DE2041430C3 - Aero- oder hydrostatisches Lager - Google Patents

Description

a) das bewegliche Steuerelement als Ring (5, 11, 13,19) ausgebildet ist, daß

b) der Ring (5, 12, 13, 19) radial schwimmend, koaxial z\x Lagerachse angeordnet ist und daß

c) jeweils eine der Umfangsflächen des Ringes (5. 11, 13, 19) mit einer Gehäuseumfangsfläche einen ringförmigen, exzentrischen Strömungsquerschnitt (Drosselstelle) bildet, so daß die Zuteilung des Schmiermittels über den Lagerumfang von der Stellung des Ringes (5, 11, 13, 19) relativ zur festen Gehäuseumfangsfläche erfolgt

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die spaltförmige Drosselstelle in Strömungsrichvüng verengt

3. Lager nach Anspruch ! oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Kanälen (3) eine Austrittsstelle der spaiiförrrgen Drosselstelle mit einer Eintrittsstelle des Lagerspaltes verbinden.

4. Lager nach Anspruch 3 mit einer Lagerbüchse und einer Welle, die mit Spiel in der Lagerbüchse sitzt dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (19) mit Spiel die Lagerbüchse (16) umgreift und diese im Bereich der Symmetrieebene des Ringes mit einer Anzahl von auf dem Umfang verteilten Löchern (20) versehen ist.

5. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spaltförmige Drosselstelle und der Lagerspalt ohne axialen Abstand direkt ineinander übergehen.

6. Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Lagerflächen gleichzeitig die Gehäuseumfangsfläche der spaltförmigen Drosselstelle bildet.

7. Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (5,11,13) an einer Radialebene (4) der Welle (2) entlang bewegbar ist.

8. Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (19) mit einer Stirnseite an einer stirnseitigen Fläche des Ringraumes (18) entlang bewegbar ist.

Die Erfindung betrifft ein aero- oder hydrostatisches Lager gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Lager dieser Art sind nach der US-PS 31 10 527 bekannt. Die Steuerelemente sind bei diesem vorbekannten Lager als auf dem Umfang verteilte Schmiermittelzuteilungsventile ausgebildet, von denen jedes , lokal die Schmiermittelzufuhr in Abhängigkeit von den lokalen Bedingungen regelt Je mehr ,solcher Ventile vorhanden sind, umso besser ist die Regelung bzw. Steuerung des Lagers. Abgesehen von der StÖranfälligs keit solcher Ventile ist deren Anordnungsanzahl von der Kostenseite her eine Grenze gesetzt

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Lager der eingangs genannten Art'dahingehend zu verbessern, daß bei mindestens gleich guter Steuerbarkeit des Lagers ein solches Lager wesentlich kostengünstiger herstellbar ist Diese Aufgabe ist mit einem Lager der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen orgeben sich nach den Unteransprüchen 2 bis 8.

Wenn bei diesem erfindungsgemäß ausgebildeten Lager die Höhe des Lagerspaltes beispielsweise an einer bestimmten Stelle unter dem Einfluß einer Änderung in der Lagerbelastung größer wird, ändert sich das Verhältnis dort zwischen dem Strömungswiderstand des spaltförmigen Verteilungsraums und dem des Lagerspalts derart, daß an dieser Stelle das bewegliche Steuerelement mit geringem Schmiermitteldruck beaufschlagt wird und sich dadurch entgegengesetzt der

2s Richtung der Lagerbelastung zur Wandung einer mit dem Steuerelement zusammenwirkenden gehäusefesten Bohrung bewegt Der erhöhte Strömungswiderstand führt dort wiederum zu einem örtlich niedrigeren Schmiermitteldruck am Zugang zum Lagerspalt Ent sprechend steigt der Schmiermitteldruck am Zugang zum Lagerspalt proportional zur Vergrößerung des Lagerspalts. Zuleitungs- und Abflußdruck sind konstant, und die Änderungen im durchschnittlichen Schmiermitteldruck sind ausschließlich das Ergebnis von Änderun- gen im Druckabfall zwischen dem Zu- und Ausgang des Lagerspalts.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Lagers besteht darin, daß koaxiale zylindrische Flächen verwendet werden, die leichter herzustellen und leichter auf Endgenauigkeit zu bringen sind als flache Ventile und flache Sitze, die über einen zylindrischen Körper zu verteilen sind, wie das beim vorbekannten Lager vorgesehen ist Die bei Ventilausbildungen immer gegebene Störanfälligkeiten können beim erfindungsge mäßen Lager nicht auftreten.

Das erfindungsgemäße Lager wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt schematisch

so F i g. 1 in Schnitt und Ansicht ein Radiallager;

F i g. 2 das Druckdiagramm des Lagers gemäß Fig. 1; F i g. 3,4 besondere Ausführungsformen eines Bauteiles des Lagers gemäß F i g. 1 und F i g. 5 im Schnitt eine weitere Ausführungsform eines

Radiallagers.

Das in F i g. 1 gezeigte Lager besteht aus einer zylindrischen Bohrung 1 und einer Welle 2, die mit gewissem Spiel (stark vergrößert dargestellt) in die Bohrung 1 paßt. Die Welle 2 ist mit axial gerichteten Kanälen 3 versehen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind und von der Radialebene 4 der Welle 2 ausgehen. Die Tiefe dieser Kanäle 3 ist nur wenig größer als das Spiel, mit dem die Welle 2 in der Bohrung 1 sitzt. Der ring 5 liegt mit seiner Flachseite 6 an der Radialebene 4 der Welle 2 an und sitzt mit etwa dem gleichen Spiel wie die Welle 2 in der Bohrung 1. Das Spiel des Ringteiles 7 jedoch ist etwas größer als das des Ringteiles 8.

Ein unter Druck stehendes Schmiermittel, bei dem es sich in Abhängigkeit von vielen Paktoren entweder um eine Flüssigkeit oder um ein Gas handeln kann, wird dem Lager links vom Ring 5 aus zugeleitet Dieser Zuströmraum ist mit einer geeigneten Dichtung (nicht dargestellt) versehen oder befindet sich zwischen zwei Lagern, die ineinander spiegelbildlich zugeordnet sind. Unter dem Zuleitungsdruck fließt das Schmiermittel von links nach rechts durch den Spalt, der sich zwischen der Bohrung 1, dem Ring 5 und der Welle 2 befindet Dabei entsteht eine Druckverteilung, die von links nach rechts abnimmt

Wenn Welle 2 und Ring 5 koaxial zur Bohrung 1 stehen, ist die Druckverteilung auf allen Seiten der Welle 2 und des Rings 5 gleich, und auf die Welle 2 wird keine resultierende Kraft ausgeübt

Unter dem Einfluß beispielsweise einer nach unten gerichteten Außenlast nimmt die Welle 2 eine nach unten exzentrische Lage gegenüber der Bohrung 1 ein (siehe F i g. 1).

Wegen der größeren Spaltbreite an der Oberseite der Weile 2 entsteht dort ein geringerer Strömungswiderstand, so daß im Spalt über dem Ring 5 das Druckisfälle größer wird, wodurch der durchschnittliche Druck abnimmt Entsprechend ist der durchschnittliche Druck im Spalt unter dem Ring 5 höher. Die daraus resultierende Kraft drückt den Ring 5 in eine höher liegende exzentrische Lage gegenüber der Bohrung 1.

Das Druckgefälle im Spalt nimmt dabei über dem Ringteil 8 stark zu, über dem Ringteil 7 und der Welle 2 aber ab, während das jeweils Umgekehrte im Spalt unten am Ring 5 und an der Welle 2 erfolgt, bis der Ring 5 eine Lage erreicht hat bei der der durchschnittliche Druck an der Oberseite und der an der Unterseite gleich sind und der Ring 5 sich wieder im Kräftegleichgewicht befindet

In dieser exzentrischen Lage hat der Ring 5 am oberen Ende einen größeren Widerstand gegen das strömende Schmiermittel als an seiner unteren Seite, so daß das Schmiermittel an der oberen Seite unter einem niedrigeren Druck in den Lagerspalt einströmt als an der unteren Seite.

Ferner sind an der Stelle des nicht mit Kanälen 3 versehenen Teils der Welle 2 die Abnahme im Widerstand an der oberen Seite und die Zunahme an der unteren Seite (beides infolge der exzentrischen Lage der Welle 2) größer als an der Stelle des Ttüs der Welle 2, über den sich die Kanäle 3 erstrecken. Das Endergebnis ist ein Druckverlauf gemäß F i g. 2. Die Linie 9 stellt den Druck im Spalt über dem Ring 5 und der Welle 2 dar, die Linie 10 den Druck im Spalt unter dem Ring 5 und der Welle 2. Der Druck unter der Welle 2 ist größer als darüber, so daß auf die Welle 2 eine nach oben gerichtete Kraft wirkt, die der Außenlast und der Exzentrizität der Welle 2 entgegengerichtet ist. Unter dem Einfluß dieser Kraft nimmt die Welle 2 eine Lage in der Bohrung 1 ein, bei der sich Schmiermitteldruck und Außenlast ausgleichen.

