CH449337A - Hydrostatisches Axiallager - Google Patents

Hydrostatisches Axiallager

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CH449337A
CH449337A CH1692566A CH1692566A CH449337A CH 449337 A CH449337 A CH 449337A CH 1692566 A CH1692566 A CH 1692566A CH 1692566 A CH1692566 A CH 1692566A CH 449337 A CH449337 A CH 449337A
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bearing
ring
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hydrostatic
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CH1692566A
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English (en)
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Nagy Dipl-Ing Lehoczky Kalman
Original Assignee
Bbc Brown Boveri & Cie
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Description


      Hydrostatisches        Axiallager       Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydrostati  sches     Axiallager    mit einem Lagerring und einer Lager  scheibe, welche mit Druckkammern für die hydrostati  sche Schmierung versehen ist.  



  Das gewöhnliche hydrostatische     Axiallager    besteht  aus     zwei    Hauptteilen. Der eine Hauptteil ist ein Gleit  ring oder     eine    Scheibe, welche an der rotierenden Welle  befestigt sein kann, oder die Welle ist derart ausgeformt,  dass sie einen Gleitring oder eine Scheibe bildet. Der  andere Hauptbestandteil ist ein stehender Ring oder eine  Scheibe, die mit Vertiefungen für die     Druckölzufuhr     versehen ist. Diese Vertiefungen, sogenannte Druck  kammern, können ziemlich unterschiedliche Ausformun  gen aufweisen: ring-, zirkelförmig usw., und auch die  Anzahl kann stark variieren. Der mit hydrostatischer  Lagerung verbundene Vorteil liegt in der sehr niedrigen  Reibung und dem entsprechend hohen Wirkungsgrad.

    Was Nachteile anbelangt, so ist derjenige Umstand sehr  schwerwiegend, dass ein hydrostatisches Lager sehr  schnell zerstört wird, falls die     Ölzufuhr    versagt. Es ist  daher erforderlich, dass für die Hochdruckzufuhr von  Öl eine mindestens     100o/oige    Sicherheit vorliegt, z. B.

    in der Form einer Reservepumpe oder in der Form eines  kompletten hydrodynamischen Lagers oder Kugellagers  zusätzlich zu dem hydrostatischen, so dass bei Ausfällen  der     Ölzufuhr        dieses        Reservelager    die Last vom hydro  statischen Lager     übernimmt.        Eine    solche     Anordnung     kostet selbstverständlich recht viel, sowohl in der Her  stellung als im Wirkungsgrad. Die vorliegende Erfindung  hat die Zielsetzung, das hydrostatische Lager so auszu  formen, dass die Tragfähigkeit bei Versagen der     Hoch-          druckölzufuhr    nur unbedeutend reduziert wird, so dass  das Lager nicht beschädigt wird.  



  Zwecks Erreichung dieses Effektes wird der Lager  ring und die Lagerscheibe so ausgebildet, dass zwi  schen den der hydrostatischen Schmierung dienenden       Druckkammern    Tragflächen gebildet werden können,  wo ein hydrodynamischer Trageffekt entstehen kann.  



  Um einen solchen Effekt zustande zu bringen, müs  sen die Tragflächen gegen die Umlaufrichtung geneigt    oder eine bogenförmige Oberfläche haben, oder eine  Kombination dieser beiden Merkmale aufweisen, so dass  man die erwünschte Keilwirkung erzielt.  



  Gegenstand der Erfindung ist somit ein hydrostati  sches     Axiallager    mit einem Lagerring und einer Lager  scheibe, die mit Druckkammern für die hydrostatische  Schmierung versehen werden und der vorerwähnte ge  wünschte Effekt wird gemäss der Erfindung dadurch er  reicht, dass der Lagerring und die Lagerscheibe nur an  einzelnen Stellen zwischen den Druckkammern mitein  ander in Berührung stehen, so dass sich zwischen den  Berührungsstellen weitere Druckkammern bilden, die  mit den Druckkammern im Lagerring über Öffnungen  in Verbindung stehen, so dass beim Wegfall des Schmier  mitteldruckes der Lagerring deformiert und eine gebo  gene Oberfläche mit Keilwirkung erhält.  



