die Ausse;;kante jedes Einsatzes (24) abgeschrägt ist und auf einem: abgeschrägten -Flansch (25) des Y'äfigs (22) aufsitzt. 5, Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeraer Einsatz (24b) mit einem radial nach aussen gerichteten Feld (32b) ausgestattet ist, das auf einem entsprechenden, radial nach innen gerichteten Feld in jeder Tasche aufliegt. . . Lager nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeächnet, -Jass sich die Einsätze radial innerhalb des Käfigs (22) erstrecken, wobei die radial innenliegende Wehe gekriimmt ist und sich der radial aussenliegenden IVklxe des inneren Laufrings (20) anpasst. 7. Lader räch einen der vorangebenden, Ansprüche, dadurch Lekennzeichnet, dass. Jas Lager reit Einem: Ulbehälter (K@)aus@estattet ist und heitUrig:Er f57) das 91 aus dem BeUT::ter (5@) -n die Einsätze. (@@) anliefern" um diese aufzufir`@.len. ". LLiiger nach Anspruch 7, dadurch gekeniizeic:a,et, dass die LfItur,@er, (ff') - das U1 &r sie n"rssere frr@fan_sflclle (!@C) des Einsützes (4:,) ünlieferr. n. Lager nach einer-: Ler voraxrehenden .n@ r@'ci@e, daduxt gekennzeichnet, dass das Schmieri..it L@Z :#:in i°ineral ist. 10. Leger riacii Anspruch 1 bis Ü, cadurch geherr-Aichret, #'-,ss jeder Einsatz eine r_indestens teilY:eise reit festen Sch-, ':frr-.ittel ausgelegte =@:t@_1- hülse (3@) enthä'1t. 11. La"er nach ra-:spruch 10, da.durca gekeraizeichr.F;t, c@aas das äci:.err-,ittel Aluiiiniurioxj- oder .@:ol@, @r'ür- ist. 12. Lager r:.c_ .@:racb. 11, Dadurch `e'kenr:zeic@uiet, Buse Z,'as c@:,-_:i±tel auf der jnsc (3o) (-!,-.roh3:er:rre:@,plattierr@, Restplasrtaispritzen oder auf elektroltischen '@@eE'aufge'oräch ist. 13. nGer nach Anspruch 11, c c'_urchdass die r@a'Ise (30) - einen @aa:enf''orr@igeiz EElag (31) h? @, dessen Zellen ait c:er festen Schmiermittel öcf'u"llt sbici. 141. Lager nach einen -('er voran7-eheneeü 'xisp-r'dcrc, c adarch gekerrizeichnet, dass das feste Schmiermittel Ein noreses -=etallscht@ierrütte7. urifasst, - welches mit einem flüssigen Schr:iernittel i;°:prg_niert ist.