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Patent Searching and Data


Title:
AXIAL PLAIN BEARING AND BEARING SEGMENT FOR THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/022778
Kind Code:
A1
Abstract:
The axial plain bearing (20) performs substantially the same functions as a known tilting-segment axial plain bearing, but has different bearing segments (30). The bearing segment (30) for an axial plain bearing (20) has a head region (31) and a base region (33), with the head region (31) forming a sliding surface (35) which can be tilted relative to the base region (33). The tilting capability of the sliding surface (35) relative to the base region (33) is enabled by means of an elastic deformability of the bearing segment (30). A waisted intermediate region (32) is advantageously formed between the head region (31) and the base region (33), the elastic deformability of which enables the tilting capability of the sliding surface (35) relative to the base region (31). The bearing segment (30) may be formed in one or two pieces. In one embodiment, the bearing segment (30) has a duct (36) which extends through the base region (33) and through the head region (31). The axial plain bearing has at least one bearing segment according to the invention. The device has at least one axial plain bearing according to the invention.

Inventors:
RITTLER STEFAN (CH)
Application Number:
PCT/EP2008/061306
Publication Date:
March 04, 2010
Filing Date:
August 28, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MAAG GEAR AG (CH)
RITTLER STEFAN (CH)
International Classes:
F16C17/06
Foreign References:
US5620260A1997-04-15
US5743654A1998-04-28
Attorney, Agent or Firm:
TROESCH SCHEIDEGGER WERNER AG (CH)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Lagersegment (30) für ein Axialgleitlager (20), aufweisend einen Kopfbereich (31) und einen Fussbereich (33), wobei durch den Kopfbereich (31) eine Gleitfläche (35) gebildet ist, die gegenüber dem Fussbereich (31) kippbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkippbarkeit der Gleitfläche (35) gegenüber dem Fussbereich (31) durch eine elastische Verformbarkeit des Lagersegmentes (30) ermöglicht ist.

2. Lagersegment (30) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen dem Kopfbereich (31) und dem Fussbereich (33) einen Zwischenbereich (32) aufweist, der eine elastische Verformbarkeit aufweist, durch die die Verkippbarkeit der Gleitfläche (35) gegenüber dem Fussbereich (31) ermöglicht ist.

3. Lagersegment (30) gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (32) tailliert ausgebildet ist.

4. Lagersegment (30) gemäss Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (32) einen an den Kopfbereich (31) angrenzenden und sich in Richtung des Fussbereiches (33) verjüngenden ersten Abschnitt (32a) mit in Richtung des Fussbereiches (31) zunehmendem und gegebenenfalls teilweise konstantem Krümmungsradius (rl,r2,r3) aufweist.

5. Lagersegment (30) gemäss einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (32) einen an den Fussbereich (33) angrenzenden und sich in Richtung des Kopfbereiches (31) verjüngenden zweiten Abschnitt (32b) mit in Richtung des Kopfbereiches (31) zunehmendem und gegebenenfalls teilweise konstantem Krümmungsradius (r5,r4,r3) aufweist.

6. Lagersegment (30) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen sich durch den Fussbereich (33) bis durch den Kopfbereich (31) erstreckenden Kanal (36) aufweist.

7. Lagersegment (30) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einstückig oder zweistückig ausgebildet ist.

8. Lagersegment (30) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest zum Teil aus einem Gussmaterial besteht.

9. Lagersegment (30) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen der Gleitfläche (35) und dem der Gleitfläche entgegengesetzten Ende des Lagersegmentes (30) eine Oberfläche (37) aufweist, von der zumindest ein Teil zur Erzielung einer gleichmässigeren Oberflächenbeschaffenheit bearbeitet ist.

10. Lagersegment (30) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest zum Teil aus einem vergüteten Stahl besteht.

11. Axialgleitlager (20) aufweisend mindestens ein Lagersegment (30) gemäss einem der vorangegangenen

Ansprüche .

12. Axialgleitlager (20) gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Lagerbodenelement (22) aufweist, an dem das Lagersegment (30) mittels eines Befestigungsmittels (35) befestigt ist, wobei das Lagersegment (30) einen sich durch den Fussbereich (33) bis durch den Kopfbereich (31) erstreckenden Kanal (36) aufweist, in dem zumindest ein Teil des Befestigungsmittels (25) angeordnet ist.

13. Axialgleitlager (20) gemäss Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (25) einen Kanal (26) bildet, der zum Durchflossenwerden mit einem Schmiermittel für eine Hochdruck-Schmiermittelversorgung des Lagersegmentes (30) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung (1) aufweisend ein Axialgleitlager (20) gemäss einem der Ansprüche 11 bis 13.

15. Vorrichtung (1) gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Antriebsanordnung (1) für eine Mühle, insbesondere eine Antriebsanordnung (1) für eine Walzenschüsselmühle (1) , oder eine Turbine, insbesondere eine Kaplan-Turbine oder eine Francis-Trubine ist,

Description:
Axialgleitlager und Lagersegment dafür

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf Axialgleitlager und Lagersegmente dafür. Weiter bezieht sie sich auf Antriebsanordnungen für Mühlen sowie auf Turbinen mit Axialgleitlagern. Die Erfindung bezieht sich auf

Vorrichtungen gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche.

Stand der Technik

Hochbelastete Axialgleitlager mit grossem Durchmesser, wie sie beispielsweise in Mühlen wie Walzenschüsselmühlen oder auch in Wasserkraftwerken mit Kaplan- oder Francisturbinen Anwendung finden, weisen typischerweise mehrere Lagersegmente mit je einem Kippsegment auf. Ein Kippsegment weist zur Lagerung eines zu lagernden Körpers (Mühlenflansch; Turbinenrotor) eine Gleitfläche auf und ist um typischerweise etwa 0.1° in jede Richtung kippbar. Dies dient dazu, dass sich jedes einzelne Kippsegment an die örtliche Belastung und den Ölfilm anpassen kann. Grosse und lokal auftretende Belastungen können dadurch ausgeglichen werden, und der Tatsache, dass sich das Öl durch den hohen Druck und die Gleitbewegung erwärmt und seitlich ausweichen kann, so dass der Ölfilm immer dünner wird und darum an der Einlaufseite des Kippsegmentes etwas dicker ist als an der Auslaufseite, kann dadurch Rechnung getragen werden.

Ein Lagersegment besteht typischerweise aus drei Teilen: einem Kippsegment, einem Druckstück und einem Gegenstück.

Üblicherweise ist das Kippsegment eine rund oder trapezförmig ausgeschnittene Stahlplatte mit einer Lagermetallbeschichtung zur Bildung einer geeigneten

Gleitfläche. Auf der Rückseite des Kippsegmentes ist ein leicht bombiert ausgeführtes Druckstück aus hochfestem oder gegebenenfalls gehärtetem Stahl eingelassen. Als Gegenstück zum bombierten Druckstück wird eine ebene Platte, ebenfalls aus hochfestem oder gehärtetem Stahl eingesetzt.

Da das Druckstück mit seiner Bombierung auf dem ebenen Gegenstück lagert, kann es in einem kleinen Winkelbereich verkippt werden, und mit ihm das Kippsegment. Dabei kommt es bei den grossen wirkenden Kräften zwischen Druckstück und Gegenstück zu Hertzscher Pressung.

Um eine gleichmässige Belastung aller Kippsegmente zu erreichen, müssen die Kippsegmente, Druckstücke und Gegenstücke zusammen innerhalb einer Gesamtdickentoleranz von etwa 0.02 mm liegen. Dies wird üblicherweise durch das Einlegen eines anpassbaren Distanzblechs zwischen

Druckstück und Kippsegment erreicht. Das Resultat dieser Massnahmen ist eine gleichmässige Flächenpressung in jedem Kippsegment . Das Erzielen der genannten Gesamtdickentoleranz ist allerdings aufwendig, da es das Einhalten sehr geringer Einzeltoleranzen der drei Bestandteile jedes Lagersegmentes erfordert und/oder eine genaue Abstimmung der Lagersegmente mittels der Distanzbleche.

Bei sehr grossen Kippsegmenten wird ausserdem noch mittels einer Hochdruckschmierung mindestens der Anfahrvorgang unterstützt. Dazu wird seitlich an dem Kippsegment eine Ölversorgungsleitung angeschlossen, die eine gewisse Flexibilität aufweisen muss, damit die Leitung durch die - wenn auch geringen - Bewegungen des Kippsegments nicht leck geht. Das Öl wird durch eine Querbohrung in die Mitte über dem Druckstück geführt und tritt nach Durchlaufen einer weiteren, senkrecht verlaufenden Bohrung bei der Gleitfläche aus.

Das Anschliessen der Ölversorgungsleitungen ist ein arbeitsintensiver Vorgang.

Darstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Axialgleitlager und Lagersegmente für Axialgleitlager zu schaffen, welche die obengenannten Nachteile nicht aufweisen. Weiter soll eine entsprechende Vorrichtung geschaffen werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellbarkeit von Axialgleitlagern und/oder die Herstellbarkeit von Lagersegmenten für Axialgleitlager zu verbessern, insbesondere zu vereinfachen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Einhaltung von Dicken- bzw. Höhentoleranzen bei der Herstellung von Axialgleitlagern und/oder von Lagersegmenten für Axialgleitlager zu vereinfachen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Montage von Axialgleitlagern und/oder von Lagersegmenten für Axialgleitlager zu vereinfachen und/oder zu beschleunigen. Dies kann sich sowohl auf Neu-Montagen als auch auf

Montagen im Rahmen von Reparatur- oder Unterhaltsarbeiten beziehen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Axialgleitlager und/oder Lagersegmente für Axialgleitlager zu schaffen, die ein besonders geringes Gewicht haben.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Axialgleitlager und/oder Lagersegmente für Axialgleitlager zu schaffen, die aus besonders wenigen Einzelteilen bestehen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Axialgleitlager und/oder Lagersegmente für Axialgleitlager zu schaffen, die besonders zuverlässig sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Vorrichtungen zu schaffen, die mindestens ein solches Axialgleitlager aufweisen und somit mindestens eine den obigen Aufgaben entsprechende Aufgabe lösen.

Mindestens eine dieser Aufgaben wird durch ein Lagersegment, durch ein Axialgleitlager und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Das Lagersegment für ein Axialgleitlager weist einen Kopfbereich und einen Fussbereich auf, wobei durch den Kopfbereich eine Gleitfläche gebildet ist, die gegenüber dem Fussbereich kippbar ist. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verkippbarkeit der Gleitfläche gegenüber dem Fussbereich durch eine elastische Verformbarkeit des Lagersegmentes ermöglicht ist. Anders als bei den bekannten Kippsegment-Axialgleitlagern wird die Verkippbarkeit der Gleitfläche also nicht durch die Beweglichkeit zweier separater und entsprechend geformter Teile zueinander bewirkt (bombiertes Druckstück und ebenes Gegenstück) , sondern durch die elastische Verformbarkeit des Lagersegmentes.

Dies ermöglicht es, Axialgleitlager und Lagersegmente für Axialgleitlager aus weniger Einzelteilen zu konstruieren. Dies wiederum macht es einfacher, einzuhaltende (Gesamt-) Dicken-Toleranzen für Lagersegmente einzuhalten. In einer Ausführungsform sind das Material des

Lagersegmentes und die geometrische Ausgestaltung des Lagersegmentes derart gewählt, dass eine elastische Verformbarkeit des Lagersegmentes zur Erreichung einer vorgegebenen maximalen Verkippbarkeit der Gleitfläche gegenüber dem Fussbereich ermöglicht ist.

In einer Ausführungsform sind Form und

Materialzusammensetzung des Lagersegmentes derart gewählt, dass bei Auftreten der maximalen Belastungen, für die das Lagersegment ausgelegt ist, einzig elastische Verformungen des Lagersegmentes auftreten. Insbesondere sollen selbst bei Auftreten dieser maximalen Belastungen keine plastischen Verformungen des Lagersegmentes auftreten.

In einer Ausführungsform weist das Lagersegment einen einstückig ausgebildeten Zwischenteil auf, der zur

Erreichung einer Verkippbarkeit der Gleitfläche gegenüber dem Fussbereich elastisch verformbar ist, insbesondere wobei die Verkippung der Gleitfläche gegenüber dem Fussbereich im wesentlichen allein durch elastische Verformung des einstückig ausgebildeten Zwischenteils bewirkt wird.

In einer Ausführungsform dient der Fussbereich der Halterung des Lagersegmentes, insbesondere ist das Lagersegment im eingebauten Zustand im Fussbereich in Kontakt mit mindestens einem weiteren Teil des

Axialgleitlagers; insbesondere dient der Fussbereich der Befestigung des Lagersegmentes an mindestens einem weiteren Teil des Axialgleitlagers, beispielsweise an einem Lagerbodenelement oder einer Unterlage. In einer Ausführungsform dient die Gleitfläche der

(gleitenden) Lagerung eines zu lagernden Gegenstandes, typischerweise der Lagerung eines um eine vertikale Achse rotierbaren Gegenstandes.

In einer Ausführungsform ist das Lagersegment dergestalt ausgelegt, dass die Gleitfläche im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist, das Lagersegment in ein Axialgleitlager eingebaut ist.

In einer Ausführungsform weist das Lagersegment zwischen dem Kopfbereich und dem Fussbereich einen Zwischenbereich _ -j _

auf, der eine elastische Verformbarkeit aufweist, durch die die Verkippbarkeit der Gleitfläche gegenüber dem Fussbereich ermöglicht ist.

In einer Ausführungsform ist der Zwischenbereich tailliert ausgebildet.

In einer Ausführungsform ist der Zwischenbereich in einem Schnitt senkrecht zu der Gleitfläche konkav ausgebildet.

