DE3106069A1

DE3106069A1 - Zentriervorrichtung

Info

Publication number: DE3106069A1
Application number: DE19813106069
Authority: DE
Inventors: Jacques 27600 Gaillon Cabillic; Jean-Pierre 27630 Ecos Fournier
Original assignee: Europeenne De Propulsion 92800 Puteaux Hauts De Seine Ste; Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1980-02-19
Filing date: 1981-02-19
Publication date: 1982-01-21
Also published as: CA1164518A; GB2069629B; FR2476407B1; US4387937A; IT8167231A0; IT1143517B; DE3106069C2; FR2476407A1; GB2069629A

Description

HOEGER₁ ,STELLRECHT :& !PARTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

A 44 531 m Anmelder: Societe Europeenne de

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13. Februar 1981 3 avenue du General de Gaulle

92800 Puteaux

(Prankreich)

Beschreibung Z entr iervorr ichtung

Die Erfindung betrifft eine Zentriervorrichtung für zwei relativ zueinander umlaufende Elemente mit wenigstens ersten und zweiten Radiallagern, die in gegenseitigem Abstand entlang der Achse eines Rotors liegen und jeweils ein erstes und zweites Zentrierorgan mit antagonistischen oder gegeneinander wirkenden Schrägkontaklagerflachen umfassen.

Zahlreiche, mit Wälzlagern, beispielsweise Kugellagern ausgestattete Einrichtungen sind für einen Betrieb in ruhiger Umgebung ohne Vibrationen vorgesehen. Dennoch müssen im allgemeinen derartige Mechanismen häufig während bestimmter AuSerbetriebsphasen, insbesondere während eines Transports, Vibrationen und erheblichen Stößen unterworfen werden. Nun sind aber Wälzlager gegenüber Vibrationen und Stößen sehr empfindlich, insbesondere wenn sie sich dabei nicht in Rotation befinden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich genau auf Vorrichtungen, die es gestatten, die Wälzlager von äußeren Schwingungen während Außerbetriebsperioden zu isolieren, vorrichtungen also, die es gestatten, eine sichere Betriebsweise gleichzeitig in

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einer ersten Funktions-Ubergangsphase von beschränkter Dauer zu garantieren, wobei eine solche Übergangsphase harten Umgebungsbedingungen entspricht, und weiterhin in einer zweiten Funktionsphase, in welcher eine große Präzision erforderlich ist.

Derartige Systeme gestatten es, einen Rotor in Außerbetriebsstellung zu blockieren oder ihn gegebenenfalls in Rotation zu halten, wobei man die Hauptwälzlager von der Abstützbelastung des Rotors völlig entlastet. Diese Systeme sind insbesondere in der Raumfahrt brauchbar, in welcher Mechanismen während des Starts eine Vibrationsphase aushalten müssen, um anschließend ohne Panne im Weltraum zu funktionieren,, d. h. insbesondere ohne Vibrationen. Es gibt natürlich zahlreiche weitere erdgebundene Anwendungen, insbesondere für die Montage von Präzisionseinrichtungen, beispielsweise transportabler optischer Geräte oder Antennenausrichtsysteme.

Eine bekannte Ausführungsform einer Blockiereinrichtung für den Rotor und zur partiellen Entlastung von Wälzlagern umfaßt einen Rotor, der mittels eines ersten Lagers in einem Gehäuse montiert ist. Das erste Lager besteht aus einem ersten Wälzlager mit Schrägkontakt und einem zweiten Lager, das seinerseits von einem zweiten Wälzlager mit Schrägkontakt gebildet ist, d. h. mit Kugelkontakten, die mit einer Radialebene des Rotors einen gewissen, vorbestimmten Kontaktwinkel bilden.

