-
Lageranordnung für einen rotierenden Körper insbesondere
-
mit großem Durchmesser.
-
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für einen rotierenden Körper,
insbesondere mit großem Durchmesser, mit mindestens einem die Lagerfläche des Körpers
aufnehmenden Lagerelement, welches die eingeleiteten Kräfte auf ein festes Widerlager
überträgt, wobei das Lagerelement gegenüber dem Widerlager durch eine im wesentlichen
auf Zug beanspruchte Halterung festgelegt ist.
-
Die Lagerung eines rotierenden Körpers mit großem Durchmesser, wie
beispielsweise Drehrohröfen, Wasch- und/oder Läutertrommeln, Trockentrommeln, Rohrmühlen
etc. bietet insofern erhebliche Schwierigkeiten, als solche Körper, beispielsweise
mit Durchmessern bis zu einigen Metern und Längen bis zu über 100 m nicht mit der
mechanischen Präzision, beispielsweise einer Maschinen-Welle, gefertigt werden können,
und weil sie zusätzlich hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen, welche
zu Deformierungen sowohl in axialer wie auch in radialer Richtung führen können,
sowie darüber hinaus gegebenenfalls äußerst rauhen Betriebsbedingungen ausgesetzt
sind.
-
Das kann in der Praxis dazu führen, daß Laufflächen eines solchen
Körpers sowohl eine Taumelbewegung ausführen, als auch unrund sind.
-
Die Technik begegnet diesen Schwierigkeiten mit sehr aufwendigen Konstruktionen.
So wurde beispielsweise vorgeschlagen, einen Lagerbock über mindestens drei in zueinander
senkrecht stehenden Koordinatenrichtungen ausgerichtete Druckmittelzylinder am Fundament
abzustützen.
-
Dies bedeutet daß bei der vorgeschlagenen Ausführung für jeden Freiheitsgrad
wenigstens ein Druckmittelzylinder für eine Führung der Pendelbeweglichkeit in diesem
Freiheitsgrad benötigt wird. (DE-OS 26 32 460) Dennoch bleibt auch bei diesem aufwendigen
Vorschlag die selbsttätige Anpassung eines Lagerelementes bei Abweichungen des rotierenden
Körpers vom Rundlauf oder von der Rotationsachse ein nur unvollkommen gelöstes Problem.
-
Eine andere bekannte Anordnung (US-PS 3,2535300) sieht eine Anzahl
von Stützelementen in Form von schweren hydraulischen Kolben-Zylindereinheiten vor,
auf welchen die Lagerelemente mittels Kugelkalotten pendelbeweglich angeordnet sind.
-
Der außerordentlich hohe Aufwand solcher oder ähnlicher Konstruktionen
wird jedoch als Nachteil empfunden, darüber hinaus ist die hydraulische Anlage wartungsintensiv
und störempfindlich.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lageranordnung zu schaffen, welche
die Forderung nach genügend freier Beweglichkeit der Lagerelemente zur Selbsteinstellung
in Bezug auf Abweichungen des rotierenden Körpers vom Rundlauf sowie in Bezug auf
Taumelbewegungen und gegebenenfalls zum Ausgleich von beispielsweise thermisch bedingten
Längenänderungen erfüllt, jedoch ohne den Aufwand bekannter Stützkonstruktionen
zu beanspruchen. Die Aufgabe bezweckt insbesondere konstruktive Einfachheit bei
optimaler Anpassung an die besonderen Verhältnisse der Betriebsbedingungen großer
rotierender Körper, unbedingte Zuverlssigkcit, lange Lebensdauer sowie die Aufrechterhaltung
möglichst gleichmäßiger spezifischer Flächendrücke der Lagerelemente in allen Winkelstellungen
sowie bei Lageänderungen des Körpers.
-
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Halterung zur Anpassung
eines Lagerelements an die Lagerfläche mindestens einen Freiheitsgrad aufweist.
-
Dabei wird unter dem Begriff "Freiheitsgrad" üblicherweise eine selbständige,
von anderen Bewegungen unabhängige Bewegungsmöglichkeit eines Körpers oder eines
Systemes verstanden.
-
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Halterung
in sich beweglich ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Halterung mit dem Widerlager
durch mindestens ein Gelenk verbunden ist. Eine vorzugsweise Ausgestaltung sieht
darüber hinaus vor, daßdie Halterung mit mindestens einem Lagerelement durch Gelenke
verbunden ist.
-
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Lageranordnung besteht darin, daß
die Halterung mindestens jeweils einen Freiheitsgrad sowohl für eine im wesentlichen
translatorische Bewegung eines Lagerelementes in mindestens einer Richtung als auch
für eine Kippbewegung desselben um mindestens eine Achse aufweist.
-
Mit der Erfindung ergeben sich folgende Vcrteile: a) freie Beweglichkeit
der Lagerelemente zur optimalen Selbsteinstellung an veränderliche Lagen der Auflagefläche,
b) gleichbleibende Lastverteilung auf die einzelnen Lagerelemente, insbesondere
in allen Winkelstellungen des rotierenden Körpers,
c) die Beweglichkeit
der Halterung gleicht sowohl translatorische als auch Kippbewegungen der Lagerelemente
bei einem unrunden oder taumelnden Körper aus, daher bleibt in allen Lagen desselben
ein ungestörter Kontakt zwischen Lagerfläche und Gegenfläche erhalten, d) auf die
Halterung wirken ausschließlich Zugkräfte, e) die Halterung ist unkompliziert, robust
und nicht anfällig gegenüber Störungen und/oder Verschleiß, f) die Verwendung hydraulischer
Funktionselemente und/oder Systeme in der Lagerung wird vermieden, g) der Aufwand
ist gegenüber bekannten Lösungen vergleichbar gering, h) bei elastischen Verformungen
eines Drehrohres beispielsweise infolge einseitiger Belastung durch Gut oder Mahlkörper
werden durch geeignete Anpassung der Lagerflchen sowie deren Verteilung in der Lagerung
die aus dieser Verformung resultierenden Spannungen abgebaut.
-
Eine optimale Ausgestaltung der Lageranordnung sieht vor, daß die
Halterung Freiheitsgrade für im wesentlichen translatorische Bewegungen in Richtung
dreier im Raum orthogonal zueinander angeordneter Achsen sowie für Kippbewegungen
um diese Achsen aufweist.
-
In vorteilhafter Weise ergeben sich hierdurch gleichbleibende Flächendrücke
in allen Winkelstellungen, was sich auf die Lebensdauer der Lageranordnung besonders
günstig auswirkt.
-
Eine zweckmäßige Anordnung sieht vor, daß die Halterung ein senkrecht
zur Zugrichtung nachgiebiges, in Zugrichtung jedoch unnachgiebiges Band ist, vorzugsweise
aus Metall oder aus einem mit zugfesten Fasern verstärktem Werkstoff.
-
Hierbei kann es sich um eine Einlage aus Glasfasern, Stahllitze oder
ähnlichem handeln.
-
Eine zweckmäßige Anordnung der Erfindung besteht beispielsweise auch
darin daß die Halterung mindestens ein Seil, vorzugsweise eine als Flachseil ausgebildete
Vielseilanordnung ist.
-
Diese besitzt eine vorzügliche Elastizität bezüglich der erwünschten
Freiheitsgrade.
-
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, daß die
Halterung Glieder aufweist, welche durch Gelenke miteinander verbunden sind, beispielsweise
nach Art einer Kette.
-
Dabei besteht eine zweckmäßige Gestaltung der Vorrichtung darin, daß
Glieder als Lagerelemente ausgebildet sind.
-
Und schließlich ist vorgesehen, daß Lagerelemente sowohl als Gleitlager
als auch als Wälzlager ausgebildet sind.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand zeichnerischer Darstellungen
von Ausführungsbeispielen gezeigt und dabei näher erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine Lageranordnung nach der Erfindung mit 5 den
Körper aufnehmenden Lagerelemu:'-en sowie mit der in einem Widerlager angeordnete
Halterung, in Ansicht,
Fig. 2 eine Halterung in Form einer beweglichen
metallischen Lasche mit fünf Lagerelementen, in perpektivischer Ansicht Fig. 3 eine
drei Zugglieder und zwei Lagerelemente in gelenkiger Verbindung aufweisende Halterung,
rein schematisch in Ansicht, Fig. 4 eine ähnliche Anordnung mit vier Lagerelementen,
Fig. 5 eine Anordnung ähnlich Fig 2, wobei die Lagerelemente als Wälzlager ausgebildet
sind.
-
In Fig. 1 ist der rotierende Körper 1 in der Lageranordnung 2 drehbar
gelagert. Diese besteht aus dnm Widerlager 3, der hängend darin angeordneten Halterung
4 mit den Lagerelementen 5. Das Widerlager 3 besteht aus einem stabilen, geschlossenen
Stahlrahmen 6, welcher aus den beiden aufrechten Stahlprofilen 7, 8, dem unteren
Querträger 9 sowie dem oberen Querträger 10 besteht. Die Halterung 4 ist mit den
Verschraubungen 11, 11' höhenverstellbar in den oberen Querträger 10 eingehängt.