Derartige Ausführungsformen ermöglichen eine definierte Kippbarkeit der Gleitfläche gegenüber dem Fussbereich. In einer Ausführungsform weist der Zwischenbereich einen an den Kopfbereich angrenzenden und sich in Richtung des Fussbereiches verjüngenden ersten Abschnitt mit in Richtung des Fussbereiches zunehmendem und gegebenenfalls teilweise konstantem Krümmungsradius auf. In einer Ausführungsform weist der Zwischenbereich einen ersten Abschnitt auf, der in einem Schnitt senkrecht zu der Gleitfläche an seinem der Gleitfläche zugewandten Ende einen kleineren Krümmungsradius aufweist als an seinem dem Fussbereich zugewandten Ende. In einer Ausführungsform ist der Verlauf der

Krümmungsradien des ersten Abschnittes in Richtung des Fussbereiches im wesentlichen stetig zunehmend, gegebenenfalls zum Teil konstant, aber nicht abnehmend.

In einer Ausführungsform weist der Zwischenbereich einen an den Fussbereich angrenzenden und sich in Richtung des Kopfbereiches verjüngenden zweiten Abschnitt mit in Richtung des Kopfbereiches zunehmendem und gegebenenfalls teilweise konstantem Krümmungsradius auf. In einer Ausführungsform weist der Zwischenbereich einen zweiten Abschnitt auf, der in einem Schnitt senkrecht zu der Gleitfläche an seinem dem Fussbereich zugewandten Ende einen kleineren Krümmungsradius aufweist als an seinem dem Kopfbereich zugewandten Ende.

In einer Ausführungsform ist der Verlauf der Krümmungsradien des zweiten Abschnittes in Richtung des Kopfbereiches im wesentlichen stetig zunehmend, gegebenenfalls zum Teil konstant, aber nicht abnehmend. Durch ein derartiges Ausbilden des ersten und/oder zweiten Abschnittes ist es möglich, das Auftreten von Zugkräften im Zwischenbereich bei Belastungen, wie sie beim Betreiben eines Axialgleitlagers auftreten, zu minimieren oder sogar praktisch zu vermeiden. Dies erhöht die Lebensdauer. In einer Ausführungsform weist das Lagersegment einen sich durch den Fussbereich bis durch den Kopfbereich erstreckenden Kanal auf. Dieser Kanal kann für eine Hochdruck-Ölversorgung durch den Fussbereich bis zu der Gleitfläche verwendet werden und/oder für die Aufnahme eines Befestigungsmittels, mittels dessen das Lagersegment gehalten wird. Als Befestigungsmittel kommen zum Beispiel Schrauben in Frage.

In einer Ausführungsform verläuft der Kanal im wesentlichen vertikal (im eingebauten Zustand des Lagersegmentes in ein Axialgleitlager) .

In einer Ausführungsform ist das Lagersegment einstückig oder zweistückig ausgebildet. Dadurch können eine vereinfachte Herstellbarkeit und eine vereinfachte Montierbarkeit des Lagersegmentes erreicht werden sowie ein einfacheres Einhalten der Gesamtdickentoleranz.

In einer Ausführungsform ist der Zwischenbereich zusammen mit dem Fussbereich einstückig ausgebildet. In einer Ausführungsform ist der Zwischenbereich zusammen mit dem Kopfbereich einstückig ausgebildet.

In einer Ausführungsform ist das Lagersegment in einem Herstellungsprozess hergestellt, der das Giessen eines Metalles beinhaltet. Dadurch kann eine einfache Herstellbarkeit erreichbar sein, das Lagersegment kann in einem Guss herstellbar sein.

In einer Ausführungsform besteht das Lagersegment zumindest zum Teil aus einem Gussmaterial.

In einer Ausführungsform besteht das Lagersegment im wesentlichen oder vollständig aus einem Gussmaterial.

Gussmaterial hat ein relativ kleines E-Modul, so dass ein vorgegebener Kippwinkel durch relativ kleine Kräfte bewirkt werden kann, was die Konstruktion besonders flexibler Lagersegmente ermöglicht. In einer Ausführungsform weist das Lagersegment zwischen der Gleitfläche und dem der Gleitfläche entgegengesetzten Ende des Lagersegmentes eine Oberfläche auf, von der zumindest ein Teil zur Erzielung einer gleichmässigeren Oberflächenbeschaffenheit bearbeitet ist; insbesondere zur Erzielung einer geringeren Oberflächenrauhigkeit, also zur Erzielung einer glatteren Oberfläche. Beispielsweise kann die Oberfläche überdreht sein. Eine solche Bearbeitung der Oberfläche verringert Rissbildung und Bruchgefahr und trägt somit zu einer erhöhten Lebensdauer bei.

In einer Ausführungsform ist das Lagersegment zumindest im Zwischenbereich in der genannten Art bearbeitet. In einer Ausführungsform besteht das Lagersegment zumindest zum Teil aus einem vergüteten Stahl. Durch thermische Behandlung weist vergüteter Stahl eine höhere Zug- Wechselfestigkeit auf, was zu einer besseren Langzeitstabilität führt und die Dimensionierung des Lägersegmentes vereinfacht. Das Lagersegment kann beispielsweise durch Drehen oder durch Giessen gebildet werden. Vorzugsweise besteht zumindest der Zwischenbereich aus einem vergüteten Stahl.

Die Lagersegmente gemäss der Erfindung können in Axialgleitlagern verwendet werden.

Ein Axialgleitlager gemäss der Erfindung weist mindestens ein Lagersegment gemäss der Erfindung auf.

In einer Ausführungsform weist das Äxialgleitlager ein Lagerbodenelement auf, an dem das Lagersegment mittels eines Befestigungsmittels befestigt ist, wobei das

Lagersegment einen sich durch den Fussbereich bis durch den Kopfbereich erstreckenden Kanal aufweist, in dem zumindest ein Teil des Befestigungsmittels angeordnet ist. Als Befestigungsmittel kommen beispielsweise Schrauben oder Gewindestangen in Frage. Lagersegmente können auch auf andere Weise festgesetzt sein, beispielsweise mittels Klemmpratzen. In einer Ausführungsform des Axialgleitlagers bildet das Befestigungsmittel einen Kanal, der zum Durchflossenwerden mit einem Schmiermittel für eine Hochdruck- Schmiermittelversorgung des Lagersegmentes vorgesehen ist. Dieser Kanal kann zum Beispiel durch eine beispielsweise zentrale Bohrung in dem Befestigungsmittel gebildet werden. Typischerweise wird als Schmiermittel ein Öl verwendet.

Axialgleitlager gemäss der Erfindung können in verschiedenen Vorrichtungen verwendet werden. Zum Beispiel in Mühlen oder genauer in Antriebsanordnungen für Mühlen; beispielsweise in Walzenschüsselmühlen, zur Lagerung des Mühlenflansches der Walzschüssel. Oder sie können in Turbinen wie Kaplan- oder Francis-Trubinen verwendet werden, zur Lagerung des Turbinenrotors. Eine Vorrichtung, insbesondere Maschine, gemäss der

Erfindung weist ein Axialgleitlager gemäss der Erfindung auf.

In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung eine Antriebsanordnung für eine Mühle, insbesondere für eine Walzenschüsselmühle, oder eine Turbine, insbesondere eine Kaplan-Turbine oder eine Francis-Trubine .

Weitere Ausführungsformen und Vorteile gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und den Figuren hervor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von Ausführungsbeispielen und den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kippsegment-Axialgleitlager in einer perspektivischen Ansicht eines Schnittes;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Axialgleitlager, teilschematisiert;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Lagersegmentes ;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Schnittes durch das Lagersegment gemäss Fig. 3; Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Lagersegmentes ;

Fig. 6 eine leicht perspektivische Ansicht eines Schnittes durch ein Lagersegment;

Fig. 7 einen Schnitt durch eine Antriebsanordnung für eine Walzenschüsselmühle, teilschematisiert.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Für das Verständnis der Erfindung nicht wesentliche Teile sind zum Teil nicht dargestellt. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung. Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kippsegment-Axialgleitlager 50 in einer perspektivischen Ansicht eines Schnittes. Solche Kippsegment-Axialgleitlager wurden bereits eingangs beschrieben. Das Kippsegment- Axialgleitlager 50 weist mehrere Lagersegmente auf, die entlang einer Kreisbahn angeordnet sind und jeweils aus einem Kippsegment 51, einem Druckstück 52 und einem Gegenstück 53 bestehen. Das Druckstück 52 ist an seiner dem Gegenstück 53 zugewandten Seite bombiert ausgeführt, so dass eine Kippbewegung des Kippsegmentes 51 bezüglich der Vertikalen möglich wird.

Ein auf dem Axialgleitlager 50 rotierbar gelagerter Gegenstand wie zum Beispiel ein Mühlenflansch einer

Walzschüssel (in Fig. 1 nicht dargestellt) , kann durch die Verkippbarkeit des Kippsegmentes 51 reibungsarm und stabil gelagert werden, auch wenn der Gegenstand ungleichmässig belastet und verformt wird. Auf der glatten Oberfläche der Kippsegmente ist ein Ölfilm vorgesehen. Zur Versorgung mit Öl ist eine in Fig. 1 nicht dargestellte

