DE6600474U

DE6600474U - Vorrichtung zum schutze von wellen gegen radiale und axiale verlagerungen.

Info

Publication number: DE6600474U
Application number: DE6600474U
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Huppmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-05-14
Filing date: 1968-05-14
Publication date: 1969-01-16

Description

RA.275 99M4.5.

Die Erfindung besieht ei«h *"i£ eine Sichert tsvorrlohtune in Maschinen aur Überwachung dor Abnutzung de>r Lager von Wollen. Zur Überwachung der Abnutzung von Lagern 1st es bekannt (vgl. DAS 1 069 430), durch die Welle selbst einen elektrischen Kontakt und damit einen zur Auslösung ©ineö üjLärmgtratös öder einer Vorrichtung zum Stillsetzen der Welle dienenden Stromkreis zu schließen. Man hat auch Thermoelemente verwendet, die den ^- dureh Lagsreehäden hervorgerufenen Anstieg der Lagartemperatur anzeigen; solche Thermoelemente haben eic& jedoch unter anderem auch deshalb nicht bewährt, weil es vorkoasntg da-ß die Lagertamperatur nur vorübergehend anwächst, u& nach Vergrößerung, des Lagerspieles wieder abzunehmen, insbesondere sind aber die Leitungen zu den Thermoelementen wegen dor Maschinenerschütterungen bruchgefährdet und damit eine zuverlässige Alarmgabe nicht gewahrleistet·

Auch Ausführungen, bei denen die Lage der Welle relativ zum Lager durch einen Schwinghebel abgetastet wird, arbeiten nicht zufriedenstellend, weil die mechanischen Teile dieser Ausführunge |j sich im Laufe der Zeit abnützen bzw. unzulässig hohe "Spiele" auf-• weisen bzw. wegen Verschmutzung nicht einwandfrei arbeiten oder

wegen Temperatur Schwankungen Fehlanzeigen liefern. Auch Idrpe'zitive induktive Meßgeber werden für die Überwachung der Lagerabnutzung eingesetzt (vgl. DAS 1 183 316); abgesehen davon, daß die Herstellung solcher Meßgeber aufwendig und der Einbau sowie die erforderlichen Justierarbeiten schwierig, nur für fachkundiges Personal möglich und zeitraubend sind, ist auch noch die Störanfälligkeit dieser Überwachungsvorrichtungen groß, da sie temperaturabhängig sind, bei Verunreinigung durch Metallabrieb fehlerhaft arbeiten und außerdem eine auch in kritischen Situationen gesicherte Stromversorgung erfordern.

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Es sind auch hydraulische Sicherfceitsvorcichtungon denkbar, die jedoch ebenfalls mit Fehlern behaftet (Temperaturabhängigkeit, Verschmutzung, Verharzung) und damit unsicher sind.

Die bekannten und auf dem Markt befindlichen Sioherheitsvor-richtungen sind zwar grundsätzlich dazu geeignet, direkt über eine Schaltvorrichtung die Abschaltung der Maschine zu bewirken, !■mum Aiα gomoggown βττΉββ ain orulÄaaixarea Maß ilherseliyeitet. In

der Praxis wird jedoch wegen der Störanfälligkeit der bekannten Sicherheitsvorrichtungen (z.B. Alarmgabe, obwohl keine Gefahr O für das Lager gegeben let) und wegen der hohen Kosten, die mit dem Stillsetzen einer Großmaschine verbünd-.; sind, von diesen Sicherheitsvorrichtungen nicht direkt die Abschaltung der Maschine bewirkt, sondern lediglich eine Anleige oder ein Alarm gegeben, woraufhin das Bedienungspersonal zunächst zu ergründen suoht, ob wirklich eine Iiagergefährdung vorliegt oder nicht. Bis dahin kann jedoch sc-hon ein größerer Maschinenschaden aufgetreten seine Die näsioharheit der bisherigen Sicherheitevorrichtungen hat also bewirkt,daß die Meldungen dieser Vorrichtungen §rst vom Bedienungspersonal auf ihre Richtigkeit überprüft werden, so daß weitere Unsicherheitsfaktoren hinzukommen, nämlich Überhören oder Übersehen, eines Alarmes, Meßinstrumentenfehler, Beurteilungsfehler des Bedienungspersonals ubw.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, eine Sicherheitsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche so sicher arbeitet, daß man es ihr übsrlassen kann, direkt und selbst·* tätig die Maschine abzuschalten. Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung darf daher nloht die zitierten Nachteile der bekannten Vorrichtungen dieser Art aufweisen; sie soll außerdem billig, ohne besonderen technischen Aufwand, (insbesondere asu, elektrischen Meßgeräten) und ohne elektrotechnische Fachkenntnisse •anbaubar und robust sein. Insbesondere soll sie von elektrischer

Hilfsenergie uaabaasgig ö&in, ma auch in ext^m^n Katastrophen-, fällen nosh einaatzfähig zu sein; Bis soll auch, jeder Eingriffs« mögliohkeit des Bedienungspersonals entzogen sein.

Es Bind also Bedingungen gestellt, die gleichseitig zu erfüllen, des Fachmann Schwierigkeiten bereiten, da ihm der Stand der Teohnik keinen Hinweis auf ©ine brauchbare Lösung gibt.

Erfisaungsgessäß sind die ganamtan Forderungen bei einer Sicherheitsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erfüllt, daß *v ein Druckmittelbehälter vorgesehen ist, welcher mindestens eine normalerweise ver-sehlos&ene öffnung aufweist und dem ein bei Druckänderung des Druckmittels ansprechender Druckschalter für di<* Stillsetzung der Maschine zügeordnet ist, welcher Behälter geeignet und bestimmt ist für die Montage in der unmittelbaren Nähe des Lagers und der Welle derart, daß die Welle den Behälter

zulässiger
bei erfolgter maximal-^Lagerabnutzung berührt und die Berührung die Freigabe der verschlossenen Öffßung bewirkt.

Bei einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung wird die bei Berührung der sich drehenden Welle mit dem Druckmittelbehälter entstehende Wärme zum Freigeben der Öffnung des Druck- \ mittslbehälters benutzt (es liegt jedoch auch im Rahmen der Er- O findung, das Öffnen des Behälters mittels eines Stößel-, Drehoder Sippventils von der Welle bewerkstelligen zu lassen, die bei Abnutzung eines Lagers auf die Ventilbetätigungsglieäer einwirkt). Zu diesem Zweck besteht der Behälter aus gut wärmeleitendem, niöht leicht schmelzbarem und gut lötbarem Material, insbesondere Metall, vorzugsweise Kupfer _f und die Öffnung ist mit leicht schmelzbarem Material (Schmelztemperatur zwischen ca. £0° C - 250° C, vorzugsweise 150° 0), z.B. Woodsmetali mit mehr oder weniger großen Verunreinigungen zur Erhöhung des Schmelzpunktes oder plastischem Kunststoff verschlossen. In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Behälter ZylinderfQTm auf und ist mit seiner einen (von> öffnungen freien) Deckelfläche der Welle zugewandt und benachbart angeordnet. DieBö Ausführungsform hat den Vorteil sehr einfache« Herstellbarkeit sowie platzsparenden Einbaus. Zudem werden die Austritts öffnungen nicht von de3% anstreifenden* WeIJLe abgedichtet.

