CH549736A - Selbstdruckerzeugendes axial-gasschwebelager. - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung betrifft ein selbstdruckerzeugendes Axial Gasschwebelager mit einem hinsichtlich eines Widerlagerkörpers um eine Achse drehbaren Lagerkörper, die je einander eine Lagerfläche zukehren, wobei eine der Lagerflächen mit einer Anzahl im wesentlichen in radialer Richtung verlaufender Rillen und mit Dichtungszonen versehen ist.



   Bekannte selbstdruckerzeugende Axial-Gasschwebelager erzeugen beim Hochlaufen aus dem Stillstand und beim Auslaufen zum Stillstand, d. h. bei geringen Drehzahlen des Lagerkörpers, zwischen Lager- und Widerlagerkörper einen Gasdruck, der zu gering ist, um die Trennung zwischen beiden unter Last aufrechtzuerhalten. Der Lagerkörper löst sich nämlich erst bei einem bestimmten Druck bzw. Drehzahl vom Widerlagerkörper ab. Es tritt daher in den genannten Betriebsphasen des Schwebelagers Reibung und Verschleiss der Lagerflächen auf, und die Lebensdauer des Lagers ist dadurch gering. Es ist daher notwendig, sehr verschleissfeste Werkstoffe zu verwenden; diese sind aber teuer und schwer bearbeitbar.

  Es ist auch möglich, das Lager so zu bemessen, dass der Lagerkörper sich bereits bei einer sehr geringen Drehzahl vom Widerlagerkörper löst; dies erfordert jedoch eine ausserordentlich präzise und daher teure Herstellung.



   Die Erfindung bezweckt, die genannten Nachteile zu umgehen und ein Axial-Gasschwebelager der eingangs definierten Gattung zu schaffen, bei dem in allen Betriebsphasen keine Reibung und kein Verschleiss auftreten und teure Werkstoffe und eine Sonderanfertigung vermeidbar sind. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass der Widerlagerkörper mit mindestens einem in eine Dichtungszone ausmündenden, mit einem Druckgas speisbaren Zufuhrkanal versehen ist.



   Wenn das Schwebelager keine Wellendurchführung aufweist, verläuft ein Zufuhrkanal vorteilhaft im wesentlichen koaxial zur Drehachse des Lagerkörpers.



   Sind mehrere Zufuhrkanäle vorgesehen, so kann zumindest ein Teil davon auf einem zur Drehachse konzentrischen Kreis liegen.



   Wenn das Lager eine Wellendurchführung aufweist, kann jeder Zufuhrkanal in die Dichtungszone zwischen je zwei Rillen ausmünden.



   Der Erfindungsgegenstand wird anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Schwebelager gemäss der Erfindung;
Fig. la ein gegenüber Fig. 1 abgewandeltes Lager;
Fig. 2 eine Draufsicht in der Richtung II-II in Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt eines Schwebelagers mit einer Wellendurchführung;
Fig. 4 eine Draufsicht in der Richtung IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 eine Draufsicht auf den Widerlagerkörper eines Fischgrätenlagers gemäss der Erfindung;
Fig. 6 eine Draufsicht auf den Widerlagerkörper eines Stufen- oder Keillagers;
Fig. 7a einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6 im Falle eines Stufenlagers;
Fig. 7b einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6 im Falle eines Keillagers.



   Das Lager gemäss Fig. 1, 2 weist einen Lagerkörper 1 auf, der um eine Achse 2 hinsichtlich eines Widerlagerkörpers 3 drehbar ist.   D@@@feil    deutet die Drehrichtung des Lagerkörpers an. Die Lagerfläche 4 des Widerlagerkörpers 3 weist in bekannter Weise eine Anzahl Spiralrillen 5 und Dichtungszonen 6 auf, d. h. Zonen der Lagerfläche 4, in denen sich beim Betrieb des Lagers ein kleiner Spalt 7 zwischen dieser Lagerfläche und dem Lagerkörper bildet. Der Widerlagerkörper ist mit einem zur Drehachse 2 koaxial verlaufenden Zufuhrkanal 8 versehen, der in die Lagerfläche 4 ausmündet. Der Zufuhrkanal 8 ist über ein Ventil 9 mit einer Quelle 10 mit Druckgas, z. B. Druckluft, verbunden. Der Zufuhrkanal 8 weist an der Ausmündung in der Lagerfläche eine Vergrösserung 11 auf.



   Vor dem Hochlaufen des Lagerkörpers aus dem Stillstand wird das Ventil 9 geöffnet, so dass Druckgas aus der Quelle 10 zwischen dem Lagerkörper 1 und Widerlagerkörper 3 geleitet wird und diese durch einen Spalt 7 voneinander getrennt werden. Die Ventilstellung wird so gewählt. dass der resultierende Spalt 7 eine ausreichende Breite aufweist, um Reibung und Verschleiss beim Hochlaufen zu vermeiden. Nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl des Lagerkörpers, wobei der vom Lager im Spalt selbst erzeugte Druck gross genug ist, um Berührungsfreiheit zwischen Lager- und Widerlagerkörper zu gewährleisten, kann das Ventil geschlossen werden. Kurz vor dem Schliessen des Ventils wird der Spalt somit gebildet durch die Kombination der Wirkung des von aussen zugeführten und des selbsterzeugten Druckes. Der beschriebene Vorgang ereignet sich auch beim Auslaufen zum Stillstand des Lagerkörpers.



  In diesem Fall wird, sobald die Drehzahl des Lagerkörpers auf einen Wert gesunken ist, wobei der selbsterzeugte Druck eine Trennung zwischen Lagerkörper und Widerlagerkörper nicht mehr gewährleistet, das Ventil 9   geöffnet.   so dass Druckgas in den Spalt 7 strömt und die Trennung aufrechterhält, bis der Lagerkörper zum Stillstand gekommen ist. Daraufhin wird das Ventil 9 wieder geschlossen. Die Betätigung des Ventils geschieht in Abhängigkeit der Drehzahl des Lagerkörpers 1.



  Dazu ist das Ventil 9 mit einem Regler 9 verbunden, dessen Eingangssignal der Drehzahl des Lagerkörpers entspricht und dessen Ausgangssignal die Stellgrösse des Ventils bestimmt.



   Fig. la zeigt ein Schwebelager. wobei nicht der Widerlagerkörper 12, sondern der Lagerkörper 13 mit Spiralrillen 13 versehen ist.



   Die Anordnung des Zufuhrkanals 14 ist dieselbe wie für die Fig. 1, 2 beschrieben; dasselbe gilt für die Arbeitsweise des Schwebelagers.



   Die Fig. 3, 4 zeigen ein Schwebelager mit einem Widerlagerkörper 15 mit einer Bohrung 16 für die Durchführung einer Welle 17, die einen Lagerkörper in der Form eines Bundes 18 aufweist. Der Widerlagerkörper ist mit einer Anzahl gleichmässig über seine Lagerfläche 19 verteilte Spiralrillen 20 versehen.



   Der Widerlagerkörper ist mit einer Anzahl Zufuhrkanälen 21 versehen, dessen Mündungen auf einem zur Drehachse des Lagerkörpers konzentrischen Kreis liegen, der sich zwischen der Bohrung 16 und dem Ende   22    einer jeden Spiralrille 20 erstreckt. Alle Zufuhrkanäle münden einerseits an der Lagerfläche 19 des Widerlagerkörpers aus. andererseits in einem Sammelraum 23, der im Widerlagerkörper gebildet ist. Der Raum 23 ist über eine Leitung 24 und ein Ventil 25 mit einer Quelle 26 eines Druckgases verbunden. Die Arbeitsweise des Lagers beim Hochlaufen, Normalbetrieb und Auslaufen ist dieselbe wie oben für die Fig. 1, 2 beschrieben.



   Fig. 5 zeigt einen Widerlagerkörper 30 eines Schwebelagers in der Ausführungsform eines Fischgrätenlagers. Der Widerlagerkörper 30 ist mit einer Bohrung 31 für eine Welle 32 versehen. Jede Spiralrille 33 (von denen nur einige gezeichnet sind) in der Lagerfläche 34 des Widerlagerkörpers besteht aus zwei Teilrillen 35 und 36, die in entgegengesetzter Richtung verlaufen. Die Punkte der Richtungsänderung der Teilrillen sind mit 37 und 38 bezeichnet. Die Spiralrillen 33 fangen am Rand der Bohrung 31 an. Zwischen je zwei Spiralrillen befindet sich ein Zufuhrkanal 39 für Druckgas, der in die Lagerfläche 34 ausmündet. Die Mündungen aller Zufuhrkanäle liegen auf einem Kreis, der die Punkte 37, 38 der Richtungsänderung der Teilrillen enthält.

  Alle Zufuhrkanäle sind mit einem Raum im Widerlagerkörper verbunden, der über ein Ventil mit einer   Quelle für Druckgas verbunden ist, wie schon oben für die Fig. 3, 4 beschrieben und gezeigt. Die Lage des Kreises ist nicht auf die beschriebene beschränkt; der Kreis kann auch einen anderen, z. B. kleineren Radius zum Mittelpunkt des Widerlagerkörpers haben. Die Arbeitsweise des Fischgrätenlagers ist dieselbe wie bereits für die Fig. 1 und 2 erklärt.



   Fig. 6 zeigt einen Widerlagerkörper eines Schwebelagers in der Ausführung eines Stufenlagers oder eines Keillagers. In der Ausführungsform eines Stufenlagers (Fig. 7a) ist eine Lagerfläche 45 des Widerlagerkörpers 46 mit einer Anzahl radial verlaufender Rillen 47 versehen. Wie ersichtlich, weist jede Rille 47 zwei Teilrillen 48 und 49 unterschiedlicher Tiefe auf. Jede Dichtungszone 50 zwischen zwei Rillen ist mit einem Zufuhrkanal 51 für Druckgas versehen. Auch die Zufuhrkanäle 51 sind über einen Sammelraum und ein Ventil mit einer Quelle für Druckfluid verbunden, wie oben für Fig. 3, 4 beschrieben und gezeigt.



   Fig. 7b zeigt die Form der Rillen im Widerlagerkörper für ein Keillager. Hier schliesst sich bei jeder Rille 55 eine schmale Teilrille 56 einer breiteren, schräglaufenden Teilrille 57 an. In jede Dichtungszone 58 endet ein Zufuhrkanal 59 für Druckgas. Die Mündungen der Zufuhrkanäle liegen auf einem zum Mittelpunkt des Lagers konzentrischen Kreis. Auch diese Zufuhrkanäle 59 sind über einen Sammelraum und ein Ventil mit einer (nicht gezeichneten) Druckgasquelle verbunden. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Selbstdruckerzeugendes Axial-Gasschwebelager mit einem hinsichtlich eines Widerlagerkörpers um eine Achse drehbaren Lagerkörper, die je einander eine Lagerfläche zukehren, wobei eine der Lagerflächen mit von innen nach aussen verlaufenden Rillen und mit Dichtungszonen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerlagerkörper (3, 12,15, 30, 46) mit mindestens einem in einer Dichtungszone (16, 19, 50, 58) ausmündenden, mit einem Druckgas speisbaren Zufuhrkanal (8, 14, 21, 39, 51, 59) versehen ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Lager nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zufuhrkanal (8,14) im wesentlichen koaxial zur Drehachse (2) des Lagerkörpers (1, 13) verläuft.

   2. Lager nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungen mehrerer Zufuhrkanäle (21, 39, 51, 59) auf einem zur Drehachse konzentrischen Kreis liegen.

   3. Lager nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zufuhrkanal (39, 51, 59) in die Dichtungszone (50, 58) zwischen je zwei Rillen (47, 55) ausmündet.

   4. Lager nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 2-3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelvorrichtung (9, 9') vorgesehen ist, die den Druck des zugeführten Druckgases in Abhängigkeit von der Drehzahl des Lagerkörpers (1) regelt.