DE4307870A1 - Aerostatische Lagerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aerostatische Lagerung wie sie beispiels­ weise für Verlegerollen, einer Komponente von Textilmaschinen an­ gewendet wird. Natürlich kann das Konstruktionsprinzip auf andere Lagereinheiten mit ähnlichen Anforderungen vor allem geringer Rei­ bung, geräuscharm und bei hohen Umgebungstemperaturen angewen­ det werden.

Kataloge von zum Beispiel Verlegerollen zeigen, daß diese üblicher­ weise wälzgelagert sind. Bei dieser Lagerung sind die Laufbahnen der Wälzkörper in die Welle und das Gehäuse eingeschliffen, und die Schmierung erfolgt mit Hochgeschwindigkeitsfetten.

Außerdem ist das Gehäuse stationär, und die Wellenrotation wird aufwendig auf die Außenbüchse, auf der die Textilfäden laufen, über­ tragen. Bei Wälzlagerungen ist dieses aus kinematischen Gründen notwendig.

Aerostatische Lager sind zum Beispiel aus DE 20 41 430 bekannt. Die für die Funktion eines aerostatischen Lagers notwendigen Drosseln werden in der Regel durch Düsen oder durch die Verwendung von porösen Materialien geschaffen (bekannt aus Luftlagerungen/W.J. Bartz u. a.; expert-verlag, 1982, Kontakt + Studium; Bd. 78).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftliche, ge­ räuscharme und betriebssichere Lagerung drehbarer Teile von Ver­ legerollen bei erschwerten Betriebsbedingungen sicherzustellen. Fettgeschmierte, wälzgelagerte Verlegerollen erreichen bei hohen Drehzahlen und hohen Temperaturen (zum Teil über 200°C) keine ausreichenden Gebrauchsdauern.

Aerostatische Lager sind hervorragend für hohe Drehzahlen und Tem­ peraturen geeignet, da die Viskosität von Luft und damit die Trag­ fähigkeit bei hohen Temperaturen nicht abnimmt. Außerdem ist das Geräusch und die Reibung niedrig und fettschmierungsbedingte Ab­ dichtungen sind nicht nötig.

Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit sind durch folgende Maß­ nahmen gewährleistet. Die Lagerelemente sind so aufgebaut, daß alle funktionellen Abmessungen mit der Fertigungstechnologie Schleifen bearbeitet werden können. Dadurch können vorhandene Fertigungsein­ richtungen (zum Beispiel Kugellagerfertigung) eingesetzt werden, die im höchsten Maß die Anforderung von Präzision, Qualitätskonstanz und Wirtschaftlichkeit erfüllen. Außerdem wird auf problematisch zu bearbeitende Werkstoffe, wie poröse Materialien, verzichtet. Die sehr flexible und einfache Fertigung der Trag- und Aufladespalte erlaubt die sichere Auslegung bezüglich Tragfähigkeit, Laufgenauig­ keit, Reibung, Luftverbrauch und schwingungskritischer Bereiche.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind die längeren Stand­ zeiten gegenüber wälzgelagerter Verlegerollen. Außerdem können übliche Werkstoffe und Fertigungseinrichtungen eingesetzt werden. In Verbindung mit einer einfachen Montage wird eine hohe Wirt­ schaftlichkeit erreicht.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an. Beispiel einer Verlegerolle:

Die in Fig. 1 dargestellte Lagerung besteht aus einer feststehenden Welle (1), die mit Axialbohrung (2) und Radialbohrungen (7) versehen ist. Durch dieses Zuführungssystem kann die Druckluft zu den aero­ statischen Lagern geführt werden. Auf die Welle (1) ist ein aerosta­ tisches Loslager aufgebracht, das aus zwei Lagerringen (5, ,6) be­ steht. Eine äußere Kraft verkleinert einseitig bei einem aerosta­ tischen Lager den radialen Lagerspalt (9). Nach dem bekannten Wir­ kungsprinzip eines aerostatischen Lagers sind Drosselstellen in der Luftzuführung notwendig, um den, für das sich nun neu einstellende Kräftegleichgewicht, höheren Luftdruck im Bereich des verengten Lagerspaltes zu bewirken. Dies kann durch kleine Düsen, durch po­ röses Material oder, wie in der Erfindung, durch einen umlaufenden radialen Aufladespalt (8) erreicht werden. Der radial tragende Luft­ film bildet sich in dem radialen Lagerspalt (9) zwischen den Lager­ ringen (5, 6) und dem drehenden Gehäuse (3) aus.

Das Festlager wird durch die Lagerringe (11, 12) und die beiden Axialscheiben (10), die in das Gehäuse (3) eingebracht sind, gebildet. Es handelt sich hierbei um ein kombiniertes Radial-/Axiallager. Der radiale Aufladespalt (14) versorgt den radialen Lagerspalt (15). Im weiteren Verlauf der Luftströmung wirkt der radiale Lagerspalt (15) als Aufladespalt für die axialen Lagerspalte (13). Dadurch wird die axiale Tragfähigkeit gewährleistet. Die Gehäusebohrung (4) verhin­ dert einen Druckaufbau innerhalb der Verlegerolle.

Fig. 2 zeigt den Schnitt A-A einer Ausführungsform der Erfindung und veranschaulicht die präzise Herstellung des radialen Auflade­ spaltes.

Das aerostatische Lager besteht aus zwei Lagerringen (11, 12), die axial anliegen. Während der eine Lagerring (12) eine plane Axial­ fläche aufweist, sind in den anderen Lagerring (11) Abstandsseg­ mente (11′) eingearbeitet. Mit Hilfe zum Beispiel einer Flachschleif­ maschine und eines Takttisches kann die Höhe und Lage der Ab­ standssegmente (11′) sehr präzise geschliffen werden. Die Luft strömt dann durch den radialen Aufladespalt (14) dem radialen Lagerspalt (15) zu.

Claims (3)

1. Aerostatische Lagerung, bestehend aus einer Welle, einem Ge­ häuse sowie einer Druckluftzuführung für die aerostatischen Lager, die aus koaxialen Lagerringen aufgebaut sind und bei der die Welle feststeht und das Gehäuse rotiert, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aerostatischen Lager aus zwei Lagerringen (11, 12) aufgebaut sind und zwischen den Anlageflächen der radiale Aufladespalt (14) durch in die plane Anlagefläche an einem der Lagerringe ausgesparte Abstandssegmente (11′) gebildet wird, wobei das Axial-/Radiallager entsprechend dem Radiallager auf­ gebaut ist und zusätzlich der radiale Luftspalt (15) als Auflade­ spalt für die axialen Lagerspalte (10) dient.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand der Lagerringe auch durch eingelegte dünne Folienab­ schnitte oder durch eine Montagevorrichtung mit geeigneten axialen Anschlägen eingestellt werden kann.

3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die La­ gerung auch mehrreihig ausgeführt werden kann, indem mehrere Lagerringe axial nebeneinander angeordnet werden.