In diesem Fall sind an den Teilen, die jeweils die Lagerringe des ersten Wälzlagers tragen, komplementäre

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konische Abschnitte ausgebildet. Bei Außerbetriebsetzung des Rotors wird eine axiale Kraft an den Rotor angelegt, um so den konischen Abschnitt des Rotors auf den konischen Abschnitt des Stators zu verbringen, und zwar derart, daß die Wälzelemente des ersten Wälzlagers vollkommen entlastet sind. Ein solches System gewährleistet trotzdem keine Verringerung der Lastbeanspruchung, welche auf die Wälzelemente des zweiten Wälzlagers durch den Rotor ausgeübt werden und gestattet es. nicht, die Wälzlager vollständig zu entlasten.

Man kennt auch Montageanordnungen, welche Radiallager umfassen, die ihrerseits jeweils aus wenigstens einem ersten und einem zweiten Wälzlager bestehen. Bei diesen Wälzlagern handelt es sich um solche mit antagonistischen oder gegeneinander wirkenden Schrägkontaktlagerflächen, d. h. Lagerflächen, die befähigt sind, in axialer Richtung einander entgegengerichtete Kräfte auszuüben. Diese Lagertypen sind dennoch nicht entlastbar und gestatten es also nicht, eine Blockierung eines Rotors in Außerbetriebsstellung in einer Weise zu realisieren, die eine gute Erhaltung der Wälzlager gewährleistet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Mängeln bekannter Vorrichtungen dieser Art abzuhelfen und eine Montageanordnung vorzuschlagen, die bei Außerbetriebsetzung eines Rotors eine sichere Blockierung des letzteren ermöglicht und dennoch eine vollständige Entlastung der gesamten Anordnung der verschiedenen, in der Anordnung benutzten Wälzlagerelemente gewährleistet, so daß die Gefahr einer Beschädigung dieser Elemente

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durch Stöße oder Schwingungen verringert ist, denen die gesamte Vorrichtung unterliegen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, die Verwendung eines Rotors zum Zwecke einer Signalübertragung vorzuschlagen, wenn der Rotor gemäß der erfindungsgemäßen Anordnung in Blockierstellung ist.

Diese Ziele werden bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die Merkmale erreicht, welche im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegeben sind.

Weitere Merkmale vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 enthalten.

Die nachstehende Detailbeschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 . eine schematische Ansicht des Anordnungsprinzips gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Axialschnittansicht einer Blockiervorrichtung gemäß der Erfindung in Anpassung an die Ausführungsform einer umlaufenden Maschine;

Fig. 3 schematische Ansichten einer und 4 Blockiervorrichtung gemäß der

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Erfindung in' Ruhe- bzw. Betätigungsstellung;

Fig. 5a schematisch mehrere Varianten von bis 5g Lagerungen gemäß der Erfindung und

Fig. 6 eine Einzelansicht einer abgewandelten Ausführungsform mit einer Darstellung einer Anwendung der Erfindung auf Rotoraufhängungen, welche nicht demontierbare Lager ins Werk setzen.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung, in welcher ein Rotor 2 mittels Lagern 3,4 aus Wälzelementen in einem Gehäuse 1 gelagert ist. Die Lager 3, 4 mit Schrägkontakt umfassen jeweils ein erstes Zentrierorgan 3a, 4a, die ihrerseits jeweils ein Paar von Ringen, nämlich Innen- und Außenringe 34, 36; 44, 46 sowie Wälzelemente 31, 41.aufweisen, die jeweils zwischen einem Ringpaar angeordnet sind.

Zueinander komplementäre, konische Partien oder Abschnitte 32, 33 sind seitlich am ersten Wälzlager einerseits am Rotor 2 und andererseits an einem mit dem Gehäuse 1 fest verbundenen Stützteil des Ringes 36 ausgebildet. Diese konischen Abschnitte bilden ein zweites Zentrierorgan 3b für das Lager 3. Wenn der Rotor 2 axial verschoben wird, gelangt der konische Abschnitt 32 zur Anlage auf dem konischen Abschnitt und entlastet auf diese Weise die Kugeln 31 des ersten

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Wälzlagers. Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 werden die Kugeln 41 des zweiten Wälzlagers 4a ebenfalls in der Außerbetriebsstellung des Rotors entlastet. Um dies zu erreichen, ist der mit dem Gehäuse 1 verbundene Ring 46 durch ein Teil 45 abgestützt, das seinerseits mit einer Vorspannmembran 5 fest verbunden ist. Am Teil 45 ist eine konische Lagerfläche 43 ausgebildet, während eine entsprechende und dazu komplementäre Lagerfläche 42 in geringer Entfernung von der Lagerfläche 43 am Rotor 2 verwirklicht ist." Hierdurch entsteht ein zweites Zentrierorgan 4b für das Lager Im übrigen wird die Entlastungskraft der Lager nicht direkt auf den Rotor 2 ausgeübt, sondern in erster Linie in Richtung des Pfeiles F₂ auf das Teil 45, welches, nachdem es die Kugeln 41 entlastet hat, in Anlage gegen das konische Teil 42 des Rotors 2 kommt und es ermöglicht, durch eine Verlängerung der Entlastungskraft F, die Wälzelemente 31 des ersten Wälzlagers zu entlasten.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen eine erfindungsgemäße Blockiervorrichtung, die an einer umlaufenden elektrischen Maschine angebracht ist. Die Figuren 2 und 4 zeigen die Blockiervorrichtung in Betätigungsstellung, d. h. in einer solchen Position, in welcher der Rotor nicht umläuft, sondern blockiert ist. Die Blockierung erfolgt durch gegenseitigen Kontakt - Konus auf Konus - der konischen Lagerflächen, welche an Rotor und Stator ausgebildet sind. Fig. 3 zeigt den Rotor in Betriebsstellung, in welcher die Blockiervorrichtung nicht betätigt ist. Das im Zusammenhang mit Fig. 2 und 4 beschriebene Ausführungsbeispiel der

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Erfindung ermöglicht es auch, einen Durchgang elektrischer Signale durch den Rotor hindurch während der Aufrechterhaltung von dessen Blockierung sicherzustellen. Diese Ausführungsform kann beispielsweise am Antriebsmechanismus eines Solargenerators für einen Satelliten Anwendung finden, wobei der in blockierter Position befindliche Rotor dazu dienen kann, Befehle für die Entfaltung von Solartafeln weiterzuleiten.

Der in Fig. 2 dargestellte Blockiermechanismus umfaßt einen Hebel 8o, der um eine Achse 81 schwenkbar ist. Die Achse 81 ist am Gehäuse 1 der Maschine befestigt. Der Hebel 8o wird in Ruhestellung durch eine Feder 82 zurückgehalten und kann gegen die Wirkung dieser Feder verschwenkt werden, und zwar mit Hilfe eines äußeren Betätigungsorganes 87, dessen Angriffspunkt am Ende 84 des Hebels liegt. Dieses Ende 84 des Hebels liegt dessen Schwenkpunkt 81 gegenüber und steht über das Gehäuse 1 der Maschine hinaus vor. Der Hebel 8o weist einen durch eine Öffnung 85 des Gehäuses 1 beschränkten Hubweg auf und wirkt mit einer balgförmigen Abdichtmembran 86 zusammen, die an der Außenseite der Öffnung 85 angeordnet ist. Der Hebel 8o trägt eine Stange oder einen Druckstößel 8, der auf ein Teil 6o einwirkt, das seinerseits ein Element des Stators ist. Das Teil 6o ist wiederum auf einer biegsamen Membran 6 befestigt, die mit dem Gehäuse 1 verbunden ist und eine Zentrierung jenes Teils gewährleistet. Auf einer Fläche des Teils 6o, die senkrecht zur Rotorachse verläuft, sind elektrische Kontakte 7 angeordnet. Diese Kontakte liegen einer Fläche des Rotors gegenüber, die ihrerseits ebenfalls elektrische Kontakte 9 trägt.

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Ein Dorn 91 od. dgl. kann eine Positionierung des Statorteils 6o mit Bezug auf den Rotor 2 in einer vorbestimmten Winkellage ermöglichen, um eine korrekte Verbindung der Kontakte 7 und 9 sicherzustellen. Es können jedoch auch andere Leit- oder Winkelpositioniermittel verwendet werden, beispielsweise konische Lagerflachen 42, 43, welche eine Positionierfacette aufweisen.

