DE2203381C3 - Hydrostatisches Stützelement - Google Patents
Hydrostatisches StützelementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Stützelement für Lagerungen mit einem Durchmesser von mehr
als 2 m, mit einem mit einer kugeligen Fläche gegen eine kugelige Fläche eines Widerlagers abgestützten Kippschuh, der eine von einem Steg eingefaßte Drucköltasche aufweist, wobei das Widerlager für den Kippschuh
seinerseits gegen einen in einem Zylinder begrenzt axial verschiebbaren Kolben abgestützt ist und eine Strömungsverbindung zwischen Zylinderraum, Rückseite
des Kippschuhs und Drucköltasche besteht.
Hydrostatische Stutzelemente dieser Art sind aus der DEOS 20 49402 bekannt. Die in der Druckschrift
behandelten Stützelemente dienen zur radialen Lagerung schwerer oder stark belasteter Maschinenteile. Sie
stellen sich selbsttätig zur Gegenfläche ein, »o daß stets optimale Tragbedingungen herrschen. Auch ist die
Einstellkraft aufgrund der hydrostatischen Entlastung gering, und jeder Kippschuh kann bei Überlast oder
unregelmäßiger Gegenfläche über den axial verschiedKolben begrenzt ausweichen. Es sind aber keine
Maßnahmen getroffen, die Beschädigungen der Kippschuhe bei Ausfall der Druckmittelzufuhr verhindern
und den Aus- und Einbau der Kippschuhe während des Betriebs ermöglichen können.
Bekannt ist ferner aus der CH-PS 3 89 329 und der
US-PS 33 25 229, in einem Zylinder geführten hydro- bzw. pneumostatischen Stützelementen ein Notlauflager zuzuordnen, das bei Ausfall der Druckmittelzufuhr
oder bei äußerer Oberlast zum Tragen kommt Nach der US-PS ist das Stützelement einschließlich Zylinder
mittels eines eigenen pneumostatischen Lagers gegen ein Widerlager kippbeweglich abgestützt, und bei den
aus der CH-PS bekannten Stützelementen ist der eine Druckmitteltasche aufweisende bzw. einfassende Teil
im Prinzip selber als in einem Zylinder axial verschiebbarer Kolben ausgebildet
Hydrostatische Lager für Großgeräte, wie z. B.
Großantennen, können aufgrund fertigungstechnischer Schwierigkeiten die erforderlichen Genauigkeiten nicht
in gleicher Weise erreichen, wie dies bei kleineren Lagern für z. B. Werkzeugmaschinen der Fall ist Die
Begründung Hegt unter anderem schon in der nicht gegebenen Steifigkeit der Anschlußkonstruktion. Um
auch bei Großlagern eine entsprechende Genauigkeit der Lagerung zu erreichen, ist es aus der US-PS
35 45 828 bekannt, während des Betriebes aus- und einbaubare, mit einem Kippschuh versehene hydrostatische Stützelemente zum gelagerten Teil nachstellbar
anzuordnen. Es handelt sich dabei um Stützelemente, bei denen das Widerlager für die Kippschuhe starr
abgestützt ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisches Stützelement der eingangs genannten
Art zu schaffen, dessen eine Drucköltasche aufweisender Kippschuh bei äußerer Überlast oder Druckausfall
gegen Beschädigung weitgehend geschützt während des Betriebes ein- und ausbaubar wie auch in der Höhe
zum gelagerten Teil nachstellbar ist
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß die Rückseite des in einen Tragring
versenkbaren Kippschuhs mit dem Widerlager radial innerhalb der als Kreisringfläche ausgebildeten kugeligen Flächen einen über Bohrungen mit der Drucköltasche verbundenen Raum begrenzt daß die Drucköltasche mit dem über eine zentrische Bohrung seines von
einem Deckel gebildeten Bodens an die Druckölzufuhr angeschlossenen Zylinderraum durch eine mit einer
Drossel versehene, dec. Kolben, das Widerlager für den Kippschuh und den Kippschuh mittig durchdringende
Bohrung in Verbindung steht und daß der Zylinder von der Rückseite des Tragringes her in eine mit
Feingewinde versehene Durchgangsbohrung des Tragringes einschraubbar ist und so die übrigen Teile des
Stützelementes gemeinsam mit dem Zylinder in den Tragring ein' und aus ihm ausbaubar sind.
Das in den Tragring versenkbare Stützelement kann also während des Betriebes der mit ihm versehenen
Anlage ein' und ausgebaut und auch nachgestellt
werden. Es wird lediglich ein Druckölanschluß benötigt, wobei die zentrische Lage der ölzulaufbohrung im
Zylinderboden vorteilhaft ist, weil eine an sie angeschlossene ölzufuhrleitung keine Ausgleichsbewegungen beim Drehen des Zylinders um seine Achse
auszuführen hat.
Vorteilhaft gegenüber hydrostatischen Stützelementen, bei denen der Kippschuh von einer Stützkugel
getragen wird, sind auch mit Rücksicht auf die
erforderliche hohe Belastbarkeit von 50 bis 1001 die als
JCreisringftächen ausgebildeten Kugelflächen, Sie ergeben
nicht nur eine geringere FlSehenpressung, sondern
föhren auch zu einer kleineren Bauböhe, Eine Stützkugel würde be] einer derartigen Belastung einen
Durchmesser von 100 bis 150 mm benötigen.
Die AüsbHdung4er kugeligen Flächen als Kreisringflächen
schafft auch die Möglichkeit, das Stützelement als Einheit ein- und auszubauen. Dies wird in
Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß der ι ο Kippschuh mit seinem Widerlager durch eine durchbohrte
Kopfschraube unter Zwischenschaltung eines elastischen Zwischenringes verbunden ist Durch diese
Maßnahme bleibt die freie Beweglichkeit des Kippschuhs weitgehend erhalten, ohne die ölzufuhr zu
beeinträchtigen.
Zweckmäßig ist es, wenn der Zylinder im Bereich des Feingewindes zehn in axialer Richtung verlaufende,
entlang des Zylinderumfanges im gleichen Abstand voneinander angeordnete Nuten aufweist, während im
Tragring auf einer Strecke, die 9Ao des Abstandes
zwischen zwei Nuten entspricht, zehn gleiche, ebenfalls in axialer Richtung verlaufende Nuten angeordnet sind.
Weist das Feingewinde z. B. eine Steigung von 1 mm auf, ist es möglich, das hydrostatische Stützelement auf
1/100 mm genau in der Höhe gegenüber dem zu lagernden Teil einzustellen.
Etn Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt, und sie zeigen in
F i g. 1 ein hydrostatisches Stützelement im Schnitt und in
F i g. 2 das Zusammenwirken der Nuten von Tragring und Zylinder im Schnitt
Auf einer Anschlußkonstruktion 10 ruht ein Tragring
20. Dieser Tragring 20 nimmt die einzelnen Stützelemente in der Weise auf, daß sie als Einheit in den
Tragring 20 eingeschraubt werden.
Ein einzelnes Stützelement setzt sich aus den folgenden Hauptelementen zusammen: einem Kippschuh
30, einem Widerlager 40, einer Verschraubung 50, einem Kolben 60, einem Zylinder 70, einem Deckel 80
und einer Drossel 90, die Druckschwankungen in der ölzufuhr ausgleicht und die Stabilität der Lagerung
erhöht Der Zylinder 70, versehen mit einem Feingewinde 71, wird in den Tragring 20 eingeschraubt In die mit
dem Feingewinde 71 versehene Umfangsfläche des Zylinders sind im gleichen Abstand voneinander zehn
Nuten 72 in axialer Richtung eingefräst
An einer leicht zugänglichen Stelle sind am Tragring 20 auf einer Strecke, die 9Ao des Abstandes zwischen so
zwei Nuten 72 am Zylinderaußenumfang entspricht, zehn gleiche Nuten 21 angeordnet Mittels seines
Feingewindes kann das Stützelement bei einer Gewindesteigung von z. B. 1 mm mit einer Genauigkeit bis zu
1 /κ» mm gegen einen Lagerring 100 angestellt werden.
Durch Anbringen eines nicht dargestellten Druckmessers in einem Raum 41, gebildet vom Kippschuh 30
und dem Widerlager 40, kann beim Anstellen des Kippschuhs ein mechanisches Messen entfallen. Das
Stützelement muß während des Ausrichtens mit Öl ω gespeist werden und wird bei Erreichen des gewünschten
Druckes in einer Drucköltasche 33 mittels einer Verriegelung 110 verriegelt. Nach einer kurzen
Betriebszeit kann der Druck nochmals überprüft werden, um gegebenenfalls Setzerscheinungen auszugleichen.
Das öl wird durch eine zentrische Bohrung 81 in dem Deckel 80 in den Zylinderraum 73 gedrückt, so daß der
Kolben 60 mit der seinem Durchmesser proportionalen Kraft nach oben gedruckt wird.
Diese Kraft entspricht der höchstzulässigen äußeren Belastung des Kippschuhs 30. Wird sie überschritten,
reicht der gleichbleibende Pumpendruck nicht mehr aus, um den Kolben 60 gegen einen oberen Anschlag 74 zu
halten. Der Kippschuh 30 weicht zurück, bis der Lagerring 100 am Tragring 20 zum Anliegen kommt
Beim Ausfall der nicht gezeichneten Pumpe senkt sich der Kippschuh 30 ebenfalls ab. Hie/bei haben die
Druckfedern 120, eingebaut in den Zylinder 70, die Reibung des Kolbens 60 und einer Kolbendichtung 61 zu
überwinden.
Aus dem Zylinderraum 73 gelangt das öl durch eine
mittige öldurchlaufbohrung 62 des Kolbens 60 und durch die Drossel 90, eingebaut in das Widerlager 40, in
die Drucköltasche 33 und in den mit ihr durch Bohrung 32 verbundenen, unterhalb des Kippschuhs 30 befindlichen
Raum 41. Die Drossel 90 reduziert den -Pumpendruck entsprechend der Drosselkennzahl auf
den Druck in der Drucköltasche 33, woraus sich die Bemessung des Kippschuhs 30 ergibt Da; im Raum 41
unterhalb des Kippschuhs 30 befindliche, unter dem in der Drucköltasche 33 herrschenden Druck stehende öl
hat die Aufgabe, eine kugelig ausgebildete Kreisringfläche 42 so von der von außen auf den Kippschuh 30
wirkenden Kraft zu entlasten, daß nur noch eine geringe Flächenpressung und damit eine geringe Reibung zur
Wirkung kommen.
Der Durchmesser des Raumes 41 unterhalb des Kippschuhs 30 sollte gleich wie oder kleiner als der
Durchmesser der Drucköltasche 33 oberhalb des Kippschuhs 30 sein.
Damit sich bei Arbeitsbeginn ein Spalt 130 über einer Stegfläche 31 des Kippschuhs 30 und nicht an der
sphärischen Kreisringfläche 42 ausbildet, ist der Kippschuh 30 über einen elastischen Zwischenring 51
mittels einer Verschraubung 50 gegenüber dem Widerlager 40 leicht vorgespannt. Diese dient auch als
Halte-Stützelement
Aufgrund der hydrostatischen Entlastung der kugeligen
Kreisringfläche 42 und der geringen Reibung kann der Kippschuh 30 stets selbsttätig mögliche Auswinkelungen
zu dem Lagerring 100 ausgleichen. Bei Schrägsteilung des Lagerringes 100 gegenüber dem
Kippschtih 30 entsteht ein Nachstellmoment als Folge
des unterschiedlichen Druckverlaufes in dem sich bei einer Schrägstellung erweiternden bzw. verengenden
Spalt 130 entlang der kreisringförmigen Stegflächen 31. Damit bleiben die Parallelität zwischen der Stegfläche
31 und dem Lagerring 100 sowie die volle Tragfähigkeit erhalten.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
- 22 03 38!Patentansprüche;4. Hydrostatisches Stützelement for Lagerungen mit einem !Durchmesser von mehr als 2 m, mit einem mit einer "kugeligen Fläche gegen eine kugelige Fläche eines Widerlagers abgestützten Kippschuh, der eine von einem Steg^eingefaßte Druckökasche aufweist, wobei das Widerlager for den Kippschuh seinerseits gegen einen In einem Zylinder begrenzt axial verschiebbaren Kolben abgestützt ist und eine Strömungsverbindung zwischen Zylinderraum, Rückseite des Kippschuhs und Drucköltasche besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des in einen Tragring (20) versenkbaren '5 Kippschuhs (30) mit dem Widerlager (40) radial innerhalb der als Kreisringfläche ausgebildeten kugeligen Flächen (42) einen über Bohrungen (32) mit der Drucköltasche (33) verbundenen Raum (41) begrenzt, daß die Drucköltasche mit dem über eine zentrische Bohrung (81) seines von einem Deckel (80) gebildeten Bodens an die Druckölzufuhr angeschlossenen Zylinderraum (73) durch eine mit einer Drossel (90) versehene, den Kolben (60), das Widerlager für den Kippschuh und den Kippschuh mittig durchdringende Bohrung in Verbindung steht und daß der Zylinder (70) von <Jsr Rückseite des Tragrings her in eine mit Feingewinde (71) versehene Durchgangsbohrung des Tragrings einschraubbar ist und. so die übrigen Teile des Stützelements gemeinsam mit dem Zylinder in den Tragring ein- und aus Ihm ausbaubar sind.
- 2. Hydrostatisches Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daft der Kippsclhuh (30) mit seinem Widerlager (40) durch ehe durchbohrte Kopfschraube (50) unter Zwischenschaltung eines elastischen Zwischenringes (51) verbunden ist
- 3. Hydrostatisches Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (70) im Bereich des Feingewindes (71) zehn in axialer Richtung vertaufende, entlang des Zylinderumfanges in gleichem Abstand voneinander verlaufende Nuten (72) aufweist, während im Tragring (20) auf einer Strecke, die 9Ao des Abstandes zwischen zwei Nuten (72) entspricht, zehn gleiche, ebenfalls in axialer Richtung verlaufende Nuten (71) angeordnet sind.
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