Ölversorgungsleitung vorgesehen, die flexibel ausgebildet sein muss, um bei den auftretenden Kippbewegungen des Kippsegmentes nicht leckzugehen. Durch die Erfindung kann ein Axialgleitlager geschaffen werden, das alle wesentlichen Funktionen eines Kippsegment- Axialgleitlagers wie zum Beispiel des in Fig. 1 dargestellten Kippsegment-Axialgleitlagers 50 erfüllt, aber andersartige Lagersegmente aufweist. Fig. 2 zeigt teilschematisiert einen Schnitt durch ein solches Axialgleitlager 20. Der prinzipielle Aufbau des Axialgleitlagers 20 gleicht dem des Kippsegment- Axialgleitlagers 50 aus Fig. 1, doch weist es Lagersegmente 30 auf, die anders aufgebaut sind als die Lagersegmente des Axialgleitlagers 50 aus Fig. 1. Selbstverständlich können erfindungsgemässe Lagersegmente 30 aber auch in anders aufgebauten Axialgleitlagern verwendet werden. Die Lagersegmente 30 weisen einen Kopfbereich 31, einen Fussbereich 33 und dazwischen einen taillierten Zwischenbereich 32 auf. Die Gleitfläche 35 des Lagersegmentes ist Teil des Kopfbereiches 31 und kann vorteilhaft durch einen Lagerwerkstoff gebildet werden, der beispielsweise durch Flammspritzen, Lichtbogenspritzen oder Giessen aufgebracht wird. Um einer konvexen Verformung der Gleitfläche 35 unter Belastung und einer dementsprechend verschlechterten Flächenpressung entgegenzuwirken, kann die Gleitfläche konkav ausgebildet sein. Die Lagersegmente 30 sind in einem Lagerbodenelement 22 des Axialgleitlagers 20 festgesetzt, beispielsweise geklemmt.

Ein Festsetzen der Lagersegmente 30 ist wichtig, um ein Verdrehen der Lagersegmente 30 zu verhindern und auch, um ein seitliches Abheben der Lagersegmente 30 von der Unterlage (Lagerbodenelement 22) zu vermeiden, wie es sonst im Falle grosser Belastungen auftreten würde.

Eine sich während des Betriebes eines Axialgleitlagers zwangsläufig ergebende Verkippung der Gleitfläche 35 wird durch die elastische Verformung des Lagersegmentes 30 erreicht. Die Form des Lagersegmentes 30 ist vorteilhaft so gewählt, dass die während des Betriebes auftretenden Kräfte im Zwischenbereich 32 vorwiegend Druckspannungen bewirken und im wesentlichen im elastischen Bereich bleiben und nicht zu plastischer Verformung des Lagersegmentes 30 führen.

Die Elastizität des Materials des Lagersegmentes 30, beispielsweise quantifiziert durch das E-Modul, ermöglicht also das Verkippen der Gleitfläche 35 und beeinflusst in wesentlichem Masse die Verkippbarkeit der Gleitfläche 35 gegenüber dem Fussbereich 33. Eine weitere Grosse, von der die Verkippbarkeit der Gleitfläche 35 gegenüber dem Fussbereich 33 wesentlich abhängt, ist die geometrische Ausgestaltung des Lagersegmentes 30, insbesondere dort, wo das Lagersegment 30 eine (relativ zu anderen Bereichen des Lagersegmentes) geringe Querschnittsfläche aufweist. Die genannte Querschnittsfläche ist typischerweise parallel zu der Gleitfläche 35 zu bestimmen.

In Fig. 2 ist weiter eine auf das Axialgleitlager bezogene radiale Koordinate R gepunktet eingezeichnet, auf die später zurückzukommen sein wird. Eine Rotationsrichtung eines mittels des Axialgleitlagers zu lagernden Gegenstandes steht bei dem Lagersegment 30 senkrecht auf der Achse der radialen Koordinate R und senkrecht zu der Zeichenebene.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Lagersegmentes 30 mit im wesentlichen trapezförmiger Gleitfläche 35, mit abgerundeten Ecken. Das Lagersegment 30 kann einstückig in einem Gussverfahren erstellt sein. Die Oberfläche 37 im Zwischenbereich 32 kann vorteilhaft nachbearbeitet sein, um eine gleichmässige und glatte Oberfläche 37 zu erstellen, beispielsweise kann die Oberfläche 37 im Zwischenbereich 32 überdreht sein. Im Fussbereich 33 weist das Lagersegment 30 Bohrungen 38 auf, die der Befestigung des Lagersegmentes 30 am Lagerbodenelement 22 (vgl. Fig. 2) dienen. Beispielsweise können sie Befestigungsmittel wie Schrauben aufnehmen. Die radiale Koordinate R ist in Fig. 3 ebenfalls eingezeichnet. Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schnittes durch das Lagersegment 30 gemäss Fig. 3 senkrecht zur Gleitfläche 35 und ungefähr durch die in Fig. 3 mit R bezeichnete Koordinatenachse. Vertikal durch das Lagersegment 30 erstreckt sich ein Kanal 36, der der Schmierung des Axialgleitlagers dienen kann, indem er von einem Schmiermittel wie Öl durchströmt ist. Im Falle hydrodynamischer Schmierung wird das Schmiermittel durch die gleitende Bewegung des zu lagernden Gegenstandes auf die Gleitfläche 35 befördert; im Falle hydrostatischer Schmierung wird das Schmiermittel mittels einer Pumpe (bei hohem Druck) durch den Kanal 36 auf die Gleitfläche 35 befördert. Durch das Vorsehen des Kanals 36 (ebenso wie des weiter unten vorgestellten Kanals 26) bedarf es keiner weiteren und insbesondere keiner flexiblen Schmiermittelleitung, wie dies im Stand der Technik der Fall ist.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines

Lagersegmentes 30 mit im wesentlichen runder

Gleitfläche 35. Der Aufbau des Lagersegmentes 30 ist sonst im wesentlichen gleich dem des Lagersegmentes 30 aus

Fig. 4. Der Zwischenbereich 32 kann - zumindest zum Teil - im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sein.

Grundsätzlich kommen verschiedene Formen von Gleitflächen 35 in Frage. Vorteilhaft ist die Form so optimiert, dass eine gute Flächenpressung erreicht wird. Verschiedene Formen zwischen rund und trapezförmig kommen in Frage .

Fig. 6 zeigt eine leicht perspektivische Ansicht eines Schnittes durch ein Lagersegment 30. Im Gegensatz zu den in den Figs . 2 bis 5 dargestellten einstückigen Lagersegmenten 30 ist das in Fig. 6 dargestellte Lagersegment 30 zweistückig ausgebildet; es besteht aus einem Lagersegment-Teil 30a, das im wesentlichen den Kopfteil 31 bildet und einem Lagersegment-Teil 30b, das im wesentlichen den Zwischenteil 32 und den Fussteil 33 bildet. Die Teile 30a und 30b sind aneinander fixiert. Dadurch können für die verschiedenen Teile 30a, 30b unterschiedliche, auf ihre jeweilige Aufgabe angepasste Materialien eingesetzt werden. Beispielsweise kann

Teil 30b, der den Zwischenbereich 32 bildet, aus einem vergüteten (Guss-) Material und Teil 30a, der den Kopfbereich 31 bildet, aus einem nicht-vergüteten (Guss-) Material bestehen. In der rechten Hälfte von Fig. 6 sind beispielhaft an mehreren Punkten Pl bis P5 des Zwischenbereiches 32 die jeweiligen (lokalen) Krümmungsradien rl bis r5 dargestellt. Von Pl bis P3 nehmen die Krümmungsradien zu, und sind nahe P3 etwa konstant (in etwa zylindrische Form) , und von P3 bis P5 nehmen die Krümmungsradien wieder ab. Die entsprechenden zwei Abschnitte 32a und 32b des Zwischenteils 32 sind in der linken Hälfte von Fig. 6 angegeben. Eine entsprechende geometrische Ausgestaltung des

Zwischenbereiches 32 ist vorteilhaft auch in den anderen Ausführungsformen vorgesehen (vgl. Figs . 2 bis 5) .

Durch eine solche geometrische Ausgestaltung des Zwischenbereiches 32 kann das Auftreten von Zugspannungen bei Verformungen des Zwischenbereiches 32 bei Verkippungen der Gleitfläche 35 gegenüber dem Fussbereich 33 minimiert werden, was eine erhöhte Lebensdauer des Lagersegmentes 30 bewirkt .

Das Lagersegment 30 aus Fig. 6 weist einen Kanal 36 auf, der der Aufnahme eines Befestigungsmittels 35, beispielsweise einer Schraube, dient. Durch das Befestigungsmittel 35 wird einerseits Teil 30a an Teil 30b des Lagersegmentes 30 befestigt und andererseits kann durch Befestigungsmittel 35 das Lagersegment 30 an einem oder mehreren Teilen eines Axialgleitlagers befestigt werden, zum Beispiel an einem Lagerbodenelement 22 (vgl. Fig. 2) .

Das Befestigungsmittel 35 kann ausserdem noch, wie in Fig. 6 dargestellt, einen Kanal 26 aufweisen, beispielsweise eine zentrale Bohrung. Dieser Kanal 26 kann, in gleicher Weise wie der Kanal 36 aus Fig. 4, der Schmierung des Axialgleitlagers dienen.

Der Fussbereich 33 kann - bezüglich der Rotationsrichtung eines zu lagernden Körpers - zu der Gleitfläche 35 aussermittig angeordnet sein. Dadurch kann einem Kippmoment entgegengewirkt werden, das aufgrund von Gleitkräften im Betrieb auf das Lagersegment 30 einwirkt, und es kann ein besseres Einlaufverhalten für den Ölfilm erreicht werden. Vorteilhaft ist der Fussbereich 33 entlang der Rotationsrichtung gegenüber der Gleitflächenmitte versetzt. In Fig. 6 ist dies nicht zu erkennen, da die Rotationsrichtung fast senkrecht zur Zeichenebene steht, mit leichter Verkippung gegen oben rechts. In Fig. 6 klar zu erkennen ist hingegen, dass der Fussbereich 33 bezüglich einer auf ein Axialgleitlager bezogenen radialen Koordinate (in Fig. 6 ungefähr von rechts nach links verlaufend) unmittig zwischen den auf diese radiale Koordinate bezogenen Enden der Gleitfläche angeordnet sein kann, insbesondere nach aussen (in Fig. 6 nach links) , beispielsweise im Falle von sich nach aussen verbreiternden beispielsweise trapezförmigen Gleitflächen 35.

Fig. 7 zeigt teilschematisiert einen Schnitt durch eine Antriebsanordnung 1 für eine Walzenschüsselmühle, die ein Axialgleitlager 20 gemäss der Erfindung und somit mindestens ein Lagersegment 30 gemäss der Erfindung aufweist .

Es wird darauf hingewiesen, dass es durchaus vorgesehen werden kann, ein oder mehrere aus dem Stand der Technik bekannte Lagersegmente und ein oder mehrere Lagersegmente 30 gemäss der Erfindung in einem Axialgleitlager zusammen zu verwenden. Dies kann beispielsweise durch Ersetzen einzelner schadhafter Lagersegmente eines Axialgleitlagers durch erfindungegemässe Lagersegmente vorkommen. Durch das Axialgleitlager 20 ist ein Mühlenflansch 2 rotierbar axialgelagert, der über einen Abstriebsflansch 14 und eine durch ein Planetengetriebe gebildete Getriebeanordnung 4 von einem Elektromotor 5 angetrieben wird. Die entsprechende Schwerlastantriebsanordnung ist in einem Gehäuse 6 angeordnet, das zwei Teilgehäuse 6a (den Elektromotor 5 beinhaltend) und 6b (die Getriebeanordnung 4 beinhaltend) sowie eine auf einem Fundament 3 gelagerte Bodenplatte 6c aufweist. Der Elektromotor 5 weist einen Stator 8 sowie einen mittels zweier Lager 9, 10 gelagerten Rotor 7 auf, der mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes kupplungsfrei verbunden ist, das ein Hohlrad 12 und einen oder mehrere Planetenräder 13 aufweist. Die Rotationsachse des Mühlenflansches, die Zentralachse des Planetengetriebes und die Rotorachse des Elektromotors 5 fallen zu derselben vertikalen Achse A zusammen.

Selbstverständlich können erfindungsgemässe Axialgleitlager auch in anders aufgebauten Antriebsanordnungen und auch in überhaupt andersartigen Vorrichtungen verwendet werden. Die im Rahmen der Erfindung angedachten Axialgleitlager haben typischerweise einen Durchmesser zwischen 1 m und 5 m, maximal zwischen 0.5 m und 10 m.

Die im Rahmen der Erfindung angedachten Lagersegmente haben typischerweise eine Höhe von 15 cm bis 25 cm, maximal 10 cm bis 40 cm, und eine Gleitfläche von typischerweise 20 cm bis 70 cm, maximal 10 cm bis 100 cm, Längenerstreckung. Bezugszeichenliste

1 Antriebsanordnung für eine Mühle, insbesondere für eine Walzenschüsselmühle

2 Mühlenflansch

3 Fundament

4 Getriebeanordnung, Planetengetriebe

5 Elektromotor 6 Gehäuse

6a unteres Teilgehäuse βb oberes Teilgehäuse

6c Bodenelement, Bodenplattenelement

7 Rotor 8 Stator

9 Lager

10 Lager

11 Sonnenrad

12 Hohlrad 13 Planetenrad

14 Abtriebsflansch

20 Axialgleitlager

22 Lagerbodenelement

25 Befestigungsmittel 26 Kanal

30 Lagersegment

30a Lagersegment-Teil

30b Lagersegment-Teil 31 Kopfbereich

32 Zwischenbereich 32a Abschnitt

32b Abschnitt

33 Fussbereich 35 Gleitfläche

36 Kanal

37 Oberfläche

38 Bohrung

50 Kippsegment-Axialgleitlager 51 Kippsegment

52 Druckstück

53 Gegenstück

A Achse, Vertikale P1,P2,P3,P4,P5 Punkte rl f r2,r3,r4,r5 Krümmungsradien

R radiale Koordinate




 
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