NL8800656A - Statisch lager. - Google Patents

Description

f

•V

> PHN 12.468 1 N. V. Philips* Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Statisch lager"

De uitvinding betreft een statisch lager in het bijzonder een statisch gaslager met een te lageren onderdeel dat beweegbaar is ten opzichte van een vastopgesteld lagerdeel, welk lagerdeel is voorzien van één of meer openingen voor de toevoer van een lagermedium.

Lagers van de hiervoor beschreven soort zijn in de techniek algemeen bekend en worden ook wel volle-film lagers genoemd. Een kenmerk van deze lagers is dat in bedrijf de oppervlakken van het te lageren onderdeel en het lagerdeel voortdurend van elkaar gescheiden zijn door een laag van lagermedium in de spleet tussen die oppervlakken. Een probleem bij dit soort lagers is hun betrekkelijk lage stijfheid dat wil zeggen de verhouding tussen de verandering van de lagerspleet afmeting en de verandering van de belasting. Bij belastingtoename verkleint zich de lagerspleetafmeting wat vooral in precisiemachines zeer nadelig is.

Een constructie om de stijfheid van dit soort lagers te verbeteren is beschreven in DE-A-25 44 872. Hierbij is de lagerbus voorzien van conisch verlopende lagerdelen welke hun eoniciteit aanpassen aan de in de lagerspleet heersende druk.

Een nadeel van deze bekend lagers met variabele eoniciteit 20 is dat deze gevoelig zijn voor pneumatische instabiliteit (pneumatic hammer) en vanuit constructie-oogpunt tamelijk gecompliceerd zijn. Een verder nadeel van deze lagers is dat deze een groot lagermediumverbruik hebben bij lage belasting.

Verder is het bekend (US-A-3·442.560) voor hydraulische 25 volle-film lagers om de stijfheid te vergroten door de druk in de lagerspleet de doortocht van de toevoer voor lagermedium te laten regelen. Bij deze bekende lagers is het volume van de toevoerleiding voor het lagermedium vrij groot wat in het bijzonder voor gaslagers in verband met de instabiliteit (pneumatic hammer) niet acceptabel is.

30

Stijfheidsvergroting door middel van elastische toevoerope-ningen, waarbij de doortochtsdiameter van de toevoeropeningen verandert bij drukverandering is verder bekend uit ASME Transactions 9, 311-317, . 8800656 'i y PHN 12.468 2 1966.

De uitvinding beoogt een statisch lager te verschaffen met zeer grote stijfheid dat zowel in axiale als radiale uitvoering te 5 verwezenlijken is en dat constructief eenvoudig is van uitvoering en dat zowel met een gasvormig als vloeibaar lagermedium gevoed kan worden.

Het lager volgens de uitvinding vertoont het kenmerk, dat tegenover elk van de toevoeropeningen een afsluitorgaan verend is opge-10 steld zodaning dat bij toenemende druk van het medium in de lagerspleet tussen de oppervlakken van onderdeel en lagerdeel het afsluitorgaan van de betreffende toevoeropening af beweegt en de stromingsweerstand tussen de toevoer en de toevoeropening kleiner wordt.

Doordat elk van de afsluitorganen onmiddelijk voor de 15 betreffende toevoeropening is geplaatst is het volume van de toevoerleiding tussen het afsluitorgaan en de lagerspleet minimaal zodat vrijwel geen last van pneumatic hammer wordt ondervonden. Neemt de druk in de lagerspleet toe dan werkt deze druk ook onmiddelijk op het afsluitorgaan hetwelk dan tegen de veerdruk in van de 20 toevoeropening wordt afbewogen waardoor de weerstand tussen toevoer en toevoeropening kleiner wordt, zodat de druk van het medium in de lagerspleet extra toeneemt en de verkleining van de lagerspleet wordt tegengewerkt. Aldus wordt een grote stijfheid van het lager verkregen.

Een verdere uitvoeringsvorm van het lager volgens de uitvin-25 ding dat als radiaal lager is uitgevoerd met een roteerbare as en een deze as ondersteunende lagerbus met in een centraal gelegen vlak een aantal regelmatig over de omtrek verdeelde toevoeropeningen is gekenmerkt doordat het afsluitorgaan is gevormd door een om de lagerbus aangebrachte ringvormige bus welke in radiale richting verend is onder-3Q steund.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm bezit de ringvormige bus een tegenover de toevoeropeningen gelegen middengedeelte dat aan weerszijden is begrensd door een zijgedeelte, waarbij tussen elk van de zij-gedeelten en het middengedeelte een ringvormige groef in de lagerbus of 35 de ringvormige bus is aangebracht die in verbinding staat met de toevoer voor lagermedium.

Op deze wijze kan het lagermedium via de ringvormige groeven enerzijds door de spleet tussen het middengedeelte van de ringvormige ...8800656.

* > PHN 12.468 3 bus en lagerbus naar de toevoeropeningen en in de lagerspleet stromen.

Anderzijds stroomt een deel van het toegevoerd medium door de spleten tussen de zijgedeelten en de lagerbus. Wanneer nu de belasting op de as 5 verandert dan zal in eerste instantie de as naar een zijde van de lagerbus worden verplaatst. Aan die zijde wordt dus de lagerspleet nauwer terwijl diametraal daar tegenover de spleet wijder wordt. In het nauwere deel van de lagerspleet stijgt de druk terwijl in het wijdere deel de druk daalt. Via de toevoeropeningen voelt de ringvormige bus jq dit drukverschil en de bus zal zich in de richting van dit drukverschil verplaatsen met als gevolg dat de toevoeropeningen aan de zijde waar de lagerspleetvernauwing zich voordoet meer worden vrijgegeven en aan de andere zijde meer worden afgedicht. Het gevolg is dat aan de vernauwde zijde van de lagerspleet gemakkelijker lagermedium wordt toegevoerd en 15 aan de andere zijde minder gemakkelijk zodat de as in de richting van zijn oorspronkelijke centrale stand wordt teruggedrukt. De medium stroming in de spleet tussen de zijgedeelten en de lagerbus fungeren daarbij als veren.

Teneinde de gewenste radiale afstand tussen het 20 middengedeelte van de ringvormige bus en de lagerbus te kunnen instellen is het van toevoeropeningen voorziene deel van de lagerbus en het daartegenover gelegen middendeel van. de ringvormige bus conisch uitgevoerd en zijn middelen aanwezig om de ringvormige bus axiaal ten opzichte van de lagerbus te verschuiven.

2g Aan de hand van de tekeningen zal de uitvinding nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont schematisch in doorsnede een axiaal lager.

Figuur 2 en 3 tonen schematisch in doorsnede een uitvoeringsvorm van een radiaal lager.

30 Figuur 4 toont in doorsnede schematisch een verdere uitvoe ringsvorm van een radiaal lager.

In Fig. 1 is met het verwijzingscijfer 1 een vaststaand lagerdeel aangegeven. Boven dit vaststaande lagerdeel 1 is een lager-voet 2 opgesteld welke is opgeboud uit een deel 3 met schuin verlopende 35 lagervlakken 4 en 5. Verder bestaat de lagervoet 2 uit een deel 6 waarin een kamer 7 is uitgespaard.

Tussen de delen 3 en 6 is een membraan 8 ingespannen. Via een toevoerkanaal 9 kan lagermedium onder druk worden toegevoerd dat .8800656 PHN 12.468 4

'I

4 tussen membraan 8 en lagerdeel 3 kan stromen naar een toevoeropening 10 welke tustsen de lagervlakken 4 en 5 uitmondt in de lagerspleet 11 tussen de lagervoet 2 in het vaste lagerdeel 1. Door de druk in het lagermedium is het membraan 8 daarbij wat naar boven weggedrukt zodat 5 afhankelijk van de heersende druk en bepaalde toevoerspleet tussen membraan 8 en deel 3 ontstaat. Wanneer nu de belasting op de lagervoet 2 toeneemt dan zal in eerste instantie de lagervoet 2 naar lagerdeel 1 worden toegedrukt. Dit heeft tot gevolg dat de spleet 11 kleiner zal worden. Hierdoor neemt de druk van het lagermedium in de spleet 11 10 toe, Deze toegenomen druk heerst ook in de toevoeropening 10 en werkt dus in op het membraan 8 waardoor dit meer naar boven wordt weggedrukt met als gevolg dat de spleet tussen membraan 8 en deel 3 groter wordt en meer medium vanuit toevoerkanaal 9 naar de toevoeropening 10 en de . lagerspleet 11 zal stromen. Dit heeft tot gevolg dat lagervoet 2 naar 15 boven dus in de richting van zijn uitgangspositie wordt teruggedrukt.

Dus de door de toegenomen belasting veroorzaakt positieverandering van lagervoet 2 wordt weer te niet gedaan hetgeen betekent dat deze lagervoet dus ongevoelig is voor belastingsvariatie of wel anders gezegd deze lagervoet heeft een grote, desgewenst oneindige stijfheid.

Eventueel kan deel 6 van lagervoet 2 nog voorzien zijn van een toevoerkanaal 12 waarlangs een stuurmedium onder druk in de kamer 7 kan worden toegevoerd. Hiermee kan de veerkarakteristiek van membraan 8 worden beïnvloed. Hiermee kan de gevoeligheid van de lagervoet 2 aan bepaalde omstandigheden worden aangepast.

25

In Fig. 2 en 3 is schematisch in twee onderling loodrechte doorsneden een radiaal lager weergegeven. Dit radiale lager omvat een as 21 die gelagerd is in een vastopgestelde lagerbus 22. De lagerbus 22 is voorzien van twee lageroppervlakken 23 en 24 waartussen een aantal over de omtrek verdeelde toevoeropeningen 25 voor lagermedium

o U

uitmonden.' De toevoeropeningen 25 monden met hun andere zijde uit in een kamer 26 in de lagerbus 22, welke kamer is voorzien van een toevoer 27 voor lagermedium onder druk. In de kamer 26 is tegenover de toevoeropeningen 26 een losse ring 28 aangebracht welke door, over zijn oc omtrek verdeeld aangebrachte, veren 29 radiaal is ondersteund.

De werking van dit lager is als volgt. Via toevoer 27 wordt lagermedium onder druk toegevoerd. Dit lagermedium stroomt via kamer 26, door de spleet 30 tussen ring 28 en de lagervoet naar de . Ö 8 0 0 6 5 β *5 b PHN 12.468 5 toevoeropeningen 25 en van daar door de lagerspleet 31 tussen lagervoet en as naar de omgeving. Wanneer op de as 21 geen belasting werkt ligt deze as centraal in de lagerbus 22. Dit betekent dat de spleet 31 over 5 de hele omtrek eenzelfde afmeting heeft en over de hele omtrek in die spleet dezelfde druk heerst. Via de openingen 25 werkt deze druk ook op de ring 28 zodat in de spleet 30 ook over zijn gehele omtrek eenzelfde druk heerst en deze spleet ook over zijn gehele omtrek dezelfde afmeting heeft.

jq Wanneer nu op de as 21 een belasting in een bepaalde richting wordt aangebracht dan zal in eerste instantie de as 21 in die richting naar de lagerbus worden toegedrukt. Het gevolg is dat de afmeting van de spleet 31 in de richting van de belasting zal afnemen terwijl op een plaats radiaal daartegen over de spleetafmeting.

25 toeneemt.

Daar waar de spleet 31 nauwer is geworden zal de druk in het lagermedium toenemen terwijl radiaal daartegenover waar de spleet wijder is geworden, de druk in het lagermedium afneemt. Door de toevoeropeningen werken deze drukken in op de ring 28 met als gevolg 2o dat waar de druk toegenomen is de ring 28 van de betreffende toevoeropeningen wordt weggedrukt en ter plaatse waar de druk is afgenomen de ring 28 de toevoeropeningen 25 meer zal afsluiten. De ring 28 verplaatst zich dus, tegen de werking van de veren 29, in een richting tegengesteld aan die waarin de belasting werkt. Het gevolg is 25 dat ter plaatse waar een vernauwing van de lagerspleet 31 optreedt de spleet 30 groter wordt en dus meer lagermedium via de toevoeropeningen 25 aan de lagerspleet 31 wordt toegevoerd. Radiaal daar tegenover gebeurt precies het omgekeerde dus minder lagermedium stroomt naar dat deel van de lagerspleet 31 dat wijder is geworden. Dit heeft tot gevolg 3Q dat op de as 21 door het lagermedium in de spleet 31 een kracht wordt uitgeoefend tegengesteld aan de belasting welke de verstoring van de ligging van de as veroorzaakt, zodat de as 21 wordt teruggedrukt in de richting van zijn centrale ligging.

Op deze wijze is dus weer een lagering van as 21 verkregen 35 welke bij veranderende belasting op de as 21 geen of practisch geen verandering van de ligging van as 21 in de lagerbus te zien geeft, de stijfheid van een dergelijk lager is dus zeer hoog.

Fig. 4 toont schematisch in doorsnede een verdere uitvoe- .8800656 τ 4 ΡΗΝ 12.468 6 ringsvorm van een radiaal lager. Dit lager omvat een as 41 welke is gelagerd in een vastopgestelde lagerbus 42. De lagerbus 42 is voorzien van twee lageroppervlakken 43 en 44 waartussen om de omtrek verdeelde 5 toevoeropeningen 45 voor lagermedium uitmonden. Om de lagerbus 42 is een ringvormige bus 48 aangebracht welke is opgebouwd uit een middendeel 49 en twee zijdelen 50 en 51. Het middendeel 49 ligt tegenover de toevoeropeningen 45 en is conisch uitgevoerd. Ook het met het middendeel 49 samenwerkend deel van lagerbus 42 is conisch uitgevoerd. De 10 zijdelen 50 en 51 zijn elk door een groef 52 respectievelijk 53 gescheiden van het middendeel 49. De groeven 52 en 53 staan elk in verbinding met een lagermediumtoevoer 54. In de tekening is roet stippellijnen aangegeven hoe de groeven en de lagermediumtoevoer eventueel ook in de lagerbus kunnen zijn aangebracht.

15 Teneinde de ringvormige bus 48 axiaal ten opzichte van de lagerbus 42 te kunnen verplaatsen is de lagerbus voorzien van een L-vormig constructiedeel 55 terwijl ook de bus 48 van een dergelijk con-structiedeel 56 is voorzien. Het deel 56 is daarbij voorzien van een stelschroef 57 waarmee de afstand tussen de delen 55 en 56 kan worden 20 gevarieerd. De werking van dit lager is gelijk aan het lager van de Figuren 2 en 3· De functie van de veren 29 is bij dit lager overgenomen door de zijdelen 50 en 51 van de ringvormige bus 48 welke elk een statisch lager vormen. Wordt namelijk de ligging van de bus 48 ten opzichte van lagerbus 42 veranderd dan zal de druk van het lagermedium 25 in de spleten 58 en 60 zich als een veer tegen een dergelijke verandering verzetten en een kracht op de bus 48 uitoefenen welke de bus 48 weer tracht in een positie te brengen waarbij de afmeting van de spleten 58 en 60 over hun gehele omtrek weer dezelfde is.

De conische uitvoering van het middendeel 49 en het daarmee 30 samenwerkende deel van de lagerbus biedt de mogelijkheid om door, met behulp van de stelschroef 57, axiale verplaatsing van de bus 48 ten opzichte van lagerbus 42 de wijdte van de spleet 61 in te stellen. Hierdoor is de mate van stijheid van dit lager aan te passen aan de omstandigheden waaronder dit lager moet worden toegepast.

35 .8800656

Claims (4)

1. Statisch lager in het bijzonder een statisch gaslager met een te lageren onderdeel dat beweegbaar is ten opzichte van een vastopgesteld lagerdeel, welk lagerdeel is voorzien van één of meer openingen voor de toevoer van een lagermedium tussen de naar elkaar gekeerde 5 lagervlakken van onderdeel en lagerdeel, welke openingen aansluiten op een toevoer voor lagermedium, met het kenmerk, dat tegenover elk van de toevoeropeningen een afsluitorgaan verend is opgesteld, zodanig dat bij toenemende druk van het medium in de lagerspleet tussen de oppervlakken van onderdeel en lagerdeel het afsluitorgaan van de betreffende toevoeropeningen af beweegt en de stromings weerstand tussen de toevoer en de toevoeropening kleiner wordt.

2. Statisch lager volgens conclusie 1, dat is uitgevoerd als een radiaal lager met een roteerbare as en een deze as ondersteunende vastopgestelde lagerbus, met in een centraal gelegen vlak een aantal 15 regelmatig over de omtrek verdeelde toevoeropeningen voor een lagermedium, met het kenmerk, dat het afsluitorgaan is gevormd door een om de lagerbus aangebrachte ringvormige bus welke in radiale richting verend is ondersteund.

3. Statisch lager volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de ringvormige bus een tegenover de toevoeropeningen gelegen middengedeelte bezit dat aan weerszijden is begrensd door een zijgedeelte, waarbij tussen elk van de zijgedeelten en het middengedeelte een groef in de lagerbus of de ringvormige bus is aangebracht die in verbinding 25 staat met de toevoer voor lagermedium.

4. Statisch lager volgens conclusie 2 of 3» niet het kenmerk, dat het van toevoeropeningen voorziene deel van de lagerbus en het daar tegenover gelegen deel van de ringvormige bus conisch zijn uitgevoerd, en middelen aanwezig zijn om de ringvormige bus axiaal ten opzichte van 20 de lagerbus te verplaatsen. 35 .8800656