DE2306588C3 - Storage device for a rotary part in generators of projectile fuses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerungseinrichtung für ein Rotationsteil in Generatoren von Geschoßzündern, bei weichen das Rotationsteil über einen Generatorrotor, eine zugehörige Welle und ein Turbinenrad am vorderen Ende der Welle verfügt und von in axialer Richtung auf dasselbe auftreffendem Luftstrom angetrieben ist, wodurch das Rotationsteil einer axialen Belastung ausgesetzt wird.The invention relates to a storage device for a rotary part in generators of projectile fuses, with soft the rotating part on a generator rotor, an associated shaft and a turbine wheel front end of the shaft has and driven by in the axial direction on the same impinging air flow is, whereby the rotating part is subjected to an axial load.

Die Betriebsbedingungen für derartige Teile sind ganz spezieller Art. Die Gesamtbetriebszeit ist zwar kurz (Sekunden), die Zahl der Umdrehungen pro Minute ist dagegen extrem hoch (schätzungsweise 100 000 bis 300 000 UpM). Des weiteren ist die axiale Belastung des Rotationsteils beträchtlich. Während des Abschusses wird der Rotationsteil mit einer großen Kraft zurückgedrückt bzw. -gepreßt, wohingegen der Rotationsteil bei der plötzlichen Beendigung der Beschleunigungskraft, wenn das Geschoß das Abschußrohr verläßt, infolge von Trägheitskräften nach vorn gezogen bzw. gedrückt wird. Während des Fluges, d. h. auf der Strecke der Flugbahn, ist der Rotationsteil einer von dem das Turbinenrad antreibenden Luftstrom stammenden axialen Belastung ausgesetzt.The operating conditions for such parts are very special. The total operating time is short (seconds), the number of revolutions per minute is extremely high (estimated 100,000 to 300,000 rpm). Furthermore, the axial load on the rotating part is considerable. During the launch the rotating part is pushed back with a large force, whereas the rotating part at the sudden cessation of the acceleration force when the projectile hits the launch tube leaves, is pulled or pushed forward due to inertial forces. During the flight, d. H. on the flight path, the rotating part is one of the airflow driving the turbine wheel resulting axial load.

Die mit der Lagerung solcher Teile verbundenen Probleme haben sich infolgedessen als sehr groß und schwierig erwiesen. Die Lagerung darf nicht auf komplizierten Konstruktionen mit vielen beweglichen Teilen und auch nicht möglicherweise auf der Zufuhr von Schmiermiteln oder dergleichen aus separaten Quellen basieren, da die Betriebssicherheit unter allen Bedingungen und die Lagerhaltung bzw. Lagerbarkeit über längere Zeiträume eine unumgängliche Forderung bilden. Die Lagerung muß daher so einfach wie möglich sein. Diese Forderungen zu erfüllen hat sich als schwierig erwiesen, und die meisten Lagerungseinrichtungen für Rotationsteile in Generatoren oder Dynamos in Geschossen arbeiten mit einem nicht zufriedenstellend kleinen Sicherheitsspielmum, wobei die durchschnittliche Betriebszeit unbedeutend länger ist als die Gesamtzeit des üblicherweise beim Abschuß des Geschosses geforderten Betriebs.The problems associated with the storage of such parts have proven to be very great and as a result proved difficult. The storage must not be on complicated structures with many moving parts Share and possibly not on the supply of lubricants or the like from separate Sources are based, as the operational safety under all conditions and the warehousing or storability form an unavoidable requirement over long periods of time. Storage must therefore be as simple as possible be. Meeting these demands has proven difficult, and so have most storage facilities for rotating parts in generators or dynamos in storeys do not work satisfactorily with one small security gamer, with the average Operating time is insignificantly longer than the total time usually when the Floor required operation.

Aus der US-PS 24 68 120 ist es bereits bekannt bei Generatoren in Geschossen die Anordnung des luftstromgetriebenen Turbinenrades, des Generatorrotors und der mechanischen Armierung hinter den empfindlichen elektronischen Komponenten einschließlich der Zielsuchausrüstung vorzunehmen, um den Störungsfaktor herabzusetzen. Der Luftstrom wird dabei durch einen ringförmigen Kanal außerhalb der elektronischen Komponenten dem Turbinenrad zugeführt worauf die Luf» umgelenkt und durch einen äußeren ringförmigen Kanal ins Freie geleitet wird.From US-PS 24 68 120 it is already known the arrangement of the generators in storeys air-flow driven turbine wheel, the generator rotor and the mechanical reinforcement behind the sensitive electronic components, including homing equipment, to prevent the Reduce the disturbance factor. The air flow is through an annular channel outside the electronic components are fed to the turbine wheel whereupon the air is deflected and through a outer annular channel is directed into the open air.

Aus der US-PS 25 45 335 ist weiterhin eine Einrichtung zur Kühlung und Schmierung eines luftdicht geschlossenen Motors bekanntgeworden. Dabei ist der Motor in einem luftdicht verschlossenen Motorengehäuse untergebracht und besteht aus einem stationären »Rotor« und einem rotierenden »Stator«. Zur Kühlung der Kugellager strömt Luft oder Gas von einem Hohlraum zwischen dem Gehäuse und dem »Stator« durch die Kugellager und weiter durch Öffnungen im »Stator« zt, dem genannten Hohlraum zurück, in dem die Luft gekühlt wird. Eine Schmierung wird mittels durch die Strömung mitgerissenem Graphitpulver erreicht.From US-PS 25 45 335 is still a device for the cooling and lubrication of an airtight motor. Here is the Motor housed in an airtight motor housing and consists of a stationary »Rotor« and a rotating »stator«. Air or gas flows from one to cool the ball bearings Cavity between the housing and the "stator" through the ball bearings and further through openings in the "Stator" zt, the aforementioned cavity in which the air is cooled. Lubrication is by means of achieved by the flow of entrained graphite powder.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Schaffung einer Vorrichtung für eine Lagerungseinrichtung der eingangs genannten Art wobei die durchschnittliche Standzeit beträchtlich erhöht und somit die Ausfallsicherheit des Geschoßzünders vergrößei t wird.The object on which the invention is based is to create a device for a storage device of the type mentioned at the outset, wherein the The average service life is increased considerably and the failure safety of the projectile fuse is increased t will.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Welle eine durchgehende axiale Bohrung aufweist, dieTo solve this problem, a device is proposed which is characterized in that the Shaft has a through axial bore which

4<> an ihrem vorderen Ende den Luftstrom aufnimmt und sich an ihrem rückwärtigen Ende in eine Druckkammer hineinerslreckt, die mit der freien Umgebung über Kugellager für den Rotationsteil und über einen Radialspalt an der Rückseite des Turbinenrades in Verbindung steht, der zur Peripherie des Turbinenrades führt.4 <> absorbs the air flow at its front end and extends into a pressure chamber at its rear end, which communicates with the free environment Ball bearings for the rotating part and through a radial gap on the back of the turbine wheel in Connection is that leads to the periphery of the turbine wheel.

Die Erfindung basiert also auf der Realisierung des Gedankens, daß durch eine kombinierte Schmierung und Kühlung der Lager mittels eines Luftstromes eine Verwendung von Kugellagern möglich ist, wobei ein gewisser Ausgleich der axialen Belastung erreicht wird, die während der Bewegung auf der Flugbahn auf den Rotationsteil einwirken.The invention is based on the realization of the idea that a combined lubrication and cooling of the bearings by means of an air stream, the use of ball bearings is possible, a some compensation of the axial load is achieved, which during the movement on the trajectory on the Act on the rotating part.

Erfindungsgemäß wird eine Lagerungseinrichtung geschaffen, die eine sehr wirkungsvolle und ganz einfache Schmierung und Kühlung der Lager gewährleistet, während sie auch für einen gewissen Ausgleich der axialen Belastungen Sorge trägt denen das Rotationsteil ausgesetzt ist. According to the invention, a storage device is created that is very effective and quite easy lubrication and cooling of the bearings ensured, while also providing some compensation for the axial loads to which the rotating part is exposed.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Lagerungseinrichtung hat sich gezeigt, daß Lager, denen andererseits eine maximale Betriebszeit von etwa 2 Minuten bei einer Geschwindigkeit von 250 000 UpM zukommt, nunmehr eine um den Faktor 100 größere Lebensdauer bzw. Laufzeit besitzen, wenn die übrigen Bedingungen dieselben sind.When using the storage device according to the invention it has been shown that bearings, which on the other hand, a maximum operating time of about 2 minutes at a speed of 250,000 rpm now have a service life or runtime greater by a factor of 100, if the others Conditions are the same.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung ist auf einem Versuchsstand während mehrerer Betriebsstunden beiA device according to the invention is on a test stand for several hours of operation

sehr hoher Geschwindigkeit getestet worden, und die Untersuchung hat ergeben bzw. bewiesen, daß die Lager selbst bei solchen extremen Betriebsbedingungen lediglich handwarm geworden sind.been tested and the very high speed Investigation has shown or proven that the bearings even under such extreme operating conditions have just become lukewarm.

