Hydrostatisches Lager
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Lager, mit einem Lagerteil, der eine Lagerfläche und mindestens eine den Lagerteilgrundkörper durchsetzende und in die Lagerfläche mündende Leitung für die Schmiermittelzufuhr unter Druck enthält, um eine Schmierschicht zwischen der Lagerfläche und dem zu lagernden Gegenstand zu bilden. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des hydrostatischen Lagers in einer Tanmelscheibenpumpe.
Eine wesentliche Eigenschaft jedes beliebigen Flüssigkeitslagers besteht in dem einzigartigen Verhältnis zwischen der auferlegten Belastung und der Ölfilm- dicke, d. h. ein Lager muss Steifigkeit besitzen. Ist einmal ein derartiges Verhältnis bekannt, ist es möglich, den Kraftverlust, der mit verschiedenen Arbeitsbedingungen zusammenhängt, sowie die Maximalbelastung zu bestimmen, die das Lager aushalten kann, ohne Lagerdefekte infolge der Filmunterbrechung zu verursachen.
Bei den bekannten hydrostatischen Lagern, d. h.
den Lagern, die von aussen aus einer Versorgungsstelle mit Hochdrucköl oder einem anderen Schmiermittel versorgt werden, ist diese Steifheit bisher gewöhnlich durch die Aufnahme einer Drossel- oder Strömungsregeleinrichtung in die Schmiermittelspeiseleitung stromaufwärts vom Lager erzielt worden. Diese Drosselbzw. Regeleinrichtung kann eine Öffnung oder Kapillare sein. Die solche Drosseln aufweisenden Lager haben jedoch Nachteile, da die Drosseldimensionen im allgemeinen so klein sind, dass stets die Gefahr eines Versagens der Lager besteht, wenn eine Drossel durch Feststoffteilchen in der Speiseflüssigkeit verstopft wird.
Die Steifigkeit kann auch erzielt werden, wenn die Dicke des die beiden Lageroberflächen trennenden Ölfilms ungleichmässig ist. Insbesondere muss die Dicke des Ölfilms im Bereich, in welchem die Ölspeise- leitung mit dem Spalt zwischen den beiden Oberflächen in Verbindung steht, grösser als an den Stellen sein, die von diesem Bereich in Abstand liegen. Keine Drossel oder andere Strömungsregeleinrichtungen sind bei einer solchen Konstruktion erforderlich. Es ist vorgeschlagen worden, diese ungleichmässige Dicke des Ölfilms durch die Ausbildung eines Absatzes oder einer Schulter oder Stufe bzw. mehrerer Stufen in einer der Oberflächen zu erzielen, oder aber dadurch, dass der einen Oberfläche eine solche Form erteilt wird, dass sie zur anderen Oberfläche nicht parallel verläuft.
Die erforderliche Tiefe der Stufe oder die erforderliche Nichtparallelität ist jedoch so klein (höchstens einige tausendstel Zoll), dass durch den Verschleiss die Stufe oder die Nichtparallelität rasch eliminiert wird und der Spalt eine Konstantbreite erhält. Dadurch wird aber die wesentliche Eigenschaft, die Steifheit, zunichte gemacht. Das Anlaufen der das Lager aufweisenden Vorrichtung betrifft die Zeit, während welcher der Verschleiss besonders gross ist, wenn sich die beiden Oberflächen in bezug aufeinander zu bewegen beginnen, bevor sich der Öldruck ausreichend aufgebaut hat, um die Oberflächen zu trennen.
In einer britischen Patentschrift wird eine hydraulische Pumpe mit einer Taumelscheibe offenbart, bei welcher hydrostatische Lager zwischen der Platte mit den Kanälen oder Durchlässen und dem Drehzylinderblock vorgesehen sind. Die zueinander gekehrten Oberflächen dieser hydrostatischen Lager weisen abgestufte Oberflächen, wie eben beschrieben auf. Ein Aufsatz in The Engineer (3. Juli 1964, S. 6-9) beschreibt ähnliche hydrostatische Lager mit abgestuften Oberflächen, die an den Gleitpolstern von Taumelscheibenpumpen anliegen.
Wie oben erwähnt, ist die Tiefe der Stufe von der Grössenordnung von einigen Tausendsteln Zoll und da eine solche Stufe unter schwierigen Gebrauchsbedingungen schnell abgetragen werden kann, können Lager dieser Art nur unter nicht übermässig schweren Betriebsbedingungen eingesetzt werden.
