DE1775454A1 - Verfahren und Vorrichtungen zur gleitenden Fuehrung gegeneinander bewegbare Teile - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtungen zur gleitenden Führung gegeneinander bewegbarer Teile Die Erfindung betrifft ein. Verfahren zur gleitenden Führung gegeneinander bewegbarer Teile, bei dem zwischen den Anlageflächen dieser Teile ein druckfester Ölfilm aufgebaut wird, indem innerhalb dieses Ölfilmbereiches Drucköl von wenigstens einer Ölzuführung zu wenigstens einer Ölrückführung gepresst wird, sowie Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens. Das Prinzip des hydrostatischen Druckaufbaues in engen Spalten ist seit langem bekannt und wird für hydrostatische Führungsbahnen, hydrostatische .Radial- und Aciallager und auch für hydrostatische Spindel-Muttersysteme mit Erfolg verwen-det. Das bekannte Verfahren besteht darin, daB zwischen den Anlageflächen von gegeneinander bewegbaren Teilen ein auch bei Belastungssahwnkungen aufrecht erhaltener druckfester Ölfilm aufgebaut wird. Dadurch wird ein direkter Kontakt der beiden Anlageflächen zueinander verhindert und somit jeglicher Verschleiß vermieden. Die Reibungsverluste werden stark gesenkt, so daß die Antriebskräfte klein gehalten werden können, und ausserdem wird ein Härten der Führungsbahnen und ein Ausfüttern der Gegenführungen mit einem teuren Führungsmaterial überflüssig.
• Das bisher bekannte Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß das für die Funktion einer hydrostatischen Führung unerlässliche hecköl am Rand der Anlageflächen. frei nach aussen austritt. Man lässt daher das Leeköl in Auffangschalen oder Auffangrinnen fliessen, um es von dort nach sorgfältiger Filterung wieder dem Ölkreislauf zuzuführen. Diese Lösung ist, wie keiner näheren Erläuterung bedarf, konstruktiv und.koetenmässig sehr aufwendig.
• Zur Behebung dieses Nachteils ist es weiterhin bekannt, den Austritt des heoköles durch konventionelle Dichtungen zu verhindern. Dadurch gehen natürlich viele Vorteile der hydrostatischen Führung verloren. So werden die Reibungsverluste wieder erhöht, die Verschleißfreiheit ist nicht mehr gegeben und die innere Rückführung des hecköles ist nur für die Lebensdauer der reibenden Dichtung wirksam.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ölfilm nahezu reibungsfrei nach aussen hin abzudichten. Damit soll ein Austreten des Lecköles nach aussen und ein Eindringen von Verunreinigungen in den Ölfilmbereich verhindert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, daß zwischen den Anlageflächen um den Ölfilmbereich eine diesen umschliessende kontinuierlich aufrecht erhaltene pneumatische Druckschwelle mit einem höheren Druck als dem Öldruck am Rande des ölfilmbereiches aufgebaut wird. Auf diese Weise wird praktisch reibungsverlustfrei dem Öl der Weg nach aussen versperrt, da es den Druck der vorzugsweise mittels Druckluft aufgebauten pneumatischen Druckschwelle nicht überwinden kann und somit gemeinsam mit dem nach innen strömenden Teil der Druckluft zum Ölbehälter zurückfliesst. Da in praktisch allen vorkommenden Fällen die Druckölzuführung von einer Ölrückführung, beispielsweise einer ölrückführungsnut oder dergleichen umgeben wird und daß somit zwischen den Anlageflächen strömende Ö1 allseitig abströmt, erreicht der Uldruck in der Ölrückführung eine Höhe, der wegen der Reibung des Öles in den Rückführungsleitungen nur unwesentlich über dem atmosphärischen Druck liegt. Daher braucht der Druck der pneumatischen Druckschwelle lediglich von einer solchen Grösse zu sein, daß er den Druck in der Ölrückführung übersteigt.
• Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet eine einfache und sichere innere Rückführung des Öles über normale Rohrleitungen zum Ölbehälter. Hierdurch werden aufwendige Auffangschalen und Auffangrinnen an den Maschinenteilen überflüssig.
• Das erfindungsgemässe Verfahren kann beispielsweise für eine hydrostatische Führungsbahn mit einerauf einer ebenen Gegenfläche bewegbaren Führungsfläche und einer in dieser vorgesehenen Druckölzuführnut und einer diese Druckölzuführnut umgebenden in sich geschlossenen Ölrückführnut Verwendung finden. Diese Vorrichtung ist erfindunsgsgemäss dadurch gekennzeichnet, daß die Ölrückführnut von einer mit pneumostatischem Druck beaufschlagten Dichtnut umschlossen ist.
• Eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungegemä.ssen Verfahrens besteht in einem hydrostatischen Radiallagen mit einer in einem Hohlzylinder drehbar gelagerten Welle von glatter Oberfläche, wobei die Innenfläche des Hohlzylinders eine radial angebrachte, gegebenenfalls unterbrochene Druckölzuführnut und in axialem Abstand dazu beidseitig je- weils eine in sich geschlossene radial angeordnete Ölrückführnut aufweist. Diese erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf den der Druckölzuführnut abgewandten Seiten der Ölrückführnuten in axialem Abstand radiale mit pneumatischem Druck beaufschlagte in siäh geschlossene Dichtnuten angeordnet sind.
• Eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungagemässen Verfahrens besteht in einem hydroetatieohen Aziallagsr mit einer feststehenden und einer drehbaren Lagerhälfte und einer in der feststehenden Lagerhälfte vorgesehenen, gegebenenfalls unterbrochenen, Ringnut zur Druckölzufuhr und diese Ringnut beidseitig umgebenden ringförmigen Ölrückführungenuten. Das erfindungsgemässe hydrostatische Axiallager ist dadurch gekennzeichnet, daß auf den der Ringnut abgewandten Seiten der Ölrückführnuten ringförmig mit pneumostatischem Druck beaufschlagte Dichtnuten angeordnet sind.
• In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindungen dargestellt. Es zeigen: Fig. 1: die Draufsicht auf die Führungsfläche einer hydrostatischen Führungsbahn; Fig. 2: einen Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1 mit einer schematisch dargestellten Gegenfläche; Fig. 3: ein Diagramm der Druckverhältnisse bei der Anordnung gemäss Fig. 2; Fig. 4: die Stirnansicht eines schematisch dargestellten Radiallagers; Fig. 5: eine Schnittdarstellung gemäss der Linie V-V in ?ig. 4; Fig. 6: die Seitenansicht eines Axiallagers in schematischer Darstellung; 71g. 7: einen Schnitt gemäss der Linie VII-VII in Fig. 6, wobei die Darstellung ebenfalls sohenatisoh geheilten ist.' Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte hydrostatische. Führungsbahn weist eins auf einer ebenen Gegenfläche 1 bewegbare Führungsfläche 2 eines Blockes 3 auf. In der Führungsfläche 2 ist etwa in der Mitte des Blockes 3 eine Druckölzuführnut 4 vorgesehen, in die Drueköl,über Bohrungen 5 und einer Ölleitung 6 von einer nicht dargestellten Ölpumpe zugeführt wird. Das Drucköl fliesst über den Spalt 7 zwischen der Gegenfläche 1 und der Führungsfläche 2 zu einer die Ölzuführnut umgebenden, in sich geschlossenen Ölrückführnut 8 und von dort über Bohrungen 9 und eine Leitung 1 oa zur Pumpe zurück.
• In der Führungsfläche 2 ist weiterhin eine Dichtnut 1o vorgesehen, die die Ölrückführnut 8 umschliesst. Die Dichtnut 1o wird über Bohrungen 11 und einet Druckluftleitung 12 mit Druckluft beaufschlagt.
• Die Druckverhältnisse der in. Fig. 2 dargestellten Anordnung sind aus dem in Fig. 3 dargestellten Diagramm ersichtlich. Das Maximum 13 des Öldruckes liegt im Bereich der Ölzuführnut 2. Der Öldruck fällt dann in Richtung der Ölrüekführnut stark ab und erreicht an und in der Öl-' rückführnut einen Druck 14, der nahezu dem atmosphärischen Druck entspricht. Die durch die pneume@ieche Druckbeaufschlagung der Dichtnut erzeugte pneunatiaehe Druckschwelle 15 hat ihr Maximum über der Dichtnut 1o und fällt dann nach aussen hin auf den atmosphärischen Druck 16 und zur Innenseite hin auf den Druck an der Ölrückführnut 8 ab. Das Drucköl kann somit die pneumostatische Druckschwelle 15, die den Ölfilmbereich allseitig umgibt, nicht überwinden und fliesst daher zusammen mit der nach innen einströmenden Druckluft über die Bohrungen 9 ab.
• Die Zuführung und Ableitung des Drucköles sowie die Druckluftzufuhr erfolgt bei den in den Figuren 4 bis j dargestellten Anordnungen in gleicher Weise wie bei der soeben beschriebenen Anordnung. Diese Figuren sind daher zur Vereinfachung noch stärker schematisiert und zeigen lediglich den prinzipiellen Aufbau.
• Figur 4 und Figur 5 zeigen ein aus einm Hohlzylinder 2o bestehendes hydrostatisches Radiallager. In der als Anlagefläche gegen eine (nicht dargestellte) ;delle vorgesehenen Innenfläche 21 sind, in axialer Richtung gesehen, in der Mitte Druckölzuführungsnuten 22 vorgesehen. Diese Druckölzuführungsnuten 22 sind in radialer Richtung unterteilt, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, das hager von mehreren unabhängig voneinander vorgesehenen Druckölquellen zu speisen. Beidseitig der Druckölzuführungsnuten 22 sind in axialem Abstand dazu in sich geschlossene, radiale Ölrückführnuten 23 vorgesehen. Wiederum in axialem Abstand dazu sind auf den der Druckijizuführnut 22 abgewandten Seiten der Ölrückführnuten 22 radiale, in sich geschlossene Dichtnuten 24 angeordnet, die mit pneumatischem Druck beaufschlagt werden Die Druckverteilung in. diesem Radiallager und auch die Funktion der Anordnung entspricht sinngemäss der anhand von Fig. 1 bis 3 hydrostatischen Führungsbahn.
• In den Figuren 6 und 7 ist ein hydrostatisches Axiallager mit einer feststehenden Lagerhälfte 3o und einer drehbaren Lagerhälfte 31 dargestellt. In der kreisringförmigen feststehenden Lagerhälfte 30 sind in der Mitte den Kreisringen Ringnuten 32 zur Druckölzufuhr vorgesehen. Diese Ringnuten 32 sind beidseitig von durchgehend ausgebildeten ringförmigen Ölrückführungsnuten 33 umgeben. Auf den den Ringnuten 32 abgewandten Seiten der Ölrückführnuten 33 sind ringförmige, mit pneumatischem Druck beaufschlagbare Dichtnuten 34 angeordnet.
• Das Drucköl wird von den Ringnuten 32 zwischen den Aulageflächen 35 her zu den Ölrückführungsnuten 33 gepresst und von dort wiederum der Ölpumpe zugeführt. Ein Austreten von Lecköl wird durch die im Bereich der Dichtnuten 34 vorhandene pneumatische Druckschwelle verhindert: Der Druckaufbau in diesem Axiallager entspricht wiederum aJnngemäss der Darstellung in Eig. 3.

Claims (4)

1. A n s p r ü c h e '`1.. Verfahren zur gleitenden Führung gegeneinander bewegbarer Teile, bei dem zwischen den Anlageflächen dieser Teile ein druckfester Ölfilm aufgebaut wird, indem innerhalb dieses Ölfilmbereiches Drucköl von wenigstens einer Zurührung zu wenigstens einer Ölrückführung gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anlageflächen um den Ölfilmbereich eine diesen umschliessende konttnuierlich aufrecht erhaltene pneumatische Druckschwelle mit einem höheren Druck als dem Öldruck am Rand des Ölfilmbereiches aufgebaut wird.
2. 2. Hydrostatische Führungsbahn nach Anspruch 1, mit einer auf einer ebenen Gegenflrche bewegbaren Führungsfläche und einer in dieser vorgesehenen Druckölzuführungsnut und einer diese Druckölzuführunganut umgebenden, in sich geschlossenen Ölrüekführnut, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölrückführnut (8) von einer mit pneumatischem Druck beaufschlagten Dichtnut (1o) umschlossen ist.
3. 3. Hydrostatisches Radiallager nach Anspruch 1 mit einer in einem Hohlzylinder drehbar gelagerten Welle von glatter Ober-fläche, wobei die Innenfläche des Hohlzylinders eine radial angebrachte, ggfls. unterbrochene Druekölzuführnut und in axialem Abstand dazu beidseitig jeweils eine in sich gesohlossene axiale Ölrückführnut aufweist, dadurch gekennzeichnet, dag auf den der Druokölzuführnut (22) abgewand- ten Seite der Ölrückführnuten (23) in axialem Abstand radiale mit pneumatisohem Druck beaufachlagte in sich geschlossene Dichtnuten (24) angeordnet sind.
4. 4. Hydrostatisches Axiallager nach Anspruch 1, mit'einer feststehenden und einer drehbaren Lagerhälfte und einer in der feststehenden Iagerhälfte vorgesehenen, ggfle.@ unterbrochenen Ringnut zur Druckölzufuhr und diese Ringnut beidseitig umgebenden ringförmigen Ölzuführungenuteu, dadurch gekennzeichnet, daß auf den der Ringnut (32) abgewandten Setten der Ölrückführnuten (33) ringförmige mit pneumatischem Druck beaufschlagte Dichtnuten angeordnet sind.`: