DE1070452B

DE1070452B -

Info

Publication number: DE1070452B
Application number: DENDAT1070452D
Authority: DE
Publication date: 1959-12-03

Description

DEUTSCHES

Bei aerostatischen Lagern wird Druckgas, welches einer außerhalb des Lagers befindlichen Quelle entnommen wird, über eine oder mehrere Zufuhrdüsen dem Lagerspäh zugeleitet. Von den Zufuhrstellen strömt das Gas durch den Lagerspalt ab. Die Zufuhrdüsen drosseln das zuströmende Gas und haben den Zweck, die durchtretende Gasmenge zu beschränken, so daß sich der Druck im Lagerspalt in Abhängigkeit von der Größe· des Spaltes ändert und sich bei einer vorgegebenen Lagerbelastung eine bestimmte Gleichgewichtslage der Welle einstellt.

Bei den bisher bekannten Bauarten von aerostatischen Lagern wurden die Zufuhrdüsen als zylindrische Bohrungen oder parallelwandige Ringspalte ausgebildet. Bei diesen Düsen wirkt sich indessen nachteilig aus, daß bei Vorgeg¹Sbenem Eintrittsdruck die Durchtrittsmenge verhältnismäßig rasch abfällt, wenn der Gegendruck über den kritischen Druck, bei dem in der Düse Schallgeschwindigkeit auftritt, ansteigt. Der Gegendruck entspricht aber dem Eintrittsdruck des Lagerspaltes, und man ist daran interessiert, diesen möglichst nahe dem zur Verfügung stehenden Druck der Lagergasquelle zu wählen, um eine hohe Tragfähigkeit des Lagers zu erhalten. Bei vorgegebenem minimalem Lagerspalt ist dann auch die Durchflußmenge bestimmt, und man ist infolge des Abfalls der Menge bei steigendem Gegendruck genötigt, einen verhältnismäßiggroßen Querschnitt für₍die Zufuhrdüse zu wählen. Dies bringt nicht nur den Nachteil, daß auf der Gegenseite des Lagers, an der der Spalt größer ist, eine verhältnismäßig große Gasmenge austritt, sondern beeinträchtigt auch die Stabilität, indem der Gegendruck der Düse und damit der Gasdruck im Lagerspalt auf Veränderungen der Spaltweite weniger empfindlich wird.

Die Erfindung betrifft nun eine Einrichtung zur Zufuhr des Traggases zum Lagerspalt eines aerostatischen Lagers, bei welchem das Gas dem Lagerspalt über eine oder mehrere Zufuhrdüsen zugeleitet wird. Erfindungsgemäß werden hierbei die erwähnten Nachteile dadurch vermieden, daß die Zufuhrdüse als Lavaldüse ausgebildet ist.

Bei diesen sich vorerst verengenden und nachher sich wieder erweiternden Düsen bleibt wie Ijei den zylindrischen oder parallelwandigen Düsen die Durchtrittsmenge auf jenen Wert beschränkt, bei welchem im engsten Querschnitt Schallgeschwindigkeit herrscht. Im· Gegensatz zu den letztgenannten Düsen, bei welchen der Gegendruck nicht über den kritischen Druck au der Mündung steigen kann, ohne daß sich die Durchtrittsmenge verringert, kann aber bei der Lavaldüse auch ein den kritischen Druck weit übersteigender Gegendruck praktisch ohne Verringerung der Durchtrittsmenge erreicht werden.

Einrichtung zur Zufulirx des Traggases
zum Lagerspalt eines⁷ aerdstaiischen Lagers

L L :

Anmelder:

Escher Wyss Aktiengesellschaft,
Zürich (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Albrecht; Patentanwalt, Berlin-Frohnau, Edelhofdamm 26

Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 26. Juni 1959

Dipl.-Ing. Erwin Loch, Zürich (Schweiz), ist als Erfinder genannt worden

' Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Radiallager,
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Düse in größerem Maßstab;

Fig. 4 ist ferner ein Schaubild für den Verlauf der Durchtrittsmenge durch die Düse und den Lagerspalt in Abhängigkeit vom Gegendruck der Düse.

Gemäß Fig. 1 bis 3 ist in einem Lagerträger 1 ein ringförmiger Lagerkörper 2 eingesetzt, welcher eine Welle 3 mit dem für den Durchtritt des Lagergases erforderlichen Spiel umschließt. Der Lagerkörper 2 ist axial in seiner Mittelebene mit acht am Umfang gleichmäßig verteilten radialen Bohrungen 4 versehen, welche sich in der Nähe der inneren Oberfläche des Lagerkörpers 2 verengen. In die verbleibende innere öffnung jeder Bohrung 4 ist ein Düsenkörper 5 eingesetzt, dessen Düse 6 als Lavaldüse ausgebildet ist und in den in Fig. 3 mit s bezeichneten Lagerspalt zwischen Welle 3 und Lagerkörper 2 ausmündet. Die Bohrungen 4 sind durch einen am äußern Umfang des Lagerkörpers 2 eingearbeiteten Ringkanal 7 miteinander verbunden. Der Lagerkörper 2 ist im Lagerträger 1 durch Dichtungsringe 8 abgedichtet.

Das Traggas wird von einer nicht gezeigten Quelle, welche das Gas mit einem Druck p₀ liefert, über eine Leitung 9 und eine den Lagerträger 1 radial durch-

909 687/212

Claims

querende Bohrung 10 in den Ringkanal 7 eingeführt und von diesem Kanal aus über die Bohrungen 4 und die Lavaldüsen 6 dem Lagerspalt j zugeleitet. In der Düse 6 entspannt das Gas auf den Druck P₁. Nach Durchströmen des Lagerspaltes tritt das Gas in die Umgebung aus.

Die mit der ljeschriebenen Einrichtung erreichten Vorteile lassen sich aus dem Schaubild nach Fig. 4 erkennen. Als Abszisse ist der Gegendruck P₁ der Düse bzw. der Eintrittsdruck des Lagerspaltes aufgetragen und als Ordinate das sekundliche Durchflußgewicht G_s des Lagergases. Die KurveJ_min zeigt den Verlauf des Durchtrittsgewichtes bei der minimalen Weite des Lagerspaltes, die Kurve S_max jenen auf der Gegenseite. p₀ ist der Druck vor der Düse.

Soll am Eintritt des Lagerspaltes s_min ein nur verhältnismäßig wenig unter dem Druck p₀ liegender Druck p* erreicht werden, so ergibt sich der Punkt P* mit dem sekundlichen Durchflußgewicht G*. Der minimale Querschnitt F der Lavaldüse muß so gewählt werden, daß die Durchflußkurve über P₁ als Gegendruck durch den Punkt P* hindurchgeht. Man erhält die Kurve a. Da die Kurve für die Lavaldüse, wie bereits erwähnt, auf großem Bereich verhältnismäßig flach verläuft, ist die maximale Durchflußmenge G₀ nur wenig größer als G*. Eine zylindrische Düse mit dem gleichen QuerschnittF¹=T⁷ würde die Kurveii₁ ergeben, welche schon von kleineren Drücken an stark abfällt und den Punkt P* nicht erreicht.

Wollte man für die gleichen Bedingungen eine zylindrische Düse vorsehen, so müßte eine solche mit größerem Querschnitti⁷ ₂ gewählt werden, welche die durch den Punkt P* gehende Kurve b₂ mit einer entsprechend größeren Maximalmenge G₂ ergeben würde.

Die Kurve j_mox für den größeren Lagerspalt der unbelasteten Gegenseite schneidet die Kurvea im Punkt Q₁ und die Kurve b₂ im Punkt Q₂. Der Gasverlust ist also weit größer für die zylindrische Düse als für die Lavaldüse. Aus Fig. 4 ist auch zu erkennen, daß die Kurvea im Punkt P* wesentlich flacher verläuft als die Kurve b₂, d. h., eine kleine Änderung der Weite des Lagerspaltes j_min ergibt bei der Lavaldüse eine viel stärkere Druckänderung als bei der zylindrischen Düse. Die stabilisierende Wirkung ist also größer.

Statt, wie gezeigt, Lavaldüsen mit Kreisquerschnitt zu verwenden, können mit der gleichen Wirkung auch als Lavaldüsen ausgebildete Spalte, insbesondere ein rings um das Lager herumlaufender Ringspalt, vorgesehen werden.

Patentanspruch:

Einrichtung zur Zufuhr des Traggases zum Lagerspalt eines aerostatischen Lagers, bei welchem das Gas dem Lagerspalt über eine oder mehrere Zufuhrdüsen zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrdüse (6) als Lavaldüse ausgebildet ist. _T

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen