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Reibungsloses Lager Die Erfindung bezieht sich auf ein reibungsloses
1_ager mit Tiber dein Lagerflächenumfang verteilt angeordneten Kammern.
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I:s sind bereits Lager bekannt, bei denen über deren Umfang verteilt
angeordnete Kammern vorgesehen sind, die von außen mit einem Druckmittel gespeist
werden. so daß ein mit Spiel gelagerter I<iirl>ei- stets eine zentrale Stellung
innerhalb des Lagers einnimmt. Diese bekannten reibungslosen Lager besitzen jedoch
den Nachteil, daß das aus den Kammern atlstreteiide Druckmittel durch den Zwisclieiiratini
(Spiel) zwischen Lagerfläche und ()berfliiche des gelagerten Körpers willkürlich
nach allen Richtungen abströmen und infolgedessen bis zu einer benachbarten Kammer
gelangen kann, wodurch unvorhergesehene Betriebsstörungen entstehen können.
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Gemäß .der Erfindung ist zwischen je zwei dieser Kammern eine zur
Aufnahme des aus diesen Kammern ausströmenden Druckmittels bestimmte Längsnut angeordnet,
deren jede mit dem Druckmittelatislaß in unmittelbarer Verbindung steht, und zwar
derart, daß das Druckmittel aus dem Lager abströmen kann, ohne die Druckmittelzuführung
zu den Kammern zu behindern.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen des reibungslosen
Lagers beispielsweise dargestellt.
A .bb. i ist ein Längsschnitt
eines Lagers zur Halterung einer einer ständig abwärts gerichteten Kraft unterworfenen
Welle; A1)1>. 2 ist ein Querschnitt desselben Lagers; AN>. 3 ist ein Schaubild zur
Erleichterung des Verständnisses der Arbeitsweise des in Abb. i und 2 dargestellten
Lagers; Abb. :I ist ein Querschnitt einer festen Welle und einer auf dieser Welle
angebrachten Riemenscheibe, auf welche eine ständig abwärts gerichtete Kraft wirkt;
Abb. 5 ist ein Längsschnitt .der Anordnung der _11>t>. :I ; Abb. 6 und 7 sind ein
Querschnitt bzw. ein Längsschnitt eines Lagers, bei welchem die Speisung der Kammern
mit einem Druckmittel über Längsnuten erfolgt; Abt). 8 und 9 sind zwei den
Schnitten der Abb. 6 und 7 ähnliche Schnitte eines anderen Lagers, bei dein die
Speisung .der Kammern mit einem Druckmittel durch Düsen erfolgt, wobei die Nuten
ausschließlich zur Abführung dienen; Abl>. lo ist ein von der linken Seite der Abb.
i i, welche ein Längsschnitt eines in einem Zylinder gleitenden Kolbens ist, gesehener
Querschnitt; Abb. 12 ist eine Abwicklung, welche die gegenseitige Anordnung der
Kammern und Nuten zeigt; Ai>b.13 ist eine weitere Abwickelung, welche eine andere
Anordnung der Nuten zeigt; Abb.1-1 ist ein Querschnitt einer Führungsvorrichtueig,
bei der die Kammern an dem äußeren Umfang des inneren Körpers angeordnet sind, während
die Nuten sich in dem inneren Umfang des äußeren Körpers befinden; _11M. 15 ist
ein Querschnitt einer anderen Führungsvorrichtung, bei der die Nuten in dem äußeren
Umfang des Innenkörpers angebracht sind, während sich die Kammern an dem inneren
Umfang des Außenkörpers befinden;.
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Alrh. 16 und 17 sind ein Querschnitt bzw. ein Längsschnitt eines Lagers
zur Halterung einer unter der Einwirkung einer beständig abwärts gerichteten Kraft
stehenden Welle, bei welchem diese Kraft durch einen beständig in einer unteren
Kamrner herrschenden konstanten Druck im Gleichgewicht gehalten wird, und Abl>.
18 ist ein Längsschnitt eines Lagers der in i@l)1). T und 2 dargestellten Bauart,
welcher eine besondere Ausführungsform zeigt.
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In den Abb. i und 2 bezeichnet i eine in einer Lagerschale 2 gehaltene
Welle, wobei die Lagerschale selbst in einem Lager 3 angebracht ist.
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:1i1 (lern inneren Umfang .der Lagerschale 2 ist eine Reihe von Kammern
ai bis a7 und eine Reihe von Längsnuten bi Abis b7 angeordnet. Hierbei werden die
Kammern ai, a2, a3 unmittelbar durch Kanäle ci gespeist, welche in einen
Ringkanal gi münden, welcher an dem äußeren Umfang der Lagerschale 2 angebracht
und durch einen Einlaßstutzen 6 mit einem Druckmittel gespeist xvird.
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1)ie Nut b7 steht mit der diametral gegenüberliegenden Kammer a4 durch
zwei Kanäle es in Verhindung, welche in einen Ringkanal g5 münden. In derselben
Weise ist !die Nut bi mit der Kammer a5 durch in einen Ringkanal g4 mündende Kanäle
c4, die Nut b2 mit der Kammer a( durch Kanäle c3 und einen Ringkanal g3 und die
Nut ba mit der Kammer a7 durch Kanäle c2 und einen Ringkanal g2 verbunden.
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Schließlich sind die oberen Nuten b4, b3, b6 durch Kanäle es mit einem
Ringkanal g6 verbunden, welcher durch einen Stutzen 5 mit dem Auslaß verbunden ist.
Es sei angenommen, claß auf die Welle eine ständige Kraft P einwirkt. z. B. die
Schwerkraft. Die Wirkung des in den Kammern ai, a2, a3 herrschenden Druckes sucht
dieser Schwerkraft das Gleichgewicht zu halten, indem er die Welle i anhebt. Die
Welle i kann jedoch mit der oberen Fläche der Lagerschale 2 nicht in Berührung kommen.
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Es sei z. B. angenommen, daß die Welle i die Neigung zeigt, mit der
Lagerschale 2 in der Zone der Kammer @as in Berührung zu kommen. Der Druck nimmt
dann in dieser Kammer a6 sofort zu, und zwar einerseits, weil die diese Kammer a6
speisende Nut b2 dann mit den mit dem Druckmittel gespeisten Kammern a2 und a:l
über einen breiten Querschnitt in Verbindung steht, und -andererseits, weil die
den Auslaß aus dieser Kammer a6 bewirkenden Nuten b5 und b6 sich zu schließen suchen.
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Die Welle wird also in mehreren, gegenüber der Senkrechten symmetrischen
Richtungen im Gleichgewicht gehalten.
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Zum besseren Verständnis der Art und Weise, auf welche der Ausgleich
der Schwerkraft erfolgt, sei auf Abb.3 Bezug genommen, in der ein der Schwerkraft
unterworfener Kolben B frei in einem an seinen beiden Enden geschlossenen, lotrechten
Zylinder A gleitet. Die untere Kammer wird unmittelbar durch einen Stutzen G mit
einem Druckmittel gespeist. Der Kolben B spielt die Rolle eines Verschlusses, und
zwar bei D für ein .die obere Kammer speisendes Rohr E, und bei C für ein den Abfluß
aus der oberen Kammer bewirkendes Rohr F. Der Kolben B kann aber weder bei
C noch bei D
mit den Rohren in Berührung kommen. Wenn nämlich dieser Kolben
bei C das Rohr F verschließen würde., so könnte die obere Kammer nicht mehr entleert
werden, sie würde jedoch voll gespeist, so claß sich ihr Druck mit dem in der unteren
Kammer herrschenden ausgleichen und der den gleichen, aber entgegengesetzten Druckkräften
ausgesetzte Kolben B sich unter der Einwirkung seines Eigengewichts abwärts bewegen
würde.
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Wenn dagegen der Kolben B bei D das Rohr E verschließen.würde,
würde die obere Kammer nicht mehr gespeist werden, dagegen wäre ihre Ausfaßöffnung
voll geöffnet. Der Druck wurde @dann in der oberen Kammer verschwinden, und der
ausschließlich einer nach oben gerichteten Druckkraft unterworfene Kolben B würde
sich aufwärts bewegen.
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In Abb.,I und 5 bezeichnet i eine Riemenscheibe, welche auf einer
Lagerhülse 2 sitzt, die auf einer Achseß angebracht ist. In dem äußeren Umfang der
Lagerhülse 2 ,ist eine Reihe von Kammern ai
his a; und eine Reihe
von Längsnuten bi bis b7 angebracht.
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13e3 diesem l@eispiel werden die Kammern a7, ai, a2 unmittelbar durch
Kan:ile ct gespeist, welche in einen kingkanal -i munden, der an dein inneren tTinfang
der Lagerhülse 2 angebracht ist und durch einen EinlaßsttItzen 7 mit einem Druckmittel
gespeist wird.
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1>3e Nut b6 ist Init der Kammer a3 durch die Kanäle r, und den IZitigkanal
g5 verbunden, die Nut b7 finit der Kammer a4 durch die Kanäle c4 und den Ringkanal
g4, die \tit h1 mit der Kammeer a5 durch die Kanäle c3 t11ed de1i Ringkanal g,-i,
und die Nut b2 finit der Kammer ah durch die Kanäle c2 und den Dingkanal g=. Schließlich
sind die unteren Nuten b:i. 1)4, b5 durch Kanäle c6 mit einem Ringkanal g6 verbunden.
der finit einem Auslaßstutzen 8 in Verhindung stellt.
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Wenn die Riemenscheibe i die Neigung zeigt, die Lagerhülse 2 z. B.
in der Zone der Kammer a3 zu berühren, niinnit der in (lies-er Kammer lierrschen(le
1)ruck sofort zu, und zwar einerseits, weil ilir(# Speisung durch die Nut bi zunimmt,
und.andererscits, weil ihr Abfluß durch die Nuten bi und b5 abnimmt.
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121 N1)13. () utid 7 bezeichnet i eine in einer Lagerschale 2 gelagerte
Welle, wobei die Lagerschale in einem 1_ager 3 angebracht ist. In dem inneren Umfang
(1(#r l.agerscliale 2 sind zwei Reihen von Kaminern verschiedener Abmessungen vorgesehen.
Die Kammern a. welche die erste Reitle bilden, sind g1-ül.tei- als die die zweite
(Zeihe bildenden Kam-Inern, die finit Kanälen ci und einer Reihe von Längsnuten
in Verbindung stehen, welche mit Kall;ilell c-= und c:3 verbunden sind.
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In diesem 13eisp 1l gelangt (las Druckmittel durch den Stutzen f)
n einen an dem äußeren Umfang der lagerschale 2 angeordneten Ringkanal gi. Kanäle
ci führen (las Druckmittel von (lern Ringkanal gi zu drei Paaren vorn Kammern kleiner
Länge.
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Zwei Kanäle c:i münden in einem Ringkanal g2 und verbinden eine erste
von drei Kammern a mit einer diametral gegenüberliegenden Nut, zwei in eitieii kingkanal
g3 ini-indende Kanäle c3 verbinden eine zweite Kammer a finit einer diametral gegenüberliegenden
Nut, und zwei in einen Ringkanal g4 mündende Kanäle c4 verbinden eine dritte Kammer
a finit einer diaimetral gegenüberliegenden Nut.
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Schließlich stehen die den Kammern benachbarten Nuten durch l@anä
1e c5 mit einem Ringkanal g5 in Verbindung. welcher durch einen Stutzen 5 mit (lern
:liislali verbunden ist.
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4@'enn sich z. 1i. die Welle in der Zone der unteren Kanther auf die
1_agerscbale aufzulegen sticht, iiininit der 1>ruck in dieser Kammer zu, einerseits
weil ihre Speisung zunimmt, cla die obere Nut voll freigelegt wird, und weil andererseits
ihr Abfluß abnimmt,-(ia sich die der unteren Kammer benachbarten Nuten zu schließen
suchen.
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()a der Kreis asialsynimetrisch ist, kann ein solches Lager imstande
sein, Kräfte ganz beliebiger Richtung auszugleichen.
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In :\13b.8 und 9 sieht man bei i eine in eine Lagerschale 2
eingebaute Welle; wobei die Lagerschale in ein Lager 3 eingebaut ist. An dem inneren
Umfang der Lagerschale 2 ist eine Reihe von Kammern a und eine Reihe von Längsnuten
b vorgesehen.
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In diesem Beispiel werden die"Kammern a durch Düsen c gespeist, die
in .einen Ringkanal g münden, welcher an dem äußeren Umfang der Lagerschale 2 vorgesehen
ist und durch einen Einlaßstutzen 6 mit einem Druckmittel gespeist wird. Die Nuten
b münden an ihren beiden Enden in an dem inneren Umfang der Lagerschale 2 angebrachte
Ringkanäle io, von denen jeder mit einem Auslaßstutzen 5 in Verbindung steht.
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Auf diese Weise nimmt, wenn die Welle sich in der Zone einer Kammer
a auf die Lagerschale aufzulegen sticht, der Druck in dieser Kammer zu, da der Querschnitt
der Auslaßöffnungen dieser Kammer abnimmt.
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Wenn sich dagegen nie Welle in der Zone einer Kammer a von der Lagerschale
zu entfernen sucht, so nimmt der Druck in dieser Kammer infolge der umgekehrten
Wirkung ab.
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Bei einem solchen Lager kann jede Kammer an ihrem ganzen Umfang entleert
werden, und zwar längs der Erzeugenden in die Nuten b und längs der Bogen in die
Ringkanäle io. Die Kammern a stehen nicht unmittelbar miteinander in Verbindung,
(la sie durch die Auslaßnuten b voneinander getrennt sind. Das Vorhandensein der
Nuten b verbessert die Wirksamkeit des Lagers in hohem Maße. Klan kann daher die
Abmessungen des Lagers verkleinern und sogar die Druckmittelmenge verringern.
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In Abb. io und i i sieht man einen in einem Zylinder 15 gleitenden
Kolben 12. An dem äußeren Umfang des Kolbens 12 ist eine Reihe von Kammern a und
eine Reihe von Längsnuten b vorgesehen. Bei diesem Beispiel werden die Kammern a
durch Düsen 13 gespeist, die in eine Bohrung 14 munden, welche in der .dem Druck
des Fluidums ausgesetzten Seite i i des Kolbens 12 angebracht ist. Die Nuten b münden
am Ende de.s Kolbens 12 in einen Raum, in welchem der Druck als gering anzusehen
ist.
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Wesen der Kolben 12 sich in der Zone einer-Kammer a gegen den Zylinder
15 zu legen sucht, so nimmt der Druck in dieser Kammer zu, da der Querschnitt der
Abflußöffnungen dieser Kammer abnimmt. Wenn sich dagegen der Kolben in der Zone
einer Kammer a von dem Zylinder zu entfernen sucht, nimmt der Druck in dieser Kammer
infolge der umgekehrten Erscheinung ab.
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In Abb. 12 und 13 ersieht man aus einer Abwicklung der Kammern a und
Nuten b, wie sie bei eitlem Lager der in Abb. 2 und 3 dargestellten Art vorhanden
sind, daß es vorteilhaft sein kann, mit den Nuten b senkrecht zu diesen Nuten gerichtete
Nuten t zu verbinden. Infolge dieser Anordnung stehen die Nuten und Kammern nicht
mehr ausschließlich längs der langen Seiten der Kammern in Verbindung, sondern auch
längs ihrer Außenbogen.
Aus :1)l,). 14 und i_3 geht hervor, daß
man, wenn zwei Körper gegeneinander gleiten sollen, ohne sich zu drehen, die Kammern
an dem äußeren Umfang des lniienkörpers und die Nuten an dem inneren L-nifang des
Außenkörpers (Abb. 14) oder umgekehrt, die Kammern an dein inneren Umfang des =\ußenkö
rpers und die Nuten an dem äußeren Umfang des Innenkörpers (A bb. i _s) anordnen
kann.
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:Xuf :@bl>. 16 und 17 sieht man eine von einer 1_agerscliale
2 getragene Welle i, wobei die Lagerschale selbst von einem Lager 3 gehalten wird.
Es ist angenommen, daß die Welle der Einwirkung einer ständig abwärts gerichteten
Kraft, wie z. 13.
der Schwerkraft, unterworfen ist.
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_\n <lern inneren Umfang der Lagerschale 2 ist eine lZeihe von
Kammern a und Nuten b vorgesehen. Außerdem ist an dem unteren Teil der Lagerscliale
2 eine Kammer 15 vorgesehen, die dazu bestimmt ist, die Wirkung der ständig wirkenden
Kraft auszugleichen. Die Kammern a sind dann einzig und allein dazu bestimmt, die
veränderlichen Kräfte auszugleichen, die sich der ständig wirkenden Kraft überlagern
und auf die Welle i einwirken. Bei diesem Beispiel werden die Kammern ai,
a2, a3 und 15 durch Kanäle cl,'c2, c3 bzw. i( gespeist, die in einen Ringkanal
g münden, welcher an (lein äußeren Umfang der Lagerschale 2 angeordnet ist, und
in welchen der Zuführungsstutzen 6 für das Druckmittel mündet.
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1)ie Nuten bi, b2, bs, bi münden an ihren beiden I:icleii iti l<ingkanäle
i9, welche an dem inneren C'infang der Lagerschale 2 angebracht sind und mit den
Auslaßstutzen 5 in Verbindung stehen. Bei diesem Beispiel ist angenommen, daß die
Speisung der Kammern a mit Hilfe von Düsen c gemäß dem Grundsatz des in Abb. 8 und
9 dargestellten Lagers erfolgt. 1#.s ist jedoch klar, daß inan mit einer Kammer
zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts 15
finit konstantem oder merklich
konstantem Druck Zentrierungskammern a der Art der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen,
welche von denen der :\b1>.8 und 9 verschieden sind, zusammenarbeiten lassen kann.
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In >>)b. 18 ist eine besondere Ausführung eines l.@tgers der in Abb.
i und 2 dargestellten Bauart gezeigt, liei welcher eine Welle i in einer selbst
in einem Lager 3 angeordneten Lagerschale 2 ange-Ordnet ist.
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Die Lagerschale 2 weist an ihrem inneren Umfang eine Reihe von Kammern
a und Nuten b auf. Die Verbindungen erfolgen durch Kanäle c, die in an denn äußeren
Umfang der Lagerschale 2 vorgeselie ne \ Uten g münden. Die Speisung mit einem Druckmittel
erfolgt durch einen Zuflußstutzen 6 und der Abfluß durch die Stutzen 5. Eine Mutter
i o blockiert die Lagerschale 2 am Boden des l.<tgers 3.
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Die durch die Enden der Lagerschale austretenden Nebenströme des Druckmittels
werden durch auf die `Felle i geschraubte Ringe 17 und 18 gestaut und zentrifugiert,
so daß sie zu den unteren Stutzen 5 gelangen und so wiederaufgefangen werden. In
der gesamten Beschreibung muß man zwischen Düsen und Kanälen unterscheiden. Bei
einer Düse sucht man einen bestimmten Druckabfall zu schaffen, weshalb die Düse
einen bestimmten Querschnitt hat. Bei einem Kanal sucht man einen Druckabfall möglichst
zu vermeiden, weshalb ein Kanal einen möglichst großen sQuerschnitt aufweist.
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Die Lagerungsvorrichtungen. ohne Düsen sind die der Abb. i, 2, 4,
5, 6, 7, 18. Die Lagerungsvorrichtungen mit Düsen sind die der Abb.8, 9, io, i i,
16, 17.