Anordnung für Wälzlager
Die vorliegende Erfindung betrifft die Lagerung rotierender Maschinenteile. Genauer gesagt, ist eine zum Unter-KontrolleHalten der Lagerbelastung dienende Anordnung für Wälzlager Gegenstand dieser Erfindung.
Besonders bei den wechselhaft belasteten Walzen von MaterialbahnHerstellungsmaschinen, besonders von Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen, wie zum Beispiel von Papier- und/oder Kartonmaschinen, kann es zu Belastungssituationen kommen, bei denen die Belastung des Wälzlagers unter der Mindestbelastung, die im typischen Fall rund 2 % der dynamischen Tragfähigkeit des Wälzlagers beträgt, bleibt.
In normaler Belastungssituation rollen die Lagerrollen im Wesentlichen ohne zu gleiten zwischen den Lagerringen, und am Lagerumfang befindet sich auf der zur resultierenden Last entgegengesetzten Seite ein Bereich,
in dem die Rollen nicht zwischen den Lagerringen eingepresst sind. Dieser Bereich ist allerdings so kurz, dass keine nennenswerte Verlangsamung der Rotationsgeschwindigkeit der Rollen eintritt. Je nach Belastung kann es jedoch zu Situationen kommen, in denen jener Bereich, in dem die Rollen nicht unter Pressdruck stehen, eine solche Ausweitung erfährt, dass es während des Lagerumlaufs zu einer Verlangsamung der Rotationsgeschwindigkeit der Rollen kommt. Kommt die nun langsamer gewordene Rolle erneut in den Belastungsbereich, so beschleunigt sie abrupt auf Rollgeschwindigkeit, was an der Berührungsstelle infolge des Gleitens eine Scherspannung bewirkt, die zusammen mit dem wachsenden Pressdruck zu einem Versagen des Schmiermittelfilms und zu Kontakt von Metall auf Metall und weiter zu einem lokalen Oberflächenschaden führt .
Wird danach der Betrieb unter Normalbelastung, d.h. hoher Belastung fortgesetzt, so wirkt diese geringfügige Oberflächenbeschädigung als Ausgangsstelle für einen eigentlichen Ermüdungsschaden des Lagers, der wachsen und sich zum Beispiel in Form örtlichen Abplatzens der Oberfläche äussern kann, das sich über den gesamten Umfang fortsetzen und schliesslich zum Bruch eines Lagerringes oder zu Rollenbruch führen kann.
Im Folgenden ist unter dem Terminus "O-Last" eine Belastungssituation zu verstehen, in der sich die Rotationsgeschwindigkeit der Rollen erheblich verringern und dann am Anfang des Pressungsbereichs abrupt beschleunigen kann. Eine solche O-Last beträgt typisch unter 2 % der dynamischen Tragfähigkeit des Lagers.
Diese Grenze hängt jedoch von zahlreichen Variablen ab, u.a. vom Lagerspiel, von der Lagerdrehzahl, vom Schmiermittel, vom Lagertyp, von der Lagergrösse usw. Typisch ist jedoch, dass sich durch O-Last-Situation die Lebensdauer des Lagers erheblich verkürzen kann.
Bei O-Last-Situation nimmt das Risiko einer Beschädigung des Wälzlagers wesentlich zu, weil die zwischen Innen- und Aussenring befindlichen Wälzkörper, wie z.B. die Kugeln, Rollen o.
dgl., nicht unbedingt weiter rollen oder sich in ihrer Rollgeschwindigkeit gegenüber dem Lagerinnen- und -aussenring wesentlich verlangsamen, wobei dann auf die Wälzkörper und/oder die Lagerringe eine reibende Belastung wirkt, als deren Folge es an der Rollfläche des Wälzkörpers und/oder des rotierenden Lagerringes bei Versagen des Schmiermittelfilms zu kleinen örtlichen Schäden kommt, die sich äusserst nachteilig auf die Lebensdauer des Lagers auswirken können. Zu einer solchen reibenden Belastung kommt es besonders dann, wenn die Wälzkörper wieder auf die Geschwindigkeit der Gegenflächen beschleunigen, sei es infolge Erhöhung der Belastung oder weil die Wälzkörper am Lagerumfang an eine Stelle gelangen, wo eine ausreichende Pressung zwischen Innen- und Aussenring herrscht.
Der Wälzkörper und/oder die Rollfläche des Innen-/Aussenringes des Wälzlagers können allmählich Schaden nehmen, und es kann schliesslich zur Zerstörung des Lagers kommen, wenn der Betrieb unter normalen Belastungsverhältnissen fortgesetzt wird.
