DE2041430B2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0629—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion
- F16C32/064—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion the liquid being supplied under pressure
- F16C32/0644—Details of devices to control the supply of liquids to the bearings
- F16C32/0648—Details of devices to control the supply of liquids to the bearings by sensors or pressure-responsive control devices in or near the bearings
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
- F16C32/0614—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
a) das bewegliche Steuerelement als Ring (5, 11,
13,19) ausgebildet ist daß
b) der Ring (5, 12, 13, 19) radial schwimmend, koaxial zur Lagerachse angeordnet ist und daß
c) jeweils eine der Umfangsflächen des Ringes (5, 11, 13, 19) mit einer Gehäuseumfangsfläche
einen ringförmigen, exzentrischen Strömungsquerschnitt (Drosselstelle) bildet, so daß die
Zuteilung des Schmiermittels über den Lagerumfang von der Stellung des Ringes (5, 11, 13,
19) relativ zur festen Gehäuseumfangsliäche erfolgt.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sich die spaltförmige Drosselstelle in
Strömungsrichtung verengt.
3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Kanälen (3)
eine Austrittsstclle der spaltförmigen Drosselsteile mit einer Eintrittsstelle des Lagerspaltes verbinden.
4. Lager nach Anspruch 3 mit einer Lagerbüchse und einer Weile, die mit Spiel in der Lagerbüchse
sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (19) mit Spiel die Lagerbüchse (16) umgreift und
diese im Bereich der Symmetrieebene des Ringes mit einer Anzahl von auf dem Umfang verteilten
Löchern (20) versehen ist.
5. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spaltförmige Drosselstelle
und der Lagerspalt ohne axialen Abstand direkt ineinander übergehen.
6. Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Lagerflächen gleichzeitig die
Gehäuseumfangsfläche der spaltförmigen Drosselstelle bildet.
7. Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (5,11,13) an einer Radialebene (4)
der Welle (2) entlang bewegbar ist.
8. Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (19) mit einer Stirnseite an einer
stirnseitigen Fläche des Ringraumes (18) entlang bewegbar ist.
Die F.rfindung betrifft ein aero- oder hydrostatisches Lager gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
Lager dieser Art sind nach der US-PS 31 10 527 bekannt. Die Steuerelemente sind bei diesem vorbekannten
Lager als auf dem Umfang verteilte Schmiermittelzuteilungsventile ausgebildet, von denen jedes
lokal die Schmiermittelzufuhr in Abhängigkeit von den lokalen Bedingungen regelt Je mehr solcher Ventile
vorhanden sind, umso besser ist die Regelung bzw. Steuerung des Lagers. Abgesehen von der Störanfälligkeit
solcher Ventile ist deren Anordnungsanzahl von der Kostenseite her eine Grenze gesetzt
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Lager der eingangs genannten Art dahingehend
zu verbessern, daß bei mindestens gleich guter ίο Steuerbarkeit des Lagers ein solches Lager wesentlich
kostengünstiger herstellbar ist Diese Aufgabe ist mit einem Lager der eingangs genannten Art nach der
Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
ergeben sich nach den Unteransprüchen 2 bis 8.
W^nn bei diesem erfindungsgemäß ausgebildeten
Lager die Höhe des Lagerspaltes beispielsweise an einer bestimmten Stelle unter dem Einfluß einer
Ändsrung in der Lagerbelastung größer wird, ändert sich das Verhältnis dort zwischen dem Strömungswiderstand
des spaltförmigen Verteilungsraums und dem des Lagerspalts derart, daß an dieser Stelle das bewegliche
Steuerelement mit geringem Schmiermitteldruck beaufschlagt wird und sich dadurch entgegengesetzt der
Richtung der Lagerbelastung zur Wandung einer mit dem Steuerelement zusammenwirkenden gehäusefesten
Bohrung bewegt. Der erhöhte Strömungswiderstand fuhri dort wiederum zu einem örtlich niedrigeren
Schmiermitteldruck am Zugang zum Lagerspalt. Entjo sprechend steigt der Schmiermitteldruck am Zugang
zum Lagerspalt proportional zur Vergrößerung des Lagerspalts. Zuleitungs- und Abflußdruck sind konstant,
und die Änderungen im durchschnittlichen Schmiermitteldruck sind ausschließlich das Ergebnis von Änderunj-,
gen im Druckabfall zwischen dem Zu- und Ausgang des Lagerspalts.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen
Lagers besteht darin, daß koaxiale zylindrische Flächen
verwendet werden, die leichter herzustellen und leichter
4u auf Endgenauigkeit zu bringen sind als flache Ventile
und flache Sitze, die über einen zylindrischen Körper zu verteilen sind, wie das beim vorbekannten Lager
vorgesehen ist. Die bei Ventilausbildungen immer gegebene Störanfälligkeiten können beim erfindungsgemäßen
Lager nicht auftreten.
Das erfindungsgemäße Lager wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
Es zeigt schematisch
F i g. 1 in Schnitt und Ansicht ein Radiallager;
F i g. 1 in Schnitt und Ansicht ein Radiallager;
F i g. 2 das Druckdiagramm des Lagers gemäß Fig. 1;
F i g. 3,4 besondere Ausführungsformen eines Bauteiles
des Lagers gemäß F i g. 1 und
F i g. 5 im Schnitt eine weitere Ausführungsform eines Radiallagers.
Das in Fig. 1 gezeigte Lager besteht aus einer zylindrischen Bohrung 1 und einer Welle 2, die mit
gewissem Spiel (stark vergrößert dargestellt) in die Bohrung 1 paßt. Die Welle 2 ist mit axial gerichteten
Kanälen 3 versehen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind und von der Radialebene 4 der Welle 2
ausgehen. Die Tiefe dieser Kanäle 3 ist nur wenig größer als das Spiel, mit dem die Welle 2 in der Bohrung
1 sitzt. Der ring 5 liegt mit seiner Flachseite 6 an der Radialebene 4 der Welle 2 an und sitzt mit etwa dem
gleichen Spiel wie die Welle 2 in der Bohrung I. Das Spiel des Ringteiles 7 jedoch ist etwas größer ais das des
Ringteiles 8.
Ein unter Druck stehendes Schmiermittel, bei dem es sich in Abhängigkeit von vielen Faktoren entweder um
eine Flüssigkeit oder um ein Gas handeln kann, wird dem Lager links vom Ring 5 aus zugelötet. Dieser
Zuströmraum ist mit einer geeigneten Dichtung (nicht dargestellt) versehen oder befindet sich zwischen zwei
Lagern, die ineinander spiegelbildlich zugeordnet sind.
Unter dem Zuleitungsdruck fließt das Schmiermittel von links nach rechts durch den Spalt, der sich zwischen
der Bohrung 1, dem Ring 5 und der Welle 2 befinaet Dabei entsteht eine Druckverteilung, die von links nach
rechts abnimmt
Wenn Welle 2 und Ring 5 koaxial zur Bohrung 1 stehen, ist die Druckverteilung auf allen Seiten der
Welle 2 und des Rings 5 gleich, und auf die Welle 2 wird keine resultierende Kraft ausgeübt
Unter dem Einfluß beispielsweise einer nach unten gerichteten Außenlast nimmt die Welle 2 eine nach
unten exzentrische Lage gegenüber der Bohrung 1 ein (siehe F ig. 1).
Wegen der größeren Spaltbreite an der Oberseite der Welle 2 entsteht dort ein geringerer Strömungswiderstand,
so daß im Spalt über dem Ring S das Druckgefälle größer wird, wodurch der durchschnittliche Druck
abnimmt Entsprechend ist der durchschnittliche Druck im Spalt unter dem Ring S höher. Die daraus
resultierende Kraft drückt den Ring 5 in eine höher liegende exzentrische Lage gegenüber der Bohrung 1.
Das Druckgefälle im Spalt nimmt dabei über dem Ringteil 8 stark zu, über dem Ringteil 7 und der Welle 2
abei ab, während das jeweils Umgekehrte im Spalt unten am Ring 5 und an der Welle 2 erfolgt, bis der Ring
5 eine Lage erreicht hat, bei der der durchschnittliche Druck an der Oberseite und der an der Unterseite gleich
sind und der Ring 5 sich wieder im Kräftegleichgewicht befindet
In dieser exzentrischen Lage hat der Ring 5 am oberen Ende einen größeren Widerstand gegen das
strömende Schmiermittel als an seiner unteren Seite, so daß das Schmiermittel an der oberen Seite unter einem
niedrigeren Druck in den Lagerspalt einströmt als an der unteren Seite.
Ferner sind an der Stelle des nicht mit Kanälen 3 versehenen Teils der Welle 2 die Abnahme im
Widerstand an der oberen Seite und die Zunahme an der unteren Seite (beides infolge der exzentrischen Lage der
Welle 2) größer als an der Stelle des Teils der Welle 2, über den sich die Kanäle 3 erstrecken. Das Endergebnis
ist ein Druckverlauf gemäß F i g. 2. Die Linie 9 stellt den Druck im Spalt über dem Ring 5 und der Welle 2 dar, die
Linie 10 den Druck im Spalt unter dem Ring 5 und der Welle 2. Der Druck unter der Welle 2 ist größer als
darüber, so daß auf die Welle 2 eine nach oben gerichtete Kraft wirkt, die der Außenlast und der
Exzentrizität der Welle 2 entgegengerichtet isi. Unter dem Einfluß dieser Kraft nimmt die Welle 2 eine Lage in
der Bohrung 1 ein, bei der sich Schmiermitteldruck und Außenlast ausgleichen.
Im Druckdiagramm gemäß Fig.2 stellen die Linien
9', 10' den Druckverlauf dar, der entstehen würde, wenn der Ring 5 nicht vorhanden wäre und /iie gleiche
Exzentrizität der Welle 2 vorläge. In diesem Falle ist die Differenz zwischen dem durchschnittlichen Druck unter
der Welle und dem darüber wesentlich kleiner, was ■-, bedeutet, daß das 1 ager ohne den Ring 5 eine geringere
Tragfähigkeit und eine geringere Stabilität hat
In F i g. 3 ist eine andere Ausführungsform des Ringes
5 für das in F i g. 1 gezeigte Lager dargestellt An Stelle der beiden Ringteile 7,8, die mit unterschiedlichem Spiel
κι in die Bohrung 1 passen, ist der Ring 11 mit einer leicht
konischen Umfangsfläche 12 versehen. Die Wirkung ist im Prinzip jedoch die gleiche wie die des Ringes 5
gemäß Fig. 1.
Der in Fig.4 gezeigte Ring 13 stellt eine weitere
ίο Ausführungsmöglichkeit dar. In diesem Fall ist das
größere Spiel, mit dem der Ringteil 7 in die Bohrung 1 paßt, durch entsprechend kurze Nuten 14 ersetzt.
Wenn der Ring 5 mit seiner Flachseite 6 an der Radialebene 4 der Welle 2 anliegt, darf kein
zu umlaufender Kanal vorhanden sein, beispielsweise in
Folge gerundeter oder angefaster Umfangskanten, weil ein solcher Kanal die Druckdifferenzen am Zugang zum
Lagerspalt ausgleichen würde, und die Wirkung des Ringes 5 ausbliebe.
j-, Beim in F i g. 5 gezeigten Lager sitzt die Welle 15 mit
gewissem Spiel in der Lagerbüchse 16 eines Lagergehäuses 17. Im Lagergehäuse 17 ist ein Ringraum 18
vorgesehen, in dem ein die Lagerbüchse mit Spiel umfassender Ring 19 angeordnet ist. Das Spiel
«ι gegenüber der Außenumfangsfläche der Lagerbüchse
16 ist dabei in der Mitte etwas kleiner als an den Seiten. In der Lagerbüchse 16 sind auf dem Umfang verteilt
eine Anzahl von Löchern 20 vorgesehen, die den Ringraum 18 über den Spalt zwischen dem Ring 19 und
ii der Lagerbuchse 16 mit dem Spalt zwischen dem Ring
19 und der Lagerbüchse 16 mit dem Spalt zwischen der Welle 15 und de;· Lagerbüchse 16 verbinden. Durch
einen oder mehrere Zufuhrleitungen 21 steht der Ringraum 18 mit einem System zur Zuleitung von unter
id Druck stehendem Schmiermittel in Verbindung.
Die Wirkung dieses Lagers ist im wesentlichen die gleiche wie die des Lagers gemäß Fig. 1, d.h. bei
exzentrischer Lage der Welle 15 in der Lagerbüchse 16 wird der Ring 19 in eine exzentrische Lage gedruckt,
j', und zwar durch die Ungleichförmigkeit der Schmiermittelströmung
an der Stelle des verengten und des vergrößerten Lagerspaltes, wobei der Spalt zwischen
dem Ring 19 und der Lagerbüchse IS dort am engsten ist, wo der Lagerspalt am größten ist und umgekehrt.
i<> Das Ergebnis ist eine derartige Differenzierung im
Druck, mit dem das Schmiermittel in den Spalt strömt, daß eine der Exzentrizität der Welle 15 entgegengerichtete
Kraft entsteht.
Die Welle 15 hat in diesem Falle keine teilweise genutzte Fläche wie die Welle 2 gemäß Fig. 1. Solche
Nuten sind für die Funktion dieser Lager nicht entscheidend. Sie erhöhen allerdings die Tragfähigkeit
und die Stabilität, und wenn dieser Vorteil die Kosten übertrifft, kann die Welle 15 beim Lager gemäß Fig.5
bo entsprechend ebenfalls mit Nuten versehen werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Aero- oder hydrostatisches Lager, bestehend aus zwei im wesentlichen gleichen, durch einen Spalt
voneinander getrennten koaxialen Flächen sowie aus Steuerelementen zur Zufuhr eines unter Druck
stehenden Schmiermittels in den Lagerspalt, wobei das Steuerelement zusammen mit einer festen
Wandung des Gehäuses eine für das Schmiermittel und über den Schmiermittel-Lagerdruck im Strömungsquerschnitt
beeinflußbare Drosselstelle bildet die den Zufluß zum Lagerspalt derart steuert daß
Änderungen der radialen Lagerspalthöhe entgegengewirkt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8227 | New person/name/address of the applicant |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |