NO139537B

NO139537B - ALARM WINDOW.

Info

Publication number: NO139537B
Application number: NO75754382A
Authority: NO
Inventors: Manfred Gillner; Manfred Linnert
Original assignee: Saint Gobain
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1978-12-18
Also published as: IE41984B1; NO754382L; IT1051186B; ATA979775A; DK587275A; BE837033A; GB1488440A; DK137872C; DK137872B; NL7514987A; DE2461367B2; FR2296229B1; SE407475B; ES443809A1; LU74099A1; CH591128A5; NO139537C; SE7514379L; AT346208B; FR2296229A1

Description

Anordning vedrørende sfæriske punktlagringer. Device relating to spherical point bearings.

Oppfinnelsen vedrører en sfærisk punktlagring for understøttelse av et legeme, f. eks. rotoren for en ultrasentrifuge, som lø-per med høy hastighet om en vertikal akse, idet legemet er forsynt med en lagertapp som ender i en kule og hvilker i en sfærisk fordypning i et lager, hvilken fordypning har form av en del av kulen, og lageret er forsynt med en passasje som munner ut i den nederste del av fordypningen. The invention relates to a spherical point bearing for supporting a body, e.g. the rotor of an ultracentrifuge, which runs at high speed about a vertical axis, the body being provided with a bearing pin which ends in a ball and which in a spherical recess in a bearing, which recess has the shape of a part of the ball, and the bearing is provided with a passage that opens into the lower part of the recess.

For kjente, sfæriske punktlagringer av For known, spherical point storages of

denne type ble smørefluidumet tilført under svakt overtrykk gjennom denne passasje. Det har imidlertid vist seg at en slik lagring bryter ned etter kort tid. Nøyaktige eksperimenter har vist at den generelle antagelse at den oppadstrømning av smøremiddel skulle frambringes under innflytelse av sentrifugalvirkningen i lageret, ikke er riktig, idet denne strøm skulle bevirke i nærheten av tappens kulepol et redusert trykk og i nærheten av kulens ekvator et overtrykk, som et resultat av det sterkt avsmalede smørerom i dette om-råde, og ytterligere at nevnte overtrykk skulle være tilstrekkelig til å garantere en understøttende film av smørefluidum mellom tappen og lageret. I motsetning til hva man kunne vente, har det vist seg at i et sfærisk punktlager av kjent type frambringes også et overtrykk nær polen, og soner med redusert trykk tilveiebringes an-netsteds på den understøttende flate for lageret, idet disse soner foranlediger en brist av filmen for smørefluidumet. this type, the lubricating fluid was supplied under slight positive pressure through this passage. However, it has been shown that such storage breaks down after a short time. Accurate experiments have shown that the general assumption that the upward flow of lubricant should be produced under the influence of the centrifugal action in the bearing is not correct, as this flow should cause a reduced pressure near the ball pole of the pin and an overpressure near the equator of the ball, as a result of the greatly narrowed lubrication space in this area, and further that said excess pressure should be sufficient to guarantee a supporting film of lubricating fluid between the pin and the bearing. Contrary to what one might expect, it has been shown that in a spherical point bearing of a known type, an overpressure is also produced near the pole, and zones of reduced pressure are provided elsewhere on the supporting surface of the bearing, as these zones cause a rupture of the film for the lubricating fluid.

Oppfinnelsen har til hensikt å unngå The invention aims to avoid

de ulemper som følger med de kjente sfær- the disadvantages that come with the known spheres

iske punktlagringer. Dette oppnåes ved å anordne en sfærisk punktlagring av den ovennevnte type, som kjennetegnes ved av fordypningen strekker seg over i det minste en halvkule og er utformet i bunnen av et forholdsvis rommelig kammer i lageret, samt at avløpsåpningen ved polen for den kuleformede fordypning har maksimalt en diameter på en fjerdedel av fordypningens diameter, og at midler er anordnet for tilførsel av smørevæske til nevnte kammer og at avløp av væske bare foregår gjennom nevnte avløpskanal, slik at under drift strømmer smørevæsken i det minste fra ekvator til polen av nevnte fordypning. isic point storages. This is achieved by arranging a spherical point bearing of the above type, which is characterized by the recess extending over at least one hemisphere and is formed at the bottom of a relatively spacious chamber in the bearing, and that the drain opening at the pole of the spherical recess has a maximum a diameter of a quarter of the diameter of the depression, and that means are arranged for the supply of lubricating fluid to said chamber and that drainage of liquid only takes place through said drainage channel, so that during operation the lubricating fluid flows at least from the equator to the pole of said depression.

Ved høyere rotasjonshastigheter spru-. ter smørefluidum utover på grunn av sentrifugalkreftene bort fra ekvator for lager-tappkulen så kraftig at tilførselen av smørefluidum til lageret hindres eller avskjæres. For å hindre dette, anbefales riller i veggen for den sfæriske fordypning i lagerhylsen, idet disse riller ligger i direkte forbindelse med i det minste nevnte, relative rommelige kammer. Smørefluidu-met blir da tilført mellom banene for lageret gjennom nevnte riller. For å garantere at rillene forblir fylte, kan de være så for-skjellige med hensyn til beliggenhet, retning eller form fra rillene som ligger i meridianplanet for kuleflaten for lagerhylsen, i den hensikt å gi den resultantkraft som oppstår på grunn av lagertappens rotasjon, og utøver på smørefluidumet som forekommer i rillene, en nedadgående komponent, hvorved en ytterligere kraft frem-bringes for å drive smørefluidumet fra ekvator til polen for lagerkulen. De krefter som utøves på smørefluidumet, er bl. a. sentrifugalkraften, som driver smørefluid-umet oppover til breddeparallellene for kuleflaten. På grunn av disse krefter, vil det smørefluidum som inneholdes i en rille, presses mot sideveggen for denne, som ligger bak i forhold til rotasjonsretningen og hvis nevnte sidevegg omslutter på noen steder en vinkel med et relevant meridian-plan, vil smørefluidum forseres langs nevnte vegg, enten nedover eller oppover med en kraft som er avhengig av størrelsen av friksjonskreftene i det relevante sted. Re-sultanten av alle kreftene vil nå være slik at det fåes en nedadgående komponent. Dette kan oppnåes ved å gi rillene, som er bøyet eller brukket i den riktige stilling, visse dimensjoner eller bruke riller som er rettet parallelt med meridianplanene som ligger bak, sett i rotasjonsretningen. At higher rotational speeds spru-. forces the lubricating fluid outwards due to the centrifugal forces away from the equator of the bearing journal ball so strongly that the supply of lubricating fluid to the bearing is prevented or cut off. To prevent this, grooves in the wall for the spherical depression in the bearing sleeve are recommended, as these grooves are in direct connection with at least the relatively spacious chambers mentioned. The lubricating fluid is then supplied between the tracks for the bearing through said grooves. To guarantee that the grooves remain filled, they may be so different in location, direction or shape from the grooves lying in the meridian plane of the spherical surface of the bearing sleeve, in order to provide the resultant force arising due to the rotation of the bearing journal, and exerts on the lubricating fluid present in the grooves a downward component, whereby an additional force is produced to drive the lubricating fluid from the equator to the pole of the bearing ball. The forces exerted on the lubricating fluid include a. the centrifugal force, which drives the lubricating fluid upwards to the width parallels of the ball surface. Due to these forces, the lubricating fluid contained in a groove will be pressed against the side wall for this, which is behind in relation to the direction of rotation and if said side wall encloses in some places an angle with a relevant meridian plane, the lubricating fluid will be forced along said wall, either downwards or upwards with a force that depends on the magnitude of the frictional forces in the relevant location. The result of all the forces will now be such that a downward component is obtained. This can be achieved by giving certain dimensions to the grooves, which are bent or broken in the correct position, or by using grooves that are aligned parallel to the underlying meridian planes, seen in the direction of rotation.

For nærmere belysning av oppfinnelsen skal det vises til den vedlagte tegning, hvor: Fig. 1 viser en ultrasentrifuge, delvis i snitt. Fig. 2 viser i større målestokk et snitt gjennom en sfærisk punktlagring for rotoren for nevnte sentrifuge, egnet for relativt lave rotasjonshastigheter. Fig. 3 viser, likeledes i større målestokk, et snitt gjennom en sfærisk punktlagring for en rotor for nevnte sentrifuge, egnet for relativt høye hastigheter. Fig. 4 er et planoppriss av lagerhylsen 1 fig. 3, og Fig. 5 er et planoppriss av en modifika-sjon av hylsen for lageret i fig. 3. For a more detailed explanation of the invention, reference should be made to the attached drawing, where: Fig. 1 shows an ultracentrifuge, partially in section. Fig. 2 shows on a larger scale a section through a spherical point bearing for the rotor of said centrifuge, suitable for relatively low rotation speeds. Fig. 3 shows, likewise on a larger scale, a section through a spherical point bearing for a rotor for said centrifuge, suitable for relatively high speeds. Fig. 4 is a plan view of the bearing sleeve 1 fig. 3, and Fig. 5 is a plan view of a modification of the sleeve for the bearing in Fig. 3.