Im Rahmen der Erfindung fran-n ias Behälter gegenüber dem Umgebungsän*ck Unterdruck herrschen? der Druckschalter ist dann so dimensioniert, daß er bei steigendem Druck anspricht« Unterdruck ist jedoch: nickt so leicht im Behälter über längere Zeit aufrechtzuerhalten wie Überdruck _t so daß sich die Erfindung vorzugsweise Überdruckes im Behälter bedient, d.h_t, daß der Druckschalter in diesem gall bei fallendem Druckmitteldruck anspricht und die Maschine stillsetzt« Bei der vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung wird bei Berührung des Behälters durch die Welle der Behälter durch Eeibung erwärmt: dia entstehende Wärme gelangt ζ auch an die mit leicht schmelzbarem Material verschlossene Öffnung des Behälters, welcheB schmilzt und die öffnung freigibt; das Druckmittel strömt aus der Öffnung des Behälters aus, so daß der Druck im Behälter absinkt, woraufhin der bei fallendem Druck das Druofrmi ttels ansprechende Druckschalter die Stillsetzung der Maschine bewirkt. Der Druckmittelbehälter ist vorzugsweise mit einer Druckmittelanschlußleitung.versehen, um - ohne daß Druckmittel verbraucht wird - das Druckmittel unter Druck halten zu können. Dabei ist als selbstverständlich vorausgesetzt, daß die ] Zuströmmenge des Druckmittels zum Behälter geringer ist als die Ausströmmenge aus dem Behälter (im Falle des Ansprechens der Sicherheitsvorrichtung). Dies kann erreicht werden durch Anordnung mehrerer oder größerer Belüfteröffnungen oder durch Drosselung des Druckmittelzustromes. Selbstverständlich kann aber der Behälter auch selbst als sog. Druckflasche ausgebildet sein.

Als Druckmittel wird zweckmäßigerweise das euch dem Lager ßugeführte Drucköl verwendet. Bei !Luftlagerung wird dementsprechend Preßluft verwendet« Normalerweise ist in dem System für das Lageröl ein ^halter für die Stillsetzung der Masohine vorhanden, weloher bei zu geringem Öldruck ansprioht. Dieser ^Schalter spricht dann auch an, wenn das Drucköl aus dem an das Drucköl eye tem angeschlossenen Behälter auflitrömt* wozu er nur in die Druckmittelanachlußleitung zwischen Drossel und Druckmittelbehälter einzubauen ist. Diese Schaltung verbürgt einen besonders preiswerten

eleganten Schutz, -

Das Material, mit welchem die Behälteröffnung verschlossen ist (Schmelzsicherung), muß eine Schmelztemperatur besitzen, die über der Umgebungstemperatur am Kontageort liegt j die Schmelztemperatur kann dann entsprechend hoch gewählt werden·

Je nachdem, ob die Schmelzsicherung flink oder träge ansprechen soll, sind die verschlossenen Öffnungen mehr oder weniger weit von der Berührungsfläche des Behalte r3 mit der Welle entfernt anzuordnen? auch durch entsprechende Wahl der Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Behältermaterials läßt sich eine mehr oder weniger lange Ansprechzeit erreichen. Um eine größere Sicherheit zu haben, daß die Sicherheitsvorrichtung anspricht, ist es zweckmäßig, mehrere Öffnungen im Behälter vorzusehen, wooei es für das Ansprechen der Vorrichtung genügen soll, wenn nur eine öffnung aufgemacht wird. Es ist zweckmäßig, die öffnungen (bei der Schmelzsioherungsausführung) in einer zur Stirnseite des zylindrischen Behälters₆(an den die Welle streift) parallelen Ebene vorzusehen; die Schmelzsicherungen müßten dann alb etwa gleichzeitig ansprechen. Wird mit Überdruck im Behälter gearbeitet, so sind die öffnungen im Behälter zweckmäßigerweise zur Außenwand des Behälters hin konisch erweitert, damit der Überdruck im Behälter die Schmelzsicherungen leicht aus der Behälterwand drücken kann· Wenn es erwünsoht ist, daß die Schmelzsicherungen nicht in den Lagerraum fallen, werden j- die öffnungen mit einem für das Druckmittel durchlässigen Pangabgedeckto

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung in zwei !Figuren ein Ausführungsböispielcbr Erfindung erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 die Welle und die Lager einer . Turbine

eit der «rfindungsgeasärsen sicherheitavorriohtung teils i® Sohnitt, teils in Ansieht,

