DE2252495A1

DE2252495A1 - Hydro- oder aerostatisches lager

Info

Publication number: DE2252495A1
Application number: DE2252495A
Authority: DE
Inventors: Rainer Schuerger; Lothar Walter
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1972-10-26
Filing date: 1972-10-26
Publication date: 1974-05-02
Also published as: US3934947A; GB1425596A; JPS4973550A; IT999686B; FR2205135A5

Description

SKP KUGELLAGERPABEtEKEN GMEH Schweinfurt, 25. Ιο. 1972

TP/Gu/Ho

Hydro- oder aerostatisches Lager

Die Erfindung betrifft ein hydro- oder aerostatisches Lager zur Aufnahme radialer und/oder axialer Lasten, bestehend aus einem Gehäuse mit einer darin drehbar angeordneten Welle sowie im Gehäuse vorgesehenen Bohrungen für die Zufuhr eines von einer Pumpe gelieferten Druckmediums zu den im Gehäuse oder in der Welle eingearbeiteten, auf dem Umfang verteilten Lagertaschen.

Es ist bekannt, hydrostatische Lager so auszubilden, daß nur eine Zuleitung für die Zufuhr des Druckmediums zum Lager und somit auch nur eine Pumpe erforderlich sind. Um bei solchen Lagertypen eine gewisse Steifigkeit und Tragfähigkeit zu erreichen, ist es üblich, im Gehäuse konstante Vordrosseln wie beispielsweise Blenden, Düsen oder Kapillaren einzubauen. Zwar sind derartige hydrostatische Lager wegen ihres geringen konstruktiven Aufwandes gegenüber weiter unten beschriebenen Lagern billiger herzustellen, dafür muß aber als Nachteil in Kauf genommen werden, daß sich keine sehr hohen Steifigkeiten und Tragfähigkeiten erreichen lassen.

Zur Gruppe der hydrostatischen Lager mit nur einer Pumpe zur Druckb'l Versorgung zählen weiterhin solche, bei denen die Drosseln außerhalb der Lagerung angeordnet sind, damit der Drosselwiderstand manuell eingestellt werden kann. Da der Drosselwiderstand jedoch während des Betriebes konstant bleibt, ergibt diese Maßnahme keine nennenswerte Verbesserung der Lagersteifigkeit. Nachteilig ist ferner, daß von der Drosselstelle zu jeder einzelnen Lagertasche eine Leitung geführt werden muß, so daß beispielsweise bei einer Spindellagerung ' durchschnittlich zehn Leitungen erforderlich sind.

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Daneben ist es bekannt, jede Lagertasche eines hydrostatischen Lagers mit einer eigenen Pumpe zu versorgen. Mit diesem System lassen sich höhere Lager- ' steifigkeiten und Tragfähigkeiten erzielen, gleichzeitig muß Jedoch für die Ölversorgungsanlage ein sehr hoher Aufwand getrieben werden.

Schließlich sind hydrostatische Lager bekanntgeworden, die über lastabhängige Vordrosseln, beispielsweise Membrandrosseln, oder über druckgeregelte Ventile mit dem Druckmedium versorgt werden. Mit diesem System lassen sich ebenfalls höhere Lagersteifigkeiten und Tragfähigkeiten erreichen, der Aufwand an Geräten und Leitungen ist Jedoch noch höher als bei den zuvor genannten Lagerungen mit einer eigenen Pumpe für jede Lagertasche. Damit ergibt sich zwangsläufig eine größere Störanfälligkeit der gesamten Lagerung. Außerdem ist das Betriebsverhalten rechnerisch nur schwer vorherbestimmbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit den einfachen Mitteln der erstgenannten Konstruktion (nur eine Pumpe, im Lager selbst eingebaute Vordrosseln) ein hydro- oder aerostatisches Lager zu schaffen, das hinsichtlich Tragfähigkeit und Steifigkeit den zuletzt genannten Lagerungen (mit lastabhängigen Vordrosseln) mindestens ebenbürtig ist.

Diese Aufgabe wird bei einem hydro- oder aerostatischen Lager der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch in das Lager integrierte Regelorgane zur selbsttätigen Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Drosselspalte und zur gleichzeitigen, selbsttätigen Verkleinerung bzw. Vergrößerung der Lagerabflußspalte in Abhängigkeit von Größe und Richtung der Lagerbelastung.

Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Tatsache, daß eine äußere Belastung eine Verlagerung zwischen Welle und Gehäuse verursacht. Durch diese Verlagerung wird die Größe des Lagerabflußspaltes an der belasteten Tasche in Richtung der Belastung verringert. Dadurch ergibt sich ein erhöhter Widerstand und gleichzeitig ein größerer Druckabfall im Lagerabflußspalt, was mit einer Erhöhung des Taschendruckes gleichzusetzen ist. Ordnet man nun den Zufluß des Druck-

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mediums zu der belasteten Lagertasche so an, daß dieser ebenfalls über einen Lagerspalt erfolgt, so wird damit eine Drosselung bewirkt. Wenn dieser Spalt (Drosselspalt) an der Stelle angeordnet wird, an der aufgrund der Verlagerung zwischen Welle und Gehäuse eine Vergrößerung der Spalthöhe eintritt, so wird sich der Zuflußwiderstand zu der belasteten Lagertasche verringern. Das bewirkt einen geringeren Druckabfall am Drosselspalt, was ebenfalls mit einer Steigerung des Taschendruckes gleichzusetzen ist. Nachdem auf der entlasteten Seite des Lagers die umgekehrten Vorgänge ablaufen, fällt dort der Taschendruck sehr schnell ab.

Mit dem erfindungsgemäßen Prinzip lassen sich somit durch sehr kleine Bewegungen zwischen Welle und Gehäuse sehr große Druckdifferenzen zwischen der belasteten und der entlasteten Lagerseite erzeugen. Das ist das Prinzip der lastabhängigen Vordrossel, die nach dem Erfindungsgedanken auf einfachste Weise in das Lager integriert ist. Nach diesem Prinzip lassen sich alle Ausführungsformen von hydrostatischen Lagern - Radiallager, Axiallager, kegelige Lager, sphärische Lager, kombinierte Lager, komplette Spindellagerungen usw. herstellen.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung zeichnen sich Lager zur Aufnahme axialer Lasten dadurch aus, daß die Regelorgane auf der Welle befestigte oder einstückig mit dieser ausgebildete, in im Gehäuse eingearbeitete und mit den Lagertaschen versehene Ausnehmungen eingreifende Scheiben enthalten, deren Flächen, die den jeweiligen Gehäuseflächen gegenüberliegen, mit diesen Drosselspalte und Lagerabflußspalte bilden, die sich beide bei durch Lagerbelastung verursachte Wellenverlagerung gleichzeitig und selbsttätig bis zur Herstellung eines Gleichgewichtszustandes vergrößern bzw. verkleinern.

In Weiterbildung der Erfindung können diese Lager, die auch zur Aufnahme von in beiden axialen Richtungen wirkenden Lasten geeignet sind, in Strömungsrichtung hinter den Drosselspalten im Gehäuse oder in der Scheibe der Welle angeordnete Verteilereingänge besitzen, deren Anzahl der Anzahl der zu beiden Stirnseiten der Scheibe angeordneten Lagertäschen entspricht und die mit diesen

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durch Jeweils einen Kanal verbunden sind, der auf der dem jeweiligen Verteilereingang gegenüberliegenden Seite der Scheibe in die Lagertasche mündet. Bei denjenigen Ausführungen, bei denen die Verteilereingänge in der Scheibe angeordnet sind, führen die Kanäle zu deren Verbindung durch die Scheibe; derartige Ausführungen eignen sich für Anwendungsfälle, bei denen das Gehäuse rotiert und die Welle stillsteht. Hierbei wird zweckmäßigerweise die Zufuhr des Druckmediums durch in der Welle und in der Scheibe vorgesehene Bohrungen vorgenommen.

Bei Lagern, die radiale Lasten aufnehmen sollen, enthalten die Regelorgane zur Veränderung der Drösseispalte in vorteilhafter Weise auf der Welle befestigte, im Längsschnitt winkel- oder T-fb'rmige Scheiben, deren umlaufende Querstücke in im Gehäuse vorgesehene, ringförmige Ausnehmungen eingreifen und mit diesen die Drosselspalte bilden, während die Lagerabflußspalte in bekannter Weise durch die die Lagertaschen begrenzenden Stege und die diesen gegenüberliegende Oberfläche der Welle gebildet werden.

