DE2402237A1 - HYDROSTATIC BEARING - Google Patents
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Description
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Centraine Bluro Konstrukcyjne Obrablarek, Pruszkow / PolenCentraine Bluro Konstrukcyjne Obrablarek, Pruszkow / Poland
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Lager, insbesondere zur radialen und axialen Lagerung der Wellen von Werkzeugmaschinen und dergleichen, mit radial lagernden Trag- und Steuerkam- · mern und mit einer axial lagernden Trag- und Steuerkammer, sowie mit einer Drossel für das Ablauföl und einer ölsammelkammer, die mit einem ölbehälter durch Ablaufbohrungen verbunden ist, wobei das Lager längs seines Umfangs durch eine Dichtung abgedichtet ist.The invention relates to a hydrostatic bearing, in particular for the radial and axial bearing of the shafts of machine tools and the like, with radial bearing and control cam mern and with an axially mounted support and control chamber, as well as with a throttle for the drain oil and an oil collection chamber that is connected to an oil container by drain holes, wherein the bearing is sealed around its circumference by a seal.
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Bisher bekannte hydrostatische Lager sind derart aufgebaut, daß die. festen oder einstellbaren Steuerdrosseln besondere Konstruktionselemente des Lagers bilden.Previously known hydrostatic bearings are constructed in such a way that the. Fixed or adjustable control throttles form special structural elements of the bearing.
Der Nachteil dieser Lösungen besteht darin, daß die Anwendung von Steuerdrosseln als besondere Konstruktionselemente das Lager verkompliziert und seine Herstellung erschwert. Die festen Kapillardrosseln weisen dabei den Nachteil auf, daß sie gegen Verstopfung durch im öl befindliche Verunreinigungen empfindlich ■ sind.The disadvantage of these solutions is that the use of control throttles as special construction elements, the bearing complicated and difficult to manufacture. The fixed capillary chokes have the disadvantage that they counteract They are sensitive to clogging due to impurities in the oil.
Bekannt sind auch hydrostatische Lager, welche mit Drosseln in Form von Spalten versehen sind, die durch relativ zueinander bewegliche Flächen gebildet werden und eine Selbstreinigung der Drosseln bewirken.Also known are hydrostatic bearings which are provided with throttles in the form of gaps which are movable relative to one another Areas are formed and cause a self-cleaning of the throttles.
Nachteil dieser Lösungen ist der komplizierte, schwer herzustellende Aufbau.The disadvantage of these solutions is that they are complicated and difficult to manufacture Construction.
Außerdem sind hydrostatische Lager bekannt, die mit Ausflußölabdichtungen in Form von Labyrinthen, verschiedener Arten von Dichtungen, Luftschleusen und anderem ausgerüstet sind.In addition, hydrostatic bearings are known that have outflow oil seals in the form of labyrinths, various types of seals, air locks and others.
Der Nachteil dieser Lösungen besteht darin, daß sie die Lageranordnung vergrößern und nicht immer erfolgreich wirken. Bei Anwendung von Luftschleusen ist ferner die Vorsehung zusätzlicher Vorrichtungen, z.B. Kompressoren, erforderlich.The disadvantage of these solutions is that they reduce the bearing arrangement enlarge and not always work successfully. When using air locks, the provision is also additional Devices such as compressors are required.