Während der vorgenannte örtliche Schaden als Initialstelle für den Schadensmechanismus fungiert, treten O-Last-Situation und O-LastRisiko nur unter bestimmten, meistens kurzen Betriebssituationen der Materialbahn-Herstellungsmaschine auf, zum Beispiel beim Anfahren, Niederfahren und bei Bahnabriss, wo mit Absinken der äusseren Belastung die resultierende Belastung des Lagers sich Null nähert .
Bekannt ist bereits, dass sich das O-Last-Risiko durch Einsatz von Gleitlagern vermeiden lässt.
Gleitlager sind jedoch in der Anschaffung so viel teurer als Wälzlager, dass für ihren Einsatz andere Gründe als das Vermeiden des O-Last-Risikos vorliegen müssen.
Eine der Aufgaben dieser Erfindung besteht darin, das mit Wälzlagern verbundene O-Last-Risiko zu eliminieren oder wenigstens wesentlich zu verringern.
Weiter soll mit der Erfindung eine neue, Erfindungshöhe aufweisende Anordnung für Wälzlager, mit der sich die Lagerbelastung unter Kontrolle halten lässt, bereitgestellt werde .
Erfüllt werden die gestellten Aufgaben mit einer Anordnung für Wälzlager, mit der sich die Lagerbelastung unter Kontrolle halten lässt, etwa in der Form, dass der Wälzlagerung eine Zusatzlagerung zugeordnet wird, deren Belastung geregelt/verändert oder auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann.
Im Hinblick auf das Regeln/Verändern/Einstellen der Belastung ist es gemäss der Erfindung angezeigt, dass mit der Zusatzlagerung die Belastung um soviel verändert werden kann, dass die Mindestbelastung des Wälzlagers unter allen Betriebssituationen überschritten wird.
Die Zusatzbelastung kann entweder konstant oder von vorgegebener Grösse oder so regelbar sein, dass sie nur zum Überschreiten der Mindestbelastung zur Anwendung kommt .
Verwirklicht werden kann die Zusatzlagerung nach der Wälzlagertechnik oder - vorteilhafter - nach der Gleitlagertechnik, weil das Gleitlager in beengtem Raum untergebracht werden kann.
Gemäss der Erfindung kann die Belastung der Zusatzlagerung zum Beispiel mit einer Feder oder magnetisch oder auf der Basis von Wärmeausdehnung oder mit einem Kraftzylinder, wie zum Beispiel einem pneumatischen Kraftzylinder oder bevorzugt mit einem hydraulischen Kraftzylinder, d.h. einem Hydraulikzylinder verwirklicht werden. Die Regelung der Belastung basiert auf der jeweiligen Belastung des eigentlichen Wälzlagers, und die Belastung kann in der gewünschten Weise gesteuert werden.
Zur Erzeugung der regelbaren Kraft dient bevorzugt ein Hydraulikzylinder, aber auch die anderen oben genannten Mittel kommen für diesen Zweck in Frage.
Neben dem Erreichen der eigentlichen Ziele sind mit dieser Erfindung auch Vorteile verbunden, zu denen hier nur Folgendes gesagt sei : Die Grösse der mit der Zusatzlagerung zu bewirkenden Zusatzbelastung kann im Verhältnis zur Tragfähigkeit der eigentlichen Wälzlagerung gering gehalten werden, so dass das Zusatzlager von geringer Baugrösse sein kann. Da die O-LastSituation in der Regel nur in bestimmten kurzzeitigen Betriebsphasen auftritt, kann zum Eliminieren des O-Last-Risikos das Zusatzlager nur in diesen kurzen Betriebsphasen belastet werden, wobei der Leistungsbedarf und die zusätzliche Reibung gering bleiben, was wiederum eine wesentliche Reduzierung des Wartungsbedarfs und des Energieverbrauchs bedeutet.
Ein Vorteil ist auch, dass das Zusatzlager im gleichen Ölraum wie das eigentliche Wälzlager angeordnet werden kann, so dass sich bei gleichzeitig sehr geringem Platzbedarf auch zusätzliche Abdichtungen erübrigen.
Im Folgenden wird eine als vorteilhaft befundene Ausführungsform der Erfindung, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt werden soll, unter Bezugnahme auf die beigefügten Patentzeichnungen im Einzelnen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt der erfindungsgemässen Lagerung einer
Walze einer Materialbahn-Herstellungsmaschine, Walzenachse rotierbar; Fig. 2 eine erfindungsgemässe Lagerung einer Walze einer
Materialbahn-Herstellungsmaschine frontal betrachtet; Fig. 3 einen Querschnitt der erfindungsgemässen Lagerung einer
Walze einer Materialbahn-Herstellungsmaschine, Walzenachse feststehend.
