DE1425057A1 - Vorrichtung zum reibungsfreien radialen Halten einer umlaufenden Welle in einem mit einem Gestell fest verbundenen feststehenden Teil - Google Patents

Vorrichtung zum reibungsfreien radialen Halten einer umlaufenden Welle in einem mit einem Gestell fest verbundenen feststehenden Teil

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DE1425057A1 DE19631425057 DE1425057A DE1425057A1 DE 1425057 A1 DE1425057 A1 DE 1425057A1 DE 19631425057 DE19631425057 DE 19631425057 DE 1425057 A DE1425057 A DE 1425057A DE 1425057 A1 DE1425057 A1 DE 1425057A1
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LANDIS GENDRON SA
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Description

  • Vorrichtung zum reibungsfrein radialen Halten einer umlaufenden Welle in einem mit einem Gestell fest verbundenen feststehenden Teil Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum reibungsfreien radialen Halten einer umlaufenden Welle in einem mit einem Gestell fest verbundenen feststehenden Teil.
  • Eine solche Vorrichtung lässt sich sowohl als Lager als auch als J?iihler für die Lage einer drehbaren Welle in Bezug auf ein feststehendes Teil verwenden, wobei der Rühler beispielsweise zur Steuerung einer Einrichtung für die automatische Unwuchtkorrektur dienen kann. Bei den vorteilhaftesten Ausführungsformen der Erfindung dient die Vorrichtung zugleich als Lager und als Unwuchtfühler, so dass man selbstauswuchtende, von mechanischer Reibung freie Lager herstellen kann.
  • Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Teil eine glatte Bohrung sowie mindestens eine ringförmige, mit Druckflüssigkeit gespeiste Kammer aufweist, die mit der Bohrung in Verbindung steht, wobei ein in dem feststehenden Teil vorgeschener ringförmiger Durchlass für das Fliessen der Druckflüssigkeit um die Welle in Strömungsrichtung hinter der Kammer und fUr ihre Entleerung an mindestens einem der Enden der Bohrung mindestens einen die Welle umgebenden durchgehenden ringförmigen engen Abschnitt ausweist Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der vorstehend erörterte enge ringförmige Durohlassabschnitt aus einem durch zwei quer zur Welle angeordnete, im wesentlichen parallele-ebene Flächen des teststehenden Teiles abgegrenzten engen Zwischenraum in Form einer dünnen Ringscheibe, der nach innen in die Bohrung und zum Aussenumfang hin in eine mit einer Druck flüssigkeitsquelle in Verbindung stehende ringförmige Kammer einmündet.
  • Die der vorerwähnten ringförmigen Kammer zugeführte 1)ruckfiussigkeit geht von dem Aussendurchmesser auf den Innendurchmesser des engen Zwischenraumes in Form einer dünnen Ringscheibe über. Die Druckflüssigkeitszufuhr erfolgt im wesentlichen also radial und ist über den ganzen Umfang der Druckflüssigkeitsringscheibe von dem Druckflüssigkeitsabfluss um die Welle herum, d.h. von dem Spielraum, abhängig, der an der betreffenden Stelle zwischen der Welle und dem Innenkreis der Druckfüssigkeitsringscheibe vorhanden ist.
  • Daraus ergibt sich, dass bei in der Bohrung dezentrierter Welle in dem engen Durchlass entsprechend der betreffenden radialen Richtung veränderbare Druckverluste entstehen, d.h. dass die durch die DruekfLussigkeit auf die Welle ausgeübten radialen Drücke auf der Seite der Welle, auf der der Spielraum gering ist, stärker sind als auf der diametral gegenüberliegenden Seite, auf der der Spielraum grösser ist.
  • Diese auf die Welle einwirkenden unterschiedlichen Drücke sind bestrebt, die Welle in ihrer Bohrung nachzuzentrieren, so dass man auf diese Weise ein von mechanischen Reibungen freies Lager herstellen kann, das den statischen und Drehkräften eine grosse Starrheit entgegenstellt.
  • Die gleichen unterschiedlichen Drücke können an der Welle, beispielsweise mit Hilfe von drei um 1200 gegeneinander versetzt in die Welle gebohrten und in die Zone der veränderbaren Drücke der Druckflüssigkeit einmündenden Kanäle, gemessen werden zwecks Steuerung einer automatischen Unwuchtausgleicheinrichtung. Auf diese Weise erhält man ein selbstauswuchtendes Lager, Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten, beispielsweise jedoch nicht beschränkend einige Ausführungsformen der Erfindung darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Àusfahrungsform der Erfindung, bei der die erfindungcgemässe Vorrichtung als von fester Reibung freies Lager für eine Welle dient, Fig. 2 einen radialen Schnitt nach der Linie II-II in Fig.1, Fig. 3 ein Diagramm der aufteilung der Drücke in der Vorrich tung nach Fig. 1, Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine andere Ausfahrungsform der Erfindung, bei der die erfindungsgemässe Vorrichtung als Pühler für eine automatische Unwuchtsausgleichvorrichtung dient, Fig. 5 und 6 radiale Schnitte nach der Linie V-V bzw. VI-VI in Pig. 4, Fig. 7 und 8 die Arbeitsweise des Unwuchtfühlers veranschaulichende radiale Schnitte, Fig. 9 einen Längsteilschnitt durch eine Variante von Fig. 4, Fig. 10, 11 und 12 eine andere Ausführungsform der Brfindung im -Längeschnitt, im Querschnitt bzwO in abgewickelter Teilansicht, Fig. 13 eine als Lager und als Unwuchtfühler verwendbare weitere Variante der Vorrichtung, Fig. 14 ein Diagramm der Aufteilung der Drücke in der Vorrichtung nach Fig. 13, Fig. 15 die Aufteilung der Drücke in einer Vorrichtung nach der Erfindung, bei der die Breite des Strömungsschlitzes für die Druckflüssigkeit nicht konstant ist, und Fig. 16 und 17 noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung sowie das entsprechende Diagramm der Drücke.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten einfachen Ausführungsform setzt sich das feststehende Teil aus zwei, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben 103, miteinander verbundenen Teilen 101-102 zusammen, in die eine die Welle 105 aufnehmende glatte Bohrung 104 gebohrt iste Die Bohrung weist eine ringförmige Ausnehmung 107 auf, die mit Druckflüssigkeit gespeist wird und die Welle 105 umgibt. Diese Ausnehmung 107 bildet einen ringförmigen engen Durchlass für die Druckflüssigkeit, der aus einem schmalen Zwichenraum in Form einer dünnen Ringscheibe besteht, der durch die beiden einander gegenüberlegenden parallelen ebenen Flächen 109 und 110 der feststehenden Teile 101-102 abgegrenzt ist.
  • Der enge Zwischenraum 107 mündet nach innen in die der Welle 105 gegenüberliegende Bohrung und an seinem Aussenumfang in eine ringförmige Speisungskammer 106 ein, die über eine Öffnung 108 an eine Druckflüssigkeitsquelle angeschlossen ist.
  • Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass die Breite des engen Zwischenraumes 107, d.h. die Dicke der Druckflüssigkeitsringscheibe von dem zwischen den Teilen 101-102 vorhandenen Spielraum, abhängig ist und dieser Spielraum durch Nachstellen dieser Teile auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann.
  • Das über die Öffnung los zugeführte Drucköl verteilt sich in der Speisungskammer 106, geht darauf radial in den engen Durchlass 107 hinein, wo es einen Druckverlust erfährt und durch den zwischen der Bohrung 104 und der Welle 105 bestehenden Spielraum hindurch zu zwei in den Teilen 101 und 102 vorgesehenen Rückflussnuten 11 und 112 hin abfliesst. Diese beiden Ruckflussnuten stehen über Kanäle 11S und 114 mit einem nicht dargestellten drucklosen Gefäss in Verbindung0 Bei, beispielsweise nach unten, dezentrierter Welle 105 ist die in dem zwischen der Bohrung 104 und der Welle 105 vorhandenen Spielraum mögliche Zufuhr in einer senkrechten. radialen Ebene nach unten geringer als nach oben. In Fig. 2, die diesen radialen Schnitt darstellt, sind die mehr oder weniger starken radialen Ölzufuhren in der Druckflüssigkeitsringscheibe 107 durch mehr oder weniger dicke Pfeile 115 angegeben. Daraus ergibt sich, dass die Druckverluste in der Einengung nach unten, wo die Zufuhr geringer ist, kleiner sind als nach oben, wo die Zufuhr grösser ist, d.h., dass ein Druckgefälle entsteht, das bestrebt ist, die Welle anzuheben und sie folglich nachzuzentrieren. In Fig. 3 ist die Aufteilung der Drücke an den einander diametral gegenüberliegenden beiden Erzeugenden an der Oberseite und an der Unterseite der Welle dargestellt.
  • Wenn PO der Speisungsdruck des Drucköls ist und, wenn P und p jeweils die Druckverluste an dem oberen bzw. unteren Radius 1071-1072 des Schlitzes sind, betragen die Drücke an den Ausgängen 1161-1162 des Schlitzes jeweils: P1 = P0 - P bzw. P2 = P0 - p, also P2 = P1. Da die Nuten 111 und~112 unter atmosphärischem Druck (oder zumindest unter gleichem Druck) stehen, nimmt der Druck von den Stellen 1161-1162 bis zu diesen Nuten gleichmässig ab und ist die Oberfläche des Kräftedreiecks der unteren Erzeugenden grösser als die des Kräftedreiecks der oberen Erzeugenden.
  • Es zeigt sich also, dass, sobald die Welle sich bei Stillstand oder in Drehbewegung dezentrieren will, sie sofort zur Mitte der Bohrung zurückgeführt wird, was gleichbedeutend mit einem von mechanischer Reibung freien Lager ist.
  • Die um die Welle herum entsprechend ihrer Dezentrierung einen steten und veränderbaren Druckverlust schaffende Vorrichtung nach der Erfindung kann als Quelle für einen eine Selbstauswuchteinrichtung steuernden Druckfühler verwendet werden. Dazu genügt das Bohren einer Reihe von radialen Kanälen in die Welle, beispielsweise von drei um 1200 gegeneinander versetzt angeordneten Kanälen, wie sie in Pig. 2 bei 22 gestrichelt dargestellt sind, die gegenüber dem Schlitz 107 (in den Spielraum zwischen Bohrung und Welle) einmünden.
  • Eine solche Selbstauswucht- oder Unwuchtausgleicheinrichtung ist in Fig. 4, 5 und 6 dargestellt und nachstehend beschrieben.
  • Das Teil, dessen Unwucht ausgeglichen werden soll, ist in der Zeichnung durch ein ringförmiges zylindrisches Teil (Fig. 4 und 5) schematisch dargestellt, das mit einer Welle 2 fest verbunden ist, die in einem üblichen Lager 3 drehbar angebracht ist. Die Achse der drehbaren Welle verläuft horizontal, wobei das ringförmige Teil 1 auf dem Ende der Welle mittels einer Art Nabe angebracht ist, die den aktiven Teil der im ganzen mit 4 bezeichneten Unwuchtausgleichvorrichtung bildet. Diese Vorrichtung enthält zwei gleiche Ringscheiben 5, 6, zwischen denen ein Ring 7 eingeschlossen ist, wobei die aus diesen drei Teilen bestehende Einheit durch eine auf das mit Gewinde. versehene Ende der Welle geschraubte Mutter 9 gegen einen Ring 8 gespannt wird, der durch Aufschrumpfen mit der Welle 2 drehfest verbunden ist.
  • Der durch die zylindrische Oberfläche des Endes der Welle 2, die zylindrische Innenfläche des Ringes 7 und die beiden einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Ringscheiben 5 bzw. 6 abgegrenzte ringförmige Raum bildet eine Ringkammer mit rechteckigem Querschnitt, in der drei aus drei zylindrischen Rollen 11, 12, 13 bestehende Ausgleichkörper angebracht sind. Die Rollen können sich in der Ringkammer frei verlagern, wobei ihr Durchmesser sehr wenig, d.h. um etwa 2/100 mm, kleiner als der Halbmesserunterschied der Welle und des Ringes 7 ist. Desgleichen ist die Länge Jeder Rolle sehr wenig, d.h. ebenfalls um etwa 2/100 mm, kleiner als der Abstand zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Ringscheiben 5 und 6.
  • Die drei Rollen 11, 12, 13 grenzen in der Ringkammer drei veränderbare Räume oder Ausgleichkammern 17, 18, 19 ab, die mit drei abgeknickten Leitungen 21, 22 bzw. 23 in Verbindung stehen,. die im Inneren der Welle 2 angebracht sind und an auf der zylindrischen Oberfläche der Welle im gleichen Abstand voneinander getrennt liegenden Stellen austreten, Gegen die zylindrische Innenfläche des Ringes 7 angeordnete Anschläge 14, 15, 16 begrenzen in positiver Weise die Verlagerung der Ausgleichrollen auf einen Kreisbogen von etwa 1200, damit ein und dieselbe Ausgleichkammer nicht zugleich durch zwei radiale Leitungen mit Druckflüssigkeit gespeist werden kann.
  • Ein feststehendes Teil 27 (siehe auch Sig. 5) umgibt die Wellemit geringem Spiel. Die vorerwähnten abgeknickten Leitungen münden in eine Bohrung 26 des Teiles 27 gegenuber einer-durchgehenden ringförmigen Zone ein, die aus dem schmalen Zwischenraum 28 besteht, der durch zwei parallele ringförmige ebene Flächen 31, 32 quer zur Welle abgegrenzt wird, die zu zwei mit Hilfe der Schrauben 36 gegen einen Distanzring 35 zusammengehaltenen Teilen 33 bzw. 34 gehören, die zusammen mit dem Distanzring 35 das feststehende Teil 27 bilden.
  • Der zwischen zwei radialen Ebenen enthaltene, einen sehr kleinen Winkel a'1 (Fig. 5) bildende Anteil des schmalen Zwischenraumes 28 verhält sich wie eine elementare radiale Einengung (radiale Grundeinengung).
  • Der Zwischenraum 28 mündet in eine Ringkammer 38 ein, die über eine Leitung 39 mit einer nicht dargestellten Flüssigkeitsquelle mit konstantem Druck, beispielsweise einer Druckölquelle, in Verbindung steht Zwei jeweils beiderseits des schmalen Zwischenraumes 28 in der Bohrung der Teile 33, 34 vorgesehene Ringnuten 41, 42 fangen das ueber die engen Durchlässe entlang der Welle entweichende Öl auf und führen es zu dem Behälter zurück.
  • Die vorstehend beschriebene Vorrichtung hat folgende Arbeitsweise: Wenn die Welle 2-einer mit ihr umlaufenden radialen Kraft, beispielsweise der durch eine Unwucht B bedingten kraft ausgesetzt wird, läuft ihre Achse 47 um eine (in Bezug auf die Achse 48 der Bohrung 26 dezentrierte oder nicht dezentrierte) Rotationsachse 46 (Fig. 7) um, die nicht mit der Achse 47 der Welle zusammenfällt.
  • Während einer vollen Umdrehung der Welle ist jede mit ihrem Aussenumfang ,verbundene und in der Nähe der die Rotationsachse 46 mit der Achse 47 der Welle verbindenden radialen Halbebene 49 (Fig. 7) gelegene Stelle durchschnittlich näher an der Bohrung 26 des feststehenden Teiles als eine in der Nähe der entgegengesetzten radialen Halbebene liegende Stelle, Der in der Leitung 22 und in der entsprechenden Kammer 18 zwischen den beiden Ausgleichrollen tl, 12 herrschende Druck steigt an, während der in den Leitungen 21, 23 und in den entsprechenden Kammern 19 und 17 herrschende Druck abnimmt, da der Ausflussquerschnitt für die Druckflüssigkeit zwischen der Welle 2 und den Bohrungen der Teile 33, 34 zu den Ringnuten 41, 42 hin in der Nähe der Leitung 22 abnimmt, während er in der Nähe der beiden anderen Leitungen 21, 23 allmählich zunimmt. Die Rollen 11 und 12 nähern sich der Rolle 13, d.h. sie verlagern sich in die einen Ausgleich der Unwucht herbeiführende Richtung.
  • Solange die Unwucht besteht, werden die Rollen in die einen Ausgleich dieser Unwucht herbeifuhrende Richtung verlagert.
  • Wenn die Unwucht ausgeglichen worden ist, fallen die Rotationsachse 46 und die Achse 47 der Welle 2 zusammen (Pig. 8), was: jedoch nicht bedeutet, dass sie sich auf der Achse 48 der Bohrung 26 des feststehenden Teiles befinden, was übrigens ohne Bedeutung ist. Wenn nämlich die Unwucht ausgeglichen worden ist, sind die Ausgleichrollen in Bezug auf das sie einschliessende ringförmige Teil unbeweglich, wobei der in Jeder der Kammern 17, 18, 19 herrschende Druck Jederzeit gleich dem-Druck ist, der in dem ringförmigen Spielraum zwischen der Welle 2 und der Bohrung 26 des feststehenden Teiles 27 an der Stelle herrscht, an der die entsprechende abgekniokte Leitung 21, 22 oder 23 am Aussenumfang der Welle einmündet. Sofern die Rotationsachse 46 der Welle in Bezug auf die Achse 48 der Bohrung dezentriert ist, verändert sich dieser Druck zyklisch, wobei aber sein durchschnittlidher Wert im Verlaufe jeder Umdrehung bei einer bestimmten Dezentrierung (nach Richtung und Grösse) der Achsen 46 und 48 konstant ist. Wenn die Welle 2 einwandfrei rund läuft, stimmen die durchschnittlichen Drücke in den drei Kammern überein und sind die drei Rollen nicht bestrebt, ihre Lage zu ändern, die für jede einzelne Rolle dieLage ist, bei der die Unwucht einwandfrei ausgeglichen ist. dieser Ausgleich wird also ohne Rücksicht darauf, wie die Dezentrierung-der Welle 2 gegenüber dem feststehenden Bezugsteil 27 sein mag, beibehalt$nO Bei der in Fig. 9 dargestellten Variante wurde der Zwischenraum 28 durch ein ringförmiges Teil 51 aus porösem Material, beispielsweise einem gesinterten Material, ersetzt, das zwischen den beiden Teilen 33 und 74 eingespannt ist0 Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist die gleiche wie die der Ausführungsform nach Fig. 4 bis 6o Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat die Einrichtung mit stetem Druckverlust in einem ringförmigen Schlitz oder einem porösen Ring lediglich die Aufgabe eines Dezentrierungsfühlers, da der Abstand zwischen dem Schlitz und den Ölabflussnuten im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform (s. Fig.3) gering ist, wobei der radiale Halt der Welle durch ein Aussenlager 3 von beliebiger Bauart gewährleistet ist0 Bei der in Fig. 10, 11 und 12 dargestellten Variante dient die Vorrichtung mit Schlitz ebenfalls nur als Dezentrierungsfühler für die Unwuchtkorrektur, jedoch wird der radiale Halt der Welle durch ein mit der Vorrichtung mit Schlitz kombiniertes Lager nach Art eines Lagers mit Flüssigkeitsreibung gewährleistet..
  • Das feststehende Teil besteht, wie bei der ersten Auæfahrungsform aus zwei Teilen 101-102, die jedoch aufeinander aufgeschrumpft sind, wobei zwischen ihnen der ringförmige Schlitz oder die dünne Ringaoheibe 107 sowie die ringförmige Speisungekammer 106 bestehen geblieben sind. Die beiden feststehenden Teile weisen ausserdem, wie in Fig. 1, zwei Ölrückflussnuten auf, wobei sie aber ausserdem mehrere, beispielsweise fünf, Hohlräume 117-118 aufweisen, die fünf Druckzonen bilden, die durch den durchgehenden Streifen 119, an dem der Schlitz 107 austritt, in Balbsonen aufgeteilt sind. Die Halbzonen oder Hohlräume 117-118 sind durch eie auf gleichem Druck haltende Überbrückungskanäle 120 paarweise miteinander verbunden und werden über auf der einen Seite in die Ringkammer 106 und auf der anderen Seite in die Hohlräume 118 einmündende Düsen 121 gespeist.
  • In den Teilen 101-102 sind zwischen den Hohlräumen 117 und 118 Längsnuten 122-123 vorgesehen, die in die Rückflussnuten 111-112 einmünden und die Ölverluste zwischen den aneinander angrenzenden Hohlräumen 117-118 zu diesen Rüokflussnuten leiten (siehe die abgewickelte Teilansicht der Innenseite des Lagers in Fig. 12).
  • Wie bei der in Fig. 4 dargestellten Ausfdhrungsform, sind in die Welle drei um 1200 gegeneinander versetzte radiale Kanäle 22 gebohrt, von denen ein Ende gegenüber dem Schlitz 107 austritt und deren anderes Ende in die Kammern der (in Fig. 10 nicht dargestellten) Unwuchtausgleichvorrichtung mit Rollen einmundet. Die Arbeitsweise der Unwuchtausgleichvorrichtung stimmt mit der anhand von i?ig. 4, 5 und 6 beschriebenen überein.
  • Die Arbeitsweise der Vorrichtung als Lager entspricht der eines Lagers mit Flüssigkeitsreibung, d. h. dass, sofern eine statische Kraft die Welle 105 nach unten (Fig. 11), zu dezentrieren versucht, der sich in den unteren Hohlräumen 1173 - 1174 und 1183 -1184 aufbauende Druck infolge des Unterschiedes der Spielräume am gesamten Aussenumfang der Welle stärker ist:als der Druck, der sich in den oberen Hohlräumen 1171 - 1181^aufbaut, und die Welle bestrebt ist, sich unter der Einwirkung der durch die Dezentrierung entstehenden unterschiedlichen Drücke erneut zu zentrieren0 Bei der in Fig. 13 dargestellten Variante weist die. Vorrichtung zwei Schlitze in Form einer dünnen Ringsoheibe 107 und 107',. die über durch einen Druckausgleichkanal .124 miteinander verbundene Ringkammern 106 und 106' mit Druckflüssigkeit. gespeist. werden. In diesem Falle kann das feststehende Teil aus drei Teilen 101-102-125 bestehen, die so zusammengebaut sind, dass zwischen ihnen die beiden dünnen Schlitze 107 und 107' entstehen.
  • Diese Ausführungsform hat gegenüber der in Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsform den Vorteil, dass sie ein glelchmässigenes Druokfeld (ig. 14) entstehen lässt und folglich eine erhebliohere Belastung des Lagers ermöglicht. Aus Fig. 14 ist ersichtlich, dass der Druck in einem gleichen Abschnitt zwischen den Schlitzen 107 und 107' nicht genau gleichmässig ist. Der Druck ist auf der Seite, auf der die Welle gegenüber dem Lager (obere Erzeugende in Fig. 14) den grössten Spielraum hat, in der Mitte etwas stärker, wobei er dagegen auf der Seite, auf der der Spielraum am kleinsten ist (untere Erzeugende), in der Mitte am schwächsten ist. Dieser Unterschied rührt aus der durch das Druck feld hervorgerufenen ringförmigen Druckflüssigkeitszufuhr her.
  • Es ist selbstverständlich, dass als Druckfühler dienende Kanäle 22 wie bei den vorgehenden Ausfahrungsbeispielen das Druckfeld auf eine nicht dargestellte Unwuchtausgleichvorrichtung übertragen können.
  • Gemäss einer anderen Ausführungsform kann man dem oder den Schlitzen in Form einer dünnen Ringscheibe eine an ihrem Aussenumfang veränderbare Breite geben, wobei die diese Ringscheibe bestimmenden Flächen 109 und 110 (Fig. 1) beispielsweise nicht genau parallel verlaufen.
  • In Pig. 15 ist nur das Diagramm der Drücke für diesen Fall dargestellt, wobei die gesamte Vorrichtung ansonsten mit der nach Fig. 1 übereinstimmt. Fig. 15 zeigt, dass der Schlitz 107 in seinem unteren Abschnitt breiter ist als in seinem oberen Abschnitt, so dass es möglich ist, die Welle 105 in ihrem Lager selbst dann zentriert zu halten, wenn auf sie eine permanente statische Kraft 21<' einwirkt. Da die Welle, wie in Pig. 15 angegeben, zentriert ist, stellt der Oberflächenunterschied zwischen dem unteren Druckdreieck 126 und ctem oberen Druckdreieck 127 eine auf die Welle einwirkende Kraft dar, die der gleichbleibenden Kraft 2P genau entgegenge etzt gerichtet ist und die Welle zentriert hält.
  • Ein solcher Schlitz von veränderbarer Breite (oder im Falle von Fig. 13 zwei Schlitze von veränderbarer Breite) verursacht eine Assymmetrie des Druckfeldes, was jedoch nicht das Arbeiten eines eine Unwuchtausgleichvorrichtung steuernden Druckfühlers verhindert, sofern man einen solchen anzuwenden wünscht Jeder der F.ühlkanäle 22 geht nämlich nacheinander an allen Abschnitten des Schlitzes vorbei, wobei der von diesen Fühlern angezeigte Druck nur von der Drehbewegung der Welle abhängig ist.
  • Fig'. 16 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der der stete Druckverlust um die Welle herum durch einen zwischen einer in einem feststehenden Teil 27a vorgesehenen konischen Bohrung und der Welle 2 bestehenden engen Durchlass erzeugt wird.
