DE2304898A1

DE2304898A1 - Gasgeschmiertes lager

Info

Publication number: DE2304898A1
Application number: DE2304898A
Authority: DE
Inventors: Raymond Williams
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1972-02-11
Filing date: 1973-02-01
Publication date: 1973-08-16
Also published as: US3913989A; SE386239B; CH563538A5; JPS4888337A; BE795275A; FR2171811A5; GB1380810A; ES411490A1; IT980473B

Description

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DiPL-ING. ERICH SCHUBERT τ*_α*., μ**.s

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Für diese Anmeldung werden die Prioritäten der "britischen Patentanmeldungen Nr. 644-9/72 vom 11. Febr. 1972 und 40515/72 vom 31. August 1972 in Anspruch genommen.

Gasgeschmiertes Laser

Die Erfindung bezieht sich auf gasgeschmierte Lagerbauteilgruppen und insbesondere auf solche, die eine Buchse und eine Welle aufweisen, von denen die eine relativ zur anderen drehbar ist. Die Oberfläche der Welle und die Innenbohrung der Buchse sind auf höchste Genauigkeit und Glätte oberfläehenbearbeitet, um eine selbstwirkende Gasschmierung zwischen den Oberflächen während der Drehung zu erhalten.

Ein bekanntes hydrodynamisches Gaslager weist eine Welle auf, die in einer Lagerbuchse mit einer Sackbohrung angeordnet

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ist, wobei Welle und Buchse relativ zueinander "drehbar und in radialer Richtung zueinander durch ein hydrodynamisches Gas— Drehlager und in Längsrichtung zueinander zunächst durch ein hydrostatisches Gas-Enddrucklager angeordnet sind, welches durch ein Gaspolster gebildet wird, das in dem eingefangenen Volumen zwischen dem geschlossenen Ende der Bohrung der Lagerbuchse und dem Ende der Welle aufrechterhalten wird, und sind zweitens lokalisiert durch ein entgegengesetzt wirkendes, mit !Nuten versehenes hydrodynamisches Gas-Drucklager, welches zwischen zusammenwirkenden, sich radial erstreckenden Flächen an der Welle und an der Lagerbuchse gebildet wird. Bei der bekannten Anordnung wird Druckgas unmittelbar dem eingefangenen Volumen am geschlossenen Ende der Bohrung in der Lagerbuchse über eine gedrosselte Einlaßöffnung zugeführt.

Erfindungsgemäß wird eine gasgeschmierte Lager-Bauteilgruppe mit einer Buchse und einer Welle geschaffen, von denen die eine relativ zur anderen drehbar gelagert ist und die komplementäre Oberflächen aufweisen, die in der Lage sind, eine selbstwirkende Gasschmierung zwischen ihnen bei Drehung aufrechtzuerhalten, wobei Buehsejund Welle in Längsrichtung zueinander erstens durch ein hydrostatisches End-Drucklager lokalisiert sind, welches durch ein Gaspolster gebildet wird, das in einem eingefangenen Volumen an einem Ende der Welle aufrechterhalten wird, und zweitens durch ein entgegengesetzt wirkendes, mit Nuten versehenes hydro dynamisches Gas-Drucklager lokalisiert werden, welches zwischen einer sich radial erstreckenden Fläche an der Welle und einer damit zusammenwirkenden, sich radial erstreckenden Fläche gebildet wird, die· der Buchse zugeordnet ist, wobei eine Einrichtung zum Zuführen von Druckgas zum inneren Ende der zusammenwirkenden, sich radial erstreckenden Flächen des hydrodynamischen Gas-Drucklagers vorgesehen ist, wobei das zugeführte Gas radial nach außen zwischen den Flächen des hydrodynamischen Gas-Drucklagers strömt, um in das eingefangene Volumen zu gelangen, und wobei eine gedrosselte Auslaßöffnung zum Entweichen von Gas aus dem eingefangenen Volumen vorgesehen ist.