In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und Fig. 2 ist die rotierende Achse 1 der Walze der Materialbahn-Herstellungsmaschine über das Wälzlager 2, 3, 4 an der Stuhlung gelagert, wobei das Wälzlager einen an die feststehende Stuhlung gefügten, nicht beweglichen äusseren Lagerring 2, einen an der rotierenden Achse 1 angeordneten und mit dieser rotierenden inneren Lagerring 3 sowie zwischen den beiden Ringen kranzförmig angeordnete Wälzkörper 4 umfasst.
Die Wälzkörper bestehen in dem in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel aus Kugeln, aber sie könnten auch aus zylindrischen oder konischen oder tonnenförmigen oder hülsenartigen oder allgemein aus rotationssymmetrischen Elementen bestehen.
Es sei hier besonders darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch auf Lagerungskonzepte angewendet werden kann, bei denen die Achse und der daran angeordnete Innenring des Lagers feststehend sind und der Aussenring des Lagers rotiert.
Dabei wird dann gegen die am rotierenden Aussenring des Zusatzlagers ausgebildete Gleitfläche ein an dem feststehenden Innenring angeordneter Gleitschuh gedrückt.
Gemäss dem allgemeinen Prinzip der vorliegenden Erfindung ist der Wälzlagerung eine Zusatzlagerung 8, 9, 10, 11 zugeordnet, deren Belastung auf einen gewünschten Wert eingestellt oder der jeweiligen Belastungssituation entsprechend geregelt werden kann.
Mit dieser regelbaren Zusatzlagerung kann bei Bedarf eine solche Zusatzbelastung erzeugt werden, dass die dynamische Mindestbelastung der eigentlichen Wälzlagerung 2, 3, 4 der Achse 1 überschritten wird.
Wie aus Fig. 1 deutlicher hervorgeht, ist die erfindungsgemässe Zusatzlagerung 8, 9, 10, 11 in axialer Richtung so zwischen der Wälzlagerung 2, 3, 4 der Achse 1 und dem mit der Achse rotierenden Körper, zum Beispiel einer Walze, angeordnet, dass sie sich unmittelbar neben der Wälzlagerung der Achse befindet. Die Zusatzlagerung kann auch auf der anderen Seite des eigentlichen Wälzlagers oder, zum Beispiel symmetrisch, beiderseits des eigentlichen Wälzlagers angeordnet sein.
Wie in Fig. 2 gestrichelt veranschaulicht ist, erzeugt die Zusatzlagerung eine Belastung, deren Wirkungslinie F symmetrisch durch die Achse 1 und das Wälzlager 2, 3, 4 der Achse läuft.
Diese Wirkungslinie verläuft ausserdem am vorteilhaftesten senkrecht zur zentralen Drehachse der Achse. Die mit der Zusatzlagerung zu erzeugende Zusatzbelastung kann entweder die gleiche Richtung wie die normale resultierende Belastung des eigentlichen Wälzlagers haben oder von deren Richtung abweichen.
Gemäss der Erfindung kann die Zusatzlagerung nach der Wälzlagertechnik oder - vorteilhafter - nach der Gleitlagertechnik verwirklicht werden.
In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und Fig. 2 ist die Zusatzlagerung auf Gleitlagerbasis verwirklicht. Hierbei umfasst das Zusatzlager ein an der rotierenden Achse 1 angeordnetes, mit der Achse rotierendes inneres Rahmen- oder Ringteil 5 mit einer Gleitfläche 6, das mehrere kranzförmig und symmetrisch in gleichmässigen gegenseitigen Abständen angeordnete Hohlräume 10 mit je einem eingepassten, beweglichen Kolbenteil 8 hat.
Dabei bildet jeder der Hohlräume zusammen mit seinem Kolbenteil ein Zylinderteil 9, aus dem, von einem unter Druck stehenden Medium belastet, sich das Kolbenteil radial nach innen gegen die Gleitfläche erstreckt, wobei das Kolbenteil 8, wenn es an der Gleitfläche anliegt und auf der Gleitfläche gleitet, als Lagerschuh funktioniert.
Der Hohlraum 10 und der darin befindliche Lagerschuh 8 bilden so einen Kraftzylinder, der von einem Druckmedium betätigt, d.h. angetrieben wird, dessen Zuführungsleitung 11 über ein nicht rotierendes Teil mit dem vom Kolbenteil 8 mit seiner Rückseite verschlossenen, oberhalb befindlichen Hohlraum 10, dem Arbeitsraum des Kraftzylinders, in Verbindung steht.