På tegningen er 1 et stasjonært lukket hus. Montert for rotasjon i nevnte hus er en sentrifugerotor 2. I rommet 3 mellom rotoren 2 og huset 1 er det opprettholdt et høyt vakuum. Skruetetninger opererer i overensstemmelse med prinsippet for Hol-weck's molekularpumpe og er betegnet med 4. Rotoren drives av en elektrisk motor, 5, 6 og hviler med en lagertapp 7 på et lager 8 (fig. 2 og 3). Ved den øvre ende av rotoren er det festet en permanent magnet 9 som tiltrekkes av et legeme av magnetisk materiale (ikke vist) montert i en beholder 10 og holder rotoren 2 i vertikal stilling. Gassblandingen som skal separeres, tilføres rotoren 2 gjennom et stasjonært rør 11, og de separerte komponenter for blan-dingen avgår fra kammeret 13 ved 12 og fra kammeret 15 ved 14. In the drawing, 1 is a stationary closed house. Mounted for rotation in said housing is a centrifuge rotor 2. In the space 3 between the rotor 2 and the housing 1, a high vacuum is maintained. Screw seals operate in accordance with the principle of Hol-weck's molecular pump and are denoted by 4. The rotor is driven by an electric motor, 5, 6 and rests with a bearing pin 7 on a bearing 8 (fig. 2 and 3). At the upper end of the rotor a permanent magnet 9 is attached which is attracted by a body of magnetic material (not shown) mounted in a container 10 and holds the rotor 2 in a vertical position. The gas mixture to be separated is supplied to the rotor 2 through a stationary pipe 11, and the separated components for the mixture depart from the chamber 13 at 12 and from the chamber 15 at 14.

I fig. 2 og 3 ender tappen 7 for rotoren 2 i en kule 7a som passer i en sfærisk fordypning 8a for lagerhylsen 8. I overensstemmelse med oppfinnelsen er fordypningen 8a utformet i bunnen av et relativt rommelig kammer 16. Den nedre del av fordypningen 8a er forbundet, med en kanal 17, for avløp av smørevæske. En ledning 18 for tilførsel av smørevæsken munner ut over kammeret 16 i lageret, i hvilket smøre-væsken 20 danner en overflate 21 på grunn av rotasjonen. I rommet 22 mellom kulen 7a og fordypningen 8a dannes en film av smørevæske, i hvilken trykk frambringes som kompenserer den del av vekten av rotoren 2 som er understøttet av punktlagringen. In fig. 2 and 3, the pin 7 for the rotor 2 ends in a ball 7a which fits in a spherical recess 8a for the bearing sleeve 8. In accordance with the invention, the recess 8a is formed in the bottom of a relatively spacious chamber 16. The lower part of the recess 8a is connected, with a channel 17, for drainage of lubricating fluid. A line 18 for supplying the lubricating liquid opens above the chamber 16 in the bearing, in which the lubricating liquid 20 forms a surface 21 due to the rotation. In the space 22 between the ball 7a and the recess 8a, a film of lubricating liquid is formed, in which pressure is produced which compensates for the part of the weight of the rotor 2 which is supported by the point bearing.

Den sfæriske punktlagringsvist i fig. 2 er bare egnet for lave rotasjonshastigheter av rotoren. Hvis antall omdreininger overskrider en viss verdi, vil smørevæsken på grunn av sentrifugalkreftene bli slynget så voldsomt fra ekvator for kulen 7 a at tilførselen av smørevæske til rommet 22 hindres eller og til og med helt avskjæres. The spherical point storage shown in fig. 2 is only suitable for low rotational speeds of the rotor. If the number of revolutions exceeds a certain value, due to the centrifugal forces, the lubricating fluid will be thrown so violently from the equator of the ball 7 a that the supply of lubricating fluid to the space 22 is prevented or even completely cut off.

Den sfæriske punktlagring som vist i fig. 3 og 4 eller 5, er egnet for relativt store hastigheter. I veggen for den sfæriske fordypning 8a av lageret 8 er der anordnet riller 23 som i det minste står i åpen kom-munikasjon med det rommelige kammer 16 i lageret. Det viser seg at smørevæsken strømmer inne i rommet 22 og der danner en godt understøttende film, selv ved meget høye hastigheter. The spherical point bearing as shown in fig. 3 and 4 or 5, are suitable for relatively high speeds. In the wall of the spherical recess 8a of the bearing 8 there are arranged grooves 23 which are at least in open communication with the spacious chamber 16 in the bearing. It turns out that the lubricating liquid flows inside the space 22 and forms a good supporting film there, even at very high speeds.

Punktlagringene er i stand til å virke som en pumpe hvis rillene 23 er anordnet på den måte som er vist i fig. 4 eller er krummet eller brukket på den måte som er vist i fig. 5. I fig. 4 er rillene 23 parallelle med meridianplanet 24, men de ligger, sett i rotasjonsretningen, bak disse plan. Resul-tatet av dette er at de tangensielle kreftene utøvet på smørevæsken av friksjonen omslutter med retningen av rillene en vinkel, hvorved nevnte krefter virker med en nedadgående komponent for smørevæsken, og kompenserer, hvis rillene er riktig dimen-sjonert, virkningen av sentrifugalkreftene, hvorved de også driver smøremidler fra ekvator til polen for lagerkulen. The point bearings are capable of acting as a pump if the grooves 23 are arranged in the manner shown in fig. 4 or is bent or broken in the manner shown in fig. 5. In fig. 4, the grooves 23 are parallel to the meridian plane 24, but they lie, seen in the direction of rotation, behind this plane. The result of this is that the tangential forces exerted on the lubricating fluid by the friction enclose an angle with the direction of the grooves, whereby said forces act with a downward component for the lubricating fluid, and compensate, if the grooves are properly dimensioned, the effect of the centrifugal forces, whereby they also drive lubricants from the equator to the pole for the bearing ball.

Hvis rillene er krummet på den måte som er vist i fig. 5, vil friksjonskreftene If the grooves are curved in the manner shown in fig. 5, the frictional forces will

virke i den øvre del av rillene 23, diverge-rende fra meridianplanet 24, med en nedadgående komponent og den nedre del av rillene konvergerende mot nevnte plan med en oppadgående komponent for smørevæs-ken. På grunn av det forhold at periferisk hastighet for lagerkulen i området nær ekvator er høyere enn i området nær polen, vil de krefter som utøves på smørevæsken i retning nedover, være større inn i retning act in the upper part of the grooves 23, diverging from the meridian plane 24, with a downward component and the lower part of the grooves converging towards said plane with an upward component for the lubricating fluid. Due to the fact that the peripheral speed of the bearing ball in the area near the equator is higher than in the area near the pole, the forces exerted on the lubricating fluid in the downward direction will be greater in the direction

oppover, slik at en pumpevirkning frem-deles fåes, forutsatt at dimensjonene og upwards, so that a pumping effect is still obtained, provided that the dimensions and

formen for rillene er riktig valgt. the shape of the grooves is correctly chosen.

Den pumpevirkning som fåes i punktlagringen ifølge fig. 4 eller 5, er som regel The pumping effect obtained in the point storage according to fig. 4 or 5, is as a rule

tilstrekkelig for sirkulasjon av væsken. sufficient for circulation of the liquid.

Hvis så er tilfelle, kan kanalene 17 og 18 If so, channels 17 and 18 can

forbindes innbyrdes. Hvis, imidlertid, pum-pevirkningen i punktlagringen er for liten, are interconnected. If, however, the pumping action in the point storage is too small,

er det mulig å tilveiebringe en individuell is it possible to provide an individual

pumpe i forbindelsen mellom kanalene 17 pump in the connection between the channels 17

og 18. and 18.

Claims

1. Spherical point bearing for the support of a body, e.g. the rotor for one

ultracentrifuge which rotates at high speed about a vertical axis, the body being provided with a bearing pin which ends in a ball and rests in a spherical recess adapted for this purpose in a bearing, which recess has the shape of a part of the ball, and the bearing is provided with a passage that opens into the lower part of the recess, characterized in that the recess extends over at least a hemisphere and is formed at the bottom of a relatively spacious chamber in the warehouse, and that the drainage opening at the pole for the spherical recess has a maximum diameter of a quarter of the diameter of the recess, and that means are arranged for the supply of lubricating fluid to said chamber, and that drainage of liquid only takes place through said drainage channel, so that during operation the lubricating fluid flows at least from the equator to the pole of said depression.

2. A spherical point bearing as set forth in claim 1, comprising grooves in the wall of the spherical recess of a bearing, and communicating directly with at least the spacious chamber in the bearing, characterized in that the grooves have at least portions which in relation to the direction of rotation lies behind the meridian planes of the spherical surface of the bearing recess, which planes contain the pole of the recess, and the places where the grooves open into the chamber, said grooves stimulate the downward flow of lubricating fluid by centripetal frictional forces arising between the ball and the wall of the recess.