DE2415969A1 - Hydrostatische lager - Google Patents

Description

Pafenfonwalf

Dr. RefnftoJd Gross

Dipl-P'nys. 2415969

£2! Troisdorf

iSe 22

Wickman Machine Tool Sales Limited, Coventry

Hydrostatische Lager '

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf solche hydrostatische Lager, bei denen während des Laufs der gelagerten Teile ein Gas- oder Flüssigkeitskissen unter Druckeinfluß zwischen den Laufflächen und Lagerflächen gebildet' wird, so daß keine körperliche Berührung zwischen ihnen stattfindet.

Bei solchen Lagern ist es bekannt, daß das Fluid durch einen Engpaß strömen muß, bevor es in den Lagerraum eintritt, wo sich das Flüssigkeits- oder Gaskissen bildet. Der Zweck dieser Maßnahme besteht darin, in Strömungsrichtung vor dem Engpaß einen Druck des Fluids zu erzeugen, der höher als der Fluidendruck ist, der im Lagerraum vorliegt, wo sich das Kissen bildet, so daß Änderungen des Druckes im Lagerraum, die sich entsprechend den Belastungswechseln im Lager ergeben, ausgeglichen werden können. Wo räumliche Gegebenheiten oder andere Gesichtspunkte es ermöglichen, kann der Engpaß in genügender Entfernung von dem Lagerfcissenraum vorgesehen und die Gestaütang des Engpasses so durchgeführt werden, daß er-weder durch Schmutz noch durch Fremdkörper blockiert werden kann. Derartige Anordungen erfordern jedoch eine raumaufwendige Vorrichtung und bedingen eine komplizierte Herstellung. In Fällen, in denen der vorhandene Raum dies nicht ermöglicht, weist der Engpaß normalerweise die Form einer Flachbohrung kleiner Höhe

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Im Bereich der Lagerflächen auf, wobei Blockierungserscheinungen normalerweise dadurch vermieden werden, daß eine effektive Piltrierung des Fluids stattfindet, bevor dieses dem hydrostatischen Lager zugeführt wird.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein hydrostatisches Lager auszubilden, bei welchem die oben beschriebenen Nachteile völlig vermieden werden und die Herstellung erleichtert und. verbilligt wird.

Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein hydrostatisches Lager zwischen Gehäuse und einer Welle vorgesehen, wobei das Gehäuse eine Lagerbuchse aufweist, die nicht rotierbar im Gehäuse befestigt ist. Die Lagerbuchse weist hierbei eine Vielzahl von Taschen an der Fläche auf, die zur Welle gerichtet ist, wobei je ein Gas- oder Flüssigkeitskissen in den Taschen gebildet wird. Die Lagerbuchse weist Einlasse auf, durch welche zwischen den Taschen und einer FluidenzufUhrung im Gehäuse eine Verbindung geschaffen wird. Zwischen der Zuführungsleitung und den Einlassen der Lagerbuchse ist ein Engpaß in Form einer flachen Ausnehmung vorgesehen, mit welcher die Zuführungsleitung in Verbindung steht. Die durch die Lagerbuchsen führenden Einlasse kommunizieren mit dem Engpaß an einer Stelle, die sich in Abstand von der Zuführungsleitung befindet. Der Engpaß ist an seinen seitlichen Begrenzungen mit tieferen Rillen versehen, Ma$X$fik die Zuführungsleitung mit den Rillen und die Einlasse mit der flachen Ausnehmung an einer Stelle in Verbindung stehen, die von den umfängliehen Rillen in gewissem Abstand verläuft.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den anliegenden Figuren beschrieben.

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Fig. 1 ist ein Querschnitt duroh eine Welle, die in erfindungsgemäß konstruierten Lagern eingesetzt ist,

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch Fig. 1,

Fig. 3 ist ein Teilquersehnitt, der die Zuführungsleitung zeigt,

Fig. 4 ist.eine Ansicht auf die Außenseite der Lagerbuchse,

Fig. 5 ist eine schematische Veranschaulichtung der Druckhöhe des Fluids, wenn die Lager im Betriebszustand sind.

In Fig. 1 ist eine Welle 10 veranschaulicht, auf welcher z.B. ein Schleifkopf aufgebracht sein kann. Die Welle ist im Gehäuse 11 in hydrostatischen Lagern eingesetzt, die sich an entgegengesetzen Enden des Gehäuses befinden, An einem Ende der Achse 10 ist eine Trommel 12 für einen Riemenantrieb, am anderen Ende der Welle ein konischer Stumpf 13 vorgesehen, der zur Befestigung des Schleifkopfes oder einer anderen Vorrichtung dient.

Die Lager sind identisch und befinden sich an zwei zugeordneten stumpfkegeligen Teilbereichen 14 der Welle. Sie werden im Gehäuse 11 durch entsprechende Endkappen 15 gehalten, die Dichtungen 16 aufweisen, welche auf der Welle aufmontiert sind. Radiale Schlitze 17 in den Endkappen 15 ergeben entsprechende Abzüge für die Lagerflüssigkeit, wie dies im einzelnen beschrieben werden wird. Diese Abzüge stehen mit einer Abzugsleitung 18 im Gehäuse 11 über eine Bohrung 17a in Verbindung. Das von dem Raum in der Mitte der Wellenbohrung abfließende Fluid geht direkt in die Abflußleitung 18.

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Jedes hydrostatische Lager zwischen dem Gehäuse 11 und der Welle 10 weist eine Lagerbuchse 19 auf, die eine innere stumpfkegelige Fläche 20 und eine äußere zylindrische Fläche 21 aufweist. Die zylindrische Fläche 21 hat zwei ringförmige Rillen, in welche entsprechend ausgebildete Dichtungsringe 22 eingelegt sind und weist einen relativ festen Sitz gegenüber einer zylindrischen Hülse 23 auf, die im Gehäuse 11 angeordnet ist, um eine Flüssigkeitsdichtung sowie eine mechanische Halterung zu bewirken, wobei keine Relativdrehung zwischen der Lagerbuchse 19 und der Hülse 23 im Gehäuse stattfinden soll. Die Hülse 23 besteht vorzugsweise aus Hartmetall, z.B. Stahl, während das Gehäuse möglichst leicht sein soll und vorzugsweise in Aluminium ausgeführt ist. Nicht veranschaulichte kraftschlüssige Organe sind vorgesehen, um die Buchse I9 gegen Rotation im Gehäuse 11 zu sichern.

In der stumpfkegeligen Fläche 20 der Lagerbuchse I9 ist eine Anzahl von winkelmäßig zueinander versetzten flachen Längstaschen 24 vorgesehen, in welchen ein Fluidkissen aufrechterhalten wird, das die Fläche 20 der Lagerbuchse 19 von der gegenüberliegenden Oberfläche 14 der Welle in einem gewissen Abstand hält.

Um ein Fluid unter Druck in jede der Taschen 24 einzuspeisen, sind radiale Einlassbohrungen 25 in der Lagerbuchse 19 vorgesehen, deren innere Enden jeweils in eine der Taschen 24 münden. Die Taschen 24 dienen zur Abstützung des Lagers gegen Belastungen in nahezu allen Richtungen.

Das Gehäuse 11 weist eine Zuführungsleitung 26 auf, welche eine radiale Abzweigung aufweist, die an der Innenfläche 27a der Hülse 23 des Gehäuses mündet. Um eine Verbindung zwischen der Zuführungsleitung 26 und den Einlassen 25 der Lagerbuchse I9 zu bewirken, ist in der

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Außenfläche 21 der Lagerbuchse I9 eine ringförmige Einnehmung vorgesehen. Diese ringförmige Einnehmung verläuft zwischen den beiden Dichtungen 22.

Diese Einnehmung dient nicht nur dazu, das Fluid auf die Einlasse 25 zu verteilen, sondern stellt auch einen Engpaß für das Fluid zwischen der'Zuführungsleitung und jedem der Einlassöffnungen 25 dar.

Die Ausnehmung hat Bereiche verschiedener Tiefen. Der mittlere Bereich der Ausnehmung, der mit der Bezugsziffer 27 versehen ist, ist flach ausgebildet, während auf beiden Seiten dieses mittleren Bereiches tiefere Ausnehmungen in Form umfänglicher ringförmiger Rillen 28 und 29 vorgesehen sind.

An einer Stelle der Ausnehmung sind die beiden Rillen 28 und 29 durch axial sich erstreckende Ausnehmungen 30 verbunden, welche dieselbe Tiefe wie die Rillen haben. An diese Ausnehmungen 30 ist die Zuführungsleitung 26 gleichfalls angeschlossen, wie dies aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht. Die Zuführungsleitung 26, von der eine weitere im Gehäuse 11 vorgesehen ist, beaufschlagt die benachbarten Lager und diese werden von einer gmeinsamen Zuführung gespeist.

In die flachen Teilbereiche 27 des Engpasses, die in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel eine radiale Tiefe von ungefähr 0,0025 cm haben, münden in gewissen räumlichen Abständen in die äußeren Enden der radialen Einlasse 25 ein. Die Einlassmündungen sind umfänglich zu den axial verlaufenden Ausnehmungen j50 versetzt, in welchen die Zuführungsleitung 26 mündet. Außerdem sind die.Einlasse 25 in axialer Richtung zu den seitlichen Begrenzungen des flachen Teilbereiches 27 der Ausnehmungen in axialer Richtung versetzt, indem sie von den seitlichen Begrenzungen des flachen Bereiches 27 gleich weit entfernt, also in der Mitte zwischen den Rillen 28,29 verlaufend liegen.

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Die Pfeile in Pig. 4 veranschaulichen die Strömungswege des Fluids von den tieferen ringförmigen Rillen und 29 und von den Ausnehmungen 30 über den flachen Teilbereich 27 des Engpasses zu den Einlassöffnungen. Die Linien 31 deuten Zonen an, in denen die Strömung zwischen zwei benachbarten Einlassen 25 aufgeteilt wird, wobei derartige Zonen 31 im wesentlichen äquidistanfe zu den benachbarten EinissÖffnungen sind. ·

Die Fig. 5 veranschaulicht schematisch die Druckhöhen, die im Fluidenkreis herrschen. Ps veranchaulicht den Druck in der Zuführungsleitung 26, Pp den Druck in den Einlassen 25 und den Taschen 24, während Pa die Druckhöhe ist, die sich außerhalb der Enden der Lagerbuchsen und in der Abzugsleitung 18 ergibt.

In den Fig. 5 werden zwei in Reihe geschaltete Widerstände veranschaulicht. Rl veranschaulicht den Widerstand, der durch die flache Ausnehmung 27 und R2 den Widerstand, der erzeugt wird, wenn das Fluid von den "Taschen 24 zwischen die Flächen 14 und 20 zum Abzug hindurchströmt. Hierdurch ergibt sich eine Art Potentiometer-Anordnung, welche dazu tendiert, den Druck Pp im Zwischenbereich, also am Lager konstant zu halten, obgleich die Belastungsbedingungen am Lager sich ändern.

Obwohl die Anwendung der Erfindung bei konischen Lagern im Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist, kann sie natürlich auch auf zylindrische Lager Anwendung finden.

Ansprüche

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Claims (1)

1. Ansprüche

   1.) HydrostatischesLager zwischen einem Gehäuse und einer Welle, wobei das Gehäuse eine Lagerbuchse aufweist, die drehbar im Gehäuse befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß. die Lagerbuchse (I9) eine Vielzahl von Taschen (14) an Flächen aufweist, die der Welle (10) gegenüberliegen, daß in den Taschen (14) ein Tragkissen aus einem Fluid, z.B. einer Flüssigkeit oder einem Gas, während des Betriebes vorliegt, daß die Lagerbuchse (I9) Einlasse (25) aufweist, die zu den Taschen (14) und einer Zuführungsleitung (26) für das Fluid führen, daß zwischen der Zuführungsleitung (26) und den Einlassen (25) ein Engpaß vorgesehen ist, der die -Form einer flachen Ausnehmung (27) hat, mit der die Zuführungsleitung (26) in Verbindung steht, während die Einlasse (25) mit der flachen Ausnehmung (27) des Engpasses in Verbindung stehen und bezüglich der Zuführungsleitung (26) versetzt sind, daß die flache Ausnehmung (27) des Engpasses von umfänglich verlaufenen seitlichen Rillen (28,29) begrenzt ist, die tiefer als die flache Ausnehmung (27) ausgebildet sind und die Zuführungsleitung (26) mit den Rillen (28,29) sowie die Einlasse (25) mit der flachen Ausnehmung (27) kommunizieren, wobei die Einlasse (25) an einer Stelle in. den Bereich der flachen Ausnehmung einmünden, die zwischen den umfänglichen seitlichen Rillen (28,29) liegt.

   2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (26) mit den umfänglichen tieferen Rillen (28,29) in Verbindung und daß die Zuführungsleitung (26) außerdem mit den Einlassen (25) in Verbindung steht, welche in die flachen Ausnehmung27) zwischen den Rillen (28,29) münden.

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   J5. Lager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung ringförmig und die Rillen (28,29) an den axial gegenüberliegenden Seiten der ringförmigen flachen Ausnehmung (27) verlaufen.

   4. Lager nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (27) ringförmig ausgebildet ist und die Einlasse (25) in im wesentlichen gleichen Abständen längs derselben einmünden und daß die Zuführungsleitung (26) in einen Bereich(50) mündet, der die Rillen (28,29) an den axial gegenüberliegenden Seitenkanten der Ausnehmung (27) vereint, wobei dieser Bereich (30) eine Tiefe aufweist, die im wesentlichen der Tiefe der Rillen (28,29) entspricht.

   5. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse und die entsprechend zugeordneten Teile der Welle konisch ausgebildet sind.

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