Die Halterung 4 besteht aus einem in Zugrichtung unnachgiebigen Band 4', beispielsweise
einem Stahlband, welches die Lagerelemente 5 aufnimmt. Diese Lagerelemente 5 können
sich bezüglich ihres radialen Abstandes 'tR" vom Rotationsmittelpunkt M frei einstellen,
so daß alle Lagerelemente 5 ohne Rücksicht auf Rundlauf oder Pendelbewegungen des
Körpers 1 in jeder Winkelstellung satt und gleichmäßig an der Auflagefläche 1' des
Rotationskörpers 1 anliegen.
-
Fig. 2 zeigt die Halterung 4 in perpektivischer Darstellung mit den
Lagerelementen 5, wobei es sich im gezeigten Beispiel um hydrodynamische Gleitlager
handelt. Für die Befestigung der Halterung 4 in einem Widerlager 3 sind Gewindebolzen
11, 11' vorgesehen.
-
Das Stahlband 4', welches in Fig. 2 die Halterung darstellt, ist durch
die Elastizität des Materiales in sich zumindest so beweglich, daß eine Anpassung
der Lagerelemente 5 an Abweichungen des rotierenden Körpers vom Rundlauf und in
gewissen Grenzen auch geringfügige Taumelbewegungen der Lagerfläche durch die entsprechenden
Freiheitsgrade der Halterung selbsttätig erfolgt.
-
Fig. 3 zeigt eine aus den Zuggliedern 13, 14 und 15 bestehende Halterung
4, wobei die Lagerelemente 16 und 17 mit diesen Zuggliedern 13, 14 und 15 durch
die Gelenke 18, 19, 20> 21 nach Art einer Kette verbunden sind. Die Zugglieder
13 und 14 sind ihrerseits mit Gelenken 22, 23 in den schematisch angedeuteten Widerlagern
24, 25 befestigt. Der drehbar gelagerte Körper 1 ist auf diese Weise so gelagert,
daß Abweichungen vom Rundlauf und Taumelbewegungen der Auflagefläche 26 des rotierenden
Körpers 1 und Lageänderungen desselben bezüglich der Längsachse selbsttätig ausgeglichen
werden.
-
Denn von den Lagerelementen 16, 17 kann jedes einzeln sowohl um eine
zur Rotationsachse parallele Achse als auch um eine zum Anlagenbereich "A" tangentiale
Achse eine Kippbewegung ausführen. Diese sind darüber hinaus durch die allseitig
gelenkige Anordnung, insbesondere der Zugglieder 13 und 14 in der Lage, in gewissen
Grenzen axiale Verschiebungen der Auflage fläche 26 mit dem freipendelnd aufgehängten
Lagerelementen 16, 17 auszugleichen.
-
Die Anordnung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von Fig. 3 lediglich
durch die Anzahl der Lagerelemente 30, 31, 32, 33.
-
Ansonsten ist die Anordnung und Funktion prinzipiell arililich Fig.
3.
-
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausgestaltungsvariante der Lageranordnung
nach der Erfindung, wobei die Lagerelemente 50, 51, welche mit den Gelenken 52,
53, 54 und 55 zwischen den Zuggliedern 56 57 und 58 angeordnet sind, und mit diesen
eine Kette bilden, als Wälzlager ausgebildet sind. Diese nehmen den rotierenden
Körper 1 mit den Rollen 60, 60' auf.
-
Die Zugglieder 56, 58 sind ihrerseits durch die Gelenke 61 und 62
gelenkig mit den Widerlagern 63 und 64 verbunden.
-
Die Anordnungen der Figuren 1 bis 5 sind lediglich beispielhafte Ausführungen
der Erfindung und darüber hinaus rein schematisch dargestellt. Die Erfindung ist
daher nicht allein auf diese gezeigten Ausführungen beschränkt, vielmehr fallen
unter die Erfindung alle im Ermessen des Fachmannes liegenden konstruktiven Ausgestaltungen
derselben.
-
Beispielsweise kann die Halterung aus einer Vielseil-Anordnung bestehen
etc. Solche und ähnliche Ausgestaltungen, welche im Ermessen des Fachmannes liegen,
fallen unter die Erfindung, sofern sie einem der geltenden Patentansprüche genügen.