DE3241325T1

DE3241325T1 - Verfahren und Vorrichtung zum Dichten einer Lagerkammer, die in hydrostatischen und aerostatischen Lagern gebildet und zur Aufnahme eines Fluids ausgebildet ist

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Publication number: DE3241325T1
Application number: DE19823241325
Authority: DE
Inventors: Sven 46142 Trollhättan Schriwer
Original assignee: Individual
Current assignee: Haegglund & Soener Oernskoeldsvik S AB
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1982-04-08
Publication date: 1984-10-04
Also published as: SE434084B; US4634297A; GB2110316B; WO1982003666A1; SE434084C; IT1165783B; JPH0361047B2; EP0076825A1; IT8283358A0; GB2110316A; SE8102435L; JPS58500723A

Description

- wiiiiHi_r/._ Vertreter Denn im.

Λ ΊΛ " ^:-^:- *+> - - - -OT/ ι ο ο c Dipl.-lng. H.Tiedtke

CIRUPE - PELLWfANW - GRAMS'--' ·^:·^^ή ' ^{J Z D}Dipl.-Chem. G.Bühling

Dipl.-Ing. R.Kinne Dipl.-lng. R Grupe

• el· Dipl.-lng. B.Pellmann

Dipl.-lng. K Grams

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-5396.53 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89 / 537377 ' cable: Germaniapatent München

14. Dezember 1982

DE 2656

case S107P1PCT D BL/ET

Verfahren und Vorrichtung zum Dichten einer Lagejrkammer, die in hydrostatischen und aerostatischen Lagern gebildet und zur Aufnahme eines Fluids ausgebildet ist

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abdichten einer Lagerkammer, die in hydrostatischen oder aerostatischen Lagern gebildet ist und zur Aufnahme eines Fluids ausgebildet ist, sowie auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorichtung der vorstehend genannten Art zu schaffen, die es ermöglichen, eine an dem Lager in einer bestimmten Richtung wirkende resultierende Kraft hervorzurufen. Mittels eines solchen Verfahrens wird die Notwendigkeit verringert, teure Rollenlager in beispielsweise Axialkolben-Maschinen zu verwenden. Es ist ferner anzustreben, das Zusammenfassen von Lagern unterschiedlicher Arten mit hydrostatischen oder aerostatischen Lagern zu ermöglichen, das Lagereinheiten kleiner Abmessungen

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mit einer genau festgelegten Stellung des in dem Lager angebrachten Einzelteils ergibt, während zugleich zusammen mit hohen Drehzahlen und Arbeitsdrücken eine lange Standzeit erzielt wird. Ferner ist es anzustreben, den Abfluß von Öl oder irgendeinem anderen Fluid gering zu halten.

Die Aufgabe wird mittels eines Verfahrens gemäß der Erfindung gelöst, das im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Dichtung in Ringform von einem ersten Lagerkörper derart gehalten ist, daß ihre Dichtanschlußfläche linienartig gegen einen einen Teil des Lagers bildenden zweiten Lagerkörper stößt, eine sich um den ganzen Umfang des Rings durch ihre Dichtanschlußfläche erstreckende Ebene eine Winkelstellung in Bezug auf die Symmetrieachse des Lagerkörpers einnimmt, den der Ring umgibt oder gegen den der Ring stößt, und/oder die Ebene die Senkrechte auf einer vorzugsweise konzentrischen Auflagerfläche schneidet, die an dem anderen

Körper ausgebildet ist.
20

Ferner ist eine erfindungsgemaß gestaltete Vorrichtung gekennzeichnet durch eine Dichtung in Ringform, die in einem einen Teil des Lagers bildenden ersten Lagerkörper aufgenommen und gehalten ist, wobei die Dichtanschlußfläche der Dichtung auf eine Auflagerfläche, die an einem einen Teil des Lagers bildenden zweiten Lagerkörper gebildet ist, längs einer Linie derart aufsitzt, daß eine durch die Dichtanschlußfläche des Rings längs des ganzen Umfangs desselben verlaufende Ebene eine Winkel-

■

stellung bezüglich der Symmetrieachse des Lagerkörpers

einnimmt, den der Ring umgibt oder an den der Ring angesetzt ist, und/oder eine Anordnung, bei der die Ebene so gelegt ist, daß sie die Senkrechte auf einer vorzugsweise konzentrischen Auflagerfläche schneidet, die an 35

dem zweiten Körper gebildet ist.

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Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der

Fig. 1 ein hydrostatisches Axiallager zeigt,
5

Fig. 2 ein hydrostatisches Achsenlager in Verbindung mit einem Axiallager zeigt, wie es in einer hydraulischen Maschine mit Kugelkolben eingesetzt wird,
10

Fig. 3 ein hydrostatisches Radiallager zeigt, bei dem eine Änderung der an dem Lager wirkenden

Kraft möglich ist,

■0.4·

Fig. 4 eine Selbsteinstellungslager-Gestaltung für ein hydrostatisches Lager zeigt,

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines hydrostatischen Lagers ist, dessen Dichtring gegen eine ebene Auflagerfläche stößt,

Fig. 6 ein Lager zeigt, das dem in Fig. 5 gezeigten gleichartig ist, wobei aber der Dichtring gegen

eine konkave Auflagerfläche stößt,
25

Fig. 7 gleichermaßen ein Lager zeigt, das dem in Fig.

5 gezeigten gleichartig ist, wobei aber der

Dichtring gegen eine konvexe Auflagerfläche

stößt und in der Kraftrichtung gesehen dargestellt ist,

Fig. 8 die Erfindung in der Anwendung an einem aus einem hohlen Werkstück gebildeten Kolben zeigt,

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Fig. 9 die Erfindung in der Anwendung an einem Drehkolben zeigt,

Fig. 10 bis 12 den linsenförmigen Dichtberührungsanstoß des Dichtrings gegen einen bewegbaren Lagerkörper

mit einer ebenen Auflagerfläche, einer konkaven

sphärischen Auflagerfläche bzw. einer konvexen

sphärischen Auflagerfläche zeigen,

Fig. 13 die Erfindung in der Anwendung an einer drehenden, vertikal ausgerichteten Welle zeigt, die mit einem Flansch versehen ist und an der der

Dichtring konzentrisch gehalten ist,

ι, 4 ■

Fig. 14 die gleiche Lageranordnung wie die in Fig. 13 dargestellte zeigt, wobei aber der Dichtring an der Welle exzentrisch gehalten ist,

Fig. 15 die Druckverteilung in einem hydrostatischen Lager zeigt, dessen Dichtring gegen eine ebene

Auflagerfläche stößt,

Fig. 16 die Druckverteilung in einem hydrostatischen Lager zeigt, dessen Dichtring gegen eine konkave ²^ sphärische Auflagerfläche stößt,

Fig. 17 eine schematische Ansicht ist, die die Winkelbeziehungen bei einem Dichtring zeigt, der gegen eine Welle stößt,

Fig. 18 eine schematische Ansicht ist, die die Winkelbeziehungen bei einem Dichtring zeigt, der mit einer Innenhöhlung zusammenwirkt,

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Fig. 19 eine Schnittansicht einer bekannten herkömmlichen Hydraulikpumpe bzw. eines bekannten herkömmlichen Hydraulikmotors ist, die bzw. der mit einem Rollenlager ausgestattet ist,

Fig. 20 die Erfindung in der Anwendung an einer Hydraulikpumpe bzw. einem Hydraulikmotor zeigt,

Fig. 21 eine ausführliche Darstellung der Anordnung des Dichtrings in einer Hydraulikpumpe bzw.

einem Hydraulikmotor gemäß der Darstellung in der Fig. 20 ist,

Fig. 22 einen Dichtring zeigt, der an einem zylindrischen Kolben gehalten ist, der mit einer Gleitgelenk

kapsel versehen ist,

Fig. 23 die Kräfteverteilung bei einem erfindungsgemäß

angeordneten Dichtring zeigt,
20

Fig. 24 eine Wellendichtung zeigt,

Fig. 25 die Erfindung in der Anwendung bei einer tragenden festgelegten Lagerkammer zeigt, die mit ²^ einer. Dichtung versehen ist und die mit einem

bewegbaren belasteten Lagerkörper zusammenwirkt, der eine konvexe sphärische Auflagerfläche trägt,

Fig. 26 bis 28 weitere Ausführungsbeispiele von hydrostatischen Lagern zeigen, die erfindungsgemäß mit zwei Dichtringen ausgestaltet sind, von denen einer innerhalb des anderen angeordnet

ist,
35

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Fig. 29 ein Lager mit drei ineinander gesetzten Dichtringen zeigt, und

Fig. 30 bis 32 verschiedene Ausführungsformen hinsichtlieh des Linien-Dichtrands der jeweiligen Dichtringe zeigen.

Die Erfindung, die nachstehend beschrieben und in der Zeichnung dargestellt ist, betrifft Lager der hydrostatisehen oder aerostatischen Ausführung, jedoch sind diese Lager zur Vereinfachung im folgenden Teil der Beschreibung nur bestimmte hydrostatische Lager.

Eine vertikal gerichtete Lagerwelle 1, die in Fig. 1 gezeigt ist und die in ein Lagergehäuse 2 eingesetzt ist, das an die Form der Welle angepaßt ist und das eine in der Zeichnung nicht gezeigte Belastung trägt, bildet einen "zweiten" Lagerkörper, der einen Teil des Lagers bildet, während das Lagergehäuse 2 einen "ersten" ^O Lagerkörper bildet. In dem Lagergehäuse 2 sind wei ringförmige Ausnehmungen 3 und 4 ausgebildet, von denen sich die eine Ausnehmung 3 unter einem rechten Winkel bezüglich der Mittelachse 5 der Lagerwelle 1 und des Lagergehäuses 2 erstreckt. Die andere ringförmige Ausnehmung 4 nimmt bezüglich der Mittelachse 5 eine Winkelstellung ein. Ein jeweils an die Ausnehmung 3, 4 angepaßter Dichtring 6 bzw. 7 wird jeweils einzeln in seiner Ausnehmung der beiden Ausnehmungen aufgenommen, wobei eine Fläche 6A bzw. 7A des Dichtrings in Anstoßberührung

mit einer entsprechenden Seite 3A bzw. 4A der Ausnehmung

3 bzw. 4 gebracht werden kann. Die Ringe 6 und 7, die vorzugsweise aufgespaltene oder einstückige Federmetallringe beispielsweise aus Schnellstahl, Hartmetall, Verbundmaterial oder dergleichen sind, weisen eine vorzugs-35

weise hinsichtlich ihrer inneren Umfangsflache schräg-

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stehende Dichtanschlußfläche 6B bzw. 7B auf. Diese beiden Dichtanschlußflächen 6B bzw. 7B stoßen jeweils mit ihren nach .innen gerichteten Anschlußflächenrändern an den Umfang der Welle 1.

Über einen Kanal 8, der in eine Kammer 9 mündet, die zwischen den beiden Dichtringen 6 und 7 gebildet ist, wird der Kammer 9 Druckflüssigkeit zugeführt. Die Drehung der Welle 1 bezüglich des Lagergehäuses 2 und die Druckflüssigkeit in der Lagerkammer 9 ergeben eine resultierende Druckkraft, die an dem Lager in einer bestimmten Richtung wirkt und die in der Zeichnung in Fig. 1 mit einem von der Mittelachse 5 der Welle 1 ausgehenden Pfeil bezeichnet ist. Diese Kraftkomponente kann anderen auf das Lager einwirkenden Kräften entgegenwirken und auf das Lager einwirkende Hauptkräfte wesentlich verringern oder verändern, wodurch es beispielsweise möglich ist, ein hydrostatisches Lager mit anderen Arten von Lagern zu verbinden und unter hohen Druckgradienten an dem Lager und bei hoher Gleitgeschwindigkeit zu arbeiten. Die Abnutzung des Lagerkörpers, gegen den die Dichtungen 6, 7 mit ihren Anstoßflächen 6B, 7B stoßen, ist auch nicht sehr hoch, da zwischen den Ringen 6, 7 und der Lagerfläche 1 nur eine Linienberührung vorliegt.

Die Umfangsform des schrägstehenden Rings 7 zusammen mit der zugehörigen Ausnehmung 4 ist eine Ellipse, so daß der Ring mit seiner Dichtanschlußfläche 7B in engem Sitz gegen die Umfangsfläche der Welle 1 stoßen kann. Der andere Ring 6 mit der zugehörigen Ausnehmung 3 hat im wesentlichen Kreisform.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Lager soll ein hydrostatisches Axiallager bei einer hydraulischen Maschine 20 mit sphärisehen Kolben 21 angewandt werden. Die Kolben müssen

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natürlich nicht sphärisch sein, da das Prinzip auch bei Kolben anwendbar ist, die zylindrisch sind und mit gelenkigen Kolbenstangen versehen sind. Auf gleichartige Weise wie bei der Anordnung in dem in Fig. 1 gezeigten Lager steht die Drehachse 22 mit ihrem Umfang in Linienberührung zu der Dichtanschlußfläche 23A eines Dichtrings

23 geeigneter Form, der in einer Ausnehmung 24 in einem Lagergehäuse 25 gehalten ist. An der Unterseite einer Zahnradeinheit in der Form eines Zahnrings 26, der einen Teil der hydraulischen Maschine 20 bildet

und der einen an dem oberen Ende der Welle 22 befestigten Flansch 22A trägt, ist in dem Lagergehäuse 25 eine Ringnut 27 ausgebildet, in der ein Dichtring 28 gehalten ist, der nach oben bis zum Erreichen des linienförmigen Anstoßens gegen die Unterseite des Zahnrings 26 federnd vorgespannt ist. Einer Kammer 29, die zwischen den beiden Dichtringen 23 und 28 gebildet ist, soll über den Durchlaß 25A des Lagergehäuses 25 eine

Hydraulikflüssigkeit unter Druck zugeführt werden.
20

Die hervorgerufene Kraftkomponente ist in der Fig. 2 der Zeichnung mit einem leergelassenen Pfeil dargestellt' wie es aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist diese Kraftkomponente gegen die Kräfte gerichtet, die die Kolben

24 auf das Lager ausüben. Daher ist es dank der Erfindung ermöglicht, die Welle 22 ganz ohne irgendwelche Rollenlager anzubringen.

In der Fig. 3 ist eine horizontal gelagerte Welle 30

gezeigt, die eine drehbar gelagerte Auflagerfläche hat, welche durch eine Hülse. 31 mit zwei konvexen sphärischen Auf lager flächen 31A bzw. 31B gebildet ist, die unter einem bestimmten gegenseitigen Abstand angeordnet und

an der Welle 30 abgestützt sind. Ein Lagergehäuse 32, 35

das aus zwei Lagergehäuseteilen 32A bzw. 32B gebildet

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ist, die in Bezug aufeinander schwenkbar sind, bildet bei dem Zusammenbau der beiden Gehäuseteile 32A und 32B eine Kammer 33 für die Aufnahme eines Fluids, in die ein Kanal 34 mündet, über den ein Fluid in die Kammer 33 geleitet werden kann. An den beiden jeweiligen Enden der Kammer 33 ist eine Stirnwand 33A bzw. 33B gebildet, gegen die ein Dichtring 35 bzw. 36 mit einer Seite 35A bzw. 36A seiner Seiten stoßen kann. Diese Stirnwände 33A bzw. 33B sind jeweils so angeordnet, daß sie eine Winkellage und dabei vorzugsweise eine Schräglage in Bezug auf die Symmetrieachse 3OA der Welle 30 und der Lagerhülse 31 einnehmen. Die beiden Dichtringe 35 und 36 stoßen jeweils mit einer linienförmigen Anschlußfläche

ι, ·1

gegen den Umfang der jeweiligen sphärischen Auflagerflä-¹^ chen 31A bzw. 31B. Durch jeweiliges gegenseitiges Verschwenken der beiden Lagergehäuseteile 32A und 32B kann die an dem Lager wirkende resulierende Kraft sowohl hinsichtlich ihrer Richtung als auch hinsichtlich ihrer Größe verändert werden, wenn der Druck des Fluids konstant ²^ ist. Ein gemeinsames Schwenken der beiden Gehäuseteile 32A und 32B als einzige Einheit ändert nur die Richtung der an dem Lager wirkenden resultierenden Kraft. In der Fig. 3 ist die resultierende Kraft als ein unaus-

gefüllter Pfeil dargestellt.
25

Es ist ferner möglich, die Ringe in einer gleichartigen Kammer drehbar zu lagern, welche aber an der Welle statt an dem Lagergehäuse gelegen ist. Öl oder dergleichen wird dann über einen Durchlaß in der Welle zugeführt.

Die Fig. 4 zeigt, wie die Erfindung genutzt werden kann, um eine radial belastete Drehwelle 40 zu lagern. Hier ist eine denkbare Ausführung der Gestaltung eines Selbsteinstellungslagers für ein hydrostatisches Lager mit federvorgespannten Dichtringen 41 gezeigt, die unter

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4A

linienförmiger Abdichtung arbeiten. Eine Anzahl von Lagereinheiten 42 wird in einer Planetenanordnung um die Welle 40 herum angeordnet und die Einheiten werden einzeln über einen Durchlaß 43 mit der gleichen Druckquel-Ie verbunden, um einen Ausgleichsdruck zu schaffen. Der dargestellte Anzeigebolzen 44 mit seiner Einstellmutter 45 fühlt ständig die Lage der Welle 40 in Bezug auf den Lagerkörper 42 ab und vergrößert die Einströmungsfläche für den Ausgleichsdruck, wenn sich die Welle 40 dem Lagerkörper 42 nähert. Daraufhin nimmt der Öldruck in der Tasche 46 innerhalb des Dichtrings 41 zu und die Welle 40 wird angehoben, bis ein Ausgleich zwischen der Belastung auf der Welle 40 und dem Öldruck innerhalb des Dichtrings 41 erreicht ist.

Ein Deckel 47, der eine Feder 48 enthält, die den Bolzen 44 gegen die Welle 40 drückt, ist abnehmbar, um das Einstellen der Mutter 45 zusammen mit dem Bolzen 44 zu ermöglichen.
20

Nach dem dargestellten Prinzip ist es möglich, mit großer Genauigkeit die Drehmitte der Welle 40 zu bestimmen und sie auch bei großen Änderungen der Belastung innerhalb sehr enger Änderungsgrenzen zu halten. Es ist ferner ^° möglich, Selbsteinstellungslager-Gestaltungen der vorstehend beschriebenen Art bei Lagern anzuwenden, bei denen eine umlaufende Scheibe
die Auflagerfläche aufweist und eine Anzahl von Lagerkörpern mit Dichtringen gegen die Scheibe wirken. Auf

diese Weise sind Axiallager wie beispielsweise Propeller-Schublager, Axialdrucklager für Turbinenmaschinen oder dergleichen zu gestalten.

In der Fig. 5 ist ein Dichtring 50 gezeigt, der in eine

Ausnehmung 51 eingesetzt ist, welche in einem tragenden

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feststehenden Lagergehäuse 42 gebildet ist. Mittels einer zwischen dem Gehäuse 52 und dem Ring 50 angebrachten Feder 53 kann der Ring 50 federnd gegen einen bewegbaren belasteten Körper 54 mit einer im wesentlichen ebenen Auflagerfläche 55 gedruckt werden. Dem Lager kann Öl über einen Durchlaß 56 in dem Lagergehäuse 52 zugeführt werden, der in der Mitte des Rings in der Ausnehmung 51 mündet. Auch dieser Ring 50 stößt wie alle anderen, in den anderen Darstellungen in der Patentanmeldung gezeigte Ringe mit einer linienförmigen Dichtungsberührungsfläche gegen die zugehörige Auflagerfläche.

Ein dem in Fig. 5 gezeigten gleichartiger Lageraufbau ist in den Fig. 6 und 7 gezeigt, jedoch mit dem Unterschied, daß die Auflagerfläche des bewegbaren belasteten Körpers 60 bzw. 70 als konkave bzw. konvexe Auflagerfläche 61 bzw. 71 gestaltet ist.

In der Fig. 8 ist gezeigt, wie ein Ende eines Kolbens 80, der längs seiner Mittelachse einen Ölzufuhrkahal 81 hat, mit einer Ausnehmung 83 ausgestaltet ist, die an die Form eines Dichtrings 82 angepaßt ist, so daß dieser Ring auf die in Fig. 21 gezeigte Weise gegen eine Auflagerfläche anstoßen und ein hydrostatisches Lager bilden kann.

In der Fig. 9 ist ein Drehkolben 90 gezeigt, der bewegbar in einem Lagerkörper 91 mit einem dem Kolben 90 angepaßten Zylinderraum angebracht ist und in einer Ausnehmung 93 einen Dichtring 92 trägt. Dieser Ring 92 nimmt eine Winkelstellung zu der Symmetrieachse 94 des Kolbens 90 ein.

In den Fig. 10 bis 12 sind Dichtringe 100, 110 bzw. 120 gezeigt, die jeweils von ihren Lagerkörpern 101,

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111 bzw. 121 getragen sind, während sie linienförmig mit ihren Dichtflächen 102, 112 bzw. 122 gegen eine zugehörige Auflagerfläche 103, 113 bzw. 123 stoßen. Der Winkel zwischen einer Senkrechten zur Auflagerfläche 103, 113 bzw. 123 und der oberen Fläche des Rings 100, 110 bzw. 120 ist dabei größer als oder gleich 90 .

Die Fig. 13 und 14 zeigen, wie das Lagerungsprinzip angewandt werden kann, um eine axiale Kraft hervorzubringen, die an einer Drehwelle 130 bzw. 140 wirkt, welche mit einem Flansch versehen ist. Bei dem ersten dargestellten Fall ist ein Dichtring 131 in konzentrischer Lage um die Welle 130 herum gelegt, wobei die dunch einen Pfeil in Fig. 13 der Zeichnung dargestellte resultierende Kraft an der Mitte der Welle wirkt. In dem zweiten, nämlich dem in Fig. 14 gezeigten Fall ist der Dichtring 144 in einer exzentrischen Lage bezüglich der Welle 140 angeordnet, wobei die resultierende Kraft seitlicih

zur Welle parallel verschoben ist.
20

In den Fig. 15 und 16 ist die Druckverteilung in zwei Lagern 150 bzw. 160 gezeigt, in denen der Dichtring 152 bzw. 162 jeweils mit einer Auflagerfläche 151 bzw. 161 in Berührung gebracht werden kann, die längs des

Durchmessers des Rings 152 bzw.' 162 gesehen eben bzw. gewölbt ist.

In den Fig. 17 bzw. 18 sind schernatisch zwei. Lager 170 bzw. 180 gezeigt, von denen das eine einen Dichtring

172 hat, der mit der Außenseite einer Welle 171 zusammenwirken kann, während das andere einen Dichtring 183 hat, der mit der Innenumfangsfläche 181 eines Lagergehäuses 182 zusammenwirkt. In der Zeichnung sind in diesem

·, Zusammenhang geeignete Winkelbedingungen gezeigt, wobei ο

die Regel gilt, daß der Winkel Ϋ größer als 0 sein

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muß, um einen linienförmigen Anschluß zwischen dem Dichtring und seiner ansprechenden Auflagerfläche hervorzurufen, mit der er zusammenwirken kann.

In der Fig. 19 ist ein Querschnitt durch den Motor einer Hydraulikpumpe 190 gezeigt, in der die Lagerung Rollenlager aufweist.

In der Fig. 20 ist gezeigt, wie die Lagerung in einem dem in Fig. 19 gezeigten Motor gleichartigen Motor zum Teil durch hydrostatische Lager 201 bzw. 202 der erfindungsgemäßen Art teilweise ersetzt wurde.

Die Lager 210 bzw. 211 an dem Kolben 212 bzw. dem Anlenkflansch 213 eines derartigen Motors sind in der Fig. 21 in vergrößertem Maßstab gezeigt.

In der Fig. 22 ist ein Kolben 222 gezeigt, der mit einer Gleitlagerkapsel 220 und einem Dichtring 221 versehen ist.

Der Kräfteausgleich im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäß gestalteten Dichtring 231 ist in der Fig. 23 gezeigt, wo dieser Hing 231 von einem Lagerkörper 230 getragen ist und gegen die Auflagerfläche 232 eines zweiten Lagerkörpers 233 stößt.

Ein Dichtring 240 mit einem etwas von den anderen gezeigten Ringen verschiedenen Querschnitt stößt mit seiner ³^ Dichtanschlußfläche 241 linienförmig gegen die Auflagerfläche 242 eines an einer Welle 243 gehaltenen Lagerteils

244 und bildet eine Dichtung zwischen der Lagerkammer

245 und der Umgebungsluft.

³^ In der Fig. 25 der Zeichnung ist gezeigt, wie die Erfin-

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dung bei einer tragenden feststehenden Lagerkammer 251 angewandt wird, die mit einer Dichtung 250 versehen ist und mit einem bewegbaren belasteten Lagerkörper 252 zusammenwirkt, der eine konvexe sphärische Auflagerfläche 253 trägt.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 26 bis 29 ist gezeigt, wie zu dem Zweck, die Dichtwirkung für das Lager zu verbessern, zwei oder mehr Dichtringe verschachtelt angeordnet werden können, beispielsweise in einer konzentrischen Anordnung.

In der Fig. 26 ist gezeigt, wie zwei Dichtringe 260 bzw. 261, die konzentrisch angeordnet sind, von einem Lagerkörper 262 so gehalten sind, daß sie gegen eine Auflagerfläche 263 stoßen.

Eine andere Ringeanordnung mit zwei Dichtringen 270 bzw. 271 ist in Fig. 27 gezeigt, wobei die Ringe verschieden hoch sind, von einem gemeinsamen Lagerkörper 272 gehalten werden und gegen eine Auflagerfläche 273 stoßen sollen. Diese Anordnung hat einen geringeren Raumbedarf als die vorangehend gezeigte Anordnung.

Eine weitere Anordnung mit zwei Dichtringen 280 bzw. 281 ist in der Fig. 28 gezeigt, gemäß der der innere Ring 280 seine Liniendichtungskante 280A an seinem Außenumfang hat, während der äußere Dichtring 281 seine linienförmige Dichtkante 281A an seinem Innenumfang hat. Die

ringförmige Kammer 282 zwischen den beiden Ringen 280 und 281 steht über einen Kanal 283 mit der Oberseite des Lagerkörpers 284 in Verbindung. Der Kanal 283 kann zum Regeln des Drucks zwischen den Ringen 280 und 281 verwendet werden. Ferner mündet ein Kanal 285 in die ;

Kammer 286, in der der innere Ring 280 aufgenommen und

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gehalten ist. Die beiden Ringe 280 bzw. 281 stoßen mit ihren Kanten 280A bzw. 281A gegen eine Auflagerfläche 287.

In der Fig. 29 ist eine Anordnung mit drei Dichtringen 290, 291 und 292 gezeigt. Hierbei liegen zwei ringförmige Kammern 293 und 294 jeweils zwischen den Dichtringen 290 und 291 bzw. 291 und 292, wobei jede Kammer mit einem Kanal 295 bzw. 296 versehen ist, der sich durch einen Lagerkörper 297 hindurch erstreckt. Ein zusätzlicher Kanal 299 ist so ausgebildet, daß er eine Kammer 290', in der der innere Ring 290 aufgenommen und gehalten ist, mit dem Außenteil des Lagerkörpers 297 verbindet. Diese Kanäle 295, 296 und 299 können für eine gesonderte Regelung und/oder eine Anzeige der Drücke in den beiden ringförmigen Kammern 293 und 294 und der Kammer 290' verwendet werden, in welcher der innere Ring 290 aufgenommen und gehalten ist. Alle Dichtringe sind so angeordnet, daß sie gegen eine vorzugsweise gemeinsame Auflagerfläche 298 stoßen.

In der Fig. 30 ist ein Dichtring 300 mit seiner Linien-Dichtkante 300A an seinem Außenumfang 300B gezeigt. Der zylindrische Außenumfang 300B dieses Rings muß eng in einer entsprechenden Ausnehmung in dem Lagerkörper sitzen. Ein solcher dargestellter Ring 300 ist axial ausgeglichen.

In der Fig. 31 ist ein weiterer Dichtring 310 gezeigt, ^ welcher seine Linien-Dichtkante 310A an seinem Innenumfang 310B hat. Der zylindrische Innenumfang 310B des Rings 310 muß eng an einer entsprechenden Fläche des Lagerkörpers sitzen. Auch ein derartiger Ring 310 gemäß der

Darstellung ist axial ausgeglichen.
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Schließlich ist in der Fig. 32 ein Dichtring 320 gezeigt, bei dem die Linien-Dichtkante 320A etwas zurückgesetzt ist. Dieser Ring 320 ist daher nicht vollständig axial ausgeglichen. Ein Dichtring 310 nach Fig. 31 kann ,in einer dementsprechenden Weise dadurch gestaltet werden, daß seine Linien-Dichtkante mit einem Durchmesser angeordnet wird, der etwas größer als der seinem Innenumfang entsprechende ist. Auch dieser Ring ist dann nicht vollständig axial ausgeglichen.
10

Aus der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnung wird die Funktion der Erfindung ersichtlich. Es ist offensichtlich, daß der Grundgedanke der Erfindung die

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Bedeutung hat, daß mittels eines Dichtrings eine resultie- !5 rende Kraft gebildet werden soll, die in einer bestimmten Richtung wirkt. Diese Kraft ist proportional zu dem bestehenden Öldruck und der Schrägstellung sowie dem Achsdurchmesser des Rings.

Zusätzlich zu den vorangehend angeführten Vorteilen, die mit der Erfindung erzielbar sind, ist auch noch zu erwähnen, daß das Lager unter anderem nicht so empfindlich gegenüber Verunreinigungen ist, da bei einem derartigen Lager, auf das die Erfindung bezogen ist, keinerlei enge Durchlässe erforderlich sind, die durch derartige mögliche Verunreinigungen verstopft werden können. Darüberhinaus ist insbesondere in Verbindung mit hohen Drehzahlen und hohen Belastungen der mechanische Wirkungsgrad bei einem Lager gemäß der vorangehenden Beschreibung

besser als bei einem herkömmlichen Lager, wobei zusätzlich wegen der schmalen Dichtfläche des Dichtrings das Lager eine gute Kühlung erhält und zuverlässig unter voller Belastung vom Stillstand bis zu der höchstmöglichen

Gleitgeschwindigkeit arbeitet.
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-In- DE 2656

-At-

¹ Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, spndern kann im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche abgeändert werden.

Claims

TiEDTKE - Bühunc -: Kinne. : G my - '-' λ - - - no , Λo o rDipl.-Ing. H.Tiedtke RUPE - HeLLMÄNN - VäRÄMS " ^ Z 4 I J Z O Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2 Tel.:089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89 / 537377 cable: Germaniapatent München 14. Dezember 1982 DE 2656 case S107P1 PCT D BL/ET Patentansprüche

1.) Verfahren zum Dichten einer Lagerkammer (9;29; 33; 4b; 51; 245; 251), die in hydrostatischen und aerostatischen Lagern gebildet und zur Aufnahme eines Fluids ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Dichtung (6,7;23,28;35,36;41;50;82;92;100;110;120; 131;141;152;162;221;231;240;250;260,261;270,271;280,281;
290,291,292) in Ringform von einem ersten Lagerkörper (2;25;32;42 ; 52;80;90;101;111;121;212;220;230;262;272;
284; 297) in der Weise gehalten ist, daß sie mit ihrer Dichtanschlußfläche (6B, 7B; 35A; 36A; 102; 112; 122; 241; 280A, 281A) linienförmig gegen einen zweiten Lagerkörper (1;22;31;40;54;60;70;91;103;113;123;171;182;213 ; 233;252;263;273;287;298) stößt, der einen Teil des Lagers bildet, wobei eine Ebene, die um den ganzen Umfang des Rings herum durch die Dichtanschlußfläche (6B,7B;35A; 36A;102;112;122;241;280A,281A) verläuft, eine Winkelstellung bezüglich der Syrnmetrieachne (5;30A;94) desjenigen Lagerkörpers einnimmt, den der Ring umgibt oder gegen den der Ring stößt, oder die Ebene die Senkrechte auf einer vorzugsweise konzentrischen Auflagerfläche (55;61;

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71; 151; 1.61; 181; 232; 242 ; 253) schneidet, die an dem anderen Körper ausgebildet ist.

2. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Dichtung (6,7;23, 28;35,36;41;50;82;92;100;110;120;131;141;152;162;221;
231;240;250;260,261;270,271;280,281;290-292), die einen
ringförmigen Ausläufer aufweist, der in einem ersten
Lagerkörper (2;25;32;42;52;80;90;101;111;121;212;220;

230;262;272; 284;297) aufgenommen und von diesem gehalten ist, der einen Teil des Lagers bildet, · , wobei die Dichtanschlußfläche (6B,7B;35A,36A;102;112 ;122 ;241 ;280A,' 281A) der Dichtung linienförmig auf eine Auflagerfläche (55;61;71;151;161;181;232;242;253;263;273;287;298),

die an einem einen Teil des Lagers bildenden zweiten Lagerkörper (1;22;31;40;54;60;70;91;103;113;123;171; 182;213;233;252) gebildet ist, in der Weise aufgesetzt ist, daß eine Ebene, die durch die Dichtanschlußfläche (6B,7D;35A,36A;102;112;122;241;280A,281A) des Rings längs des ganzen Umfangs desselben verläuft, eine Winkelstellung bezüglich der Symmetrieachse (5;30A;94) des Lagerkörpers einnimmt, den der Ring umgibt oder an dem der Ring sitzt, und/oder eine Anordnung, bei der die Ebene so angeordnet ist, daß die Senkrechte auf einer vorzugsweise konzentrischen Auflagerfläche (55;61;71; 151;161;181;232;242;253) schneidet, die an dem zweiten Körper gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet

° net, daß der Dichtungsring (6,7;23,28;35,36;41;50;82; 92;100;110;120;131;141;152 j 162;221;231;240;250;260,261;
270,271;28O,281;290-292) in einer Kammer (3,4;33;46;51; 83;93;245;251;286) für die Aufnahme des Rings aufgenommen und von derselben federnd gehalten ist, die an die Form des Rings angepaßt ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllfläche oder Seitenfläche (6A,7A) des Dichtungsrings (6,7;23,28;35,36;41;50;82;92;100;110;120;
131;141;152;162;221;231;240;250;300;310) zum Anliegen gegen eine mit ihr zusammenwirkende Fläche (3A;4A;33A, 33B) und zum Führen durch dieselbe ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (6,7;

23,28;35,36;41;50;82;92;100;110;120;131;141;152;162;

221;231;240;250;260,261;270,271;280,281;290-292) eine schrägstehende Anschlußfläche (6B,7B;35A,36A;102;112;' 122;241) aufweist, die dem zweiten Lagerkörper (1;22; 31;40;54;60;70;91;103;113;123;171;182;213;233;252;263;

273;287;298) zugewandt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (6,7;
23,28;35,36;41;50;82;92;100;110;120;131;141;152;162;

221;231;240;250;260;261;270,271;280,281;290-292) in

einer kreisförmigen Kammer (0;29;33;46;51;245;251;286) aufgenommen ist, die zur Aufnahme eines Fluids ausgebildet ist und längs deren Rändern der Dichtungsring auf abdichtende Weise gegen die konzentrische Auflagerfläche (31; 71;253), die vorzugsweise an einer Welle (30;40;252) ausgebildet ist, oder gegen eine Auflagerfläche (55; 151;263;273;287;298) stößt, die an einer Scheibe ausgebildet ist.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise einstellbaren Anzeigekörper (44), der derart in die Kammer (46) ragt, daß er gegen die konzentrische Auflagerfläche (40) oder gegen die Auflagerfläche (55;151;263;273;287;298) der Scheibe stößt.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (44) einen Bolzen (44) aufweist, der in dem Lagerkörper (42) angebracht ist und längs dessen Ausdehnung eine Einstell-Gewindemutter (45). ,..in Bezug auf den Bolzen (44) und den Lagerkörper (42) einstellbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zwei Dichtungsringe (35;36), von denen jeder mit seiner Seitenfläche so ausgebildet ist, daß er gegen den ihm entsprechenden Lagerkörperteil von Lagerkörperteilen (32A,32B) anliegt, welche vorzugsweise in Bezug aufeinander schwenkbar sind, wobei die Dichtungsringe so angeordnet sind, daß ihre jeweils zugehörige

¹^ Dichtanschlußfläche (35A;36A) gegen eine vorzugsweise konzentrische Auflagerfläche (31A.31B) stößt.

10.ί Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei konzentrische Auflagerflächen (31A, 31B) ²^ an einer gemeinsamen Lagerkörperwelle (30) gebildet sind, wobei mit den Auflagerflächen der jeweilige Dichtungsring (35,36) zusammenwirkt, und daß die beiden Lagerkörperteile (32A,32B) derart in Bezug aufeinander schwenkbar sind, daß eine Änderung der Winkelstellung der beiden Dichtungsringe (35,36) in Bezug aufeinander das Erzielen einer erwünschten Druckverteilung längs des Urnfangs der Lagerkörper ermöglicht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis

10, mit einer Anzahl ineinander verschachtelter Dichtungsringe, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kanal (285;299) in eine Kammer (286;290') mündet, in der der jeweilige Dichtungsring (280;290) aufgenommen ist und von der er gehalten ist, und/oder in eine im wesentlichen

ringförmige Kammer (283;293,294) mündet, die zwischen

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1 zwei mit einer Auflagerfläche (287;298) zusammenwirkenden Dichtungsringen (280,281;290,291 bzw. 291,292) gebildet ist, wobei die Kanäle (283,285;295,296,299) zur jeweils einzelnen Anzeige und/oder Regelung des Drucks der Kammern

5 (282,286;290',293,294) ausgebildet sind.