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Die hereinkommende Druckgas zufuhr kann von dem eingefangenen Volumen mittels eines flexiblen O-Rings getrennt werden, der um die Peripherie der sich radial erstreckenden Fläche an der Lagerbuchse angeordnet ist und an einer Wand einer das eingefangene Volumen bestimmenden Eammer anliegt. Die Erfahrung hat gezeigt, daß der O-Ring das Bestreben hat, einem Taumeln der sich radial erstreckenden Flächen entgegenzuwirken. Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung sind die sich radial erstreckende Fläche der Buchse sowie die Buchse selbst aus zwei separaten Teilen hergestellt, und das hereinkommende Druckgas wird daran gehindert, direkt in dieses eingefangene Volumen zu gelangen, und zwar durch Vorsehen eines O-Rings zwischen der sich radial erstreckenden Fläche und der Buchse, der in der Nähe der Welle angeordnet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Aus führungs form nach der Erfindung,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Teil der Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung einen Teil der Fig. 3» Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine dritte Aus führungs form,

während
Fig. 6 eine Ansicht nach der Linie A - A in Fig. 5 wiedergibt.

In Fig. 1 der Zeichnung ist eine Lager-Bauteilgruppe i dargestellt, bei welcher eine gehärtete Stahlwelle 2 durch eine flexible Halterung 3 in einem Aufbau 4 abgestützt ist. Die Welle 2 ist in Feinpassung von einer Lagerbuchse 5 umgeben, die auf der Welle 2 drehbar ist. Die Lagerbuchse 5 weist eine Sackbohrung 6 auf, die ein geschlossenes Volumen 7 zwischen dem geschlossenen Ende der Lagerbuchse 5 und dem Ende der Welle 2 bildet. Das geschlossene Volumen 7 weist einen

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größeren Durchmesser als die Bohrung 6 auf, um einen einstückig angeformten Flansch 8 am Ende der Welle 2 aufzunehmen. Der Flansch 8 weist eine untere feingeschliffene ringförmige Lagerfläche 9 auf, der die Fläche einer einstückigen Abstufung 10 in der Bohrung 6 der Lagerbuchse 5 gegenüberliegt. Die Welle weist eine feingeschliffene äußere Oberfläche auf, und die Bohrung 6 der Lagerbuchse 5 hat eine Kunststoff-Auskleidung 11, die mit einer Oberfläche von Gasschmierqualität ausgestattet ist, welche der Oberfläche der Welle 2 komplementär ist. Die Fläche der Innenabstufung 10 in der Bohrung 6 der Lagerbuchse 5 weist eine ringförmige Lagerfläche 12 von Gasschmierqualität auf, die durch einen Kunststoffüberzug auf der Fläche der Abstufung 10 gebildet wird. Die Lagerfläche an der Kunststoff-Auskleidung 11 der Lagerbuchse 5 und die Lagerfläche 12 der Abstufung 10 in der Bohrung 6 der Lagerbuchse 5 können beispielsweise durch das Verfahren nach der britischen Patentschrift 979 731 hergestellt werden.

Spiralförmige Pumpnuten 13 (Fig. 2) erstrecken sich von der äußeren Kante der Lagerfläche 12 in Richtung auf deren Mitte. Alternativ kann auch die ringförmige Lagerfläche 9 des Flansches 8 genutet sein. Die Welle 2 ist mit einer längsverlaufenden inneren Luftleitung 14- versehen. Die ringförmige Lagerfläche 9 am Endflansch 8 der Welle 2 ist um den Umfang herum am inneren Ende ausgespart, und die Welle 2 ist an deren Verbindungsstelle mit dem Endflansch 8 genutet, um ein eingefangenes Volumen 15 zwischen dem Endflansch 8 und der Lagerbuchse zu bilden. Ein radialer Durchlass 16 verbindet die innere Luftleitung 14 in der Welle 2 mit dem eingefangenen Volumen Eine öffnung 17 von gedrosseltem Durchmesser im geschlossenen Ende der Lagerbuchse 5 sorgt für eine Entlüftung des Gases aus dem geschlossenen Volumen 7·

In Fig. 3 der Zeichnung ist eine Lager-Bauteilgruppe 20 dargestellt, bei welcher eine Lagerbuchse 21 innerhalb eines

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Lgerkörpers 22 in einem Gehäuse 23 flexibel gehalten ist. Die Lagerbuchse 21 weist einen Umfangsflansch 24 auf, der mit Spiel im Lagerkörper 22 sitzt. Gummi-O-Binge 25 sitzen auf der Lagerbuchse 21 auf beiden Seiten des Flansches 24 und stützen die Lagerbuchse 21 im Lagerkörper 22 flexibel ab. Ringförmige Halteplatten für die Q-Ringe 25 sind im Gehäuse 23 an jedem Ende des Lagerkörpers 22 befestigt. Die Lagerbuchse 21 weist einen Endflansch 27 auf.

Eine gehärtete Stahlwelle 28 sitzt im Innern der Lagerbuchse 21. Ein runder Endflansch 29 ist am Ende der Welle 28 durch eine Schraube 30 befestigt.

Der Endflansch 29 weist eine feingeschliffene ringförmige Lagerfläche 31 auf, die einer Lagerfläche 32 von Gasschmierqualität an einem Kunststoff-Überzug 33 am Endflansch 27 der Lagerbuchse 21 komplementär ist. Die Welle 28 weist eine feingeschliffene Lagerfläche auf, und die Bohrung der Lagerbuchse 21 ist mit einer Kunststoff-Auskleidung 34 ausgerüstet, die mit einer Lagerfläche von Gasschmierqualität, komplementär zur Oberfläche der Welle 28, ausgebildet ist. Die Lagerfläche der Kunststoff-Auskleidung 34 in der Lagerbuchse 21 und die Lagerfläche an dem Kunststoff-Überzug 32 am Endflansch 27 der Lagerbuchse 21 können nach dem Verfahren der britischen Patentschrift 979 731 hergestellt werden. Spiralförmige Pumpnuten 35 (Fig· 4) erstrecken sich von der äußeren Kante der Lagerfläche 32 am Endflansch 27 der Lagerbuchse 21 in Richtung auf die Mitte der Lagerfläche 32. Eine kappenförmige Deckplatte 36, welche den Endflansch 29 der Welle 28 und den Endflansch 27 der Lagerbuchse 21 einschließt, ist durch Schrauben 37 am Gehäuse 23 befestigt. Ein Gummi-O-Ring 38 sitzt in einer Ringnut 39 um die äußere Kante des Endflansches 27 an der Lagerbuchse-21. Der Gummi-0-Ring 38 dichtet gegen eine Ringfläche 40 in der Deckplatte 36 ab. Ein geschlossener Ringraum 41 wird auf diese Weise zwischen der Endfläche des Gehäuses 23 und dem Endflansch 27 der Lager-

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buchse 21 gebildet. Ein Luft einl aßkanal 42 im Gehäuse 23 stellt eine Verbindung mit dem geschlossenen Ringraum 41 her. Die Lagerflache 32 am Endflansch 27 der Lagerbuchse 21 ist um ihre Innenkante herum ausgespart, um ein geschlossenes Volumen 43 zwischen der Innenkante der Lager fläche 32 und der Innenkante der ring- förniigen Lagerfläche 31 am Endflansch 29 der Welle 28 zu bilden. Eine Bohrung 44 in der Lagerbuchse 21 an deren Verbindungsstelle mit dem Endflansch 27 verbindet den geschlossenen Ringraum 41, der zwischen der Endfläche des Gehäuses 23 "und dem Ende des Flansches 27 der Lagerbuchse 21 gebildet wird, mit dem geschlossenen Volumen 43, welches zwischen den Innenkanten der Lagerflächen 31 und 32 an den Flanschen 29 und 27 gebildet wird. Ein geschlossenes Volumen 45 wird zwischen der Deckplatte 36 und äem Endfirisch 29 der Welle 28 gebildet. Eine öffnung 46 von gedrosseltem Durchmesser in der Fläche der Deckplatte 36 sieht eine Entlüftung von Gas aus dem geschlossenen Volumen 45 vor.

Im Betrieb der Lager-Bauteilgruppe nach Fig. 1, wenn sich die Lager-Bauteilgruppe in der dargestellten Orientierung und Ruhelage befindet, läßt das Gewicht W der Lagerbuchse 5 die Lagerbuchse 5 auf die Welle 2 fallen, so daß die ringförmige Lagerflache 12 der Lagerbuchse 5 sich von der ringförmigen Lagerfläche 9 der Welle 2 trennt und das Gewicht der Lagerbuchse 5 auf einer zentralen Kugel 18 am oberen Ende der Welle 2 abgestützt wird. Die Luftleitung 14 hat nunmehr zum gesamten eingeschlossenen Volumen 7 am oberen Ende der Lagerbuchse Zugang. Wenn Luft mit einem Druck P.zugelassen wird, so wirkt diese auf die projizierte Fläche, die vom Durchmesser "D" (Fig. 2) am geschlossenen Ende der Lagerbuchse bestimmt wird, mit der Folge, daß eine nach oben gerichtete Flächenkraft von "D" χ (P.-P,) (wobei P₂. der innere atmosphärische Druck ist) vorhanden ist, die das Eigengewicht W übertrifft. Diese hebt die Lagerbuchse 5 an, so daß die ringförmigen Lager flächen 9 und 12 zusammenkommen und, da sie genau eben und parallel sind, eine dichte Beschränkung der Luftströmung über den ebenen zentralen Bereich der ringförmigen Lagerfläche 9 und 12, festgelegt zwischen den Grenzen von

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Durchmesser "O" und Durchmesser "B" (Fig. 2), bilden. Luft im geschlossenen Volumen 7 oberhalb des Flansches 8 an der Welle 2 entweicht nunmehr zur Atmosphäre (P^), und der Druck im geschlossenen Volumen 7 reduziert sich auf einen Druck Pp. Wenn die Fläche ¹¹D" χ (Pp-P₅,) dem Eigengewicht W gleichkommt, beginnen die ringförmigen Lagerflachen 9 und 12, sich zu trennen, und Luft strömt von der Luftleitung 14- zwischen den Lagerflächen 9 und 12 in das geschlossene Volumen 7? wobei dadurch der Druck P^ aufrechterhalten wird. Das System wird folglich im Gleichgewicht gehalten, wobei keine Zwischenflächenbelastung zwischen den Lagerflächen 9 und 12 vorhanden ist, obwohl sich die gesamte Bauteilgruppe im stationären Zustand befindet und kein sich selbst erzeugender Film zwischen den Lagerflächen 9 und 12 besteht.

Die Spiralnuten 13 in der ringförmigen Lagerfläche 12 erstrecken sich vom Durchmesser ¹¹B" nach außen über den Durchmesser "A" hinaus und sind so angeordnet, daß sie sich "im Pumpzustand" befinden, wenn sich die Lagerbuchse 5 auf der Welle 2 dreht. Wenn die Drehung anläuft, dann tritt ein sich selbst erzeugender Luftfilm zwischen den ringförmigen Lagerflächen 9 und 12 auf, der die Lagerflächen 9 und 12 veranlaßt, sich durch Erhöhen des mittleren Drucks über die gesamte Zwischenfläche der Lagerflächen 9 und 12 zu trennen. Dadurch wird eine Gegenströmung von Luft aus der Luftleitung 14 in das geschlossene Vilomen 7 zugelassen , und zwar wegen des vergrößerten Spaltes. Pp nimmt nunmehr zu, um das Eigengewicht W und die sich selbst erzeugende Trennkraft auszugleichen, die zwischen den ringförmigen Lager flächen 9 und 12 aufgebaut wird, wodurch auf diese Weise eine genaue Ausrichtung zwischen den Lagerflächen 9 und 12 aufrechterhalten wird. Sollte eine plötzliche, von außen aufgebrachte Kraft zusätzlich zu und in gleicher Richtung von W auf die Lagerbuchse 5 einwirken, so werden sich die Lagerflächen 9 und 12 trennen, die Flächen trennen sich immer mehr* und mehr Luft wird aus der Luftleitung 14 in das geschlossene Volumen 7 strömen, wodurch Pp bis zur Grenze des Wertes P. erhöht wird. Dieser zusätzliche Druck wirkt der zusätzlichen Kraft durch eine Kraft entgegen, die durch die Fläche

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" χ (P₂-P.,) bestimmt wird (wobei der Druck im geschlossenen

Volumen sich auf den Wert Pp erhöht hat) und bringt die Bauteilgruppe in die Ausgangslage zurück. Sollte eine ähnliche Kraft in entgegengesetzter Richtung zur Einwirkung kommen, dann vermindert sich die Trennung zwischen den Lagerflachen 9 und 12, so daß weniger Luft aus der Luftleitung 14- in das geschlossene Volumen 7 strömt und Pp durch Entlüften über die Öffnung 17 auf ifenosphärendruck (P,) abfällt. Daher haben der sich selbst erzeugende Luftfilm plus Eigengewicht W das Bestreben, die Bauteilgruppe in die Ausgangslage zurückzubringen. Durch diese Mittel wird die gesamte Bauteilgruppe jederzeit im Raum genau lokalisiert.

Betrachtet man nun die gesamte Bauteilgruppe nach 3?ig. 1 umgekehrt, und zwar so, daß die Eigenlast W entgegengesetzt zu der in Fig. 1 dargestellten wirkt, so ergibt sich, daß im stationären Zustand die Lagerbuchse 5 herabfallen wird, so daß deren ringförmige Lagerfläche 12 mit der ringförmigen Lagerfläche 9 der Welle 2 in Berührung kommt und ein Reibungskontakt zwischen den Lagerflächen 9 und 12 ganz unabhängig von der Last W vorhandai ist. Bei einer einfachen Bauteilgruppe würde das Zuführen von Luft über die Luftleitung 14 nach dem geschlossenen Volumen 7 wegen der Dichtung nicht zugelassen, welche durch das Eigengewicht hergestellt ist, das über die planen Teile der Lagerflächen 9 und 12 zwischen dem Durchmesser B und dem Durchmesser 0 wirksam ist. Sollte dennoch Luft über diese Dichtung entweichen und einen Druck Pp im geschlossenen Volumen 7 einleiten, so verläuft dann die Kraft, die durch die Fläche D χ (Pp-P.,) bestimmt ist und auf die Lagerbuchse 5 einwirkt, in der gleichen Richtung wie W, so daß daher die Zwischenflächen-Druckbelastung zwischen den Lager flächen 9 und 12 sowie auch die Kontaktreibung erhöht werden. Die Nutung der Welle 2 zur Bildung des eingefangenen Volumens überwindet dieses Hemmnis bzw. Handicap und gestattet eine geringe Anlaufreibung zwischen den Lagerflächen 9 und 12 trotz des Verhaltens der Bauteilgruppe.

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Der Bereich, über welchen das innere Ende der ringförmigen Lagerfläche 9 am Endflansch 8 der Welle 2 ausgespart ist, erstreckt sich bis zum Durchmesser O (Fig. 2),, der größer als der Durchmesser D der Welle 2 ist. Wenn unter Druck stehende Luft in die Luftleitung 14- eingelassen wird, so wirkt die Luft mit Einlaßdruck P₁ auf die freie ringförmige Innenkante der Lagerfläche 12 (zwischen den Durchmessern 0 und D) in der Bohrung der Lagerbuchse 5· Dies bringt eine Längskraft auf die Lagerbuchse 5 zur Einwirkung, die dem auf die Lagerbuchse 5 wirkenden Eigengewicht W entgegenwirkt. Die Belastung errechnet sich aus der Fläche (Durchmesser 0 - Durchmesser D) χ (P_-.-P, ν Wenn Ί? von ausreichender Größe ist, so übertrifft diese W, so daß die Lagerbuchse 5 auf der Welle 2 angehoben wird, was zu einer Trennung der ringförmigen Lagerflächen 9 und 12 führt. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, daß Luft aus der Luftleitung 14· in das geschlossene Volumen 7 zwischen den Lagerflächen 9 und 12 strömt. Dieses System kommt ins Gleichgewicht, wenn Fläche (Durchmesser O - Durchmesser D) χ (P.-P^) « W χ Fläche D Durchmesser χ (P.-P^) ist. Wiederum wird das gesamte Eigengewicht W auf dem Luftpolster abgestützt, welches im geschlossenen Volumen 7 erzeugt wird, wenn sich die Bauteilgruppe im Ruhezustand befindet, und es besteht nur eine geringe oder keine Reibung zwischen den Lagerflächen 9 und 12. Wenn die Lagerbuchse 5 auf der Welle 2 rotiert, so entsteht der sich selbst erzeugende Film zwischen den ringförmigen Lagerflächen 9 und 12, und das Drucklager arbeitet in der vorher beschriebenen Weise.

Der Durchmesser C entspricht einem Optimum, damit sich eine maximale Steifigkeit des Luftpolsters im geschlossenen Volumen 7 ergibt, d.h. der für O gewählte Durchmesser wird das Verhältnis von P_x. zu P« beeinträchtigen; dieses Verhältnis sollte daher groß sein, um einen stabilen Lauf zu gewährleisten.

Die Bauteilgruppe der Fig. 3 arbeitet in genau der gleichen Weise wie diejenige nach Fig. 1, wobei der Unterschied lediglich in der Art und Weise liegt, wie die Luft in das Lager eingeführt

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wird, und zwar über den Lufteinlaßkanal 42 im Gehäuse 23. Der Durchmesser O der Abstufungs-Ausdrehung (Mg. 4) befindet sich zweckmäßig in der Kunst st of f-Lagerflache 42 der Lagerbuchse 21, und die Deckplatte 36 ist von der Lagerbuchse 21 getrennt, um deren Trägheitskraft zu reduzieren, wodurch deren Fähigkeit erhöht wird, Wirbel-Instablitäten zu widerstehen.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, bildet die Deckplatte 36 das geschlossene Volumen 45 im Vergleich zur Anordnung nach Fig. 1, bei welcher das geschlossene Volumen 7 durch das geschlossene Ende der Lagerbuchse 5 gebildet wird. Wegen dieses Unterschiedes bestehen Probleme für das Einbringen von Luft und das Trennen des geschlossenen Ringraums 41, der Luft mit dem Druck P. enthält, und des geschlossenen Volumens 45, welches Luft mit dem Druck Pp enthält. Gleichzeitig muß eine übermäßige Behinderung der Selbstausrichtungseigenschaften und der Wirbeldämpfungseigenschaften der Lagerbuchse 21 verhindert werden.

Dies geschieht durch Anordnen der Lagerbuchse 21 im O-Ring und durch Vorsehen des O-Rings 38» der in der Ringnut 39 um die äußere Kante des Endflansches 27 der Lagerbuchse 21 sitzt und gegen die Ringfläche 40 in der Deckplatte 36 abdichtet. Die Deckplatte. 36 drückt den 0-Ring 38 in der Ringnut 39 etwas zusammen, so daß ein leichtes axiales "Klemmen" zwischen diesem O-Ring 38 und dem von ihm am weitesten entfernten O-Ring 25 auftritt. Diese beiden O-Ringe 38 und 25 dichten den geschlossenen Ringraum 41 ab, in welchen Luft mit P^. über den Lufteinlaßkanal 42 eingelassen werden kann. Die Wirkung dieses Luftdrucks besteht darin, auf die Lagerbuchse 21 eine Axialkraft auszuüben, die den O-Ring 38 weiter zusammendrückt, um dadurch die Abdichtungskraft zu erhöhen. Luft aus dem geschlossenen Ringraum 41 wird dem geschlossenen Volumen 43,welches zwischen den Innenkanten der ringförmig! Lagerflächen 31 gebildet wird, durch die Bohrung 44 zugeführt, welche das geschlossene Volumen 43 mit dem Ringraum 41 verbindet. Die Luft entweicht zwischen den ringförmigen Lagerflächen 31 und 32 in das geschlossene Volumen 45 und erhöht den Druck darin auf

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Nach den Fign. 5 und 6 weist eine Lagerbauteilgruppe 20 eine Lagerbuchse 21 auf, die innerhalb einer Bohrung 22 in einem Gehäuse 23 flexibel gehalten ist. Die Buchse hat ein konvexes Mittelteilstück 24, das mit Spiel in der Bohrung 22 sitzt. Federnd nachgiebige O-Ringe 25 stützen die Buchse 21 in der Bohrung 22 ab.

Eine Ringplatte 26, die am Gehäuse 23 sitzt, hält den O-Ring am rechten Ende der Buchse, wie in Fig. 5 gesehen, in seiner Lage fest. Der O-Ring am linken Ende der Buchse wird in seiner Lage durch einen ringförmigen, becherartigen Bauteil 50 festgehalten.

Eine Welle 28 sitzt innerhalb der Buchse 21, und eine Endplatte 29 ist drehfest mxt dem Ende der Welle 28 durch eine Schraube 30 und eine Kappe 30a befestigt.

Die Endplatte 29 weist eine feingeschliffene ringförmige Lagerfläche 21 auf, die zu einer Lagerfläche 32 von Gasschmierqualität und mit selbstwirkenden spiralenförmigen Pumpnuten 32a komplementär ist. D-ie Nuten 32a sind in Fig. 6 dargestellt. Sie können in einen Kunststoffüberzug 33 eingearbeitet sein, der auf einer Druckplatte 51 vorgesehen ist, welche durch einen 0-Ring 53 am becherförmigen Bauteil 50 gehalten wird. Die Druckplatte 51 weist ein kleines Spiel zwischen ihr und der Welle 28 auf, und durch dieses wird Luft, die unter Druck über einen Kanal 42 eingebracht wird, dem Bereich zwischen der Druckplatte 51 und der Endplatte 29 zugeführt. Wenn auch die Nuten so beschrieben wurden, daß sie in der ortsfesten Druckplatte 51 vorgesehen sind, so können sie auch in der drehbaren Endplatte 29 vorgesehen werden, und es ist nicht unbedingt nötig, daß die eine der Lagerflächen mit einem Kunststoffüberzug versehen wird. Ebensogut können die Lagerflächen metallisch sein oder können aus Werkstoffen, wie Glas und Keramik, gebildet werden.

Die Welle 28 weist eine feingeschliffene äußere Lagerfläche auf, und die Bohrung der Buchse 21 weist eine Kunststoffaus-

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kleidung auf, die mit einer Lagerfläche von Gasschmierqualität ausgestattet ist, welche der Oberfläche der Welle 28 komplementär ist. Eine End-Abdeckplatte 36 ist durch Schrauben 37 sso. Gehäuse 23 befestigt. Die Deckplatte 36 ist mit einer Lüftungsöffnung 46 ausgestattet. Eine Kugel 46a in der Endwand der Deckplatte 36 dient als Endanschlag für die Lager-Bauteilgruppe.

Der Lufteinlaßkanal 42 im Gehäuse 23 steht mit einer Radialnut 52 im becherförmigen Bauteil 50 in Verbindung. Der O-Eing 53 ist innerhalb einer Tasche lokalisiert, die zwischen einer ringförmigen Lippe 54 am Bauteil 50 und einem abgestuften Teilstück55 in der Druckplatte 51 gebildet wird. Die Lippe 5²J- und das abgestufte Teilstück 55 sind schwalbenschwanzförmig ausgebildet. Diese Formgebung stellt sicher, daß der O-Eing 53 in axialer Richtung festgehalten wird und eine gute Abichtung zwischen dem durch die Deckplatte 36 eingeschlossenen Volumen und der mit dem Kanal 42 in Verbindung stehenden Seite des becherförmigen Bauteils ergibt.

