DD149329A1

DD149329A1 - METHOD AND DEVICE FOR SEALING THE HYDROSTATIC STORAGE OF A VERTICAL DRILLING SPINDLE

Info

Publication number: DD149329A1
Application number: DD21934280A
Authority: DD
Inventors: Eckart Freier; Volker Moebius; Lothar Jorke
Original assignee: Eckart Freier; Volker Moebius; Lothar Jorke
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1981-07-08
Also published as: DD149329B1

Abstract

Die Erfindung dient dem Ziel, eine Abdichtung nebst Oelrueckfuehrung anzuwenden, die sowohl den Leckoelverlust als auch die Verschmutzung der Spindellagerung weitestgehend verhindert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abdichtung der hydrostatischen Lagerung einer vertikalen Bohrspindel nebst Oelrueckfuehrung zu schaffen, wobei durch die Kombination bekannter und neuer Mittel sowohl das Leckoel aufgefangen und in den Kreislauf zurueckgefuehrt, als auch die Lagerung selbst gleichzeitig vor dem Eindringen von Schmutzteilchen geschuetzt wird. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass durch die Anordnung einer Scheibe auf der Bohrspindel das Leckoel gezwungen wird, in den Oelauffangring zu fliessen. Durch Druckluftzufuhr wird im Oelauffangring ein Ueberdruck erzeugt, der ueber ein Steigrohr das Oel in den Spindelstock zurueckgefoerdert. Die Vorrichtung ist so gestaltet, dass die Scheibe mit einem Labyrinthring und einer Lippendichtung kombiniert und axial hydrostatisch gelagert ist.The invention serves the purpose of applying a seal in addition to oil return, which largely prevents both the loss of leaks and the contamination of the spindle bearing. The invention has for its object to provide a method and apparatus for sealing the hydrostatic bearing of a vertical drill spindle along with Oelrueckfuehrung, with the combination of known and new means both the leak collected and recycled back into the cycle, as well as the storage itself before the penetration of dirt particles is protected. According to the invention this is achieved in that the leakage is forced by the arrangement of a disc on the drill spindle to flow into the oil collecting ring. Compressed air supply creates an overpressure in the oil collecting ring, which returns the oil to the headstock via a riser pipe. The device is designed so that the disc is combined with a labyrinth ring and a lip seal and stored axially hydrostatically.

Description

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Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren und Vorrichtung zur Abdichtung der hydrostatischen Lagerung einer vertikalen Bohrspindel.Method and device for sealing the hydrostatic bearing of a vertical drilling spindle.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung ist überall dort einsetzbar, wo vertikale Arbeitsspindeln in hydrostatischen Radiallagern dreh- und axial verschiebbar gelagert werden und das Lecköl zurückgeführt werden muß.The invention can be used wherever vertical work spindles in hydrostatic radial bearings rotatably and axially displaceable and the leak oil must be returned.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In der DE AS 22 OO 96I ist eine hydrostatische Dichtungsanordnung offenbart, die zwischen der drehbar, gelagerten Spindel einer Werkzeugmaschine und dem diese aufnehmenden Spindelstock mit einem flüssigkeitsdicht auf der Spindel befestigten, mit dieser drehbaren, ringförmigen Gegendruckorgan,das wenigstens eine Lagerfläche aufweist, die sich senkrecht und radial auswärts zur Spindel erstreckt. Weiterhin wird durch ein poröses hydrostatisches Dichtlager Druckluft zugeführt, die ein Durchsickern der zur Schmierung und/oder Kühlung dienenden Flüssigkeit verhindern soll. Der Nachteil dieser Lösung besteht vor allem darin, daß bei Einsatz in einer vertikalen Arbeitsspindel bei Stillstand derselben, wenn auch der Luftstrom ausgeschaltet ist, das Öl durch die Wälzlager hindurch, um das Gegendruckorgan herum, bzw. durch die porösen Lager aus der Spindel heraustreten kann.In DE AS 22 OO 96I a hydrostatic seal arrangement is disclosed, which between the rotatably mounted spindle of a machine tool and this accommodating headstock with a liquid-tight mounted on the spindle, with this rotatable, annular counter-pressure member having at least one bearing surface extending extends perpendicular and radially outward to the spindle. Furthermore, compressed air is supplied through a porous hydrostatic sealing bearing to prevent seepage of the fluid used for lubrication and / or cooling. The disadvantage of this solution is, in particular, that when used in a vertical work spindle at standstill, even if the air flow is turned off, the oil through the bearings can pass through the counter-pressure member, or through the porous bearings from the spindle ,

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung dient dem Ziel, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abdichtung der hydrostatischen Lagerung einer vertikalen Bohrspindel nebst Ölrückführung, die in ihrer Lagerung sowohl drehbar als auch axial verschiebbar ist, anzuwenden, die sowohl den Leckölverlust als auch die Verschmutzung der Spindellagerung weitestgehend verhindert.The invention aims to provide a method and a device for sealing the hydrostatic bearing of a vertical drilling spindle together with oil return, which is both rotatable and axially displaceable in their storage, which largely prevents both the leakage oil loss and the contamination of the spindle bearing.

