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Lager, bei dem ein über den Umfang der Welle verteiltes Schmiermittel
unter Druck zugeführt wird und bei dem die Belastung des Lagers steuernd auf den
Querschnitt der Schmiermittelzuführung einwirkt Es ist bekannt, Lagerstellen für
bewegliche Körper zur- Erzielung geringster Reibung ein geeignetes Medium, wie Wasser,
Öl, Luft oder Dampf, unter Druck zuzuführen und damit eine metallische Reibung zwischen
Lager und beweglichem Körper, insbesondere einer Welle, einem Zapfen od. dgl., zu
verhindern, und die Reibung der metallischen Körper durch die innere Reibung des
Mediums, im folgenden »Schmiermittel« genannt, zu ersetzen.
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Um zu vermeiden, daß die tragende Schmiermittelschicht bei Belastung
an der betreffenden Stelle dünner oder ganz verdrängt wird, ist die Schmiermittelschicht
häufig in mehrere sogenännte Schmierpolster aufgeteilt.
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Bei derartigen Druckpolsterlagern sind Lösungen bekannt, den Druck
des Schmiermittels im Lager selbsttätig in Abhängigkeit von der Belastung zu regeln.
Dies kann erreicht werden durch Abfühlen der Lage der Welle (des Zapfens) bezüglich
der Lagermitte und einer durch die Abfühlorgane gesteuerten Zufuhr des Schmiermittels
in die einzelnen Zonen des Lagerumfangs. Eine solche Anordnung erfordert jedoch
mehrere getrennte und einzeln regelbare Zuführungen am Umfang der Lagerfläche.
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Es ist eine weitere Lösung bekannt, die Schmiermittelzuführung zu
den einzelnen Druckzonen des Lagers mit Rückschlagventilen auszustatten. Auch hier
ist eine willkürlicheAufteilung des Lagerumfangs in Druckzonen erforderlich.
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In anderen bekannten Lagern dieser Art wird das Schmiermittel durch
einen die Lagerfläche unterteilenden Ringspalt zugeführt, wobei, beispielsweise
mittels radial angeordneter elastischer Elemente oder mittels Folien in Verbindung
mit Drosselstellen, sich der Tragdruck des Schmiermittels im umgekehrten Verhältnis
zur Spaltbreite verändert.
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Diese bekannten Ausführungen erzielen zwar eine kontinuierliche Druckverteilung
über den Umfangsbereich des Lagers, erfordern jedoch zu ihrer Herstellung einen
teilweise erheblichen Aufwand. Einzelne Lösungen haben außerdem den Nachteil, daß
das Schmiermittel unter sehr erheblichem Druckverlust von der Pumpe zur Lagerstelle
gelangt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Lagers
zu ermöglichen, dessen Aufbau trotz der geforderten selbsttätigen Regelung des Schmierdruckes
einfach und dessen Wirkungsweise sicher und wirtschaftlich, d. h. ohne starken Druckverlust
zwischen Pumpe und Lager ist: Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Lager,
bei dem ein Schmiermittel unter Druck zugeführt und auf den Umfang der Lagerfläche
verteilt wird und bei dem die Belastung des Lagers steuernd auf den Querschnitt
der Schmiermittelzuführung einwirkt, dadurch gelöst, daß die in die Lagerfläche
übergehende Begrenzungsfläche eines in bekannter Weise der Schmiermittelzuführung
dienenden Ringspaltes mit veränderbarer Spaltbreite derart elastisch ausgebildet
ist, daß ein Ansteigen des Druckes im Schmiermittel den Spaltquerschnitt vergrößert.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der eine Seitenfläche
des Spalts bildende Teil des Lagers eine konzentrisch zur Lagerachse verlaufende
Einbuchtung, vorzugsweise eine Nut, auf, durch die der Querschnitt des Lagers an
einer Stelle nahe der Lauffläche des Lagers verringert wird. Ein besonderer Vorteil
des Lagers gemäß der Erfindung ist die unabhängig von einzelnen festen Druckzonen
kontinuierlich über den Lagerumfang wirkende Anpassung des Schmiermitteldruckes
an die Belastung. Besonders vorteilhaft läßt sich das Lager gemäß der Erfindung
bei sogenannten Magnetspeichertrommeln elektronischer Rechenmaschinen anwenden,
bei denen außerordentlich hohe Anforderungen. an die Lager gestellt werden. Zweckmäßigerweise
wird bei dieser Anwendung nicht die Welle der Trommel, sondern die Trommeloberfläche
selbst in den Lagern geführt.
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Die Erfindung ist an Hand eines durch Zeichnungen und Beschreibung
erläuterten Ausführungbeispiels
einer Trommellagerung dargestellt.
In den Zeichnungen ist Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Trommel mit
dem Lager gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Schnitt durch das Lager im nichtbelasteten
Zustand, Fig. 3 ein weiterer Schnitt durch das Lager im belasteten Zustand.
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Wie Fig. 1 zeigt, wird die Trommel 10 an ihren beiden Enden
durch zwei gleiche Lager geführt. Diese Lager bestehen aus den inneren Lagerplatten
14 und den äußeren Lagerplatten 16. Die inneren Lagerplatten 14 sind durch vier
Abstandsbolzen 18 bis 21 starr miteinander verbunden.
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Die zusammengehörenden inneren und äußeren Lagerplatten 14 und 16
sind durch passende Stifte oder Bolzen ebenfalls starr miteinander verbunden. Das
Längsspiel der Trommel 10 wird durch eine Scheibe 22 und einen durch Schrauben
26 befestigten Flansch 24 begrenzt, wie deutlicher aus Fig. 2 zu ersehen ist. Die
Welle 28 der Trommel 10 dient zum Antrieb der Trommel durch eine nicht gezeigte
Antriebsmaschine. Ein geeignetes Medium, z. B. Wasser, Ö11, Luft oder Dampf, wird
unter Druck durch die Rohrleitungen 30 und 31 (Fig. 1) als Schmiermittel jedem der
Lager zugeführt.
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In Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 gezeigt,
und zwar ist das Lager im nichtbelasteten Zustand dargestellt.
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Die Rohrleitung 30 (Fig. 2) ist mit der inneren Lagerplatte 14 verbunden
und fördert das Schmiermittel von der Pumpe zur Kammer 34. Die Kammer 34 besteht
aus einer ringförmigen Nut, die sich um den Umfang der Lagerplatte erstreckt, und
dient der Verteilung des Schmiermittels, das von der Kammer 34 durch einen radialen
Spalt mit einem breiten Teil 36 und einem schmalen Teil 38 zu dem Zwischenraum
40 zwischen den Lageroberflächen der inneren und äußeren Lagerplatten und der Oberfläche
der Trommel 10 gelangt: Die Teile 36 und 38 des Ringspaltes dienen als Belastungswiderstand
zwischen der Kammer 34 und dem Zwischenraum 40 zwischen der Lagerflächen. Wie unten
noch erklärt wird, bestimmt die Breite der öffnung des Spalts teilweise die zufließende
Schmiermittelmenge und steuert damit den Druck des Schmiermittels auf der Lauffläche
der Trommel.
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Das der Kammer 34 durch die Rohrleitung 30 zugeführte Schmiermittel
gelangt durch die Schlitze 36 und 38 über die Lagerfläche 40 schließlich zu den
Punkten 42 und 44 (Fig. 2). Das an Punkt 44 austreende Schmiermittel gelangt zwischen
der Fläche 45 der Unterlegscheibe 22 und der äußeren Lagerplatte 16 hindurch.
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Der Druck des in den Zwischenraum 40 zwischen den Lagerflächen
zugeführten Schmiermittels muß so groß sein, daß die Trommel 10 die angrenzenden
Flächen der Lagerplatten 14 und 16 nicht mehr unmittelbar berührt.
Es muß also im Zwischenraum 40 eine Kraft wirksam sein, welche den auf die Trommel
wirkenden Belastungskräften entgegenwirkt.
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In dem der Lauffläche der Trommel zugekehrten Teil der inneren Lagerplatte
ist eine ringförmige Nut 14a (Fig. 2) vorgesehen, deren eine Wand durch den Flansch
14 b gebildet wird. Nut 14 a und Flansch 14 b des linken Lagers sind auch in Fig.
1 sichtbar. Die Innenseite des Flansches 14 b (Fig. 2) bildet also eine Lagerfläche
für die Sauffläche der Trommel 10. Infolge der ringförmigen Nut 14a wirkt
der Teil 14c der Lagerplatte als elastisches Glied, das eine Bewegung des Flansches
14 b in axialer Richtung gestattet. Die Festigkeitseigenschaften des Teiles 14c
sind derart gewählt, daß die an die Trommel 10 angrenzende Lagerfläche des
Flansches nahezu parallel zur Trommel bleibt, selbst wenn der Flansch 14 b und der
Teil 14 c infolge seiner Elastizität eine gegenüber der Breite des Spaltes 36 verhältnismäßig
große Längenverschiebung erfahren.
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Im Ausgangszustand, d. h. wenn kein Schmiermittel durch die Rohrleitung
30 der Kammer 34 (Fig. 2) zugeführt wird, befindet sich der elastische Teil
14c in seiner Stellung am weitesten rechts. Wenn nun Schmiermittel unter Druck zugeführt
wird, so daß dieses durch den radialen Spalt 36, 38 in den Zwischenraum 40 gelangt,
wird der elastische Teil 14 c nach links bewegt, so daß der Flansch 14 b seine in
Fig. 2 gezeigte Normalstellung einnimmt. Beim Auftreten einer Belastung wird der
Zwischenraum40 an einem bestimmten Teil des Umfanges der Lauffläche verringert,
der Druck an dieser Stelle wird größer, und der elastische Teil 14c mit dem Flansch
14b wird in diesem Bereich des Lagerumfangs nach links gedrückt, so daß mehr Schmiermittel
zufließen kann und eine weitere Vergrößerung des Druckes erfolgt. Dies ist in Fig.3
veranschaulicht. Wird andererseits bei Entlastung der Zwischenraum 40 in einem bestimmten
Teil des Lagerumfangs vergrößert, so sinkt der Druck, und der Flansch und der elastische
Teil bewegen sich nach rechts. Dadurch wird die durch den Spalt 36, 38 in diesem
Lagerbereich zufließende Schmiermittelmenge gedrosselt und der Druck weiter reduziert.
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Wenn die Trommel nahezu zentrisch in den Lagerplatten 14 und 16 läuft,
wie in dem Querschnitt von Fig. 2 gezeigt, ist der zwischen der Kammer 34 und den
Lagerflächen auftretende Druckabfall über den Umfang des Ringspaltes 36, 38 nahezu
konstant. Dieser normale Fluß . im Spalt 36, 38 bewirkt also einen normalen Druck
in seitlicher Richtung, so daß auf den Teil 14c eine normale Kraft ausgeübt wird.
Daher befinden sich der Flansch 14 b und der Teil 14 c in der in Fig. 2 gezeigten
Lage.
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Fig. 3 zeigt das Lager im belasteten Zustand, wenn also die Trommel
nicht mehr zentrisch läuft. Der Querschnitt von Fig.3 veranschaulicht insbesondere
den Teil des Lagers unterhalb des belasteten Teils der Trommel. Der Zwischenraum
bei Punkt 40 wird geringer, so daß eine. Stauung des Schmiermittels stattfindet.
Der Druck im Zwischenraum 40 (Fig. 3) steigt an und ebenso der Druck im Spalt 38.
Der Druck im Spalt 38 wächst in Richtung gegen die Kammer 34 hin. Der Druckabfall
zwischen dem Zwischenraum 40 und der Kammer 34 hängt also von der Weite des Spaltes
ab.
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Die Steuerung in dem Teil des Spaltes 38, der unter dem Belastungspunkt
liegt, wirkt so als seitliche Kraft auf die Wände des Durchganges, d. h., der elastische
Teil 14 c und der Flansch 14 b (Fig. 3) werden nach links verschoben. Dadurch wird
der Querschnitt des Spaltes 38 vergrößert, so- daß mehr Schmiermittel hindurchtreten
kann. Der Druck des in den Zwischenraum 40 fließenden Schmiermittels wird
also erhöht, so daß eine Kraft entsteht, die die Trommel in ihre normale zentrierte
Lage zu drängen versucht.
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Es ist zu beachten, daß bei Verkleinerung des Zwischenraumes
40 bei Belastung der Trommel der Zwischenraum an dem diametral entgegengesetzten
Punkt vergrößert wird. Wie schon erwähnt, wird bei Vergrößerung des Abstandes zwischen
den Lagerflächen
über den normalen Abstand hinaus der Druck des
in diesem Zwischenraum befindlichen Schmiermittels und damit auch der Druck innerhalb
des Spalts vermindert. Der elastische Teil und der Flansch bewegen sich daher nach
rechts und verringern die zugeführte Schmiermittelmenge. Dies hat zur Folge, daß
sich der von dem Schmiermittel auf die Lagerfläche ausgeübte Druck weiterverringert,
so daß die Trommel wieder in ihre zentrische Lage gedrängt wird.
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Während ein übliches Lager ohne den elastischen Teil bei einer maximal
zulässigen Exzentrizität eine bestimmte Maximallast tragen kann, die sich bei Verringerung
der zulässigen Exzentrizität auch erheblich verringert, beeinflußt- eine Verringerung
der maximal zulässigen Exzentrizität bei dem elastischen Lager gemäß der Erfindung
die zulässige Maximallast nicht wesentlich. Das heißt also, der Einfluß der Belastung
auf die Exzentrizität ist bei dem beschriebenen elastischen Lager wesentlich geringer
als bei starren Lagern, obwohl der Aufwand für die elastische Ausbildung eines Teiles
des Lagers verschwindend gering ist. Die Maximallast (ohne Beachtung der Exzentrizität)
ist bei starren und elastischen Lagern etwa gleich.