DE1675050B2 - Drucklager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drucklager für hohe Relativgeschwindigkeiten zwischen den Gleitflächen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Drucklager (DE-PS 8 53 990) wird das Schmiermittel im wesentlichen radial innen am Wellenumfang zum Lagerspalt geführt und sodann radial nach außen gefördert. Damit ist eine gleichmäßige Dosierung und besonders gute Ausnutzung des Schmiermittels bei hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen den Gleitflächen nicht gewährleistet.

Bei einem anderen bekannten Drucklager (DE-PS 2 98 113) laufen die Druckstücke ineinem ölbad um, was keine hohen Relativgeschwindigkeiten zuläßt. Aber auch bei einem bekannten Drucklager (FR-PS 14 51882), bei dem zwischen den Druckstücken den Schmiermittelfluß sicherstellende besondere Einrichtungen (Schmiermittelabgabedüse, Abstreifer und Schmiermittelaufnahmerohr) vorgesehen sind, was bedingt, daß die benachbarten Druckstücke durch einen breiten Spalt voneinander getrennt sind, lassen sich für bestimmte Anwendungsfälle noch nicht ausreichend hohe Relativgeschwindigkeiten zwischen den Gleitflächen erzielen, ganz abgesehen davon, daß der Bauaufwand groß ist. Außerdem ist die auf den Lagerquerschnitt bezogene Belastbarkeit begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Drucklager dahingehend zu verbessern, daß die auf die Abmessungen (Querschnitt) bezogene Belastbarkeit erhöht ist und höhere Relativgeschwindigkeiten zwischen den Gleitflächen erzielar sind, ohne daß es dazu eines erheblichen Aufwandes bedarf.

Ein diese Aufgabe lösendes Drucklager ist im Patentanspruch 1 und hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen in den Ansprüchen 2 und 3 gekennzeichnet.

Dadurch, daß die Druckstücke eng beieinanderliegen und keine größeren Abstände haben, ist die Druckbelastbarkeit besonders hoch, wobei höhere Relativgeschwindigkeiten, ohne daß es zu ungleichmäßigem Verschleiß kommt, dadurch erzielbar sind, daß eine gezielte Schmiermittelzufuhr erreicht wird, weil aufgrund der radial inneren und radial Äußeren Dichtung Schmiermittelströmungen, die nicht zu einer wirksamen Schmierung führen, unterbunden sind. Da dem Grund der ringförmigen Ausnehmung nur soviel Schmiermittel zugeleitet wird, wie benötigt wird, kann es auch zu keiner Schaumbildung kommen.

Engere Spalte zwischen benachbarten Druckstücken sind bei Drucklagern an sich bekannt (US-PS 21 68 345), doch sind die Spalten nicht derart ausgebildet, daß sie als Schmiermittelkanäle dienen.

Das erfindungsgemäße Drucklager hat eine Schmiermittelkammer, die durch den Grund des Tragrings, die Rückseiten der Druckstücke sowie die innere und äußere Dichtung, die naturgemäß eine axiale Erstrekkung haben und die im äußeren und inneren Teil zwischen einander gegenüberliegenden Flächen von Tragringgrund und Druckstücken vorgesehen sind, gebildet ist, die das Schmiermittel derart fesselt, daß es lediglich durch den spaltförmigen Kanal zwischen den benachbarten Druckstücken der Lagerfläche gleichmäßig zuströmen kann. Auf diese Weise strömt das öl den

jo Lagerflächen axial und nicht in Umfangsrichtung zu, so daß die Schmierung der Lagerflächen erheblich gleichmäßiger über die ganze Breite oder radiale Erstreckung erfolgt, als dies bei den bekannten Drucklagern der Fall ist, bei denen das Öl in der einen oder anderen Form an der radial inneren Kante der Schmierflächen oder an die Schmierkanten durch Aufspritzung diesen zugeleitet wird.

Die zu wählende Breite jedes Spalts zwischen benachbarten Druckstücken richtet sich unter anderem nach dem verfügbaren Druck des Schmiermittels sowie dem vorgesehenen Drehzahlbereich und/oder der zu erzielenden Belastbarkeit.

Die Dicke der Druckstücke kann im Bereich von etwa 7,5 bis etwa 100 mm liegen. Der Druck des Schmiermittels beträgt etwa 0,7 bis 70 kg/cm².

Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt die Belastbarkeit des Lagers etwa 140 kg/cm² bei einem Schmiermitteldruck von 35 kg/cm².
Es ist im allgemeinen zweckmäßig, das Schmiermittel von einem einzigen Kanal aus über mehrere Verteilerkanäle dem Ausnehmungsgrund verteilt zuzuführen.

Die Seitenflächen benachbarter Druckstücke, die jeweils den engen Spalt bilden, können rechtwinkelig zu den Lagerflächen oder schräg gegen die Drehrichtung des Druckrings geneigt verlaufen, so daß der Schmiermittelstrom in der Umfangsrichtung eine Komponente aufweist, die der Bewegung der anliegenden Gleitfläche des Druckringes entgegengesetzt ist.

Es kann zweckmäßig sein, Mittel vorzusehen, die Drehbewegungen der Druckstücke gegenüber dem Tragring verhindern. Diese können sich in radialer Richtung oder in einer Richtung, die tangential zu einem Kreis verläuft, dessen Mittelpunkt auf der Achse des Tragrings liegt, von der inneren und/oder äußeren

b5 Umfangsfläche erstrecken oder in diese Flächen hineinragen, so daß diese zapfenförmigen Lagerungen nicht nur Kippbewegungen des Druckstücks zulassen sondern die Druckstücke auch im richtigen Abstand

voneinander halten und Drehbewegungen der Druckstücke gegenüber dem Tragring verhindern.

Zur Einhaltung des Abstandes benachbarter Druckstücke können zwischen diesen Abstandshalter, die in die einander zugewandten Seitenflächen der Druckstükke eingeschraubt sind, vorgesehen seh Ein solcher zapfenförmiger Abstandshalter liegt zweckmäßigerwei-St mit einem halbkugelförmigen Kopf am benachbarten Druckstück an.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert In der zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines Druckiagers,

Fig.2 einen abgewickelten Schnitt durch das Drucklager nach F i g. 1 längs des Kreisbogens B-B,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie D-D in F i g. 1,

F i g. 4 einen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungrform der Druckstücke,

Fig.5A und 5B eine schematische Darstellung zur Entstehung bzw. Verhinderung von Schmiermittelwirbeln und

F i g. 6 einen Teil eines Satzes von Druckstücken.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Drucklager umfaßt einen Satz von Druckstücken 1 mit Gleitflächen 2, die in einer ringförmigen Ausnehmung 5 eines Tragrings 3 schwenkbar gelagert sind, in dem sie sich auf der Rückseite jeweils auf einer radial verlaufenden Rippe 4 abstützen. Zwischen der inneren Umfangsflache 6 und der äußeren Umfangsfläche 7 der Druckstücke einerseits und der inneren Umfangsfläche 5/4 und der äußeren Umfangsfläche 5ß der Aussparung 5 andererseits ist nur ein Spielraum vorgesehen, der genügt, um die erforderlichen Kippbewegungen der Druckstücke zu ermöglichen. Die Lagerfläche 2 jedes Druckstücks 1 liegt in einer Ebene, die gegenüber der Ebene der benachbarten Fläche 3A des Tragrings 3 nur soweit versetzt ist, daß der erforderliche mechanische Spielraum zwischen der Lagerfläche des Druckrings und der diesen benachbarter Fläche 3A des Tragrings vorhanden ist. Jedes Druckstück 1 kann mit den in der Umfangsrichtung verlaufenden Umfangsflächen 5A und 55 der ringförmigen Aussparung 5 drehbar verbunden sein, z.B. mit Hilfe von in Fig. 1 bei 8 und 9 und in Fig.3 bei 8 gezeigten Lagerstiften, die auch die Kippbewegungen des Druckstücks zulassen. Durch diese werden die Druckstücke im richtigen Abstand voneinander gehalten. Außerdem sind die Druckstücke daran gehindert, Drohbewegungen in der ringförmigen Aussparung um die Drehachse des Druckrings auszuführen. Alternativ kann man andere Mittel vorsehen, um die Umfangsabstände zwischen den Druckstücken aufrechtzuerhalten und/oder Drehbewegungen der Druckstücke in der ringförmigen Aussparung zu verhindern.

Zwischen den benachbarten Seitenflächen 10 und 11 benachbarter Druckstücke ist jeweils ein enger Spalt 12 vorhanden, dem das Schmiermittel unter Druck über Kanäle 13 zugeführt wird, die im Grund der Ausnehmung 5 münden. Das Schmiermittel tritt zwischen den beiden Lagerflächen der beiden benachbarten Druckstücke 1 aus, wie dies in F i g. 2 durch einen Pfeil A angedeutet ist. Das Entweichen von Schmieröl aus den Spalten 12 radial nach innen und radial nach außen ist durch die Umfangsflächen 5A und 5B der ringförmigen Ausnehmung 5 und durch in diesen angeordnete ringförmige radial innere und äußere Dichtungen Z und Y, sh. F i g. 3, verhindert. Die Dichtungen dienen auch dazu, die Druckstücke gegen eine Verlagerung in der Aussparung 5 zu sichern. Das trotz dieser Maßnahmen in Richtung entweichende

ίο Schmiermittel wird aus dem Drucklager abgeführt, um ihm dann erneut zugeführt zu werden.

F i g. 4 zeigt eine Konstruktion, die der vorstehend anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen ähnelt Gemäß F i g. 4 haben die Druckstücke 14 einander benachbarte parallele Seitenflächen 15 und 16, die in Ebenen liegen, welche nicht rechtwinkelig zur Ebene der Lagerflächen 14/4 der Druckstücke verlaufen, sondern geneigt sind. Die entsprechende Drehrichtung des Druckrings ist für diese Ausbildung in F i g. 4 durch den Pfeil fbezeichnet.

Es ist ersichtlich, daß es möglich ist, ohne die Verwendung kostspieliger zusätzlicher ölzuführungsmittel das Drucklager vor der Inbetriebsetzung in die Betriebsstellung zu bringen. Dabei erzeugt das eingelassene Schmiermittel eine unter statischem Druck stehende Ölschicht

F i g. 5A zeigt schematisch zwei einander benachbarte Druckstücke, bei denen zwischen einander benachbarten Seitenflächen ein großer Abstand vorhanden ist. Hierbei deutet der Pfeil F an, wie leicht sich in diesen

JO Zwischenraum ein Ölwirbel ausbilden kann. F i g. 5B veranschaulicht hingegen einen Zustand, bei dem zwischen den benachbarten Druckstücken nur ein enger Spalt vorhanden ist, wie er für das erfindungsgemäße Drucklager kennzeichnend ist. Zwischen den benach-

J5 barten Seitenflächen kann sich nicht !eicht ein Wirbel ausbilden. Da in den Spalt ständig ein Schmiermiuelstrom von der Rückseite der Druckstücke zugeführt wird, wird auch hierdurch der Entstehung eines Schmiermittel- bzw. ölwirbels entgegengewirkt. Da das

■to zugeführte öl unter Druck steht, wird selbst bei einer Neigung zur Wirbelbildung der Einschluß von Luftblasen ausgeschlossen.

Bei der in Fig.6 dargestellten Konstruktion kann jedes Druckstock gegenüber dem Tragring Kippbewegungen um eine oder mehrere Achsen ausführen. Die Druckstücke sind jedoch gegen eine Drehbewegung gegenüber dem Tragring gesichert. Die Abstände zwischen den Druckstücken werden durch verstellbare Schrauben 18 und 19 bestimmt die jeweils in eins der benachbarten Druckstücke eingeschraubt sind. Am anderen Druckstück liegen sie mit einem halbkugelförmigen Kopf an. Die Schrauben werden gegen Verdrehen im Betrieb gesichert, um die Spaltbreite zwischen den Druckstücken zu fixieren.

>5 Das Drucklager kann mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten von bis zu etwa 120 m/sec betrieben werden. Dies würde bei Verwendung eines Ölbades zu erheblichen Energieverlusten führen, da das öl ständig in Bewegung gehalten wird und dieser Bewegung

bo infolge der Viskosität ein erheblicher Widerstand entgegengesetzt würde.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drucklager für hohe Relativgeschwindigkeiten zwischen den Gleitflächen, in dessen Tragring in einer umlaufenden Ausnehmung ein Satz ringförmig angeordneter, in Umfangsrichtung mit engem Abstand voneinander gehaltener, sich auf der Rückseite jeweils auf einer radial verlaufenden Rippe am Grund der Ausnehmumg abstützender Druckstücke aufgenommen ist auf dem die glatte ringförmige Lagerfläche eines Druckrings gleitet, mit Zufuhr von unter Druck stehendem flüssigen Schmiermittel zu den zwischen den einander zugewandten Seitenflächen benachbarter Druckstücke gebildeten engen Spalten zur Verteilung an die Lagerflächen der Druckstücke, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltweite dem 0,01-bis 0,2fachen der radialen Erstreckung der Druckstücke (1, 14) entspricht, daß ringförmige radial innere und äußere Dichtungen (Z und Y) zwischen den Randbereichen der Druckstücke und der Ausnehmung (5) des Tragrings (3) vorgesehen sind und daß die Schmiermittelzufuhr nur über Kanäle (13) erfolgt, die im Grund der Ausnehmung münden.

2. Drucklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die engen Spalte (12) rechtwinklig zu den Lagerflächen (2) verlaufen.

3. Drucklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die engen Spalte (12) schräg gegen die Drehrichtung (E)dzs Druckrings geneigt verlaufen.