DE764876C

DE764876C - Vorrichtung zur reibungsarmen Lagerung von Praezisionsinstrumenten

Info

Publication number: DE764876C
Application number: DES124645D
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Gerdien
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1936-10-23
Filing date: 1936-10-23
Publication date: 1953-05-18

Description

Vorrichtung zur reibungsarmen Lagerung von Präzisionsinstrumenten- -Eis sind bereitsi Längsdrucklager bekannt, bei denen getrennte Kanäle für die Zuführung und die Ableitung eines umlaufenden Schmiermittels vorgesehen sind, um eine wirksame Rückkühlung des infolge der Lagerreibung sich erwärmenden Schmiermittels zu ermöglichen. Es. ist weiterhin, ein Verfahren zur hydraulischen Entlastung schwer belasteter und schnell umlaufender Wellen bekanntgeworden, vrelches insbesondere für Zentrifugen Verwendung finden soll. Die senkrechte Zentrifugenwelle ist dabei in einem kardanisch aufgehängten Spurlager gelagert. Zur Herab,-setzung des Lagerreibungswiderstandes wird der konisch gehaltene Wellenstumpf, welcher in einer konisch gebohrten Lagerhülse umläuft; durch einen auf die Stirnfläche des konischen Wellenstumpfes ausgeübten hydraulischen Druck angehoben, so d'aB sich zwischen den gleitenden Flächen eine aus 01, Seifenwasser od. dgl. bestehende Flüssigkeitshaut bilden kann. Bei dieser Druckschmierung hat die Welle in der Lagerschale nur in axialer Richtung Bewegungsfreiheit, während die Zentrierung der Welle nur durch die Lagerschale bewerkstelligt wird. Ferner ist ein Zapfenlager mit selbsttätiger Zulaufrege-lung von Drü.ckflüssigken.t bekannt, bei welchem die durch die Abnutzung der Lagerschale bewirkte Verschiebung dies Zapfens selbsttätig durch die auf den Zapfen pressende Flüssigkeit «-leder aufgehoben «-erden soll. Zu diesem Zweck Zierden in Abhängigkeit von der Relativlage des Zapfens zur Lagerschale Ventile gesteuert, welche den Eintritt der Druckflüssigkeit regeln. Es ist auch bekannt. mit Flüssigkeitsschmierung arbeitende Spurlager konstruktiv so auszugestalten; daß das Lagerinnere für die Vornahme eirar Prüfung oder Instandsetzung des Lagers leicht zugänglich ist.
Es sind «weiterhin bereits Vorrichtungen zur reibungsarmen Lagerung von Präzisionsinstrumenten unter Verwendung eines in den Lagerspalt gepr"ren Gleitmittels bekannt, bei denn eine mit dem beweglichen Teil verbund2nz Kugelkalotte in. eine als Stütze dienende Kugelwanne gebettet ist und dem Lagerspalt das Gleitmittel u. a. auch aus mindestens drei in der Stützfläche symmnetrisch zur Rotationsachse derselben angeordneten Öffnungen zugeführt wird. Die Zuführung des Gleitmittels erfolgt hierbei durch eine einzige Stütze. Stehen aber alle Kanäle zu den Öffnungen in. den Stützflächen untereinander in Verbindung. so kann sich der bei einseitiger Lagerbelastung auftretende Gleitinittelstau über die weniger belasteten Kanäle nach dem Lagerspalt hin ausgleichen. auf diese Weise kann eine Rückkoppelungswirkung auftreten, wie sie nachstehend kurz erläutert ist.
Wird durch einseitige Lagerbelastung der auf ein Öffnung wirksame Lagerdruck größer, so tritt eine Stauung des Gleitmittels ein, welche sieh bei untereinander ###rbundenen Kanälen nach den anderen Kanälen fortpflanzt und dort eine Steigerung des Gleitmitte ldruckes bewirkt. Dies hat zur Fclge, daß der zu tragende Körper durch: das diesen Kanälen zugeführte Gleitmittel roch stärker angehoben wird, während bei unveränderter äußerer Last der zu tragende Körper an die zuerst genannte Öffnung noch stärker angepreßt wird. Eine derartige Weclis:lwirlzung führt schließlich dazu, daß diese (Öffnung nach kurzer Zeit ganz abgeschlossen wird, und zwar so. lange, bis die äußere einseitige Lagerbelastung wieder in F ortfaIl kommt.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur reibungsarmen Lagerung von Präzisionsinstrumenten unter Verwendung eines in den Lagerspalt gepreßten Gleitmittels, bei der eine mit dem beweglichen Teil verbundene Kugelkalotte in eine als Stütze dienende Kugelwanne gebettet ist und dem Lagerspalt das Gleitmittel aus mindestens drei, in der Stützfläche symmetrisch zur Rotationsachse derselben angeordneten Öffnungen zugeführt wird, bei der das Gleitmittel den Öffnungen mittels getrennt gespeister Kanäle unter gleichem Druck zugeführt wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Rück-' lcoppelung dadurch vermieden, daß das Gleitmittel jedem Kanal getrennt mit gleichem Druck zugeführt wird. Diese -Maßnahme bewirkt auch eine einwandfreie Zentrierung des zu tragenden Körpers.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und durch die Zeichnung erläutert.
Fig. i zeigt das Lager im Seitenriß Fig. 2 zeigt dasselbe im Schnitt nach Linie 11-II mit Stützfläche in Draufsicht; Fig. 3 stellt ein @ggr:-gat der Gleitmittelförderpumpen mit gemeinsamer Antriebswelle dar.
-Nach Fig. i ist mit dem beweglichen Teil i des Lagers eine in dessen Drehachse angeordnete Kugel z, welche von der Kugelschale 3 gehalten wird; durch den Bolzen .l starr verbunden. Die Kugel z ist in einer ruhenden zylindrischen Stütze 5, deren Stützfläche die entsprechende Form einer Kugelwanne aufweist, mit geringem Spiel- gelagert. In die Stützfläche sind die Vertiefungen 6. 7, S, 9 eingebracht, von denen 6 im -Mittelpunkt der Stützfläche, d. h. in der Drehachse, ;. B. 9 auf einem Kreis um die Drehachse um 120' versetzt angeordnet sind. Zu den Vertiefungen führen in der Stütze die Kanäle io, 1i, 12, 13, durch welche ein flüssiges Gleitmittel. z. B. Ü1. unter Druck eingeführt wird, und zwar ist der Druck des Gleitmittels in jedem Kanal der gleiche. Das Gleitmittel hebt die Kugel z so weit von der Stützfläche ab, daß das Gleitmittel dauernd über den Rand der Kugel-,vanne an der Stütze seitlich abfließen kann. Infolge der symmetrischenAnordnung derVertiefungen üben die Druckstrahlen der Gleitflüssigkeit neben einer Trag- gleichzeitig eine Zentrierwirkung aus.
Da die Kugel 2 von der Stütze 5 durch die Gleitmittelschicht getrennt bleibt. ist keinerlei Reibung zwischen festen Körpern. sondern nur Flüssigkeitsreibung möglich. insbesondere wird die verhältnismäßig hohe Reibung der Ruhe praktisch gleich -Null. Der bewegliche Teil. an dem beispielsweise ein Kreiselkompaß aufgehängt sei, kann sich ohne merklichen Widerstand in eine neue Winkelstellung bewegen. Die Anordnung ist schon auf kleinste Richtkräfte, die neben der Flüssigkeitsreibung im wesentlichen nur das Trägheitsmoment der zu bewegenden -Masse überwinden müssen; empfindlich.
An Stelle der Kugel 2 kann auch ein anderer Rotationskörper Verwendung finden, beispielsweise ein Kegelstumpf; die Stütze 5 müßte dann eine entsprechende Konusfläche an Stelle der Kugelwanne erhalten. Ebenso ist es für das Wesen der Erfindung unerhebli. ch, ob Rotationskörper und Stützfläche in ihren Funktionen vertauscht sind, d. h. im Fall des Ausführungsbeispiels kann die Kugel 2 der Stütze 5 und die Kugelwanne dem beweglichen Teil i zugeordnet sein. Soll das Lager außer Axialdruck auch Ra dialdruck aufnehmen, so erhält dasselbe erfindungsgemäß eine besondere axiale Führung mit selbsttätiger Zentrierung der Lagerachse. Zu diesem Zweck ist in der Drehachse des beweglichen Teils i auf demselben, ein. Zylinder angebracht, welcher in einer koaxialen zylindrischen Führung mit geringem radialem Spiel beweglich ist. In die zylindrische Innenfläche der Führung sind, auf einem Kreis senkrecht zur Drehachse drei oder mehrere Vertiefungen symmetrisch: angeordnet eingebracht, aus welchen das in getrennten Kanälen unter Druck zugeführte flüssige Gleitmittel auf den drehbeweglichen Zylinder trifft. Da der Druck der Gleitflüssigkeit in diesen Kanälen auf den gleichen Wert eingestellt ist und die Richtungen der Strahlen sich auf der Drehachse schneiden, nimmt der bewegliche Zylinder die Mittellage ein, er ist also zentrisch geführt. Die Druckveränderungen, die bei exzentrischer Stellung des beweglichen Zylinders das Gleitmittel in den Kanälen erfährt, bewirken ein Wiederherbeiführen der Mittellage, so daß die Achse des umlaufenden Teils selbsttätig zentriert wird.
BeimAusführungsbeispiel ist 14 der bewegliche Zylinder, welcher als Hohlzylinder ausgeführt ist. Dieser ist mit radialem Spiel in der zylindrischen Führung 15 beweglich, welche die Vertiefungen 16, 17, 18 mit den Kanälen i9, 2o., 21 für die Zuleitung des Gleitmittels aufweist. Aus demGru,ndriß des Lagers nach Fig. z ist die symmetrische Anord,nung der auf einem Krens um i2ö° versetzten Vertiefungen ersichtlich.
Fig. 3 zeigt ein Aggregat aus sieben Fördermittelpumperv 22, 23:, 24, 25, 26, 27, 28, welche den Vertiefungen 6, 7, 8, 9, 16., 17; 18 zugeordnet sind. Durch die Förderung des Gleitmittels in getrennten Zuführungskanälen wird, der erforderliche Gleichdruck bzw. die gleiche Fördermenge gewährleistet, da ein Druckausgleich zwischen denn einzelnen Zuleitungskanälen, bei Schiefstellung des beweglichen Teils nicht möglich. ist. Zum Ausgleich der von den Förderpumpen herrührenden pulsierenden Druckschwankungen ist in jede Leitung ein, druckelastisches, Glied, z. B. ein harmonikaartiger Balg, eingebaut. Zweckrnäßigerweßse erhält das. Pumpenaggregat eine gemeinsame Antriebswelle, welche mit der Welle der Antriebsmaschine 29, z. B. eines Elektromotors, gekuppelt isst.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur reibungsarmen Lagerung von Präzisionsinstrumenten unter Verwendung eines in den Lagerspalt gepreßten Gleitmittels., bei der eine mit dem beweglichen Teil verbundene Kugelkalotte in eine als- Stütze dienende Kugelwanne gebettet ist und dem Lagerspalt das. Gleitmittel aus mindestens drei in der Stützfläche symmetrisch zur Rotationsachse derselben angeordneten Öffnungen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel den Öffnungen mittels getrennt gespeister Kanäle unter gleichem Druck zugeführt wird..
2. Vorrichtung nach, Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da,ß der bewegte Teil auch noch mittels eines auf demselben. für der Drehachse fest angeordneten Zylinders, vorzugsweise Hohlzylinders, in an sich bekannter Weise in einer koaxialen zylindrischen Führung mit geringem radialem Spiel durch das durch mindestens drei symmetrisch zur Drehachse auf der Innenfläche der Führung angeordnete Öffnungen zugeführte Gleitmittel praktisch reibungsfrei axial geführt und selbsttätig zentriert ist, wobei das Gleitmittel den Öffnungen auf der Innenfläche der Führung gleichfalls über getrennt gespeiste Kanäle unter gleichem Druck zugeführt wird.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Gleitmittelzuführungskanal eine besondere Gleitmittelförderpumpe zugeordnet .ist und jeder Kanal ein druckelastisches Zwischenglied zum Ausgleich der pulsierenden Druckschwankungen der Förderpumpe erhält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da,ß sämtliche Gleitmittelförderpumpen durch. eine gemeinsame Welle angetrieben sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vorn Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 19 476, 44315, 151651, 52-0,393, 6oo 257; schweizerische Patentschriften Nr. 761o, 112 445; USA.-Patentschriften Nr. 514 6-84, 1 059 313, 1250 592, 19o6 715, 2,020 165; französische Patentschriften Nr. 709 820, 793 997; österreichische Patentschrift Nr. 92 42q..