DE3408656A1

DE3408656A1 - Vorrichtung zur lagerung einer inneren baueinheit innerhalb eines gehaeuses und verfahren zu deren montage

Info

Publication number: DE3408656A1
Application number: DE19843408656
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Beardmore; Anthony Paul Cheltenham Gloucestershire Neville
Original assignee: Smiths Group PLC
Current assignee: Smiths Group PLC
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1984-10-04
Also published as: JPS59184817A; FR2543728B1; US4597300A; FR2543728A1

Description

innerhaib^ei_-ne_jS_MGejiäuses_i und Verfahren zu deren Montage

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung einer inneren Baueinheit innerhalb eines Gehäuses, das an einem Ende eine querverlaufende Wandung aufweist und ein Verfahren zu deren Montage.

Die Vorrichtung und das Verfahren sind insbesondere geeignet bei Kreisei geräten, die in ein Gehäuse eingesetzt sind.

Infolge der hohen Drehgeschwindigkeit , mit denen diese Kreisel betrieben werden, können Vibrationen auftreten. Obwohl die mechanischen Komponenten des Kreiseigeräts in das Gehäuse eng eingepasst werden, um die Vibrationen innerhalb des Gehäuses zu vermindern, so ist es doch erforderlich, ausreichend Spiel zwischen Gehäuse und innerer Baueinheit zu haben, damit die innere Baueinheit eingesetzt und entfernt werden kann. Ein weiteres dabei zu beachtendes Problem ist die vom Kreiselgerät ausgehende Wärme, was zu unterschiedlichen Wärmeausdehnungen zwischen

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Gehäuse und innerer Baueinheit führt. Es muß die Möglichkeit bestehen, daß sich die innere Baueinheit innerhalb des Gehäuses thermisch ausdehnt, da sonst Spannungen auf die Bauteile des Kreiselgeräts wirken.

Es besteht die Aufgabe, die Lagerung der inneren Baueinheit im Gehäuse so auszubilden, daß auftretende
Vibrationen stark gedämpft werden, andererseits unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen innerer Baueinheit und Gehäuse auftreten können.

Des weiteren ist die Aufgabe zu lösen, die innere Baueinheit im Gehäuse leicht und reproduzierbar montieren zu können.

Gelöst werden diese Aufgaben durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 8.

Ein Ausführugnsbeispiel wird nachfolgend anhand der
Zeichnungen näher erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel betrifft ein Kreiselgerät. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gerät und

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II in Fig. 1.

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Das Gerät weist eine innere Einheit 1 auf, die ein Kreisel gerät umfasst und welche in einem äußeren Gehäuse 2 angeordnet ist, das an einem Ende 3 verschlossen ist. Das andere Ende des Gehäuses ist durch eine Endplatte 4 verschlossen, welche gegen die innere Einheit 1 anstößt.

Der Aufbau und die Arbeitsweise des Kreisels ist im wesentlichen gleich wie in der GB-A 20 63 471 beschrieben, so daß hierauf nur kurz eingegangen wird. Die innere Einheit 1 weist einen im wesentlichen zylindrischen Aufbau auf und besitzt einen rohrförmigen Rotor 10, der an seinen Enden in Lagern 11 und 12 gelagert ist. Der Rotor 10 wird durch einen Motor 14 um die Längsachse 13 des Geräts in Drehung versetzt. Dieser Motor 14 befindet sich am rechten Ende der Einheit 1. Am linken Ende des Rotors 10 ist über zwei flexible Gelenke 16 und

17 ein Kardanring 15 gelagert, der winkelmäßig begrenzt schwenkbar ist um eine Achse 18, welche rechtwinklig zur Längsachse 13 verläuft. Den Kardanring 15 umgibt ein Trägheitsring 20, der ebenfalls von zwei nicht dargestellten flexiblen Gelenken gelagert wird, welche zwischen den Gelenken 16 und 17 und somit rechtwinklig zu diesen angeordnet sind. Auf diese Weise kann der Trägheitsring winkelmäßig um eine weitere Achse 21 verschwenken, welche rechtwinklig zu den Achsen 13 und 18 verläuft, was bedeutet, daß der Trägheitsring durch zwei zueinander rechtwinklig verlaufende Achsen

18 und 21 gelagert wird.

Bewegungen des Trägheitskreisels mit Komponenten entweder um die Achse 18 oder die Achse 21 bewirken eine Schwenkbewegung des Trägheitsringes 20 relativ zu den übrigen Teilen des Geräts, da der Trägheitsring

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die Tendenz aufweist, seine ursprüngliche räumliche Lage beizubehalten. Diese Schwenkbewegungen werden aufgenommen durch einen Aufnehmer 22 , dessen Ausgang den Strom durch Spulen 23 steuert, die ein Drehmoment erzeugen. Die ein Drehmoment erzeugenden Spulen 23 üben eine Rückstellkraft auf den Trägheitsring aus, wodurch dieser relativ zum übrigen Aufbau des Geräts in seine Nullstellung gebracht wird. Dieser durch die Spulen fließende Strom ist ein Maß für die Größe der Ortsveränderung des Kreiselgeräts.

Am linken Ende weist die innere Einheit 1 ein scheibenförmiges Basisteil 30 auf, das an seiner Außenfläche mit einer Umfangslippe 31 versehen ist. Die Lippe 31 steht in Eingriff mit einer entsprechend geformten Schulter 32 an der Innenfläche des äußeren Gehäuses 2 nahe dessen öffnung. Die Schulter 32 bildet eine Stufe zwischen dem offenen Ende und dem übrigen Teil des Gehäuses 2 , das einem zum offenen Ende etwas geringeren Durchmesser aufweist. Das Anliegen der Lippe 31 gegen die Schulter 32 verhindert eine Axial bewegung der inneren Einheit 1.

Am anderen Ende der inneren Einheit 1 ist ein radial sich erstreckendes Plattenteil 35 vorgesehen, das mit seinem Rand eng in das geschlossene Ende des Gehäuses 2 eingepasst ist. Die rechte Fläche des Plattenteils verläuft parallel zum geschlossenen Ende des Gehäuses 2 und weist zu diesem einen schmalen Spalt 33 auf. Das Plattenteil 35 ist an seiner Außenkante, die zum geschlossenen Ende des Gehäuses 2 hin weist, angeschrägt, wodurch sich eine ringförmige Fläche 36 bildet, welche zur kreiszylindrischen Innenwandung des Gehäuses 2 um

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etwa 30° und zum geschlossenen Ende des Gehäuses 2 etwa 60° geneigt ist. Diese schräg verlaufende Fläche 36 definiert mit dem geschlossenen Ende des Gehäuses 2 einen ringförmigen Hohlraum 37 dreieckigen Querschnitts , der rechts begrenzt ist durch die Innenfläche 38 des geschlossenen Endes 3 des Gehäuses 2. In diesem Hohlraum 37 angeordnet ist ein elastischer Tragring 40, der beispielsweise aus Kautschuk oder Kunststoff besteht. Dieser Ring 40 weist in seinem entlasteten Zustand einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Dicke des Ringes 40 ist so gewählt, daß wenn die innere Einheit 1 voll in das Gehäuse 2 eingesetzt ist, der Ring zwischen dem rechten Ende der inneren Einheit 1 und dem Gehäuse 2 zusammengepresst wird. Die hierbei auf die innere Einheit 1 wirkenden Kräfte verlaufen rechtwinklig zur schrägen Ringfläche 36, d.h. in Richtung des Pfeiles F in Fig. 1. Diese auf die innere Einheit 1 wirkende Kraft besitzt somit eine Kraftkomponente , welche parallel zur Achse 13 verläuft und eine weitere Komponente, welche rechtwinklig hierzu verläuft. Diese auf die innere Einheit 1 wirkenden Komponenten überstehen und dämpfen irgendwelche Quer- und Axial bewegungen, die infolge von Vibrationen auftreten können. Der schmale Spalt 33 zwischen dem Gehäuseende 3 und der inneren Einheit 1 erlaubt eine begrenzte axiale Relativbewegung, wodurch Wärmedehnungen der zentralen Einheit ausgeglichen werden können.

Am äußeren Ende weist das Basisteil 30 eine ringförmige Stufe 42 quadratischen Querschnitts auf, in welcher ein Dichtring 43 angeordnet ist. Der Ring 43 steht in Berührung mit der inneren Oberfläche des Gehäuses 2 und der innenseitigen Fläche der Endplatte 4. Die Endplatte 4 trägt die verschiedenen Anschlußstifte 50 zur elektrischen Verbindung einer elektronischen Einheit 51, welche zwischen

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dem Basisteil 30 und der Endplatte 4 angeordnet ist. An ihrem äußeren Ende weist die Endplatte 4 ebenfalls eine ringförmige Stufe 52 rechteckigen Querschnitts auf, in welcher zwei Dichtringe 53 und 54 angeordnet sind. Der innere Dichtring 53 besteht aus einem elastischen Material und weist eine solche Dicke auf, daß er in der Stufe 52 zusammengedrückt wird und somit in engem Kontakt mit der Endplatte 4 und dem Gehäuse 2 steht. Der äußere Ring 54 besteht aus Metall und dient in erster Linie als Füllstück , wobei dieser Ring in der Stufe 52 verlötet ist (Lot 55) , wodurch das Gehäuse 2 mittels der Endplatte 4 abgedichtet wird. An der Endplatte 4 ist ein ins innere sich erstreckendes Rohrstück 56 vorgesehen, über welches das Gehäuseinnere evakuiert werden kann oder über welches ein Inertgas in das Gehäuse gefüllt werden kann und welches danach verschlossen wird.

Beim Zusammenbau wird in das geschlossene Ende des Gehäuses 2 zuerst der Tragring 40 eingesetzt. Die innere Einheit 1 wird sodann in das Gehäuse 2 eingeschoben , so daß die geneigte Ringfläche 36 in Kontakt kommt mit dem Tragring 40. Danach wird der Dichtring 43 in die Ausnehmung 42 am linken Ende der inneren Einheit 1 eingesetzt. Als nächstes wird die Endplatte 4 aufgesetzt, welche in Richtung des geschlossenen Endes 3 des Gehäuses 2 gedruckt wird, bis die Lippe 31 der inneren Einheit 1 in Kontakt kommt mit der Schulter 32 des Gehäuses 2. Hierbei wird der Tragring 40 zusammengepresst. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Kraft, mit der die innere Einheit 1 in das Gehäuse 2 gedrückt wird, erzeugt durch einen Unterdruck im Gehäuseinneren, in dem über den Rohrzapfen 56 Luft abgesaugt wird, wodurch der Druck im Gehäuseinneren beispielsweise zwischen einer viertel und einer halben atmosphäre absinkt. Ist dieser

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Druck erreicht, dann ist die innere Einheit 1 korrekt im Gehäuse 2 angeordnet, wobei die Endplatte 4 zum Gehäuse hin abgedichtet ist durch die Ringe 53 und 54 und durch die Verlötung 55. Nachdem die Verlbtung 55 hart geworden ist, wird die Absaugung über das Zapfrohr 56 beendet, wonach der gewünschte Druck im Gehäuse eingestellt wird, bevor das Zapfrohr 56 verschlossen wird. Die durch das Lot 55 bewirkte Abdichtung ist ausreichend, um die innere Einheit gegen die vom Tragring 40 ausgeübten Kräfte zu halten, selbst wenn innerhalb des Gehäuses 2 kein Unterdruck herrscht.

Um die Endplatte 4 im Gehäuse 2 dicht zu halten, damit die innere Einheit 1 in ihrer korrekten Lage im Gehäuse 2 verbleibt, sind auch andere Anordnungen denkbar. Beispielsweise ist es möglich, die Endplatte 4 mittels Klammern in das Gehäuse 2 zu drücken.

Dieser Aufbau zwischen innerer Einheit 1 und Gehäuse 2 ist nicht nur für Kreisei geräte anwendbar sondern auch bei anderen Gerätearten geeignet.

Claims

Rolf Charrier Patentanwalt Rehlingenstraße 8 · Postfach 260 D-8900 Augsburg 31 Telefon 0821/36015+36016 Telex 53 3 275 Postscheckkonto:München Nr154789-801 Αππι.: Smiths Industries Publιc Limited Company 8779/144 Augsburg, den 8. März 1984 Ansprüche

1.; Vorrichtung zur Lagerung einer inneren Baueinheit innerhalb eines Gehäuses , das an einem Ende eine querverlaufende Wandung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Einheit (1) an ihrem der querverlaufenden Wandung (38) gegenüberstehenden Ende eine schrägverlaufende Kantenfläche (36) aufweist, die mit dieser Wandung (38) und mit der Gehäusewand einen ringförmigen Hohlraum (37) dreieckigen Querschnitts bildet, in diesem Hohlraum (37) ein elastischer Ring (40) angeordnet ist und die innere Einheit (1) diesen Ring (40) gegen die querverlaufende Wandung (38) drückt und ihn hierbei deformiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenfläche (36) zur querverlaufenden Wandung (38) unter einem Winkel von etwa 60° geneigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (40) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das der querverlaufenden Wandung (38) gegenüberstehende Ende der inneren Einheit (1) einen geringen Abstand zu dieser Wandung

(38) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die querverlaufende Wandung (38) die Verschlußwandung (3) des Gehäuses (2) ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägverlaufende Kantenfläche (36) längs der Außenkante der inneren Einheit (1) verläuft.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am anderen Ende das Gehäuse (2) mit der inneren Einheit (1) versiegelt i st.

8. Verfahren zur Montage der inneren Baueinheit im Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei des offene Ende des Gehäuses gegenüber der inneren Baueinheit abgedichtet ist, dadurch g e k e η η zeichnet, daß nach dem Einsetzen der inneren Baueinheit in das Gehäuse der Druck im Gehäuseinneren gegenüber dem Druck außerhalb des Gehäuses vermindert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß danach der Druck im Gehäuseinneren wieder erhöht wird.

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