DE2523765C3 - Wellenradialgleitlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Radialgleitlager für eine Welle mit in beiden Wellendrehrichtungen begrenzt verschiebbaren Lagersegmenten, von denen jedes mit einem an der Lagerabstützung befestigten StUtzteil lösbar verbunden ist

Aus der DE-PS 5 21 676 und der DE-PS 8 58 479 sind Gleitlagerkonstruk.ionen mit in Umfangsrichtung begrenzt verschiebbaren Lagersegmerten bekannt, welche sich bei beiden Drehrichtungen automatisch so einstellen, daß bei exzentrischer Unterstützung der Segmente zwischen ihnen und der Welle jeweils ein keilförmiger Schmierspalt entsteht. Diese Gleitlager eignen sich jedoch nicht für hohe Belastungen, wie sie beispielsweise in Großwalzwerken oder Zerkleinerungsanlagen, etwa für Erze, vorkommen, denn durch zu hohe Lagerdrücke wird eine Verschiebung der Lagersegmente behindert.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Radialgleitlager der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem unter Gewährleistung eines einwandfreien Schmierölfilmkeils in beiden Drehrichtungen mit geringem Aufwand auch hochbelastete Lagerelemente in belastetem Zustand für Drehrichtungsänderungen verstellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Stützteil auf der Lagerabstützung begrenzt verschwenkbar angebracht ist und daß an die Grenzfläche zwischen dem Lagersegment und dem Stützteil ein beide Teile voneinander abhebendes Druckfluid zuleitbar ist.

Durch diese Maßnahme kann nach Lösen der zunächst vorhandenen festen Verbindung zwischen den beiden Teilen ihre Relativbewegung wesentlich erleichtert werden, da die unmittelbare Berührung von Lagersegment und Stützteil durch Zuleiten des Druckfluids teilweise aufhebbar ist, Durch Drehen der Welle kann jetzt das Lagersegment in die gewünschte Position gebracht werden. Nach Vollendung der Verschiebung und nach Wegnehmen des hydraulischen Fluiddruckes kann dann die feste Verbindung zwischen den beiden Teilen in der neuen Relativlage zueinander wieder hergestellt werden, worauf sich der richtige Schmierspalt beim Drehen der Welle in der der erfolgten Verschiebung entsprechenden Richtung wegen der Verschwenkbarkeit des Stützteiles einstellen kann.

Zum Ausbauen von geteilten Lagerschalen für Kurbelwellen durch Drehen der unteren Lagerschale in bezug auf den Lagerstuhl ist es zwar schon bekannt (DE-AS 12 65 552), durch Einpumpen von Drucköl einen Ölfilm zwischen Lagerschale und Lagerstuhl zu schaffen; hierbei geht es jedoch nicht darum, die Verschiebung eines hochbelasteten Lagersegments zu

ίο ermöglichen, sondern es soll ein formmäßig exakt an eine Umfangsfläche angepaßtes Element von dieser Fläche gelöst werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist auch an die Lagergrenzfläche zwischen dem

is Lagersegment und dem Wellenumfang ein beide Teile voneinander abhebendes Druckfluid zuleitbar. Diese Art der Reibungsminderung zwischen Welle und Lagersegment und auch zwischen Lagersegment und Stützteil ist an sich bekannt (US-PS 33 51 394), jedoch sind bei diesem Dämpfungslager weder die Lagersegmente in Drehrichtung verschiebbar, noch sind die Stützteile auf der Lagerabstützung verschwenkbar angebracht.

Wenn für beide Druckfluide getrennte Hochdruckpumpen vorgesehen sind, kann beispielsweise während der Lagersegmentverstellung die Druckfluidzufuhr zwischen Welle und Lagersegment abgestellt werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

jo F i g. 1 eine Schnittansicht eines Mahlwerks längs Linie I-l von Fig.2, das in einem Lageraufbau gemäß der Erfindung drehbar gelagert ist, und

F i g. 2 einen Axialschnitt des Mahlwerks der F i g. 1.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Dreh-Mahlwerk 10 dargestellt, das zum Mahlen eines Mineralerzes oder dergl. verwendet werden kann. Dieses Dreh-Mahlwerk 10 weist eine hohle Welle 12 auf, die in einem Lageraufbau 14 drehbar gelagert ist. Die Welle 12 kann entweder die Eingangs- oder die Ausgangswelle des Mahlwerks sein. Eine gleichartige Lageranordnung ist an jedem Ende des Mahlwerks vorgesehen, um die Eingangs- bzw. die Ausgangswelle des Mahlwerkes abzustützen.

Der Lageraufbau 14 weist einen senkrechten Lagerbock 16 auf, auf dessen äußerer Oberfläche eine nach oben offene Lagerabstützung 18 angeordnet ist. Die Oberfläche 19 der Lagerabstützung 18 hat die Form eines Zylinders, dessen Achse mit der Achse Cder Welle 12 zusammenfällt. Am Umfang befinden sich in Abständen Aussparungen in der Oberfläche 19 der Lagerabstützung 18 zur Aufnahme von Einsatzstücken 21 aus hochwertigem, harten Werkzeugstahl, die zum Abstützen von Lagerschalen 20 dienen. Die Lagerabstützung 18 erstreckt sich nur unter dem unteren Umfangsbereich der Welle 12 über einen Winkelbereich von weniger als 180°. Auf dem oberen Ende des Lagerbocks 16 ist außerdem ein Gehäuse 25 angeordnet, welches den oberen Bereich des Lageraufbaus einschließt, um Verunreinigung und Verlust von Lagerschmiermittel zu vermeiden. Das obere Ende des Gehäuses 23 trägt Dichtungen 27, die mit dem Umfang der sich drehenden Welle 12 in Eingriff stehen.

Die beiden schwenkbaren Lagerschalen 20, von denen in Fig. 1 die rechte zusätzlich mit dem Bezugszeichen 20' gekennzeichnet ist, stützen die Welle 12 ab. Im allgemeinen verwendet man mehr als die zumindest zwei benötigten Lagerschalen, z. B. vier Lagerschalen, und ordnet diese längs des Wellenum-

fangs in dichtem Abstand zueinander an. Jede Lagerschale 20 weist ein Lagersegment 22 auf, das mit der Welle 12 in abstützendem Eingriff steht. Jede Lagerschale 20 enthält auch ein Stützteil 24, dessen Umfangsbereich kleiner als der des Lagersegmentes 22 <s sein kann und das in axialer Richtung genauso lang ist wie das Lagersegment 22. Das Lagersegment 22 und das Stützteil 24 sind in Umfangsrichtung relativ zueinander verstellbar.

Die radial äußere Oberfläche 26 eines jeden Stützteils ι ο 24 weist eine sphärische oder eine andere konvexe Kontur auf, welche es gestattet, daß die entsprechenden Lagerschalen 20 geringfügig um wenigstens zwei Achsen und vorteilhafterweiie um alle drei Achsen schwenken können, weiche mit r (radial), θ (Umfangsrichtung) und ζ (axial) in den F i g. 1 und 2 bezeichnet sind. Eine derartige Schwenkung wird durch den Fluidfilm hervorgerufen, der zwischen der Fläche 28 des Lagersegments 22 und der Umfangsfläche 15 der Welle ausgebildet ist Die sphärische Oberfläche 26 des Stützteils 24 der Lagerschale 20 drückt gegen das Einsatzstück 21 in der Zyiinderfläche 19 der Lagerahstützung 18.

Die Welle 12 weist am Umfang 15 eine Vertiefung auf und liegt dort auf der Lageroberfläche 28 der Lagerschale 20. Die vertiefte Umfangsfläche 15 ist in axialer Richtung durch Stoßschultern 17A bzw. 175 begrenzt, welche mit Stoßschultern 23A bzw. 23S an den Lagerschalen 20 in Eingriff treten können.

Der Druck im Fluidfilm an der Grenzfläche A zwischen dem Lagersegment 22 und der Welle 12, die im wesentlichen konzentrisch zueinander sind, stützt die Last L ab und ist während eines normalen Laufvorgangs des Mahlwerks auf die Relativbewegung zwischen den Oberflächen 28 und 15 zurückzuführen. Das Fluid wird J5 mit niedrigem Druck für die hydrodynamische Schmierung über Fluidverteilungsaussparungen TSA und 29S zugeführt, die in der Fläche 28 in der Nähe der Kanten 30 bzw. 32 der Schale vorgesehen sind. Während bestimmter Zeiträume, insbesondere wenn das Mahlwerk angefahl en wird, langsam läuft oder zum Stillstand gebracht wird, liegen hinsichtlich des Fluidfilms zwischen Lager und Welle hydrostatische Verhältnisse vor. Das Fluid wird dann mit relativ hohem Druck mittels einer Pumpe durch eine in der Fläche 28 zentral angeordnete Auslaßöffnung 31 der Lagerschale 20 zugeführt. Die Auslaßöffnung 31 ist über geeignete innere Kanäle 33 in der Lagerschale 20 mit einer Hochdruckfluidquelle, beispielsweise einer Hochdruckpumpe P-2 verbunden.

Mit »Vorderkante« wtrd diejenige Kante der geschwenkten Lagerschale 20 bezeichnet, an welcher bei vorgegebener Drehrichtung der Welle 12 ein gegebener Punkt P auf dem Wellenumfang zuerst vorbeiläuft. Dementsprechend wird die Kante der schwenkbaren Lagerschale als »Hinterkante« bezeichnet, welche von dem Punkt P bei derselben Drehrichtung der Welle zuletzt erreicht wird Bei Wellendrehrichtung im Gegenuhrzeigersinn nach F i g. I stellt so die Kante 30 der schwenkbaren Lagerschale 20 die Vorderkante und die Kante 32 die Hinterkante dar, Dreht sich die Welle 12 nach F i g. 1 im Uhrzeigersinn, so stellt die Kante 32 die Vorderkante und die Kante 30 die Hinterkante dar.

Der Fluidfilm zwischen der Lagerschale und der Welle ist während eines normalen Laufvorgangs keilförmig ausgebildet und erstreckt sich von der Vorderkante nach innen. 6er Fluidfilmkeil bildet sich leichter aus, wenn der Schwenkpunkt der Lagerschale weiter von der Vorderkante als von der Hinterkante weg versetzt worden ist.

Das Fluid wird der Grenzfläche A während des normalen Betriebs durch die jeweils nahe der Vorderkante gelegene Fluidverteilungsaussparung 29/1 bzw. 7ΆΒ zugeführt. Diese werden durch geeignete, innere, nicht gezeigte Kanäle in der Lagerschale 20 gespeist, welche mit einer Niederdruckfluidwelle verbunden sind.

Das Lagersegment 22 wäre in Umfangsrichtung sum Stützteil 24 symmetrisch angeordnet, wenn die sich zur Wellenachse erstreckende Mittellinie bezüglich des Umfangs des Lagersegments 22 zur Radiallinie N ausgerichtet wäre (vgl. Fi g. 1), In diesem Fall wäre der Schwenkpunkt der Lagerschale 20 bezüglich der Mitte des Umfangsbereiches des Lagersegments 22 nicht versetzt Gemäß der Erfindung wird die Lagerschale nicht in dieser symmetrischen Anordnung, sondern stets mit relativ zum Stützteil 24 versetztem Lagersegment 22 betrieben. Bei Drehung der Welle '.i: im Uhrzeigersinn befindet sich die Umfangsmitte des Lpgersegments 22 in der Stellung G(Fig. 1), so daß der Schwenkpunkt der Lagerschale 20 in Umfangsrichtung weiter von der Vorderkante 32 der Lagerschale 20 als von der Hinterkante 30 versetzt ist

Dreht sich die Welle 12 im Gegenuhrzeigersinn, wird das Lagersegment 22 relativ zum Stützteil 24 so verschoben, daß die Umfangsmitte des Lagersegments 22 mit der Stellung //zusammenfällt; der Schwenkpunkt der Lagerschale ist dann in Umfangsrichtung in größerem Abstand von der Vorderkante 30 als von der Hinterkante 32 fort versetzt.

Im folgenden werden die Anordnung und das Vorgehen für das Verschieben des Lagersegments 22 relativ zum Stützteil 24 beschrieben, durch welche der Schwenkpunkt relativ zur Umfangsmitte des Lagersegments 22 versetzt werden soll.

Die Auslaßöffnung 31 an der Grenzfläche A kann zusätzlich zum oben erwähnten hydrostatischen Betrieb beim Vorgang der Schwenkpunktverschiebung benutzt werden. An der Grenzfläche B zwischen dem Stützteil 24 und dem Lagersegment 22, die im wesentlichen konzentrisch zueinander sind, ist eine zweite Auslaßöffnung 34 vorgesehen. Sie steht mit Leitungseinrichtungen 36 in Verbindung, welche einen sich durch das Innere des Stützteils 24 erstreckenden Kanal umfassen können. Diese sind mit einer anderen Hochdruckfluidquelle als der mit der Auslaßöffnung 31 in Verbindung stehend .. Quelle, nämlich einer Hochdruckpumpe P-\ verbunden, da beim aus den Auslaßöffnungen 31 und 34 fließenden Druckfluid unterschiedliche Drücke vorliegen können. Die Auslaßöffnung 34 könnte statt im Stütztpi! ?4 im Lagersegment 22 an der Grenzfläche B angeordnet sein.

Die Drücke des D \ickfluids an den AusIaLuffnungen 31 und 34 liegen im Bereich zwischen 35 und 240 bar und müssen nicht gleich sein. Der durch diese Drücke bewirkte Spalt liegt, bei 0,05 bis 0,1 mm.

Wird Druckfluid durch die Auslaßöffnung 34 zur Grenzfläche B geleitet, bewirkt es ein radiales Hochheben des Lagersegments 22 relativ zum Stützteil 24. Die beiden Oberflächen an der Grenzflache A und die beiden Oberflächen an der Grenzfläche B sind im wesentlichen konzentrisch zueinander.

Die zweite Lagerschale mit Bezugszeichen 20' gemäß Fig. 1 besitzt Auslaßöffnungen 3Γ und 34', die den oben beschriebenen Auslaßöffnuneen 31 und 34 entsprechen

und mit separaten Hochdruckpumpen P-3 bzw. P-4 verbunden sind.

Die oben beschriebene Anordnung ermöglicht zwei alternative Vorgehensweisen beim Einstellen des Lagerschalenschwenkpunktes.

Es wird zunächst die erste Vorgehensweise beschrieben. Dazu wird angenommen, daß sich das Lagerseg ment 22 in der Stellung befindet, in der seine Umfangsmitte die Stellung C nach F i g. I (Drehung der Welle 12 im Uhrzeigersinn) besitzt, und daß die Umfangsmitte des Lagersegments 22 in die Stellung // für die Drehung der Welle 12 im Gegenuhrzeigersinn verschoben werden soll.

Die das Lagersegment 22 in einer festen Stellung relativ zum Stützteil 24 halternden Schrauben oder Befestigungseinrichtungen werden dazu entfernt, so daß die beiden Teile relativ zueinander bewegt werden Lg«««., r)_ar.r. .„;_Γίι a_ct Grenzfläche S ein Druckfluid ben. Das Stütz.teil 24 und das Lagersegment 22 müssen hierfür relativ zueinander bewegt werden können. Es wird angenommen, daß sich die Umfangsmitte des Lagersegments 22 in der Stellung C für eine Drehung der Welle 12 im Uhrzeigersinn befindet und daß der Schwenkpunkt für eine Drehung der Welle 12 im Gegenuhrzeigersinn eingestellt werden soll. Es wird Druckfluid zur Grenzfläche B durch die Auslaßöffnung 34 und dann Druckfluid zur Grenzfläche A durch die Aiislaßöffnung 31 geleitet, wodurch das l.agersegment 22 relativ zum Stütz.teil 24 und die Welle relativ zum l.agersegment hochgehoben wird.

Dann wird eine Kraft in Unifangsrichtung im Uhrzeigersinn auf das l.agersegment 22 ausgeübt und dieses längs eines Abschnitts gleich X + V bewegt, wodurch die Umfangsmitte des Lagersegments 22 aus der Stellung G in die Stellung /Vbewegt wird; als letztes

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durch die Auslaßöffnung 34 zugeführt. Die Welle 12 wird im Uhrzeigersinn um einen Umfangsabschnitt gedreht, der gleich X + Kist und den Abstand zwischen der Stellung G und der Stellung H darstellt. Das Lagersegment 22 wird mit der Welle 12 aufgrund der durch das Mahlwerkgewieht bedingten Reibungskraft /wischen der Welle 12 und der Lageroberfläche 28 des Lagersegments 22 mitbewegt. Nach der Einstellung werden das Lagersegment 22 und das Stütz.teil 24 wieder miteinander in einer festen Stellung relativ zueinander befestigt und verbleiben in der eingestellten Stellung, bis diese wieder geändert werden soll.

Für eine Verschiebung des Lagersegments zwecks Drehung der Welle 12 im Uhrzeigersinn werden Schritte ähnlich den eben beschriebenen durchgeführt.

Die bei einer einzigen Lagerschale 20 beschriebenen einzelnen Schritte dieses Vorgehens können normalerweise bei sämtlichen Lagerschalen 20 gleichzeitig angewendet werden. Soll jeweils nur eine einzige Lagerschale 20 eingestellt werden, so kann man für diesen Zweck das Druckfluid der Grenzfläche A der l.agerschalen 20 zuleiten, die zum gegebenen Zeitpunkt nicht eingestellt werden sollen. Man kann die Lagerschalen 20 so einzeln einstellen. Die Einstellung erfolgt für alle Lagerschalen gleich.

Im folgenden wird die zweite Vorgehensweise zur Einstellung des Lagerschalenschwenkpunktes beschriewieder aneinander befestigt.

Befindet sich die Umfangsmitte des Lagersegments 22 in der Stellung Wund soll der Schwenkpunkt wieder für eine Drehung der Welle 12 im Uhrzeigersinn eingestellt werden, so werden Schritte entsprechend der obenstehenden Vorgehensweise durchgeführt.

Wie bei der ersten Vorgehensweise können diese bei einer einzigen Lagerschale 20 beschriebenen Schritte entwcdf " gleichzeitig bei sämtlichen Lagerschalen durchgeführt werden, oder es kann alternativ dazu jeweils eine Lagerschale eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt für alle Lagersrhalen gleich.

Bei den vorgehend beschriebenen Vorgehensweisen zur Einstellung wurde davon ausgegangen, daß das .Stützteil 24 in einer im wesentlichen festen Umfangsposition bleibt und daß das Lagersegment 22 in Umfangsrichtung relativ zum Stützteil 24 bewegt wird, wodurch die Stellung des Schwenkpunktes relativ zur Vorderkante 30 bzw. 32 eingestellt wird.

Die Einstellung des Schwenkpunktes kann vorteilhafterweise auf beide Vorgehensweisen erfolgen, wenn das Mahlwerk beladen ist.

Als Fluid kann das zum Schmieren der Lagerschale 20 verwendete Ol oder ein anderes hydraulisches Hluid mit ähnlicher Viskosität verwendet werden, mit welchem die Teile an den Grenzflächen .4 und B auf die oben beschriebene Weise hochgehoben werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   J, Radialgleitlager for eine Welle mit in beiden Wellendrehrichtungen begrenzt verschiebbaren Lagersegmenten, von denen jedes mit einem an der Lagerabstützung befestigten Stützteil lösbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützteil (24) auf der Lagerabstützung (18) begrenzt und verschwenkbar angebracht ist und daß an die Grenzfläche (B) zwischen dem Lagersegment (22) und dem Stützteil (24) ein beide Teile voneinander abhebendes Druckfluid zuleitbar ist
2. 2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch an die Lagergrenzfläche (A) zwischen dem Lagersegment (22) und dem Wellenumfang (15) ein beide Teile voneinander abhebendes Druckfluid zuleitbar ist
3. 3. Gleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß für beide Druckfluide getrennte Hochdruckpumpen (Pl, P3 bzw. P2, P4) vorgesehen sind.