  An beiden Seiten des Lagerringes oder der Lager  scheibe, d. h. in der Druckkammer und der ausserhalb  dieser liegenden Kammer an der entgegengesetzten Seite  des Lagerringes der Scheibe, werden die Drücke unge  fähr gleich gross sein, und dies bedeutet, dass weder der  Ring noch die Scheibe einer Belastung ausgesetzt ist und  somit seine ursprüngliche plane Form bei gewöhnlichem  hydrostatischem Betrieb des Lagers beibehält. Bei  richtiger Wahl der Lochdimension zur Verbindung zwi  schen der Druckkammer und der Barunterliegenden  Kammer kann man erreichen, dass die Druckbelastung  an den beiden Seiten des Ringes und der Scheibe unge  fähr gleich gross ist oder eine geringe Neigung hat, den       Ring    nach oben zu biegen.

   Dadurch kann man erreichen,  dass der Schmierspalt über den ganzen Umfang gleich  gross oder derart eingestellt werden kann, dass er über  den     Druckkammern    am kleinsten und über den Trag  flächen des Ringes und der Scheibe am grössten ist. Auf  diese Weise kann man sicherstellen, dass das Lager mit  optimalem Wirkungsgrad arbeitet. Durch die Löcher,  welche die Verbindung zwischen den Druckkammern  und den ausserhalb liegenden Kammern herstellen, wird  eine     Dämpferwirkung    zwischen den Kammern     erreicht,     die     die    Entwicklung von Lagervibrationen verhindert.      Falls die     Druckölzufuhr    versagt, wird die Lagerbela  stung automatisch von den Druckkammern zu den Trag  flächen bzw.

   Berührungsflächen des Ringes und der  Scheibe verschoben. Der Ring und die Scheibe werden  hauptsächlich oder ausschliesslich in einzelnen Bereichen  zwischen den Druckkammern unterstützt, und der Ring  wird daher deformiert, so dass man in der Umlauf  richtung die erwünschte Schrägstellung oder Krümmung  erhält, um ein hydrodynamisches Lager     zustandebringen     zu können. Die richtige Neigung und Krümmung kann  mittels Wahl der Ringdicke und     Anbringung    der Unter  stützungen eingestellt werden.  



  üblicherweise wird das Lager lediglich für eine Um  laufrichtung berechnet sein, so dass dann der Lagerring  und die Scheibe unsymmetrisch in den Bereichen zwi  schen den Druckkammern unterstützt werden.  



  Wünscht man ein Lager zu erhalten, das mit beiden  Umlaufrichtungen arbeiten kann, so unterstützt man den  Lagerring und die Scheibe symmetrisch in den Bereichen  zwischen den Druckkammern.  



       Zweckmässig    kann man die     Druckkammern    mit  einer an sich bekannten     Einlaufkante    für jede Umlauf  richtung versehen, und der Lagerring und die     S:..ieibe     kann auch mit einer oder mehreren Schmierspuren ver  sehen sein, welche das Schmiermittel von der Kante des  Lagerringes bzw. der Scheibe zur Mitte hinleitet. Auch  diese Schmierspur kann eine     Einlaufkante    für jede Um  laufrichtung haben.  



  Für die ausserhalb liegende Kammer oder die Un  terstützungskammer, wie man diese nennen kann, kann  ein Ventil angebracht sein, das die Kammer von der  äusseren Umgebung abschliesst, welches Ventil ver  schlossen ist, während die Kammer sich unter Hoch  druck befindet, aber unter hydrodynamischem Betrieb  automatisch zwecks     Schmiermittelzirkulation    durch das  Ventil in die Kammer hinein und weiter zur Druck  kammer und dem Schmierspalt geöffnet wird.  



  Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme  auf die Zeichnungen näher erläutert werden, welche  zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar  stellen.  



  Auf den Zeichnungen zeigt     Fig.    1 einen Ausschnitt  von dem Grundriss des stehenden Ringes in einem  hydrostatischen Lager.  



       Fig.2    zeigt einen ausgefalteten Schnitt des Lagers  entsprechend dem Diameter D nach der Linie     II-II    in       Fig.    1.  



       Fig.    3 ist ein radialer Schnitt durch die Druckkam  mer nach der Linie     III-III    in     Fig.    1.  



       Fig.4    ist ein ausgefalteter Schnitt ähnlich dem in       Fig.2    dargestellten und zeigt die Stellung des Lager  ringes bei hydrodynamischer Schmierung.  



       Fig.5    zeigt einen Ausschnitt vom Grundriss eines  stehenden Ringes mit einer etwas anderen Ausführung  als der in     Fig.    1 dargestellten.  