Des weiteren zeichnet sich die erfuidungsgemäße Lagerungsvorrichtung bzw. -einrichtung dadurch aus, daß sie aus einfachen und starken Teilen aufgebaut ist, die sich für eine Massenherstellung eignen. Infolgedessen ist die Lagerungseinrichtung in wirtschaftlicher Hinsicht besonders vorteilhaft, während gleichzeitig die durchschnittliche Betriebszeit beträchtlich erhöht wird, so daß das Geschoß beträchtlich zuverlässiger istFurthermore, the one according to the invention is distinguished Storage device or device characterized in that it is made up of simple and strong parts, which are suitable for mass production. As a result, the storage facility is more economical Respect particularly advantageous, while at the same time the average operating time is increased considerably so that the projectile is considerably more reliable

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigtIn the following the invention is based on the Drawing described in more detail, which shows a preferred embodiment of the invention

Die schematische Teilausicht eines Axialschnittes durch ein Geschoß zeigt in erster Linie den Rotationsteil eines Generators oder Dynamos, der über einen Generatorrotor 1, eine zugehörige Welle 2 und ein Turbinenrad 3 verfügt; letzteres ist am vorderen Ende der Welle 2 angebaut An seiner Rückseite ist das Turbinenrad 3 mit radialen Rippen bzw. Stegen 3' oder dergleichen versehen. Der Rotationsteil ist von zwei Lagern 4 und 5 getragen, die über Büchsen 4' und 5' in Teilen 6 und 15 des Gehäuses oder Stators des Generators oder Dynamos angeordnet sind. Der Generator befindet sich in der Spitze des Geschosses; und in der Zeichnung ist ein Schnitt durch die Spitze bzw. Haube 7 des Geschosses dargestellt, die mit einer zentralen öffnung 8 ausgestattet ist; letztere bildet e'ne Einlaßöffnung für den Luftstrom, wenn sich das Geschoß durch die Luft bewegt. Ein Teil dieser Luft treibt das Turbinenrad 3 an und übt eine rückwärts gerichtete Axialkraft auf dasselbe aus.The schematic partial view of an axial section through a projectile shows primarily the rotating part of a generator or dynamo, which over a Generator rotor 1, an associated shaft 2 and a turbine wheel 3; the latter is at the front end the shaft 2 is built on the back of the turbine wheel 3 with radial ribs or webs 3 'or the like provided. The rotating part is carried by two bearings 4 and 5, which are connected via bushings 4 'and 5' in Parts 6 and 15 of the housing or stator of the generator or dynamo are arranged. Of the Generator is in the top of the projectile; and in the drawing is a section through the tip or hood 7 of the projectile is shown, which is equipped with a central opening 8; the latter forms one Inlet opening for the flow of air as the projectile moves through the air. Part of that air drives the turbine wheel 3 and exerts a backward axial force on the same.

Die Lager 4 und 5 sind Standard-Kugellager für die sowohl radiale als auch axiale Lagerung der Welle 2. Am vorderen Ende des Rotors 1 ist an der Welle 2 eine Büchse 9 dauerhaft angebracht, während am rückwärtigen Ende des Rotors 1 zwei Scheibenfedern 10 zwischen zwei Unterlegscheiben 11 vorgesehen sind. Infolge des Drucks der Scheibenfedern 10 wird die vordere Unterlegscheibe 11 gegen das rückwärtige Ende des Rotors 1 gedrückt, während die hintere Unterlegscheibe gegen das rückwärtige Kugellager 5 gedrückt wird. Die Welle 2 ist verschiebbar in den Innenringen der beiden Kugellager 4 und 5 getragen, und die Büchse 9 dient als Distanzstück zwischen der Welle 2 und dem Innenring des vorderen Lagers 4. Zentral im Turbinenrad 3 ist eine nach vorn gerichtete öffnung 13 zur Aufnahme eines Teils des durch die öffnung 8 eintretenden Luftstromes vorgesehen. Des weiteren ist in der Welle 2 eine durchgehende Axialbohrung 14 vorgesehen, die mit der öffnung 13 in Verbindung steht. Die Teile 15 und 5' bilden zusammen mit den Rückseiten des Kugellagers 5 eine Druckkammer 16, in die sich die Welle 2 hineinerstreckt. Der den Boden der Druckkammer 16 bildende Bereich des Teils 15 ist mit einem konisch geformten Vorsprung 15' versehen, der die Um- bzw.Bearings 4 and 5 are standard ball bearings for both radial and axial support of shaft 2. Am front end of the rotor 1 a sleeve 9 is permanently attached to the shaft 2, while at the rear end of the rotor 1 two disc springs 10 between two washers 11 are provided. As a result of the pressure of the disc springs 10, the front Washer 11 pressed against the rear end of the rotor 1, while the rear washer is pressed against the rear ball bearing 5. The shaft 2 is slidable in the inner rings of the two Ball bearings 4 and 5 carried, and the sleeve 9 serves as a spacer between the shaft 2 and the inner ring of the front bearing 4. Central in the turbine wheel 3 is a forwardly directed opening 13 for receiving a Part of the air flow entering through the opening 8 intended. Furthermore, a continuous axial bore 14 is provided in the shaft 2, which with the Opening 13 is in communication. The parts 15 and 5 ′ together with the rear sides of the ball bearing 5 form a pressure chamber 16 into which the shaft 2 extends. The bottom of the pressure chamber 16 forming area of the part 15 is provided with a conically shaped projection 15 ', which the Um- or Ablenkung des in die Kammer 16 eingeführten Luftstromes unterstitzt, derart, daß in dem Luftstrom enthaltene Feststoffteilchen 16' entlang der peripheren Wandung der Kammer 16 angesammelt werden. Der Vorsprung 15' des Teils 15 kann, insbesondere bei rotierenden Geschossen, im Fortfall kommen, da die in dem Luftstrom enthaltenen Feststoffteilchen 16' bei rotierenden Geschossen infolge der auftretenden Zentrifugalkräfte gegen die periphere Wandung derDeflection of the air flow introduced into the chamber 16 is supported so that in the air flow contained solid particles 16 'are accumulated along the peripheral wall of the chamber 16. Of the Projection 15 'of part 15 can, in particular in the case of rotating projectiles, be omitted, since the in the air flow contained solid particles 16 'with rotating projectiles as a result of the occurring Centrifugal forces against the peripheral wall of the

ίο Kammer 16 geschleudert werden. Zwischen dem Teil 4' und der Rückseite des Turbinenrades 3 ist ein Spalt 17 und in der Geschoßspitze bzw. -haube 7 sind Auslaßkanäle 18 zur freien Luft bzw. freien Umgebung hin vorgeseheaίο Chamber 16 can be spun. Between part 4 ' and the back of the turbine wheel 3 is a gap 17 and in the projectile tip or hood 7 are Outlet channels 18 to the free air or the free environment are provided

Beim Abschuß bewirkt die auf das Geschoß einwirkende starke Beschleunigung eine Anpressung des Rotors 1 gegen die Scheibenfedern 10 und eine Abstützung gegen das Statorgehäuseteil 15, und zwar mit einer solchen Kraft, daß keine Rotation desWhen fired, it affects the projectile acting strong acceleration a pressing of the rotor 1 against the disc springs 10 and a Support against the stator housing part 15, with such a force that no rotation of the Rotationsteils erwartet werden kann. Trotzdem strömt infolge der Bewegung des Geschosses Luft durch die öffnung 13, durch die in der Welle 2 vorgesehene Bohrung 14 und in die Kammer 16. In der Kammer 16 wird die Luft umgelenkt und anschließend zwangsweiseRotational part can be expected. Nevertheless, as a result of the movement of the projectile, air flows through the opening 13, through the bore 14 provided in the shaft 2 and into the chamber 16. In the chamber 16 the air is diverted and then forced durch das rückwärtige Lager 5 hindurch und am Rotor 1through the rear bearing 5 and on the rotor 1 vorbei durch das vordere Lager 4 hindurch und durchpast through the front bearing 4 and through den Radialspalt 17 und die Auslaßkanäle 18 hindurch inthe radial gap 17 and the outlet channels 18 through into die freie Luft bzw. freie Umgebung hinausbewegt.moves the open air or environment out.

Die das Turbinenrad 3 antreibende Luft verläßt diesesThe air driving the turbine wheel 3 leaves it

ju an dessen Peripherie und strömt durch die Auslaßkanäle 18 ins Freie ab. Diese Luft strömt in einer solchen Richtung ab, daß sie einen gewissen Saugpumpeneffekt auf die Luft in den Spalten 17 ausübt. Ein ähnlicher bzw. gleicher Pumpeneffekt wird auch von der entlang derju at its periphery and flows through the outlet channels 18 into the open. This air flows off in such a direction that it has a certain suction pump effect exerts on the air in the gaps 17. A similar or the same pump effect is also produced by the one along the

Γι Oberfläche der Haube bzw. Spitze 7 und an denΓι surface of the hood or tip 7 and to the

Einlaßkanälen 18 vorbeiströmenden Luft ausgeübt.Inlet channels 18 exerted air flowing past. Dieser Effekt sorgt für die Aufrechterhaltung desThis effect ensures the maintenance of the

gewünschten Luftstromes durch die Lager hindurch.desired air flow through the bearings.

Sobald die Beschleunigung nachläßt bzw. aufhört,As soon as the acceleration decreases or stops,

d. h., wenn das Geschoß das Abschußrohr verlassen hat, läßt der kraftvolle Andruck gegen das Statorteil 15 nach, und sorgen die Scheibenfedern 10 sobald wie möglich für eine Rückbewegung des Rotors 1 in eine Stellung, in der die auf das Turbinenrad 3 auftreffended. That is, when the projectile has left the launch tube, the powerful pressure against the stator part 15 leaves after, and ensure the disc springs 10 as soon as possible for a return movement of the rotor 1 in a Position in which the turbine wheel 3 is incident

ί > Luft dieses Rad, die Welle 2 und den Rotor 3 in Rotation versetzt. Hierdurch wird am rückwärtigen Ende des Turbinenrades 3 ein Saugeffekt erreicht, der durch die am Turbinenrad 3 vorgesehenen Rippen bzw. Stege 3' verstärkt wird. Dies bewirkt eine zwangsweise Erhö-ί> air this wheel, the shaft 2 and the rotor 3 in rotation offset. As a result, a suction effect is achieved at the rear end of the turbine wheel 3, which by the on the turbine wheel 3 provided ribs or webs 3 'is reinforced. This causes a compulsory increase

>o hung bzw. Vergrößerung des bereits erreichten Luftstromes sogar dann, wenn die Rotation zur Ausbildung einer rotierenden Wand der Kugeln in den Lagern 4 und 5 führt, durch die der Strömungswiderstand vergrößert wird. Der Luftstrom gewährleistet> increase or increase what has already been achieved Air flow even when the rotation to form a rotating wall of the balls in the Bearings 4 and 5 leads, through which the flow resistance is increased. The airflow is guaranteed

T) eine wirkungsvolle Schmierung und Kühlung der Lager 4 und 5, und bei der Durchströmung der Lager bewirkt der Luftstrom eine Verringerung der axialer Belastung, der die Lager ausgesetzt sind.T) effective lubrication and cooling of the bearings 4 and 5, and as the air flows through the bearings, the air flow reduces the axial load, to which the bearings are exposed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Lagerungseinrichtung für ein Rotationsteil in Generatoren von Geschoßzündern, bei welchen das Rotationsteil Ober einen Generatorrotor, eine zugehörige Welle und ein Turbinenrad am vorderen Ende der Welle verfügt und von in axialer Richtung auf dasselbe auftreffendem Luftstrom angetrieben ist, wodurch das Rotationsteil einer axialen Belastung ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) eine durchgehende axiale Bohrung (14) aufweist, die an ihrem vorderen Ende den Luftstrom aufnimmt und sich an ihrem rückwärtigen Ende in eine Druckkammer (16) hineinerstreckt, die mit der freien Umgebung über Kugellager (4, 5) für den Rotationsteil (1, 2, 3) und über einen Radialspalt (17) an der Rückseite des Turbinenrades (3) in Verbindung steht, der zur Peripherie des Turbinenrades (3) führt1. Storage device for a rotary part in generators of projectile fuses, in which the Rotary part Above a generator rotor, an associated shaft and a turbine wheel on the front Has the end of the shaft and is driven by the air flow impinging on the same in the axial direction is, whereby the rotating part is subjected to an axial load, characterized in, that the shaft (2) has a continuous axial bore (14), which at its front End absorbs the air flow and at its rear end in a pressure chamber (16) extends into it, which with the free environment via ball bearings (4, 5) for the rotating part (1, 2, 3) and via a radial gap (17) on the back of the turbine wheel (3) in connection, which is used for The periphery of the turbine wheel (3) leads 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Rückseite des Turbinenrades (3) mit Rippen bzw. Stegen (3') zur Bildung einer zusätzlichen Druckdifferenz zum Vortrieb der Luft durch die Lager (4, S) hindurch ausgestattet ist2. Device according to claim 1, characterized in that the back of the turbine wheel (3) with ribs or webs (3 ') to create an additional pressure difference to propel the air is equipped through the bearings (4, S) 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Druckkammer (17) durch Umlenkung des Luftstromes einen Abscheider für die in dem durch die Lager (4, 5) hindurchgeführten Luftstrom enthaltenden Feststoffteilchen (16') bildet.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure chamber (17) through Redirection of the air flow a separator for the in the led through the bearings (4, 5) Forms solid particles (16 ') containing air flow.