Ziel der Erfindung ist daher, ein Lager der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, mit dem die obigen Nachteile bekannter Lösungen vermieden werden. Insbesondere soll ein solches Lager geschaffen werden, das als separate Baugruppe mit allen Konstruktionselementen, die deren richtige Arbeit gewährleisten und die keine separaten Speisungsdrosseln aufweisen, vorgesehen werden kann.The aim of the invention is therefore to create a bearing of the type mentioned at the outset, with which the above disadvantages of known solutions be avoided. In particular, such a warehouse is to be created, which as a separate assembly with all construction elements, which ensure their correct work and which do not have separate feed chokes can.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Äxiallagerung von einer in einem Gehäuse befindlichen Tragkammer gebildet ist, die mit einer ringförmigen Drossel verbunden ist. Diese, ringförmige Drossel wird von einem Spalt zwischen der Welle und einer Bohrung im Gehäuse gebildet, welch letztere sich zwischen einem Paar Kanten befindet. Der Ausflußspalt aus der Tragkammer des Axiallagers befindet sich zwischen den Kanten. Die Dichtung hat die Form eines Spaltes zwischen der Welle und der öffnung im Körper und befindet sich zwischen den Kanten. Der Spalt drosselt das öl, das in die Dichtungskammer fließt. Die Dichtungskammer 1st mit einer Dichtung versehen und ermöglicht den Durchfluß von öl aus der Abflußkammer durch die Abflußöffnungen sowie von Öldurchsickerungen durch die Abflußbohrung, wobei die Kanten, die die einzelnen Kammern und die Drosseln begrenzen, sich auf nur einer zylindrischen Fläche befinden.According to the invention this is achieved in that the axial bearing is formed by a support chamber located in a housing, which is connected to an annular throttle. This, ring-shaped Throttle is formed by a gap between the shaft and a bore in the housing, which the latter is between a Pair of edges located. The outflow gap from the support chamber of the axial bearing is located between the edges. The seal has the shape of a gap between the shaft and the opening in the body and is located between the edges. The gap restricts the oil that flows into the seal chamber. The seal chamber Is provided with a seal and allows the flow of oil from the drainage chamber through the drainage openings as well as oil seepage through the drain hole, with the edges that limit the individual chambers and the throttles on only a cylindrical surface.
Der technische Vorteil des hydrostatischen Lagers gemäß der Erfindung besteht darin, daß infolge der Anwendung einer speziellen .Drosselung des aus der Abführungskammer aussickernden Öls und der Dichtung aus Kunststoff eine Abdichtung des Lagers erreicht wird, deren Konstruktion einfach und deren Wirkungsweise zuverlässig ist, wobei die Herstellung des Lagers deshalb sehr einfach ist, da alle Drosselspalte und Ausflußspalte des Radiallagers, sowie die Spalte, welche den Ausfluß des Öls aus der Abführung skammer drosseln, sich zwischen denselben walzenförmigen Flächen befinden. Außerdem gestatten diese die Herstellung von hydrostatischen Lagern, deren Konstruktion kompakt und fertigungstechnisch einfach und in der Wirkungsweise zuverlässig ist.The technical advantage of the hydrostatic bearing according to the invention is that as a result of the use of a special. Throttling of the oil seeping out of the discharge chamber and the seal made of plastic a seal of the bearing is achieved, its construction is simple and its mode of operation reliable is, whereby the production of the bearing is very simple because all throttle gaps and outflow gaps of the radial bearing, as well as the gaps which throttle the outflow of the oil from the discharge skammer, between the same roller-shaped Surfaces are located. In addition, they allow the production of hydrostatic bearings, their construction compact and manufacturing technology is simple and reliable in its mode of operation.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is based on the drawing explained in more detail below. Show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das hydrostatische Lager,1 shows a longitudinal section through the hydrostatic bearing,
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Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A nach Fig. 1, zur Veranschaulichung der Steuerkammern des Lagers,Fig. 2 is a section along the line A-A of Fig. 1, to illustrate the control chambers of the bearing,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie B-B nach Fig. 1, zur Darstellung der Tragkammern des Lagers,Fig. 3 is a section along the line B-B of Fig. 1, for Representation of the bearing chambers,
Fig. 4 eine Abwicklung der Lagerbuchse mit Darstellung der Verbindung der Steuerkammern mit den Tragkammern über Verbindungskanäle, undFig. 4 is a development of the bearing bush showing the connection of the control chambers with the support chambers Connection channels, and
Fig. 5 eine Modifikation des hydrostatischen Lagers mit symmetrisch angeordneten Trag- und Steuerkammern.Fig. 5 shows a modification of the hydrostatic bearing symmetrically arranged support and control chambers.
Das hydrostatische Lager nach der Erfindung besteht aus einer Flanschbuchse 3* die in einer ringförmigen Buchse 29 angeordnet ist, wobei beide Buchsen eine Welle 2 umgeben.The hydrostatic bearing according to the invention consists of a flange bushing 3 * which is arranged in an annular bushing 29 is, with both sockets surrounding a shaft 2.
