DE2113706A1

DE2113706A1 - Gleitkissen fuer hydrostatisch beaufschlagte Lager

Info

Publication number: DE2113706A1
Application number: DE19712113706
Authority: DE
Inventors: Brian Ennis
Original assignee: William Asquith Ltd
Current assignee: William Asquith Ltd
Priority date: 1970-07-10
Filing date: 1971-03-22
Publication date: 1972-01-20
Also published as: JPS5421502B1; GB1292175A; US3711167A; CA935855A; FR2089888A5

Description

William Asquith Limited in Halifax, Yorkshire, Großbritannien

Gleitkissen für hydrostatisch beaufschlagte Lager

uie Erfindung bezieht sich auf ein Gleitkissen für hydrostatisch beaufschlagte Lager, bei denen das Gleitkissen zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Teilen angeordnet ist, die mit vornehmlich ebenen Lagerflächen zusammenliegen.

bei DeKanntsn Lagern dieser Art ist das Gleitkissen gewöhnlich· einer Kammer oder Tasche der Lagerfläche des einen der beiden zueinander beweglichen Teile angeordnet und gsgen den anderen beweglichen Teil durch ein Druckmittel gedrückt_s das in aie aas Gleitkissen aufnehmende Vertiefung öder Aufnahmekammer eingeleitet wird. Da das Gleitkissen Hierbei gewöhnlich einen Durchlaß aufweist und sich aer ßeaufsahlagungsdrucK daher auch auf die Außenfläche aes Gleitkissens auswirkt, muß ale wirksame Druckfläche an aer Innenseite-des Gleitkissens größer sein als an seiner Außenseite, damit sich ein Druckunterschiea einstellt, aurch den das Gleitkissen oei seiner Druckmittelbeaufschlagung nach außen gearückt wird.

.uer Erfindung liegt aie Aufgabe zugrunde, ein derartiges Gleitkissen für hyarostatisch beaufschlagte Lager mit Im wesentlichen

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ebenen Lagerflächen so auszubilden, daß es keiner Festlegung und Halterung durch eine Vertiefung oder Aufnahmetasche einer aer zusammenliegenden Lagerflächen öedarf, sondern zwischen gegenüberliegenden Endanschlägen auf vereinfachte Weise und vorzugsweise auch so gehaltert werden Kann, aaß es sich leicht und ohne wesentliche Verlagerung durch Abheben oder äeitenverschiebung der Lagerflächen ein- und ausbauen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, aaß das Gleitkissen aus einer im wesentlichen starren Platte besteht, die an ihren beiden Hauptflächen mit randnahen ümfangsdichtungen versehen ists von diesen Ümfangsdichtungen eingefaßte überflächenver^ tiefungen aufweist;, in die der Druokfflit&elduFQtilaS mündet, mit ihren beiden Hauptfläohea, den sbeasn Lsige^fläefoen. anliegend und umr ersenkt zugekehrt mid sa siner· der ebenen Lagerflächen durch ciS,avs_a aufliegend ysfsstigfee £>nd£nsohläg@ gegen Verschiebungen in der ßeiv'eguiigsriahfeusg der gelagerten Teile gsiialüert ist.

In bevorzugter Ausführung ist das Gleitkissen nach aer ürfliiduiig an seiner- einen üaupfeiläohe mit einer Dislitplatte aie an ihrem üand Ei^ al® Ksuptfläeheßveruisfiaig umsoöliei^enden flachen DIchtPippsn versehen ist_o uiese Diohtrxppen sind dure-h eine Lteäia&gsirat getrennt₉ die ©In®- üFi'&iiTji^telabf aufweist»

Die zur -Bekleidung de? ©inen, riaupfcfläsiie eier- star-ran blatte des Gleifcklssens dienend® Dlohtplstte Destsire zweeicsiä-ßig aus a&rieD-ICimsfesfeoff β ZoB«. aus Nylon«

D%@ ©η d©? anderen Hauptfläoh© der stappsa Platt® das GIeIt- ^g bssteäfe sw©okKääßig aus einem ü-JBIng aus gummielasti-

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schem Werkstoff, der in eine randnahe Umfangsnut der Platte derart eingebettet ist, daß er über die Hauptfläche der Platte hervorsteht. Dabei 1st zweckmäßig die von dem Dichtungsring eingefaßte Hauptflächenvertiefung des Gleitkissens flächenmäßig größer als die von den Dichtrippen begrenzte Hauptflächenvertiefung der Bekleidungsplatte und das Gleitkissen im übrigen so angeordnet, daß die mit dem eingelagerten Dichtungsring versehene Hauptfläche der Lagerfläche des unteren Lagerteils zugekehrt ist.

Die zur Halterung des üleitkissens dienenden JSndanschläge sind zweckmäßig mit das Gleitkissen beidseitig umfassenden Ecken versehen, die das Gleitkissen gegen Verschiebungen nach sich kreuzenden hichtungen sichern. Um das KIn- und Ausbauen des üleitkissens zu erleichtern, besteht zweckmäßig der eine Endanschlag einemeine Kante der Auflagerfläche umgreifenden Anschlagwinkel, der mit stirnseitig angeordneten Befestigungsschrauben versehen 1st.

Das Gleitkissen nach der Erfindung macht es nicht nur entbehrlich, die Lagerflächen mit einer dem Gleitkissen angepaßten Ausnehmung zu versehen, sondern es hat den weiteren Vorteil, daß es mit seinen beidseitig angeordneten, randnahen Dichtungen eine elastische Abstützung herstellt, die auch dann wirksam bleibt*und die Lagerflächen gegen unmittelbare Berührung schützt, wenn die hydrostatische Beaufschlagung ausfällt. Die beidseitig angeordneten, randnahen Umfangsdichtungen ergeben einen wirksamen Schutz gegen den Austritt von Leckflüssigkeit. Die bekannten Gleitkissenausführungen haben den Nachteil, daß der Spalt zwischen der Außenfläche des Gleitkissens und der daran abgestützten Lagerfläohe sehr klein bemessen werden muß, etwa in der Größenordnung von 0,05 - 0,0? mm, um den

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Druokmittelabfluß zu beschränken» Bei größerer Spaltbreite erhöht sich nämlich die Strömungsgeschwindigkeit und demzufolge auch die Temperatur des Druckmittels, was zu einer unerwünschten Erhöhung der Lagerflächentemperaturen Anlaß gibt. Die erforderliche Feinstbemessung des Kissenspaltes bei den bekannten Gleitkissenausführungen macht es überdies erforderlich, die zusammenliegenden stächen mit sehr hohen Toleranzen herzustellen, deren Einhaltung bei großen Maschinen schwierig ist. Dabei sind die Leckverluste ™ häufig so stark, daß besondere Auffangbehälter und Filter- benötigt werden, um das ausströmende Druckmittel zu sammeln und su reinigen₉ insbesondere bei Werkzeugmaschinen»

Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausführung des Gleiticlssens für hydrostatisch beaufschlagte Gleitlager nach der Erfindung, und zwar 2eigen

Fig« 1 d©a GPuadriS ®ϊά®β GIq ifcki SSSiIS₀ das mif g.<sp c^es festen Gleitfläche dos Bettes ein©? Werkzeugmaschine angebracht lst₀
^ Pig«, 2 ela© S©lfe©aaa.üieiife dsr TsIIe₉ teilweise ita senkrechtes

Längsseiiaitfe &u?©h das Gl©itlcissesi_s

Figo 3 ©Ib.® Ansiohfe d©s Gleifclsissens von imten In etwas" gröJBerea Maßstab und

Ig₅ i? ©In© äfenlieh© Äaslelrs wie in PIg₀2_s jedoca In 'v@ Sfeollaag öLe? f©:ll© feaia ÄteiQäasn dos Gleitkissen®

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Ein Lager nach der Erfindung kann an sich in jeder beliebigen Lage bei einer Maschine oder Werkzeugmaschine· verwendet werden, bei der zwei relativ zueinander bewegliche Teile mit einem reibungsvermindernden Lager auszurüsten sind. Für die in der Zeichnung dargestellte Ausführung wird angenommen, daß das Lager einen ortsfesten Teil 10, z.B. das Gehäusebett einer Stoß-Bohrmaschine, und einen in Richtung des Doppelpfeils X nach Fig. 2 verschiebbaren Teil 12, z.B. den Gehäusekopf der Bohrmaschine aufweist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt. Der ortsfeste Teil 10 hat eine ebene Oberfläche 14, auf der ein hydrostatisch beaufschlagtes Gleitkissen 16 zwischen Anschlagblöcken 18 und 20 angeordnet ist. Jeder dieser Anschlagblöcke umfaßt zwei Ecken des Gleitkissens 18 und legt es dadurch sowohl gegen Längsverschiebung in Richtung des Doppelpfeils X, als auch gegen seitliche Verschiebung in Richtung des Doppelpfeils Y in Fig. 1 fest. Das auf diese Weise in horizontaler Ebene festgelegte Gleitkissen weist jedoch in senkrechter Richtung zwischen den Anschlagblöcken 18 und 20 eine Schiebepassung auf, deren Zweck noch erläutert werden wird.

Während der Anschlagblock 18 ein mit Anschlagecken versehenes Flachstück 1st, besteht der Anschlagblock 20 gemäß Fig. 2 aus einem Winkelstück, das eine Kante des ortsfesten Gehäusebettes 10 umgreift. Der Anschlagblock 18 ist mit senkrechten Schrauben 22, die nach dem Aufsetzen des Gehäusekopfes 12 unzugänglich sind, und der Anschlagblock 20 ist mit horizontalen Schrauben 2k, die nach dem Aufsetzen des Gehäusekopfes 12 zugänglich bleiben, an einer zur Auflagefläche abgewinkelten Stirnfläche des Gehäusebettes 10 befestigt.

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Das Gleitkissen 16 besteht aus einer rechteckigen Metallplatte 26, die auf ihrer oberen Hauptfläche mit einer flachen Dichtplatte 28 bekleidet ist. Diese Dichtplatte besteht zweckmäßig aus abriebfestem Kunststoff, der einen geringen Heibungswlderstand aufweist, z.B. aus Nylon. Ihre Hauptfläche ist im wesentlichen durch eine Vertiefung 30 gebildet, die allseitig von einem flachen ümfangsrand eingefaßt ist. Dieser Ümfangsrand enthält eine in sich geschlossene Umfangsnut 32, die außen von einer flachen Dichtrippe 34, innen von einer flachen Dichtrippe 36 eingefaßt sind. Die Oberflächen der Diohtrippen 3^ und 36 liegen in der gleichen Ebene.

An ihrer Unterfläche weist die Metallplatte 26 eine breite, rechteckige Vertiefung 3Ö auf, die ringsherum von einer wesentlich tieferen Nut 40 eingefaßt ist. In dieser Nut befindet sich ein O-Ring 42 aus Kunststoff, der gut zwischen die sich gegenüberliegenden Nutwände einpaßt. Die N_ut 40 hat gemäß Fig. 3 abgerundete Ecken, die ein im wesentlichen ungestautes Einlegen des O-Ringes gestatten.

Für das richtige Funktionieren des Gleitkissens sind bestimmte Abmessungsverhältnisse wichtig. Zunächst muß die von dem O-Ring umschlossene Vertiefungsfläche 38 etwas größer sein als die von der Innenrippe 36 umschlossene Fläche der Vertiefung 30. sodann muß der Durchmesser des ü-Ringes und seine Druckfestigkeit so bemessen sein, daß er über den Außenrand der Unterfläche der Metallplatte 26 hervorsteht und das Gleitkissen von der Auflagerfläche 14 des ortsfesten Gehäusebettes 10 In Abstand hält, wenn das Lager unbeaufschlagt ist.

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Das ortsfeste Gehäuwebett 10 ist unter dem Gleitkissen mit einer in die Auflagerfläche 14 ausmündenden Druckmitte!zuführungsleitung 44 versehen. Im Bereich dieser Zuführungsleitung weist das Gleitkissen eine die Metallplatte 26 durohragende Bohrung 46 auf, die die beiden vertieften Außenflächen 30 und 38 verbindet. Weiterhin befindet sich in der Nut 32 eine Auslaßöffnung 48, die durch eine Bohrung 50 und eine nicht dargestellte Leitung mit dem tlsammelbehälter in Verbindung steht.

