DE2704125A1

DE2704125A1 - Halterungsvorrichtung fuer drehteile

Info

Publication number: DE2704125A1
Application number: DE19772704125
Authority: DE
Inventors: Pierre Marie Marcel Penet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-02
Filing date: 1977-02-01
Publication date: 1977-08-04
Also published as: US4086811A; FR2394709A1; FR2394709B1; GB1510095A

Description

W.27183/77 20/ko

Pierre Marie Marcel Penet Creteil (Prankreich)

Halterungsvorrichtung für Drehteile.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterungevorrichtung für Drehteile und insbesondere auf eine Halterungsvorrichtung für eine aus zwei Rotoren bestehende Anordnung, welche sich koaxial zueinander drehen, und sie bezieht sich insbesondere auf Durchflußmesser mit einem sich drehenden Schrauben- bzw. Flügelrad, insbesondere derjenigen Art, die in der DT-OS 2 117 692 beschrieben sind.

Im gegenwärtigen Stand der Technik ist es üblich, Durchflußmesser mit einer Schraube bzw. einem Flügelrad auszubilden, welche bzw. welches mit einer Achse kraftschlüssig verbunden ist, die durch Gleitlager oder polierte Lager, durch Kugellager oder Schalenlager gelagert ist, welche ihrerseits auf Halterungeteilen befestigt sind,

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welche die sich drehende Schraube bzw. das sich drehende Flügelrad umschließen. Eine andere bekannte Vorrichtung weist eine an den Halterungen befestigte Achse auf, auf welcher sieb frei Gleitlager oder Kugellager bewegen können, welcbe ihrerseits kraftschlüssig mit der Schraube bzw. dem Flügelrad verbunden sind.

Gemäß der DT-OS 2 117 692 ist auf die Schraube bzw. das Flügelrad eines Durchflußmessersmit Schraube bzw. Flügelrad folgend ein zweiter Rotor befestigt, welcher zum Messen der Drehgeschwindigkeit der Wirbelströmung dient, welcbe durch die sieb drehende Schraube bzw. das sich drehende Flügelrad während der Strömung des Mediums hervorgerufen wird, von welchem die Durchflußmenge zu messen ist. Es ist sehr wohl offensichtlich, daß eine derartige Anordnung Funktionsbedingungen stellt, welche die Anwendung gewöhnlicher Techniken zur Halterung von Rotoren untersagen.Aufgrund hiervon ist es ausgeschlossen, im Bereich der Strömungsmittelbahn zwischen den beiden Rotoren irgendein mechanisches Element zwischenzuschalten, welches Schwenk- bzw. Lagerorgane baltert, welche den beiden Rotoren wie in bekannten Anordnungen zufolge der An wesenheit dieser mechanischen Teile zugeordnet ist, welche Turbulenzen hervorrufen, die der Präzision der Vorrichtung schädlich sind. Auf der anderen Seite ist es zwingend notwendig, daß die Drehung des zweiten Rotors ebenfalls mit so wenig wie möglich Reibung durchgeführt wird, um eine Bremswirkung zu vermeiden, welche die Empfindlichkeit der Geschwindigkeitsmessung der Drehung der Wirbelströmung schädigen könnte, welche durch den ersten Rotor hervorgerufen wird, wobei die Geschwindigkeiten sehr niedrig und in der Größenordnung von einigen Prozent derjenigen des ersten Rotors sind. Schließlich ist es zwingend notwendig, daß die mechanische Reibungskupplung konstant ist, weil

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sonst der Reibungsänderung entsprechende Geschwindigkeits-Veränderungen des zweiten Rotors die Richtigkeit der Messung beeinträchtigt.