Der Lagerschuh 8 kann unter Anwendung an sich bekannter Technik als hydrodynamischer oder als hydrostatischer Schuh funktionieren.
Im letzteren Fall ist in die Tasche zwischen Schuh und Gegenfläche 6 Druckol zu leiten. Das Drucköl kann zum Beispiel einer passenden Druckölquelle entnommen werden, oder es kann in Verbindung mit der Lagerung eine eigene Pumpe angeordnet werden, die das Öl zum Beispiel aus dem Ölkreislauf des Wälzlagers entnimmt und es unter Druck in die Tasche befördert, von wo es in den Ölkreislauf des Wälzlagers zurückfliesst.
Zu der oben genannten Gleitfläche 6 ist festzustellen, dass es zur Bildung der Gleitfläche nicht unbedingt erforderlich ist, an der Achse 1 ein besonderes inneres Rahmenteil 5 anzuordnen, sondern dass auch die Aussenfläche der Achse 1 als Gleitfläche des Lagerschuhs 8 dienen kann.
Das Zylinderteil 9 und der innen in diesem befindliche Lagerschuh 8 bilden einen Kraftzylinder, der von einem Druckmedium angetrieben wird, dessen Zuführungsleitung 11 mit dem vom Kolbenteil 8 mit seiner Rückseite verschlossenen, oberhalb des Kolbenteils befindlichen Arbeitsraum 10 des Kraftzylinders in Verbindung steht.
Der Typ des Kraftzylinders ist vom Standpunkt des Funktionierens der Erfindung betrachtet nicht das Wesentlichste, und so kann denn gemäss der Erfindung die Regelung der Belastung der erfindungsgemässen Zusatzlagerung mit einem passenden Kraftzylinder, wie zum Beispiel einem pneumatischen Kraftzylinder oder, vorteilhafter, einem hydraulischen Kraftzylinder, d.h. einem Hydraulikzylinder verwirklicht werden. Statt mit einem Kraftzylinder kann bei der vorliegenden Erfindung die Belastung gegebenenfalls auch durch eine feste oder verstellbare Federbelastung oder durch magnetische Belastung oder durch auf Wärmeausdehnung basierende Belastung verwirklicht werden .
Zum Abdichten des Arbeitsraumes 10 hat die kreisringförmige Seitenwand des Kolbenteils, das den Lagerschuh 8 bildet, eine Kolbendichtung 7.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Kolbendichtung vorteilhaft aus einem elastischen Werkstoff. Um eine noch bessere Abdichtung in Bewegungsrichtung des Kolbenteils zu erzielen, können auch mehrere Kolbendichtungen angebracht werden; in dem Beispiel in Fig. 1 ist nur eine Kolbendichtung vorhanden.
In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 sind das eigentliche Wälzlager 2, 3, 4 und die erfindungsgemässe Zusatzlagerung 5, 8, 9 im gleichen Ölraum angeordnet, so dass für die Zusatzlagerung keine zusätzlichen Abdichtungen erforderlich sind.
In Fig. 3 ist das Lagerungskonzept eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Achse 1' und der daran angeordnete Lagerinnenring 3 feststehend, während der Lageraussenring 2 rotiert.
Der an der Achse gelagerte rotierende Körper, zum Beispiel ein Walzenmantel, ist hier an den rotierenden Aussenring des Lagers gefügt . Die Wälzkörper 4 bestehen bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 aus Kugeln, aber sie könnten auch aus zylindrischen oder konischen oder tonnenförmigen oder hülsenartigen oder allgemein aus rotationssymmetrischen Elementen bestehen.
Gemäss dem allgemeinen Prinzip dieser Erfindung ist in Verbindung mit der Wälzlagerung 2, 3, 4 eine Zusatzlagerung 8', 9', 10', 11' angeordnet, deren Belastung auf einen gewünschten Wert eingestellt oder der jeweiligen Belastungssituation entsprechend geregelt werden kann.
Mit dieser regelbaren Zusatzlagerung kann bei Bedarf eine solche Zusatzbelastung erzeugt werden, dass die dynamische Mindestbelastung der eigentlichen Wälzlagerung 2, 3, 4 der Achse 1' überschritten wird.
Als Gleitfläche in der Zusatzlagerung 8', 9', 10', 11' dient nun die Innenfläche 6' des sich zusammen mit dem rotierenden Aussenring drehenden inneren Rahmen- oder Ringteils 9' oder die Innenfläche des rotierenden Walzenmantels, gegen die das Kolbenteil 8', das an der feststehenden Achse 1' oder an dem an der feststehenden Achse befindlichen Rahmenteil 5' angeordnet ist, radial nach aussen gedrückt wird. Das Kolbenteil fungiert so als Gleitschuh der Zusatzlagerung.
Wie beim Ausführungsbeispiel in Fig. 1 und 2 ist auch hier die Zusatzlagerung 8', 9', 10', 11' nach der Gleitlagertechnik verwirklicht.
Der wesentliche Unterschied ist, dass die Zusatzlagerung ein an der nicht rotierenden Achse 1' angeordnetes, nicht rotierendes inneres Rahmen- oder Ringteil 5' aufweist, an dem kranzartig und symmetrisch in gleichmässigen gegenseitigen Abständen Hohlräume 10' mit je einem eingepassten beweglichen Kolbenteil 8' ausgebildet sind, wobei der Hohlraum 10' und das Kolbenteil zusammen jeweils ein Zylinderteil 9' bilden. Mit einem Druckmedium beaufschlagt, tritt das Kolbenteil aus dem Hohlraum hervor und kann dann als Lagerschuh, der sich an der Gleitfläche 6' abstützt und auf dieser gleitet, fungieren.
Der Hohlraum 10' und der in diesem vorhandene Lagerschuh 8' bilden so einen Kraftzylinder, der von einem Druckmedium angetrieben wird, dessen Zuführungsleitung 11' über die nicht rotierende Achse 1' mit dem von der Rückseite des Kolbenteils 8' verschlossenen, darunter befindlichen Hohlraum 10', dem Arbeitsraum des Kraftzylinders, in Verbindung steht.
Zur Abdichtung des Arbeitsraumes 10' ist es angezeigt, dass die ringförmige Seitenwand des den Gleitschuh bildenden Kolbenteils 8' mit wenigstens einer Kolbendichtung versehen ist.
In den Ausführungsbeispielen von Fig. 1, 2 und 3 ist der Typ des Kraftzylinders vom Standpunkt des Funktionierens der Erfindung betrachtet nicht das Wesentlichste, und so kann denn gemäss der Erfindung die Regelung der Belastung der erfindungsgemässen Zusatzlagerung mit einem passenden Kraftzylinder, wie zum Beispiel einem pneumatischen Kraftzylinder oder, vorteilhaf er, einem hydraulischen Kraftzylinder, d.h. einem Hydraulikzylinder verwirklicht werden.
Statt mit einem Kraf zylinder kann bei der vorliegenden Erfindung die Belastung auch durch eine konstante oder verstellbare Federbelastung oder durch magnetische Belastung oder ggf. durch auf Wärmeausdehnung basierende Belastung verwirklicht werden.
Der Lagerschuh 8, 8' kann unter Anwendung an sich bekannter Technik als hydrodynamischer oder als hydrostatischer Schuh funktionieren. Im letzteren Fall ist in die Tasche zwischen Schuh und Gegenfläche 6, 6 " Druckol zu leiten.
Das Druckol kann entweder einer passenden Druck[delta]lquelle entnommen werden, oder es kann in Verbindung mit der Lagerung eine eigene Pumpe angeordnet werden, die das Öl zum Beispiel aus dem Ölkreislauf des Wälzlagers entnimmt und es unter Druck in die Tasche befördert, von wo es in den Ölkreislauf des Wälzlagers zurückfliesst.
Die Erfindung wurde vorangehend nur exemplarisch beschrieben, soll damit aber keinesfalls auf ein solches Einzelbeispiel beschränkt werden. Somit sind im Rahmen der in den Patentansprüchen definierten erfinderischen Idee zahlreiche Alternativen, Variationen und äquivalent funktionelle andere Lösungen möglich.
So kommt also auch der Fall in Frage, dass sowohl die Achse als auch der daran gelagerte Körper, zum Beispiel ein Walzenmantel, rotierbar sind.
Dabei kann dann das Belasten des Gleitschuhs gegen die Gleitfläche zum Beispiel über einen an der rotierenden Achse/am Rahmenteil ausgebildeten Ringkanal erfolgen.
Patentansprüche:
Arrangement for rolling bearings
The present invention relates to the storage of rotating machine parts. More specifically, an antifriction bearing arrangement for rolling bearings is an object of this invention.
Particularly in the case of the variably loaded rolls of material web production machines, in particular of machines for producing fibrous webs, for example of paper and / or board machines, loading situations can occur in which the load of the rolling bearing is below the minimum load, which is typically about 2 % of the dynamic load bearing capacity of the rolling bearing remains.
In normal load situation, the bearing rollers roll substantially without slipping between the bearing rings, and on the bearing periphery is on the side opposite to the resulting load an area,
in which the rollers are not pressed between the bearing rings. However, this range is so short that there is no appreciable slowdown in the rotational speed of the rollers. However, depending on the load, there may be situations in which the area where the rollers are not under pressure experiences such an expansion that during rotation of the bearing, the rotational speed of the rollers slows down. As the now slower roll re-enters the load area, it accelerates abruptly to roll speed, causing shear stress at the point of contact which, together with the increasing squeeze pressure, results in failure of the lubricant film and metal to metal contact and onward causes a local surface damage.
Thereafter, when the operation under normal load, i. continued high load, so this minor surface damage acts as a starting point for actual fatigue damage of the camp, which can grow and express, for example, in the form of local chipping the surface, continue over the entire circumference and eventually lead to breakage of a bearing ring or roll break can.
In the following, the term "O-load" is to be understood as a loading situation in which the rotational speed of the rollers can be reduced considerably and then accelerated abruptly at the beginning of the pressure range. Such an O-load is typically less than 2% of the dynamic load capacity of the bearing.
However, this limit depends on many variables, i.a. bearing clearance, bearing speed, lubricant, bearing type, bearing size, etc. However, it is typical that the life of the bearing can be significantly reduced by O-load situation.
In the case of an O-load situation, the risk of damage to the roller bearing substantially increases, because the rolling bodies located between the inner and outer rings, such as e.g. the balls, rolls o.
Like., Not necessarily continue to roll or slow down significantly in their rolling speed relative to the Lagerinnen- and -aussenring, then acting on the rolling elements and / or the bearing rings a frictional load, as a result, it on the rolling surface of the rolling element and / or Rotating bearing ring in case of failure of the lubricant film to small local damage comes, which can be extremely detrimental to the life of the bearing. Such a frictional load occurs especially when the rolling elements accelerate again to the speed of the mating surfaces, either as a result of increasing the load or because the rolling elements reach the bearing circumference at a point where there is sufficient pressure between inner and outer ring.
The rolling element and / or the rolling surface of the inner / outer ring of the rolling bearing can gradually damage, and it can eventually lead to the destruction of the bearing when the operation is continued under normal load conditions.
While the aforementioned local damage acts as an initial point for the damage mechanism, O-load situation and O-load risk occur only under certain, mostly short operating conditions of the web-forming machine, for example at start-up, down-ride and web-break, where with sinking of the outer Load the resulting load of the bearing approaches zero.
It is already known that the O-load risk can be avoided by using plain bearings.
Plain bearings, however, are so much more expensive to buy than roller bearings that there are other reasons for their use than avoiding the O-load risk.
One of the objects of this invention is to eliminate or at least substantially reduce the O-load risk associated with rolling bearings.
Next is to be provided with the invention, a new invention height having arrangement for rolling bearings, with which the bearing load can be kept under control.
The tasks are fulfilled with an arrangement for rolling bearings, with which the bearing load can be kept under control, for example in such a way that the rolling bearing is assigned an additional storage whose load can be regulated / changed or set to a desired value.
With regard to the regulation / modification / adjustment of the load, it is indicated according to the invention that with the additional storage the load can be changed by so much that the minimum load of the bearing is exceeded under all operating situations.
The additional load can either be constant or of a predetermined size or be adjustable so that it is used only to exceed the minimum load.
Can be realized, the additional storage according to the rolling bearing technology or - more advantageously - the plain bearing technology, because the plain bearing can be accommodated in a confined space.
According to the invention, the load of the auxiliary bearing may be, for example, spring or magnetic or based on thermal expansion or with a power cylinder, such as a pneumatic power cylinder or, preferably, a hydraulic power cylinder, i. a hydraulic cylinder can be realized. The regulation of the load is based on the respective load of the actual rolling bearing, and the load can be controlled in the desired manner.
To generate the controllable force is preferably a hydraulic cylinder, but also the other means mentioned above come for this purpose in question.
In addition to achieving the actual goals, this invention also has advantages, to which only the following is said: The size of the additional load to be effected with the additional storage can be kept low in relation to the carrying capacity of the actual rolling bearing, so that the additional storage of small size can be. Since the O-load situation usually occurs only in certain short-term operating phases, to eliminate the O-load risk, the additional storage can be charged only in these short operating phases, the power requirement and the additional friction remain low, which in turn significantly reduces the Maintenance and energy consumption means.
