DE2559393C3

DE2559393C3 - Device for heating and cooling shaft bearings to be tested in a high vacuum chamber

Info

Publication number: DE2559393C3
Application number: DE19752559393
Authority: DE
Inventors: Hermann Ing.(grad.) 8000 München; Saatze Kuno Dipl.-Ing 8080 Emmering; Bauereiss Adolf 8000 München Trattner
Original assignee: Ausscheidung aus: 25 20 719 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München
Filing date: 1975-05-09
Publication date: 1977-10-06

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen und Kühlen von in einer I lochvakuumkammcr zu prüfenden Wellenlugern, bestehend aus einer das Prüflager aufnehmenden, innerhalb der Hochvakuumkaminer gelagerten, motorisch angetriebenen Welle, sowie aus einer das zu prüfende Wellenlager erwärmenden Heizung.The invention relates to a device for heating and cooling in a I hole vacuum chamber Waveguides to be tested, consisting of a test bearing accommodating within the high vacuum chamber motor-driven shaft, as well as one that heats the shaft bearing to be tested Heater.

Es ist bekannt, die verschiedensten Materialien und Vorrichtungen unter »Weltraumbedingungen« zu prüfen. Zum Prüfen von Kugellagern ist es ferner bekannt, diese in einer Hochvakuumkammer unter einer Last zu betreiben und in einem Druckbereich von 10° bis 10" Torr zu prüfen. Die Kühlung der Hochvakuumkammern erfolgt mittels flüssigem Stickstoff oder Helium. In einer bekannten Ausführung besteht die Vorrichtung zum Prüfen von Wellenlagern aus einer etwa kubischen Hochvakuumkaminer, in der eine von einem Elektromotor angetriebene, das Prüflager aufnehmende Welle drehbar gelagert ist. In der Hochvakinimkammcr ist eine das Prüflager erwärmende Widerstands-Heizung angeordnet, mittels welcher das Prüflagcr durch Strahlung erwärmt wird.It is known to test a wide variety of materials and devices under "space conditions". For testing ball bearings, it is also known to place them in a high vacuum chamber under a load operate and test in a pressure range of 10 ° to 10 "Torr. The cooling of the high vacuum chambers takes place using liquid nitrogen or helium. In a known design, the device for testing shaft bearings consists of an approximately cubic High vacuum chamber in which an electric motor-driven shaft accommodates the test bearing is rotatably mounted. In the Hochvakinimkammcr is a resistance heater heating the test bearing is arranged, by means of which the test bearing is carried out Radiation is heated.

Thermisch hochbelastbare und unter Hochvakuum arbeitende Wellenlagcr kommen mannigfach zur Anwendung. Bei den bekannten Hochvakuumkammern zum Prüfen von Wellenlagern besteht der Nachteil, daß das Verhalten des Prüllagers unter einer thermischen Last nicht hinreichend prüfbar ist; es sind keine Maßnahmen vorgesehen, die beim Prüfbetrieb entstehende Wärme aus der Hochvakuumkammer und von den Einbauten sowie vom Prüfling abzuführen. Die bekannten Hochvakuumkammern der vorstehenden Art können daher nicht mit einer auf das Prüflager aufzubringenden wechselnden thermischen Last betrieben werden.Shaft bearings that can withstand high thermal loads and operate under a high vacuum are used in many ways Application. In the known high vacuum chambers for testing shaft bearings there is the disadvantage that the behavior of the test bearing under a thermal Load is not sufficiently verifiable; no measures are provided that arise during testing Dissipate heat from the high vacuum chamber and from the internals as well as from the test item. the known high vacuum chambers of the above type can therefore not with one on the test bearing to be applied changing thermal load are operated.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die einleitend genannte Vorrichtung derart weiterzubilden, daß die Wärme in einer gewünschten bemessenen Größe auf das Prüflager anbringbar und die Wärme vom Prüflager bzw. aus der I lochvakuumkammer ableitbar ist.It is the object of the invention to develop the device mentioned in the introduction in such a way that the heat in a desired dimensioned size can be attached to the test bearing and the heat from the test bearing or from the I hole vacuum chamber can be derived.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Wellenzapfen beheizbar und die Welle mit sich radial erstreckenden Kühlrippen versehen ist, zwischen denen ortsfeste Kühlbacken ungeordnet sind, die mit einem Flüssigkeilskühler in Verbindung stehen.This object is achieved according to the invention in that the shaft journal can be heated and the shaft is provided with radially extending cooling fins, between which stationary cooling jaws are disordered, which are connected to a liquid wedge cooler.

Durch diese erfinderische Ausbildung der Vorrichtung wird einerseits gewährleistet, daß über den Wellenzapfen, und zwar unmittelbar durch Wärmeleitung das zu prüfende Lager beheizbar ist, daß aber andererseits auch die vom Lager und von der Welle aufgenommene Wärme nunmehr ableitbar ist. Die von den Kühlrippen ausgehende Wärmestrahlung trifft unmittelbar die Kühlbacken, welche von der rotierenden Welle ein Großteil der Wärmestrahlung aufnehmen, die nunmehr über den außerhalb des I lochvakuumbehälters angeordneten Kühler ableitbar ist. Die Welle selbst ist mindestens teilweise kühlbar; vorzugsweise sind die Wellenlager kühlbar. Die Temperatur des Prüflagers ist mitteis eines außerhalb der HOchvakuiimkammer angeordneten Strahlungsmeßgerätes meß-, Steuer- und regelbar. Besonders vorteilhaft ist es, als Heizung zum Erwärmen des das Prüflagcr aufnehmenden Wellenzapfens eine induktive Heizung zu verwenden. Eine derartige Heizung ist gut Steuer- und regelbar.This inventive design of the device ensures on the one hand that over the Shaft journal, the bearing to be tested can be heated directly by conduction, but that on the other hand, the heat absorbed by the bearing and by the shaft can now also be dissipated. The from Thermal radiation emanating from the cooling fins directly hits the cooling jaws, which are generated by the rotating Wave absorb a large part of the heat radiation, which is now via the outside of the Ihole vacuum container arranged cooler can be derived. The shaft itself can be at least partially cooled; preferably the shaft bearings can be cooled. The temperature of the test bearing is in the middle outside the high vacuum chamber arranged radiation measuring device can be measured, controlled and regulated. It is particularly advantageous as Heating to use an inductive heater to heat the test bearing receiving the shaft journal. Such a heater is easy to control and regulate.

In den Zeichnungen sind eine gemäß der Erfindung gebildete Vorrichtung sowie Einzelheiten hierzu dargestellt. In the drawings, a device formed according to the invention and details thereof are shown.

F i g. I zeigt einen Querschnitt durch den Hochvakuumbehälter 1 mit der darin angeordneten Vorrichtung 2 zum Prüfen von Wellenlagern. Die Hochvakuumkammer besteht aus einem mittels eines Deckels 3 geschlossenen, nahezu zylindrischen Gehäuse, welches über einen Stutzen 4 mit einer hier nicht dargestellten, an sich bekannten Vorrichtung 5 zum Erzeugen eines Hochvakuums verbunden ist. Ein von einem Elektromotor angetriebener Kupplungszapfen 6 steht über eine Klauenkupplung 7 mil einer an sich bekannten Magnetkupplung 8 in Verbindung, wobei hier unter dem Einfluß des magnetischen Feldes die ebenfalls Magnete tragende und vom Hochvakuumbehälter umschlossene Läuferwelle 9 in Umdrehung versetzt wird. Innerhalb des Hochvakuumbehälters ist auf einer Bühne 10 ein Lagerbock 12 angeordnet, der die Lager 13 für die Welle 9 trägt. Die Welle 9 ist an ihrem vorderen Ende verjüngt und trägt auf ihren Wellenzapfen 15 das Prüflager 16. Eine zum Auftragen der Prüflast dienende Fassung 17 umgreift das Prüflager. Mit der Fassung steht ein Käfig 18 in Verbindung, in dem eine Hochfrequenzspule 20 angeordnet ist, die mit einem — hier nicht dargestellten — Hochfrequenzerzeuger in Verbindung steht. Durch induktive Erwärmung des Lagerzapfens 15 wird auch das Lager 16 erwärmt. Die Temperatur des Lagers ist mittels eines Strahlungsmeßgerätes 21 erfaßbar. Steuer- und Regelgerätschaften zur Steuerung und Regelung der Temperatur sind an sich bekannt und nicht Gegenstand dieser Erfindung. In der Wandung 22 des Hochvakuumbehälters 1 ist ein Fenster 23 eingebracht. Die Wärmestrahlung des Lagers wird mittels eines Spiegels 24 auf das außerhalb der Hochvakuumkammer angeordnete Strahlungsmeßgerät geleitet. Ein weiteres Beobachtungsgerät 39 ist durch die Wandung 22 des Hochvakuumbehälters geführt und dient zur Beobachtung des Lagerverhaltens während des Versuchsbetriebes.F i g. I shows a cross section through the high vacuum container 1 with the device 2 arranged therein for testing shaft bearings. The high vacuum chamber consists of an almost cylindrical housing closed by means of a cover 3, which Via a connecting piece 4 with a device 5, not shown here, known per se for generating a High vacuum is connected. A coupling pin 6 driven by an electric motor stands over a Claw coupling 7 with a known magnetic coupling 8 in connection, here under the Influence of the magnetic field which also carries magnets and is enclosed by the high vacuum container Rotor shaft 9 is set in rotation. Inside the high vacuum container is a stage 10 Bearing block 12 is arranged, which carries the bearings 13 for the shaft 9. The shaft 9 is at its front end tapers and carries the test bearing 16 on its shaft journal 15. One used to apply the test load Version 17 encompasses the test bearing. With the version is a cage 18 in connection, in which a High-frequency coil 20 is arranged, which is connected to a - high-frequency generator in FIG Connection. The bearing 16 is also heated by inductive heating of the bearing journal 15. the The temperature of the bearing can be detected by means of a radiation measuring device 21. Control and regulating equipment for Control and regulation of the temperature are known per se and are not the subject of this invention. In the A window 23 is made in the wall 22 of the high vacuum container 1. The heat radiation of the bearing is by means of a mirror 24 on the radiation measuring device arranged outside the high vacuum chamber directed. Another observation device 39 is guided through the wall 22 of the high vacuum container and serves to observe the bearing behavior during the test operation.

Wie ersichtlich, ist die Welle 9 im nahen Bereich der Vorrichtung 2 mit Lamellen 25 versehen; /wischen den Lamellen ragen Kühlbacken 26, welche die Welle 9 U-förmig umgreifen. Wird mittels der Induktionsspule 20 der Wellenzapfen 15 aufgeheizt — und somit das Prüflager 16 themiiseh belastet — so erwärmt sich auch die Welle 9. Die Lamellen 25 erwärmen sich daher; die von den Lamellen abgestrahlte Wärme wird von den Kühlbacken 26 aufgenommen. Lcizlere Backen stehen mit einem vom Kühlwasser durchflossenen Gehäuse 27 in Verbindung.As can be seen, the shaft 9 is provided with lamellae 25 in the vicinity of the device 2; / wipe the Lamellae protrude cooling jaws 26 which surround the shaft 9 in a U-shape. Used by means of the induction coil 20 the shaft journal 15 is heated - and thus the test bearing 16 is subjected to themiiseh - so also heats up the shaft 9. The lamellae 25 therefore heat up; the heat radiated from the fins is used by the Cooling jaws 26 added. Lcizlere cheeks stand with a housing 27 through which the cooling water flows.

Fig. 2 zeigt eine Sektion der Prüfvorrichtung 2 innerhalb des Hochvakuun.behälters 1. Kühlwasser 28 wird über einen Stutzen 29 in Pl'eilrichtung durch einen das Wellenlager 13 aufnehmenden Lagerbock 30 geleitet. Die im Lagerbock angeordiieien Kühlkanäle 31 dienen /iir Ableitung tier von den Lagern 13 aufgenommenen Wärme. Ober ilen Kanal 32 flieht das Kühlwasser einerseits in den die Kühlbacken 2fi tragenden Kühler 27 und andererseits über die Rohrleitung 33 zum gegenüberliegenden — hier nicht dargestellten — /weilen Wellenlager. Die Rückleitung ties Kühlwassers erfolg! über die Leitung 34. die über ein T-Stück 35 mit der Kühlwasserriicklaufleiiiing 36 und 37 verbunden ist.FIG. 2 shows a section of the test device 2 within the high vacuum container 1. Cooling water 28 is via a connecting piece 29 in the direction of the plunging through a bearing block 30 receiving the shaft bearing 13 directed. The cooling channels 31 arranged in the bearing block serve / iir discharge animal from the camps 13 absorbed heat. On the one hand, the cooling water flows through the duct 32 into the cooling jaws 2fi bearing cooler 27 and on the other hand via the pipe 33 to the opposite - not here shown - / while shaft bearings. The return of the cooling water success! over the line 34. the over a T-piece 35 with the cooling water return line 36 and 37 connected is.

Das in tier Fassung 17 gehaltene Prüflager ist durch ilen freien Raum 38 /wischen der 1 loehfrei|uen/.spule 20 und dem Käfig 18 zu beobachten; dieser Raum dient aber auch als Meßslrecke zur Ausbreitung der Wärmestrahlung zum Slrahlungsmeßgeräl 21 (F i g. I).The test bearing held in tier 17 is through ile free space 38 / wipe the 1 hole-free / .coil 20 and watch the cage 18; but this space also serves as a measuring distance for the expansion of the Thermal radiation to the radiation measuring device 21 (Fig. I).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Palent claims:

1. Device for heating and cooling in a high vacuum chamber to be tested shaft bearings, consisting of a test bearing accommodating, stored inside the high vacuum chimney, motorized L-driven shaft, as well as from a das to be tested shaft bearings heating heating, d a characterized in that the shaft journal (15) heatable and the shaft (9) mil S'ch radially extending cooling ribs (2.5) is provided, between which stationary cooling jaws (26) are arranged which are connected to a liquid cooler (27).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the test bearing (16) receiving Shaft journal (15) is surrounded by an induction coil (21).

3. Device according to claims I and 2, characterized in that the temperature of the test bearing (16) by means of a radiation measuring device (21) arranged outside the high vacuum chamber (1) can be measured, controlled and regulated.

4. Apparatus according to claim I, characterized in that the shaft bearing (13) for receiving the the test bearing (16) bearing shaft (9) can be cooled and the temperature of the shaft bearings by means of each a thermocouple (14) can be monitored.