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Drehkörperlagerung mit durch zwei Lager getragener, waagerechter Drehachse
An die Lagerung rotierender Körper werden oft hohe Anforderungen gestellt, und zwar
handelt es sich darum, daß etwaige Formänderungen des rotierenden Teiles durch die
beiden Lagerstellen leicht und ohne Beanspruchung der Lager aufgenommen werden müssen.
Dieses Erfordernis spielt insbesondere bei solchen Anlagen eine Rolle, die wechselnden
Temperaturen ausgesetzt sind, wie beispielsweise bei rotierenden Luftvorwärmern,
zumal es sich in letzterem Falle um große Massen handelt, so daß Mängel der Lagerung
zu schnellem Verschleiß und zur Zerstörung der Lager führen können. Die bisherigen
Lagerausbildungen haben den zu stellenden Anforderungen nicht in befriedigender
Weise genügen können.
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Die Erfindung betrifft eine solche Drehkörperlagerung mit durch zwei
Lager getragener, waagerechter Drehachse, und zwar ist in an sich bekannter Weise
mindestens eines dieser beiden Lager so gehaltert, daß es als Ganzes axial verschiebbar
ist. Infolgedessen kann dieses verschiebbare Lager mittels seiner Halterung Längenänderungen
der gelagerten Achse aufnehmen, ohne daß dabei die Lagerzapfen innerhalb dieses
verschiebbaren Lagergehäuses oder auch innerhalb des axial nicht verschiebbaren
Lagergehäuses Axialverschiebungen ausführen.
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Außer solchen Längenänderungen kommen aber auch andere Formänderungen
der rotierenden Körper in Frage, die dazu führen können, daß die Lagerzapfen ihre
Richtung ändern. In diesem Sinne wirken beispielsweise elastische Durchbiegungen
der Achse, die eine Neigung der Drehzapfen gegenüber der waagerechten Ebene herbeiführen.
Ferner
können Deformationen des am Achsenende befindlichen Lagerzapfens vorkommen, und
zwar können diese durch ungleichmäßige Erwärmung des Drehkörpers entstehen, oder
aber sie können von vornherein in Herstellungsungenauigkeiten begründet sein. Solche
Deformationen haben zur Folge, daß das Lager sich auch um eine senkrechte Achse,
wenn auch nur um einen geringfügigen Betrag, drehen muß.
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Es sind nun an sich schon Lagerhalterungen bekannt, die auch diesen
beiden letzten Bedingungen genügen, und zwar sind Konstruktionen vorgeschlagen worden,
bei denen die Lagergehäuse durch waagerechte, ausschwingende Tragarme gehalten werden.
Ausführungsformen dieser Art können jedoch nur für solche Fälle in Frage kommen,
bei denen es sich um bescheidene Belastungen handelt, beispielsweise für die Lagerung
von Transmissionswellen od. dgl. Dort jedoch, wo es sich um die Lagerung großer
Gewichte unter ungünstigen Betriebsbedingungen handelt, sind diese Konstruktionen
nicht anwendbar.
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Die Drehkörperlagerung gemäß vorliegender Erfindung befäßt sich also
mit der gleichen Aufgabe, und zwar für den Fall besonders hoher Beanspruchung. Auch
hier ist bei beiden Lagern die Halterung so ausgebildet, daß sie Schwenkungen des
Lagergehäuses zuläßt und dadurch die Richteng der Lagergehäuseachse an etwaige Richtungsänderungen
des betreffenden, Lagerzapfens anpaßt, und zwar ist sie dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Lagergehäuse durch zwei an seinen beiden Seiten angreifende senkrechte
Pendelstützen getragen wird, die unabhängig voneinander auslenkbar sind. Dieses
Merkmal, daß die das Lagergehäuse haltenden Schwingarme senkrecht angeordnet sind,
ist wesentlich. Hierbei ergeben sich für die praktische Ausführung zwei Möglichkeiten:
Entweder werden die Schwingarme als Stützen ausgebildet, die auf dem Fundament stehen
und auf denen das Lagergehäuse ruht, oder sie werden als Pendel, d.h. hängende Schwingarme,
ausgeführt, die an einem Traggerüst auslenkbar aufgehängt sind und an deren unteren
ausschwingenden Enden das Lager eingehängt ist.
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Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung
zwei Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigt Fig. I eine Drehkörperlagerung
mit stehenden Stützen und Fig.2 eine Ausführungsform mit hängenden Pendeln.
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In beiden Fällen ist links eine Endansicht einer Lagerhalterung und
rechts eine Seitenansicht der gesamten Drehkörperlagerung dargestellt.
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Es handelt sich in beiden Fällen um die Lagerung eines großen und
schweren Drehkörpers D, der den Rotor eines Regenerativluftvorwärmers darstellen
möge, denn die Erfindung ist in erster Linie für dieses Anwendungsgebiet gedacht,
um den hier besonders schwierigen Betriebsverhältnissen Rechnung zu tragen. Zur
Lagerung dieses Drehkörpers dienen zwei Lager a. Die in der Seitenansicht links
dargestellte Lagerung ist in beiden Fällen als Festlager Lf ausgebildet und die
rechte Lagerung als Loslager Ll. Zur Festlegung des Lagergehäuses a des Festlagers
Lf sind, wie die Seitenansichten zeigen, zwei feste Anschläge e vorgesehen, die
nur ein geringes Spiel zulassen und somit die Verschiebbarkeit dieses linken Lagergehäuses
auf ein geringes Maß begrenzen, denn es sollen die etwaigen Längenänderungen des
Drehkörpers D ja durch das Loslager Ll aufgenommen werden, bei dem aus diesem Grunde
entsprechende Anschläge e nicht vorgesehen sind. Treten nun also solche Längenänderungen
des Drehkörpers D auf, so verschiebt sich das rechte Lagergehäuse a leicht in dem
entsprechenden Maße, so daß die Lagerzapfen der Drehkörperachse innerhalb keines
der beiden Lagergehäuse eine Axialverschiebung auszuführen brauchen.
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Um die Lager gegen seitliche Verschiebungen zu sichern, sind neben
den Lagergehäusen Anschläge c vorgesehen, wie die Endansichten zeigen. Diese Anschläge
c lassen in seitlicher Richtung nur ein geringfügiges Spiel zu.
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Hinsichtlich der vorstehend beschriebenen Merkmale stimmen die beiden
Ausführungsbeispiele im wesentlichen miteinander überein, wenn auch die konstruktiven
Ausgestaltungen im Hinblick auf die konstruktiven Unterschiede der Schwingarme b
ebenfalls etwas unterschiedlich sind.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. I sind die beiden Lager a mit
zwei seitlichen Pratzen versehen. Mit diesen liegen sie auf den schon erwähnten
Stützen b auf, die senkrecht nach unten zum Fundament führen. Es handelt sich bei
diesem Ausführungsbeispiel also um eine stehende Lagerhalterung, die besonders stabil
und einfach ist und daher vorzugsweise in Frage kommt. Die beiden Lagerstellen d
an den Enden jeder Stütze, insgesamt also acht Lagerstellen für die gesamte Drehkörperlagerung,
sind hier der einfacheren Darstellung wegen nur als Schneidenlager gezeichnet. Praktisch
bestehen natürlich vielerlei Möglichkeiten, da die Ausführung dieser Gelenke völlig
beliebig ist und entsprechend den vorliegenden Betriebsverhältnissen gewählt werden
kann. So können außer Schneiden beispielsweise auch Kugelgelenke, Zapfengelenke
od, dgl. verwandt werden.
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Es ist an Hand dieser Darstellung ohne weiteres verständlich, daß
eine solche Lagerhalterung alle in Frage kommenden Formänderungen der Drehachse
aufnehmen kann, ohne daß dadurch irgendwelche Kräfte auftreten, die zu unzulässigen
Beanspruchungen führen. Treten beispielsweise Längenänderungen des Drehkörpers auf,
so schwingen die Stützen b -des Loslagers L1 in entsprechendem Maße aus.
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Ebenso können auch Richtungsänderungen der Lagerzapfen ohne jede Schwierigkeit
aufgenommen werden. Biegt sich die Achse unter dem Gewicht des Drehkörpers D durch,
so daß die Lagerzapfen gegenüber der waagerechten Ebene eine entsprechende
Neigung
einnehmen, so können beide Lagergehäuse a infolge ihrer Lagerung auf den Schneiden
der Stützen b dieser Neigung folgen.
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Weist ein Lagerzapfen eine Deformation auf, so daß seine geometrische
Achse nicht genau mit der geometrischen Achse des Drehkörpers zusammenfällt, so
ergibt sich, daß mit jeder Umdrehung des Drehkörpers D sich die Richtung des betreffenden
Lagerzapfens auch innerhalb der waagerechten Ebene entsprechend ändert. Dieses bedeutet,
daß das betreffende Lager a eine Drehung um eine senkrechte Achse ausführen muß,
wenn es nicht beansprucht werden soll. Eine solche Drehung ist in diesem Falle sehr
leicht dadurch möglich, daß die beiden Stützen b des betreffenden Lagers um unterschiedliche
Beträge, gegebenenfalls in entgegengesetzten Richtungen, ausschwingen. Auf diese
Weise kann also jedes Lagergehäuse a auch solchen Richtungsänderungen innerhalb
der waagerechten Ebene ohne jede Beanspruchung folgen.
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Es zeigt sich somit, daß mit einer solchen Lagerung alle nur irgend
in Frage kommenden Zustandsänderungen der gelagerten Drehachse leicht und ohne Beanspruchung
aufgenommen werden können. An die Ausbildung der eigentlichen Lager selbst sind
daher keine besonderen Anforderungen zu stellen. Es ist also nicht erforderlich,
beispielsweise Pendelkugellager oder Ringtonnenlager zu verwenden, die in sich selbst
bereits die Möglichkeit zur Aufnahme von Richtungsänderungen bieten. Es ist auch
nicht erforderlich, innerhalb eines oder beider Lager die an sich bekannte Möglichkeit
einer axialen Verschiebung vorzusehen, die in der Praxis zu gewissen Schwierigkeiten
geführt hat. Es werden vielmehr alle für den Betrieb erforderlichen Freiheitsgrade
allein durch die Halterungen der Lagergehäuse geschaffen. Hierbei genügt es in der
Regel, nur die eine der beiden Lagerstellen als Loslager auszubilden, jedoch ist
es selbstverständlich auch möglich, bei allen beiden Lagerstellen eine axiale Verschiebung
des Lagergehäuses zuzulassen.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem ersten
dadurch, daß die Schwingarme als hängende Pendel ausgebildet sind. Diese Pendel
sind mit ihren oberen Enden mit Hilfe von Zapfenlagern an einem Träger aufgehängt.
An ihren unteren Enden sind die Lagergehäuse a eingehängt, und zwar ist die Lagerung
der Gehäuse in den ausschwingenden Enden der Pendel b ebenfalls mit Hilfe von Zapfenlagern
d vorgenommen.
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Was die Anpassung dieser Lagerhalterung nach Fig. 2 an etwaige Deformationen
der Achse des Drehkörpers D anbelangt, gilt hierfür genau das gleiche wie für das
erste Ausführungsbeispiel, so daß eine Wiederholung sich erübrigt Die Drehkörperlagerung
gemäß der Erfindung zeichnet sich durch ihre Stabilität und Zuverlässigkeit aus,
so daß sie auch unter ungünstigen Bedingungen, wie sie beispielsweise beim Betrieb
von Regenerativluftvorwärmern vorliegen, völlig einwandfrei und betriebssicher arbeitet.