DE1625568A1 - Hydrostatische Lagerung - Google Patents

Description

Hydrostatische lagerung

Die Erfindung "bezieht sich auf eine hydrostatische Lagerung, insbesondere für schwere Radarantennen, wobei mehrere unter hydrostatischem Druck stehende Strömungsmittelpolster zwischen dem umlaufenden, gelagerten Bauteil und dem dieses tragenden ortsfesten Bauteil die Last übertragen.

Heben dem Einsatz von Wälzlagern und hydrodynamischen Gleitlagern ist auch bereits die Verwendung von hydrostatischen Lagern bei der Lagerung umlaufender ,Bauteile bekannt. Gegenüber Wälzlagern und hydrodynamischen Gleitlagern wird die Last des zu lagernden Teiles hier von unter hydrostatischem Druck stehenden Strömungsmittelpolstern in den Lagerführungsflächen getragen. Besonders interessant bei hydrostatischen Lagern ist ihre außerordentlich geringe Reibung gerade bei kleinsten Geschwindigkeiten und beim Anfahren (Reibungswerte von etwa 0,01 χ TO bei Gleitgeschwindigkeiten von 0,1 m/sekj bei den gleichen Bedingungen sind die Reibwerte für Wälzlager etwa 100 mal höher). Hydrostatische Lager weisen außerdem eine hohe Tragfähigkeit und große Steifigkeit auf, ferner zeichnen sie sich durch geringen" Verschleiß aus. Sogenannte "stick-slip-Effekte" treten nicht auf.

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Diese Eigenschaften machen den Einsatz hydrostatischer Lager insbesondere für die Lagerung großer, schwerer Radarantennen vorteilhaft. Unter anderem arbeiten derartige Antennen nämlich mit sehr geringen Drehgeschwindigkeiten, die etwa zwischen 6U/min und 0,00003 U/min und darunter liegen. ·

Derartige Lagerungen sind bekannt. Beispielsweise ist eine Lagerung für einen Radarschirm bekannt geworden (USA-Patentschrift 3 052 505), bei welcher der umlaufende Lagerteil aus einem Ring besteht, der sich wegen seines beträchtlichen Durchmessers aus einzelnen Segmenten zusammensetzt. Um die dadurch gegebenen Ungenauigkeiten ausgleichen zu können, sind zwei Reihen von Aufnehmern vorgesehen, die mit dem Ring axial bzw. radial zusammenwirken. Die Aufnehmer sind auf der dem umlaufenden Ring gegenüberliegenden Seite jeweils mit einer Mulde versehen, die an eine Flüssigkeitsdruckleitung angeschlossen ist, so daß eine hydrostatische Lagerung des aus Segmenten zusammengesetzten, umlaufenden Lagerringes gegeben ist. Jeder Aufnehmer stützt sich auf einem an einem ortsfesten Gestell exzentrisch gelagerten Kugelabschnitt ab. Über diesen exzentrisch gelagerten Kugelabschnitt kann der Abstand der mit der besagten Mulde versehenen Seite jedes Aufnehmers vom ortsfesten Gestell entsprechend der Abweichung des mit dem jeweiligen Aufnehmer gerade zusammenwirkenden Segmentes des umlaufenden Lagerringes über ein geeignetes, vorher einzustellendes Schrittschaltwerk verändert werden»

Aufgabe der Erfindung i3t es, hydrostatische, insbesondere für die Verwendung bei schweren Radarantennen geeignete Lagerungen der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß sie auch in Störungsfällen weiterarbeiten bzw. ein ordnungsgemäßes, einwandfreies Stillsetzen des gelagerten

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[Teiles ohne Beschädigung der Lagerung ermöglichen.

Dies ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die vorhandenen Strömungsmittelpolster in Gruppen von jeweils mindestens drei Polstern mit etwa gleichem Abstand in Umlauf richtung des gelagerten Teiles voneinander zusammengefaßt sind, und daß jeder Gruppe eine besondere Pumpe für die Strömun~smittelzufuhr zugeordnet ist* Durch diese Verteilung der an ein und dieselbe* von mehreren Strömungsmittelzufuhrpumpen angeschlossenen Strömunssmittelpolster auf dem Umfang der Lagerung ist sichergestellt, daß bei Ausfall einer oder mehrerer Pumpen oder Strömungsmittelpolster die lagerung weiter betriebsfähig bleibt, solange nur eine Strömungsmitte Ipolstergruppe einschließlich der zugehörigen Stromungsmittelzufuhrpumpe betriebsfähig sind«

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Antriebsmotor jeder Pumpe mit einem derart bemessenen Schwungrad auf seiner Abtriebswelle versehen sein, daß bei einer Motorstörung, beispielsweise Stromausfall, die Strömung smitt elver sorgung der Strömungsmittelpolster bis zum Stillstand des umlaufenden, gelagerten Teiles aufrecht erhalten ist. Die Schwungräder treiben die ihnen zugeordneten Pumpen somit trotz Ausfall des zugehörigen -Antriebsmotors solange weiter- an, bis das gelagerte Teil stillsteht. Dieses iot also während der gesamten Zeitdauer durch die Strömungsmittelpolster noch getragen, während es sich dreht. Eine metallische Berührung ist erst dann möglich, wenn das gelagerte Teil stillsteht. Es ist damit auch dann jede Zerstörung der Lagerung vermieden, wenn alle Motore ausfallen sollten.

Vorteilhafterweise können die Strömungsmittelpolster jeweils mittels eines Aufnehmers gebildet sein,"der mit seiner eine an einen Strömungsmittelzuführkanal angeschlossene

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Mulde aufweisenden Seite mit einer Tragfläche am gelagerten Teil zusammenwirkt, während er auf der davon abgewandten Rückseite sich über eine Kugel auf einem Anstellstück abstützt, welches auf dem ortsfesten Bauteil zur Veränderung des Abstandes zwischen der Tragfläche und dem entsprechend der Gestalt derselben ausgebildeten Rand der Mulde verschieblich ist.

nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 die Ansicht eines Längsschnittes durch eine erfindungsgemäße Lagerung für eine große Radarantenne.

Fig. 2 gibt -schematisch die Anordnung der Strömungsmittelpolster der Lagerung nach -^ig· 1 wieder.

Gemäß Pig. 1 ist der Zapfen 1 einer im übrigen nicht dargestellten Radarantenne mit einem ungeteilten Lagerring versehen, welcher eine kugelige Tragfläche 3 aufweist. Der Mittelpunkt dieser Kugelfläche liegt auf der Längsachse des Zapfens T.

Auf dem ortsfesten Bauteil oder Tragring 4 sind mehrere, über den Umfang des Zapfens 1 gleichmäßig verteilte Anstellstücke 5 radial verschieblich angeordnet. Jedes Anstellstück 5 ist mit einer Pfanne 6 versehen, in welcher eine Kugel 7 liegt. Auf der Kugel 7 stützt sich ein zylindrischer Aufnehmer 8 ab, und zwar dringt die Kugel 7 teilweise in ein auf seiner Rückseite vorgesehenes Sackloch ein.

Jeder Aufnehmer 8 ist mit einer Mulde 9 versehen, deren Rand 10 der Form der Tragfläche 3 angepaßt ist. Ton

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der Mulde 9 geht ein Strömungsmittelzufuhrkanal 11 aus.

Die Mulden 9 werden über die Kanäle 11 mit Strömungsmittel versorgt, so daß sich zwischen Tragfläche 3 und jedem Aufnehmer 8 jeweils ein Strömungsmittelpolster bildet und der Lagerring 2 mit dem daran befestigten Bauteil darauf schwimmt. Diese Lagerung nimmt das Antennengewicht und· auch zusätzliche, beispielsweise vom Winddruck herrührende Radialkräfte auf» Infolge der kugelförmigen Ausbildung der Tragfläche 3 des Lagerringes 2 ist eine zwanglose Einstellung gegenüber der weiterhin am unteren Ende des Zapfens 1 vorgesehenen Radiallagerung möglieh, welche sich aus einem Lagerring 12 am Zapfen 1 und damit zusammenwirkende Aufnehmer 13 zusammensetzt, welche über Kugeln 14 auf radial verschieblich gelagerten Anstellstücken 15 abgestützt sind. Statt dieser hydrostatischen Lagerung können jedoch auch am unteren Ende des Zapfens 1 Wälzlager vorgesehen werden, da hier nur verhältnismäßig geringe Belastungen aufzunehmen sind.

Die gleichmäßige Belastung der einzelnen Aufnehmer 8 bzw. 13 ist durch nicht dargestellte Stellvorrichtungen sichergestellt, durch welche die Anstellstücke 5 bzw. 15 radial zum Zapfen 1 bzw. zu den Lagerringen 2 und 12 verschoben werden· An die einzelnen Aufnehmer 8 bzw. 13 sind nicht dargestellte Manometer angeschlossen, aus deren Anzeigen die Belastungen der einzelnen Aufnehmer, welche mit einer konstanten Ölmenge versorgt werden, entnommen werden können.

