DE2409711A1

DE2409711A1 - Axialdrucklager

Info

Publication number: DE2409711A1
Application number: DE2409711A
Authority: DE
Inventors: Alfred Hill
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1973-02-28
Filing date: 1974-02-28
Publication date: 1974-08-29
Also published as: DE2409711C2; GB1458507A; JPS50124037A; JPS58161225U; US3982796A

Description

Die Erfindung betrifft ein Axialdrucklager mit einem Druckklotzträger, beispielsweise in Gestalt eines ringförmigen Ringes, und einer Reihe ringförmig angeordneter gleichartiger, getrennter Druckklötze, deren Lagerflachen zusammen eine Drucklagerfläche bilden, an der sich im Betrieb die mit dieser zusammenwirkende ringförmige Lagerfläche oder Druckfläche eines in Relativdrehung befindlichen Teiles abstützt.

Derartige Lageranordnungen weisen sich aus Herstellungsungenauigkeiten ergebende Nachteile auf, wie z.B. ungleichmäßige Verteilung der Last oder des Druckes auf die Druckklötze. Auch können FluchtungsprobTeme auftreten. Diese Nachteile verstärken sich noch bei hoher Geschwindigkeit und können Fressen oder übermäßigen Verschleiß an den Lagerflächen der Druckklötze hervorrufen. Diese Nachteile haben ihre Ursache in unterschiedlichen Druckklotz-Dicken, in unrundem Lauf der Druckfläche, und darin, daß die Druckklötze infolge Ungenauigkeiten in der Fertigung im Druckklotzträger auf verschiedenen Niveaus aufgenommen sind. Bei bekannten Lagern dieses Typs, beispielsweise bei dem in der britischen Patentschrift 1 004 733 beschriebenen Lager, sind die Druckklötze

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mit Druckklotz-Anschlagstiften an einem Tragring aufgenommen und vermögen an diesem um ein Kippauflager zu kippen, das die Gestalt eines an der Unterseite des Druckklotzes in radialer Richtung sich erstreckenden Steges hat. Druckklötze in herkömmlicher Ausführung weisen gewöhnlich starre Kippauflager auf, die mit linien- oder punktförmiger Berührung abstützen und bei zyklischer Belastung Ermüdungsbruch oder Freßgefahr ausgesetzt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Axialdrucklager, bei dem die Druckklötze im Betrieb gegenüber dem Druekklotzträger einzeln kippbar sind, hinsichtlich seiner Wirkungsweise zu verbessern.

Diese Aufgabe ist bei einem Axialdrucklager mit einer Eeihe gleichartiger, ringförmig angeordneter Druckklötze mit jeweils einer Lagerfläche zur Aufnahme von Axialdruck von einer in Relativdrehung befindlichen Druckfläche und einer gegenüberliegenden, an einem Druckklotzträger aufruhenden hinteren Fläche erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Druekklotz von.einem Kanal durchsetzt ist, durch den durch Drehung zwischen der Lagerfläche und der Druckfläche hydrodynamisch unter Druck gesetztes .Öl einem zwischen der hinteren Fläche des Druckklotzes und der Auflagerfläche des Druckklotzträgers liegenden Raum zuführbar ist, wo das Öl den Druekklotz am Druckklotzträger nicht-formschlüssig abzustützen vermag.

In der hinteren Fläche jedes Druckklotzes kann eine Höhlung vorhanden sein, welche den genannten Raum bildet.

Bei einem Druekklotz- oder Segment-Axialdrucklager in erfindungsgemäßer Ausbildung ist die Selbsteinstellung oder Selbstausrichtung und die Druck- oder Lastverteilung verbessert und die Freßgefahr am Kippauflager verringert. Das Öl im hinteren Raum wirkt als hydrostatisches Flüssigkeits-Kippauflager.

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Das Axialdrucklager-Aggregat kann in ein Ölbad eingetaucht sein, oder die Zufuhr des Öls kann unter Druck zwischen die Druckfläche und die Lagerflächen der Druckklötze erfolgen. Zweckmäßigerweise wird das Öl über eine Ölzufuhröffnung zugeführt, die jeden Druckklotz an einer in Richtung der Relativdrehung voreilenden Kante .durchsetzt, und an der nacheilenden Kante abgegeben-. Die Ölzufuhr öffnungen können in einem Schlitz in der Oberfläche des Druckklotzes enden. Zur Anpassung an Drehung in beiden Richtungen ist es zweckmäßig, Ölzufuhröffnungen an beiden Kanten jedes Druckklotzes anzuordnen. Der zur Erzielung des Flüssigkeits-Auflagers durch den Druckklotz zum hinteren Raum führende Kanal ist von den Ölzufuhröffnungen unabhängig und im Abstand von diesen angeordnet.

Bei Lagern, die eine nur in einer Richtung drehende Bundfläche abstützen,kann die Einlaßkante mit einem Ölzufuhrkanal und einer Nut, wie vorbeschrieben, versehen sein, und eine Nut und ein Kanal in ähnlicher Ausbildung können verwendet sein, um das vom Druckklotz abgegebene Öl aufzufangen und dem Abfuhr- oder Ablauf system zuzuführen.

Neben der Ausbildung des Druckklotzes mit einem Flüssigkeits-Kippauflager, wie zuvor beschrieben, kann die Tasche an der Rückseite eines Druckklotzes auch noch mit einer weiteren Reihe gleichartiger Taschen an der Rückseite des Druckklotzträgers verbunden sein, so daß dieser über eine hydrostatische Abstützung durch unter Druck stehende Flüssigkeit verfügt. Durch sphärische Formgebung der Auflagerfläche erhält man eine nahezu reibungslose selbsteinstellende Vorrichtung.

Auch die Rückseite jedes Druckklotzes kann sphärisch gestaltet und in eine sphärische Ausnehmung im Druckklotzträger eingepaßt sein, so daß ein so gut wie reibungsloses Kippauflager erhalten ist, das sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung große Kippwinkel aufzunehmen imstande ist.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten' erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht von vorn, d.h. mit Blickrichtung auf die Arbeitsflächen der Druckklötze, eines Teiles eines Axialdrucklager-Aggregates,

Pig. 2 einen Querschnitt längs der linie X-X in Pig. 1, Pig. 3 einen Querschnitt längs der Linie Y-Y in Pig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie Z-Z in Pig. 1,

Pig. 5 einen Querschnitt durch ein weiteres Axialdrucklager-Aggregat mit kippbaren Druckklötzen, und

Pig. 6 einen Querschnitt längs der Linie V-V in Pig. 5.

Das in Pig. 1 bis 4 dargestellte Axialdrucklager-Aggregat weist einen ringförmigen Trägerring 1 an einem Stützkörper und eine Reihe ringförmig angeordneter, gleichartiger Druckklötze bzw. Segmente 2 zum Abstützen eines Druckbundes 8 an einer Welle 26 auf.

Die Druckklötze sind am Trägerring 1 mit einer Reihe gleichartiger Bolzen 3 (Pig· 1 und 4) örtlich festgelegt. Diese Bolzen sind in Bohrungen im Trägerring 1 eingepaßt und ragen so weit aus dessen Oberfläche aus, daß jeder in zwei teilzylindrische Ausnehmungen eingreift, von denen jeweils eine in der Rückseite jedes von zwei einander benachbarten Druckklötzen 2 ausgebildet ist, und zwar mit ausreichendem Spiel, um Kippen der Druckklötze zu ermöglichen. Jeder Druckklotz läßt sich mit Schmiermittel aus einem in der Rückseite des Trägerringes 1 ausgebildeten Umfangskanal 27 über Kanäle

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versorgen, die zur Vorderseite des Trägerringes 1 (3?ig. 2) und in Einlaßlöcher 6 und 7 führen, welche in Langschlitze 9 und 10 münden, die nahe der Kanten der Arbeitsfläche des Druckklotzes liegen. Der eine oder der andere der Langschlitze 9 und 10 ermöglicht die Zufuhr von Öl zur Arbeitsfläche der Druckklötze im Bereich der für die jeweilige Drehrichtung gültigen voreilenden Kante. Die Verluste durch wirbelnde Ölbewegung sind gering.

Die Bolzen 3 sind im Abstand von den Ölkanälen angeordnet.

In der Mitte der Rückseite jedes Druckklotzes 2 befindet sich eine Ausnehmung 12, die über einen durch den Druckklotz hindurchführenden Kanal 13 mit einer in der Mitte der Arbeitsfläche des Druckklotzes ausgebildeten kleinen Ausnehmung verbunden ist.

Im Betrieb und bei Drehung des Druckbundes 8 gegenüber den Druckklötzen 2 wird der Druck des den Arbeitsflächen über die den jeweils voreilenden Kanten zugehörigen Langschlitze 9 oder 10 zugeführten Öls beim Durchgang des Öls am Druckklotz auf hydrodynamischem V/ege auf einen Maximalwert erhöht. Ein Teil dieses unter Druck gesetzten Öls strömt nach unten durch die Tasche 14 und den Kanal 13 in die Tasche 12, um den Druckklotz in jeder in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsfaktoren geforderten Kippstellung hydrostatisch abzustützen. Bei einer derartigen Abstützung mit unter Druck gesetzter Flüssigkeit ist die auf das Lager wirkende Last auf alle Druckklötze im wesentlichen gleichmäßig verteilt, da die Drücke für jeden Druckklotz im wesentlichen gleich sind. Auf diese Weise wird die Arbeitsfläche jedes Druckklotzes in Abhängigkeit vom Druckgleichgewicht im System vom Druckbund weg oder durch den hydrostatischen- Druck zu diesem hin bewegt. Ansteigender hydrodynamischer Druck ruft somit hydrostatisches Anheben des Druckklotzes hervor, bis ein Druckgleichgewicht erreicht ist, und umgekehrt.

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Das. in Fig. 5 und 6 gezeigte Beispiel weicht insofern ab, als der die Druckklötze 2 abstützende Ring 16 eine teilsphärisch ausgebildete hintere Fläche 17 aufweist, -die mit einer ähnlichen Fläche 18 am Stützkörper 25 zusammenwirkt. Die Tasche 12 steht über einen Kanal 19 im Ring 16 mit einer in der sphärischen Fläche 17 ausgebildeten Tasche 20 in Verbindung. Dadurch vermag der Trägerring. 16 zu schwimmen bzw. zu pendeln und sich selbst in einer ähnlichen V/eise einzustellen.

Zur Erzielung einer bestmöglichen Wirkungsweise- können die Druckklötze tonnenförmig gewölbte bzw. ballige Arbeitsflächen aufweisen, d.h. die Arbeitsfläche der Druckklötze ist schwach gekrümmt, bei einer in der Mitte größeren Dicke des Druckklötze. Bei bekannten Axialgleitlager-Aggregaten ist das Kippauflager der Druckklötze in Gestalt eines zentralen Steges ausgebildet, der sich in radialer Ri'chtung- längs der Mittellinie des Druckklotzes oder des Segmentes erstreckt. Es ist nicht möglich, ein Kippauflager außerhalb der radialen Mittellinie anzuordnen und ein Aggregat für beide Drehrichtungen geeignet zu machen. Die Erfindung schließt derartige Beschränkungen aus, da das Kippen nur auf einer Flüssigkeitsblase erfolgt und der einzige Unterschied beim Betrieb in der einen oder in der anderen Drehrichtung darin besteht, daß die Druckklötze nach der einen oder nach der anderen Seite kippen, in Anpassung an den Öleintritt über die an der jeweils voreilenden Kante befindliche Zuführnut. Die andere Zuführnut ist dabei nicht in Benutzung.

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Claims

ANSPRÜCHE

Axialdrucklager mit einer Reihe gleichartiger, ringförmig angeordneter Druckklötze mit jeweils einer Lagerfläche zur Aufnahme von Axialdruck von einer in Relativdrehung "befindlichen Druckfläche und einer gegenüberliegenden, an einem Druckklotzträger aufruhenden hinteren Fläche, dadurch gek ennz e i ohne t, daß jeder Druckklotz (2) von einem Kanal (13) durchsetzt ist, durch den durch Drehung zwischen der Lagerfläche und der Druckfläche hydrodynamisch unter Druck gesetztes Öl einem zwischen der hinteren Fläche des Druckklotzes (2) und der Auflagefläche des Druckklotzträgers (1) liegendem Raum (12) zuführbar ist, wo das Öl den Druckklotz (2) am Druckklotzträger (1) nicht-formschlüssig abzustützen vermag.
2. Axialdrucklager nach Anspruch 1, dadurch gek e η η zeichnet, daß der Raum (12) jeweils von einer in der hinteren Fläche" jedes Druckklotzes (2) ausgebildeten Höhlung gebildet ist.
3. Axialdrucklager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckklötze (2) gegenüber dem Druckklotzträger (1) kippbar sind.
4. Axialdrucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckklotz (2) in auf die Auflagefläche des Druckklotzträgers (1) bezogen seitlicher Richtung mit begrenztem Spiel mit einer Vorrichtung (3) örtlich festgelegt ist.

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5. Axialdrucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gek ennzeichne t, daß die Druckklötze (2) in einem Ölbad eingetaucht stehen.
6. Axialdrucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Flächen der Druckklötze (2) unter Druck stehendes Schmiermittel von einer Quelle (27) aus zuführbar ist.
7. Axialdrucklager nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ e i chne t, daß die Schmiermxttelquelle (27) mit einem Öleinlaß (6,7) in Verbindung steht, der in der Arbeitsfläche jedes Druckklotzes (2) nahe dessen voreilenden Kante ausgebildet ist.
8. Axialdrucklager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckklotz (2) in jeder Kante einen Einlaß (9 oder 10) aufweist.
9. Axialdrucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Druckklotzträger (16) mit einer hinteren Fläche (17) an einer Druckklotzträger-Auflagefläche (18) abstützt, und daß das hydrodynamisch unter Druck gesetzte Öl mit Kanälen (19) einem Raum (20) zwischen der hinteren Fläche (17) des Druckklotzträgers (16) und der Druckklotzträger-Auflagefläche (18) zuführbar ist.
10. Axialdrucklager nach Anspruch 9, dadurch gek e η η zeichnet, daß die hintere Fläche (17) des Druckklotzträgers (16) und die Druckklotzträger-Auflagefläche (18) teilsphärisch bzw. teilkugelig ausgeführt sind.
11. Axialdrucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gek ennz e i chne t, daß die hintere Fläche der Druckklötze (2) und die mit diesen zusammenwirkenden Bächen des Druckklotzträgers (1; 16) teilsphärisch bzw. teilkugelig ausgeführt sind.

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