1st die Maschine im Stillstand und strömt kein Druckmittel durch die Leitung 44 zum Gleitkissen, so ruht der Gehäusekopf 12 auf die»* flachen Dichtrippen 34 und 3b der Dichtplatte 30 _} und der O-Ring 42 aus Gummi ist mit dem Gewicht des Gehäusekopfes 12 belastet. Beim Einschalten der Maschine wird Druckmittel durch die Zuführungsleitung 44 unter die Metallplatte 26 des Gleitkissens 16 gefördert. Dieses Druckmittel strömt durch die Bohrung 46 in die vertiefung 30 und überträgt hier den Druck auf die ünterfläche des verschiebbaren Gehäusekopfss 12. Da die von dem O-Rlng 42 begrenzte, untere Vertiefung 3ö jedoch etwas größer ist als die obere Vertiefung 30, wird die Platte 26 des Gleitkissens von dar unteren Auflagerfläche 14 abgehoben_s wobei der O-Ring entlastet wird und sich entspannen kann. Dabei kommen die oberen Dichtrippen 34 und 30 am Gehäusekopf 12 zur festen Anlage. Praktisch ist der auf das Gleitkissen einwirkende Druckunterschied nur ein Bruchteil des geraten Lagerdruckes, und demgemäß ist die zur Überwindung der Reibung des Gehäusekopfres an den Dichtrippen 34 und 36 erforderliche Kraft nur

klein.

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Möglicherweise arbeitet das Lager nicht mehr vollständig als hydrostatisches Lager, weil der Gehäusekopf 12 nicht ausschließlich vom Druckmittel abgestützt ist, aber das Lager kann so ausgebildet werden, daß über 90 % des Lagerdruckes von dem in der Vertiefung befindlichen Druckmittel aufgenommen werden. Der Umstand, daß zwischen dem Gehäusekopf 12 und dem Bekleidungsbelag 28 ein leichterjReibungselngriff besteht, macht es erforderlich, die Anschlagblöcke 18 und 20 vorzusehen, um eine Bewegung des Gleitkissens in Richtung der Doppelpfeile X und Y zu verhindern. Das Gleitkissen 16 ragt jedoch nicht in eine Tasche oder Ausnehmung des ortsfesten Teils 10, sondern ist auf die Oberfläche 14 dieses Teils nur frei aufgesetzt.

Da die Dlehtrippen 3^ und 36 mit dem Gehäusekopf 12 in Berührung bleiben, kann in ihrem Bereich keine oder nur sehr wenig Leckflüssigkeit aus der Vertiefung 30 abfließen. Hierfür würde an sich schon eine einzelne Dichtrippe am Umfang der Vertiefung 30 ausreichen. Demgegenüber hat aber die Anordnung von zwei Dichtrippen 3^· und 36 mit einer dazwischen befindlichen Umfangsnut 32 den Vorteil, daß eine Labyrinthdichtung entsteht, die ein Austreten von Leckflüssigkeit an der Außenseite der Dlchtr^pe 3*f praktisch verhindert. Soweit Leckflüssigkeit an der inneren Dichtrippe 36 vorbeikommt, wird ihr Druck durch die Nut 32 so stark vermindert, daö sie von der äußeren Dichtrippe 3^4- zurückgehalten wird. Die bis zur Nut 32 gelangende Flüssigkeit wird durch die Auslaßöffnung 48 und die.Bohrung 50 in den Olsammelbehälter zurückgeleitet.

Die Labyrinthwirkung ist auch deshalb nützlich, weil sie das Druckmittel gegen Verunreinigung schützt. Im Vergleich zu bekannten

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Ausführung!von hydrostatisch beaufschlagten Gleitkissen liegt der Hauptvorteil aber in der Verminderung des Austretens von Druckmifr" tel an den Rändern des Gleitkissens. Hierdurch werden die Größe und die Kosten der hydraulischen Ausrüstung, insbesondere die Pumpenleistung, und überdies auch die unerwünschten Wärmeauswirkungen vermindert.

Soll das Gleitkissen zwecks Reinigung oder Ersatz ausgebaut werden, so genügt es, die Schrauben 24 zu lösen und den Anschlagblock 20 abzunehmen, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist.Das Gleitkissen 16 kann dann hervorgezogen werden, sofern natürlich der Gehäusekopf 12 noch durch andere Gleitkissen abgestützt ist. Diese Ausbaumöglichkeit ergibt sich aus der freien Abstützung des Gleitkissens an der Auflagerfläche 14 des l'eils 10 mit der vom Dichtungsring 4-2 begrenzten Beaufschlagungskammer.