Aus 3?ig. 2 geht die erfindungsgemäße Anordnung der mit Hilfe der Aufnehmer 8 und des Lagerringes 2 gebildeten Strömungsmittelpolster 16 hervor. Es sind insgesamt 20 Strömungsmittelpolster 16 vorgesehen. Diese sind in fünf Gruppen zu je vier Polster 16 aufgeteilt. Die vier Polster 16 einer jeden Gruppe sind auf dem gemeinsamen Teilkreis um 90° gegen-

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einander versetzt angeordnet· Es ergeben sich auf diese Weise vier Quadranten mit jeweils fünf Polstern 16, die alle zu einer anderen Gruppe gehören.

Die Zugehörigkeit zu einer Gruppe ergibt sich durch den Anschluß an dieselbe Strömungsmittelzufuhrpumpe 17, d.h. alle vier Strömungsmittelpolster 16 einer Gruppe werden durch ein und dieselbe Pumpe 17 erzeugt und mit Strömungsmittel, in der Regel Öl, gespeist. Dies geschieht über leitungen 18, welche an die Kanäle 11 in den Aufnehmern 8 (I¹Ig. 1) angeschlossen sind.

Durch diese Anordnung der Strömungsmittelpolster 16 ist erreicht, daß der Lagerring 2 sowie das damit verbundene Bauteil solange schwimmend gelagert ist, wie mindestens eine Pumpe 17 noch arbeitet. In letzterem Fall wird nämlich der Sing 2 immer noch durch vier gleichmäßig auf seinem Umfang verteilte Polster 16 getragen, so daß ein Aufsetzen des Einges 2 unmittelbar auf die Aufnehmer 8, d»h· eine metallische Berührung zwischen diesen Teilen, vermieden ist, was nämüßh die Zerstörung der Lagerung bei Drehung des Zapfens 1 zur Folge hätte.

Im übrigen erleichtert die erfindungsgemäße Anordnung der Strömungsmittelpolster die Auswechslung einzelner Teile der Lagerung beträchtlich und ermöglicht sogar ein Auswechseln im Betrieb, d.h„ ohne das gelagerte Teil zuerst stillsetzen zu müssen·

Jede über eine Saugleitung 19 mit einem Sammelbehälter 20 für das Strömungsmittel (Q) verbundene Pumpe 17 wird von einem_tElektromotor 21 angetrieben. Die Elektromotoren 21 sind jeweils mit einem Schwungrad 22 versehen, das auf der Antriebswelle jedes Motors sitzt. Die- Schwungräder 22 sind so bemessen, daß bei einem Ausfall aller Motore 21 die Pum-

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pen 17 durch den Schwung der*Räder 22, d.h. die in ihnen gespeicherte Energie, noch solange angetrieben werden, bis das gelagerte Bauteil bzw» dessen Zapfen 1. zum Stillstand gekommen ist.

Zwar werden gerade bei Radarantennen Bremsvorrichtungen Torgesehen, welche in solchen Fällen den umlaufenden Schirm stillsetzen sollen, doch ist dies wegen der großen zu verzögernden Massen nicht augenblicklich möglich, so daß ohne den.erfindungsgemäßen Vorschlag die das umlaufende Teil schwimmend tragenden Strömun^smittelpolster zusammenbrechen, und eine metallische Berührung der Lagertragilachen stattfindet, bevor der Umlauf beendet ist, was in der Regel die Zerstörung der Lagerung zur Folge hat.

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Claims (1)

1 α/Hydrostatische lagerung, insbesondere für schwere Radarantennen, wobei mehrere unter hydrostatischem Druck stehende Strömungsmittelpolster zwischen dem umlaufenden, gelagerten Bauteil und dem dieses tragenden ortsfesten Bauteil die Last übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelpolster (16) in Gruppen von jeweils mindestens drei Polstern mit etwa gleichem Abstand in Umlaufrichtung des gelagerten Teiles voneinander zusammengefaßt sind, und daß jeder Gruppe eine besondere Pumpe (17) für die Strömungsmittelzufuhr zugeordnet ist.

2o lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (21) jeder Pumpe (17) mit einem derart bemessenen Schwungrad (22) auf seiner Abtriebswelle versehen ist, daß bei einer Motorstörung die Strömungsmittelversorgung der Polster (16) bis zum Stillstand des umlaufenden, gelagerten Teiles aufrechterhalten ist»

3· Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelpolster (16) jeweils mittels eines Aufnehmers (8) geMldet sind, der mit seiner eine an einen Strömung smit te !zufuhr kanal (11) angeschlossene Mulde (9) aufweisenden Seite mit einer Tragfläche (3) am gelagerten Teil zusammenwirkt, während er auf der davon abgewandten Rückseite sich über eine Kugel (7) auf einem Anstellstück (5) abstützt, welches auf dem ortsfesten Bauteil (4) zur Veränderung des Abstandes zwischen der Tragfläche (3) und dem entsprechend der Gestalt derselben ausgebildeten Rand (1O) der Mulde (9) verschieblich ist· ■

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