An advantage is also that the additional bearing can be arranged in the same oil space as the actual rolling bearing, so that no additional seals are required at the same time very small footprint.
In the following, an embodiment of the invention found to be advantageous, without the present invention being restricted thereto, will be described in detail with reference to the attached patent drawings.
Show it:
Fig. 1 shows a cross section of the inventive storage a
Roll of a web-forming machine, roll axis rotatable; 2 shows an inventive storage of a roller of a
Web-forming machine viewed from the front; Fig. 3 shows a cross section of the inventive storage a
Roller of a web-making machine, roller axis fixed.
In the embodiment of Fig. 1 and Fig. 2, the rotating axis 1 of the roller of the material web-making machine via the rolling bearing 2, 3, 4 is mounted on the chair, wherein the rolling bearing joined to the fixed stasis, non-movable outer bearing ring. 2 , a arranged on the rotating axis 1 and rotates with this inner bearing ring 3 and between the two rings arranged in a rolling element 4 comprises.
The rolling elements consist in the embodiment shown in Fig. 1 and Fig. 2 of balls, but they could also consist of cylindrical or conical or barrel-shaped or sleeve-like or generally of rotationally symmetrical elements.
It should be particularly noted here that the present invention can also be applied to storage concepts in which the axis and the inner ring of the bearing arranged thereon are stationary and the outer ring of the bearing rotates.
In this case, a sliding shoe arranged on the stationary inner ring is then pressed against the sliding surface formed on the rotating outer ring of the additional bearing.
According to the general principle of the present invention, the roller bearing is associated with an additional storage 8, 9, 10, 11, the load can be set to a desired value or regulated according to the respective load situation.
With this controllable additional storage, such additional load can be generated if necessary, that the dynamic minimum load of the actual rolling bearing 2, 3, 4 of the axis 1 is exceeded.
As can be seen more clearly from FIG. 1, the additional bearing 8, 9, 10, 11 according to the invention is arranged in the axial direction between the roller bearings 2, 3, 4 of the axle 1 and the body rotating with the axle, for example a roller it is located directly next to the rolling bearing of the axle. The additional storage can also be arranged on the other side of the actual rolling bearing or, for example symmetrically, on both sides of the actual rolling bearing.
As shown in dashed lines in Fig. 2, the additional bearing generates a load whose line of action F runs symmetrically through the axis 1 and the rolling bearing 2, 3, 4 of the axis.
This line of action is also most advantageously perpendicular to the central axis of rotation of the axis. The additional load to be generated with the additional storage can either have the same direction as the normal resulting load of the actual rolling bearing or deviate from its direction.
According to the invention, the additional storage can be realized according to the rolling bearing technology or - advantageously - after the plain bearing technology.
In the embodiment of Fig. 1 and Fig. 2, the additional storage is realized on Gleitlagerbasis. In this case, the additional bearing comprises an arranged on the rotating axis 1, rotating with the axis inner frame or ring member 5 with a sliding surface 6, which has a plurality of annular and symmetrically arranged at regular mutual intervals cavities 10, each with a fitted, movable piston part 8.
Each of the cavities together with its piston part forms a cylinder part 9 from which, loaded by a pressurized medium, the piston part extends radially inwardly against the sliding surface, the piston part 8, when it bears against the sliding surface and on the sliding surface slides, as a bearing shoe works.
The cavity 10 and the bearing shoe 8 located therein thus form a power cylinder operated by a pressure medium, i. is driven, the supply line 11 is connected via a non-rotating part with the sealed from the piston part 8 with its back, located above cavity 10, the working space of the power cylinder in conjunction.
The bearing shoe 8 may function as a hydrodynamic or hydrostatic shoe using art-known techniques.
In the latter case, it is necessary to introduce pressure oil into the pocket between shoe and counter surface 6. For example, the pressurized oil may be taken from a suitable source of pressurized oil, or a separate pump may be placed in connection with the bearing, which removes the oil from, for example, the oil circuit of the bearing and pushes it into the pocket under pressure from where it enters Oil circuit of the rolling bearing flows back.
Regarding the sliding surface 6 mentioned above, it is not necessary for the formation of the sliding surface to arrange a special inner frame part 5 on the axle 1, but also that the outer surface of the axle 1 can serve as a sliding surface of the bearing shoe 8.
The cylinder part 9 and the inside of this bearing shoe 8 form a power cylinder which is driven by a pressure medium, the supply line 11 is connected to the piston part 8 with its back closed, located above the piston part working space 10 of the power cylinder in combination.
