DE7508720U

DE7508720U - Einrichtung zur Änderung des Schwingungsverhaltens eines mindestens eine Welle aufweisenden, mehrfach gelagerten Wellenstranges

Info

Publication number: DE7508720U
Application number: DE7508720U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1974-04-30
Filing date: 1975-03-19
Publication date: 1976-04-22
Also published as: FR2269661A1; SE413931B; DE2512009A1; US3972572A; SE7504930L

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boverl & Cie, Baden (Schweiz)

Verfahren zur Aenderung des Schwingungsverhaltens eines Wellenstranges und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aenderung des Schwingungsverhaltens eines mindestens eine Welle ausweisenden, mehrfach gelagerten Wellenstranges durch Aenderung der Feder- und/oder Dämpfungskonstante mindestens eines mit Lagerschuhen ausgerüsteten Gleitlagers.. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens .

Die schwingungstechnisch richtige Auslegung einer Kraftanlage ist wegen der grossen Anzahl der zu beachtenden Parameter

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ein komplexes Problem. Eigenschaften des Unterbaus, des Fundamentes, der Grundplatten, der Lagerung und des Rotorstranges spielen eine grosse Rolle. Da diese Elemente häufig von verschiedenen Firmen geliefert werden, entsteht ein Koordinationsproblem,

Ausserdem ist das physikalische Modell eines solchen schwingungsfähigen Gebildes so komplex, dass für die Berechnung Vereinfachungen getroffen werden müssen. Diese haben zur Folge, dass das Rechenergebnis nicht die Wirklichkeit beschreibt. Die Folge davon können schwingungstechnisch schlecht ausgelegte Kraftanlagen sein, die man auf der ganzen Vielt antrifft.

Wenn im Nachgang an einer solchen Maschine Aenderungen vorgenommen werden sollen, die das Schwingungverhalten der Maschine verbessern sollen, so kann dies praktisch nur durch Aenderung der Steifigkelts- und DäniTungseigenschaf ten der Lagerung geschehen. Dazu muss bis heute aber die Maschire für längere Zeit stillgeigt werden, die Gehäuse müssen geöffnet und die Rotoren entfernt werden, um an der Lagerung selbst arbeiten zu können. Diese Manipulationen dauern Wochen, verursachen bei Grossmaschinen täglich einen kostspieligen Produktionsausfall und haben ein zweifelhaftes Ergebnis, denn die Reparatur gewährleistet von vornehereln keinen sicheren Erfolg.

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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des bekannten Verfahrens zur Aender^ng des Schwingungsverhaltens eines Wellenstranges zu vermeiden<%_cund ein Verfahren der eingangs genannten Art z;u schaffen, bei welchem zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens einer Maschine, diese für nur eine kurze Zeit still .gesetzt werden muss, wobei das Resultat der Reparatur voraussehbar ist und ein sicherer Erfolg gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Wellenstrang ausser Betrieb gesetzt wird, dass der Abstützung der Lagerschuhe dienende Abstützorgane aus dem Lagergehäuse ohne Abdeckung und Ausbau der Welle von aussen demontiert werden und durch solche Abstützorgane ersetzt werden, die andere, vorbekannte Feder- und/oder Dämpfungskonstanten aufweisen, und dass der Wellenstrang der nun andere Schwingungscharakteristiken besitzt, wieder in Betrieb gesetzt wird.

Die zur Durchführung des Verfahrens erfindungsgemäss vorgesehene Einrichtung zeichnet sich aus durch Mittel die die Abstützorgane in im Lagergehäuse ausgebildeten Aufnahmeöffnungen festhalten bzw. für die Demontage der eingebauten Abstützorgane und für den Einbau, anderer,einbaufertiger Abstützorgane mit anderen Feder- und/oder Dämpfungskonstanten freigeben.

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Die Erfindung löst also das Problem der zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens einer fertiggebauten Kraftanlage oft notwendigen Reparatur, dadurch, dass die Rotoren von vorneherein auf Abstützorganen definierter Steifigkeit und Dämpfung d.h. vorbestimmter Feder- und Dämpfungskonstanten, gelagert sind, die von aussen im Lagerbock auswechselbar sind, ohne dass das Gehäuse abgedeckt und die Welle ausgehoben werden müsste. Die dynamischen Eigenschaften der Abstützorgane sind von vornherein bekannt und können am Prüfstand für sich allein gemessen werden, so dass deren spätere Auswirkungen im Verein mit der Welle vorbestimmt werden können und ein eindeutiger Erfolg der Reparatur gesichert ist.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Gleitlager mit Lagerschuhen und Abstützorganen, wobei die zwei unteren Abstützorgane von aussen auswechselbar sind;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein in grösserem Massstab dargestelltes Abstützorgani

Fig. 3 ein in grösserem Massstab dargestelltes Detail des Gleitlagers, welches die Funktion eines Abstützorganes veranschaulicht.