       Fig.6    zeigt einen ausgefalteten Schnitt des Lager  ringes in     Fig.    5, entsprechend dem     Diamter    D nach der  Linie     V-V    in     Fig.    5.  



  In     Fig.    1 bezeichnet die Bezugszahl 1 den stehenden  Ring eines hydrostatischen Lagers, und der stehende  Ring ist mit der Druckkammer 2 versehen, die der hy  drostatischen Schmierung dient, sowie Tragflächen 3  zwischen den Druckkammern, an welchen Tragflächen  hydrodynamische Trageffekte entstehen können. Um  diesen Effekt hervorzubringen, müssen die Tragflächen  3 eine gewisse Neigung gegen die Umlaufrichtung oder  eine gebogene Oberfläche, oder eine Kombination dieser    beiden haben. Daher ist eine besondere Unterstützung  des Ringes 1 erforderlich, und diese ist in     Fig.    2 und ins  besondere in     Fig.    4 dargestellt. Der Ring 1 ist unter den  Tragflächen 3 in den Punkten 4 unterstützt. Dadurch  wird die Kammer 6 zwischen dem Ring 1 und der La  gerscheibe 5 gebildet.

   Die     Druckölzufuhr    geschieht zu  diesen     Kammeraa    6 beispielsweise durch die Öffnungen  7. Von den Kammern 6 strömt das Öl durch die Öffnun  gen 8 zu den Druckkammern 2, von wo aus das Öl zwi  schen dem stehenden Ring und dem Gleitring 10 in den  Schmierspalt 9 hineingepresst wird. Vom Schmierspalt 9  strömt das Öl in einen     Niederdruckraum    (nicht darge  stellt) hinaus. Die Abdichtung zwischen dem Ring 1  und der Scheibe 5 ist     reit    11 bezeichnet. Die Schrauben,  welche den Ring 1 mit der Lagerscheibe 5 verbinden,  sind mit 14 bezeichnet. Die Schrauben, welche die La  gerscheibe 5 an der Unterlage befestigen, sind mit 15  bezeichnet.  



  Die beiden Ausführungsbeispiele sollen nachstehend  zusammen mit der Wirkungsweise des     Lagerungssyste-          me5    näher erläutert werden.  



  Das Lager ist vor allem für hydrostatischen Betrieb  berechnet, und bei einem solchen Betrieb werden wegen  der Tatsache, dass der Grösste Druckabfall im     Drucköl-          system    im Schmierspalt 9 zwischen dem stehenden Ring  1. und dem Gleitring 10 vorkommt, ungefähr gleich  grosse Drücke an beiden Seiten des Ringes 1 herrschen,  d. h. in der Druckkammer 2 und der Kammer 6. Dies  bedeutet wiederum,     dass    der Ring 1 keiner Belastung  ausgesetzt ist und daher seine ursprüngliche plane Form  beibehalten wird. Entsprechend der gewöhnlichen hy  drostatischen Lagerung wird sich eine ziemlich dicke  Ölschicht 0,1-03 mm im Spalt bilden.

   Bei -einer so     dik-          ken    Ölschicht sind die Reibungsverluste viel geringer als  bei einem gewöhnlichen hydrodynamisch arbeitenden  Lager, selbst wenn die Tragflächen 3, wo der grösste  Teil der Reibung auftritt, ziemlich gross sind. Bei rich  tiger Wahl der Dimension des Loches 8, welches die  Druckkammer 2 mit der ausserhalb liegenden Kammer 6  verbindet, kann man erreichen, dass die Druckbelastung  an den beiden Seiten des Ringes 1, ungefähr gleich gross  ist oder eine geringe Tendenz hat, den Ring nach oben  zu biegen. Dadurch kann man erreichen, dass der  Spalt 9 über den ganzen Umfang gleich gross ist oder er  ist über den Druckkammern am kleinsten und über den  Tragflächen am grössten. Auf diese Weise kann man  sicherstellen, dass das Lager mit optimalem Wirkungs  rad arbeitet.

   Die Löcher 8 haben auch eine andere  Funktion, nämlich dass sie als     Dämpfungsglieder    zwi  schen den Kammern 2 und 6 wirken und die Entwick  lung von Lagervibrationen verhindern.  



  Falls die     Druckölzufuhr    versagt, wird die Lagerbe  lastung automatisch von den     Druckkammern    2 zu den  Tragflächen 3 überführt. Da der Öldruck in der Kam  mer 6 abnimmt oder ganz verschwindet, wird der Ring  1 hauptsächlich oder ausschliesslich in den Punkten 4  unterstützt sein. Dadurch wird der Ring 1 entsprechend  deformiert, wie in     Fig.    4 dargestellt. Die Tragflächen 3  werden sich sowohl gegen die Umlaufrichtung neigen als  sich krümmen, so dass dies eine Keilwirkung und einen  hydrodynamischen Effekt ergibt. Die richtige Neigung  und Krümmung kann durch Wahl der Ringdicke und       Anbringung    der Unterstützungen 4 eingestellt werden.

    Falls die     Druckölzufuhr    nicht ganz versagt, wird die  Lastüberführung von den     Druckölkammern    2 zu den  Tragflächen 3 geringer sein. Entsprechend wird die  Neigung und Krümmung der Tragfläche 3 reduziert, so      dass automatisch ein Ausgleich zwischen hydrostatischer  und hydrodynamischer Tragfähigkeit entsteht.  



  Die einzelnen Konstruktionseinzelheiten können  selbstverständlich den Anforderungen und Einbauver  hältnissen entsprechend variieren. In     Fig.1    ist daher  gezeigt, wie die Druckkammer 2 mit einer Auflaufkante  12 gegen die Tragfläche hin versehen ist, so dass der  hydrodynamische Betrieb dadurch verbessert wird. In       Fig.    5 ist der Lagerring mit einer eigenen Schmierspur  13 für hydrodynamischen Betrieb versehen dargestellt.  Auch die Schmierspur 13 kann, wie dargestellt, mit  einer Auflaufkante 12 versehen sein.

   Es ist auch     möb          lich,    zwischen der Kammer 6 und der äusseren Umge  bung ein Ventil anzubringen, welches Ventil geschlossen  ist, während sich die Kammer 6 unter Hochdruck be  findet, das aber automatisch unter hydrodynamischem  Betrieb geöffnet wird, so dass eine Ölzirkulation durch  das Ventil in die Kammer 6 hinein und weiter zur  Druckkammer 2 und zum Schmierspalt 9 entstehen  kann. Dieses Ventil und seine Anordnung sind nicht  näher dargestellt.  



  Falls man das Lager in beiden Umlaufrichtungen zu  benutzen wünscht, werden die Unterstützungen 4 sym  metrisch unter den Tragflächen 3 angebracht, und die  Tragflächen werden dann in beiden Richtungen mit An  laufkanten 12 versehen. Es ist auch möglich, die Trag  flächen 3 mit verschiedenen     Lagermetallbelägen    zu ver  sehen, oder man kann den Gleitring 10 mit einem Lager  metallbelag versehen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Hydrostatisches Axiallager mit einem Lagerring und einer Lagerscheibe, die mit Druckkammern für die hy- drostatische Schmierung versehen sind, dadurch gekenn zeichnet, dass der Lagerring (1) und die Lagerscheibe (5) nur an einzelnen Stellen (4) zwischen den Druck kammern (2) miteinander in Berührung stehen, so dass sich zwischen den Berührungsstellen weitere Druckkam mern (6) bilden, die mit den Druckkammern (2) im Lagerring (1) über Öffnungen (8) in Verbindung stehen, so dass sich beim Wegfall des Schmiermitteldruckes der Lagerring (1) deformiert und eine gebogene Oberfläche mit Keilwirkung erhält.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Axiallager nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass Lagerring (1) und Lagerscheibe (5) un symmetrisch in den Bereichen zwischen den Druckkam mern (2) unterstützt sind. 2. Axiallager nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der Lagerring (1) und die Lagerscheibe (5) symmetrisch in den Bereichen zwischen den Druck kammern (2) unterstützt sind. 3. Axiallager nach Patentanspruch und Unteransprü chen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck kammern (2) mit einer Anlaufkante (12) versehen sind.
    4. Axiallager nach Patentanspruch und den Unter ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (1) mindestens eine Schmierspur (13) auf weist, die das Schmiermittel von der Kante des Lager ringes gegen die Mitte hinleitet. 5. Axiallager nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schmierspur (13) eine Anlauf kante (12) für jede Umlaufrichtung besitzt.
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FR2565304A1 (fr) * 1984-05-29 1985-12-06 Technip Geoproduction Dispositif de supportage d'un organe tres lourd deplacable en translation ou en rotation sur un socle fixe

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