DE6609100U - Hydrodynamisches wellenlager. - Google Patents

Description

B.2356-3 PG München, 7- Mai 1968

Dr.M- /TO CG 2l5/6O3a

Commissariat ä I⁸Energie «tomique, in Paris /' Frankreich Hydrodynamisches v/ellenlager

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Lager mit glatter Bohrung, das mit einem erheblichen Spiel zwischen der V/elle und dieser Bohrung arbeiten kann, ohne daß, wie bei üblichen Wellenlagern dieser Art, das Austreten von Wirbelerscheinungen bei halber Geschwindigkeit zu befürchten ist.

Bekanntlich ist bei üblichen hydrodynamischen Lagern eine der Bedingungen zur Ausbildung und Erhaltung des tragenden Flüssigkiiitsf ilms zwischen der Welle und dem Lager die Einhaltung eines sehr geringen Spiels in der Größenordnung von einigen Mikron. Aus diesem Grund wird der Betrieb derartiger Lager durch tfärmeausdehnungen erheblich beeinflußt und erschwert» während außerdem die wegen der einzuhaltenden Spiel- und Aasrichtungstoleranzen unabdingbare Präzision der Bearbeitung die Herstellungskosten derartiger Lager stark erhöht.

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Die Erfindung bezweckt ein hydrodynamisches Lager, welches diese Nachteile vermeidet und einen einwandfreien Betrieb mit einem Spiel ermöglicht, das von der gleichen Größenordnung wie das gewöhnlich bei hydrostatischen Lagern vorgesehene Spiel ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein hydrodynamisches Wellenlager gelöst,, das eine zylindrische Hülse mit glatter Innenbohrung besitzt, in der die Welle läuft, welche an ihrer Außenfläche im Bereich des Lagers in regelmäßiger Verteilung um ihre Achse wannenartige Ausnehmungen besitzt, und das ferner eine elastische Dämpfungsvorrichtung zur radialen Dämpfung der zylindrischen Hülse bezüglich des Lagergehäuses aufweist.

Die in der Welle ausgearbeiteten Wannen, welche die Form von Ausnehmungen mit längs des Wellenumfangs gleichmäßig abnehmender Tiefe besitzen, führen so im Zusammenwirken mit der glatten Bohrung der zylindrischen Hülse zur Ausbildung von Flüssigkeitskeilen, welche den Auftrieb und infolgedessen die hydrodynamische Steifheit des Lagers erhöhen, so daß dieses mit einem erheblichen Spiel arbeiten kann. Außerdem und in Kombination mit diesem Merkmal dient die elastische Dämpfungsvorrichtung zur Verhinderung von Schwingungen oder Abprallbewegungen der Welle, welche in einem gewissen Grad wegen der von den Wannen erzeugten Flüssigkeitswirbel oder infolge zufälliger exzentrischer oder Winkelbewegungen der Welle bezüglich der Achse der glatten Hülse des Lagers auftreten könnten. Vorzugsweise kann eine solche elastische Dämpfungsvorrichtung so ausgeführt werden, wie es in der französischen Patentschrift 1 473 193 des Anmelders beschrieben ist.

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Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschreibung einer nur als Beispiel angeführten Ausführungsform, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist. Hierin zeigen :

Fig. 1 einen schematischen axialen Schnitt des hydrodynamischen

Wellenlagers ;
Fig. 2 einen Querschnitt der zu diesem Lager gehörenden Welle in größerem Maßstab.

V/ie in Fig. 1 gezeigt, besitzt das Wellenlager eine zylindrische Hülse 1, deren Innenbohrung vollkommen glatt und vorzugsweise mit einer reibungsvermindernden Schicht (Gleitschicht) 2 geeigneter Dicke, insbesondere auf der Grundlage von Folytetrafluoräthylen (Teflon e.Wz.), versehen ist, die zur Verringerung der Reibungskräfte beim Anlaufen zwischen der sich drehenden Welle 3 und der Bohrung der Hülse dient. Die Hülse 1 ist im Inneren eines Lagergehäuses 4 gehalten, das insbesondere aus einem Träger 5 besteht, an dem mit Schrauben 6 und 7 zwei Kappen und 9 befestigt sind, welche die Hülse 1 von oben und unten einschließen und mit der äußeren Oberfläche derselben auf der einen bzw. anderen Seite eines einen Teil der Hülse bildenden Radialflansches 10 zwei benachbarte Kammern 11 und 12 bilden. Die Kammer H ist gegenüber der das Lager umgebenden Atmosphäre mittels eines zwischen das Ende der Kappe 8 des Gehäuses 4 und die Hülse 1 eingelegten Dichtungsrings 13 isoliert, während die Kammer 12 über einen Durchlaß 14 mit dem zwischen der Welle 3 und der Hülse bestehenden Spiel j in Verbindung steht. Verbindungsbohrungen 15 sind im Radialflansch 10 der Hülse vorgesehen, um die Verbindung zwischen den Kammern 11 und 12 herzustellen.

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Die in Fig. 2 in größerem Maßstab im Querschnitt gezeigte Drehwelle 3 besitzt an ihrer Außenfläche bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel drei wannenartige Vertiefungen. Diese Wannen 16, 17 bzw. 18 sind rings um die Achse der Drehwelle 3 in gleichmäßigen Abständen verteilt, und ihre Höhe ist im wesentlichen gleich der Höhe der Hülse 1, jedoch etwas kleiner. Jede dieser Wannen besitzt die Form einer Ausnehmung in der Oberfläche d£r Welle 3 längs einer axialen Mantellinie derselben, wobei die Tiefe dieser Ausnehmung über den gesamten Bereich der betreffenden Wanne gleichmäßig abnimmt und sich schließlich in die Außenfläche der Welle verläuft.

Außerdem und in Verbindung mit den Wannen in der Drehwelle 3 ist das erfindungsgemäße Lager mit einer elastischen Dämpfungsvorrichtung versehen, die, wie bereits oben angegeben, vorzugsweise von der Art der Dämpfungsvorrichtung der französischen Patentschrift 1 473 193 des Anmelders ist. Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht in diesem Fall die elastische Dämpfungsvorrich-cung aus einem Dichtungsring 19 aus einem geeigneten nachgiebigen Material, insbesondere Kautschuk, der zwischen das Ende des Radialflansches 10 der Hülse 1 und das Lagergehäuse in der Weise eingelegt ist, daß er gegen den Träger 5 drückt, und andererseits zwei Gleitplatten 20, 21, gegen welche die Seitenflächen des Radialflansches 10 reiben, welche zweckmäßigerweise einen geeigneten Überzug 22 bzw. 23 eines geeigneten reibungsverringernden Materials, insbesondere auf der Grundlage von Polytetrafluoräthylen, besitzen.

Die Gleitplatten 20 und 21 bestehen vorzugsweise aus polierrem Stahl oder Bronze und werden cegen den Radialflansch 10 mit einem

genau bestimmten Druck angedrückt, der mittels eines Federrings

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24 erhalten wird, der unter der Wirkung eines in der Kappe 8 angebrachten und in der gewünschten Stellung mittels einer Stellschraube 26 gegenüber der Kappe blockierten Sinstellrings

25 gegen die Gleitplatte 20 gedrückt wird. Die zweite Gleitplatte 21 ruht unmittelbar auf der zweiten Kappe 9, welche das Lager abschließt. Wie in der eben angegebenen französischen Pa<> tentschrift beschrieben, wird die Lagerdämpfung durch Einstellung des Drucks der Gleitplatten gegen den Radialflansch iO der Hülse 1 geregelt, wobei diese Dämpfung durch Vorversuche bestimmt wird, um praktisch jede Möglichkeit von Schwingungen des Lagers infolge zufälliger Exzentrizitäten oder Winkelbewegungen der Drehwelle 3 in der Bohrung der Hülse ι auszuschließen.

Das so ausgebildete hydrodynamische Lager vermeidet infolge der Kombination von Wannen der Drehwelle mit der Dämpfungsvorrichtung der Hülse, in deren Bohrung sich diese Welle dreht, vollständig alle Wirbtölerscheinungen bei halber Geschwindigkeit, und zwar unabhängig von der Größe des Spiels j, das in jedem Fall erheblich größer als bei den üblichen hydrodynamischen Lagern ist. Beispielsweise gewährleistet bei einem derartigen erfindungsgemäßen Lager ein Spiel j von 30 Mikron (statt der bei üblichen Lagern gewöhn?.ich zulässigen 8 Mikron) einen einwandfreien Betrieb. Die elastische Dämpfungsvorrichtung ermöglicht außerdem die Verhinderung von Pral!wirkungen der Flüssigkeitszelle in den Wannen auf die Welle, wodurch die Stabilität gesteigert und eine erheblich höhere kritische Geschwindigkeit ermöglicht wird.

Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen hydrodynamischen Lagers ergibt sich aus der Anordnung der benachbarten Kaüimern 11 und 12 im Inneren des Gehäuses 4- Im Betrieb stellt sich über die gesamte Länge der Bohrung des Lagers im Spiel j eir. Druckgradient ein. Insbesondere im Fall, daß die Kammer 12 mit einer äußeren Pumpe verbunden ist, um in ihr und infolgedessen in der Kammer 11 einen sehr geringen Druck zu erzeugen, kann dieser Druck gegenüber der Umgebung leicht gehalten werden. Das Lager wirkt so im Betrieb, abgesehen von seiner Rolle als Abstützung der Drehwelle, als Labyrinthdichtung, wodurch unabhängig von der Größe des Spiels die Pumpleistung in den Kammern auf einem sehr geringen Wert gehalten werden kann.

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Claims (3)

SCHUTZANSPRÜCHE

1.) Hydrodynamisches Wellenlager, gekennzeichnet durch d;e Kombination einer zylindrischen Hülse (1) mit glatter Innenbohrung, in der sich die Drehwelle (3) dreht, welche an ihrer Außenfläche im Bereich des Lagers und regelmäßig um ihre ^chse verteilt wannenförmige Ausnehmungen (16,17,18) besitzt, und einer elastischen Dämpfungsvorrichtung (19) zur radialen Dämpfung der zylindrischen Hülse bezüglich des Lagergehäuses (4).

2..) Hydrodynamisches v/ellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der wannenförmigen Ausnehmungen (16,17,18) der DrehwelDe ii? wesentlichen gleich der Höhe der Hülse (i) des Lagers ist.

3.) Hydrodynamisches wellenlager nach Anspruch 1, <J_-idurch gekennzeichnet, daß jede wannenförmige Ausnehmung (16,17,18) die Form einer Ausnehmung in der Oberfläche der Drehwelle längs einer Mantellinie derselben besitzt, wobei die Tiefe dieser Ausnehmung gleichmäßig über die Umfangserstreckung der wannenförmigen Ausnehmung abnimmt, bis sie bei der Einmündung in die Außenfläche der Drehwelle den v/ert Null erreicht.

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