Tn Fig. 1 eind H^ * <*ie «eil«» ^{mlt 2} ihrRadiallager, mit Axial!*=©? sit 4 di^ LsgssgleS^i&ofeön. mit & die Druckmittelbehälter, mit 6 die Schellen zu ihrer Befestigung mittel« Schrauben an den Lagern, mit 8 die Druekölzuleitung zu den zylindrischen Druekmittelbehl&fci&rn 5, ait 9 die gemeinsame Druoktf !speiseleitung und Kit 10 el» b©i fallendem Druck ansprechender In der Speiseleitung liegender Druck achalter bezeichnet. Bei fallendem Druck wird unter der Wi*toang d«sr Feder 11 der Schaltstössel 12 in Richtung des pfeil®» 13 bewegt» wodurch der Kontakt 14 geöffnet und dtr Stromkreis» ia wich©© die Speieespannungequelle 15 und das Schaltrelai· für di® Abschaltung der Maschin© liegen, unterbrochen wird. Ute yon elektriBetwr HUfseßsrsi« un&bhistgig ^u sein» kann der eleictrieoh© Stroisto©!® s.B. dwch ein© Kette von Öldruckeohaltem für äie Ab^rhaltams ä»r ^sohine ensetst

dass ihr«) dor b/ell© 1 benachbart angeordneten Anlaufflächen 16 von der Well«» iNJirührt w@rd@n» wenn di© Lag©^leitfläoh®n bis su einer noch zulässigen Stärk® abgenutzt ©Ind. in diee&sa Fall erzeugt di@ eich drohende und an d@n Anlaufflächen 16 streifende Welle H@ibung@wärme, Λ4λ /lan mif utlauAlaltmnJ^ KJn t^aj ni /i^..\ JJ^.=, B«u«l t·— ._._ J i. _ _^ _ Λ ä

VW va« Itl*>v "BAHSkVtVViHS ΙΚ>ν9»ΑΒΛ γ VU / UVO ÖSFiMSJ. liO.l'SJ SI^ A y& S"iSS JL WSJ l> S

Wi© au® IUg. 2 ersichtlich 1st, ist der Druckmittel behälter mit Mehreren Öffnungen I7 versehen» die in Mantel des Behälters in einer zur Aüllauffläche 16 parallelen Ebene angeordnet sind. Diese Öffnungen IT sind mit lelohtsohwelzbareni Material, z.B. Woodsmetall, versohloDseia. Die Öffnungen selbst sind konisch ausgebildet, wobei sioh der grtftüsere Offnungsdurohmesser an der jSiehälterauseenwand

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befindet. Durch Verunreinigung des Woodßmetali©e mit anderen eehwerer schmelzenden Metallen kann eine Erhöhung des Schmelzpunktes erzielt werdenj dies ist erforderlich,, wei*n di@ Umgebuiigstemperatur des Mont&geortes der Behälter schon Ib der Nähe der Seiuaelztemperatur liegt.

Nach Anstreifen der Kelle an der Anlauffläche eines Behälters und nach dessen Erwärmung schmelzen die Verschlüsse der Öffnungen 17 ab, sie werden äuroh das Druckmittel im Behälter ausgestoßen und das Druckmittel strömt aus. Badurcl* sinkt auch der Druck im Druckschalter IC» welcher die Maschine abschalten (damit der Druck im

Druckschalter bei« Ausströmen dee DruclcoTes aus dem Behälter 5 auch mit Sicherheit absinkt,, ist in der ^zuführungsleitung zum

Druckschalter eine DroeseA IS eingeschaltet* deren Durchlassquerschnitt Kleiner als der Querschnitt einer Cav öffnungen 17 bemessen ist). Un zu vermeiden« dawe die abgesciiroolzenen Verschlüsse in unkontrollierbarer Weis«» In den Lagerraum der Maschine gelangen« ist d«r Behälter 5 mit einem F&ngk&fig 18 aus für das Druckmittel durchlässigem Material (Drahtgase) versehen. An der der Anlauffläche 16 gegenüberliegenden Seite dos zylindrische η Behälter« ist der An«· schlusstutzen 19 für den Anschluss der Druckölspelseleitung vorgesehen. Der 'JborsiohtliohkGit wegen ict nicht dargestellt^, dass von der Drucköispeiseleltung noch weitere Leitungen zu den lagern fur deren Schmierung führen. bs;w. zu dem hydraulischen Sicherheitssystem der Maschine führen.

