DEP0036006DA - Luftlager insbesondere für schnell rotierende Teile von Schleif- und Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß die Winkelgeschwindigkeit rotierender Teile, z.B. des Rotors eines Elektromotors oder eines Kreisels, wesentlich durch die Art der Lagerung begrenzt ist. Ölfilmgelagerte Kreisel können mit dem entsprechenden Aufwand auf eine Winkelgeschwindigkeit von 20 000 Umdrehungen pro Minute gebracht werden; dabei lassen sich jedoch Ungleichförmigkeiten der Rotation nicht vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Reibungswiderstand eines Lagers soweit zu verringern, daß insbesondere ohne merkliche Reibungsverluste extrem hohe Winkelgeschwindigkeiten von 100 000 Umdrehungen pro Minute und darüber ermöglichst werden. Ohne daß es bisher gelungen wäre, dieses Ziel zu erreichen, hat man bereits die Kardanrahmen von Kreiseln im Luftstrahl statisch gelagert. Auch die Erfindung betrifft ein Luftlager, und zwar insbesondere für schnell rotierende Teile von Schleif- und Werkzeugmaschinen.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe gelöst mit Hilfe einer mit Düsen versehenen Lagerschale und einer die Schale umgebenden Luftkammer, welche mit den Düsen in Verbindung steht und an eine Pressluftleitung anschließbar ist.

Weitere Erfindungsgedanken betreffen eine die Lagerschale von außen umgebende Folie, welche über jeder Düse eine Öffnung aufweist, die kleiner ist als der Düsenquerschnitt.

Besonderen Bezug nimmt die Erfindung auf ein Luftlager mit einer Lagerschale, deren Innenfläche aus einem Zylindermantel und aus zwei kreisringförmigen Stirnflächen besteht. Dies sei an Hand der Abbildungen, die den Erfindungsgedanken ganz allgemein beschreiben, näher erläutert.

Abbildung 1 zeigt ein Luftlager gemäß der Erfindung. Das rotierende Teil ist mit 1 bezeichnet. Es ist sowohl achsial, als auch radial gelagert mit Hilfe einer Lagerschale 2, 4, die aus einem Hohlzylinder 2 und aus zwei kreisringförmigen Scheiben 4 besteht. Der Zylinder 2 ist von einem weiteren Zylinder 3 umgeben. Beide begrenzen eine in einige Zonen unterteilte Luftkammer 7. Sie ist an eine Preßluftleitung 6 angeschlossen. Erfindungsgemäß ist die Lagerschale mit Düsen versehen, und zwar weist der zylindrische Teil 2 solche Düsen auf. Sie sind gleichmäßig über den Zylinder verteilt und durchsetzen ihn radial.

Abbildung 2 zeigt eine solche Düse 11. Mit 9 ist eine den Zylinder 2 nach außen abschließende Folie bezeichnet, sie weist über den Düsen 11 Öffnungen 10 auf, die etwa ein Hundertstel des Düsenquerschnittes betragen. Die Bemessung und überhaupt die kleinere Dimensionierung der Öffnungen gegenüber dem Düsenquerschnitt hat sich empirisch ergeben.

Die Wirkungsweise des Luftlagers gemäß der Erfindung beruht auf der tragenden Wirkung des Luftpolsters, das sich in dem Zwischenraum 5 zwischen der Innenfläche der Lagerschale und dem rotierenden Teil 1 bildet, sobald Luft durch die Leitung 6 in die Luftkammer 7 gedrückt und von dieser durch die Öffnungen 10 und die Düsen 11 in den Raum 5 geleitet wird. Das Luftpolster verhindert sowohl eine Berührung des rotierenden Teils 1 mit der Zylindermantelfläche 2 als auch mit den kreisringförmigen Stirnflächen 4. Es vereinigt demnach die Funktionen von zwei Lagerungen. Durch die Öffnungen der Scheiben 4 kann Luft entweichen. Das Lager fängt Kräfte in der Größenordnung von 20 - 30 kg auf.

Im Raum 5 herrscht eine Überdruck bis etwa 2 Atmosphären. Die Wirkung der Düsen 11 und der ihnen vorgelagerten Folienöffnungen 10 sorgt für eine nahezu konstante Druckverteilung im Luftpolster, so daß die Rotation des Umlaufkörpers 1 mit großer Gleichförmigkeit erfolgt. Der Überdruck wird durch die Rotation noch erhöht.

Bei einer hier nicht dargestellten Verbindung des Luftlagers mit einem Schleifmotor bildet das rotierende Teil 1 den Kurzschlußläufer eines Elektromotors. Einer der Wellenstümpfe 8 ist mit einer Schleifscheibe versehen; wird der Motor etwa mit einer Frequenz von 333 Hz betrieben, so rotiert die Schleifscheibe mit 19 600 Umdrehungen pro Minute mit einer allen praktischen Anforderungen genügenden Gleichförmigkeit. Entsprechendes ergibt sich bei anderen Frequenzen.

Die Erfindung macht es ohne weiteres möglich, Geschwindigkeiten von über

100 000 Umdrehungen pro Minute und mehr zu erreichen. Eine Erwärmung des Luftlagers kann nicht eintreten.

Der Erfindungsgedanke, einen allseitig luftgelagerten Rotor eines Elektromotors in Schleifmaschinen zu verwenden, läßt sich auf alle hochtourigen Werkzeugmaschinen ausdehnen.

Es hat sich bereits bewährt, ein oder mehrere Luftlager mit einer Luftstrahlturbine zu kombinieren; dabei ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß man Turbine und Luftlager an die gleiche Pressluftleitung anschließen kann und damit mit einem Kompressor auskommen kann. Ferner ermöglicht diese Anwendung der Erfindung eine wesentlich kleinere Bauweise und kleinere Baukosten.

Es muß aber hervorgehoben werden, daß die Anwendung des Luftlagers gemäß der Erfindung keineswegs auf schnell rotierende Teile beschränkt ist. Der praktisch bedeutungslose Reibungswiderstand des Lagers macht es für alle Maschinen und Geräte geeignet.

Statt mit Luft kann das Lager auch mit jedem anderen technisch anwendbaren Gas, Gasgemisch oder Dampf betrieben werden. Die Bezeichnung Luft ist in diesem Sinne zu verstehen.

Claims (8)

1. Luftlager, insbesondere für schnelle rotierende Teile von Schleif- und Werkzeugmaschinen, gekennzeichnet durch eine den rotierenden Körper (1) umschließende mit Düsen (11) versehene Lagerschale (24) und durch eine, zum mindesten die eine Lagerschale (2) umgebend Luftkammer (7), welche mit den Düsen (11) in Verbindung steht und eine Preßluftleitung (6) anschließbar ist.

2. Luftlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale von außen mit einer Folie umgeben ist, welche über jeder Düse eine Öffnung aufweist, die kleiner ist als der Düsenquerschnitt.

3. Luftlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Öffnung zum Querschnitt der Düse im Verhältnis 1 : 100 oder in dieser Größenordnung steht.

4. Luftlager nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen gleichmäßig über die Lagerschale verteilt sind.

5. Luftlager nach einem der Ansprüche 1 - 3 mit einer Lagerschale, deren Innenfläche aus einem Zylindermantel und aus zwei kreisringförmigen Stirnflächen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen entweder auf den Stirnflächen oder auf dem Zylindermantel angeordnet sind.

6. Luftlager nach Anspruch 5 in Verbindung mit dem Rotors eines Elektromotors.

7. Luftlager nach Anspruch 6 für einen Elektromotor mit Kurzschlußläufer, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager den Kurzschlußläufer umgibt und trägt.

8. Luftlager nach Anspruch 1 oder folgenden in Verbindung mit einer Luftstrahlturbine, dadurch gekennzeichnet, daß Turbine und Luftlager an die gleiche Preßluftleitung anschließbar sind.