DE1525193A1

DE1525193A1 - Ausbildung und Zuordnung von Lagerteilen

Info

Publication number: DE1525193A1
Application number: DE1966N0028554
Authority: DE
Inventors: Hirs Gilles Gerardus
Original assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Current assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Priority date: 1965-05-21
Filing date: 1966-05-20
Publication date: 1969-09-25
Also published as: DE1525193C3; US3517973A; GB1149192A; NL145931B; DE1525193B2; NL6506474A

Description

PATENTANWALT Dipl. ing. AMTHOR

FRANKFURT AM MAIN 1525193

Anm. iNederlandse Organisatie voor βfhankfuhta.m. 13.5.66

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Toegepast-Natuurwetenschaprielijk „n™_tw»·« 9010 III/Ru

Onderzoek ten behoeve van Nijverheid «w»«™««noes 148 Juliana van Stolberglaan
H a a ^r /PTolland

Ausbildung und Zuordnung von Lagerteilen

Die Erfindung betrifft eine Ausbildung und Zuordnung von Lagerteilen, wie aus Lagerbohrimg und durchgeführter Welle, wobei an jedem der beiden Lagerelemente eine Tragfläche und Mittel zur Zuführung¹ unter Überdruck eines die Tragkraft übertragenden Schmiermedi-nrns zu einem während normaler Betriebsverhältnisse vorhandenen, auf seinem Umfanτ mindestens teilweise offenen Spaltes vorgesehen sind, welcher Spalt eins erste und eine zweite Zone umfaßt» Die zweite Zone hat dabei eine et'vas größere Durchströmmöglichkeit für das Schmiermedium als die erste ⁷one, die durch die zweite Zone von der Zufuhrstelle des Schmiermittels getrennt ist.

Eine derartige Lagerung ist beispielsweise als radiales Drehlager bekannt. Biese Lagerung besteht aus einem Gehäuse mit einer Bohrung, die eine ringförmige Auskehlung in der Mitte aufweist, in die ein Zufuh^kanal für das Schmiermittel, das abhängig von der Anwendung des Lagers eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann, mündet« Die in der Lagerbohrung sitzende Welle hat einen derartigen Durchmesserverlauf, da? beiderseits der ringförmigen Auskehlung der Spalt zwischen der Welle und der Bohrung eine p-röße^e Weite hat als an den Ender der Bohrung, Wenn das Schmiermittel der ringförmigen Auskehlung unter Druck m»?· führt wird und die Welle nentriseb in der Bohrung sitzt» entsteht in den in: Schlitz befindlichen Schmiermittel eine rotations— symmetrischer, nach den Enden des Lagers hin abnehmender Druck» Bei exzentrischer Lage der l'/eli e in der Bohrung verschwindet

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die Rotationssymmetrie des Druckes und es entstehen Druck— unterschiede, die der Exzentrizität entgegengesetzt gerichtet sind. Hieraus erhält das Lager, auch bei Stillstand, seine Tragfähigkeit.

Bei einem derartigen, einem abgestuften Lagerspalt aufweisendem Lager sind die Druckunterschiede über den Umfang klein - insbesondere bei größeren Breitedurchmesserverhältnissen des Lagers - infolge der möglichen Kurzschlußströme in den Zonen mit der größeren Durchströmmöglichteeit in der Umfangsrichtung, d.h., an Stellen größerer Spaltbreite, welche KurζSchlußströme die die Tragfähigkeit liefernde Druckverteilung; unterbinden.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, in dieser Hinsicht eine "Verbesserung zu schaffen und eine Wellenlagerung auszubilden, deren Tragfähigkeit infolge des hydro- oder aerostatischen Druckaufbaus größer ist als diejenigen von Lagerungen einschlägig bekannter Art»

Diese Aufgabe ist mit einer BiXXXSIXXSLagerung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden Laufflächen als äquidistante Flächen ausgebildet sind, wobei in der zweiten Zone eine Anzahl von Rillen eingeschnitten sind, die die Schmiermittelzufuhrstelle mit der ersten Zone verbinden»

co Bei einer derartigen Lagerung ist in der gerillten Zone, in

"*"·· der der Spalt zwischen den Rillen genauso eng ist wie in der ο

^ ungerillten Zone, bei einer geeigreben Dimensionierung der Rillen die DurchstrÖmmöglichekii; des Mediums von der Zufuhrstelle zur ungerillten Zone hin, von derselben Größenordnung

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als bei der Vorrichtungen nach de": Prinzip des bekannten Lagers, ^ie Kurzschlußströme erfahren bei der erfind^ngsgemäßen Lageren«: einen erheblich größeren Widerstand, so daß die Tragfähigkeit infolge dee hvdro- oder ^erostatisohen Druckoufbaus größer wird. Außerdem wurde gesunde¹-!, daß bei der erfindungsgemäßen Lagerung der hj^rdro- oder aerodynamische Drucknufbau bei gegenseitiger Bewegung der beiden Lagerflächen besser ist und daß bei ein^r Stoßbelastung eine bessere Dämpfung durch das Schmiermittel im Spalt erreichbar ist·

Die optimalen Abmessungen der Rillen sind im "^re f ent liehen von den Abmessungen der Laufflächen, vom verwendeten Schmiermittel und von den vorgesehenen Betriebsverhältnissen abhängig. Im allgemeinen soll die Tiefe der Rillen nicht größer gewählt werden als etwa das Zehnfache der rvit+leren 3r>altbreite und die Länge der Rillen soll etwa mindestens das Fünffache ihrer Tiefe betragen.

Das erfindungsgemäße Lager kann als "Orehlager oder als Flächenlafre pusgef ^;i'hrt werden, ober au oh ^.B, zum Vragen von Förderbändern und ?,um Führen sehr biegsamer Materin] streifen, wie 3.^. Papier, ausgerüstet ^oein.

Die Erfihd'mg wird nachfolgend anhand einer ^eichnun^r näher co

*■? erläutert, in der die Figuren 1 und 2 jeweils ein Drehlager

_ω als Ausf'ihrungsbeisriel der erfindungsgemäßen ^T'ager^ush11 rhmg co

^j F-* c, 1 r.e*K⁺ die Lagerung der Welle 1 in einem Gehäuse oder ?nt->"l ^, Ins hierzu mit e^incr Bohrung 4. versehen is⁺.

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^ 1 haben ehrten derartigen Duro^messerunterschied, bei konzentrischer Zuorolnunc ein zvlindrischer Spalt 4 mit überall gleicher Weite vorhanden ist. -^ieser Spalt ist an den beiden Enden offen lind in der Zei°h"ung vergrößert dargestellt. In der Mitte ist die Bohrimg 3 mit einer ringförmigen Auskehlung 5 versehen, in die der Kanal" 6 mündet. Der Kanal 6 ist mit einer nicht in der Zeichnung dargestellten Pumpe oder mit einem KonroresHo"¹" für die Zuführung des Schmiermittels unter Überdruck verbunden, w^bei als Schmiermittel, abhängig von de^ Einsatzrost d^s Lagers, vorzugsweise Öl oder Luft verwende⁴" wird.

Auf der Fläche der Welle 1 sind axial gerichtete Rillen 7 vorsehen, die sic^ über ungefähr die HÜlfte der Lagerlänge erstrecken. Wenn sich die Welle 1 zentrisch in der Bohrung 3 befindet, wird sich das Medium, das durch den Kanal 6 und die ringförmis-e Auskehlung 5 untor Druck zugeführt wird, gleichmäßig über den Umfang des Spaltes 4 und entl-mg des gerillten Teiles, w~ es verhältnismäßig wenig Strömurgsv/idersta.nd erfährt, der Welle 1 und entlang der glatten Teile der Welle 1 verteilen, wo der Widerstand erheblich größer ist und zn den offenen Enden des Spaltes 4 hinströmt. Der Druckverlauf des Mediums wird dabei rotationssymmetrisch sein, so daß keine Druckkomponente auf der Welle 1 wirken können. Bei nichtzentrischer Lage der Welle 1 zur Bohrung 3 wird der Spalt 4 örtlich enger und diesen Einengungen diametral gegenüber we it <=>■"· v/erden. Die Örtliche Einengung des Snalte^ 4 ergibt, insbesondere in den ungerillten Teilen des Lagers, einen erhöhten "Durchatromwiderstand nnd einen dabei zunehmenden Drrck des I.iediums.

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Diametral diesen Einengungen gegenüber, wo der Spal+ 4 weiter geworden ist, stellt sioh ein niedriger Schmiermitteldruck ein d.h., die Druckverteilung ist dnnn nicht mehr rotationssymmetrisch! O^dur^ übt das Medium auf die Welle 1 eine Kraft aus, die gegen die Exzentrizität gerichtet ist und die "bei zunehmender Exzentrizität auch zunimmt, Diese Kraft bewirkt die tragfähigkeit des Lagers, die, wio aus obenstehendem hervorgeht, auch bei Stillstand der Welle 1 gegenüber dem Gehäuse 2 vorhanden ist.

Pa die HiIlen 7, durc^ die die Schmiermittelzufuhr zu den ungerillten Zonen des Lagers erfolf?t, gegenseitig durch Spalte von einer "uch anderswo im Lag«r vorkommenden »Veite getrennt sind, ist der Strömungswiderstand längs des Umfi*n-gs des gerillten Teiles der Welle 1 groß, so da-3 bei einer exzentrischen Lage der Wolle 1 in der Bohrung 3 keine ^irzschlußs+röme auftreten und r>iner nachteiligen und beachtlichen Einfluß auf den nicht symmetrischen Druckaufbau ausüben können.

Das in Pig. 2 dargestellte Lager, ist dem Lager nach Fig. 1 p-rnnds^tzl*¹" nh ^leich, es hat nur ^en Unterschied, da? die Pillen 8 hier ^<3ehrnⁱ-benlinienfo'rmi;^j· verlaufen, dieses Lager ist Tür die mit dem Pfeil 9 an^edeu+et" DrehriohtMncr bestimmt. !)ie <ih"-"lrmg des schrägen Ver.liufes der Rillen 8 bewirkt, da? boi e^;.nem A'j^veichen hinsichtlich der konzentrischen lage und '} Le ^ich ergebenden Res^iltnnt^n der sich hieran.s er^ebenten ^r^oknnt^rschiede nicht entgegengesetzt gerichtet sind, sondern e'rien stumofen Winkel einschlioSen·
Jien int w»chti°·, wenn sich die sVelle dreht und der hydo- ode¹* aerodynamische Druoknufbau eine ¹RoIIe stielt. Die Stabilität

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bleibt beim Lager gemäß Fig. 2 bis zu einer erheblich höheren Drehzahl als bei bekannten Lagern und dem Lager pemäß Fig. 1 erhalten. Unter der Stabilität des Lagers soll hier die Stabilität des Gleichgewichtes zwischen der äußeren "Belastung und de¹? Druokqnfbau im Schmierfilm verstanden sein.

Ein weiterer Vorteil des in Fig. 2 gezeigten Lagers ist der, daß das durchströmende Schmiermittel bei Stillstand und bei verhältnismäßig geringer Drehzahl in der Drehrichtung eine treibende Kraft auf die Welle ausübt, welche Eigenschaft in den Fällen ausgenutzt werden kann, in denen der Energieverbrauch, wie bei Gyroskopen, Zentrifugen un·^. Viskositätsmessern, ausschließlich oder hauptsächlich die FoIr^e einer Lagerreibung ist.

Die beiden Lager sind hinsichtlich der Auskehlung 5 symmetrisch ausgeführt und stellen onktisch DorpellRger dar. Es ist aber auch möglich, eine Hälfte des Lagers wegfallen zu lassen, wobei dann entsprechende Maßnahmen zum Abdichten des Spaltes an der betreffenden Seite zu treffen sind.

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Claims

P at entansprüche

1i Ausbildung und Zuordnung von Lagerteilen, wie Lagerbohrung und Welle, wobei an jedem der beiden Lagerelemente eine Tragfläche und Mittel zur Zufuhr unter Überdruck eines die Tragkraft übertragenden Schmiermediums zu einem während normaler Betriebsverhältnisse vorhandenen, auf seinem Umfanr mindestens teilweise offenen Spaltes vorgesehen sind, welcher Spalt eine erste und eine zweite Zone umfaßt, die die erste Zone von dr^jr Zufuhrstelle des Schmierinediums trennt, dadurch gekennzeichnet, da^P die beiden Laufflächen als änuidist^nte Flächen ausgebildet P"!nd, wobei in * der zweiten Zone eine Anzahl von Rillen (7,8) eingeschnitten sind, die die Schmiermittelzufuhrstelle mit der ersten Zone verbinden,
2. Ausbildung und Zuordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ^hQ das Verhältnis 'iwi^ohen vor¹ Länpre und Tiefe der Rillen (7,8) mindestens fi"nf zu einn beträgt.

3· Ausbildung und Zuordnung nach Ansrruch 1 oder 2,dadurch μ gekenn ze i chnet, daⁿ riie Tiefe der Rillen maximal der Zehnfachen der mittleren Weite des Spaltes (4) entspricht.

4» Ausbildung und Zuordnung nach einem der Ansprache 1 - 3, da durch gekennzeichnet, daß die Rillen (8) derart angeordnet sind, da.? ihr Richtungsverlauf mit der Bewe^rungskomnonente des rillentragenden Lagerteiles, bezogen auf Ήθ Schrji^rmittelzufuhrstelle, einen stumpfen Winkel bildet·

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