Ein Zweck der Erfindung besteht daher darin, eine Halterungsvorrichtung für zwei koaxiale Rotoren zu verwirklichen, welche frei von mechanischen Lagerungen zwischen den beiden Rotoren ist. Ein anderer Zweck besteht darin, eine Haiterungavorrichtung für schwache Reibung für zwei koaxiale Rotoren zu schaffen. Ein weiterer Zweck besteht darin, eine Halterungsvorrichtung Bit einer genau konstanten Reibung zu schaffen und insbesondere eine Halterung zu schaffen, die frei von jedweder Schlupfgefahr ist.

Gemäß der Erfindung ist eine Halterungsvorrichtung der eingangs genannten Art geschaffen, welche durch ein erstes Lager, welches an freien Ende der festen Achse ausgebildet ist und durch ein koaxial zur festen Achse angeordnetes zweites Lager, welches durch den zweiten Halterungsteil gehaltert ist und durch eine Drehachse, welche mit dem zweiten Rotor kraftschlüssig verbunden ist und zur Drehung ie ersten und im zweiten Lager befestigt ist.

Die feste Achse ist vorzugsweise ein Stück aus einem Material, welches einen geringen Reibungskoeffizienten und einen großen Widerstand gegenüber mechanischen Beanspruchungen und gegenüber Abrieb aufweist, beispielsweise Wolframkarbid, welches· unter der Sortenbezeichnung G 10 im Handel ist. Vorteilhafterweiße ist dieser Teil von der ersten Halterung getrennt ausgeführt und ist mit einem sich vergrößernden Kopfteil ausgebildet, welcher mit festem Reibungsschluß in einer Bohrung oder in einem Sackloch in dieser eingeschrumpft ist.(interference fit). Weiterhin ist der erste Rotor vorteilhafterweise zur Drehung auf diesem Teil aus Wolframkarbid vermittels von Ringen befestigt, welche aus dem gleichen Material bestehen.

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Weiterhin ist die Drehachse vorteilhafterweise als ein vom zweiten Rotor getrennter Teil ausgebildet, welcher ebenfalls aus Wolframkarbid besteht (Sortenbezeichnung G 10), wobei das erste und das zweite Lager aus dem gleichen Material gebildet sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Durchflußmessers mit zwei Rotoren im Querschnitt, welche zur Drehung vermittels einer Halterungsvorrichtung gemäß der Erfindung gehaltert sind. Fig. 2 zeigt eine Teilansicht in vergrößertem Maßstab der Halterungsvorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 3 ist eine der Fig. 2 entsprechende Teilansicht, welche eine Möglichkeit der übertragung eines Durchflußmessers in eine Vorrichtung mit lediglich einem Rotor zeigt.

Fig. 4 ist eine der Fig. 2 entsprechende Teilansicht, welche eine Abwandlungsform der Halterung des zweiten Rotors zeigt. In Fig. 1 ist ein Durchflußmesser mit zwei Rotoren 1 und 2 gezeigt (OT-OS 2 117 692), welcher in einer Leitung 3 vermittele einer Halterungevorrichtung gemäß der Erfindung befestigt ist, welche unter Bezugnahme auf Fig. 2 unter Angabe von Einzelheiten vorgestellt wird.

Die Halt er ungsvorrichtung weist ein erstes Lager 4 und ein zweites Lager 5 auf, welche jeweils durch einen Kreuzteil aus nioht rostendem Stahl gebildet sind, und eine zentrale Nabe 4a bzw. 5a aufweisen,welche in der Achse der Leitung 3 durch verschiedene axial gerichtete Arne 4b bzw.

