DE1425077A1

DE1425077A1 - Druckmittellagerung

Info

Publication number: DE1425077A1
Application number: DE19631425077
Authority: DE
Inventors: Mohsin Mohamed Ezzat
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1962-02-16
Filing date: 1963-02-14
Publication date: 1972-04-06
Also published as: DE1425077C3; US3251633A; DE1425077B2; GB1027395A

Description

National Research Development Corporation, 1, Tilney -Street,

London .·». 1, England

Druckmittellagerung

Druckmittelgeschmierte Lagerungen haben vernachlässig-" bar kleine Reibungswerte und können erhebliche Legerdrücke aufnehmen. Aus diesem und aus anderen Gründen werden sie infolgedessen in steigendem l/aße insbesondere für ,»-erkzeugrn??schinen verwendet, auf welchem Fachgebiet sie insbesondere übereil dort bemerkenswerte Vorteile gegenüber herkömmlichen Lagerungen aufweisen, wo sie zwischen »erkzeugschlitten und darauf laufenden Teilen verwendet werden.

Die bisher bekannten druckmittelgeschmierten Lagerungen haben jedoch häufig eine schlechte Führungssteifigkeit, d.h. die Dicke der zwischen den Lagerungselementen befindlichen Jchmierochicht ändert sich zu stark mit den veränderlichen Lagerbelostungen. oollen hydrostatische Lagerungen bei hoher

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Lagerbelastung in den nunmehr in entwicklung befindlichen automatischen .Verkzeugmg schinen mit der erforderlichen Genauigkeit arbeiten, so muß dafür gesorgt werden, daß die i'ührungs-"steifigkeit derartiger Lagerungen verbessert wird.

Es ist bereits verschiedentlich versucht worden, die 2'ührungssteifigkeit von Druckmittellagerungen zu verbessern, bei welchen ein Druckmittel mit einem Anfsngsdruck P in einen ».strömungswiderstand konstanten «V'iders tandwert es H^ eingeführt wird und durch diesen hindurch in den Lagerspielraum gelangt. Dieser setzt dem durch ihn hindurchströmenden Strömungsmittel einen .Widerstand Hp entgegen. Der Druck des Druckmittels kurz vor Durchströmung des Lagerspielraums sei mit P, bezeichnet. Der Vviderstandswert Hp ändert sich bei derartigen Lagerungen im wesentlichen mit dem Druck P, , der seinerseits wiederum die Größe der Jeweiligen Lagerbelastung angibt. Im Zuge der soeben erwähnten Versuche zur Verbesserung der Führungssteifigkeit derartiger Lagerungen wurde schon vorgeschlagen, die Menge des durch die betreffende Lagerung strömenden Druckmittels im Sinne einer Konstanthaltung des .Viderstandswertes Rp und folglich einer Konstanthaltung des Lagerspiels so zu regeln, daß diese Druckmittel-Strömungsmenge die durch Belastungsschwankungen des Lagers verursachten Änderungen des Druckes P, in etwa ausgleicht. £ine derartige Regelung erfolgt im allgemeinen mittels ßundschiebern, durch welche das schmiermittel hindurchgeführt wird. Wach einem Vorschlag des

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britischen ./issenschaf tiers Dr. J.K. Royle wird der Widerst^ndswert L konstant gehalten, während die Drücke P, und P· in entgegengesetzten Richtungen auf einen Bundschieber einwirken, dessen Schieber folglich unter der kombinierten wirkung dieser beiden Drücke jeweils so eingestellt wird, daß die jeweils zugeführte Druckmittelmenge im Sinne einer Konstanthaltung des Verhältnisses Pv/P geregelt wird. In-

Q S

folgedessen müssen auch der ,Viderstandswert R₂ und das Lagerspiel ebenfalls konstant bleiben. Jundschieber haben leider insbesondere dann, wenn zwischen dem Schieber und dem Schiebergehäuse ruhende Reibung herrscht, ungünstige Verstelleigenschaften und außerdem hat das Druckmittel das Bestreben, an den Schieberbunden vorbeizulecken. Aus diesem Grunde zeigen derartige Bundschieber auch ein schlechtes dynamisches Ansprechvermögen, is besteht aber gerade die Forderung nach Druckmittellagerungen, mittels welcher Belastungsänderungen rasch und merkbar aufgenommen werden können und bei welchen die durch die jeweilige Lagerung hindurchgeführte Schmierini ttelmenge jeweils rasch und unter Verwendung von .einrichtungen geregelt wird, die unter Bedingungen ruhender Reibung keine nachteiligen betrieblichen eigenschaften aufv/eisen und auch die sonstigen i»echteile der jundschieberregelung nicht haben.

Die vorliegende Erfindung dürfte eine Lagerung beinhalten, welche die soeben erwähnte Forderung erfüllt. Die .Erfindung ist

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auf DrueRmittel-Lagerungssysteme'anwendbar, bei welchen die Strömung des von einer Druckmittelquelle zu einer Lagerungsstelle geführten Druckmittels mittels eines veränderbaren Strömungswiderstandes so geregelt wird, daß der Druck des Druckmittels an der Lagerungsstelle" auf ,einem ,jeweils gewünschten Wert gehalten wird. Aus diesem Grunde ist die Erfindung nicht nur auf Druckmittel-Lagerungssysteme anwendbor, bei weichen der /viderstandswert S^ so verändert wird, daß die jeweilige Schmiermittel-Strömungsmenge jeweils im Sinne einer Zonstantheltung des vViderstendswertes Kp proportional dem je-

i
weiligen Druck E, ist, sondern auch auf Lagerungen, bei welchen diese Strömungsmenge auf andere Vifeise gesteuert werden soll, beispielsweise im Sinne einer Gleichhaltung des Druckes P, mit einem anderen veränderlichen ,Druck oder einem Vielfachen eines solchen Druckes oder im Sinne einer Gleichhaltung einer Summe oder einer Differenz zwischen jeweils zwei anderen Drücken. Verschiedene Ausführungsformen von .Einrichtungen, welche diesen Erfindungsgedanken beinhalten, werden nunmehr unter Bez^g die anliegenden Zeichnungen im einzelnen beispielsweise schrieben. Üs stellen dar:

Figur" ^ "' ~" einen Mittellängsschnitt durch ein

hydrostatisches Lager nach der Erfindung, bei welchem der Druck des Druckmittels so gesteuert wird, daß das Lagerspiel unabhängig von veränderlichen Lagerbelastungen konstant gehalten wird,

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Figur Ά einem MittellSngssehnitt durcn ein©

andere AuäfünrtingsföriS eines iiydiösta tisönen Lägerä nsön- der Erfindung g^ündäätzlißn ähnlioiiei· Bauart wie aää in Figüt* 1 gezeigte

eines Mitteliängsäöhnitt duieS zwei miteinandSf köfflMriiei?te hydr^gtätiSöhe Lager üä§ii de? Stundung * "bei Welchefi die · Srlioktiiitteisttfomung diifön das eiiie ■iöiliägef iffi Sinne einer Eönstanthäitüfi des Lagefsliigiä ger'egelt wird j die Braelääitteistföaiüng düröE das ä aleiilagef iiü Sinne einer Gieiöhhäitüfig des in dgn BfüSfaäitteltasöneii BeidSr

Druökmitteidrüöke§

ein§n ili^öüäflgäSSfiäi^ii dürefi ein

stäiisen§§ iiagdi¹ Men der fflii z#ei 3rüeÄi^^§itäseh§n an enigeging§s§%zl§fi Seitön eine§ fä&äildi§a K6rpr§i feil WeieiieM die Sillffle dir in äen B§iden

Brü^ki

jeweils gleich, einem weiteren Jtettek gehalten wird,'.."'" ' -

. die Figuren 5 hydraulische öchaltschemen* welche . -

Ms 8

die nrit der in Figur 4 dargestell1>en,_{r ;}

Lageranordaung erisielbareii -fcecfeais^heii- _:. Vorteile erläutern und .

figur 9 eise grapMüche Darstellung, durch ^x

w@lehe die Arbeitsweise der in den fi-iuren 1 und 2 dargestellten fegeruagefi aaeh der Erfindung erläutert.

wird*

Das Jzig.ggfs|(iel 1 der in 3¹IgHr 1 der Zeichnungen gezeigten Lagerung iaäöh def ErfifläUnf wird dureh zwei einander gegenüberliegende efegse Fläöaeii 2 und 3 "bestitflmt* In der Fläcne 2 ist eine Briiöiöai-BijgitasGhe Φ ggtiildet» die über einen Kanal 5 ^i* Eäiaffl@r-i v§flüiidgfl iät, welöhe am einer Seite durch eine

iiäMüng, ölmüöh durch eine Metsllmeabran / begrenzt is-6« Jln@ äeheaatigeh bei S angedeutete Druckmittelliöf ort §in Bruelaaittsi üiit itönstäntem Sruck und hat, £ einen Kanal 9 fflit äe£ läioffler β yerbindung* i)er Kanal 9 ist Bei ΊΊ fest Mit eia@m äi§ Katamer S bildefiden KBicper ver-Bünden lind endigt in eiagr iüstrittsdüse 10* welche so in die Käimmer 6 einsiiMeti daß die ringfärfflige Büsenffiündungsfiäche 12 düreh einen ifalt 1| ^eräadgrbärer Breite von der

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!«embren 7 getrennt ist. Dieser Spalt. 13 stellt also eine Drosselstelle ,veränderlichen Durchgangsquerschnitts dar. An der von der Kammer 6 abgelegenen Seite der Membran 7 liegt eine Druckfeder 14 geringer -Steifigkeit an, deren .Federdruck mittels einer otellschrsube 15 einstellbar ist.Diese Druckfeder dient zur i.'inregelung des Ausgangswertes G^,p der Breite des Spaltes 1> i- einem Betriebszustand, bei welchem der Druck des in der Sch-nierrsitteltesche 4 befindlichen Druckmittels den nert l.ull hat und sich nickt den auf die Membran 7 einwirkenden Drücken überlagert, so d?3 diese.sich ausschließlich entsprechend ihrer ^igensteifij;ceit und den Drücken der auf sie einwirkenden Druckmittel einstellt.

.vird nn£e;iOTr.T_;en, äa£ die Steifigkeit der Llembr^n 7 den Abmessungen der Austrittsdüse 1C μηά der ursprünglichen 5reite G,,,-, des öpaltes 15 entsprechend einer nachstehend noch im einzelnen rnsugebenden Ableitung angepeit ist, so kann das iel innerhalb einer Grenze von - 5 /° seines Nennwertes

■constant gehr-Iten werden, wenn der Druck -Jr, -sich zwischen dem ü,1_rfache:i und den 0,3-fachen des konstanten Druckes ändert, mit welchem das Druckmittel von der Druckmittelquelle zugeführt wiri. Jede änderung der Lagerbelastung ändert auch den Druck B, und versucht dementsprechend die Größe des Lagerspiels 1 ebenfalls zu verändern. Sine Erhöhung der Lagerbelastung versucht, den Drucl: P, zu erhöhen und folglich des Lagerspiel zu verringern and umgekehrt. Steigt jedoch der

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.. : :^; ■ ■ t -■■■ .- --■■■■,■■■ ■■■■■■ ·

in der Kammer 6 Herrschende Druck P, an, so bewirkt das Ansteigen des auf die Membran 7 wirkenden Flüssigkeitsdruckes eine Vergrößerung des Spaltes 13 und^;infolgedessen eine Verstärkung der Sehmiermittelströmung ζμπι Lager im Sinne einer" Konstanthaltung des Lagerspiels 1. Die Membran 7 kommt infolgedessen in einer Stellung zur Ruhe, in welcher sie. einen breiteren Spalt 13 als vorher bestimmt. Sinkt die Lagerbelastung ab\, so vollzieht sieh ein Vorgang in entgegenge— setzter Richtung, d.h. die Membran 7 beult sich in die Kammea? 6 hinein aus und verringert infolgedessen den Spalt" 1J., Die· Folge ist,, daß in diesem Fall wiederum die Schmiermittel-Strömung zum Lager im Sinne einer Konstanthaltung des Lagerspiels1 verringert wird.

Die VSTirkungsweise der Anordnung wurde soeben als zeitliche Folge einzelner Vorgänge geschildert./ Es wird jedoch besOnders darauf hingewiesen, daß das Ansprechvermögen der Anordnung so schnell sein, muß, daß unter allen Umständen verhindert wird, daß die Größenänderungen des Spaltes 1-J so groß werden oder sich so lange Zeit fortsetzen, daß in die Arbeitsweise des. .Druckmittel-Lagerungssystems.,' von welchem das Lager einen Teil bildet, ein Fehler eingetragen wird.

Eine andere Ausführungsform einer Druckmittellagerung nach der Erfindung ist in Figur 2 der Zeichnungen dargestellt. Das' Lagerspiel 21 des Lagers wird auch bei dieser Ausführungsform

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der Erfindung wiederum durch ebene Flächen 22 und 23 bestimmt. Eine Druckmittelquelle 24 liefert ein unter konstantem Druck stehendes Druckmittel über einen zylindrischen Kanal 25 in eine, in der Flachs 22 gebildete Druckmitteltasche bzw. .Kammer 26., von wo das DruOTnn.ittel über den Lagerspielraum austritt.

Die Außenwandung der den Kanal 25 bildenden"Leitung ist mit Sehi-ebesitz innerhalb einer Bohrung einer Scheibe 27 verschiebbar- Diese .Scheibe ist mittels Schrauben 28 an dem, die Fliehe 22 bildenden Körper befestigt. Die den Kanal 25 bildende leitung ragt durch eine bewegliche Wandung, beispielsweise durch eine ßingmeabran 29 hindurch und ist an ■ dieser befestigt. Der Band der Singmembran ist zwischen einem Dichtungsring 30 und dem Außenflansch 31 eines Haltekörpers eingespannt. Auch der Dichtungsring und der Flansch des Haltekörpers sind mittels der Schrauben 28 an dem die Fläche 22 bildenden Körper befestigt, während sie mittels Schrauben an der Scheibe 27 befestigt sind. Die Ringmembran 29 unterteilt die Druckmitteltasche bzw. Kammer 26 in zwei völlig voneinander getrennte {Deilkammern 34 und 35» deren letztere durch eine in der Scheibe 27 angeordnete Entlüftungsbohrung mit der Außenatmosphäre Verbindung hat.

Die den Kanal 25 bildende Leitung kann infolge ihrer

Verschiebbarkeit innerhalb der Scheibe 27 und der Nachgiebig-

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keit der Eingmembran 29 eine begrenzte Axialverschiebung zur Druckmitteltasche 26 ausführen. Der mittlere Teil des Haltekörpers 32 ist schalenartig ausgebildet und in dem sehalen-'artig vorspringenden Teil mit Durchtrittsöffnungen versehen. In die Mitte des schalenartig vorspringenden Teils des Haltekörpers 32 ist mittels eines Gewindeschaftes 38 ein Ventilkörper 37 eingeschraubt, der ein scheibenförmiges Kopfstück aufweist. Der Schaft 38 liegt koaxial zu der axial verschiebliehen Leitung 25· Auf diese Weise wird wiederum eine Drosselöffnung veränderlichen Durchgangsquerschnitts in Form eines Spaltes 40 veränderlicher Breite gebildet, der sich zwischen der Mündung der Leitung 25 und dem Kopfstück 39 des Ventil-'körpers 37 erstreckt. Dieser Spalt kann wiederum vor Inbetriebnahme des Lagers durch entsprechende Verdrehung des Gewindeschaftes 38 eingestellt werden und die eingestellte relative Lage der Mündung der Leitung 25 und des scheibenförmigen Kopfstückes 39 des .Ventilkörpers kann sodann durch Anziehen einer Gegenmutter 4-1 gesichert werden.

Aus den Zeichnungen ist ohne weiteres ersichtlich, daß die in den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen dargestellten und oben beschriebenen Lagerungen nach der Erfindung eine gleiche wirkungsweise haben. Diese Wirkungsweise wird nunmehr nachstehend im einzelnen begrifflich abgeleitet.

In Tafel I sind die im Zuge der nachstehenden Ableitung gebrauchten Symbole im einzelnen erläutert. Die in Klammern

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angegebenen Zahlen stellen die Bezugsziffern derjenigen Teile dar, welche in den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen im einzelnen wiedergegeben sind. · ;

•renn der Lagerdruck gleich dem Atmosphärendruck ist (P-, =0), dann entspricht die Breite des Spaltes 13 bzw. 40 dem wert G . ί/ährend des Betriebes nimmt der Lagerdruck einen anderen Viert von P, an und der Wert G ändert sich in einen »vert G, so daß also

G= % ^{+ h}

wird. Der Strömungswiderstand des Spaltes 13 bzw. 40 entspricht dem

Außerdem ist

• Vü~ — I / = —Τ · V. p^ — I J ·

J3

^?b

Dann wird

Ρ— τ?- VtJ ~ LT / ······ V¹/

O τ»

c ist der Membran-Auslenkungswert, der sich aus der Aus lenkung der fembranmitte je Druckeinheit errechnet. Infolgedessen wird

6 = c .P_b .

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Tafel Ii

Formel- Zugehöriges Bauteil der erfindungsgemäßen symbol Druckmittellagerung

Dimension

Auslenkung der "beweglichen Wandung (Versehie— bungsweg der-Membranmitte je Druckeinheit)

Augenblickswert der Spaltbreite an der Drosselstelle (13, 40)

ursprüngliche Spaltbreite an der Drosselstelle (15 j. 40) bei einem Druck yon P^ = 0

Augenblickswert der Größe des Lagerspiels (}

cm^/kp

Nennwert des Lagerspiels (1, 2i)

Konstante des Widerstandswertes de,s Lager— Spiels (1, 21) ^ \ H>

Konstantre des Widerstandswertes des Spaltes an der Drosselstelle (12* 40) = E . * g3

Druckmitteldruck an diet Lager stelle, d.h. der in der Schmiermitteltasche der Lagerstelle herrschende Druckmitteldruck (4_t 26}

Unveränderlicher Druck der Druckmittelquelle (8_t 24)

Strömungsgeschwindigkeit - des Schmiermittels

Hydraulischer Widerstand des LagerSpielraums Xt,- 2?) . ;"

Hydraulischer Widerstand des Spaltes an der Drosselstelle (15, 40)

Konstrüktionskonstante des Spaltes an der Dtosselsteile (13, 40)

Konstrüktionskonstante des Lagerspielraums (1, 21)

Auslenkung der beweglichen Wandung (Verschiebungsweg der Membtanmitte)

Willkürlich gewählte Konstruktionskonstante für den Drosselstellenspalt (13, 40)

cm

cm	see
cm	cm.
k^
	sec

kp_

2 cm

kp

cm

cm sec

kp sec cmr

kp sec cur

dimensionslos

cm

dimensionslos

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Der Wert o muß außerdem die Gleichung

eriüllen, in welcher V eine willkürlich, gewählte, dimensionslose EbnstruktiOnskonstante darstellt. Infolgedessen wird

~n ' ~s

■"■.■"■" ■ . ί Aus den Slßiclhäingen. '(1) und (2) ergibt sich

IX JT-v

¹E" .

und

H_n ~ * 7

ist, worin Λ>und /5 zwei weitere Konstante darstellen, dann wird

H ³ P

s y. s

Aus Gleichung (3) kann ein Ausdruck abgeleitet werden,

TT

in welchem das Verhältnis -?|-als Funktion von tx, ß, P und P,

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/ir

erscheint. Es wurden Versuche mit Lagern entsprechend Figur der Zeichnungen ausgeführt, bei welchen ein an seiner Unterseite ebener und rechteckig begrenzter Körper durch den Lager-¹ Spielraum von einer ebenfalls ebenen Auflagefläche, getrennt ist. Die eigentliche Lagerfläche war bei diesem Lager 76 mm χ 28 mm groß und der Druck P₀ betrug 8,42 kp/cm . Als Membran 7 wurde eine Federstahlscheibe von 25»4 mm Durchmesser und einer

Dicke von 0,56 mm verwendet. Der Außendurchmesser des Düsenrohres betrug 6,40 mm und der Innendurchmesser desselben betrug 5»88 mm. Das Lager sprach innerhalb eines Belästungsbereiches einwandfrei an, in welchem sich der Wert P^ zwischen 0,1 P

und 0,8 P änderte, d.h. zwischen einem Druck von 0,84 kp/cm s

und 7j 04 kp/cm . Die Konstanten # und x> hatten bei dieser Anordnung die Werte J = 1 und ou = 3»5· In der graphischen Darstellung in Figur 9 der Zeichnungen sind unter Zugrundelegung dieses Wertes der Konstante o" und der Gleichung (3) die Ver-

H ^Pb
hältniswerte τ?— und ^- für verschiedene Werte von β gegeri-

n s
einander aufgetragen. Es zeigt sich, daß bei einem Wert von

TT Τ)

ρ= 0,2 das Verhältnis ττ- für Verhältnisse von _t zwischen

η ¹S

0,1 und 0,8 nahezu konstant bleibt. Infolgedessen wurde dieser konstante Wert von /# für die weiteren Betrachtungen zugrunde

G gelegt. Da also nunmehr das Verhältnis g°- = β und die

η Konstante J beide dem Wert Eins entsprachen, ergab sich, daß die ursprüngliche Breite des Spaltes 13 ungefähr einem Fünftel der Nennbreite des Lagerspiels 1 entsprach.

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Diese Versuche sind in einer Abhandlung beschrieben, welche Mohamed Ezzat Mohsin auf der Dritten Internationalen < % Werkzeugmaschinen-Konstruktions- und Forschungskonferenz in der Zeit vom 24. bis zum 28* September 1962 in Birmingham, England, der Öffentlichkeit vorgelegt hat. Diese Abhandlung wird nunmehr in der Zeitschrift "International Journal of Machine Tool Design and Eesearch" veröffentlicht»

Figur 3 der Zeichnungen zeigt ein hydrostatisches Lager, in welchem die Erfindung auf andere Weise Anwendung findet. Der Lagerspielraum 61 des erfindungsgemäßen Lagers 60 wird von zwei einander zugekehrten Flächen 62 und 63 zweier Lagerelemente 62a und 63a bestimmt. In der Fläche 63 ist eine Druckmitteltasche 64- gebildet. Die beiden Flächen 62 und 63 sind nur grob bearbeitet, so daß die Größe des Lagerspiels 61· aus mancherlei Gründen, insbesondere infolge Verzuges der einzelnen Bauteile, nicht genau bestimmt werden kann. Einerseits des Lagerspielraums 61 ist an dem Lagerelement 62a eine lange, schmale Leiste 65 befestigt, die eine genau ebene Fläche 66 aufweist. Am Lagerelement 63a ist unmittelbar oberhalb der Leiste 65 eine Leiste 67 befestigt, die ebenfalls eine genau ebene Fläche 68 aufweist und genau der Leiste 65 gegenüberliegt. Die beiden Leisten 65 und 67 bilden die Lagerelemente eines weiteren Lagers und bilden zwischen sich einen weiteren LagerSpielraum 69· In der Lagerfläche 68 ist eine Druckmitteltasche 70 gebildet. Die jeweiligen Lagerelemente beider Lager können sich in einer senkrecht zur Bildebene

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; .; jt

stehenden Richtung gegeneinander verschieben und die beiden nutformigen Bruckmitteltasühen 64- und fO verlaufen ebenfalls dieser Richtung*

zweite dieser beiden iager, entspricht der iii figur der Zeichnungen dargestellten i/agerbauart * In Figur 3 sind die Druckmittelquelle 8> die Kanäle 5 und 9 und die Membran sehr seheifiätiseh dargestellt* ?oh der lieitung ^ zweigt eine Zweigleitung ^!/'Λ ab^ die 2;u einem Regler ?2 führte Welöher die DrUOlaaittelströmung von der Sruckiilittel(iuelle Ö zur Sruök-' mitteltäsche 64- des Lagers 60 derart regelt·, daS die Sruckmitteldrück'e in den beiden BrucMaitteltssohen 64 und YG_ gleich groß gehalten Werden·. Bei Schwankungen der iagerbelastung werden die Druckfflitteldrücke in -den Bruckäiitteltaschen' 6% und JG in gleicher· //eise so geregelt^ daß die Iaagerspiele 61 und 69 konstant bleiben,'wie dies oben mit Bezug auf die in den Figuren 1 Und 2 der Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde* iVird außerdem infolge der Bearbeitüngsungenäuigkeit der i<agerfiächen 62 und 65. eine Änderung des Lägerspiels 51 verursacht, so ist die in Figur der Zeichnungen dargestellte Lagerung imstahde, eine eritspreöheiide Äusgieichwifkühg au-S'zuübeni Bewirkt die genannte Bearbeitungsungehauigkeit beispielsweise eine Vergrößerung des Lagerspiels 61^ so fallt der in der Sruckniitteltasche 64-herrschende I3ruckmitteldrUGk und bewirkt^ daß die beiden ungenau bearbeiteten Flächen 62 und 63 sich aufeinander zubewegen*

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Dadurch werden auch die "beiden genau bearbeiteten Flächen 66 und 68 aufeinander zubewegt, wodurch das Lagerspiel 69 vermindert wird und der Druck P, entsprechend ansteigt. Der Segler 72 erzeugt infolgedessen einen entsprechenden Druckanstieg in der Druckmitteltasche 64, was zur Folge hat, daß die beiden Lagerflächen 62 und 63 sich wiederum so lange auseinander bewegen, bis das Lagerspiel 69 wieder die gewünschte Größe hat.

Der .Regler 72 weist einen Zylinder 73 auf, der in drei Kammern 74, 75 und 76 unterteilt ist. Die Zweigleitung speist die Kammer 7^· Zwischen den beiden Kammern 74 und 75 erstreckt sich eine bewegliche Wandung in Form einer Metallscheibe 78· Diese Metallscheibe 78 ist durch einen Dichtungsring 77 mit kreisförmigem Querschnitt aus nachgiebigem Werkstoff, beispielsweise aus Gummi, gegenüber der Mantelwandung des Zylinders 73 abgedichtet. Die Passung dieses Dichtungsringes ist mit Bezug auf den Zylinder 73 und mit Bezug auf die Metallscheibe 78 so gewählt, daß der Dichtungsring 77 bei geringfügigen Bewegungen der Scheibe 78 innerhalb des Zylinders 73 nur in seinem Querschnitt verformt wird,'jedoch weder rollen noch gleiten kann. Die Scheibe 78 und der Dichtungsring 77 bilden also zusammen eine Membran von vernachlässigbar kleiner Steifigkeit. Die Kammer 75 hat über einen Kanal 79 mit der Druckmitteltasche 64 Verbindung. Sind die Druckmitteldrücke in den Lagerspielräumen 61 und 69 gleich groß,

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so sind auch, die in den Kammern 74- und 75 herrschenden Drücke gleich groß und die Scheibe 78 bleibt infolgedessen in Ruhe. Die der Membran gegenüberliegende Wandung der Kammer 73 weist in ihrer Mitte eine Öffnung auf, deren Hand bei 80 in Sichtung der -Kammer 76 hochgezogen ist. Kin an einer Stirnseite der Scheibe 78 befestigter Schaft 81 ist durch diese öffnung hindurchgeführt und hält an seinem freien iSnde eine kleine Iletallscheibe 82. Die Kammer 76 ist an die Druckmittelquelle c angeschlossen und die Scheibe 32 und der hochgezogene Rand 80 der Mittelöffnung bilden zusammen eine Drosselstelle von veränderlichem Durchgangsquerschnitt, mittels welcher der Druck des der Druckmitteltasche 64- zugeführten Druckmittels beim Durchgang von der Kammer 76 zur Kammer 75 vom wert P auf den innerhalb der Kammer 74- herrschenden augenblicklichen Druck herabgedrosselt wird. Sollte der in der Kammer 74-"herrschende Druck relativ zu dem in der Kammer 75 herrschenden Druck ansteigen, so bewegt sich die Scheibe 78 in Richtung der Kammer 75» wobei der Querschnitt der Gummidichtung 77 entsprechend verformt wird. Auf diese vYeise werden die Platte 82 und der hochgezogene Rand 80 auseinanderbewegt, so daß nunmehr der beim Durchgang des Druckmittels zwischen diesen beiden Teilen auftretende Druckabfall desselben das Bestreben hat, kleiner zu werden. Sollte der in der Kammer "74 herrschende Druck relativ zu dem in der Kammer 75 herrschenden Druck abfallen, so bewegt sich die Scheibe 78 mit entsprechend entgegengesetzter .Wirkung in entgegengesetzter Richtung. Der kleine Durchgangsquerschnitt

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der zwischen den Kammern 75 und 76 gelegenen Durchtrittsöffnung stellt sicher, daß auf die kleine Scheibe 81 nur ■ ■ eine sehr kleine Druckdifferenz wirkt. Dies hat zur Folge, daß auf beiden Seiten der Scheibe 82 ebenfalls nur eine sehr geringe Druckdifferenz einwirkt. Für praktische Zwecke genügt es, daß die einzigen, auf die Scheibe 7ö einwirkenden Kräfte diejenigen der sxif beiden Seiten mit dieser Scheibe in Berührung stehenden Druckffiitteldrücke sind.