Die Flanschbuchse 3 ist an ihrer inneren zylindrischen Oberfläche mit einer ringförmigen Kammer 1 versehen, die über Kanäle 351 mit einer unter dem Druck Q stehenden ringförmigen Nut 30 in der Buchse 29 verbunden ist. Ferner steht die Kammer 1 mit segment- und ringförmigen Steuerkammern 11, 12, 13, 14, die in der Querschnittebene A-A in Fig. 2 dargestellt sind, und mit segment- und ringförmigen Tragkammern 19, 20, 21, 22, die in der Querschnittebene B-B in Fig. 3 gezeigt sind, in Verbindung.The flange socket 3 is on its inner cylindrical surface provided with an annular chamber 1, which via channels 351 with an annular groove 30 under pressure Q in the socket 29 is connected. Furthermore, the chamber 1 is segmented and annular control chambers 11, 12, 13, 14, which are in the cross-sectional plane A-A are shown in Fig. 2, and with segment and ring-shaped support chambers 19, 20, 21, 22, which in the cross-sectional plane B-B shown in Figure 3 in conjunction.
Außerdem ist die Buchse 3 mit einer Ablaufkammer 23 versehen, die mit einer Ablaufbohrung 24 und über eine Verbindungsbohrung 28 mit einer Verdichtungskammer 27 verbunden ist. In der Kammer ist ein Dichtring 32 eingesetzt, wobei die Kammer außen mit einem Deckel verschlossen ist. Außerdem besteht eine Verbindung der Kammer 23 mit der von den Steuerkanten 7, 8 begrenzten Tragkammer 6. Die innerhalb der Buchse 3 angeordneten Steuer- und Tragkammern sind von den Kanten 4, 5 und 9, 10 sowie von den Kanten 25, 26 und 34, 35 begrenzt, die als Steuer- bzw. Drosselkanten wirken.In addition, the socket 3 is provided with a drain chamber 23 which is connected to a drain hole 24 and via a connecting hole 28 to a compression chamber 27. In the chamber a sealing ring 32 is inserted, the chamber being closed on the outside with a cover. There is also a connection to the Chamber 23 with the supporting chamber bounded by the control edges 7, 8 6. The control and support chambers arranged within the socket 3 are limited by the edges 4, 5 and 9, 10 and by the edges 25, 26 and 34, 35, which act as control or throttle edges works.
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Die in der Fig. 5 gezeigte Modifikation des Lagers unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführung dadurch, daß hier das Längslager fortgelassen und statt dessen ein zusätzlicher Satz identischer Steuer- und Tragkammern angeordnet wurdeiThe modification of the bearing shown in Fig. 5 differs from the embodiment described above in that here the Longitudinal bearings have been omitted and an additional set of identical control and support chambers has been arranged instead
Die Anordnung eines identischen Lagers symmetrisch am anderen Ende der Welle hat den Vorteil, daß beidseitig auf die Welle axial wirkende Kräfte aufgenommen werden.The arrangement of an identical bearing symmetrically at the other end of the shaft has the advantage that on both sides of the shaft axially acting forces are absorbed.
Die Wirkungsweise des beschriebenen hydrostatischen Lagers ist wie folgt:The mode of operation of the hydrostatic bearing described is as follows:
Das der ringförmigen Kammer 1 über den aus der von den Kanten 4, 5 begrenzten, zwischen der Welle 2 und der Flanschbüchse oder dem Gehäuse 3 gebildeten Ümfangsspalt h , der eine Drossel des Axiallagers ist, zugeführte Drucköl gelangt in die ringförmige Tragkammer 6, aus der das öl über den zwischen den Kanten 7 und 8 gebildeten Spalt h. nach außen abläuft. In Abhängigkeit von ■ der Breite der Spalte h und h, entsteht in der Kammer 6 ein ge-That of the annular chamber 1 on the bordered by the edges 4, 5, between the shaft 2 and the flange bushing or the housing 3 formed Ümfangsspalt h, which is a throttle of the axial bearing, supplied pressure oil reaches the annular Carrying chamber 6, from which the oil on the between the edges 7 and 8 gap formed h. expires to the outside. Depending on ■ the width of the gaps h and h, in the chamber 6 a
O \j O \ j
wisser Druck, der auf die Oberfläche der Welle 2 wirkt und die in Richtung der Tragkammer 6 wirkende axiale Kraft (Pw) aufnimmt. white pressure which acts on the surface of the shaft 2 and which absorbs the axial force (Pw) acting in the direction of the support chamber 6.
Aus der Kammer 1 gelangt das öl ferner über den zwischen dem Gehäuse 3, der Welle 2 und den Kanten 9, 10 gebildeten Spalt in die Steuerkammern 11, 12, 13* 14·. Jede Steuerkammer" 1st über einen zugeordneten Kanal 15, 16, 17'» l8 mit der betreffenden gegenüberliegenden Tragkammer 19> 20, 21, 22 des Axiallagers verbunden, so daß der Druck in jeder Steuerkammer gleich dem in der entsprechenden, seitlich des gelagerten Elementes.sich befindenden Tragkammer ist.From the chamber 1, the oil also passes through the gap formed between the housing 3, the shaft 2 and the edges 9, 10 into the control chambers 11, 12, 13 * 14 ·. Each control chamber "is connected via an assigned channel 15, 16, 17 " l8 with the respective opposite support chamber 19, 20, 21, 22 of the axial bearing, so that the pressure in each control chamber is the same as that in the corresponding element on the side of the bearing. is located carrying chamber.
Danach gelangt das öl aus den Tragkammern des radialen Lagers in die Ablaufkammer 23 und dann über die Bohrung 24 zur Ablaufseite. Ein Teil des Öls gelangt über den zwischen den Kanten 25,The oil then escapes from the support chambers of the radial bearing into the drainage chamber 23 and then via the bore 24 to the drainage side. Part of the oil passes through the between the edges 25,
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26 gebildeten Drosselspalt in die von außen mittels des Dichtringes 32 verschlossene Ablaufkammer 27* aus welcher es über die Bohrungen 28 abgeleitet wird.26 formed throttle gap in the from the outside by means of the sealing ring 32 closed drainage chamber 27 * from which it is via the Bores 28 is derived.
Wenn die Welle 2 konzentrisch in der Bohrung des Gehäuses 3 liegt, ist der Umfangsspalt h überall gleich. Wenn jedoch unter der auf die Welle 2 wirkenden äußeren Kraft P eine Verschiebung der Welle 2 um einen Betrag von <Δΐι erfolgt, beträgt die Größe des unteren Spalts h - <^h und die des oberen hQ +^h. Dies hat eine größere Drosselung des in die Kammer 13 einlaufenden Öls bei gleichzeitig kleinerer Drosselung des in die Kammer 11 einlaufenden Öls zur Folge.When the shaft 2 lies concentrically in the bore of the housing 3, the circumferential gap h is the same everywhere. If, however, under the external force P acting on the shaft 2, the shaft 2 is displaced by an amount of <Δΐι, the size of the lower gap is h - <^ h and that of the upper gap h Q + ^ h. This results in a greater throttling of the oil flowing into the chamber 13 while at the same time reducing the throttling of the oil flowing into the chamber 11.
Die Drosselung des aus der Tragkammer 21 auslaufenden Öls wird kleiner, während die Drosselung des aus der Tragkammer 19 auslaufenden Öls größer wird. Die auf diese Weise in den gegenüberliegenden Tragkammern entstandene Druckdifferenz schafft -ein Gleichgewicht zur Kraft P . Die im Gehäuse 3 vorgesehenen Verbindungskanäle 15, l6, 17'f l8 sind mittels der Buchse 29 verschlossen. Die Buchse 29 weist eine Ringnut 30 auf, der das Speisedrucköl zugeleitet wird, wobei die Nut über die Bohrung 31 mit der Kammer 1 in Verbindung steht.The throttling of the oil running out of the support chamber 21 becomes smaller, while the throttling of the oil running out of the support chamber 19 becomes greater. The pressure difference created in this way in the opposite supporting chambers creates an equilibrium with the force P. The connection channels 15, 16, 17 ′ and 18 provided in the housing 3 are closed by means of the socket 29. The bushing 29 has an annular groove 30 to which the feed pressure oil is fed, the groove being in communication with the chamber 1 via the bore 31.
Das erfindungsgemäße hydrostatische Lager kann zur radialen Lagerung von rotierenden oder axial verschiebbaren Wellen in Baugruppen von Werkzeugmaschinen oder anderen Maschinen und Vorrichtungen verwendet werden.The hydrostatic bearing according to the invention can be used for radial bearing of rotating or axially displaceable shafts in assemblies of machine tools or other machines and devices be used.
409829/0896409829/0896
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