The type of power cylinder is not essential from the point of view of the operation of the invention, and thus according to the invention, the regulation of the load of the additional storage according to the invention with a suitable power cylinder, such as a pneumatic power cylinder or, more advantageously, a hydraulic power cylinder, i. a hydraulic cylinder can be realized. In the present invention, instead of a power cylinder, the load may be realized by a fixed or adjustable spring load, or by magnetic load or thermal expansion-based load.
For sealing the working space 10, the annular side wall of the piston part, which forms the bearing shoe 8, a piston seal. 7
In the embodiment shown in Fig. 1, the piston seal advantageously consists of an elastic material. In order to achieve an even better seal in the direction of movement of the piston part, several piston seals can be attached; in the example in Fig. 1, only one piston seal is present.
In the embodiment of Fig. 1, the actual rolling bearing 2, 3, 4 and the inventive additional storage 5, 8, 9 are arranged in the same oil space, so that no additional seals are required for the additional storage.
In Fig. 3, the storage concept of another embodiment of the invention is shown. In this embodiment, the axis 1 'and the bearing inner ring 3 arranged thereon are stationary, while the bearing outer ring 2 rotates.
The rotating body mounted on the axle, for example a roll shell, is here joined to the rotating outer ring of the bearing. The rolling elements 4 consist in the embodiment of Fig. 3 of balls, but they could also consist of cylindrical or conical or barrel-shaped or sleeve-like or generally of rotationally symmetric elements.
According to the general principle of this invention is in connection with the rolling bearing 2, 3, 4, an additional storage 8 ', 9', 10 ', 11' are arranged, the load can be set to a desired value or the respective load situation can be controlled accordingly.
With this controllable additional storage, if necessary, such an additional load can be generated that the dynamic minimum load of the actual roller bearing 2, 3, 4 of the axle 1 'is exceeded.
As a sliding surface in the additional storage 8 ', 9', 10 ', 11' now serves the inner surface 6 'of the rotating together with the rotating outer ring inner frame or ring member 9' or the inner surface of the rotating roll shell against which the piston member 8 ' which is disposed on the fixed axle 1 'or on the frame part 5' located on the fixed axle, is pressed radially outward. The piston part thus acts as a sliding shoe of the additional storage.
As in the embodiment in FIGS. 1 and 2, the additional bearing 8 ', 9', 10 ', 11' is also realized here according to the plain bearing technology.
The essential difference is that the additional storage has a non-rotating inner frame or ring part 5 'arranged on the non-rotating axis 1', on which corrugations 10 ', each having a fitted movable piston part 8', are formed in a corona-like and symmetrical manner at uniform mutual distances are, wherein the cavity 10 'and the piston part together together form a cylinder part 9'. Applied to a pressure medium, the piston part protrudes from the cavity and can then act as a bearing shoe, which is supported on the sliding surface 6 'and slides on this.
The cavity 10 'and in this existing bearing shoe 8' thus form a power cylinder which is driven by a pressure medium, the supply line 11 'on the non-rotating axis 1' with the closed from the back of the piston part 8 ', underlying cavity 10th ', the working space of the power cylinder, communicating.
For sealing the working space 10 ', it is indicated that the annular side wall of the shoe part forming the piston part 8' is provided with at least one piston seal.
In the embodiments of Figs. 1, 2 and 3, the type of power cylinder from the standpoint of the operation of the invention is not considered the most essential, and so according to the invention, the regulation of the load of the inventive additional storage with a suitable power cylinder, such as a pneumatic power cylinder or, he vorteilhaf, a hydraulic power cylinder, ie a hydraulic cylinder can be realized.
Instead of a cylinder power can be realized in the present invention, the load by a constant or adjustable spring load or by magnetic load or possibly by thermal expansion based load.
The bearing shoe 8, 8 'can function as a hydrodynamic or as a hydrostatic shoe using a technique known per se. In the latter case, it is necessary to guide into the pocket between shoe and counter surface 6, 6 "of pressure oil.
The pressure oil can either be taken from a suitable pressure [delta] lquelle, or it can be arranged in connection with the storage of a separate pump, which takes the oil, for example, from the oil circuit of the bearing and moves it under pressure into the bag, from where it flows back into the oil circuit of the rolling bearing.
The invention has been described above by way of example only, but it should by no means be restricted to such a single example. Thus, within the scope of the inventive idea defined in the claims, numerous alternatives, variations and equivalently functional other solutions are possible.
So also the case comes into question that both the axis and the body mounted thereon, for example a roll shell, are rotatable.
In this case, the loading of the sliding shoe against the sliding surface can then take place, for example, via an annular channel formed on the rotating axle / on the frame part.
claims: