DE240960C

DE240960C -

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Publication number: DE240960C
Application number: DENDAT240960D
Authority: DE
Publication date: 1900-01-01

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 240960 KLASSE 476. GRUPPE

Zusatz zum Patente 215797 vom 21. März 1908.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. April 1911 ab. Längste Dauer: 20. März 1923.

Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung des durch Patent 215797 geschützten, aus mehreren Einzellagern zusammengesetzten Kugel-, Rollen- oder Gleitlagers, insbesondere eines solchen, das zur Aufnahme starker achsialer Drucke bestimmt ist, z. B. eines Drucklagers einer Schiffspropellerwelle.

Bei der Lagerung derartiger Wellen werden gewöhnlich zur Aufnahme des Druckes an mehreren Stellen der Wellenlänge Vorkehrungen getroffen. Dies geschieht meistens dadurch, daß die Welle in Zwischenräumen mit Druckringen oder Flanschen versehen wird, die mit festen Lagerstellen eines die Welle umgebenden Gehäuses zusammenwirken, so daß der achsiale Druck der Welle zugleich durch alle Lagerstellen aufgenommen wird.

Bei der Verwendung derartiger Konstruktionen kann es oft vorkommen, daß die Welle nicht genau ausgerichtet ist, .oder daß die Druck- und Stützflächen nicht genau parallel sind, oder daß irgendeine Ungleichheit in den verschiedenen Lagerfiächen vorhanden ist, so daß deren eine Seite mit Bezug auf die Welle anders liegt als die andere Seite. Derartige Mängel bewirken, daß der Druck der Welle ungleichmäßig auf -die Stützflächen ausgeübt und die Wirkungsweise der ganzen Lagerung mangelhaft wird, besonders in solchen Fällen, wo Kugellager o. dgl. zwischen den Druck- und Stützflächen angeordnet sind.

Um derartige Mängel zu vermeiden und eine gleichförmige und selbsttätige Verteilung des Druckes zwischen . den verschiedenen Stütz- und Druckflächen zu sichern, werden gemäß dem Patent 215797 zwischen den Druck- und Stützflächen hohle, mit einem den Druck fortpflanzenden Medium gefüllte Unterlagen mit nachgiebigen Wandungen eingeschaltet. Dadurch wird erreicht, daß die im Lager auftretenden Druckunterschiede durch die Formveränderung der Unterlage ausgeglichen werden. Bei derartigen Lagerungen kann jedoch, da das Medium durch die nachgiebigen Wandungen eingeschlossen und in den Kammern festgehalten wird, leicht ein Bruch der Teile entstehen, wenn ein besonders starker oder unzulässiger Schub der Welle erfolgt, der eine entsprechende Bewegung der Wandungen und eine daraus, resultierende Verschiebung eines beträchtlichen Teiles des Mediums bewirken würde.

Die vorliegende zusätzliche Erfindung bezweckt, die Möglichkeit eines solchen Bruches zu verhindern und eine Entlastung des Druckmediums zu bewirken, während zugleich der richtige Arbeitsdruck auf die membranartigen Wandungen aufrechterhalten wird. Dem-

gemäß besteht die Erfindung im wesentlichen in Organen zur Entlastung des Druckes in der das Medium enthaltenden Kammer durch Ermöglichung des Entweichens des Druckmediums aus dieser.

Im besonderen besteht die Erfindung aus einer Entlastungskammer, die mit der Membrankammer . in Verbindung steht und in die das Druckmedium aus der Membrankammer

ίο entweichen kann, wenn deren Membran durch die Druckorgane einem besonders hohen Druck ausgesetzt wird. Die Bauart der Ent-, lastungskammer ist derart, daß das entwichene Medium gegen einen Gegendruck wirkt, wodurch der Arbeitsdruck in der betreffenden Membrankammer aufrechterhalten wird. Auf diese Weise wird ein konstanter Druck in der Membrankammer erhalten, der durch die Wirkung des Druckes der belasteten Organe auf die Membran nicht beeinflußt wird, so daß diese abnormen Drucken ausgesetzt werden kann, die, wenn das Druckmedium nicht entweichen könnte, einen Bruch bewirken würden. Bei der Vorrichtung gemäß vorliegen-

25. der Erfindung werden derartige Drucke bewirken, daß das Druckmedium zum Teil entweicht, - und auf diese Weise wird verhindert, ■ daß der Druck plötzlich oder über einen kritischen Punkt steigt.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise in einer Ausführungsform dargestellt ; es zeigen Fig. 1 im Längsschnitt, teil- \veise in Ansicht, eine rotierende Welle, die mit einer Reihe von Kugellagern versehen ist, die in entgegengesetzten Richtungen achsiale Drucke aufnehmen können, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine abgeänderte Form der Entlastungskammer, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform dieser Kammer.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erfindung bei der Lagerung einer rotierenden Welle angeordnet, bei der vier Reihen von Kugellagern zwischen entsprechenden Druckringen derart angeordnet sind, daß sie den achsialen Druck der Welle in entgegengesetzten Richtungen" aufnehmen können.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses besondere Ausführungsbeispiel beschränkt, sie kann vielmehr in jedem Falle angewendet werden, wo es erwünscht ist, den Druck eines Mediums in einer Membrankammer zu entlasten, um den Bruch der Teile zu verhindern.

Dabei ist es gleichgültig, ob diese Teile drehbar sind oder nicht, ob eine oder mehrere Membranen verwendet sind, ob die Druckmedien miteinander verbunden oder voneinander isoliert sind und ob die Teile mit Kugellagern kombiniert sind oder nicht.

Das die Belastung aufnehmende Organ ist im vorliegenden Falle eine rotierende Welle 1. Eine bewegliche Membran 2 wird von einem festen Gehäuse 3 gehalten und schließt eine Kammer 4 ein, in der ein Druckmedium enthalten ist, das gegen diese Membran wirkt. Die Membran wirkt in der Weise, daß sie den achsialen Druck der Welle 1 aufnehmen kann. Mit der Membrankammer steht eine Entlastungskammer 5 durch einen Kanal 6 in Verbindung, so daß das Medium aus der Membrankammer in die Entlastungskammer und wieder zurück gelangen kann.

Die Entlastungskammer 5 ist mit einem belasteten Kolben 7. versehen, gegen den das Medium drückt und durch den sein Druck gegen die Membran aufrechterhalten wird. Der Übertritt des Mediums in die Entlastungskammer bewirkt, daß der Kolben 7 gehoben wird, wodurch selbsttätig der Raum der Entlastungskammer vergrößert wird, während zugleich das Medium unter dem gleichen Druck gehalten wird. Wenn das Medium aus der Entlastungskammer nach der Membrankammer zurückkehrt, senkt sich der Kolben 7, während dadurch selbsttätig die Größe der Entlastungskammer vermindert wird. Durch diese Vorg'änge wird bewirkt, daß der Druck auf die Membran im Falle eines außergewöhnlichen achsialen AVellendruckes entlastet wird, während zu gleicher Zeit die Membran genügenden Widerstand erhält, um in der. richtigen Weise die W^Telle nachgiebig zu stützen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier derartige Membranen 2, 2^a, 2^S und 2^C vorhanden, die ringförmig gestaltet sind und die Welle umgeben. Zwei dieser Membranen, 2 und 2^δ, wirken in der Weise, daß sie den achsialen Druck der Welle aufnehmen, der in der Richtung des Pfeiles (Fig. 1) ausgeübt wird, während die beiden anderen Membranen, 2"' und 2^C, den Druck in der entgegengesetzten Richtung aufnehmen. Diese Membranen werden durch ringförmige Lagerkörper 8, 8^a gehalten, die innerhalb des Gehäuses 3 befestigt sind, wobei die Membranen 2 und 2^a an gegenüberliegenden Seiten des Lagerkörpers 8 und die Membranen 2⁶ und 2⁰ an gegenüberliegenden Seiten des Lagerkörpers 8^a befestigt sind. Diese Lagerkörper 8 und 8^a sind unterhalb der Membranen mit Ausnehmungen 9 versehen. Die Membranen sind in geeigneter Weise an ihren Rändern befestigt, z. B. durch innere und äußere Klemmringe 10 und io^ff, die mit den Lagerkörpern 8 und 8^a verbolzt sind und die Ränder der Membranen fest und wasserdicht gegen die Ränder der ringförmigen Kammern in den Lagerkörpern drücken.

Die Welle 1 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit drei Druckringen oder Flanschen versehen, und zwar zwei äußeren 11.

und 12 und einem mittleren 13, wobei die äußeren Druckringe mit den Membranen 2 und 2° zusammenwirken in der Aufnahme des achsialen Druckes in entgegengesetzten Richtungen und der mittlere Druckring 13 mit den Membranen 2^a und 2⁶ zusammenwirkt zwecks Aufnahme der entgegengesetzten Drucke der Welle. Zwischen den Druckringen und den zugehörigen Membranen sind Kugellager 15 angeordnet, um die Reibung zwischen den bewegten Teilen zu vermindern. Jedes dieser Kugellager besteht aus einem äußeren und einem inneren Laufringe A bzw. B und zwischen diesen liegenden Kugeln C, wobei die inneren Laufringe B auf ringförmigen Platten 16, ΐ6^α, ΐ6^δ und i6^c ruhen, die auf den entsprechenden Membranen sitzen und in ihren Bewegungen durch die Klemmringe 10, io^a geführt werden. Die Bewegung dieser Platten nach außen infolge der Bewegung der Membranen wird durch Flanschen io^fl, io° auf den Klemmringen 10, io^e begrenzt. Diese Flanschen übergreifen die Seiten der Ringplatten 16, i6^a usw. und wirken dadurch als Anschläge für diese Platten. Die inneren Lauf ringe der Kugellager sitzen lose.zwischen den Rändern der Klemmringe, durch die sie bei den Bewegungen der Membranen geführt werden.

Zwei der Membranen, 2 und 2*,. wirken mit den Druckringen 11 und 13 zusammen in der Aufnähme des achsialen Druckes der Welle in der einen Richtung und die beiden anderen Membranen, 2^a und 2^C, mit den Druckringen

35.12 und 13 zusammen in der Aufnahme des Druckes in entgegengesetzter Richtung. Wenn eins dieser Membranpaare in Wirkung- ist und den Druck in der einen Richtung aufnimmt, ist das andere Paar unwirksam, und der Druck auf dieses letztere unwirksame Membranpaar wird aufgehoben. Unter diesen Umständen würde das Druckmedium die unbelasteten Membranen nach außen zu drücken versuchen und sie vielleicht zerstören, oder sie veranlassen, auf die unwirksamen Tragteile des Mechanismus einzuwirken, wodurch der Drehung der Welle Reibungswiderstand entgegengesetzt würde. Durch die Anordnung . der Anschlagflanschen ΐο^δ und io^c auf den Klemmringen wird eine derartige Wirkung der unbelasteten Membranen verhindert, indem sie jede Auswärtsbewegung der Platten, durch die Störungen verursacht werden könnten, verhindern.

Die Entlastungskammer 5 ist in einem Gehäuse 17 eingeschlossen, das am Gehäuse 3 befestigt ist und sich von diesem aus nach außen eistreckt. Der Kolben 7 ist in die Kammer dicht eingepaßt und durch eine Stopfbuchse 18 am äußeren Ende der Kammer hindurchgeführt. Am äußeren Ende des Kolbens ist ein Gewicht 19 befestigt, das den Kolben stets nach innen drückt. Der Kanal 6 steht in Verbindung" mit einer Entlastungsöffnung 6^a in der Membrankammer 2 und führt durch den Lagerkörper 8 und das Gehäuse 3 nach außen, .-. wo er mit einem Rohr 20 verbunden ist, das nach der Entlastungskammer unter den Kolben 7 führt. Die anderen Membrankammern sind in ähnlicher Weise mit der Entlastungskammer verbunden. Diese Verbindungen bestehen aus einem Kanal 6^δ für die Membran 2^b, einem Kanal 6° für die Membran 2° und einem Kanal 6^d für die Membran 2^a. Diese Kanäle erstrecken sich von Entlastungsöffnungen in den verschiedenen Membrankammern aus durch das Gehäuse nach außen und sind mit Rohren 21 bzw. 22 und 23 verbunden, die in den Boden der Entlastungskammer führen, so daß alle Membrankammern mit der Entlastungskammer, verbunden sind und das Druckmedium aus jeder Membrankammer in die Entlastungskammer gelangen und der Wirkung des in dieser befindlichen Druckes .unterworfen werden kann.

Der belastete Kolben 7 in der Entlastungskammer bewirkt einen normalen Druck des Mediums in der Membrankammer, der genügt, um bei normalen Drucken der Welle diese zu stützen. Wenn der Druck der Welle in irgendeiner Richtung anormal wird, wodurch eine größere Bewegung der Membran als gewöhnlich erforderlich wird, wird der Druck in der Membrankammer durch den Übertritt des Mediums in die Entlastungskammer entgegen dem beweglichen Druckkolben in dieser entlastet, wodurch der Kolben nach außen gedrückt wird. Wenn der Druck auf die Membran entlastet ist,¹ wird das Medium wiederum durch den belasteten Kolben zurückgedrückt. Der Rauminhalt der Entlastungskammer wird auf diese Weise selbsttätig vergrößert und verkleinert, je nachdem das Medium in die Entlastungskammer oder aus dieser heraus strömt.

Auf diese Weise ist die Gefahr des Bruches der Membran und anderer Teile beseitigt, die in dem Falle, wenn das Druckmedium in der Membrankammer eingeschlossen ist und nicht aus ihr heraustreten kann, vorhanden ist.

In Fig. 2 ist eine abgeänderte Form der Entlastungskammer dargestellt. Bei dieser ist der belastete Kolben durch eine Luftsäule er- · setzt, und die Kammer ist am äußeren Ende geschlossen und hat eine birnenförmige Gestalt. Das Prinzip der Entlastungskammer ist dasselbe wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform. Das Medium aus der Membrankammer tritt in das untere Ende der Entlastungskammer ein und steigt darin entgegen dem Druck der Luft in der Kammer. Dieser Druck ist so groß, daß er genügt, um

das Medium in der Membrankammer unter einen solchen Druck zu setzen, daß es dem auf die Membran ausgeübten Druck widerstehen kann. Das Innere der Luftkammer wird durch ein Zuführungsrohr 24 mit Luft versorgt, das am Kopf der Kammer eintritt und mit einem Ventil 25 versehen ist. Ein Druckmesser 26 kann angeordnet werden, um den Druck in der

■ Entlastungskammer anzuzeigen.

ίο In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Entlastungskammer dargestellt. Hier ist die Kammer durch eine horizontal nachgiebige Membran 27 in eine obere Druckkammer 28 und eine untere Kammer 29, die die eigentliehe Entlastungskammer bildet, geteilt. Das Medium tritt in die Entlastungskammer 29 ein und drückt auf die Membran 27, entgegen dem Luftdruck in der oberen Kammer 28. Die letztere ist mit einem Luftzuleitungsrohr 30 versehen, das ein Absperrventil 31 und einen Druckmesser 32 zum Anzeigen des Druckes in der Luftkammer besitzt.

Die Membrankammern werden (Fig. 1) durch eine Zuführungsleitung 33 von irgendeiner geeigneten Stelle aus mit dem Druckmedium versorgt, das so in die Membrankammern gedrückt wird, daß es diese und die von ihnen nach der Entlastungskammer führenden Leitungen ausfüllt. Das Medium wird so lange eingedrückt, bis der Druck, der durch den belasteten Kolben (Fig. 1) oder die Luftsäule (Fig. 2) oder die Druckluftmembran (Fig. 3) erzeugt wird, genügt, um den Wellendruck aufzunehmen. Ein Druckmesser 34 wird in das Zuleitungsrohr 33 eingeschaltet, um den Druck in dem System zu messen. Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß das auf die Membranen wirkende Druckmedium unter einem beständigen gleichmäßigen Druck steht infolge der Wirkung des belasteten Kolbens bzw. der Druckluftkammern, und daß dieser Druck weder abhängig ist von dem Druck, noch durch diesen beeinflußt wird, der durch die die Belastung aufnehmenden Organe erzeugt wird. Es ist ferner ersichtlich, daß die Druckregelungsvorrichtung derart ist, daß sie nachgibt, wenn die Neigung besteht, den Druck im System unzulässig zu vergrößern, wodurch der Druck auf die Membranen entlastet und jede Gefahr des Bruches der Membranen oder anderer Teile verhindert wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Aus mehreren Einzellagern zusammengesetztes Kugel-, Rollen- oder Gleitlager nach Patent 215797, bei dem zwischen den Druck- und Stützflächen eine oder mehrere ein Druckmedium enthaltende Membrankammern eingeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium unter dem Einfluß eines konstanten äußeren Druckes steht, gegen dessen Wirkung es bei Vergrößerung des Lagerdruckes aus der betreffenden Membrankammer entweichen kann.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Membrankammer mit einer Entlastungskammer in Verbindung steht, in der ein Druckorgan wirksam ist.

■3. Lager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Entlastungskammer entsprechend dem infolge der Schwankungen des Lagerdruckes zu- oder abströmenden Druckmedium veränderlich ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.