DE3144464A1

DE3144464A1 - Self-centring bearing for a rotating body

Info

Publication number: DE3144464A1
Application number: DE19813144464
Authority: DE
Inventors: Gabriel Dipl.-Ing. 5060 Bergisch Gladbach Tittizer
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1981-11-09
Filing date: 1981-11-09
Publication date: 1983-05-19

Abstract

A bearing which ensures uniform (e.g. thermal) expansion around the axis of symmetry (CD) of a body (1) which can rotate about an axis (AB) (e.g. a valve plug in gas lines for high-temperature nuclear energy installations). The bearing journals (2, 3), which are arranged such that they can move longitudinally in bearings (4, 5), are kinematically (6, 9) connected to in each case two pistons (7, 8 and 10, 11, respectively), which are coupled rigidly to one another and can force an incompressible fluid out of the associated cylinders (12 to 15). The cylinders are connected to one another via compensating lines (16, 17) in a crossing-over manner such that a movement of the one bearing journal (2) in the one direction corresponds to an opposite movement of the other bearing journal (3) of precisely identical magnitude. The bearings (4, 5) are for their part supported spherically in bearing shells (18, 19) such that tilting of the bearing journals (2, 3) with respect to the rotation axis (AB) can be allowed. <IMAGE>

Description

Selbstzentrierende Lagerung für einen DrehkörperSelf-centering bearing for a rotating body

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagerunq für einen Drehkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a bearing for a rotating body according to the preamble of claim 1.

Sie ist insbesondere geeignet zur Lagerung von um eine Achse drehbaren Schließkörpern in Ventilen, die der Absperrung von Gasleitungen in Hochtemperatur-Kernenergieanlagen dienen, ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt. Bei zur Zeit in Planung befindlichen Anlagen der genannten Art wird z.B. von Rohrdurchmessern von 700 mm und einem Auslegungsdruck von 46 bar ausgegangen, von Auslegungsdaten also, die mit herkömmlichen Ventilkonstuktionen angesichts der hohen geforderten Leckdichtigkeit nur schwer zu erfüllen sind. Verschärft werden die Probleme dadurch, daß die Ventile Betriebstemperaturen von bis zu 9000 C ausgesetzt werden sollen, wodurch erhebliche Wärmedehnungen gegenüber dem Zustand bei Raumtemperatur -auftreten.It is particularly suitable for mounting items that can be rotated about an axis Closing bodies in valves that shut off gas lines in high-temperature nuclear power plants serve, but is not limited to this application. At the moment in planning existing systems of the type mentioned is e.g. pipe diameters of 700 mm and a design pressure of 46 bar assumed, from design data that is with conventional valve constructions in view of the high leak tightness required difficult to meet. The problems are exacerbated by the fact that the valves Operating temperatures of up to 9000 C should be exposed, causing significant Thermal expansion compared to the state at room temperature - occur.

Da andererseits die Teile des Ventils'zur Verringerung der Empfindlichkeit gegen Thermoschocks möglichst dünn bemessen sein sollen, muß auch mit temperaturbedingten Verformungen gerechnet werden. Die genannten Dehnungen und Verformungen können sich besonders nachteilig auf die Lagerung der Ventilschließkörper auswirken, so daß eine sich über mehrere Jahrzehnte erstreckende Standdauer der Ventile gefährdet erscheint.On the other hand, because the parts of the valve 'to reduce the sensitivity should be made as thin as possible against thermal shocks, must also with temperature-related Deformations are expected. The mentioned expansions and deformations can have a particularly detrimental effect on the storage of the valve closing body, so that a service life of the valves extending over several decades is at risk appears.

Aufgabe der Erfindung ist eine Lagerung, die eine sichere Zentrierung eines SChließkörpers in einem Ventil auch dann und ohne das Auftreten von Zwängungen ermöglicht, wenn diese Teile durch thermisch bedingte Einflüsse ihre Abmessungen und/oder ihre Form ändern.The object of the invention is a bearing that ensures safe centering a closing body in a valve even then and without the occurrence of constraints allows if these parts due to thermally Influences change their dimensions and / or their shape.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgezählten Mittel.The solution to this task is done by the in the characterizing part of claim 1 enumerated means.

Die vorgeschlagene Konstruktion gewährleistet eine um die zur Drehachse senkrechte Symmetreachse gleichmäßige Bewegung der Lagerzapfen, wobei sich die Lagerung selbsttätig nachstellt, sobald eine Änderung der Abmessungen des Drehkörpers in Richtung seiner Drehachse stattfindet.The proposed construction ensures one about the axis of rotation vertical axis of symmetry uniform movement of the bearing journals, whereby the storage automatically readjusts as soon as there is a change in the dimensions of the rotating body in Direction of its axis of rotation takes place.

Die im Anspruch 2 vorgeschlagene besondere Ausgestaltung der Erfindung erlaubt es, auf das Erfordernis eines genauen Fluchtens der beiden Lagerzapfen zu verzichten, so daß ein geringes Verziehen des Drehkörpers, wie es bei dünnwandigen Hohlkörpern der genannten Abmessungen bei großen Temperaturänderungen zu erwarten ist ohne Einfluß auf die Güte der Lagerung bleibt.The particular embodiment of the invention proposed in claim 2 allows to meet the requirement of precise alignment of the two journals dispense, so that a slight distortion of the rotating body, as is the case with thin-walled Hollow bodies of the dimensions mentioned are to be expected in the event of large temperature changes does not affect the quality of the storage.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung des Drehkörpers mit seinen beiden Lagerstellen und Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine dieser beiden Lagerstellen selbst.An embodiment of the invention is shown in the drawing, namely, Fig. 1 shows a schematic representation of the rotating body with its two Bearing points and FIG. 2, on an enlarged scale, one of these two bearing points self.

Ein beliebiger Drehkörper 1, z.B. das Küken eines ansonsten der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Ventils ist um eine erste Achse AB drehbar mittels zweier Lagerzapfen 2, 3 in zwei Lagern 4,5 derart gelagert, daß die Zapfen zum Ausgleich von thermisch bedingten Abmessungsänderungen des Drehkörpers 1 in den Lagern ein gewisses axiales Spiel aufweisen. Unter dem Einfluß der Schwerkraft würde sich der Drehkörper 1 stets mit seinem vollen Gewicht auf dem unteren Lager 5 abstützen und der.Any rotating body 1, e.g. the chick of an otherwise clarity For the sake of not shown valve is rotatable about a first axis AB by means of two Bearing pin 2, 3 mounted in two bearings 4.5 in such a way that the pin to compensate of thermally induced dimensional changes of the rotating body 1 in the bearings have a certain axial play. Under the influence of gravity the Rotary body 1 always support with its full weight on the lower bearing 5 and the.

Dehnungsausgleich müßte ganz durch die Axialverschiebung des ersten Lagerzapfens 2 im oberen Lager 4 bewerkstelligt werden, wobei sich die Symmetneachse CD des Drehkörpers 1 zwangsläufig der Höhe nach verschieben würde, was z.B.Expansion compensation would have to be entirely due to the axial displacement of the first Journal 2 in the upper bearing 4 accomplished be, being yourself the axis of symmetry CD of the rotating body 1 would inevitably shift in height, what e.g.

mit Rücksicht auf eine gleichmäßige Anlage eines als Drehkörper 1 ausgeführten Schließkörpers in einem Ventil unzulässig wäre. Der erste Lagerzapfen 2 ist daher über eine beliebige mechanische oder hydraulische Kopplung mit zwei starr aneinander befestigten Kolben 7, 8 verbunden.with regard to a uniform contact of a rotating body 1 executed closing body in a valve would be inadmissible. The first journal 2 is therefore via any mechanical or hydraulic coupling with two rigidly attached to one another piston 7, 8 connected.

In gleicher Weise ist der zweite Lager zapfen 3 über eine zweite Kopplung 9 mit zwei weiteren Kolben 10, 11 verbunden. Der erste Kolben 7 ist dabei in einem äußeren Zylinder 12 und der zweite Kolben 8 in einem inneren Zylinder 13 des oberen Lagers axial beweglich angeordnet.In the same way, the second bearing is pin 3 via a second coupling 9 connected to two further pistons 10, 11. The first piston 7 is in one outer cylinder 12 and the second piston 8 in an inner cylinder 13 of the upper Bearing arranged to be axially movable.

Symmetrisch dazu ist für die untere Lagerung der dritte Kolben 10 in einem weiteren inneren Zylinder 14 und der vierte Kolben 11 in einem weiteren äußeren Zylinder 15 angeordnet. Alle Zylinder 12 bis 15 sind mit inkompressollen Fluid gefüllt. Der äußere Zylinder 12 des oberen Lagerzapfens ist mittels einer ersten Ausgleichs leitung 16 mit dem inneren Zylinder 14 des unteren Lagers verbunden und der innere Zylinder 13 des oberen Lagers mittels einer zweiten Ausgleichsleitung 17 mit dem äußeren Zylinder 15 des unteren Lagers. Dehnt sich der Drehkörper 1 aus, so drückt der erste Kolben 7 Fluid aus den äußeren Zylinder 12 des oberen Lagers in den inneren Zylinder 14 des unteren Lagers, während der vierte Kolben 11 Fluid aus dem äußeren Zylinder 15 des unteren Lagers in den inneren Zylinder 13 des oberen Lagers drückt. Die Axialbewegung der Zapfen 2, 3 in den Lagern 4, 5 geschieht so symmetn rh um die zweite Achse CD.The third piston 10 for the lower bearing is symmetrical to this in a further inner cylinder 14 and the fourth piston 11 in another outer cylinder 15 arranged. All cylinders 12 to 15 are incompressible Fluid filled. The outer cylinder 12 of the upper journal is by means of a first compensation line 16 connected to the inner cylinder 14 of the lower bearing and the inner cylinder 13 of the upper bearing by means of a second equalizing pipe 17 with the outer cylinder 15 of the lower bearing. If the rotating body 1 expands, so the first piston 7 pushes fluid out of the outer cylinder 12 of the upper bearing in the inner cylinder 14 of the lower bearing, while the fourth piston 11 fluid from the outer cylinder 15 of the lower bearing into the inner cylinder 13 of the upper one Bearing presses. The axial movement of the pins 2, 3 in the bearings 4, 5 takes place in this way symmetn rh about the second axis CD.

Insbesondere unter dem Einfluß von über den Umfang unterschiedlichen Temperaturen kann sich der Drehkörper 1, insbesondere wenn es sich dabei wie gezeigt um einen Hohlkörper mit verhältnismäßig geringer Wanddicke handelt derart verziehen, daß die Lagerzapfen 2, 3 nicht mehr miteinander auf der Achse AB fluchten; es treten dann Zwängungen in den Lagern 4, 5 auf, die zu deren rascher Zerstörung führen können. Um dies zu verhindern, sind die Lager 4, 5 an ihrer Außenseite kugelig geformt und ihrerseits in entsprechend hohlkugelförmig gestalteten Lagerschalen 18, 19 gelagert. Die Verlängerung der Achsen der Lagerzapfen 2, 3 schneidet sich dann nach wie vor auf der Zentrierachse CD, und eine Drehbewegung der Zapfen um die Achse AB ist ohne weiteres möglich.Especially under the influence of different over the scope Temperatures can increase the rotating body 1, especially if it is as shown a hollow body with a relatively small wall thickness is warped in such a way that that the journals 2, 3 no longer with each other on the axis AB cursing; there are then constraints in the bearings 4, 5, which lead to their faster Can lead to destruction. To prevent this, the bearings 4, 5 are on their outside spherically shaped and in turn in correspondingly hollow spherical bearing shells 18, 19 stored. The extension of the axes of the bearing journals 2, 3 intersects then still on the centering axis CD, and a rotary movement of the pin around the AB axis is easily possible.

Die zur oberen Lagerung des Drehkörpers 1 gehörenden Teile finden sich in praktisch realisierbarer Form in der Darstellung der Fig. 2 wieder. Die Zylinder 12, 13 haben hier die Gestalt ringförmig um den Lagerzapfen 2 herum angeordneter Druckdosen. Zusätzlich ist eine von einem Motor 20 angetriebene Schnecke 21 dargestellt, mit der ein Zahnrad 22 kämmt, das über eine Längsverzahnung 23 gleitend auf dem Lagerzapfen 2 befestigt ist und durch das dem Ventilküken 1 eine Drehbewegung erteilt werden kann. Durch Fluiddruck anpreßbare Dichtungen 24 sichern bei Ruhelage des Kükens 1 die Dichtigkeit zwischen diesem und dem Ventilgehäuse 25. Als inkompressibles Fluid zur Füllung der Zylinder 12, 13 scheint bei den hohen in Aussicht genommenen Temperaturen Flüssigmetall, z.B. eine eutektische NaK-Legierung oder aber Hydraulikflüssigkeiten mit hohem Siedepunkt und niedrigem Dampfdruck geeignet.Find the parts belonging to the upper bearing of the rotating body 1 can be seen in a practically feasible form in the illustration in FIG. 2. the Cylinders 12, 13 here have the shape of a ring arranged around the bearing pin 2 Pressurized cans. In addition, a screw 21 driven by a motor 20 is shown, with which a gear 22 meshes, which slides over a longitudinal toothing 23 on the Bearing pin 2 is attached and through which the valve plug 1 is given a rotary movement can be. Seals 24 which can be pressed on by fluid pressure secure when the Plug 1 the tightness between this and the valve housing 25. As incompressibles Fluid to fill the cylinders 12, 13 appears to be among the high contemplated Temperatures liquid metal, e.g. a eutectic NaK alloy or hydraulic fluids suitable with high boiling point and low vapor pressure.

LeerseiteBlank page

Claims

Self-centering bearing for a rotating body Protection claims 1. Storage for a body (1) which can be rotated about a first axis (AB) and which is placed on a second, can be centered to the first vertical axis (CD), with bearing journals (2, 3), which in Direction of the axis of rotation can be shifted, g e k e n n -z e ~ c h n e t d u r c h the following features: a) Each bearing pin (2, 3) is rigid with two of them coupled piston (7, 8 or 10, 11) kinematically.

connected, each in an outer (12, 15) or

inner (13, 14), filled with an incompressible fluid, for Axis of rotation aligned axially parallel cylinder are arranged axially movable.

b) The outer cylinder (12) of the first journal (2) is via a first compensating line (16) with the inner cylinder (14) of the second bearing journal (3) connected.

c) The inner cylinder (13) of the first journal (2) is via a second equalizing line (17) with the outer cylinder (15) of the second bearing journal (3) connected.

2. Storage according to claim 1, g e k e n n z e i c h n e t d u-r c h the following feature: a) The bearing pins (2, 3) can be rotated in spherical shells (18, 19) arranged, which allow a movement of the pin out of the axis of rotation (AB) in such a way that the extensions of the pin axes intersect on the centering axis (CD.