DE2121476C - Drossel für hydrostatische Lager - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drossel für mit Drucktaschen versehene hydrostatische Wellen- oder Spindellager, deren hydraulischer Widerstand vom Tasehendruck gesteuert ist.

Bei hydrostatischen Wellen- oder Spindellagern mit einer sich zu den einzelnen Lagertaschen verzweigenden Druckmittelleitung ist in jede zu einer Tasche führende Zweigleitung zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Beaufschlagung der einzelnen Taschen mit Druckmittel eine Drossel eingebaut, in welcher der Druck des von einer Druckmittelquelle kommenden Druckmittels auf den erforderlichen Taschendruck abgebaut wird.

Es sind bereits verschiedene Drosselarten und Drosselap.ordnungen bekannt. Beispielsweise sind als Gewindebolzen ausgebildete Drosseln bekannt, bei denen ein Teil des Außengewindes innerhalb der zylindrischen Bohrung liegt und in Verbindung damit die Drosselstrecke bildet.

Bei einer anderen Ausführungsform dient zur Drosselung ein zylindrischer Bolzen in einer zylindrischen Bohrung, wobei als Drossel der Ringspalt zwischen Bolmmgsinnenfläche und Bülzenmaiilelfläche liegt. Ferner sind als Kapillarröhrchen ausgebildete Drosseln bekannt, welche jeweils eine Gehäusebohrung eingesetzt werden, deren Druckmitteldurchfluß gedrosselt werden soll. Die Diosselwirkung, d. h. der hydraulische Widerstand der Drossel, ist durch Bolmirgsdurch:".,esser sowie -länge des jesveiligen Kapillarröhrchens bestimmt.

Um ein hydrostatisches Wellen- oder Spindellager selbstzentrieiend wirken zu lassen, ist es bereits bekannt, in die Verbindungsleitung jeder Tasche mit der gemeinsamen Druckmittelquelle eine Membnindrossel f-iizuschalten, deren hydraulischer Widerstand derart vom Druck des Druckmittels in der zugehörigen Tasche gesteuert ist, daß er mit steigendem la schendruck abfällt und umgekehrt. Wird also bei radialer Belastung die gelagerte Spindel oder Welle au: eine oder mehrere Taschen zu- und von der oder den auf der anderen Spindel- bzw. Wellenseite liegenden Taschen wegbewegt, dann steigt der Druck in der bzw den erstgenannten Taschen und fällt in der bz\.·. den letztgenannt.-n, so daß diese mehr bzw. weniger Druckmittel zugeführt und somit die Spindel bzw. Welle in die zentnsche Lage rückgeführt wird und praktisch in ihr gehalten is·.

Die bekannten Membrandrosseln bestehen im we sentiiehen aus einem Gehäuse mit ebenem Boden, einem zylindrischen, vom Boden vorstehenden Rand und einer daran befestigten, zum Boden paralleler; Membran. Der Boden weist einen mittleren, bis nah·. an die einseitig vom Druckmittel beaufschlagte Mein bran reichenden Vorsprung mit einer zur Membra: senkrechten Zulaufbohrung auf, die an die Druckmii telquelle angeschlossen ist. Der Ringraum zwiscIkp Vorsprung und Rand ist über eine Abströmbohrun ■ des Gehäuses an die zugehörige Tasche angeschlo-, sen. Steigt der Druck in dieser Tasche und damit de: Druck im genannten Ringraum, dann wird die Mem bran vom Vorsprung wegbewegt, so daß sich de: Durchströmungsquerschnitt für das die Drossel durchströmende Druckmittel zwischen der inneren Mündung der Zulaufbohrung und der Membran vor größen und der hydraulische Widerstand der Drossel fällt. Fällt der Tasehendruck wieder, dann bewegt sich die Membran zurück und der hydraulische Wide: stand der Drossel steigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drossel der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche im Vergleich zu Membrandrosseln vor allen leicht ein- und auszubauen ist und einen geringen Platzbedarf hat.

Dies ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Kapillarröhrchen aus elastisch-nachgiebigem Werkstoff vorgesehen ist, das unter Zwischenschaltung einer Füllung aus elastisch-nachgiebig zusammendrückbarem Werkstoff in einem starren Tragrohr angeordnet und in diesem an beiden Enden befestigt ist. Das Tragrohr kann aus Stahl, das Kapillarröhrchen aus Gummi, natürlichem Kautschuk oder einem elastisch-nachgiebigen Kunststoff, wis synthetischem Kautschuk, und die Füllung aus einem geschäumten Kunststoff, wie Polyurethan, bestehen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind zur beidseitigen Befestigung des Kapillarröhrchens im Tragrohr jeweils ein in diesem befestigter äußerer Klemmring mit zum benachbarten Rohrende sich konisch erweiternder Innenbohrung und ein innerer Klemmring mit entsprechend konischer Mantelfläche vorgesehen, zwischen die der zugehörige Endabschnitt des Kapillarröhrchens eingreift. Dabei ergibt sich eine weitere Vereinfachung bezüglich Herstellung und Aufbau dann, wenn der innere Klemmring durch Selbsthemmung im zugehörigen, vom äußeren Klemmring umfaßten Endabschnitt des Kapillarröhrchens festgelegt ist.

Solche Kapillarröhrchendrosseln sind wegen des geringeren Raumbedarfs, in der jeweiligen hydrostatischen Lagerung und des einfacheren Ein- und Aushaus günstiger als Membrandrosseln, da sie an leicht zugänglicher Stelle in das Lagergehäuse eingesetzt werden können, so daß beispielsweise ein Drosselaustausch oder eine Drosselreinigung bei Verstopfen

ohne Änderung am Leitungssystem, also ohne großen Arbeits- und Zeitaufwand, geschehen kann.

Nachstehend ist eine Ausführung der Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt

Fig. f schematisch einen achsnormalen Schnitt durch eine Taschengruppe eines hydrostatischen Lagers mit angeschlossenen Drosseln und DruckmitLelleitungen sowie Druckmittelquelle,

F i g. 2 einen Axialschnitt durch ein hydrostatisches Lager, wobei die Schnittebenen der oberen Hälfte und der unteren Hälfte einen Winkel von 135 ' einschließen,

F i g. 3 in Seitenansicht die in F i g. 2 wiedergegebenen, erfindungsgemäße Drossel in größerem Maßstab.

Nach F i g. 1 ist eine Spindel 1 in einem Gehäuse mit vier Taschen 14 drehbar hydrostatisch gelagert, und /war über Druckmittelpolster, welche in den Taschen 14 aufgebaut werden. JeJe Tasche 14 ist über eine Verbindungsleitung 17, 19 mit einer gemeinsamen Druckmittelquelle 14' verbunden, und zwar über eine vorgeschaltete erfindungsgemäße Kapillarröhrchendrossel 14" mit entsprechend dem in der zugehörigen Tasche 14 herrschenden Druck veränderlichem hydraulischen Widerstand. Bei einer Belastung der Spindel 1 beispielsweise in R' :htung des Pfeiles 1' nimmt der Druck in der in F i g. 1 linken Tasche 14 zu, in der gegenüberliegenden, rechten Tasche 14 ab. Dies hat zur Folge, daß der hydraulische Widerstand der der erstgenannten Tasche 14 zugeordneten Kapillarröhrchendrossel 14" abnimmt und derjenige der gegenüberliegenden Kapillarröhrchendrossel 14" steigt, so daß in die linke Tasche 14 mehr Druckmittel gelangt, in die rechte dagegen weniger, und die Drücke in diesen Taschen 14 ansteigen bzw. abfallen, so daß die Spindel 1 in die mittlere, zu den umgebenden Taschen 14 konzentrische Lage rückgeführt wird, also trotz der Belastung in Richtung des Pfeiles 1' praktisch darin gehalten bleibt.

In Fig. 2 ist eine mögliche Ausführungsform eines mit Kapillanöhrchendrosseln versehenen hydrostatischem Lager dargestellt. Die Spindel 1 ist dabei im Gehäuse 2 gelagert.

Das Gehäuse 2 besteht aus einem hülsenförmigen Mittelstück 3 und zwei je eine Lagerstelle bildenden, mit einem mittleren Ansatz 5 in ein Ende der Bohrung des Mittelstücks 3 eingreifenden und damit durch Schrauben 6 strömungsmitteldicht verbundenen Ringen 4. Jeder Ring 4 ist mit einer Kappe 7 abgedeckt, befestigt durch Senkschrauben 8 und einen Dichtteller 9 haltend, welcher mit einem mit der Spindel 1 umlaufenden Abdichtring 10 labyrinthdichtungsartig zusammenwirkt. Diesem Zweck dienen auch Ringvorsprünge 11 und 12 am Ring 4 bzw. an der Abdeckkappe 7 des jeweiligen Gehäuseendes.

Die Spindel 1 weist zwei konische, sich zum jeweils benachbarten Spindelende hin verjüngende Lagerflächen 13 auf. Damit wirken jeweils vier gleiche, gleichmäßig um die Spinde! 1 herum verteilte Taschen 14 in • der Bohrung des benachbarten Lagerringes 4 zusammen, in weichen zur hydrostatischen Lagerung der Spindel 1 im Gehäuse 2 jeweils ein Druckmittelpolster aufgebaut wird. Druckmit'el strömt durch eine Zuführöffnung 15 im Mittelstück 3 des Gehäuses 2 zu, um nach Durchfließen der Taschen 14 über eine Ablauföffnung 16 abzugehen.

Wie besonders deutlich aus der rechten oberen Hälfte von Fig. 2 ersichtlich, gelangt von der Anschlußöffnung 15 kommendes Druckmittel in eine damit kommunizierende, zur Gehäuselängsachse parallele Bohrung 17 und von dort über zwei Ringkanäle 18 zu drei weiteren, nicht dargestellten Bohrungen 17, um von allen vier gleichmäßig um die Gehäuselängsachse verteilten Bohrungen 17 über die Kanäle 19 in die Taschen 14 zu strömen und dort jeweils ein Druckmittelpolster aufzubauen.

ίο Um die Schrauben 6 herum ist im Bereich der Ringkanäle 18 jeweils ein zur Gewährleistung eines ungehinderten Druckmittelflusses ausreichend großer freier Querschnitt vorgesehen.

Jedem Kanal 19 und somit jeder Tasche 14 ist in der zugehörigen Bohrung 17 ein·; erfindungsgemäße Kapillarröhrchendrossel 14" vorgeschaltet. In F i g. 2 ist der besseren Deutlichkeit wegen lediglich die Drossel 14" für die linke obere Tasche "4 dargestellt, diejenige für die rechte obere Tasche 14 weggelassen.

Jede Drossel 14" weist, wie besonders deutlich aus F i g. 3 ersichtlich, einen Befestigungskopf 20 und ein darin strömungsmitteldicht befestigtes Tragrohr 21 aus StJiI auf. Der Kopf 20 weist eine durchgehende zylindrische Bohrung 22 auf, welche an dem dem Tragrohr abgewandten Ende mit einem Innengewinde versehen ist. An diesem Ende ist der Kopf 20 mit einem Flansch 23 ausgebildet, an den ein Gewindezapfen 24 verminderten Durchmessers anschließt. Dieser • geht in einen zylindrischen Zapfen über, welcher hinsichtlich des Außendurchmessers dem Durchmesser der Bohrungen 17 entspricht und am freien Ende eine äußere Ringnut 25 zur Aufnahme eines Dichtringes 26 (Fig. 2) aufweist sowie im Anschluß an den Gewindezapfen 24 mit einer zusätzlichen, breiteren äußeren Ringnut 27 versehen ist. In dieser mündet mindestens ein radialer Kanal 28, welcher von der Bohrung 22 ausgeht.

im Tragrohr 21 ist ein Kapillarröhrchen 29 aus elastisch-nachgiebigem Material, wie Gummi, natürlichem oder synthetischem Kautschuk, untergebracht, dessen Bohrungsdurchmesser zunächst etwa dem Durchmesser der Bohrung 22 entspricht. Das Kapillarröhrchen 29 ist an den beiden Enden des Rohres 21 an diesem befestigt, und zwar jeweils mittels eines am Rohr 21 befestigten äußeren Klemmrings 30 mit zum benachbarten Rohrende sich konisch erweiternder Innenbohrung 31 und eines inneren Klemmrings 32 mit entsprechend konischer Mantelfläche 33 und einer im Dur hmesser dem Durchmesser der Bohrung 22 etwa entsprechender Innenbohrung 34. Der Konuswinkel der Flächen 31 und 33 ist so gewählt, daß der innere Klemmring 32 durch Selbsthemmung im zugehörigen, vom äußeren Klemmring 30 umfaßten Endabschnitt des Kapillarröhrchen 29 festgelegt und gehalten ist.

Zwischen Kapillarröhrchen 29 und Tragrohr 21 ist eine Füllung 35 aus elastisch-nachgiebig zusammendrückbarem Material, wie l'olyurethan-Schaum, vorgesehen. Bei einem Anstieg des Druckes im Kapillarröhrchen 29 wird dieses zwischen den inneren Klemmringen 32 radial gedehnt, so daß sich der Bohrungsdurchmesser des Kapillarröhrchens 29 im Bereich zwischen den beiden inneren Kleinmringen 32 vergrößert und der hydraulische Widerstand der Kapillarröhrchendrossel !4" abnimmt. Da dieser hydraulische Widerstand W proportional </' (d - jeweiliger Bohrungsdurchmesser des Kapillarröhrchens 29) ist, genügen bereits geringste Änderungen des Kapillarröhrchcndurchmessersi/ auf der Drosselstrecke

!wischen den beiden inneren Klemmringcn 32, um merkliche Änderungen des hydraulischen Widerstandes W der Kapillarröhrchcndrossel 14" zu bewirken. Gemäß F i g. 2 ist jede Kapillarröhrchendrossel 14" von außen in ein Ende einer Bohrung 17 mit dem Gewindezapfen 24 eingeschraubt, wobei ein Dichtring 36 zwischen Flansch 23 und benachbartem Ring 4 eingeklemmt ist. Um in die zugehörige Tasche 14 zu gelangen, muß das in der Bohrung 17 befindliche Druckmittel am freien Ende des Kapillarröhrchens 29 in dieses einströmen, es durchfließen, über den oder die radialen Kanäle 28 austreten und durch den Kanal 19 in die Tasche 14 strömen.

An das mit Innengewinde versehene Ende der axialen Bohrung 22 vom Befestigungskopf 20 kann ein Taschcndruckmanometer angeschlossen werden. In F i g. 2 ist dies nicht eingezeichnet, vielmehr ist in diesem Falle in das besagte Innengewinde ein Verschlußstopfen eingeschraubt. Statt eines Taschcndruckmanometcrs kann auch eine Verbtndungsleitung zu einer Signaleinrichtung oder zu einer Einrichtung zum Stillsetzen der mit der Lagerung versehenen Maschine angeschlossen werden.

Die Ausbildung des Lagers und die Befestigung der Drosseln im Lagergehäuse sind nicht Gegenstand der Erfindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drossel für mit Drucktasehcn versehene hydrostatische Wellen- oder Spindellager, deren hydraulischer Widerstand vom Tasehendruck gesteuert ist, gekennzeichnet durch ein Kapillarröhrchen (29) aus elastisch-nachgiebigem Werkstoff, dr.s unter Zwischenschaltung einer Füllung (35) aus elastisch-nachgiebig zusam- se mendrückbarem Werkstoff in einem starren Tragrohr (21) angeordnet und in diesem an beiden Linden befestigt ist.

2. Drossel nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß zur beidendigen Befestigung des Kapillarröhrchens (29) im Tragrohr (21) jeweils ein in diesem befestigter äußerer Klemmring (30) mit zum benachbart Rohrende sich konisch erweiternder Innenbohrung (31) und ein innerer Klemmring (32) mit entsprechend konischer Man- ao telfäche (33) vorgesehen sind, zwischen die der zugehörige Endabschnitt des Kapillarröhrchens eingreift.

3. Drossel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Klemmring (32) durch Selbsthemmung im zugehörigen, vom äußeren Klemmring (30) umfaßten Endabschnitt des Kapillarröhrchens (2**) festgelegt ist.