Die bisher beschriebenen Lagerungen nach der Erfindung eignen sich für Anwendungsgebiete, bei welchen positive LngerdrÜcke die beiden Lagerelemente zusammenpressen, nicht jedoch f'ir Falle, in welchen negativ gerichtete Lagerkräfte Versucher., die beiden L?gerelemente auseinanderzureißen. Figur M- der Zeichnungen zeigt eine beispielsweise Anwendung der Erfindung auf ein Lager, welches beiden flelastungsarten standhält» iSines der Lagerelemente, nämlich das Teil 101, h.3t die Form eines planpar&llelen Körpers mit planparallelen Flächen 1C2 und 103* Das andere der beiden Lagerelemente, nämlich das Teil 10%, weist einen Hohlraum auf, der an einander gegenüberliegenden Innenwandungen mit Druckmitteltaschen 105 und 106 versehen ist. Der planparallele Körper 101 ist innerhalb des Hohlraumes des Bauteils 104- so angeordnet, daß das aus der Druckmitteltasche 105 austretende Druckmittel auf die Fläche 102 wirkt, während das aus der Druckmitteltasche 106 austretende Druckmittel auf die Fläche 105 wirkt» Durch eine Ab-

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laßÖffnung 107 ist· "sichergestellt", daß die beiden, den Druck- ■
mitteltaschen 105 und 106 zugeführten Druckmittel sich nicht
gegenseitig vermischen. Die Lagerfläche 102 und Druckmittel-'
tasche 105 bilden Teile einer Lagerung einer Bauart, wie ^;;

sie mit Bezug auf Figur 1 der Zeichnungen beschrieben wurde. ■. Dieser Lagerung wird das Druckmittel von einer, dasselbe mit ,

konstantem Druck P liefernden Druckmittelquelle 8 unter ■
- s

anderem über "einen Kanal 9 sowie eine, zwischen einer Membran 7
und einer Austrittsdüse 5 gelegene Drosselstelle 1$ zugeführt.
Alle diese Teile sind in Figur 4 der Zeichnungen nur sehr
schematisch dargestellt. Der DruckmitteItηsehe 106 wird das
Druckmittel unter einem Druck zugeführt, der gleich der · =

Differenz zwischen dem Druck P und dem in der Druckmitteltasche 105 herrschenden Druckmitteldruck ist.

Der zuletzt genannte Druckwert wird durch ein Hegel- _;

ventil 108 erzeugt, welches von drei rechteckig begrenzten
Körpern 109, HC und 111 gebildet wird, die übereinander ange- ·
ordnet sind. In den mittleren Körper 11C sind von verschiedenen , deiten her zwei Blindbohrungen 112 und 113 - eingearbeitet. }

Zwischen diesen beiden Bohrungen und einem, in dem Körper 111 : angeordneten zylindrischen Hohlraum 116 sind Verbindungskanäle 114 und 115 angeordnet. Die Bohrung 113 hat außerdem
Verbindung mit einem, in dem Körper 109 angeordneten weiteren i zylindrischen hohlraum 117? der koaxial zu dem zylindrischen ^: Hohlraum 116 liegt und gleichen Innendurchmesser wie dieser \ hat. Innerhalb der beiden zylindrischen Hohlräume 116 und"117

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sind zwei Scheiben 118 bzw. 119 angeordnet, die durch eine Verbindungsstange 120 zu gemeinsamer Bewegung miteinander verbunden sind. Diese beiden Scheiben schließen wiederum an die Innenwandungen ihrer beiden zugehörigen Hohlräume 116 und 117 über Dichtungsringe 121 mit kreisförmigem Querschnitt aus nachgiebigem Werkstoff an. Die Passung dieser Dichtungsringe 121 ist mit Bezug auf die beiden Scheiben 118 und 119 einerseits und mit Bezug auf die beiden zylindrischen Hohlräume 116 und 117 wiederum so gewählt, daß bei geringfügigen Bewegungen der beiden Scheiben innerhalb der zylindrischen Hohlräume in axialer Richtung nur die Querschnitte der Dichtungsringe 121 verformt werden, ohne daß diese Dichtungsringe relativ zu den Flächen, mit welchen sie in Berührung stehen, zu rollen oder zu gleiten beginnen. Die Unterseite des zylindrischen Hohlraums II7 hat mit einer Entlüftungsöffnung 122 Verbindung, während die Oberseite des zylindrischen Hohlraums über eine öffnung 123 mit der Leitung 5 Verbindung hat. Die Bohrung 112 ist mit der Druckmittelquelle 8 verbunden und die Bohrung 11$ hat Verbindung mit der Druckmitteltasche 106. Die beiden Scheiben 118 und 119 wirken zusammen mit ihren Dichtungsringen 121 als Membranen sehr geringer Steifigkeit und die Scheibe 119 bildet zusammen mit ihrem Dichtungsring 121 eine bewegliche Wandung der Lagerung im Sinne der Erfindung, deren Druckmitteltasche der ßaum 106 ist. Die Drosselöffnung veränderlichen Durchgangsquerschnitts wird von der Unterfläche der Scheibe 119 einerseits und der etwasnach oben gezogenen

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Mündung der Durchtrittsöffnung 115 andererseits gebildet. Diese Drosselöffnung bestimmt wiederum den Druckabfall zwischen dem in der Bohrung 112 herrschenden Druck P und dem in der Druckmitteltasehe 106 und der Bohrung 113 herrschenden Druck P,. ii/enn das erfindungsgemäße Regelventil lOcs in Tätigkeit ist, herrscht an der Austrittsöffnung 122 der Druck null: und an der Einlaßöffnung 123 der Druck P^. Mrd nun vorausgesetzt, daß alle vier Scheibenflächen gleich groß sind und dem *Vert a entsprechen, so ist die auf die Verbindungsstange 120 wirkende, nach oben gerichtete iiraf.t· gleich dem wert a . 0 + a . P ,

der einer nach unten gerichteten iiraft von der Größe a . P, + a . P-v das Gleichgewicht hält. £s gilt infolgedessen die Beziehung

a · P = a · P, + a

' + a · P-, oder die Beziehung

- ^Ps

Damit diese Beziehungen genau stimmen, wäre Voraussetzung, daß der Querschnitt der Verbindungsstange den «ert Null habe und daß der Druck P₀ Zutritt zur ganzen Unterflache der Scheibe 118 hat und außerdem kein Druckmittel mit dem Druck P, über die Durchtrittsöffnung 115 Zutritt zur Unterfläche dieser Scheibe hat. Diese Voraussetzungen können selbstverständlich in der Praxis nicht eingehalten werden, doch ist es durch entsprechend geschickte Konstruktion möglich,

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diese Voraussetzungen so weitgehend zu erfüllen, daß die Bedingung .

P = P₁ + P - 3 ¹Zo erfüllt wird.

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D^durca, daß sichergestellt wird, daß bei Bewegung der beiden .-Scheiben 113 und 119 die Dichtungsringe 121 nur in ihrem querschnitt verformt v/erden, ohne relativ zu den mit ihnen in Berührung stehenden Flächen zu gleiten oder zu rollen, werden die oben in Verbindung mit den bekannten Bundschiebern nls nachteilig bezeichneten Eigenschaften der ruhenden Reibung, des iiindurchleckens von Druckmittel an den Schieberbunden usw. vermieden. In den beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung können selbstverständlich die soeben dargelegten, entsprechend belasteten ocheiben durch Membranen ersetzt werden, wie sie beispielsweise unter Bezug auf die Figuren 1 unl 2 der Zeichnungen gezeigt sind.

Jie Vorteile einer Verv/endung eines Doppelventils beispielsweise einer Bauart des Ventils 103 nach Figur 4- sind in Verbindung mit hydrostatischen Lagern in den Figuren 5 bis 8 der Zeichnungen im einzelnen dargelegt. Die Figuren 7 und 8 zeigen ein ähnliches Leger, wie es in Figur 4 dargestellt ist, welches jedoch in herkömmlicher .»eise geregelt ist und mit maximalen positiven und negativen Lagerdrücken belastet ist. Das von der Druckmittelquelle 8 gelieferte, unter dem Druck P

stehende Druckmittel wird einer Druckmitteltasche 105 über einen Regler R zugeführt, der in gleicher .Veise arbeitet wie der mit

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Bezug auf die Figur 1 der Zeichnungen beschriebene Regler für eine Lagerung nach der Erfindung. Bas Druckmittel kann * aus d.em Regler mit jedem beliebigen Druck innerhalb eines Druckbereiches von beispielsweise 0,1 P bis 0,8 P aus—

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treten. Der Druckmitteltasche wird Druckmittel unter einem konstanten Druck von beispielsweise 0,4-5 P zugeführt. Wenn die Große der beiden Lagerflächen jeweils dem Wert A entspricht, dann ist die maximale positive Lagerbelastung, welche das Lager aufnehmen kann, gleich dem Wert (0,8 P -

0,4-5 P₁) · A, während'die größte negative Lagerbelastung, welche das Lager aufnehmen kann, dem Wert (0,1 P - 0,4-5 P₀) . A

S S

entspricht. Das Lager arbeitet.also nur innerhalb von Lagerbelastungen, die in dem Bereich von - 0,35 · P«, · A fallen.. </ird jedoch die Druckmittel tasche 105 mit Druckmittel gespeist, welches unter einem Druck innerhalb des Bereiches zwischen 0,1 P und 0,8 P steht, und wird die Druckmittel-

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tasche 106 über das Regelventil 108 mit Druckmittel gespeist, dessen Druck gleich der Differenz zwischen dem Druck P und

.s

einem. Augenblickswert des Druckes des in der Druckmitteltasche 105 befindlichen Druckmittels ist, so kann das Lager nach Figur 5 der Zeichnungen eine maximale positive Lagerbelastung von A .(0,8 P₀ - (P₀ - 0.8 P_e))= 0,6 P_o . A auf-

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nehmen und die größte zulässige negative Lagerbelastung Wird gemäß Figur 6 der Zeichnungen gleich dem A'ert A .(0,1 P (P - 0,1 P ))= 0,8 P . Die zulässigen Belastungsgrenzendes Lagers werden also verdoppelt.

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Die in den Figuren 3 und 4 der Zeichnungen dargestellten Lagerungen nach der Erfindung können selbstverständlich so ^: miteinander kombiniert werden, daß sich eine Lagerung ergibt, die sowohl hohen positiven Lagerbelastungen als auch hohen negativen Lagerbelastungen standhält und deren Führungssteifigkeit durch ein oder mehrere zusätzliche Führungslager geringer Abmessung und großer Ausführungsgenauigkeit sichergestellt wird, während das die Hauptlast aufnehmende Lager entsprechend grob gearbeitet und kräftig ausgeführt sein kann. Die in den Figuren 1 bis 4 der Zeichnungen dargestellten und oben im einzelnen erläuterten beweglichen Wandungen nach der Erfindung können selbstverständlich auch unabhängig von den _i dargelegten Druekmittellagerungen nach der Erfindung nützliche Anwendung finden, ebenso wie die beschriebenen Eegelventile, in welchen derartige bewegliche Wandungen verwendet werden, auch in Verbindung mit anderen technischen Anwendungen von Nutzen sein können.

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Claims

Patentansprüche

1. Druckmittellagerung, bei welcher das von einer Druckmittelquelle bezogene Druckmittel der Lagersteile über eine Druckmittelleitung zugeführt wird, in welcher sich eine Drosselstelle befindet, deren Durchtrittsquerschnitt mittels eines Reglers veränderbar ist, dessen Reglerkammer von einer beweglichen Wandung durchsetzt ist, deren Ränder druckmitteldicht an die Reglerkammerwandungen anschließen und deren iVandungsflächen der Einwirkung von Drücken ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß. die Lagerstelle diejenige eines druckmittelgeschmierten Lagers ist, dessen Schmierdruckmittel die eine Fläche der beweglichen Wandung (7) mit dem an der Lagerstelle (4-) herrschenden Druck derart beaufschlagt, daß die bewegliche Wandung sich unter der Wirkung der auf sie wirkenden Drücke in eine Lage einstellt, in welcher der Durchtrittsquerschnitt der genannten Drosselstelie (13) dem an ihr herrschenden Druckabfall entspricht,

2. Druckmittellagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wandung (7) bei steigendem Druck" mitteldruck das Bestreben hat, die Durchtrittsöffnung (12) der Drosselstelle (1-5) zu schließen.

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3· Druckmittellagerung nach Anspruch 2 mit zwei, Jeweils mit Druckmitteltaschen versehenen Lagerstellen, deren eine mit einer kleineren Druckmitteltasche versehen und mit besserer Oberflächengüte ausgeführt ist als die andere, uadurGh gekennzeichnet, daß die andere Wandungsfläche der beweglichen Wandung 78 der Reglerkammer (75) der anderen Lagerstelle (61) mit dem in der Druckmitteltasche (70) der einen Lagerstelle (69) herrschenden Druckmitteldruck derart beaufschlagt ist, daß sich diese bewegliche Wandung im Sinne eines Ausgleichs der an beiden Lagerstellen (61, 69) herrschenden Druckmitteldrücke einstellt (Figur 3)·

4. Druckmittellagerung nach Anspruch 1, bei welcher das Druckmittel über eine zylindrische Bohrung an die genannte Drosselstelle herangeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Drosselstelle (13) die Form eines Spaltes zwischen einer Mündung (12) dieser zylindrischen Bohrung (9) und der einen rtandungsflache der beweglichen Wandung (7) hat.

5. Druckmittellagerung nach Anspruch 1, bei welcher das Druckmittel über eine zylindrische Bohrung an die genannte Drosselstelle herangeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese zylindrische Bohrung (25) die bewegliche Wandung (29) durchsetzt und daß ihre Wandung an der beweglichen Wandung befestigt ist, so daß sie deren Bewegungen mit Bezug auf eine feste, der Bohrungsmündung gegenüberliegenden Wandungsfläche (39) mitaiccht und der Spalt (40) zwischen dieser und der Bohrungs-

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mündung die Drosselstelle veränderlichen Querschnitts bildet ·. (Figur 2). · .

6. Druckmittellagerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere, gleichartige und mit der genannten beweglichen Wandung (118) im Sinne gleichgerichteter Bewegungen gekuppelte (120) bewegliche Wandung (119)» deren eine Wandungsfläche derart mit dem an der Druckmittelquelle (ö) herrschenden Druckmitteldruck beaufschlagt ist, daß der an der Druckmittel— quelle herrschende "Druck und der an der Lagerstelle (116, 117) herrschende Druck mit Bezug auf die beiden beweglichen Wandungen einander entgegenwirken, während die andere. Wandungsfläche der ersten beweglichen Wandung· vom Druck der umgebenden Atmosphäre beaufschlagt ist und die andere liVandungsflache der zweiten beweglichen Wandung derart an, ein Druckmittelvolumen angrenzt, daß der in diesem durch die Bewegungen dieser beweglichen wandung erzeugte Druck dem Differenzdruck zwischen dem .an der Druckmittelquelle herrschenden Druck und dem an der Lagerstelle herrschenden Druck entspricht (Figur 4·).

7» Druckmittellagerung nach Anspruch 6_r bei welcher einer der beiden Lagerungsteile die Form eines Körpers mit zwei planparallelen Flächen hat,der mit oplel in einen, den anderen Lagerungsteil bildenden Hohlraum derart hineinregt, daß zwei Innenflächen dieses Kohlraumes den beiden pl^nparalleJßnFlächen des genannten Körpers jeweils gegenüberliegen und d?s Spare»!"

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zwischen einer dieser Innenflächen und der betreffenden fläche des planparallelen Körpers dem Lagerspiel entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der das Spiel auf der anderen Seite des planparallelen Körpers (101) darstellende Zwischenraum mit dem Druckmittelvolumen (113) verbunden ist, das die andere 'fandungsflache der zweiten beweglichen Wandung (119) beaufschlagt (Figur 4-).

8. Druckmittellagerung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle veränderlichen Durchtrittsquerschnitts teilweise durch die zweite bewegliche Wandung bestimmt ist (Figur 4-).

9* Druckmittellagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wandung bzw. die beweglichen Wandungen der fieglerkammer bzw. der Seglerkammern jeweils die Form einer Scheibe (78 bzw. 118 bzw. 119) haben, deren Rand durch einen Dichtungsring (77 bzw. 121) vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt aus nachgiebigem Werkstoff derart druckmitteldicht gegenüber den angrenzenden Wandungen der Reglerkammer abgedichtet ist, daß bei Bewegungen der beweglichen Wandung mit Bezug auf die umgebenden Wandungen der Reglerkammer der Dichtungsringquerschnitt verformt wird, ohne daß der Dichtungsring rollt oder sein Querschnitt kippt (Figuren j5 und 4).

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