Die Arbeitsweise des Blockiermechanismus gemäß Fig. bis 4 wird ausgehend von Fig. 3 erläutert. In dieser Figur ist der Rotor 2, wie es normal ist, auf den ersten Wälzlager-Zentrierorganen 3a und 4a gelagert und der Blockiermechanismus ist völlig gelöst.

Der Stößel 8, der ausgehend von dem den Hebel 8o umfassenden Mechanismus betätigt wird, gelangt zunächst in Kontakt mit der Rückseite des Teils 6o, welches sich axial (in Fig. 3 nach links) derart verschiebt, daß die Vorderseite dieses Teils sich gegen das Abstützteil 45 des Wälzlagerringes 46 anlegt. Durch eine gemeinsame Verschiebung der Teile 45 und 6o gegen die Wirkung der verformbaren Membranen 5 und 6 wird der gegenseitige Kontakt der zueinander komplementären konischen Teile 42 und 43 des Rotors 2 und des Teiles 45 hervorgerufen sowie die elektrische Verbindung zwischen den Stator- und Rotorkontakten 7 bzw. 9. In diesem Stadium ist somit das Wälzlager 4a teilweise demontiert oder auseinandergenommen und die Membran 5 kann auf den Wälzlagerring 46 keine Vorspannung mehr ausüben, so daß die Kugeln 41 frei sind.

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Der Hubweg des Stößels 8 setzt sich axial nach links gerichtet'fort, so daß der Stößel in die Position gemäß Fig. 4 gelangt, in welcher sich die Gesamtheit des Rotors 2 zusammen mit den Teilen 6o und 45 verschoben hat, wobei die Deformation der Membranen 5 und 6 fortgesetzt wird, um schließlich die konischen Teile 32, die am Rotor 2 in der Nähe des ersten Wälzlagers 3 ausgebildet sind, in Kontakt mit den konischen Teilen 33 zu bringen, die am Teil 35 ausgebildet sind, welches seinerseits den Wälzlagerring 36 trägt. Auf diese Weise wird' das erste Wälzlager 3a ebenfalls partiell zerlegt und die Kugeln ·31 sind frei. Hierdurch sind begrenzte Verschiebungsmöglichkeiten gegeben, welche die Übertragung von Schwingungen verhindern und dabei zu keinerlei Beschädigung der Kugeln oder der Wälzlagerbahnen während der Entlastungswirkung führen. Dies geht darauf zurück, daß die durch die kleinen, zulässigen Verschiebungen der Kugeln hervorgerufenen Stöße oder Erschütterungen begrenzt sind. Verriegelungsmittel 88 am Betätigungshebel So ermöglichen es, den Rotor 2 während der gesamten Dauer der Außerbetriebsphase blockiert zu halten, beispielsweise während der gesamten Dauer eines Satellitenstarts oder eines Maschinentransports. Am Ende dieser Übergangsphase mit begrenzter Dauer können die Verriegelungsmittel 88 gegebenenfalls endgültig gelöst werden, wodurch die Betriebsstellung automatisch dadurch erreicht wird, daß die Feder 82 den Hebel 8o zurückholt.

Bei einer praktischen Ausführungsform beträgt der Gesamthub des Stößels 8 3,6 .mm; der Hub des Stator-

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teils 6o beträgt 2,6 nun; der Hubweg des den Ring 46 tragenden Teils 45 und damit auch die Axialdeformation der Vorspannungsmembran 5 betragen o,6 mm; demgegenüber beträgt der Axialhub des Eotors 2 ο,3 mm. Die Relatiwerschiebung zwischen Rotor 2 und Stator 6o beträgt somit 2,3 mm. Wenn die Kugeln 31, 41 entlastet sind, liegen die Verschiebungsmöglichkeiten dieser Kugeln im Maximum in der Größenordnung von o,1 mm.

Im allgemeinen liegt der Hubweg der Drückerstange 8 vorteilhafterweise zwischen 2 und 6 mm; die axiale Entfernung zwischen den beiden zueinander komplementären, konischen Teilen 32, 33; 42, 43 liegt vorteilhafterweise zwischen o,2 und o,5 mm; die axiale Verbiegung einer Vorspannmembran liegt vorteilhafterweise zwischen o,5 und 1 mm.

Natürlich können die Betätigungsmittel für den Stößel 8 auch durch andere Einrichtungen als das oben beschriebene Hebelsystem gebildet sein, beispielsweise durch pneumatische oder hydraulische Mittel. Die Er- ' findung ist auch nicht auf Maschinen beschränkt, deren äußere Wälzlagerringe mit dem Stator verbunden sind. Die Erfindung kann auch bei Maschinen Anwendung finden, bei denen ein äußerer Rotor auf einer ortsfesten, inneren Achse gelagert ist.

Das im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 beschriebene Ausführungsbeispiel weist Wälzlagerelemente auf, die von Kugeln gebildet sind. In bestimmten Anwendungsfällen können auch Wälzlagerelemente benutzt werden, die aus Walzen oder sogar aus Rollen bestehen. Die

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ersten Zentrierorgane 3a, 4a können in bestimmten Fällen auch von Gleitlagern gebildet sein, oder die Zentrierorgane 3b, 4b können Wälzlager sein. Es existiert somit eine Vielfalt von Möglichkeiten, die es ermöglicht, in einer ersten Übergangsphase begrenzter Dauer über einen Rotor zu verfügen, der befähigt ist, auf ersten Zentrierorganen in Umlauf zu sein, wobei unter schweren Umgebungsbedingungen die anderen Zentrierorgane 3b, 4b entlastet bleiben. Dabei ist es möglich, den Träger des Rotors auf die Zentrierorgane 3b, 4b am Ende der Übergangsperiode zu übertragen, um ein genaues Funktionieren in ruhiger Umgebung sicherzustellen, selbst wenn die ersten Zentrierorgane 3a, 4a selbst während der Übergangsperiode Beschädigungen erfahren haben.

In allen Fällen ist es erforderlich, daß die ersten und zweiten Zentrierorgane 3a, 3b oder 4a, 4b ein und desselben Lagers 3 oder 4 antagonistisch oder gegeneinander wirkend ausgebildet sind, während die ersten Zentrierorgane 3a, 4a selbst ebenso antagonistisch sind, wie die zweiten Zentrierorgane 3b, 4b. Diese Bedingung kann mit Hilfe unterschiedlicher Konfigurationen verwirklicht werden, wie dies aus den Fig. 5a bis 5g hervorgeht, bei denen es sich um vereinfachte Darstellungen von Ausführungsformen der Erfindung handelt.

In Fig. 5a wird der Antagonismus der Belastungen, welche entlang der Rotorachse im Bereich der verschiedenen Kontaktlagerflächen der Zentrierorgane 3a, 3b; 4a, 4b ausgeübt wird, berücksichtigt, obwohl die

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Ausbildung der Lager 3 und 4 asymmetrisch ist. So sind im Lager 3 die mit dem Rotor 2 verbundenen Kontaktlagerflächen an im wesentlichen konvexen Flächen ausgebildet, während im Lager 4 die mit dem Rotor 2 verbundenen Kontaktlagerflächen an im wesentlichen konkaven Flächen ausgebildet sind. Die Wälzlager-Zentrierorgane 3a, 4a sind dabei alternierend mit den konische Fläche aufweisenden Zentrierorganen 3b, 4b über die Rotorachse hinweg verteilt.

Die Anordnung gemäß Fig. 5b ist derjenigen in Fig. 5a ähnlich. Jedoch ist die alternierende Anordnung der Wälzlagerorgane 3a, 4a und der mit konischen Flächen versehenen Organe 3b, 4b umgekehrt. Die Wälzlagerelemente 41 des mit dem Lager 4 verbundenen Wälzlagerorgans 4a, dessen mit dem Stator verbundener Ring 45 verschiebbar ist, befinden sich an der Seite des einen Endes des Rotors 2 angeordnet.

Die Fig. 5c und Sd zeigen Ausführungsformen, bei denen die Wälzlagerzentrierorgane 3a, 4a nach außen auf die Seite der Rotorenden versetzt sind und eine gute Steifheit für die Aufhängung in BetriebsStellung auf diesen Wälzlagerzentrierorganen garantieren. Fig. 5c zeigt mit dem Rotor verbundene Kontaktlagerflächen, die allesamt auf im wesentlichen konvexen Flächen ausgebildet sind, während die mit dem Rotor verbundenen Kontaktlagerflächen im Falle der Fig. 5d an im wesentlichen konkaven Flächen ausgebildet sind.

Die Fig. 5e und 5f entsprechen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die mit konischen Lagerflächen

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versehenen Zentrierorgane 3b, 4b an der Seite der Rotorenden liegen und so eine gute Abdichtung gewährleisten, wenn der Rotor an diesen ZentrierOrganen 3b, 4b aufgehängt oder gelagert ist. Die Ausbildung der mit dem Rotor verbundenen Kontaktlagerflächen gemäß Fig. 5e und 5f ist zu derjenigen gemäß 5d bzw. 5c analog.

Fig. 5g zeigt eine Ausführungsform, die zu derjenigen gemäß Fig. 5f mit der Maßgabe äquivalent ist, daß eine einfache Abänderung in der Orientierung des Organs 3b vorgenommen wurde. Man stellt leicht fest, daß das Zentrierorgan 3b in Fig. 5g einerseits mit dem Zentrierorgan 3a und andererseits mit dem Zentrierorgan 4b in dem Sinne antagonistisch verbleibt, daß die Kräfte, welche das Organ 3b einerseits und die Organe 3a, 4b andererseits auf den Rotor 2 ausüben können, entlang ihrer axialen Komponente jeweils entgegengerichtet sind.

In den oben beschriebenen Beispielen wurde in Betracht gezogen, daß die äußere Beanspruchung, welche ausgeübt wird, um den Rotor aus der Aufhängeposition auf den Zentrierorganen 3a, 4a (in Fig. 5a bis 5g dargestellt) in die Aufhängstellung auf den Zentrierorganen 3b, 4b zu verschieben, durch Einwirkung im Sinne des Pfeiles F₂ auf den Ring 45 des Lagers 4 erhalten wurde, der dann seinerseits eine seitliche Beanspruchung der gleichen Richtung auf den Rotor 2 übertrug, um das Lager 3 zu entlasten. Bei einer abgewandelten Ausfuhr ungsf or in braucht der Rotor keinerlei Translation entlang seiner Achse zu erfahren, und eine Vorspur-

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belastung kann axial gleichzeitig.auf den mit dem Stator verbundenen Ring 45 und auf den Ring 35 ausgeübt werden, der alsdann mit dem Stator mittels eines Vorspannelementes verbunden werden muß. Die auf den Ring 35 ausgeübte Kraft hat alsdann die gleiche Richtung wie die Kraft F₂, jedoch in entgegengesetztem Sinne.

Der Fachmann kann verschiedene Modifikationen und Ergänzungen an den hier erläuterten Ausführungsformen anbringen, ohne dabei vom allgemeinen Erfindungsgedanken abzuweichen.

So können beispielsweise Rückholelemente in Gestalt von Federn od. dgl. anstelle der Vorspannmembranen 5, 6 benutzt werden.

In gleicher Weise ist es, wie aus Fig. 6 ersichtlich, möglich, nicht auseinanderschiebbare Wälzlager 3'a, 4'a einzusetzen.

Fig. 6 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die derjenigen nach Fig. 1 sehr ähnlich ist und es ermöglicht, die Kugeln 31, 41 der Wälzlager 3¹a und 4'a zu entlasten, wenn eine Axialverschiebung in Richtung des Pfeiles F₂ die Lagerflächen 32.und 33 des Zentrierorgans 3'b und die Lagerflächen 42 und 43 des Zentrierorgans 4'b in Kontakt gebracht hat. Im Fall der Fig. 6 sind die Kugeln oder Walzen 31 , 41 der Wälzlager 3'a, 4'a in nicht auseinandernehmbarer Weise zwischen die Ringe 34, 36 bzw.. 44, 46 eingesetzt. Dabei verbleibt die

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Gesamtheit der Teile 34, 31, 36 und 44, 41, 46 fest mit dem Gehäuse 1 verbunden. Dennoch umfaßt jedes Zentrierorgan 3'a, 4'a eine zusätzliche konische Zentrierlagerfläche 37 bzw. 47, die mit dem jeweiligen Ringelement 34, 44 zusammenarbeitet. Diese Ringelemente 34, 44 sind ihrerseits mit entsprechenden konischen Lagerflächen 38, 48 versehen. Auf diese Weise ist ein radiales Spiel zwischen den Lagerflachen 37, 38 einerseits und den Lagerflächen 47, 48 andererseits derart verwirklicht, daß die Wälzlagerelemente 31, 41 entlastet sind. Da keine Einwirkung in Richtung des Pfeiles F₂ ausgeübt wird, sind die Zentrierorgane 3'b, 4*b ebenso entlastet, wie in den voranstehenden Ausführungsformen. Weiterhin ist das radiale Spiel zwischen den Lagerflächen 37, 38 und 47 und 48 in der Weise unterdrückt, daß die Wälzlager 3'a, 4'a ihre übliche Rolle bei der Abstützung des umlaufenden Rotors spielen können.

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Claims

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PATENTANWÄLTE *3 1 Π R fi R Q

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Patentansprüche

Zentriervorrichtung für zwei relativ zueinander umlaufende Elemente mit,ersten und zweiten Radiallagern (3,4), die in gegenseitigem Abstand entlang der Achse eines Rotors (2) liegen und jeweils ein erstes und zweites Zentrierorgan.(3a,3b; 4a,4b) mit antagonistischen Schrägkontaktlagerflächen umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Radiallager (3,4) die Zentrierorgane (3a,3b; 4a,4b), welche durch ihre antagonistische Wirkung entgegengesetzte Beanspruchungen entlang der Rotorachse ausüben, mit axialem Spiel derart angeordnet sind, daß dann, wenn eines dieser Organe (3a; 4a bzw. 3b; 4b) im Anschlag ist, das andere Organ (3b; 4b bzw. 3a; 4a) ein radiales Spiel aufweist, daß die ersten Zentrierorgane (3a,4a) der ersten und zweiten Lager (3,4) selbst mit antagonistischen Schrägkontaktlagerflächen versehen sind, und daß die zweiten Zentrierorgane (3b,4b) der ersten und zweiten Lager (3,4) ebenfalls mit antagonistischen Schrägkontaktlagerflächen versehen sind, so daß durch gegenseitige Axialverschiebung der zu den beiden Lagern (3,4) gehörenden Kontaktlagerflächen die gleichzeitige

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Kontaktierung der Lagerflächen der ersten oder der zweiten Zentrierorgane (3a,4a; 3b,4b) realisierbar ist, welche sich in gegeneinander wirkender Weise auf den zwei Lagern befinden und somit die gesamte Belastung auf die ersten oder die zweiten Zentrierorgane (3a,4a; 3b,4b) übertragen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Lager (3,4) die inneren Kontaktlagerflächen (32,34; 42,44) der ersten und zweiten antagonistischen Zentrierorgane (3a,3b; 4a,4b) mit einem einzigen inneren Lagerring und die äußeren Kontaktlagerflächen (33,36; 43,46) der ersten und zweiten antagonistischen Zentrierorgane (3a,3b; 4a,4b) ebenfalls mit einem einzigen äußeren Lagerring fest verbunden sind, wobei es bei jedem Lager (3,4) die gegenseitige Axialverschiebung der inneren und äußeren Lagerringe (35,45) ermöglicht, das eine oder das andere der Zentrierorgane zum Träger zu machen.

3. Vorrichtung, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Zentrierorgane (3a, 4a) der ersten und zweiten Lager (3,4) Wälzelemente mit entlastbarem Schrägkontakt umfassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge-. kennzeichnet, daß die ersten Zentrierorgane (3a, 4a) der ersten und zweiten Lager (3,4) undemontierbare Kugeln oder Walzen umfassen, daß die ersten Zentrierorgane (3a,4a) jeweils eine konische Ergänzungszentrierlagerflache (32,42) aufweisen,

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welche mit dem Rotor fest verbunden ist und mit einer korrespondierenden konischen Lagerfläche (33,43) zusammenwirkt, die ihrerseits an einem Ringelement ausgebildet ist, und daß dieses Ringelement den Kugeln oder Walzen als Rückhaltung dient, um ein radiales Spiel zwischen konischer Ergänzungszentrierlagerfläche und Ringelement sicherzustellen, nachdem die Lagerflächen der zweiten Zentrierorgane in Kontakt getreten sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Zentrierorgane (3b,4b) einen Konus-Zu-Konus-Kontakt aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine verformbare Membran (5) eine Vorspannung und eine Zentrierung auf wenigstens einen mit dem Gehäuse verschieblich verbundenen Ring ausübt, der dem zweiten Lager (4) zugeordnet ist, um so eine Zentrierung des Rotors auf den ersten Zentrierelementen (3a,4a) zu gewährleisten.

7. Vorrichtung nach einem der· voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungsmechanismus vorgesehen ist, der in Zentrierstellung der zweiten Zentrierelemente (3a,4a) auf den verschiebbaren Ring. (45) des zweiten Lagers (4) eine Axialkraft ausübt, welche in entgegengesetzter Richtung wie die durch die Vorspannungsmembran (5) ausgeübte Belastung wirkt, um so nacheinander die Schräg-

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kontaktlagerflächen (42,43) des zweiten Zentrierorgans (4b) des zweiten Lagers (4) und dann die Schrägkontaktlagerflächen (32,33) des zweiten Zentrierorgans (3b) des ersten Lagers (3) in Kontakt treten zu lassen, wobei gleichzeitig die ersten Zentrierorgane (3a,4a) von den Abstützkräften des Rotors (2) befreit werden.

8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmechanismus eine Drückerstange (8) umfaßt, die an einem Hebel (8o) angeordnet ist, welcher seinerseits am Gehäuse schwenkbar gelagert ist, und daß der Hebel (So) von der Außenseite des Gehäuses aus betätigbar und durch Federmittel (82) in Ruhestellung zurückgeführt ist.

9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Betätigungsmechanismus zur Aufrechterhaltung seiner Betriebbstellung Verriegelungsmittel zugeordnet sind.

1o. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Statorkontakte (7) aufweist, die auf einem mit dem Gehäuse durch eine geschmeidige, verformbare Membran (6) verbundenen Teil angeordnet sind, daß die Statorkontakte (7) in geringem Abstand gegenüber von Rotorkontakten vorgesehen sind, und daß der Betätigungsmechanismus, wenn er so betätigt ist, daß er die Lagerflächen der zweiten Zentrierorgane (3b,4b) in Kontakt bringt, die gegenseitige Kontaktierung der Stator- und

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13. Februar 1981

Rotorkontakte (7 bzw. 9) gewährleistet/ um so mittels des Rotors (2) die Gewährleistung einer Übertragung von elektrischen Signalen zu ermöglichen, wenn der Rotor sich in blockierter Position befindet.

11. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmechanismus bei seiner Betätigung zunächst auf das die Statorkontakte tragende Teil (6o) einwirkt, welches in der Nähe des ersten Zentrierorgans (4a) des zweiten Lagers (4) angeordnet ist und seinerseits auf den mit dem Gehäuse verbundenen Ring (45) des zweiten Lagers einwirkt, um die Entlastung der Wälzelemente (3b,4b) zur gleichen Zeit sicherzustellen, zu welcher der Kontakt zwischen den Stator- und Rotorkontakten (7 bzw. 9) hergestellt ist.

130063/08A9 - ₆ -