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Zapfenlager, Der praktische Erfolg der bekannten Drucklager (englisches
Patent 875/1905), bei welchen der achsiale Druck der Welle von einer. Anzahl drehbarer
Blöcke aufgenommen wird, welche sich gegen eine Fläche stützen und selbsttätig eine
Hochdruckölschicht erzeugen, welche die metallische Berührung der Flächen hindert,
hat die Aufmerksamkeit auf die Möglichkeit gelenkt, ähnliche gute Ergebnisse bei
Zapfenlagern zu erhalten.
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Es ist seit über dreißig Jahren bekannt, daß unter günstigen Bedingungen
ein Zapfenlager selbsttätig eine Druckölschicht an einem Teil seines Umfanges erzeugt.
Die Breite dieser Olschicht hängt von dem Unterschied zwischen dem Zapfen- und Lagerdurchmesser,
der Viskosität des Schmiermittels üüd der Stärke des Druckes ab, und im praktischen
Betriebe ist sie gewöhnlich nur ein kleiner Bruchteil des Wellendurchmessers. Infolgedessen
ist der wirksame, tragende Teil der ölschicht nur ein schmaler Streifen, und die
übrige Fläche ist nicht nur unwirksam für die Zwecke der Be-.lastungsaufnahme, sondern
wirkt als Bremse bei der Drehung der Welle, während bei drehbaren Drucklagern die
ganze Fläche des Lagers zum Tragen der Last wirksam und keine »Bremsfläche« vorhanden
ist. Für Zapfenlager ist es vörteilhaft, eine Mehrzahl von Druckölschichten zu erhalten,
welche radial gegen die Wellenachse wirken, aber geeignet sind, auf der ganzen projizierten
Fläche einen Hochdruck zu tragen. Durch Versuche ist gefunden, daß zwei Bedingungen
erfüllt sein müssen, wenn gute Ergebnisse erzielt werden sollen.
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Die erste Bedingung ist; daß bei mehr als zyvei Blöcken im halben
Lager Mittel vorgesehen werden müssen, um eine gleiche Verteilung der Belastung
auf sie zu sichern.
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Die zweite Bedingung ist, daß bei geringer Größe des Berührungsbogens
des Blockes mit der Welle (der gewöhnlich durch die Notwendigkeit der Begrenzung
der Länge des Blockes bedingt ist), eine Führung der Blöcke nötig ist, so daß ein
Bestreben, um eine rechtwinklig zur Wellenachse liegende Achse zu schwingen, verhindert
wird, d. h. um Halbmesser von der Mitte der Welle durch irgendeinen Punkt der Lagerfläche
der Blöcke.
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Wenn eine Bewegung der Blöcke um diese Achsen stattfindet, .ist die
Berührung zwischen dem Zapfen und den Blöcken auf zwei diagonal gegenüberliegende
Ecken beschränkt (während die anderen beiden Ecken gelüftet werden und das Entweichen
der Ölschicht gestatten). Die
infolgedessen vergrößerte Reibung
an diesen Berührungspunkten bewirkt eine-Drehung der Blöcke, so daß die anderen
Ecken in Berührung mit der Welle gelangen unter unvorteilhafter Abnutzung der Blöcke
und verschlechterter Wirkung.
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',In der britischen Patentschrift x3599/rgi6 sind Mittel beschrieben,
um eine gleiche Verteilung der Belastung auf die Blöcke zu erreichen, während die
Erfindung eine Verbesserung betrifft, durch welche die erforderliche gleiche Verteilung
erreicht wird und auch die Erschütterungen gedämpft werden, welche bei Lagern mit
schnellaufenden Wellen, wie bei Dampfturbinen, auftreten. Die Bauart erfüllt auch
die zweite oben ausgeführte Bedindüng der Führung der Blöcke, so daß ihre Achsen
stets parallel zur Wellenachse liegen und jedes Bestreben der Blöcke zu einer radialen
Verdrehung verhindert wird.
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Nach der Erfindung ist auf der Rückseite jedes Blockes eine Platte
aus nachgiebigem Material, z. B. getempertem Federstahl, angeordnet, deren Kanten
in die Blöcke einfassen, während die mittleren Teile freiliegen.
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Runde Zapfen oder einstellbare Schrauben gehen durch das Gehäuse des
Lagers und stehen in Berührung mit den Platten, um die Blöcke zu stützen. Die Platten
sind vorzugsweise flach und rund, jedoch kann eine Fläche konvex oder napfartig
geformt sein, oder sie können eine andere Form besitzen. In einigen Fällen können
die Platten statt mit Zapfen oder Druckschrauben paarweise so angeordnet werden,
daß eine Platte flach und die andere abgerundet ist, wobei die runde Fläche einer
Platte gegen die ebene der anderen anliegt und die eine Platte in den Block und
die andere in das Gehäuse eingelassen ist.
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Die Nachgiebigkeit- solcher Federplatten genügt, eine gleiche oder
annähernd gleiche Verteilung der Last auf die einzelnen Blöcke herbeizuführen. Sie
dienen auch zur Dämpfung der Erschütterung bei schnellaufenden Wellen.
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Um die Achsen der einzelnen Blöcke parallel mit der Achse der Welle
zu halten, sind die Blöcke zwischen Führungen gehalten, welche die Drehung um radiale
Achsen verhindern. Im Betriebe lüften sich die Blöcke in bekannter Weise an ihrer
führenden Kante, um das 01 zuzulassen. -Die Führungen werden gewöhnlich mit
dem Gehäuse aus einem Stück hergestellt, da infolge der Kürze solcher Lager eine
drehbare Einstellung gewöhnlich nicht notwendig ist, aber sie können in einem Ring
vorgesehen werden, welcher außen Kugelform besitzt und in einer gleichartigen Ausbohrung
des Gehäuses. gelagert ist, so daß eine drehbare Einstellung des Lagers als, Ganzes
erzielt ist. Die Zeichnung zeigt ein AusführungsbeispieI des Erfindungsgegenstandes
in Fig. i in einem Querschnitt durch ein Lager mit mehreren Blöcken und in Fig.
2 in einer Seitenansicht und teilweisem Schnitt" nach Linie 2-2 der Fig. i.
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Der Lagerring B der Welle A läuft in Berührung mit der inneren Fläche
der Blöcke C und Cl um. D ist der-obere und E der untere Tragkörper. Eine nachgiebige
runde Platte oder Scheibe F von getempertem Federstahl ist an der Rückseite jedes
Blockes C oder Cl eingelassen, so daß sie an ihrem Umfang gehalten wird, aber an
ihrer Mitte freiliegt. Bei der gezeigten Bauart werden die in die Blöcke C eingelassenen
Platten F durch Schrauben G mit abgerundeten Enden gestützt, welche durch das Gehäuse
geschraubt sind. Die in die Blöcke C, eingelassenen Platten F werden von kurzen
Zapfen H getragen, die in das untere Gehäuse eingelassemund mit abgerundeten Flächen
versehen sind, die an den Platten F anliegen.
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Die Blöcke C des oberen Lagers werden an der Drehung um radiale Achsen
dadurch gehindert, daß sie zwischen parallelen Flächen L, des oberen Gehäuses gehalten
und geführt sind, während Ansätze I die Drehung mit der Welle hindern. Die unteren
Blöcke sind ähnlich geführt durch parallele Flächen I_, und die Blöcke werden an
der Drehung mit der Welle durch die Berührung mit den Enden J der Vertiefung und
mit den gegenseitigen Kontaktstellen bei Ii zwischen den verbreiterten Rückenflächen
der benachbarten Blöcke verhindert.