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Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der in der Charakteristik der bekannten technischen Lösung beschriebene Mangel, bezogen auf die vorliegende Erfindung, läßt sich auf folgende Ursachen zurückführen.The deficiency described in the characteristic of the known technical solution, related to the present invention, can be attributed to the following causes.

Die Lagerdichtung ist, wie bereits gesagt, nicht für einen Einsatz an einer vertikalen Spindel geeignet.The bearing seal is, as already said, not suitable for use on a vertical spindle.

Um diesen Mangel zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abdichtung der hydrostatischen Lagerung einer vertikalen Bohrspindel nebst Glrückführung und die Bohrspindel in ihrer Lagerung sowohl dreh- als auch axial verschiebbar ist, unter Verwendung eines Labyrinthringes in Verbindung mit einer Lippendichtung, einem Luftstrom und einemülauffangring, zu schaffen, wobei durch die Kombination bekannter und neuer Kittel sowohl das Lecköl aufgefangen und in den Kreislauf zurückgeführt, als auch die Lagerung selbst gleichzeitig vor dem Eindringen von Schmutzteilchen geschützt wird.To overcome this deficiency, the invention has the object, a method and apparatus for sealing the hydrostatic bearing a vertical drilling spindle together with Glückführung and the drill spindle in their storage both rotationally and axially displaceable, using a labyrinth ring in conjunction with a lip seal, an air flow and a rinsing ring, whereby the combination of known and new smocks both captures and recirculates the leaked oil and at the same time protects the storage itself from the ingress of dirt particles.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß durch die Anordnung einer Scheibe auf der Bohrspindel das Lecköl gezwungen wird, in den Ölauffangring zu fließen. Weiterhin wird mit der Beaufschlagung des Druckölstromes für die hydrostatische Lagerung gleichzeitig eine Druckluftzuführung in die Labyrinthdichtung vorgenommen, so, daß einerseits im Ölauffangring ein Überdruck erzeugt wird, der das sich dort sammelnde Lecköl über ein Steigrohr in den Ölsumpf des Spindelstockgehäuses zurückfördert. Andererseits dient ein Teil des Luftstromes dazu, ein Eindringen von Schmutzteilchen in den Ringspalt zwischen Bohrspindel und Ölauffangring und damit in die Lagerung zu verhindern.According to the invention this is achieved in that the leakage oil is forced by the arrangement of a disc on the drill spindle to flow into the oil collecting ring. Furthermore, a pressurized air supply in the labyrinth seal is made at the same time with the application of the pressure oil flow for the hydrostatic bearing, so that on the one hand in the oil trap an overpressure is generated, which promotes the accumulating there leak oil through a riser into the oil sump of the headstock housing. On the other hand, a part of the air flow is used to prevent penetration of dirt particles into the annular gap between the drill spindle and the oil collecting ring and thus into the storage.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dabei so gestaltet, daß eine Scheibe mit einem Labyrinthring so zusammengefügt ist, daß in den zur Bohrspindel offenem Hohlraum eine Lippendichtung einsetzbar ist und die Scheibe axial ebenfalls mittels eines hydrostatischen Lagers gehalten ist.The device for carrying out the method is designed so that a disc is assembled with a labyrinth ring so that in the open cavity for drilling a lip seal is used and the disc is axially also held by a hydrostatic bearing.

Dieses Axiallager ist mittels eines Zentrierringes, eines Distanz- und eines Zwischenringes mit dem Ölauffangring am unteren Ende des Spindelstockgehäuses fest angeordnet.This thrust bearing is fixed by means of a centering ring, a spacer and an intermediate ring with the oil collecting ring at the lower end of the headstock housing.

Zum Aufbau des Luftüberdruckes im Ölauffangring ist der Ringspalt zwischen Bohrspindel und Ölauffangring enger ausgeführt als zwischen Ölauffangring und Labyrinthring. «To build up the excess air pressure in the oil-collecting ring, the annular gap between the drilling spindle and the oil-collecting ring is made narrower than between the oil-collecting ring and the labyrinth ring. "

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Vorteilhafterweise ist die Kombination Scheibe - Labyrinthring bei Drehung der Bohrspindel allein durch die Anlegekraft der Lippendichtung an der Bohrspindel in der hydrostatischen Axiallagerung frei drehbar.Advantageously, the combination disc - labyrinth ring is freely rotatable upon rotation of the drill spindle solely by the application force of the lip seal on the drill spindle in the hydrostatic thrust bearing.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:

Fig. 1: eine Prinzipskizze der Vorrichtung, Fig. 2: eine Prinzipskizze des Ölkreislaufes und Fig. 3: eine Prinzipskizze einer Variante des Ölkreislaufes.Fig. 1: a schematic diagram of the device, Fig. 2: a schematic diagram of the oil circuit and Fig. 3: a schematic diagram of a variant of the oil circuit.

Pie Bohrspindel 1, Fig. 1, ist mittels des hydrostatischen Radiallagers 2 im Bohrspindelstockgehäuse 3 gelagert. Ein Lippendichtung 4- ist in einem Labyrinthring 5 eingesetzt und mit diesem an einer Scheibe 6 fest angeordnet. Diese Kombination ist auf die Bohrspindel 1 aufgeschoben. Die Scheibe 6 ist mittels eines hydrostatischen Axiallagers 7 drehbar, jedoch axial unverschiebbar gelagert. Das Axiallager 7 selbst ist einerseits in einem Zentrierring 8 und andererseits in einem Zwischenring 10 angeordnet, zwischen denen sich ein Distanzring 9 befindet. Mittels eines Ölauffangringes 11 sind die Ringe 8; 9; 10 am Bohrspindelsteckgehäuse 3 befestigt und zur Bohrspindel 1 zentriert.Pie drilling spindle 1, Fig. 1, is mounted by means of the hydrostatic radial bearing 2 in the Bohrspindelstockgehäuse 3. A lip seal 4- is inserted in a labyrinth ring 5 and fixed to a disc 6 with this. This combination is pushed onto the drill spindle 1. The disc 6 is rotatable by means of a hydrostatic thrust bearing 7, but mounted axially immovable. The thrust bearing 7 itself is arranged on the one hand in a centering ring 8 and on the other hand in an intermediate ring 10, between which a spacer ring 9 is located. By means of an oil collecting ring 11, the rings 8; 9; 10 attached to the Bohrspindelsteckgehäuse 3 and centered to the drill spindle 1.

Im Ölauffangring 11 ist ein Luftzuführrohr 12 angeordnet, dessen Ausgangsöffnung in den Ringspalt zwischen Labyrinthrine 5 und Ölauffangring 11 mündet. Weiterhin ist im Ölauffangring 11 ein Steigrohr 13 angeordnet, das senkrecht nach oben in das Bohrspindelstockgehäuse 3 führt und über dem Ölsurapf 20 endet.In the oil collecting ring 11, an air supply pipe 12 is arranged, whose outlet opening opens into the annular gap between Labyrinthrine 5 and oil collecting ring 11. Furthermore, a riser 13 is disposed in the oil collecting ring 11, which leads vertically upwards into the Bohrspindelstockgehäuse 3 and ends above the Ölsurapf 20.

Ein Saugrohr 14 verbindet den Ölsumpf 20 des Bohrspindelstockes 3 mit dem Ölbehälter 15 der Hydraulikstation. Zu dieser Station gehören weiterhin eine Pumpe 16, ein Kühler 17, Ölleitungen, denen ein Drosselventil 18 und eine Strahlpumpe 19 zugeordnet sind.A suction pipe 14 connects the oil sump 20 of the Bohrspindelstockes 3 with the oil tank 15 of the hydraulic station. To this station further includes a pump 16, a cooler 17, oil lines, which a throttle valve 18 and a jet pump 19 are assigned.

In der Saugleitung 14, Fig. 3. kann ein Drosselventil 21, das über einen Schwimmer verstellbar ist, angeordnet sein.In the suction line 14, Fig. 3., a throttle valve 21, which is adjustable via a float, may be arranged.

Die Wirkung ist:The effect is:

Während des Betriebes der Bohrspindel 1 strömt das Drucköl des hydrostatischen Radiallagers 2 teilweise in das Bohrspindelstockgehäuse 3 und teilweise in den Raum zwischen Zentrierring 8 und Scheibe 6.During operation of the drill spindle 1, the pressure oil of the hydrostatic radial bearing 2 flows partly into the Bohrspindelstockgehäuse 3 and partly in the space between the centering ring 8 and disc. 6

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Von da aus gelangt es zusammen mit dem Öl des hydrostatischen Axiallagers in den Raum zwischen Scheibe 6, Distanzring 9 und Zwischenring 10 und sammelt sich zuletzt im Ölauffangring 11.From there it passes together with the oil of the hydrostatic thrust bearing in the space between disc 6, spacer ring 9 and intermediate ring 10 and collects last in the oil collecting ring eleventh

In den Raum zwischen Ölauffangring 11 und Labyrinthring 5 wird durch das Luftzuführrohr 12 Druckluft zugeführt. Durch den engen Ringspalt zwischen Ölauf fangring 11 und Bohrspindel 1 entv/eicht ein Teil der Druckluft, wodurch das Eindringen von Schmutzteilchen von außen in die Lagerung verhindert wird.In the space between the oil collecting ring 11 and labyrinth ring 5 12 compressed air is supplied through the air supply pipe. Part of the compressed air escapes through the narrow annular gap between the oil-collecting ring 11 and the drill spindle 1, which prevents the penetration of dirt particles from the outside into the bearing.

Durch den wesentlich größeren Teil der zugeführten Druckluft bildet sich im Ölauffangring 11 ein Luftüberdruck aus, mittels dessen das Lecköl durch das Steigrohr 13 in den Ölsumpf 20 des Bohrspindelstockgehäuses 3 gedruckt Wird. .Due to the much larger part of the supplied compressed air is formed in the oil collecting ring 11, an excess air pressure, by means of which the leak oil is printed through the riser 13 into the oil sump 20 of the Bohrspindelstockgehäuses 3. ,

Aus diesem Ölsumpf 20 wird das Öl über ein Saugrohr 14- zum Ölbehälter 15 der Hydraulikstation zurückgeführt.From this oil sump 20, the oil is returned via a suction pipe 14- to the oil tank 15 of the hydraulic station.

Durch die Drehung der Bohrspindel 1 erfolgt weiterhin eine Mitnahme der Kombination Scheibe 6 - Labyrinthring 5 durch die Anpreßkraft der Lippendichtung 4- an die Bohrspindel 1. Lediglich bei einer Axialbewegung der Bohrspindel 1 findet eine Relativbewegung zwischen der Lippendichtung 4· und der Bohrspindel 1 statt.Due to the rotation of the drill spindle 1, a takeover of the combination disc 6 - labyrinth ring 5 by the contact pressure of the lip seal 4 continues to the drill spindle 1. Only in the case of an axial movement of the drill spindle 1 does a relative movement take place between the lip seal 4 and the drill spindle 1.

Der Kühl- und Absaugkreislauf des Öles wird dadurch realisiert, daß aus dem Ölbehälter 15. mittels einer Pumpe 16 Öl zum Kühler 1? gefördert wird. Ein Teil des gekühlten Öles wird in eine Strahlpumpe 19 geleitet, die an die Saugleitung 14· angeschlossen ist. Mittels eines Drosselventils 18 in der Rückleitung kann die Saugleistung der Strahlpumpe 19 abgestimmt werden.The cooling and Absaugkreislauf of the oil is realized by the fact that from the oil tank 15 by means of a pump 16 oil to the radiator 1? is encouraged. A portion of the cooled oil is directed into a jet pump 19, which is connected to the suction line 14 ·. By means of a throttle valve 18 in the return line, the suction power of the jet pump 19 can be tuned.

Wird, wie in Fig. 3 gezeigt, in das Saugrohr 14 ein Drosselventil 21 eingeschaltet, das über einen Schwimmer verstellbar ist, wird das zusätzliche Ansaugen von Luft ausgeschlossen.If, as shown in Fig. 3, in the suction pipe 14, a throttle valve 21 is turned on, which is adjustable via a float, the additional suction of air is excluded.

Claims

invention claim

Method for sealing the hydrostatic bearing of a vertical boring spindle together with oil return, which is also axially displaceable in its support, whereby a labyrinth ring is used in conjunction with a lip seal, a flow of air and an oil collecting ring, characterized in that by the arrangement the disc (6) the leakage oil is forced to flow into the oil collecting ring (11) and that with application of the pressure oil flow for the
Storage (2) at the same time a compressed air supply into the labyrinth seal, so that on the one hand in the oil collecting ring (11), an overpressure is generated, which collects the there collecting leak oil on a riser. tube (13) in the headstock (3) promotes and thus re-circulates the circuit, and on the other hand, a portion of the air flow is used to prevent ingress of dirt particles in the storage.

2 · Device for carrying out the method according to item 1, characterized in that a disc (6) with a labyrinth ring (5) is assembled so that in the cavity to the spindle (1) open a
Lip seal (4 ·) can be used and the disc (6) axially also by means of a hydrostatic bearing (7) is held by means of a centering ring (8) and two other rings (9; 10) with the oil collecting ring (1.1) at the lower end of the headstock housing (3)
is arranged.

3. The device according to item 2, characterized in that the structure of the air excess pressure in the oil collecting ring (11) of the annular gap between the drill spindle (1) and oil collecting ring (11) is smaller than between oil collecting ring (11) and labyrinth (5).

4. Device according to item 2 and 3, characterized in that the
Combination disc (6) - labyrinth ring (5) upon rotation of the drill spindle (1) solely by the application force of the lip seal (4-)

on the drill spindle (1) in the hydrostatic thrust bearing (7) is freely rotatable.

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