Eine Variante dieser erfindungsgemäßen Lagerausführung zur Aufnahme radialer Lasten enthält ein mit auf dem Umfang verteilten Lagertaschen ausgerüstetes Gehäuse, dessen Bohrung für die Zufuhr des Druckmediums in eine in die Gehäusebohrung eingearbeitete Ringkammer mündet, die über einen mit der Oberfläche der Welle zusammenwirkenden Drosselspalt mit in der Gehäusebohrung angeordneten Verteilereingängen verbunden ist, deren Anzahl der Anzahl der Lagertaschen entspricht und die mit diesen durch jeweils einen Kanal verbunden sind, der auf der dem jeweiligen Verteilereingang diametral gegenüberliegenden Seite in die Lagertasche mündet. Diese erfindungsgemäße Ausführung kann in der Weise abgewandelt werden, daß nicht das Gehäuse, sondern die Welle mit Lagertaschen versehen ist; hierbei müssen dann auch die Kanäle zur Verbindung der Lagertaschen mit den Verteilereingängen in die Welle eingearbeitet sein.

Die erfindungsgemäßen Lager haben gegenüber zum Stand der Technik zählenden hydro- oder aerostatischen Lagern mit konstanten Vordrosseln den Vorteil, daß die Steifigkeit um etwa 100 % verbessert und die Tragfähigkeit um etwa 40 #

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erhöht werden kann. Weiter ist die je Zeiteinheit benötigte Menge an Druckmedium bis um die Hälfte geringer, so daß dadurch auch die Pumpenantriebsleistung im gleichen Verhältnis kleiner sein kann. Die erfindungsgemäßen Lager sind einfach im Aufbau und damit einfach zu fertigen, nicht zuletzt deshalb, weil sie einfache Versorgungsanlagen für das Druckmedium (nur eine Pumpe und eine Zuleitung zur Lagerung) benötigen. Schließlich ist als vorteilhaft anzuführen, daß eine exakte Berechnung der Lagerauslegung verhältnismäßig einfach durchzuführen ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele, die iri den Zeichnungen der Figuren 1 bis 11 schematisch in Längsschnitten dargestellt sind.

Das in Figur 1 abgebildete, erfindungsgemäße Lager dient zur axialen Lagerung einer Welle 1 in einem Gehäuse 2. Auf der Welle 1 sind zwei Scheiben 3 drehfest angeordnet, die durch einen Distanzring 4 axial auf Abstand gehalten werden. Eine radiale Bohrung 5 im Gehäuse 2 dient zur Zufuhr eines von einer Pumpe gelieferten Druckmediums in den zwischen den beiden Scheiben 3 gebildeten Ringraum 6. Die einander zugekehrten Stirnflächen der Scheiben 3 bilden mit den gegenüberliegenden Gehäuseflachen je einen umlaufenden Drosselspalt ¹J. Durch diese gelangt das Druckmedium in die Lagertaschen 8, die in das Gehäuse 2 eingearbeitet sind. Durch Lagerabflußspalte 9 zwischen den axial nach außen weisenden Stirnflächen der Scheiben J> und den diesen gegenüberliegenden Flächen des Gehäuses 2 kann das Druckmedium aus den Lagertaschen 8 nach außen in Pfeilrichtung abfließen.

Wie bereits erwähnt, gelangt das Druckmedium über die Bohrung 5 ohne bemerkenswerten Druckabfall in den Ringraum 6. Durch den Widerstand der Drosselspalte 7 wird das Druckmedium auf den Taschendruck reduziert, der je nach den sich einstellenden Drosselverhältnissen variiert wird. Der weitere Druckabfall auf das Potential Null erfolgt am Lagerwiderstand, der durch die Lagerabflußspalte 9 gebildet wird.

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Wird nun die Welle 1 von außen axial belastet, beispielsweise durch eine in der Figur 1 nach rechts wirkende Kraft F, so verlagert sich die Welle 1 mit ihren beiden Scheiben 3 in Richtung dieser Kraft F. Durch diese Verlagerung wird der rechte Lagerabflußspalt 9' verkleinert und der rechte Drosselspalt 7' vergrößert. Gleichzeitig wird der linke Drosselspalt 7" verkleinert und der linke Lagerabflußspalt 9¹' vergrößert. Diese Veränderung der Drosselspalte 7 und der Lagerabflußspalte 9 beeinflußt die Drosselwiderstände und die Lagerwiderstände der Lagertaschen 8 in der dritten Potenz. Das geschieht in der Weise, daß sich der Drosselwiderstand der Lagertasche 8' wesentlich verringert, während sich der Lagerwiderstand derselben Lagertasche 8¹ - durch die Verkleinerung des Lagerabflußspaltes 9* - stark erhöht. Diese Veränderung des Verhältnisses Drosselwiderstand zu Lagerwiderstand bewirkt ein schnelles Anwachsen des Druckes in der rechten Lagertasche 8'. In umgekehrter Weise erhöht sich der Drosselwiderstand und verringert sich der Lagerwiderstand der linken Lagertasche 8'', so daß der Druck in dieser rasch abfällt.

Mit der beschriebenen Lageranordnung lassen sich durch sehr Heine Axialbewegungen der Welle sehr hohe Druckdifferenzen zwischen den linken und rechten Lagertaschen 8 erzielen. Diese Druckdifferenzen verursachen diejenigen Kräfte im Lager, die der äußeren Kraft F entgegenwirken.

Die in Figur 2 dargestellte Variante der Anordnung nach Figur 1 eignet sich nur zur Aufnahme von in einer axialen Richtung wirkenden Belastungen, weil nur auf einer Seite der Scheibe 3* die hler einstückig mit der Welle 1 ausgebildet ist, gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Lagertaschen 8 vorgesehen sind. Das Druckmedium gelangt auch bei dieser Ausführung durch eine Bohrung 5 im Gehäuse 2 in einen Ringraum 6, von hier über den Drosselspalt 7 in die Lagertaschen 8, aus denen es über die Lagerabflußspalte 9 nach außen abfließen kann. Zur Abdichtung des Ringraums 6 nach außen dient ein Dichtspalt Io zwischen dem Gehäuse 2 und der Oberfläche der Welle 1. Auch bei dieser Ausführung bewirkt eine Verschiebung der Welle 1 in Richtung der äußeren Belastung F eine Verkleinerung des Lagerabflußspaltes 9 und gleichzeitig eine Vergrößerung des Drosselspaltes 1, wodurch sich der Druck in der Lagertasche 8 erhöht und der äußeren Belastung F entgegenwirken kann.

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Das Lager nach Figur! 3 ist vorwiegend zur Aufnahme von in radialen Richtungen wirkenden Kräften bestimmt, es kann jedoch auch Momente aufnehmen. Mit der Welle 1 ist eine im Längsschnitt T-förmige Scheibe 3 drehfest verbunden, deren umlaufendes Querstück 11 zu beiden Seiten in ringförmige Ausnehmungen 12 des Gehäuses 2 eingreift und mit diesen zwei umlaufende Drosselspalte 7 bildet. Im Gehäuse 2 sind ferner zu beiden Seiten der Scheibe J3 gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Lagertaschen 8 vorgesehen. Die die Lagertaschen 8 nach außen begrenzenden Stege 13 bilden mit der Oberfläche der Welle 1 Lagerabflußspalte 9· Zur Vermeidung eines Druckausgleichs am Umfang zwischen den Lagertaschen 8 sind die Drosselspalte 7 im Bereich der die Lagertaschen 8 trennenden Stege (gestrichelt gezeichnet) bis zur Wellenoberfläche hin verlängert.

Das Druckmedium gelangt, wie bei den bisher beschriebenen Ausführungen, durch die Bohrung 5 in den Ringraum 6. Von dort strömt es über die Drosselspalte J, an denen der Druckabfall auf den Taschendruck erfolgt, in die zu beiden Seiten der Scheibe ]5 angeordnete Lagertaschen 8, aus denen es über die Lagerabflußspalte 9 drucklos nach außen abfließt.

Bei einer Belastung der Welle 1 durch eine Radialkraft F wird die Welle 1, wie in Figur 3 durch den Pfeil angedeutet, radial nach oben verschoben. Mit dieser Verschiebung der Welle 1 verbunden ist eine Vergrößerung der Drosselspalte 7j die auf der belasteten Seite des Lagers liegen, im Beispiel also oben. Zugleich verringern sich die auf derselben Seite liegenden Lagerabflußspalte 9· Die beschriebene Änderung der Drosselspalte 7 und der Lagerabflußspalte 9 bewirkt auf der belasteten Seite des Lagers eine Erhöhung des Druckes in den Lagertaschen 8; in entsprechend umgekehrter Weise fällt der Druck in den diametral gegenüberliegenden Lagertaschen 8 ab. Damit wird die äußere Kraft F, die in radialer Richtung wirkt, aufgenommen.

In Figur J5a ist gezeigt, daß das Lagerungsprinzip der Figur 3 auch anwendbar ist für ein Radiallager mit mehr als 4 Lagertaschen 8 auf dem Umfang. Es ist die linke Hälfte des Gehäuses 2 (vgl. Figur 3) dargestellt, in die auf wirtschaftliche Weise zwölf Lagertaschen 8 mit kreissegmentförmlgem Querschnitt eingefräst sind. Die größere Anzahl der Lagertaschen 8 bewirkt eine gleich-

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mäßigere Verteilung der Lagersteifigkeit am Umfang. In der Ausführung ist diese Variante nicht aufwendiger als die der Figur 3, weil für alle zwölf Lagertaschen 8 auch hier nur ein gemeinsamer, ringförmig umlaufender Drosselspalt 7 benötigt wird.

Eine Abänderung der Lagerung nach Figur 3 1st in Figur 4 skizziert. Bei dieser Ausführung ist nicht eine T-förmige Scheibe in der Mitte der Lagerung angeordnet, sondern es sind zu beiden axial nach außen welsenden Seiten der Lagertaschen 8 winkelförmige Scheiben 3* durch einen Distanzring 4 voneinander getrennt, auf der Welle 1 drehfest fixiert. Zur Zufuhr des von einer,Pumpe gelieferten Druckmediums dienen zwei im Bereich der winkelförmigen Scheiben im Gehäuse 2 vorgesehene Bohrungen 5· Das durch die Bohrungen 5 zugeführte Druckmedium fließt, ähnlich wie bei der Ausführung nach Figur 3, über die Drosselspalte 7 in die Lagertaschen 8 und von dort über die Lagerabflußspalte 9, die durch die Stege 13 und die Oberfläche des Distanzringes 4 gebildet werden, in die radial nach außen führende Abflußbohrung 14.

Die Wirkungswelse dieses Lagers bei äußerer Belastung ist im wesentlichen dieselbe wie bei der Lagerung nach Figur 3# so daß an dieser Stelle nicht mehr weiter darauf eingegangen werden muß.

Eine weitere Variante zur radialen Lagerung zeigt Figur 5· Im Aufbau und in der Wirkungsweise ist diese Ausführung mit derjenigen der Figur 4, rechte Hälfte, vergleichbar. Es ist nur eine Reihe von Lagertaschen 8 vorgesehen. Das in den Ringraum 6 zugeführte Druckmedium fließt nicht nur über den Drosselspalt 7 in die Lagertaschen 8 und von dort durch den Lagerabflußspalt 9 nach außen ab, sondern auch über einen Dichtspalt lo, der auf der den Lagertaschen 8 abgekehrten Seite der winkelförmigen Scheibe 3 vorgesehen ist. Mit dieser Maßnahme wird die Welle 1 in beiden axialen Richtungen geführt. Weiter ist hervorzuheben, daß, ähnlich wie in den Figuren 3 und 4, die Lagertaschen 8 in Richtung auf den Drosselspalt 7 hin abgewinkelt sind, damit bei durch äußere Belastung verursachter Radialverlagerung der Welle 1 in Jeder Lagertasche der Druck herrscht, der der Drosselung im benachbarten Teil des Drosselspaltes 7 entspricht, und kein Druckausgleich vor den Lagertaschen 8 auf dem Umfang stattfinden kann.

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Mit dem in Figur 6 gezeigten aero- bzw. hydrostatischen Lager können sowohl radiale als auch axiale Belastungen aufgenommen werden; es ist eine Kombination eines Axiallagers ähnlich der Figur 2 mit einem Radiallager ähnlich Figur 4. Da sowohl das Radiallager als auch das Axiallager je zwei Reihen von Lagertaschen 8 aufweist, sind auch, symmetrisch zu der in Lagermitte vorgesehenen Abflußbohrung 14, zwei Bohrungen 5 für die Zufuhr des Druckmediums erforderlich. Nach Eintritt des Druckmediums in die beiden Ringräume 6 fließt dieses zum Teil über die Drosselspalte Jv in die Radial-Lagertaschen 8r, zum anderen Teil über die Drosselspalte Ja in die Axial-Lagertaschen 8a. Aus den Radial-Lagertaschen 8r strömt das Druckmedium durch die Lagerabflußspalte 9r nach außen ab. Aus den Axial-Lagertaschen 8a gelangt das Druckmedium über die Lagerabflußspalte 9a in die Abflußbohrung l4.

Die Ausführung der Figur J unterscheidet sich von derjenigen der Figur 6 im wesentlichen durch den größeren Lagerabstand, so daß auch größere Momente aufgenommen werden können. Sowohl das Lager nach Figur 6 als auch dasjenige nach Figur J arbeitet in gleicher Weise wie die bereits ausführlich beschriebenen und dargestellten:. Eine Verlagerung der Welle 1 in radialer und/oder axialer Richtung aufgrund äußerer Kräfte bewirkt, abhängig von der Richtung der Kraft, eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Drosselspalte J und der Lagerabflußspalte 9, was eine Erhöhung des Taschendruckes auf der belasteten Seite des Lagers und eine Verringerung desselben auf der nicht belasteten Seite verursacht.

Eine andere Form des erfindungsgemäßen hydro- bzw. aerostatischen Lagers ist in Figur 8 gezeigt. Dieses Lager dient zur Aufnahme radialer Belastungen. Im Gegensatz zu den Radiallagern gemäß Figuren 3 bis 5 sind keine Scheiben J5 zur Regelung der Drossel- und Lagerabflußspalte erforderlich, sondern die Welle 1 ist glatt. In der Bohrung des Gehäuses 3> sind auf dem Umfang Lagertaschen 8 gleichmäßig verteilt, aus denen das Druckmedium zu beiden axialen Seiten durch Lagerabflußspalte 9 abfließen kann. Der rechte Lagerabflußspalt. 9 mündet in eine Ringnut 15, aus der das drucklose Medium durch die Abflußbohrung 14 nach außen gelangt.

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PUr die Zufuhr des Druckmediums mündet die radiale Bohrung 5 in eine in die Gehäusebohrung eingearbeitete Ringkammer 16, die nach außen durch einen Dichtspalt Io zwischen Gehäuse 3 und Welle 1 abgedichtet ist. Durch einen ringförmig umlaufenden Drosselspalt 7 auf der dem Dichtspalt Io gegenüberliegenden Seite der Ringkammer 16 gelangt das Druckmedium in Verteilereingänge 17, deren Anzahl der Anzahl der Lagertaschen 8 entspricht. Von Jedem Verteilereingang 17 führt ein Kanal 18 in die Lagertasche 8, die dem Verteilereingang 17 diametral gegenüberliegt. Hierzu mündet, wie aus dem oberen Teil der Figur 8 zu erkennen ist, jeder Kanal 18 in eine im Mantel des Gehäuses 3 eingearbeitete, umlaufende Nut 19, die auf der gegenüberliegenden Seite mit der entsprechenden Lagertasche 8 verbunden ist.

Wird nun die Welle 1 infolge einer äußeren Radialbelastung P in Richtung dieser Kraft verschoben - im Beispiel der Figur 8 also nach oben -, so verkleinern sich dadurch die zu beiden axialen Seiten der belasteten Lagertasche 8 liegenden Lagerabflußspalte 9» so daß der Druckmittelabfluß aus dieser Lagertasche 8 - im Beispiel aus der oberen - gedrosselt ist. Gleichzeitig mit dieser Verlagerung der Welle 1 in Richtung der Kraft P verkleinert sich auch der in Richtung dieser Kraft P liegende Drosselspalt 7* so daß die Zufuhr von Druckmedium in den angrenzenden (oberen) Verteilereingang 17 und damit in die mit diesem verbundene, diametral gegenüberliegende (untere) Lagertasche 8 gedrosselt wird. Die umgekehrten Vorgänge spielen sich an der gegenüberliegenden, unbelasteten Lagerseite ab, so daß die äußere Kraft F im Lager aufgenommen werden kann.

Die Ausführung des Radiallagers nach Figur 8 hat zwar den Vorteil der einfachen Herstellbarkeit, gegenüber den bereits beschriebenen Radiallagern sind Jedoch die Durchflußmenge und damit die erforderliche Pumpenleistung etwas größer.

Zur Vermeidung von Leckverlusten, die an den Dichtspalt Io (in Figur 8 auf der reohten Seite) unumgänglich sind, ist es zweckmäßig, spiegelsymmetrisch zu dem dargestellten Radiallager ein zweites vorzusehen. In diesem Fall wäre

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anstelle des Dichtspaltes Io ein zweiter Drosselspalt ¹J₁ durch den das Druckmedium in eine zweite Reihe von Verteilereingängen 17 und von diesen zu einer zweiten Taschenreihe gelangt.

Die Variante gemäß Figur 9 unterscheidet sich von der Ausführung nach Figur 8 im wesentlichen dadurch, daß die Lagertaschen 8 nicht im Gehäuse 2, sondern in der Welle 1 vorgesehen sind. Bei dieser Ausführung ist es auch erforderlich, daß die Verteilereingänge 17 sowie die Kanäle 18, die diese mit den jeweils gegenüberliegenden Lagertaschen 8 verbinden, in der Welle 1 eingearbeitet sind. Im übrigen unterscheidet sich die Wirkungsweise dieser Ausführung nicht von derjenigen nach Figur 8. - Wenn bei der Ausführung nach Figur 9 die Welle 1 stillsteht und das Gehäuse 2 rotiert, muß außerdem die Zufuhr des Druckmediums durch die stillstehende Welle 1 erfolgen.

Wie aus Figur Io hervorgeht, ist das in Figur 8 dargestellte Prinzip bei einem hydro- bzw. aerostatischen Axiallager angewandt. Das Lager eignet sich zur Aufnahme von in beiden axialen Richtungen wirkenden Lasten. Hierzu sind zu beiden Seiten der auf der Welle befestigten Scheibe J im Gehäuse 2 Lagertaschen 8 angeordnet. Jede Lagertasche 8 ist, ähnlich wie bei der Ausführung nach Figur 8, durch Kanäle 18 mit einem auf der gegenüberliegenden Seite der Scheibe j5 befindlichen Verteilereingang 17 verbunden. Zu diesen Verteilereingängen 17 gelangt^das Druckmedium, das durch die Bohrung 5 in den Ringraum 6 zugeführt wird, über Drosselspalte 7 zwischen den Stirnseiten der Scheibe 3 und den diesen gegenüberliegenden Flächen des Gehäuses 2. Aus den Lagertaschen 8 kann das Druckmedium über die Lagerabflußspalte 9 entweder durch die Abflußbohrung lh oder durch den Ringspalt zwischen der Gehäusebohrung und der Welle 1 nach außen abfließen.

Bei einer axialen Belastung der Welle 1 durch eine Kraft F, beispielsweise in Richtung des Pfeiles in Figur lo, verschiebt sich die Welle 1 mit der Scheibe 3 nach rechts, so daß sich die Lagerabflußspalte 9' der belasteten Lagertasche 8¹ verkleinern und der Abfluß des Druckmediums gedrosselt wird. In gleicher Weise verkleinern sich auch die Drosselspalte 7' auf der belasteten (rechten) Seite, so daß die Zufuhr von Druckmedium zu den unbelasteten (linken) Lagertaschen 8'' gedrosselt wird. Die entsprechend umgekehrten Vorgänge finden auf der unbelasteten Seite des Lagers statt.

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In Figur 11 ist schließlich eine Variante der Ausführung nach Figur Io skizziertt Dieses Lager eignet sich ebenfalls zur Aufnahme axialer Belastungen und ist für Anwendungsfälle vorgesehen, bei denen das Gehäuse 2 rotiert und die Welle 1 stillsteht. Das Druckmedium wird durch Bohrungen 5 in der stillstehenden Welle 1 und in der darauf befestigten Scheibe 3 in den Ringraum 6 zugeführt. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Lagertaschen 8 sowie die Verteilereingänge 17 in der Scheibe 3 vorgesehen sind. Ebenfalls in der Scheibe 3 sind die Kanäle 18 zur Verbindung der Verteilereingänge YJ mit den Jeweils gegenüberliegenden Lagertaschen 8. Die Wirkungsweise dieses Lagers ist entsprechend der in Figur Io dargestellten und beschriebenen.

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Claims

SKP KUQELLAGERFABRIKEN CBMBH Schweinfurt, 2^.Ιο. 1972 Patentansprüche

1.) Hydro- oder aerostatisches Lager zur Aufnahme radialer und/oder axialer Lasten, bestehend aus einem Gehäuse mit einer darin drehbar angeordneten Welle sowie im Gehäuse vorgesehenen Bohrungen für die Zufuhr eines von einer Pumpe gelieferten Druckmediums zu den im Gehäuse oder in der Welle eingearbeiteten, auf dem Umfang verteilten Lagertaschen, gekennzeichnet durch in das Lager integrierte Regelorgane zur selbsttätigen Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Drosselspalte (7) und zur gleichzeitigen, selbsttätigen Verkleinerung bzw. Vergrößerung der Lagerabflußspalte (9) in Abhängigkeit von Größe und Richtung der Lagerbelastung.

2. Lager nach Anspruch 1 zur Aufnahme axialer Lasten, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelorgane auf der Welle (l) befestigte oder einstückig mit dieser ausgebildete, in im Gehäuse (2) eingearbeitete und mit den Lagertaschen (8) versehene Ausnehmungen eingreifende Scheiben (3) enthalten, deren Flächen, die den jeweiligen Gehäuseflächen gegenüberliegen, mit diesen Drosselspalte (7) und Lagerabflußspalte (9) bilden, die sich beide bei durch Lagerbelastung verursachte Wellenverlagerung gleichzeitig und selbsttätig bis zur Herstellung eines Gleichgewichtszustandes vergrößern bzw. verkleinern.

3. Lager nach Anspruch 2 zur Aufnahme von in beiden axialen Richtungen wirkenden Lasten, gekennzeichnet durch in Strömungsrichtung hinter den Drosselspalten (7) im Gehäuse (2) oder in der Scheibe (3) der Welle (l) angeordnete Verteilereingänge (17)* deren Anzahl der Anzahl der zu beiden Stirnseiten der Soheibe O) angeordneten Lagertaschen (8) entspricht und die mit diesen durch jeweils einen Kanal (l8) verbunden sind, der auf der dem jeweiligen Verteilereingang (17) gegenüberliegenden Seite der Scheibe (3) in die Lagertasohe (8) mündet.

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4. Lager nach Anspruch 1 zur Aufnahme radialer Lasten, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelorgane zur Veränderung der Drosselspalte (7) auf der Welle (1) befestigte, im Längsschnitt winkel- oder T-fö'rmige Scheiben (3) enthalten, deren umlaufende Querstücke (11) in im Gehäuse vorgesehene, ringförmige Ausnehmungen (12) eingreifen und mit diesen die Drosselspalte (7) bilden, während die Lagerabflußspalte (9) in bekannter Weise durch die die Lagertaschen (8) begrenzenden Stege (13) und die diesen gegenüberliegende Oberfläche der Welle (1) gebildet werden.

5· Lager nach Anspruch 1 zur Aufnahme radialer Lasten, gekennzeichnet durch ein mit auf dem Umfang verteilten Lagertaschen (8) ausgerüstetes Oehäuse (2), dessen Bohrung (5) für die Zufuhr des Druckmediums in eine in die Gehäusebohrung eingearbeitete Ringkammer (16) mündet, die über einen mit der Oberfläche der Welle (1) zusammenwirkenden Drosselspalt (7) mit in der Gehäusebohrung angeordneten Verteilereingängen (17) verbunden ist, deren Anzahl der Anzahl der Lagertaschen (8) entspricht und die mit diesen durch jeweils einen Kanal (l8) verbunden sind, der auf der dem Jeweiligen Verteilereingang (17) diametral gegenüberliegenden Seite in die Lagertasche (8) mündet.

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