Das Lager arbeitet in einer ähnlichen Weise wie derjenigen, die mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde. Doch ist darauf hinzuweisen, daß der O-Ring 53 nunmehr in der Nähe der Welle 28 sitzt und nicht, wie vorher, an einer Stelle, die radialer Richtung von der Welle entfernt liegt. Ferner ist die Druckplatte 51 nunmehr unabhängig und von der Buchse 21 getrennt. Als Folge davon ergibt sich eine Reduzierung des Widerstandes gegen Taumeln der Druckplatte 51. Die ortsfeste Druckplatte 51 richtet sich nunmehr bei Drehung der Platte 29 leichter selbst aus, die Stabilität und Bewegung der Druckplatte 51 und der Lagerbuchse 21 sind unabhängig voneinander, und der O-Ring schafft eine wirksame Abdichtung zwischen der hereinkommenden Druckluft und der innerhalb der End-Abdeckplatte eingefangenen Luft.

In gewissen Fällen ist es möglich, die Spiralnut 32a in der Lagerfläche 32 wegzulassen. Stattdessen kann eine "Tasche" in der

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Mitte der ortsfesten Druckplatte angeordnet werden, um Hochdruckluft aufzunehmen, die über den Kanal 4-2 zugeführt wird.

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor
allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen
'— oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

(j^Gasgeschmierte Lager-Bauteilgruppe mit einer Buchse und einer Welle, von denen die eine relativ zur anderen drehbar ist, sowie mit komplementären Oberflächen, die in der Lage sind, zwischen sich eine selbstwirkende Gasschmierung bei Drehung aufrechtzuerhalten, wobei Buchse und Welle in Längsrichtung zueinander erstens durch ein hydrostatisches Gas-Enddrucklager, welches durch ein Gaspolster gebildet wird, das in einem eingefangenen Volumen an einem Ende der Welle aufrechterhalten wird, und zweitens durch ein entgegengesetzt wirkendes genutetes hydrodynamisches Druckgaslager lokalisiert werden, welches zwischen einer sich radial erstreckenden Fläche an der Welle und einer damit zusammenwirkenden, sich radial erstreckenden Fläche gebildet wird, die der Buchse zugeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Zuführen von Druckgas zum inneren Ende der zusammenwirkenden, sich radial erstreckenden Flächen des hydrodynamischen Druckgaslagers, wobei das zugeführte Gas radial auswärts zwischen den Flächen des hydrodynamischen Druckgaslagers strömt, um in das eingefangene Volumen zu gelangen, und wobei eine gedrosselte Auslaßöffnung zum Entlüften von Gas aus dem eingefangenen Volumen vorgesehen ist.
2. Lager-Bautellgruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle ortsfest und die Buchse auf der Welle drehbar gelagert ist.

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3. Lager-Bauteilgruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unter Druck stehendes Gas dem inneren Ende der zusammenwirkenden, sich radial erstreckenden Flächen über eine Längsleitung zugeführt wird, die sich durch die Welle hindurch erstreckt und in einem radialen Kanal endet, der mit einer ringförmigen Ausnehmung am inneren Ende der zusammenwirkenden Flächen in Verbindung steht.
4. Lager-Bauteilgruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eingefangene Volumen durch einen End-Deckelbauteil
gebildet ist, der an einem Gehäuse für die Welle und die Buchse
befestigt ist.
5. Lager-Bauteilgruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse ortsfest und die Welle drehbar ist.
6. Lager-Bauteilgruppe nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Peripherie der sich radial erstreckenden und an der
Buchse befindlichen Fläche, die mit der sich radial erstreckenden Fläche an der Welle zusammenwirkt, in abdichtender Wirkverbindung mit dem Inneren des End-Deckelbauteils steht, derart, daß das eingefangene Volumen um die sich radial erstreckende Fläche an der
Welle herum von einer Ringkammer an der gegenüberliegenden Seite
der sich radial erstreckenden Fläche der Buchse getrennt wird,
und in Verbindung mit der Druckgaszufuhr steht.
7« Lager-Bauteilgruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer mit den radial inneren Enden der zusammenwirkenden Flächen über eine Ausnehmung in der Buchse in Verbindung steht.
8. Lager-Bauteilgruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich radial erstreckende Fläche, die mit der sich
radial erstreckenden Fläche an der Welle zusammenwirkt, mit einer ringförmigen Druckplatte ausgestattet ist, die um ihren Innenumfang herum durch einen federnd nachgiebigen Ring gehalten ist.

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