  • Der Unterschied zwischen dem grössten und dem kleinsten Durchmesser der konischen Bohrung beträgt einige Hundertstel eines Millimeters.
  • Nahe dem Ende desRinges 27a, an dem die konische Bohrung den grössten Durchmesser hat, wird die Druckflüssigkeit (vorzugsweise Öl) aus einer (nicht dargestellten) Quelle mit im wesentlichen konstantem Druck Po über einen Kanal 55 einer Ringnut 54 zugeführt. Die drei um 1200 gegeneinander versetzt in die Welle gebohrten Kanäle, wie beispielsweise der Kanal 22, treten am Aussenumfang der Welle in der Nähe der Stelle aus, an der die konische Bohrung des Ringes den kleinsten Durchmesser hat, Da der Spielraum sich entlang der Bohrung linear verändert, ist der Druckverlust, den die Druckflüssigkeit je Längeeinheit erfährt, in einem schmalen Sektor um eine diametrale Halbebene herum nicht konstant, sondern nimmt in Strömungsrichtung der Druckflüssigkeit zu. Ausserdem ist die Veränderung des Druckverlustes je Längeneinheit zwischen zwei gegebenen Querschnitte ebenen um so grösser, je grösser das Verhältnis zwischen dem Spielraum am Oberstromende und dem Spielraum am Unterstromende ist. Nun ist dieses Verhältnis in einem zwischen zwei benachbarten diametralen Halbebenen enthaltenen schmalen Sektor um so grösser, Je mehr sich die Welle in der Nähe dieser diametralen Ebenen der Bohrung genähert hat. Daraus ergibt sich, dass beispielsweise' im Palle von Fig0 16, in der die Welle nach oben dem zentriert ist, die die Drücke an einer gegebenen Stelle darstellenden Kurven die in Fig, 17 wiedergegebene Gestalt haben, in der die Kurve A der oberen Hälfte von Fig. 16 und die Kurve B ihrer unteren Hälfte entspricht. In der Querschnittsebene, in der die Kanäle, wie beispielsweise der Kanal 22, am Aussenumfang der Welle austreten, verfügt man also über einen möglicherweise erheblichen Druckunterschied P, der bestrebt ist, die Welle in ihrer Bohrung nachzuzentrieren und die Verlagerung der Ausgleichrollen der Unwuchtausgleichvorrichtung zu bewirken.
  • Bei einer praktischen Verwirklichung der in Fig. 1 bis 15 dargestellten Ausfuhrungsformen beträgt der Spielraum zwischen den Flächen des Schlitzes ein Zehntel eines Millimeters (O, 1 mm) + 15 µ.
  • Die in Fig. 4 dargestellte Unwuchtausgleichvorrichtung besteht im wesentlichen aus drei Rollen, die sich zwischen zwei zylindrischen Plächen, d.h. einer inneren und einer äusseren, abwälzen, deren Achse mit der der Welle zusammenfällt und die seitlich durch zwei zur Rotationsachse der Welle senkrechte Ebenen verschlossen sind.
  • Wenn DI = Durchmesser der äusseren zylindrischen Fläche D2 = Durchmesser der inneren zylindrischen Fläche d = Durchmesser der Rollen, so erhält man Dl - D2 = a + 0,02 mm.
  • 2 Die Toleranz für diese 0,02 mm beträgt + 5 µ.
  • Wenn L = Abstand zwischen. den beiden parallelen Ebenen 1 = Länge der Rollen, so erhält man: L = 1 + 0,02 mm.
  • Die Toleranz für diese 0,02 mm beträgt + 5 yu.
  • Bei dieser Ausführungsform beträgt die Masse jeder der Rollen 40 g, wobei ihr Durchmesser sowie ihre Länge je 20 mm beträgt.
  • Der Durchmesser des inneren Zylinders, auf dem die Rollen sich abwälzen, beträgt 110 mm.
  • Unter diesen Bedingungen beträgt die korrigierbare Unwucht 170 g cm.
  • Bei einer Variante dieser Ausfahrungsform betragen der Durchmesser und die Lange der Rollen je 30 mm, der Durchmesser des inneren Zylinders, auf dem sie sich abwälzen, 160 mm und die maximale Ausgleichsleistung 800 g x cm.
  • Als Druckflüssigkeit verwendet man Öl bei einem konstanten Druck von 4 bis 8 kg/cm2 mit einer Viskosität von 10 Zentistoke, wobei die erforderliche Zufuhrleistung in der Grössenordnung von 1 1/min liegt.
  • Patentansprüche:

Claims (9)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum reibungsfreien radialen Halten einer umlaufenden Welle in einem mit einem Gestell fest verbundenen feststehenden Teil dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Teil (102, 101) eine glatte Bohrung (104) sowie mindestens eine ringförmige, mit Druckflüssigkeit gespeiste Kammer (106) aufweist, die mit der Bohrung in Verbindung steht, wobei ein in dem feststehenden Teil vorgesehener ringförmiger Durchlass für das Fliessen der Druckflüssigkeit um die Welle (105) in trömungsrichtung hinter der Kammer (106) und für ihre Entleerung an mindestens einem Ende (111 oder 112) der Bohrung mindestens einen die Welle umgebenden durchgehenden ringförmigen engen-Abschnitt (107) aufweist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige enge Durchlassabsohnitt (107) für die Druckflüssigkeit aus einem durch zwei quer zur Welle angeordnete, im wesentlichen parallele ebene Plächen des feststehenden Teiles abgegrenzten schmalen Zwischenraum in Borm einer dünnen Ringscheibe besteht, der nach innen in die Bohrung (104) und zum Aussenumfang hin in eine mit einer Druckflüssigkeitsquelle in Verbindung stehende Ringkammer (106) einmündet.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die feststehende Bohrung (26) mit der Welle (2) zwischen der Welle und dem feststehenden Teil (27) einen ringförmigen engen Abflussdurchlass für die Druckflüssigkeit bildet.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) mit mindestens drei in Bezug auf den schmalen Zwischenraum (107 bzw. 28) winkelmässig im gleichen Abstand voneinander angeordneten Druckfühler (21, 22, 23) versehen ist, die eine Unwuchtausgleicheinriohtung steuern, die Ausgleichkörper (11, 12, 13) enthält, die in einer mit der Welle (2) drehfest verbundenen Ringkammer verlagerbar sind0 5.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige enge Durchlass für die Druckflüssigkeit zwei in axialer Richtung voneinander getrennt angeordnete und je durch zwei quer zur Welle (105) angebrachte, im wesentlichen parallele ebene Flächen des feststehenden Teiles (101, 102, 125) abgegrenzte schmale Zwischenräume (107, 107') in Form von dünnen Ringscheiben enthält, die nach innen in die Bohrung und zum Aussenumfang hin in zwei Ringkammern (106, 106t) einmünden, die miteinander und mit einer Druckflüæsigkeitsquelle in Verbindung stehen.
  6. 6o Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der enge ringförmige Durchlass aus mindestens einem Ring (51) aus porösem Material besteht, der von einem mit einer Druckfl-üssigkeit in Verbindung stehenden ringförmigen Raum (38) umgeben ist.
  7. 7. Vorri,chtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass-der enge Strömungsdurchlass für die Druckflussigkeit aus einem schmalen Zwischenraum besteht, der zwischen der Welle (2) und einer in dem feststehenden Teil (27a) vorgesehenen konischen Bohrung (53) vorhanden ist, wobei das Ende der konischen Bohrung mit dem grössten Durchmesser in eine an eine Druckflussigkeitsquelle angeschlossene Ringnut (54) einmündet.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den oder die schmalen Zwischenräume (107) abgrenzenden ebenen Plächen (109, 110) des feststehenden Teiles (101, 102 bzw. 101, 102, 125) zueinander nicht parallel s'ind, so dass sie eine asymmetrische Aufteilung der durdh die Druckflüssigkeit auf die Welle ausgeübten Druckkräfte bewirken und somit eine auf die Welle einwirkende permanente statische Kraft ausgleichen.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die glatte Bohrung durch einen gebohrten Abschnitt verlängert ist, der in dem feststehenden Teil (101, 102) vorgesehene, winkelmässig im gleichen Abstand voneinander angeordnete und aus der den schmalen Zwischenraum (107) speisenden Ringkammer (106) mit Druckflüssigkeit gespeiste Hohlräume (117-118) aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4197061A (en) * 1977-12-27 1980-04-08 Boeing Commercial Airplane Company Rotary pneumatic vane motor with rotatable tubing contacted by vanes
DE4307870A1 (de) * 1993-03-12 1994-09-29 Mueller Georg Nuernberg Aerostatische Lagerung

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