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5b gehaltert sind. Eine Achse 6 aus Wolframkarbid (Sortenbezeichnung G 6) ist mit einem vergrößerten Kppfteil 6a ausgebildet, welcher unter Druck in ein zentrales Loch bzw. Ausnehmung 4c im Lager 4 eingeschrumpft bzw. eingepaßt ist. In der Nabe la des Rotors 1 sind zwei Ringe 7 und 8 unter Druck eingesetzt, welche ebenfalls aus Wolframkarbid (Sortenbezeichnung Q 10) bestehen und sich auf der Achse 6 drehen, indem sie auf diese Art und Weise eine freie Lagerung bzw. ein Gtfeitlager bilden. Der Ring 7 ist von dort von der Fläche der Nabe la vorspringend ausgebildet, welche der Lagerung gegenüberliegt, und kann gegen den vergrößerten Kopfteil 6a des Teiles 6 zur Anlage kommen, um die Axialverschiebung des Rotors 1 gegenüber der Halterung 4 zu begrenzen. Die Verschiebung des Rotors 1 im anderen Sinn ist durch einen Ring 9 begrenzt, welcher in gleicher Weise aus Wolframkarbid (Sortenbezeichnung Q 10) besteht, welcher am Ende der Achse 6 vermittels eines Stiftes 10 befestigt ist und gegen welchen der Ring 8 zur Anlage gelangen kann bzw. dort anschlagen kann, welcher darüber hinaus von der Fläche der Nabe 1 a, welche der Halterung gegenüberliegt bzw. abgewandt ist, vorspringend ausgebildet ist. Ein weiterer Ring 11 aus nicht rostendem Stahl mit dem gleichen Außendurchmesser wie die Nabe la, dessen Zweck nachfolgend angegeben werden wird, ist um den Ring 9 vermittels eines weiteren Stiftes 12 befestigt.

In der Nabe 2 a des Rotors 2 und in der Achse dieses ist eine Bohrung bzw. ein Loch 2b ausgebildet, in welchem eine Achse 13 aus nicht rostendem Stahl unter Druck eingesetzt ist, welche an ihren beiden Enden konisch verjüngt ausgebildet ist, deren entsprechende angespitzten Enden 13a und 13b sich als Zapfen in zwei konischen Schalen 14 und 15 drehen, welche entsprechend am freien Ende der Achse 6 und in einem Teil 16 ausgebildet sind, welcher gleichfalls aus Wolframkarbid der Sortenbezeichnung Q 10 besteht, welcher

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in der Achse der Leitung 3 durch die Halterung 5 gehaltert ist. Die Nabe 5a der Halterung 5 ist axial durch eine Gewindebohrung 17 durchbrochen und mit einer Gegenbohrung 17a versehen. In der Gegenbohrung 17a kann der vergrößerte Kopfteil löa eines Gewindestifts §8<f"aer in die Gewindebohrung 17 eingeschraubt ist. Der vergrößerte Kopfteil l8a ist mit einer axialen Bohrung 19 versehen« in welche der Teil 16 eingesetzt bzw. eingepaßt ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, den Abstand zwischen den Schalen 14 und 15 einzustellen, um ein eventuelles Spiel der Achse 13 in diesen Schalen auszugleichen, indem der Gewindestift 18 in der Gewindebohrung 17 vermittels eines Schraubendrehers mehr oder weniger eingeschraubt wird, welcher mit einem Schlitz 18b, welcher im freien Ende des Gewindestiftes 18 vorgesehen ist, im Eingriff angeordnet ist. Der Gewindestift 18 wird schließlich vermittels einer Kontermutter 20 mit spitz zulaufender Form festgesetzt.

Wie in der DT-OS 2 117 692 angegeben, ist der Rotor 1 eine Schraube oder ein Flügelrad, welche bzw. welches in der englischen Sprache im Gegensatz zu einem Propeller auch mit Impeller bezeichnet wird, und weist geneigte Schaufeln auf. Der Rotor 1 wird mit großer Geschwindigkeit durch ein sich von links nach rechts (Fig. 1) durch die Leitung 3 hindurchbewegendes Medium in Drehung versetzt, um auf diese Art und Weise die Menge des Mediums zu messen, während der Rotor 2 mit geradläufigen Flügeln versehen ist, d.h. welche in koaxialen Ebenen angeordnet sind, und welcher mit geringer Geschwindigkeit durch die durch die Drehung des ersten Rotors 1 erzeugte Strömung in Drehung versetzt wird, um so die Durchflußmengenmessung zu korrigieren. Zufolge der beschriebenen Halterungsvorrichtung wirkt die Achse 13 mit der Schale 14 zusammen, um diese in der Achse der Leitung 3 zu haltern,

