DE2827993C2 - Radial nachstellbare hydrostatische Radiallagerstelle für rotierende Teile - Google Patents

Description

einfache Möglichkeit zur Einfügung eines Lastmeßgebers geboten wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Radiallagerstelle mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.

Die spezielle Ausbildung des Zwischengliedes und dessen Zusammenwirken mit der Lagerplatte und dem Lagerfuß über durch Drucktnschen gebildete hydrostatische Lager zentrieren sich alle Teile der Radiailagerstelle rückwirkungsfrei automatisch von selbst und sind dabei in ihrer Lage dauernd fixiert, ohne daß für die keilförmig ausgebildete Lagerplatte irgendwelche Seitenführungselemente erforderlich wären. Ein Verrutschen der Lagerteile ist trotz der vorteilhaften Verwendung der Keilflächen nicht möglich.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Radiallagerstelle wird zwischen der keilförmigen Lagerplatte 12 und dem hydraulischen Stellorgan 21 ein Lastmeßgeber 26 angeordnet. Dieser kann zur Feststellung der Belastung der Lagerstelle dienen und auch zur Gleichhakung der Belastungen aller Lagerstellen verwendet werden. Aus der Belastung der Lagerstelle läßt sich auch das Gewicht des gelagerten Teils bestimmen.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Radiallagerstelle werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Radiallager mit vier hydrostatischen Lagerstellen in Ansicht, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 ausschnittsweise einen Schnitt der Linie H-II der Fig. 1,

F i g. 3 eine gegenüber F i g. 2 andere Ausführungsform und

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform der hydrostatischen Lagerstelle.

Fig. 1 zeigt ein Radiallager mit vier hydrostatischen Lagerstellen, auf denen der untere Bereich des Laufrings 10 z. B. eines Drehrohrofens 11 gelagert ist. Über die Länge des Drehrohrofens 11 gesehen sind mehrere solcher Radi ..Ilager angeordnet. Aufgrund hoher thermischer Wechselbeanspruchungen kann der gleitbeweglich abgestützte Laufring 10 unrund werden. Das gesamte Drehrohr kann auch an einer bestimmten Stelle durchhängen. Dann muß Sorge dafür getragen werden, daß alle Lagersteller, des bzw. der Radiallager immer ganz g'eichmäßig belastet werden. Gleichzeitig besteht oft der Wunsch, den Gewichtsinhalt des gelagerten Drehrohres zu kennen.

Jede Lagerstelle hat eine Lagerplatte 12, die eine mit hydraulischem DruckmitH. z. B. Drucköl gespeiste Tasche 13 aufweist. Zwischen der an die Außenkontur des Laufrings !0 angepaßten Lagerfläche der Lagerplatte 12 und der Außenwand des Laufringes wird ein hydraulisches Druckpolster gebildet. An ihrer gegenüberliegenden Seite weisi die Lagerplatte 12 eine ebene Keilfläche 14 auf. die mit einer entsprechenden Keilfläche eines Zwischenteils 15 zusammenwirkt, das an seiner Unterseite eine Kalottenfläche 16 aufweist, mittels der sich die Lagerplatte taumelbeweglich an eine:n ortsfesten Lagerfuß 17 abstützt.

Wie insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht, sind der Keil der Lagerplatte 12 bzw. deren Nachstellrichtung parallel zur Drehachse des Drehrohres 11 angeordnet. Zwischen den zusammenwirkenden Keilflächen ist eine Üruckcitasche i» angeordnet, während zwischen dem Zwischenteil 15 una dem Lagerfuß 17 ebenfalls eine Drucköltasche 19 angeordnet ist. Im Gegensatz zu F i jj. 2 stütz! sich beim Ausführungsbeispiel der F i g. 3 das Zwischenteil 15a über eine Kugel 20 taumelbeweglich am Lagerfuß ab.

Mit der größeren Stirnseite der keilförmigen Lagerplatte 12 ist ein aus einer Kolben-Zylindereinheit bestehendes hydraulisches Stellorgan 21 verbunden, das in Keilnachstellrichtung angreift. Alle Teile jeder hydrostatischen Lagerstelle zentrieren sich rückwirkungsfrei automatisch immer von selbst und sind dabei in ihrer Lage immer fixiert, ohne daß insbesondere für den hydrostatischen Keil 12 Seitenführungselemente notwendig sind. Ein Verrutschen der Lagerteile ist nicht möglich.

Nach F i g. 1 sind die beiden äußeren hydrostatischen Lagerstellen »Festlager«, das heißt in radialer Richtung festgelegt, um die Lage der Rotationsachse des gelagerten Drehrohrs 11 eindeutig definieren zu können, während die beiden inneren Lagerstellen über das hydraulische Stellorgan 21 in radialer Richtung nachstellbar sind. Jede hydrostatische Lagerstein wird über eine Hauptzuführungsleitung 22, die mit einem Ölrücklaufbehälter 22a verbunden ist, und über >;weils eine eigene angetriebene Pumpe 23 und Ölleitung 2 5 mit Drucköl versorgt. Die Ansteuerung des hydraulischen Stellorgans 21 der radial nachstellbaren Lagerstellen erfolgt über Leitung 25 über den Druck in der Drucköltasche 19 der jeweils festen äußeren hydrostatischen Lagerstelle, so daß die in radialer Richtung erfolgende Nachstellung der beiden inneren Lagerstellen vom hydrostatischen Druck an den äußeren »Fes'.lagern« abhängig

Nach F i g. 4 ist das kalottenförmige Zwischenteil 15 symmetrisch ausgebildet und in Lastrichtung angeordnet.

Nach Erreichen eines bestimmten Öldruckes hebt das Drucköl das gelagerte schwere Machinenteil an und das Öl tritt durch den Spalt zwischen der Drucköltasche 13 und dem gelagerten Laufring 10 frei aus und wird über nicht dargestellte Leitungen zum Ölrücklaufbehälter 22a zurückgeleitet. Das hydraulische Stellorgan 2i wirkt

im Übersetzungsverhältnis des Keils 12 (z. B. 1 : 100) auf diesen ein. Da bei diesem Zahlenbeispiel die Keilverstellkraft nur ν,οο der auf den Keil 12 einwirkenden Radialbelastung beträgt, kann diese kleine Verstellkraft mit einer entsprechend kleinen Kolbenfläch;· bewerk- stelligt werden, wodurch mit Vorteil drs hydraulische Stellorgan 21 vergleichsweise sehr klein gebaut sein kann. Wird eine Lagerstelle vom gelagerten Drehrohr 10, 11 zu wenig oder zu stark belastet, wird der dabei auftreiende Differenzdruck sofort automatisch dadurch ausgeglichen, daß die z. B. zu wenig belastete Lagerstelle durch Nachstellen der keilförmigen Lagerplatte 12 angehoben wird, bis der Differenzdruck beseitigt ist, wobei zum Druckausgleich gleichzeitig die übrigen keilförmige« Lagerplatten abgesenkt werden können. Auf jeden Fall lassen sich Ungenauigkeiten im Rundlauf des gelagerten Rotationskörpers durch die Beweglichkeit der Keile 12 sofort ausgleichen, wobei automatisch die Wirkung eintritt, daß eine gleichmäßige Verteilung der radialen Kräfte au^f jede einzelne Lagerstelle gewährleistet ist, so daß Abweichungen des Rotationskörpers vom Rundlauf vollautomatisch kompensiert werden können.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann zwischen der keilförmigen Lagerplatte 12 und dem hydraulischen Stellorgan 21 ein Lastmeßgeber 26 angeordnet sein, z. B. eine Druckmeßdose oder ein Dehnungsmeßstreifengeber, der den Ölarbeitsdruck der eingestellten hydrostatischen Lagerstelle mißt, wodurch

auch der Gewichtsinhalt des gelagerten Drehrohrs 11 bestimmbar ist. /.urGleichhaltungder Belastungen aller Lagerstellen kann der Lastmeligeber 26 mit dem hydraulischen Stellorgan 21 über einen nicht dargestellten Regler verbunden sein, der bei einer Islwert-Sollwertregelabweichung den Arbeitsdruck des Stellorgans 21 regelt. In diesem Fall ist die Druckolzufuhr /um Stellorgan 21 vom Druck in den Lagerschmiertaschen getrennt. Von dieser Möglichkeit wird besonders dann Gebrauch gemacht, wenn das Gesaminiveau des gelagerten Drehrohrs 11 geändert werden soll. In diesem KaII der Niveauregelung sind ferner alle zu einem Radiallager zusammenfaßten hydrostatischen Lagersiellcn in radialer Richtung nachstellbar.

Die Anwendungsgebiete tier vorliegenden Erfindung sind nicht auf das Ausführungsbeispiel beschrankt. So kann die Erfindung z. B. bei einem Walzwerk zur Höheneinstellung einer schweren Walze und zur Einstellung eines immer konstanten Waizenspaites eingesetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Radial nachstellbare hydrostatische Radiallagerstelle für rotierende Teile, insbesondere für schwere Maschinenteile wie Drehtrommeln, mit einer gegen den rotierenden Maschinenteil nachstellbaren Lagerplatte, die an ihrer Oberseite konkav gewölbt der Außenkontur des gelagerten Maschinenteils angepaßt ist und eine mit hydraulischem Druckmittel gespeiste erste Druckmitteltasche aufweist, wobei die Lagerplatte über eine zweite Druckmitteltasche ihrerseits gegenüber dem Lagerfuß hydrostatisch abgestützt und taumelbeweglich gelagert ist und beide Druckmitteltaschen an eine gemeinsame Druckmittelzuführleitung angeschlossen sind, sowie mit einem hydraulischen Stellorgan, das an der Lagerplatte angreift, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

— der Lagerfuß weist ein eine Keilfläche (14) tragendes Zwischenglied auf (15, i5a), das sich über eine Kalottenfläche (16), gegebenenfalls über eine Kugel (20), am ortsfesten unteren Teil des Lagerfußes (17, 17«jJ abstützt,

— die Unterseite der Lagerplatte (12) als auch die Oberseite des Zwischengliedes (15,15ajsind als ebene Keilflächen (14) ausgebildet, wobei zwischen den zusammenwirkenden Keilflächen die zweite Druckmitteltasche (18) angeordnet ist,

— an einer Stirnseite der keilförmigen Lagerplatte (12) greitt das hydraulische Stellorgan (21) in Keilnachstellrichttng pa;jllel zur Drehachse des rotierenden Maschinenteils (11) an.

2. Radiallagerstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der keilförmigen Lagerplatte (12) und dem hydraulischen Stellorgan (21) ein Lastmeßgeber (26) angeordnet ist.

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Die Erfindung betrifft eine radial nachstellbare hydrostatische Radiallagerstelle für rotierende Teile gemaß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Schwere rotierende Maschinenteile großer Abmessungen wie z. B. die Laufringe und Laufkränze von Trommeln, wie Drehrohröfen, hohl ausgebildete Lagerzapfen bzw. Hohlwellen und dergleichen, werden in zunehmendem Maße hydrostatisch gelagert. Diese rotierenden Maschinenteile können aufgrund der großen Abmessungen, Belastungen und thermischen Beanspruchungen elastische Verformungen erfahren, und außerdem sind Fertigungstoleranzen zu berücksichtigen, so daß diese Maschinenteile nicht immer ganz genau rund laufen. Um das schwere Maschinenteil unter diesen Bedingungen gleichmäßig lagern zu können, ist es bekannt, ein hydrostatisches Lager mit mehreren einzelnen hydrostatischen Lagerstellen auszubilden, die mit ihrer Lager- bzw. Lauffläche einzeln hydraulisch nachstellbar den rotierenden Maschinenteil gleitbeweglich abstützen. Bei einem solchen bekannten Lager kann der Lagerhub der Lagerstelle, die aus einem ortsfesten Lagerfuß und einer hydraulisch gegen den rotierenden Teil nachstellbaren Lagerplatte besteht, über eine hydraulisch beaufschlagbare Stützmembrane in Bclastungsrichtung nachgestellt werden (DE-OS 26 04 889). Diese bekannte Lagerstelle hat nur einen sehr kurzen Stellweg und ist in ihrer Anwendbarkeit vorzugsweise auf den Ausgleich von Lagerluft beschränkt, so daß sie nicht mit Sicherheit Abweichungen des gelagerten Körpers, z. B. Drehrohrs, vom Rundlauf kompensieren kann derart, daß alle hydrostatischen Lagerstellen eines hydrostatischen Radiallagers immer gleich belastet werden. Die Stützmembrane ist außerdem gegen Zerstörung anfällig und erlaubt kein genügendes Dämpfungsvc rhalten des Lagers.

Die DE-OS 20 49 402 beschreibt eine gattungsgemäße hydrostatische Radiallagerstelle. Der untere Teil der Lagerplatte ist dabei kolbenförmig ausgebildet, wobei seine Umfangsfläche etwas in axialer Richtung gewölbt ht. Dieser untere Teil der Lagerplatte wird von einem zylindrisch ausgebildeten Lagerfuß aufgenommen, wobei ein Kolbenring für den dichten Sitz des Kolbens im Zylinder sorgt. Diese Führung erlaubt nicht nur eine axiale Verschiebung der Lagerplatte sondern auch eine gewisse Schwenk- oder Kippbewegung für eine Anpassung an Lageänderungen der zu lagernden Achse. Über eine Druckleitung wird zwischen die obere Stirnfläche Druckflüssigkeit eingeleitet, die die Lagerplatte axial verschieben kann. Die auf der Lagerstelle ruhende Belastung wird zum wesentlichen Anteil durch die im Zylinderraum zwischen Lagerplatte und Lagerfuß befindliche Druckflüssigkeit lufgenommen. Wenn der hydraulische Lagerdruck abgeschaltet ist, liegt die Lagerplatte auf einer Kugel auf, die zentral zwischen der Unterseite der Lagerplatte und der Oberseite des Lagerfußes in kartenförmigen Sitzflächen angeordnet ist. Die Kugel 25 ruht während des Betriebs auf der schalenförmig eingewölbten Stirnseite einer Kolbenstange, die durch einen unter Druck setzbaren, im Lagerfuß angeordneten Kolben die Kugel gegen die Unterseite der Lagerplatte drücken kann, wodurch die Lagerplatte stärker gegen den zu lagernden Laufring herangebracht wird. Über die Kugel wird somit lediglich ein zusätzlicher Druck auf die Lagerplatte ausgeübt, sie dient aber nicht als Lagerung für eine eventuelle geringfügige Schwenkoder Kippbewegung. Vielmehr dien! der Druck in der eingeleiteten Druckflüssigkeit im wesentlichen zur Aufrechterhaltung der Spaltweite zwischen der Oberseite der Lagerplatte und der Lagerfläche des Laufrings. Dies bedeutet aber weiter, daß die gesamte Belastung auf die Druckflüssigkeit ausgeübt wird.

Die DE-PS 44 315 beschreibt ein Zapfenlager mit selbsttätiger Zulaufregelung von Druckflüssigkeit, wobei die mit ihrer Oberseite direkt am Zapfen anliegende Lagerschale eine ebene Unterseite besitzt, die mit der einen Fläche eines Keiles in Anlage ist, dessen andere Fläche sich am Lagerfuß abstützt. Es ist keine hydrostatische Lagerung vorgesehen. Ein Stellglied, das unter Belastung des Zapfens steht, kann ein Ventil für eine Druckflüssigkeit öffnen, die auf einen Kolben wirkt, über den der Keil verstellt werden kann. Aufgrund der fehlenden hydrostatischen Lagerung zwischen der Lagerschale und dem Keil sowie zwischen dem Keil und dem Lagerfuß ist eine erhebliche Reibung vorhanden, so daß eine genaue und laufende Regelung nicht möglieh ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine radial nachstellbare hydrostatische Radiallagerstelle zu schaffen, bei der die radiale Nachstellung ohne Änderung der Spaltweite des hydrostatischen Lagers erfolgt, die sich in bezug auf das gelagerte Teil immer selbst zentriert und trotzdem einfach aufgebaut und betriebssicher ist. Ferner soll die Anordnung so getroffen sein, daß eine