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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Das Gleitlager nach der Fig. 1, z.B. zur Lagerung des Wellen-Stranges einer Dampfturbinenanlage, weist d .s im weiteren als Gehäuse 1 bezeichnete Lagergehäuse auf, welches aus dem Unterteil 27 und dem Oberteil 28 besteht. Die im Gehäuse 1 vorgesehenen Zuführkanäle 30 dienen der Zufuhr der im weiteren als Flüssigkeit bezeichneten Schmier- und Dämpfungsflüssigkeit zu den Abstützorganen 2, 2' und dem zwischen dev Welle 26 und dem Lagerschuh 3 vorhandenen Schmierspalt 25. Im Gehäuse 1 sind die Bohrungen M- vorgesehen, die die Ringkanäle 29 aufweisen, die ihrerseits mit den ZufUhrkanälen 30 kommunizieren und zur Verteilung der Flüssigkeit an die Abstützorgane 2, 2¹ ausgebildet sind. Die Welle 26 ist durch die Lagerschuhe 3 abgestützt, von denen die unteren durch die Abstützorgane 2 abgestützt sine¹. Jedes Abstützorgan 2 ist in einer Bohrung 4 des Unterteiles 27 mit einem Gleitsitz so angeordnet, dass es ohne Schwierigkeiten in seine Bohrung 4 hineingeschoben oder aus dieser hinausgezogen werden kann. Jeder abgeschrägte Boden 5 eines Abstützorganes 2 kann mit einer Keilfläche eines Gleitsteines 6 in oder ausser Eingriff gebracht werden, so dass das Abstützorgan 2 in Stellung gehalten oder aus dieser freigegeben werden kann. Durch Verschiebung eines Gleitsteines ü kann ferner eine radiale Verschiebung des entsprechenden Abstützorganes 2 und des durch dieses abgestützt Lagerschuhes 3 her-

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vorgerufen werden, wodurch die Möglichkeit einer Justierung, d.h. einer Zentrierung des Lagerschuhes 3 in bezug auf die Drehachse der Welle 26 gegeben 1st»

Es könnte auch ein einen geraden Boden aufweisendes Abstützorgan 2 mit Hilfe eines in die Bohrung U hineingeschraubten Befestigungsorgans (nicht gezeigt) in Stellung gehalten, oder aus dieser freigegeben werden. Auf ühnliche Weise könnte das Abstützorgan 2 selber in die Bohrung 4 hineingeschraubt sein.

Allen vorher beschriebenen Befestlgungsnaordnungen ist gemeinsam, dass das Abstützorgan 2 von aussen im Unterteil 27 auswechslebar ist, ohne dass das Lagergehäuse 1, und das die Welle 26 umgebende Turbinengehäuse geöffnet- und die Welle 26 ausgehoben werden müsste. Dadurch 1st die Möglichkeit gegeben, bei einer notwendigen Reparatur die zufolge ihrer Feder- und/oder Dämpfungskonstanten ein ungünstiges Schwingungsverhalten verursachenden Abstützorgane 2 rasch zu entfernen und durch andere Atstützorgane 2 zu ersetzten, die aufgrund der für aie Korrektur des Schwingungsverhaltens notwendigen Werte der Feder und/oder Dämpf ;ngskonstanten vorgewählt sind.

Bas im Oberteil 28 untergebrachte Abstützorgan 2¹ das einen im wesentlichen gleichen Aufbau zeigt, erfüllt eher die Funk-

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tion einer Amplitudenbegrenzung der Wellenschwingung, und da seine Feder- und Dämpfungskonstanten das Schwlngungsverhalten des Wellenstranges nicht beeinflussen, muss es bei einer Reparatur nicht entfernt werden und braucht daher nicht von aussen auswechselbar sein. Es kann also bei abgedecktem Gehäuse 1 von ihnen eingesetzt sein, wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist. Der Schraubenbolzen 31 dient der Justierung und Fixierung des Abstützorgans 2' im Oberteil 28, ohne Demontage.

Jedes Abstützorgan 2 (Fig.2) weist eine durch eine Federkonstante gekennzeichnete Federungsvorrichtung zur Federung der Radialbewegung eines Lagerschuhes 3 und eine durch eine Dämpfungskonstante gekennzeichnete Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung der Radialbewegung des Lagerschuhes 3 auf. Die Feder ungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus den Federungselementen S₃ die in der nicht durchgehenden Bohrung 8 des zylindrischen Blockes 7 aufeinandergestapelt sind. Am freien Ende des Stapels der Federungselemente 9 ist eine Pfanne IO in der Bohrung 8 axial verschiebbar angeordnet. Die Pfanne mittels eines in sie hineingeschraubten, durch den Bodenteil des Blockes 7 und die Federungselemente 9 hindurchgehenden Dehnbolzens 12 so gehalten, dass sie die Federungselemente 9 gegeneinander und gegen die Bodenfläche der Bohrung 8 des Blockes 7 drückt. Die Zwischenräume 13, die zwischen den als

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Tellerfedern wirkenden Federungselementen 9 vorgesehen sind, ermöglichen eine Relativbewegung der letzteren zueinander. Die die Federungsvorrichtung eines Abstützorgans 2 kennzeichnende Federkonstante ist in g.rossem Masse von der Anzahl der im Abstützorgan 2 aufeinandergestapelten Federungselemen^e 9 und von der Form und den Abmessungen der einzelnen Federungselemente 9 abhängig. Jedoch hat die im Betrieb in den Zwischenräumen 13 vorhandene Flüssigkeit auf die Federkonstante ebenfalls einen nicht unwesentlichen Einfluss.

Die Dämpfungsvorrichtung, die eine hydraulisch wirkende Vorrichtung ist, weist ein System von in hydraulischer Verbindung stehenden Strömungswegen auf, über ν -lche die Flüssigkeit in das Abstützorgan 2 hinein- und aus diesem hinausströmen kann. Die im Dehnbolzen 12 axial verlaufende Bohrung V\ und rüe mit dieser kommunizierende, in Querrichtung des Dehnbolzen 12 verlaufende Bohrung 15 bilden einen Strömungsweg, welcher mit den Zwischenräumen 13 über die In den Federungselementen 9 ausgebildeten blendenartigen Durchlässe 16 in Verbindung steht. Die Zwischenräume 13 kommunizieren mit einem die Federungselemente 9 umgebenden, zwischen der Bohrung 8 des Blockes 7 und den Federungselementen 9 vorgesehenen Leckageraum 2O₁ welcher mit einem an der Umfangsfläche der Pfanne 10 ausgebildeten Ringkanal 17 in hydraulischer Verbindung steht=

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Zwischen dem Leckageraum 20 und dem Ringkanal 17 ist eine Drosselstelle (nicht gezeigt) vorgesehen. Diese dient als Mittel zur Aufstauung der aus dem Abstützorgan 2 hinausströmenden Flüssigkeit, derart, dass der Flüssigkeitsdruck im Abstützorgan 2 nur wenig unterhalb des im Schmierspalt 25 zwischen der Welle 26 und dem Lagerschuh 3 vorhandenen Flüssigkeitsdruo^'es liegt. Dies ist wegen der starken Abhängigkeit des Volumen-E-Moduls der Flüssigkeit vom Druckpegel und Luftgehalt notwendig. Der Ringkanal 17 kommuniziert mit dem Ring-

* kanal 29 des Unterteils 27 über in der Wand des zylindrischen Blockes 7 vorgesehene Oeffnungen 3,2. An der freien Stirnfläche der Pfanne 10 ist eine konkave sphärische Abstützfläche 18

zur Abstützung ein:s Lagerschuhes 3 vorgesehen. Eine Mehrzahl von mit dem Ringkanal 17 kommunizierenden, in der Pfanne 10

ί vorgesehenen Bohrungen 19 verlaufen in einem Winkel relativ

: zur Achse des Abstützorgans 2 und münden in der Abstützfläche

; is.

j Die die Dämpfungsvorrichtung eines Abstützorgans 2 kennzeichnende Dämpfungskonstante 1st im wesentlichen von gesamten hydraulischen Widerstand gegen die Strömung der Flüssigtceit durch

• das Abstützorgan 2 abhängig. Der Durchmesser der blendenartigen

Durchlässe 16, die axiale Breiten der Zwischenräume 13 und die radiale Breite des Leckageraumes 20 sind dabei die Parameter, welche auf die Dämpfungskonstante einen wesentlichen Einfluss haben.

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Jeder Lagerschuh 3 weist eine sphärische, konvexe Auflagefläche 21 (Fig. 3) auf, die im montierten Zustand des Abstützorgans mit der Abstützfläche 18 des letzteren in Eingriff steht. Ferner sind in jedem Lagerschuh 3 in dessen Querrichtung verlaufende Bohrungen 22 vorgesehen, die mit den Bohrungen 19 des entsprechenden Abstützorgans 2 kommunizieren und in einer etwa in Längsrichtung des Lagerschuhes 3 verlaufenden Bohrung 23 münden. Eine weitere in Querrichtung des Lagerschuhes 3 verlaufende Bohrung 2*1 verbindet den Schmierspalt 25 mit dem Strömungsweg 14, 15 im Dehnbolzen 12.

Aus der Fig. 3 geht die Funktionsweise des Abstützorgans 2 im Verein mit dem Lagerschuh 3 und der Welle 26 deutlich hervor, Flüssigkeit strömt von einer Pumpe (nicht dargestellt) in den Zuführkanal 30, und von hier über den Ringkanal 29, die Bohrungen 32, den Ringkanal 17, die Bohrungen 19 und über die Bohrungen 22 und 23 des Lagerschuhes 3 in den Schmierspalt 25 und gewährleistet die für die Lauffläche des Lagerschuhes 3 erforderliche Schmierung. Vom Schmierspalt 25 strömt Flüssigkeit unter hohem Druck über die Bohrung 24 des Lagerschuhes 3 in die zentrale Bohrung 33 der Pfanne 10 und von hier über die Bohrung^nl¹! und 15 des Dehnbolzens 12 und die blendenartigen Durchlässe 16 in die Zwischenräume 13 der Federungselemente 9 und in den die letzteren umgebenden Leckageraum Ueber diesen gelangt die Flüssigkeit zurück in den Ringkanal

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17, strömt zusammen mit der hier vorhandenen frischen Flüssigkeit durch die Bohrungen 19 und 22 in die Bohrung 23 und gelangt damit in ds?n Schmiermittelkreislauf zurück. Die durch das Abstützorgan 2 hindurchströmende Flüssigkeit dämpft, zufolge der an ihr geleisteten Quetscharbeit, die Radialbewegungen des Lagerschuhes 3 und führt die zufolge der Lämpfungsarbeit erzeugte Dämpfungswärme ab.

Die Radialbewegungen eines Lagerschuhes 3 werden also durch die relativ zueinander verlaufenden Bewegungen der Federungselemente 9 gefedert. Diese Bewegungen werden jedoch durch die durch die Federungsvorrichtung hindurchströmende Flüssigkeit, bzw. durch deren Dämpfungsarbeit in beträchlichem Masse gedämpft, wobei die Federungs- und Dämpfungskonstanten von der Geometrie und en Abmessungen der Bestandteile des Abstützorgans 2 abhängig sind. Durch das Vorhandensein solcher kalibrierter, einbaufertiger Abstützorgane, die sich voneinander durch unterschiedliche, vorbekannte Feder- und/oder Dämpfungskonstanten unterscheiden, ist es also möglich, die jfederungs- und/oder Dämpfungskonstante eines Gleitlagers in einer bedeutend kürzerer Zeit als bis jetzt zu ändern und das Schwingungsverhalten eines Wellenstranges in voraussehbarer Weise zu beeinflussen.

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Claims

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1.^ Einrichtung zur Aenderung des Schwingungsverhaltens eines mindestens eine Welle aufweisenden, mehrfach gelagerten We llenst ranges/, durch Aenderung der Feder- und/oder Dämpfungskonstante mindestens eines mit Lagerschuhen ausgerüsteten Gleitlagers, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützung der Lagerschuhe (3) dienende Abstützorgane (2) vorgesehen sind, die in im Lagergehäuse (1) ausgebildeten Aufnahmeöffnungen (4) festgehalten sind, und zur Demontage aus diesen entfernbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in ihren Aufnahmeöffnungen (¹J) eingeschraubte Abstut ζo*cane (2).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in ihren Aufnahmeöffnungen (¹O mit Gleitsitzen angeordnete Abstützorgane (2).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abstützorgane (2) mit abgeschrägten Böden (5), von denen jeder mit einer Keilfläche eines Gleitsteines (b) in Eingriff bringbar ist.

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5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes AtStützorgan (2) eine Vorrichtung zur Federung und eine Vorrichtung zur Dämpfung der Bewegung eines Lagerschuhes (3) aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pederungsvorrichtung in einer nicht durchgehenden Bohrung (8) eines in der Aufnahmeöffnung (4) eingesetzten Blockes (7) aufeinandergestapc-lte Federungselemente (9) aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende des Stapels der Pederungselemente (9) eine in der Bohrung (8) verschiebbar angeordnete Pfanne (10) vorgesehen ist, die die Federungselemente (9) gegeneinander und gegen die Bodenfläche der Bohrung (8) dss Blockes (7) drückt.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfanne (10) mittels eines Dehnbolzens (12) in Stellung gehalten ist, der durch den Bodenteil des Blockes (7) und die Federungselemente (9) hindurchgeht una in die Pfanne (10) eingeschraubt ist.

9* Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass

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die Federungselemente (9) als Tellerfedern wirkende Elemente sind, und dass Zwischenräume (13) zwischen den Federungselementen (9) eine Relativbewegung der letzteren zueinander ermöglichen.

10. Einrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung eine hydraulisch wirkende Vor~ richtung ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung ein System von Strömungswegen aufweist, über welche die Schmier- und Dämpfungsflüssigkeit in das Abstützorgan (2) hinein- und aus diesem hinausströmen kann.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Drosselstelle zur Aufstauung der aus dem Abstützorgan (2) hinausströmenden Flüssigkeit, derart, dass der Flüssigkeitsdruck im Abstützorgan (2) nur wenig unterhalb des im Scnmierspalt (2->) zwischen der Welle (26) und dein Lagerscnuh (3) vorhandenen Flüssigkeitsdruckes liegt.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 7, 9 und 11, gekennzeichnet durch einen das freie Ende der Pfanne (10) mit den Ziiisehenräumen (13) hydraulisch verbindenden Strömungsweg (If, 15).

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14. Einrichtung nach den Ansprüchen 8 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg (14, 15) im Dehnbolzen (12) ausgebildete Bohrungen (14, 15) aufweist, von de-nen eine (lh) in Längsrichtung, und die andere (15), die mit der ersten kommuniziert, in Querrichtung des Dehnbolzens (12) verläuft.

15. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 und S_s gekennzeichnet durch in den Federungselementen (9) ausgebildete blendenartige Durchlässe (16), die die Zwischenräume (13) untereinander verbinden.

16. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 und 11, gekennzeichnet durch einen an der Umfangsflache der- Pfanne (10) ausgebildeten Ringkanal (17), eine an der freien Stirnfläche der Pfanne (10) ausgebildete Abstützfläche (18) und eine Mehrzahl von mit dem Ringkanal (17) kommunizierenden, in der Abstützfläche (18) mündenden Bohrungen (19).

17. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 und 11 sowie Ik₃ gekennzeichnet durch einen die Federungselemente (9) umgebenden, mit Λβπ Zwischenräumen (13) und dem Ringkanal (17) kommunizierenden Leckageraum (20).

18. Einrichtung nach den Ansprüchen 12 und 17, gekennzeichnet

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durch eine zwischen dem Leckageraum (20) und dem Ringkanal (17) vorgesehene Drosselstelle.

19. Einrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine an jeweils einem Lagerschuh (3) vorgesehene, mit der Abstützfläche (18) in Eingriff stehende Auflagefläche (21), und durch mit den Bohrungen (19) kommunizierende, ins Innere des Lagerschuhs (3) verlaufende Bohrungen (22), die in einer Bohrung (23) enden, welche in den Ringraum zwischen dem Gehäuse (1) und der Welle (26) ausmündet.

20. Einrichtung nach den Ansprüchen 11 und 13, gekennzeichnet durch je eine im Lagerschuh (jj vorgesehene, mit dem Schmierspalt (25) und dem Strömungsweg (14, 15) kommunizierende Bohrung (24)

21. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 16, gekennzeichnet, durch einen zur Verteilung der Schmierflüssigkeit an die Abstützorgane (2) im Gehäuse (1) vorgesehenen Zuführkanal (30) und einen mit diesem in Verbindung stehenden, mit dem Ringkanal (17) kommunizierenden, in jeder Aufnahmeöffnung (4) ausgebildeten Ringkanal (29).

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