Claims

RA.275 991 ·14.5.61

Ansprüche

1. Siefeerfe«^3^^iehtang> zxui twa jeer von WeTXiinlnSeTfeniizeichnet durch einen Druckmittelbehälter, welcher mindestens eine nor■.. erweise verschlossene freigebbare Öffnung aufweist und dem ein *&■% Druckänderung des Druckmittels ansprechender Druckschalter für die Stillsetzung der Maschine zugeordnet ist, welcher Behälter geeignet und bestimmt ist für die Montage in der unmittelbaren NShui des Lagers und der Welle derart, amS äi@ Welle den Behälter bei erfolgter maximaler Lagerabnutzung berührt und die Berührung die Fmsigäbe der verschlossenen Öffnung bewirkt.

vo

2. βvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung mittels leicht schmelzbarem Material verschlossen ist und der Behälter aus gut wärmeleitendem aber schwerer schmelzbarem Material feststeht.

7r

vor

7r

3. ^a^ph^rfeavorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet* da§ das leicht schmelzbare Material eire Schmelztemperatur zwischen 60° C und 250° C, vorzugsweise 150° C, besitzt.

4. &iQh&rh®i£®&nrrt ofofcung nach Anspruch 2 oder J>, dadurch gekennzeichnet, daß das leicht schmelzbare Material aus Woodsmetall besteht.

5. S4r©te©ipfee4rfes#6rricliitung nach Anspruch 2 oder ^dadurch gekennzeichnet, daß das leicht aichmelztoare Material aus plastischem Kunststoff besteht.

6» Si<ahe?ö®tfci!«6rrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus Metall, vorzugsweise Kupfer, besteht.

7. ateherheitaivorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung im Bohälter mehrfach vorgesehen ist.

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8. eB¥orricktunp nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter die Form eines Zylinders aufweist,

9· evorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Behälter mit seiner einen Stirnfläche der Welle zugewandt am Lager angeordnet Ist und diese Stirnfläche frei von öffnungen ist.

10. c«vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9* dadurch gekennzeichnet _a daß die öffnungen des Behälters durch einen ara Behälter befestigten, für das Druckmittel durchlässigen Fangkäfig abgedeckt sind.

11. -orriehtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Druckmittels im Behälter höher als der Umgebungsdruck ist.

yyor:

12. Seeitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Apsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung im Behälter konisch ausgebildet ist.

15. S^cft-yorrlchtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Konus an der Behälteraussenwand gröler ist als derjenige an der Innenwand.

s vor:

14. SJrehe]Lvbrrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel Drucköl verwendet ist.

15. lcryor

rriohtung nach Anspruch II,dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter bei sinkendem Druck des Druckmittels ansprioht.

l6. 3 eeorrioh1;

;ung nach einem der vorhergehenden Ansprüohe, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine Druckn. r ennohlußleltung aufweitet.

1Λ ν

«vor:

17, &-tohe-rh©4^e#orrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktnittelanechlufileitung mit der Druokölleitung zum Sohmieren des Lagers verbunden 1st.

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18. -e-lrgeitsyorrichtung nach Anspruoh 17»dadurch gekennzeichnet, daß ale Druckschalter ein im System der Druckölleitung zum Schmieren dee Lagere vorhandener Druckschalter verwendet ist.

19. Scesvorrichtung nach Anspruch 7# 8 und 9* dadurch ge kennzeichnet, daß die Öffnungen am Behälter in einer parallel zur C Stirnfläche des BehÄlters liegenden Ebene angeordnet sind.

20. g-ayorrichtung jtiach den obigen Ansprüchen zur Begrenzung definierter axialer, radialer Verlagerungen drehender Teile gegenüber festen Teilen, wie Relativdetmungen, Wellenexzentrizitäten.