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wodurch die Schwingungsgefahr der Achse unter der Einwirkung des Rotors 1, welcher sich mit großer Geschwindigkeit dreht, zu verringern. Aufgrund des schwachen Reibungskoeffizienten des verwendeten Materials wird die Drehung des Rotors nicht abgebremst und zufolge der Tatsache, daß er zwischen Spitzen gelagert ist, leistet der Rotor keinen Widerstand gegenüber den Kräften bzw. Einflüssen, welche ihn in Drehung versetzen, was insbesondere bedeutsam ist. Aufgrund des großen Widerstands der verwendeten Materialien gegenüber mechanischen Kräften und gegenüber Abrieb wird die Tendenz bzw. Neigung Schwingungen auszuführen verringert und der Verschleiß der Teile ist unbedeutsam. Zufolge der Halterung in freien Lagern bzw. Gleitlagern und der Halterung zwischen Spitzen ist keine Gefahr des Blockierens der Rotoren zufolge von festen Verunreinigungen vorhanden.

Es liegt jedoch im Bereich der vorliegenden Erfindung, Kenn der Rotor 1 auf der Achse 2 vermittels von Kugellagern oder dgl. gelagert wird. Eine derartige Anordnung kann sich in bestimmten Fällen rechtfertigen und die Achse 6 muß dann nicht mehr notwendigerweise aus einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten ausgebildet werden.

Es sei erwähnt, daß die Naben 4a und la, der Ring 11 und die Naben 2a und 5a praktisch einen Zylinder mit gleichförmigem Durchmesser bilden, welcher zufolge der zulaufenden Form der Nabe 4a und der Kontermutter 20 den Druckabfall verringern, welchen das durchströmende Medium erleidet. Man erhält das gleiche Resultat, wenn der Ring 9 den gleichen Durchmesser wie die Nabe la erhält und der Ring 11 weggelassen wird, Jedoch ermöglicht der Ring 11 die Menge an einzusetzendem wertvollen Material zu verringern und ermöglicht weiterhin den Durchflußmesser leicht in eine Vorrichtung mit einem einzigen Rotor umzuwandeln, indem der Ring 11 durch einen spitz zulaufenden Teil 11a (Fig. 3) ersetzt wird und der

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Rotor 2 weggelassen wird.

Es liegt weiterhin im Bereich der vorliegenden Erfindung, den Gewindeteil 18 und den Kopfteil l8a in der Form von zwei getrennten Teilen auszuführen. Man kann zwischen diese beiden Teile einen elastischen Teil zwischensetzen, um auf diese Art und Weise einen leichten Druck auf die Spitze 13b auszuüben und um auf diese Art und Weise die Achse 13 genau zentriert zu halten. Weiterhin liegt es im Bereich der Erfindung, die Spitzen 13a und 13b wegzulassen, indem die Anordnung der in Fig. t gezeigten Anordnung angepaßt wird, gemäß welcher diejenigen Teile, welche die gleiche Rolle wie die Teile in Fig. 2 spielen, durch die gleichen Ziffern unter Voransetzen der Zahl 1 bezeichnet sind.

In Fig. t ist die Achse 113 durch zwei zylindrische Lagerzapfen lßa und U.3b an ihren Enden ausgebildet, welche in zwei Bohrungen bzw. Sacklöchern 11t und 115 drehend gelagert sind, welche sich an dem freien Ende der Achse 106 und dri dem Teil 116 befinden, um auf diese Art und Weise eine Gleitlagerung zu realisieren. Die freien Enden der Lagerzapfen 113a und 113b Und durch sphärische Kalotten 21 bzw. 116 umgeben, welche entsprechend gegen den Grund der Bohrung 11t oder gegen ein Teil 22 anschlagen können, welcher aus dem gleichen Material wie der Teil 116 besteht, um auf diese Art und Weise die Axialverschiebung des Rotors 102 in dem einen oder in dem anderen Sinne zu begrenzen.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Halterungsvorrichtung für eine aus zwei Rotoren bestehende Anordnung, welche sich koaxial in einem Stator drehen, welche einen ersten und einen zweiten im Stator gehaltertenHalterungsteil , die im Abstand zueinander angeordnet sind^fHline feste Achse, welche in der Achse des Stators freitragend durch den ersten Halterungsteil gelagert ist und auf welcher der erste Rotor zwecks Drehung gelagert ist, aufweist, gekennzeichnet durch ein erstes Lager (14), welches am freien Ende der festen Achse (6) ausgebildet ist und durch ein oaxial zur festen Achse (6) angeordnetes zweites Lager (15)» welches durch den zweiten Halterungsteil (f>) gehaltert ist und durch eine Drehachse (13)· welche mit dem zweiten Rotor (2) kraftschlüssig verbunden ist und zur Drehung im ersten und im zweiten Lager (14, 15) befestigt ist.

2. Halterungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Achse (6) als ein von der ersten Halterung (4) separater Teil ausgebildet ist und einen vergrößerten Kopfteil (6a) aufweist, welcher durch festen Reibungsschluß in einer Bohrung (4c) des ersten Lagers (4 bzw. 4a) eingepaßt ist.

3. Halterungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Achse (6) aus einem Material mit einem Reibungskoeffizienten, einem mechanischen Widerstand und einem Abriebwiderstand gebildet ist, welche im wesentlichen den entsprechenden Kenngrößen von Wolframkarbid (Sortenbezeichnung G 10) entsprechen. _t

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ORIGINAL INSPECTED

4. Ualterungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rotor (1) zur Drehung auf der festen Achse (6) durch wenigstens einen Drehring (7* 8) aus dem genannten Material befestigt ist, welcher zur Drehung auf der festen Achse (6) gehaltert ist.

5. Halterungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vergrößerte Kopfteil (6a) als Anschlag für den Drehring (7) zur Begrenzung der Verschiebung des ersten Rotors (1) in Richtung auf das erste Lager (4) dient.

6. Ualterungsvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Anschlagring (9) aus dem genannten Material, welcher auf der festen Achse (6) befestigt ist, um als Anschlag für den Drehring (8) zu dienen, ua die Verschiebung des ersten Rotors (1) in Richtung auf das zweite Lager (5) zu begrenzen.

7. Halterungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der erste Rotor eineSchraube oder ein Flügelrad ist, welche/welches eine Nabe und Schaufeln oder Flügel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagring (9) einen Außendurchmesser aufweist, welcher kleiner als der Durchmesser der Nabe (la) ist und welcher ggf. entweder von eines weiteren Ring (11), welcher einen Außendurchmesser aufweist, der gleich dem der Nabe (la) ist, oder von einem spitz zulaufenden Teil (lla) mit dem gleichen Außendurchmesser umgeben ist.

8. Halterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lager (15, 115) aus einem Stück (16, 116) ausgebildet ist, welches in einer Bohrung des zweiten Lagers (5) unter Einwirkung einer Einstellschraube (18, 118) axial bewegbar ist, welche mit einem Gewinde (17) in dem zweiten Lager (5) zusammenwirkt .

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9. Halterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (13)
zwei konisch zulaufende Endteile (13a, 13b) aufweist,
und daß das erste und das zweite Lager (14, 15) schalenförmig ausgebildet sind und die entsprechenden angespitzten Endteile (13a, 13b) tragen.

10. Halterungevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis Θ, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Drehachse (113) zylinderförmige Lagerzapfen (113a, 113b) aufweisen und daß das erste und das zweite Lager (111, 115) als Bohrungen bzw. Sacklöcher ausgebildet sind, in welchen die entsprechenden Lagerzapfen (113a, 113b) angeordnet bzw. aufgenommen sind.

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