Mit der vorliegenden Erfindung soll ein Lager geschaffen werden, das Steifigkeit aufweist, ohne die Verwendung einer Strömungsdrosselung und ohne die Notwendigkeit, die Oberflächen, die ja die oben be schriebenen Nachteile aufweisen, abzustreifen oder derart auszubilden, dass sie nicht parallel sind. Daher kann das Lager nach der vorliegenden Erfindung dort verwendet werden, wo die Lageroberfläche der Lager der oben beschriebenen bekannten Art, wenn parallel, rasch abgenutzt werden.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerteil ein verformbares Teil aufweist, dessen Fläche mindestens teilweise die Lagerfläche des Lagerteiles bildet, dass dieser Teil von der Zuleitungsmündung für das Schmiermittel durchsetzt ist und dass der Lagerteil derart ausgebildet ist, dass die Lagerfläche unter dem Druck des Schmiermittels in der Nähe der Zuleitungsmündung einen grösseren Abstand von dem zu lagernden Gegenstand aufweist als an ihrem Rande, wodurch die Schmiermittelschicht in der Nähe der Zuleitungsmündung dicker als am Rande des Teiles ist.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Lagers zur Erläuterung des Grundprinzips,
Fig. 2 und 3 eine Draufsicht sowie einen Querschnitt einer praktischen Ausführung des einen Lagerteiles,
Fig. 4 und 5 Querschnitte eines geänderten Ausführungsbeispieles,
Fig. 6 einen Querschnitt eines weiteren Lagers,
Fig. 7-9 modifizierte Ausführungsformen des Lagers,
Fig. 10 ein geändertes Ausführungsbeispiel des Lagers,
Fig. 11 einen Querschnitt entsprechend der Querschnittslinie XI-XI der Fig. 10,
Fig. 12 und 13 Modifikationen des Ausführungsbeispieles der Fig. 10,
Fig. 14 einen Querschnitt eines Achslagers mit mehreren hydrostatischen Lagerstellen der in Fig. 9 gezeigten Art,
Fig. 15 den Querschnitt eines weiteren Achslagers,
Fig. 16 den Querschnitt gemäss der Schnittlinie XVI-XVI der Fig. 15,
Fig. 17 einen Querschnitt einer Axialkolbenpumpe der Verdrängerbauart, bzw.
einer Taumelscheibenpumpe,
Fig. 18 einen Querschnitt nach der Schnittlinie XVIII-XVIII der Fig. 17 und im einzelnen eine Schlitzscheibe,
Fig. 19 ein graphisches Schaubild der an der Schlitzscheibe der Pumpe nach Fig. 17 sowie an den Gleitpuffern auftretenden Verluste,
Fig. 20 eine Schlitzscheibe mit hydrostatischen Lagerstellen,
Fig. 21 einen Teilschnitt gemäss der Schnittlinie XXI-XXI der Fig. 20,
Fig. 22 eine weitere Schlitzscheibe mit hydrostatischen Lagerstellen,
Fig. 23 einen Querschnitt entsprechend der Schnittlinie XXIII-XXIII der Fig. 22 im vergrösserten Masstab,
Fig. 24 einen Gleitpuffer sowie ein Gelenk für die Pumpe der Fig. 17 und 18;
der Gleitpuffer ist im Schnitt dargestellt und enthält eine hydrostatische Lagerstelle,
Fig. 25 eine Draufsicht auf den Gleitpuffer der Fig. 24,
Fig. 26 eine Modifikation des Gelenkes und des Gleitpuffers, und
Fig. 27 ein weiteres hydrostatisches Lager.
Gemäss Fig. 1 enthält das hydrostatische Lager zwei Lagerteile, welche mit 1 und 2 bezeichnet sind.
Zwischen den beiden Lagerflächen dieser Teile 1 und 2 befindet sich die Schicht des Druckmediums, welche mit h bezeichnet ist. Wie später noch erklärt wird, stellen die Lagerteile 1 und 2 entweder ein Achslager oder ein Drucklager dar. Beim Achslager würde das Lagerteil 1, der sogenannte Stator. und das Lagerteil 2 die Welle, bzw. Achse darstellen. Bei einem Drucklager würde das Lagerteil 1 die Schlitzscheibe einer Axialkolbenpumpe und das Lagerteil 2 die Zylinderwand darstellen. Das letztere Lager wird noch in den Fig. 17-23 näher beschrieben. Die Oberfläche 3 des Lagerteiles 2 ist entweder eben oder zvlindrisch. Die Form dieser Lagerfläche 3 hängt von dem jeweiligen Verwendungszweck des gesamten hydrostatischen Lagers ab. Zum Beispiel ist bei einem Achslager die Lagerfläche 3 zylindrisch.
Das Lagerteil 1 ist mit einer Bohrung 4 versehen, welche zum Behälter für das Druckmedium führt. Als Druckmedium kommt Öl oder Gas oder eine Flüssigkeit mit guten Schmiereigenschaften in Frage. Der Fluss des Druckmediums ist in der Fig. 1 mit dem Pfeil Q bezeichnet. Im Folgenden wird teilweise für den Ausdruck Druckmedium auch auch der Ausdruck Öl verwendet, ohne dass dies eine Einschränkung des Erfindungsgedankens bedeuten soll. Die Bohrung 4 führt in den Zylinder 5, in welchem der Kolben 6 gleitend angeordnet ist. Über die Bohrung 7 im Kolben 6 gelangt das Druckmedium in die Lagerung. Die flexible Membrane 8 ist am Kolben 6 befestigt und besitzt eine Öffnung in ihrem mittleren Teil. Die Membrane 8 stellt das verformbare Teil dar, dessen Oberfläche in der Fig.
1 gleich der gesamten Lagerfläche des Lagerteiles 1 ist.
Die Membranfläche reicht von der Mündung bzw. Öffnung in ihrem Mittelteil bis zu ihrem Rand. Mit Hilfe des Steges 9 ist die Membrane 8 am Körper 10 des Lagerteiles 1 angebracht. Der Teil der Membrane 8, welcher zwischen dem Steg 9 und dem Kolben 6 liegt, ist vom Lagerteilgrundkörper 10 getrennt. Der äussere Umfang der Membrane kann selbstverständlich mit dem Körper 10 in irgend einer anderen Weise befestigt sein. Die Ausnehmung zwischen der Membrane 8 und dem Körper 10, welche die Auslenkung des Mittelteiles der Membrane gewährleistet, wird über die Leitung 11 gelüftet. Der Kolben 6 bewegt sich praktisch flüssigkeitsdicht im Zylinder 5, gestattet jedoch eine gewisse Undichtigkeit zwisen den Wänden des Kolbens 6 und des Zylinders 5.
Das sogenannte Lecköl gelangt in die Ausnehmung hinter der Membrane 8 und wird über die Leitung 11 abgeführt, wodurch eine Erhöhung des Öldruckes in dieser Ausnehmung verhindert wird. Der Kolben 6, welcher auch als Zubringer für das Druckmedium dient, erstreckt sich über die Ausnehmung des Körpers 10 hinaus und gibt das Druckmedium in die Öffnung der Membrane bei gering gehaltenem Leckverlust und ohne Behinderung der Membranauslenkung.
Die Bohrung 4, der Zylinder 5 sowie die Zuführung 7 leiten das Druckmedium durch das gesamte Lagerteil 1 in die Öffnung der Membrane 8.
Während des Betriebes wird das Öl unter Druck durch die Bohrung 4, den Zylinder 5 und die Bohrung 7 geführt und gelangt über die Öffnung der Membrane 8 in den von den Lagerflächen gebildeten Spalt. Das Öl fliesst dann von der Öffnung nach aussen und bildet somit eine Ölschicht zwischen der Fläche der Membrane 8 und der Fläche 3 des Lagerteiles 2. Da am Umfang der Membrane 8 der normale Umgebungsdruck herrscht, ergibt sich in dem Spalt zwischen den Lagerflächen ein Druckgradient. Der Oldruck ist in der Nähe der Öffnung der Membrane 8 höher als bei dem Umfang dieser Membrane. Das unter Druck stehende Öl lenkt die Membrane 8 aus oder deformiert sie so, dass die Dicke der Ölschicht in dem mittleren Teil der Membrane 8 grösser ist als am Umfang derselben.
Man stellte eine Beziehung zwischen der vorgenommenen Lagerbelastung und der Schichtdicke fest, welche von der Auslenkung der Membrane herrührt (das Lager der Fig. 1 besitzt daher eine Steifigkeit). Die Anderung der Schichtdicke bewirkt eine Druckverteilung an der Lagerfläche.
Es kann gezeigt werden, dass die maximale Steifigkeit des Lagers auftritt, wenn der Nichtparallelismus (non-parallelism), z. B. die maximale Differenz der Schichtdicke, angenähert das Doppelte der minimalen Schichtdicke beträgt. Im Betrieb ergaben sich Schichtdicken, welche im Bereich von 25,4 X 10-4 mm bis 25,4 X 10-3 mm liegen. Für die maximale Steifheit oder Starrheit ergeben sich Werte des Nichtparallelismus von 50,8 X 10-4 mm bis 50,8 X 10-3 mm.
Das Lager der Fig. 1, welches lediglich der Erklärung des Grundprinzipes der vorliegenden Erfindung dient, ist in dieser Form wegen technischer Schwierigkeiten nicht gebaut worden. Die Fig. 2 und 3 zeigen ein praktisches Ausführungsbeispiel des Lagerteiles 1, welches im wesentlichen aus einem Lagerteilgrundkörper 100 besteht und an dem Basisteil 101 befestigt ist. Der Körper 100 enthält einen Zylinder 102, in welchem der Kolben 103 zum Transport des Öles gleiten kann.
Das Basisteil 101 enthält eine Bohrung 104, welche mit dem Zylinder 102 in Verbindung steht. Der Körper 100 ist in der Nähe des Zylinders 102 zu einer Nabe 105 ausgebildet, welche in der Ausnehmung 160 des Basisteiles 101 liegt. Die Tiefe der Ausnehmung ist grösser als die Höhe der Nabe, so dass ein Spalt sich ergibt, der an seinem Umfang durch den O-Ring 107 abgedichtet ist.
Die Membrane 108 ist mit dem Körper 100 mittels eines Sicherungsringes 109 verbunden. Der Rand dieses Sicherungsringes umfasst den Umfang der Membrane 108. Die Stiftschrauben 110 dienen sowohl der Befestigung des Sicherungsringes 109 mit dem Körper 100, als auch des Körpers 100 mit der Basis 101.
Die Feder 111 drückt den Kolben 103 gegen die untere Seite der Membrane 108. Der Kolben 103 und die Membrane 108 besitzen eine Bohrung und eine kreisförmige Öffnung, so dass das Öl unter Druck über die Bohrung 104 auf die Oberfläche der Membrane 108 gelangen kann. Die Feder 111 gewährleistet einen guten Kontakt zwischen dem Kolben und der Membrane bei geringem Druck in der Bohrung 104. Ausserdem wird durch den guten Kontakt zwischen der Membrane und dem Kolben der Ölleckver- lust verringert. Aus dem gleichen Grunde ist der O-Ring 113 vorgesehen. Die Ausnehmung im Körper 100, welche unterhalb der Membrane liegt, ist über die Leitung 112 für das Lecköl mit der Umgebungsluft verbunden, so dass eine Druckerhöhung in dieser Ausnehmung vermieden wird.
Der Stift 114, welcher in die Bohrung im Körper 100 eingesetzt wird und in die Membrane 108 ragt, verhindert die Drehung der Membrane.
In der Fig. 4 bestehen der Zylinder 115 und die Membrane 116 aus einem Teil. Der Zylinder 115 dient der Zuführung des Druckmediums. Die Membrane ist an ihrem Umfang mit dem Körper 117 des Lagerteiles 1 verbunden. Diese Verbindung kann auf bekannte Art und Weise vorgenommen sein und ist deshalb nicht besonders dargestellt. Das von der Membrane 116 entfernt liegende Ende des Zylinders 115 liegt an einer kreisförmigen Schulter 118 des Körpers 117 an. Bei Einführen des Öls über die Bohrung 117A in den Körper 117 wird der Zylinder 115 in seiner Längsrichtung zusammengedrückt und zwar nach Art einer Verspreizung. Dies ergibt sich infolge der Deformierung der Membrane unter Einwirkung des Drucköles, welches zwischen der Lagerfläche 3 und der Membrane 116 in Richtung Membranumfang fliesst.
In Fig. 5 ist der Zylinder 115 der Fig. 4 durch einen Balg 119 ersetzt. Das Öl wird ebenfalls über die Leitung 117A, welche im Körper 117 angebracht ist, über das Innere des Balges auf die Lagerflächen geführt und fliesst in Richtung Membranumfang ab. Der sich hierdurch ergebende Druck bewirkt die Auslenkung der Membrane, wobei der Balg diese Bewegungen mitmacht.
In der Fig. 6 enthält das Lagerteil 1 eine Schicht aus kompressiblem Material 12, welches einen kleinen Elastizitätsmodul besitzt. Das Material 12 ist zwischen dem Körper 10 des Lagerteiles 1 und der flexiblen Scheibe 13 angeordnet. Letztere stellt das verformbare Element dar. Die Oberfläche dieser Scheibe bildet mit der Oberfläche 3 des Lagerteiles 2 den Spalt mit der Dicke h . Die Bohrung 14, welche mit einem Ölreser- voir verbunden ist, führt das Öl durch den Körper 10, das Material 12 und die Scheibe 13 auf die Lagerflächen der beiden Lagerteile 1 und 2. Bei Drücken in der Grössenordnung von 70,3 kg/cm2 kann das Material 12 aus einer gummiartigen Mischung bestehen, welche mit dem Druckmedium verträglich ist. Bei höheren Drücken muss selbstverständlich ein steiferes Material genommen werden, wie z. B. Epoxyharze oder andere Plastikmaterialien.
Bei der Anordnung der Fig. 6 gelangt das Öl unter Druck von der Bohrung 14 zwischen die Lagerflächen und fliesst nach aussen ab. Es ergibt sich ebenfalls ein Druckgradient zwischen der Bohrung 14, der Scheibe 13 und ihrem Umfang, an welchem der normale Umgebungsdruck herrscht. Die Kraft, welche das Öl auf die Oberfläche der Scheibe 13 pro Flächeneinheit ausübt, verringert sich mit dem Abstand von der Bohrung 14. Das Material 12 wird bei hohem Öldruck stärker zusammengedrückt und bei einem oberhalb der Umgebungsatmosphäre liegenden Öldruck weniger zusammengedrückt. Infolgedessen wird derjenige Teil der Scheibe 13, welcher in der Nähe der Bohrung 14 liegt, stärker zum Körper 10 gedrückt, als der Umfang der Scheibe. Hieraus ergibt sich, dass die Dicke der Ölschicht zwischen den Lagerteilen 1 und 2 mit zunehmendem Abstand von der Bohrung 14 abnimmt.
Die Fig. 7 zeigt eine etwas geänderte Ausführungsform der Fig. 6. Die Scheibe 13 und der Körper 10 sind durch die am äusseren Umfang befindliche zylindrische Wand 13A zu einem einzigen Bauteil vereinigt.
Die Fig. 8 zeigt eine Anordnung, bei welcher das Material 12 aus mehreren Schichten von Versteifungsmembranen 15 besteht. Das Material 12 stellt in diesem Falle das deformierbare Element dar. Die Membranen, welche aus Messing, Glasfieber oder Stahl bestehen können, erhöhen nicht merkbar die Starrheit der gesamten Anordnung zur Lagerfläche 3; jedoch vergrössern sie den Widerstand gegenüber irgendwelcher Zerstörung. Wenn verlangt, kann eine Scheibe 13 Verwendung finden. In diesem Falle ist die Scheibe 13 das verformbare Element.
In den Fig. 6 und 8 muss die Bohrung 14 nicht notwendigerweise im Lagerteil 1 vorgesehen sein; sie kann vielmehr auch im Lagerteil 2 angeordnet sein.
Die Teile des verformbaren Elementes (Scheibe 13 oder Material 12) befinden sich jedoch immer auf der Seite der Bohrung 14. Diese Forderung wird von einem verformbaren Element erfüllt, welches kontinuierlich ausgebildet ist, so dass ein Anteil desselben immer der Bohrung 14 zugekehrt, ohne Rücksicht auf die relative Bewegung der Lagerteile 1 und 2.
Die Fig. 9 zeigt eine weitere Anderung gegenüber der Fig. 6. Die Scheibe 13 ist nicht mehr vorhanden.
Das Material 12 ist von einem Halteglied 16 umgeben.
Letzteres stellt mit dem Körper 10 ein einziges Bauelement dar. Das Halteglied 16 verhindert die Ausdehnung des Materials 12 unter Einfluss des Öldruckes.
Ausserdem wird hierdurch die Ablenkung am Umfang reduziert und dadurch ein besserer Nichtparallelismus (non-parallelism) erreicht.
Die in den Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiele haben die gleiche Wirkungsweise wie das der Fig. 6. Das Material 12 wird in Abhängigkeit des Öldruckes zusammengeprest. Hierdurch nimmt die Lagerfläche des Lagerteiles 1 eine nichtlineare Konfiguration an, so dass sich eine Schicht uneinheitlicher Dicke bildet. Das Lager erhält daher die verlangte Starrheit oder Steifigkeit.
Die Fig. 10 und 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches gegenüber der Anordnung der Fig. 1 einige Änderungen besitzt. Die Membrane der Fig. 10 besteht aus zwei Teilen und zwar dem Aussenteil 17, dessen Fläche der Lagerfläche 3 des Lagerteiles 2 gegenüberliegt, und aus einem inneren Teil 18.
Die erhabenen Stege des Teiles 18 bilden eine Speichenversteifung 19 (Fig. 11). Die Teile 17 und 18 sind durch Hartlöten miteinander verbunden. Die Speichenversteifung 19 verhindert, dass diese beiden Teile durch den Druck des Öles, welches durch die Leitung 20 zugeführt wird, auseinandergespreizt werden. In dem Membranteil 17 ist die zentrale Öffnung 21 vorgesehen, welche das Öl weiter in den Spalt zwischen den beiden Lagerteilen 1 und 2 leitet.
Hinter dem inneren Teil 18 ist der Hohlraum 22 im Körper 10 vorgesehen. Dieser Hohlraum 22 wird über die Leitung 23 auf Umgebungsdruck gehalten.
Die Membrane liegt auf dem Umfang dieses Hohlraumes 22 am Lagerteil 1 an. Zur Vermeidung von Störungen bei der Auslenkung der Membran sollte die Breite der Anlagefläche möglichst klein sein. Als ausreichend wird eine Breite von höchstens 15% des Durchmessers des Hohlraumes 22 angesehen.
Im Betrieb der Anordnung nach Fig. 10 und 11 fliesst das Öl unter Druck durch die Bohrung 20, die Öffnung 21, zwischen den beiden Lagerflächen nach aussen. Hierdurch wird, wie bereits geschildert, im Spalt ein Druckgradient erzeugt. Infolge dieses Druckgradienten lenken sich die Membranteile 17 und 18 aus. Der Mittelteil der Membrane weist eine grössere Auslenkung auf als der Umfangsteil derselben. Die Fläche des äusseren Teiles 17, welche der Lagerfläche 3 des Lagerteiles 2 zugekehrt ist, ist nun nicht mehr eben. Hierdurch ergibt sich eine Ölschicht von uneinheitlicher Dicke, so dass das Lager eine Starrheit oder eine Steifheit besitzt.
Die Fig. 12 und 13 zeigen zwei weitere Beispiele der Ausführungsform der Fig. 10 und 11. Die Membran der Fig. 12 besteht aus einem einzigen Stück und hat eine zentrale Öffnung 21, welche mit der Bohrung 20 über die in radialer Richtung angeordnete Bohrung 21A verbunden ist. Das Absperrglied 21B schliesst das äussere Ende der Bohrung 21A ab. In der Fig. 13 befindet sich zwischen den Membranteilen 17 und 18 das Element 18B aus porösem, gesintertem Material. Die Bohrung 20 führt das Öl in den Raum zwischen den Membranteilen 17 und 18. Das Öl fliesst durch die Poren des Elementes 18B zur Öffnung 21. Die Verbindung der Membranteile 17 und 18 und des Elementes 18B erfolgt durch Weich- oder Hartlöten oder durch Kleben. Es wird immer eine solche Verbindung vorgenommen, welche den verwendeten Materialien der einzelnen Teile am besten entspricht.
Das Achslager der Fig. 14 besteht aus dem Lager 24 mit der zentralen Bohrung 25, in welcher die Welle oder die Achse 26 sich befindet. Vier hydrostatische Lagerstellen 27 vom Typ der Fig. 9 sind auf dem Umfang der Bohrung 25 gleichmässig verteilt und in Ausnehmungen des Lagers 24 angeordnet. Jede Lagerstelle 27 besteht aus einem Material 28 mit einem kleinen Elastizitätsmodul. Über die Leitungen 29 wird das Öl unter Druck in den Spalt zwischen der Welle 26 und der Lagerfläche 25 geleitet.
Die Lagerfläche 25 weist vier sich axial ausdehnende Ausnehmungen 25A auf. Zwischen zwei Lagerstellen 27 ist eine solche Ausnehmung 25A angeordnet Die Ausnehmungen 25A erstrecken sich bis zum Ende des Lagers 24 und stehen somit mit dem Umgebungsdruck in Verbindung. Das über die Leitungen 29 zugeführte Öl fliesst kreisförmig zwischen Welle 26 und Lagerfläche 25 zu den jeweils benachbarten Ausneh- mungen 25A. Das Öl fiesst selbstverständlich auch in axialer Richtung. Der Druckgradient der Ölschicht liegt also zwischen jeder Bohrung 29 und den beiden be nachbarten. Ausnehmungen 25A, sowie zwischen jeder Bohrung 29 und den Enden des Lagers 24.
Im Betrieb des Achslagers der Fig. 14 gelangt das Öl in die Lagerstellen 27, so dass das Material 28 ungleichmässig komprimiert wird. Hierdurch ergibt sich eine uneinheitliche Dicke der Ölschicht zwischen jeder Lagerstelle 27 und der Welle, bzw. der Achse 26. Die Ausnehmungen 25A können auch auf Wunsch fortgelassen werden, ohne dass sich die Wirkungsweise ändert.
Die Fig. 15 und 16 zeigen eine geänderte Form des hydrostatischen Achslagers. Das Achslager dieser Figuren verwendet ein hydrostatisches Lager ähnlich demjenigen der Fig. 1. Das Lager 30 für die Welle 31 enthält eine Membrane 32 von zylindrischer Form. Die beiden axialen Enden der Membrane 32 sind mittels ringförmiger Stege 33 mit dem Lagerteil 34 des Lagers 30 zu einem Bauteil verbunden. Die Membrane kann natürlich auch auf Wunsch ein getrenntes Element sein. Die eine zylindrische Fläche der Membrane 32 ist der zylindrischen Fläche der Welle, bzw. der Achse 31 zugekehrt und bildet mit dieser den Ölspalt des Lagers.
Die andere zylindrische Fläche der Membrane 32 bildet eine Wand der zylindrischen Ausnehmung 35, welche im Körper 34 des Lagers 30 angeordnet ist. Die Abzapfleitung 36 verbindet die Ausnehmung 35 mit dem Umgebungsdruck.
Der Mittelteil der Membrane 32 weist eine ringförmige Ausnehmung 37 auf, welche zur Welle 31 offen ist. Der Kanal 38, welcher im Körper 34 angeordnet ist, dient der Ölversorgung. Der Kanal 38 steht mit dem einen Ende des ebenfalls im Körper 34 vorgesehenen Zylinders 40 sowie mit der im Kolben 42 angeordneten Bohrung 41 in Verbindung. Die Feder 39 drückt den Kolben vom Kanal 38 fort und gegen die Umfassungsrippe, welche sich infolge der Ausnehmung 37 ergibt.
Der Kolben 42 kann im Zylinder 40 frei gleiten. Das andere Ende der Bohrung 41 steht in Verbindung mit der wegen des Umfassungssteges gebildeten Bohrung 43 der Membrane 32 sowie mit der ringförmigen Ausnehmung 37. Das Öl fliesst also unter Druck über Leiter 38, Zylinder 40 und Bohrungen 41, 43 zur Ausnehmung 37. Auf Wunsch kann die Feder 39 durch einen Balg oder durch ein anderes, dem Öltransport dienendes Mittel ersetzt werden, welches eine Kraft auf den Kolben 42 ausübt und ihn gemäss Fig. 15 nach unten drückt.
Wenn gewünscht, kann die Ausnehmung 37 fortfallen. Dann müssen eine Reihe von am Umfang angeordnete Bohrungen 43 vorgesehen werden, welche das Druckmedium in den Spalt zwischen der Achse bzw.
der Welle 31 und der Membrane 32 leiten.
Im Betrieb des Achslagers der Fig. 15 ud 16 fliesst das unter Druck über Kanal 38 eingeführte Öl in der Ausnehmung 37 rund herum und zwischen den Lagerflächen der Membrane 32 und der Welle 31 axial. Der Öldruck ist an der Ausnehmung 37 grösser als die den Umgebungsdruck aufweisenden axialen Enden der Membrane 32. Auf diese Weise wird die Membrane 32 ausgelenkt. Der Mittelteil der Membrane, welcher dem grössten Öldruck ausgesetzt ist, lenkt sich mehr aus als die axialen Enden derselben. Die Dicke der Ölschicht zwischen den Lagerflächen der Welle 31 und der Membrane 32 weist keine konstante Dicke auf und verringert sich mit zunehmendem Abstand von der ringförmigen Ausnehmung 37. Hierdurch wird, wie bereits beschrieben, die Starrheit oder Steifheit des Lagers gewährleistet.
Es ergibt sich also, dass die Beispiele der Fig. 1-13 für die Verwendung in Achslagern entweder analog dem Beispiel der Fig. 14 oder analog demjenigen der Fig. 15 und 16 angepasst werden können.
Die Fig. 17 und 18 zeigen eine bekannte Ausführungsform einer stationären Axialkolbenpumpe der Verdrängerbauart. Die Pumpe besteht aus einem Körper 44 mit den Wänden 45 und 46. Die Welle 47 ist axial im Körper 44 angeordnet und in Lagern der Wände 45 und 46 gelagert.
Die Welle 47 trägt eine Zylinderlaufbuchse 48, in welcher die Zylinder 49 angeordnet sind. Die Kolben 50 gleiten in den Zylindern 49 und haben am linken Ende ein Kniegelenk 51 zur Verbindung mit dem Gleitpuffer 52. Das linke Ende jedes Gleitpuffers 52 gleitet auf einer sogenannten Wobble- oder Taumelscheibe 53. Die Scheibe 53 bildet mit der Achse der Welle 47 einen schrägen Winkel. Dieses wird durch die besondere Form der Wand 45 bewerkstelligt.
Das rechte Ende eines jeden Zylinders 49 steht in Verbindung mit einem Durchlass 54 sowie mit einem gewölbten Durchlass 55 (Fig. 18) einer Scheibe 56 mit Schlitzen, bzw. mit Durchströmungskanälen. In der Wand 46 sind zwei Durchlasskanäle 57 vorgesehen, welche in Verbindung stehen mit den Schlitzen, bzw.
Durchströmungskanälen 55 der Scheibe 56.
Die Wirkungsweise der Pumpe der Fig. 17 und 18 ist wie folgt: Die Laufbuchse 48 wird zusammen mit den Kolben 50 und den Gleitpuffern 52 durch die Welle 47 in Drehung versetzt, so dass die Gleitpuffer 52 über die Scheibe 53 gleiten. Infolge des Hin- und Herbewegens der Kolben 50 in den Zylindern 49 ergibt sich wechselweise ein Pump- und Saughub. Infolgedessen wird die Flüssigkeit in einen der beiden Kanäle 57 eingesaugt und durch den anderen gepumpt und zwar entsprechend den Umdrehungen der Laufbuchse 48. Es sei darauf hingewiesen, dass es ohne weiteres möglich ist, das Beispiel der Fig. 17 und 18 als Motor zu verwenden, wobei an der Welle 47 Leistung abgenommen werden kann und ein Druckmedium wechselweise in die Zylinder 49 über die Kanäle 57 eingegeben wird.
Der schräge Winkel zwischen der Scheibe 53 und der Welle 47 kann veränderbar sein, so dass die Pumpe verschiedene Mengen des Mediums befördert.
Hierdurch ergibt sich eine Axialkolbenpumpe mit einer veränderbaren Verdrängung.
Es ist bekannt, dass der gesamte Leistungsverlust an der Berührungsfläche der Schlitzscheibe 56 mit der Zylinderlaufbuchse 48 aus den beiden Faktoren.
a) Leistungsverlust zur Überwindung der Reibung, b) Druckverlust des Mediums besteht.
Die Beziehung zwischen diesen Verlusten und der Dicke der Schicht des Öles zeigt die Fig. 19. Die Kennlinie A stellt den Reibungsverlust und die Kennlinie B den Verlust infolge einer Leckage dar. Die Kennlinie C zeigt den gesamten Verlust als Summe der beiden Verlustkomponenten. Es ergibt sich eine besondere Schichtdicke (hm.), bei welcher der gesamte Leistungsverlust ein Minimum ist. Bei bekannter eindeutiger Beziehung zwischen der Belastung und der Schichtdicke des Mediums, welches die Schlitzscheibe und die Zylinderlaufbuchse trennt können die Komponenten so bemessen werden, dass die nutzbare axiale Belastung eine Schichtdicke bewirkt, bei welcher der gesamte Leistungsverlust ein Minimum ist. Wenn der minimale Leckverlust das Kriterium ist, dann kann die verschieden reduzierte Schichtdicke leicht durch Änderung der Komponenten eingestellt werden.
Die Ausführungsbeispiel der Fig. 1-11 können zur Verbesserung der Leistungsverlust-Charakteristiken an dieser Stelle Verwendung finden. Die Beispiele können auch bei den Gleitpuffern benutzt werden.
Die Fig. 20 und 21 zeigen eine modifizierte Schlitzoder Durchstromkanal-Scheibe 56' mit mehreren kleinen Röhren 58, welche die Schlitze, bzw. Durchstromkanäle, 55 anzapfen. Die Röhren 58 enden an derjenigen Oberfläche der Scheibe 56, welche der Laufbuchse 48 zugekehrt ist. Dieses ist in den Fig. 20 und 21 nicht gezeigt. An der Mündung jedes Kanales 58 ist eine hydrostatische Anordnung 59 der in der Fig. 9 gezeigten Art vorgesehen Das Druckmedium aus dem Kanal 58 drückt die Anordnung 59 in der gleichen Weise zusammen, wie es bereits bei der Fig. 9 beschrieben wurde.
Die Fig. 22 und 23 zeigen eine Schlitz- oder Durchstromkanal-Scheibe 60, in welcher zwei bogenförmige oder nierenförmige Schlitze, bzw. Durchstromkanäle 61 mit der gleichen Wirkungsweise der Kanäle 55 vorgesehen sind. Jeder Schlitz 61 wird von einer hydrostatischen Anordnung gemäss der Fig. 9 begrenzt.
Im Betrieb einer mit der Scheibe der Fig. 22 und 23 versehenen Axialkolbenpumpe fliesst ein Teil des -Druckmediums in den Schlitzen 61 als Lecköl zwischen der äussersten Schicht 12 und der benachbarten Fläche der nicht gezeigten Laufbuchse 48 aus. Wie bereits bei der Fig. 9 erwähnt, ergibt sich infolge der ungleichen Kompression des Materials 12 eine Ölschicht ungleichmässiger Dicke zwischen den beiden Oberflä- chen. Selbstverständlich können auch die anderen beschriebenen Ausführungsbeispiele anstelle des gezeigten für die Schlitzplatte Verwendung finden.
Die Fig. 24 und 25 zeigen einen geänderten Gleitpuffer 52', welcher entsprechend den Erklärungen bei der Fig. 17 mit einem Gelenk 51 am Kolben 50 verbunden ist. Die rechte Fläche des Gleitpuffers 52' gleitet auf der nicht gezeigten Scheibe 53. Der Gleitpuffer 52' der Fig. 24 enthält eine Lageranordnung, wie sie bereits aus der Fig. 9 hervorgeht. Das Druckmedium wird aus dem Zylinder über das Rohr 63 in den Kolben 50 und weiter über das Rohr 64 in den Gleitpuffer 52' geleitet. Das aus dem Rohr 64 austretende Druckmedium gelangt in den Spalt zwischen dem Gleitpuffer 52' und der Scheibe 53 und fliesst vom Rohr 64 nach aussen in die Höhlung des Körpers 44.
Die Fig. 26 zeigt eine weitere Modifikation des Gleitpuffers 52", welche zwei hydrostatische Anordnungen enthält, wie sie in der Fig. 9 beschrieben sind.
Die rechte Lageranordnung arbeitet mit der Scheibe 53 gemäss der Beschreibung der Fig. 24 und 25 zusammen. Die linke Anordnung gibt eine Ölschicht der gewünschten ungleichmässigen Dicke zwischen den beiden Komponenten des Gelenks 51. Die kleinen Luftöffnungen 65, welche zu einer auf der Kugelfläche des Gleitpuffers 52" angeordneten ringförmigen Ausnehmung
66 führen, verhindern die Erhöhung des Öldruckes in diesem Bereich. Eine Öldruckerhöhung führt zu einer
Reduzierung der Belastungskapazität des Gelenkes. Es wird darauf hingewiesen, dass alle anderen Formen- des beschriebenen hydrostatischen Lagers für die Gleitpuffer verwendet werden können, wobei besonders die Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 hierfür geeignet sind.
In der Fig. 27 besitzt das Lagerteil 1 eine Bohrung 70, welche das Öl zwischen die Oberfläche 3 des Konstruktionsteiles 2 und die Oberfläche 71 einer flexiblen Membrane 72 führt. Eine kleine Öffnung 73 verbindet die Bohrung 70 mit der durch flexible Balge 75 abgeschlossenen Ausnehmung 74. Die Ausnehmung 74 gestattet die freie Bewegung der äusseren Kanten der Membrane 72. Das Druckmedium wirkt auf die gesamte Rückseite des flexiblen Teiles der Membrane 72.
Dagegen ergibt sich auf der Vorderseite ein Druckgradient. Die Nutzleistung ist eine Kraft, welche die Kante der Membrane in die gestrichelt gezeichnete Stellung auslenkt. Auf diese Weise wird eine Schmierschicht der gewünschten Konfiguration erreicht.