Kin weiterer Vorteil der Ausführung des Gleitkissens nach der Erfindung besteht darin, daß die Lagerflächen nur glatt und eben zu sein brauchen, nicht aber eine genaue Ausrichtung benötigen, weil das Gleitkissen durch die Nachgiebigkeit der in seiner Unterfläche befindlichen Abdichtung mittels des O-Ringes 42 auch bei Üngenauigkeiten in der Ausrichtung mit den oberen Diohtrippen 34 und J6 in der Anlagestellung am Gehäusekopf 12 verbleibt.

Sollten Schmutz oder Abriebteilchen in das Gleitkissen eindringen, so werden sie vornehmlich in den Kunststoff der verhältnismäßig weichen Dichtplatte 28 eingebettet, so daß die Lagerflachen gegen Beschädigung und Abrieb durch solche Teilchen geschützt sind.

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Fällt die Drucknilttelbeaufsehlagung aus Irgend einem Grunde aus, so wird das Gleitkissen 16 zwar von dem Gehäusekopf 12 gegen die Auflagerfläche 1*J- gedrückt, doch sorgt der O-Ring 42 dafür, daß
der Gehäusekopf 12 an der Dichtplatte 28 aus Kunststoff abgestützt bleibt und keine Beschädigung der metallischen Gleitflächen eintreten kann.

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Claims

Patentansprüche:

1. Gleitkissen für druckmittelbeaufschlagte Lager mit ebenen Lagerflächen, bestehend aus einer zwischen den Lagerflächen angeordneten, hydrostatisch beaufschlagten Platte, die an einer der ebenen Lagerflächen gegen Verschiebung in der Bewegungsrichtung der gelagerten Teile gesichert ist, mit einer ihrer Hauptflächen über einer Druckmitte!zuführungsleitung liegt und einen in die andere Hauptfläche mündenden Druckmitteldurchlaß enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Kissenplatte (26) an ihren beiden Hauptflachen mit randnahen ümfangsdichtungen (3^,3ό;**2) versehen ist, von diesen Ümfangsdichtungen eingefaßte Oberflächenrertiefungen (30,38) aufweist, in die der Druckmitteldurchlaß (36) mündet, mit ihren beiden Hauptflächen den ebenen Lagerflächen anliegend und unversenkt zugekehrt und an einer der ebenen Lagerflächen durch daran aufliegend befestigte ündanschläge (18,20) gegen Verschiebungen in der Bewegungsrichtung gelagerten Teile (10,12) gehaltert ist.

2. Gleitkissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daü die starre Kissenplatte (26) an ihrer einen Hauptfläche mit einer außenseitig vertieften Dichtplatte (26) bekleidet 1st, die an ihrem fland mit die Hauptflächenvertiefung (30) umschließenden, flachen Dichtrippen (3^»3&) versehen ist.

3. Gleitkissen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Kissenplatte (26) an einer ihrer Hauptflächen eine zwischen zwei randnahen ümfangsdichtungen (3^,36) befindliche Umfangsnut (32) aufweist, die mit einer Druckmittelabflußleitung 50) versehen ist.

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4. Gleitkissen nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Bekleidung der einen Hauptfläche der starren Kissenplatte (26) dienende richtplatte (28) aus abriebfestem Kunststoff, z.B. aus JNylon besteht.

5· Gleitkissen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Kissenplatte (2b) an ihrer der bekleideten Hauptfläche abgekehrten Seite mit einem in eine Umfangsnut (4Q) eingelagerten Dichtungsring (42) aus gummielastischem Werkstoff versehen ist.

6. Gleitkissen nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring durch einen aus der Umfangsnut (4-0) hervorstehenden, an sich bekannten u-Ring (4-2) gebildet ist.

?. Gleitkissen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Dichtungsring (42) eingefaßte riauptflächenvertiefung (38) des Gleitkissens fläehenmäßig größer ist als die von den Dichtrippen (34,36) begrenzte riauptflächenvertiefung (30) der Bekleidungsplatte (2b).

8, Gleitkissen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem eingelagerten Dicntungsring (42) versehene Hauptfläche des Gleitkissens der eoenen Auflagerfläche (14) des unteren Lagerteils (lü) zugekehrt ist.

9. Gleitkissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Halterung des Gleitkissens (16) dienenden findanschläge (18,20) mit die Kissenplatte (26) beidseitig umfassenden iSnetanschlägen versehen sind und der eine endanschlag (20) durch einen die Kante der Auflagerfläche (14) umgreifenden Anschlagwinkel mit stirnseitig angeordneten Befestigungsschrauben (24) gebildet ist.

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