Im Druckdiagramm gemäß F i g. 2 stellen die Linien 9', 10' den Druckverlauf dar, der entstehen würde, wenn eo der Ring 5 nicht vorhanden wäre und die gleiche Exzentrizität der Welle 2 vorlage. In diesem Falle ist die Differenz zwischen dem durchschnittlichen Druck unter der Welle und dem darüber wesentlich kleiner, was bedeutet, daß das Lager ohne den Ring 5 eine geringere Tragfähigkeit und eine geringere Stabilität hat

In F i g. 3 ist eine andere Ausführungsform des Ringes 5 für das in F i g. 1 gezeigte Lager dargestellt An Stelle der beiden Ringteile 7,8, die mit unterschiedlichem Spiel in die Bohrung 1 passen, ist der Ring U mit einer leicht konischen Umfangsfläche 12 versehen. Die Wirkung ist im Prinzip jedoch die gleiche wie die des Ringes, _t5 gemäß F ig. 1. ,-,?u

Der in Fig.4 gezeigte Ring 13 stellt eine weitere Ausführungsmöglichkeit dar. In diesem Fall ist das größere Spiel, mit dem der Ringteil 7 in die Bohrung 1 paßt durch entsprechend kurze Nuten 14 ersetzt

Wenn der Ring 5 mit seiner Flachseite 6 an der Radialebene 4 der Welle 2 anliegt, darf kein umlaufender Kanal vorhanden sein, beispielsweise in Folge genindeter oder angefaster Umfangskanten, weil ein solcher Kanal die Druckdifferenzen a/n Zugang zum Lagerspalt abgleichen würde, und die Wirkung des Ringes 5 ausbliebe.

Beim in F i g. 5 gezeigten Lager sitzt die Welle 15 mit gewissem Spiel in der Lagerbüchse 16 eines Lagergehäuses 17. Im Lagergehäuse 17 ist ein Ringraum 18 vorgesehen, in dem ein die Lagerbüchse mit Spiel umfassender Ring 19 angeordnet ist Das Spiel gegenüber der Außenumfangsfläche dsr Lagerbüchse 16 ist dabei in der Mitte etwas kleiner als an den Seiten. In der Lagerbüchse 16 sind auf dem Umfang verteilt eine Anzahl von Löchern 20 vorgesehen, die den Ringraum 18 über den Spalt zwischen dem Ring 19 und der Lagerbüchse 16 mit dem Spalt zwischen dem Ring 19 und der Lagerbüchse 16 mit dem Spalt zwischen der Welle 15 und der Lagerbuchse 16 verbinden. Durch einen oder mehrere Zufuhrleitungen 21 steht der Ringraum 18 mit einem System zur Zuleitung von unter Druck stehendem Schmiermittel in Verbindung.

Die Wirkung dieses Lagers, ist im wesentlichen die gleiche wie die des Lagers gemäß Fig. 1, d.h. bei exzentrischer Lage der Welle 15 in der Lagerbüchse 16 wird der Ring 19 in eine exzentrische Lage gedrückt, und zwar durch die Ungleichförmigkeit der Schmiermittelströmung an der Stelle des verengten und des vergrößerten Lagerspaltes, wobei der Spalt zwischen dem Ring 19 und der Lagerbüchse 16 dort am engsten ist, wo der Lagerspalt am größten ist und umgekehrt. ■ Das Ergebnis ist eine derartige Differenzierung im Druck, mit dem das Schmiermittel in den Spalt strömt, daß eine der Exzentrizität der Welle 15 entgegengerichtete Kraft entsteht.

Die Welle 15 hat in diesem Falle keine teilweise genutzte Fläche wie die Welle 2 gemäß Fig. 1. Solche Nuten sind für die Funktion dieser Lager niciit entscheidend. Sie erhöhen allerdings die Tragfähigkeit und die Stabilität, und wenn dieser Vorteil die Kosten übertrifft, kann die Welle 15 beim Lager gemäß F i g. 5 entsprechend ebenfa"..? mit Nuten versehen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

4*430 Patentansprüche:

1. Aero- oder hydrostatisches Lager, bestehend aus zwei im wesentlichen gleichen, durch einen Spalt voneinander getrennten koaxialen Flächen sowie aus Steuerelementen zur Zufuhr eines unter Druck stehenden Schmiermittels in den Lagerspalt, wobei das Steuerelement zusammen mit einer festen Wandung des Gehäuses eine für das Schmiermittel und über den Schnüermittel-Lagerdruck im Strömungsquerschnitt beeinflußbare Drosselstelle bildet, die den Zufluß zum Lagerspalt derart steuert, daß Änderungen der radialen Lagerspalthöhe entgegengewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß