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Statisches Gleitlager Die Erfindung betrifft ein statisches, insbesondere
mit Gas geschmiertes Gleitlager in Form eines Querlagers mit vorzugsweise tadial
gerichteten, in eine Zylinderbüchse eingearbeiteten Stauräumen, welche über eine
gemeinsame oder mehrere Drosselställen mit einem ringförmigen, durch die Zylinderbüchse
sowie eine sich gegen deren Oberfläche legende Muffe gebildeten Druckraum in Verbindung
stehen, wobei die Berührungsfläche Muffe-Zylinderbüchse gasdicht nach außen abgedichtet
ist und die Stauräume gegenüber dem Druckraum axial versetzt sind.
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Es sind bereits Gleitlager der erwähnten Art bekannt (deutsche Patentschrift
951324), bei denen die Drosselstellen entweder durch eine mit einem Loch
versehene Scheibe oder durch einen Zapfen, der mit mehreren Längsnuten versehen
ist, gebildet werden. Für die Drosselstellen werden somit zusätzliche und bei ihrer
Kleinheit empfindliche Bauelemente benötigt, zu deren Herstellung wiederum Toleranzen
für den Einbau und für die Bemessung des Drosseleffektes nötig werden. Hinsichtlich
Austauschbarkeit, eventueller Reinigung und Nachbearbeitung ergeben sich weitere
Schwierigkeiten. Das bekannte Lager ist daher kompliziert im Aufbau, teuer in der
Herstellung und wenig betriebssicher.
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Es ist weiterhin bekannt, die Drosselung des Schmiermittels in feinen
Bohrungen oder Nuten (deutsche Patentschrift 837 026) oder in engen Ringspalten
(deutsche Patentschrift 831045) durchzuführen. Die Fertigung derart feiner
Drosselbohrungen bzw. Drosselspalte ist jedoch verhältnismäßig teuer und kompliziert.
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Es ist -auch bekannt (USA.-Patentschrift 2 683 635),
die Drosselung
des Schmiermittels in Bauteilen aus porösem Material durchzuführen. Diese Bauteile
sind dabei jeweils zwischen dem Lagerspaltraum und dem Druckraum angeordnet, so
daß das Schmiermittel direkt vom Druckraum durch das poröse Material in den Lagerspalt
strömt.
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Andererseits ist auch vorgeschlagen, mikroporöses Material nicht unmittelbar
am Lagerspalt, sondem über Stauräume mit diesem in Verbindung stehend anzuordnen.
Derartige, mikroporöses Material zur Drosselung des Schmiermittels benutzende Lager
besitzen zwar hinsichtlich Tragfähigkeit gute Eigenschaften, bereiten jedoch ebenfalls
herstellungs# und kostenmäßig noch Schwierigkeiten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch vorteilhafte Ausbildung
der Drosselstellen ein statisches, insbesondere mit Gas geschmiertes Gleitlager
zu schaffen, welches gegenüber den bekannten Gleitlagem bei möglichst einfachem
Aufbau und zumindest gleicher Tragfähigkeit wesentlich billiger herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Drosselstellen durch geringfügige
Materialabtragung an der Berührungsfläche Muffe-Zylinderbüchse zwischen dem Druckraum
und den Stauräumen ge-
bildet sind.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Drosselstellen gestattet es, statische,
insbesondere mit Gas geschmierte Gleitlager mit einerhohen Tragfähigkeit wesentlich.
einfacher und billiger herzustellen.
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Die Zylinderbüchse kann entsprechend verschiedener Ausgestaltungen
der Erfindung entweder als Kolbenhemd ausgebildet oder zur Aufnahme einer Welle
eingerichtet sein, wobei sich die Muffe im ersteren Fall gegen die Innenflächen
des Kolbenhemdes legt. und im zweiten Fall die Außenfläche der Zylinderbüchse umschließt.
In jedem Fall wird die Berührungsfläche Muffe-Zylinderbüchse nach außen gasdicht
abgeschlossen7, damit das unter Druck stehende Schmiermittel nur über die Lagerfl
äche abströmen kann, Gemäß einer weiteren Ausbildung des Erfmdungsgedankens, wird
die Materialabtragung entweder durch. Schaben oder Drehen hergestellt.
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Vorteilhaft wird die Materialabtragung in dem Fall, wo die Zylinderbüchse
als Kolbenhemd ausgebildet ist, auf der Muffe und in dem Fall, wo die Innenfläche
der Zylinderbüchse zur Aufnahme einer Welle eingerichtet ist, auf der Zylinderbüchse
vorgesehen. In beiden Fällen ist dann die Materialabtraguno, leichter herzustellen,
da jeweils die leicht zugängliche Außenfläche der Muffe oder Zylinderbüchse bearbeitet
werden muß.
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Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens,
kann die Eindrehung exzentrisch vorgesehen werden, wobei die tiefere Eindrehung
auf der belasteten Lagerseite. angeordnet ist. Daraus ergibt sich auf der belasteten
Lagerseite eine weniger starke Drosselung des Schmiermittels, so daß das Lager höher
belastet werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in
den Zeichnungen schematisch dargestelli und im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt, F
i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II von Fig. 1,
Fig.3 ein abgeändertes
Ausführungsbeispietder Erfindung im Längsschnitt, F i g. 4 ein äbgeändertes
Ausführungsbälspiel der Erfindung im Schnitt ähnlich F i g. 2, F i
g. 5 den Druckaufbau in einem Gleitlager nach der Erfindung in schematischer
Darstellung, . F'ig. 6-ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der Erfindung
im Längsschnitt, F i g. 7 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erßlidung in
Anwendung auf einen Kolben in Seitenansicht, F i g. 8 den Kolben von F i
g. 7 in Schnittdarstellung.
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Das in F i g. 1 gezeigte Gleitlager besteht aus einer Zylinderbüchse
1, welche radial gerichtete, als Stauräume dienende Bohrungen 2 aufweist.
Die Innenfläche der Zylinderbüchse 1 nimmt eine Welle 3 auf, während
die Außenfläche von einer gasdicht anliegenden Muffe 4 umschlossen ist. Durch einen
Ring 5 sowie eine Anzahl von Zugschrauben 6 ist die Muffe 4 auf der Zylinderbüchse
1 festgehalten. Eine gasdichte Anlage der Zylinderbüchse 1 und der
Muffe 4 bzw. des Ringes 5 wird durch Dichtringe 7
und 8 erzielt.
Die Innenfläche der Muffe 4 weist einen ringförnnigen Druckraum 9 auf, welcher
z. B. durch eine Eindrehung hergestellt ist. Der Druckraum wird über eine Leitung
10 mit Gas versorgt. Auf der Außenfläche der Zylinderbüchse 1 ist
zwischen dem ringförmigen Druckraum 9 und den gegenüber diesem axial versetzten
Staubohrungen durch Abdrehen eine geringe Schicht Material abgenommen, so daß ein
ringförmiger Schlitz 11 entsteht, welcher als Drosselstelle wirkt.
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Im Betrieb strömt das Gas von dem Druckraum. 9
-über den Drosselspalt
11 in die Staubohrungen 2 und entweicht durch den Lagerspalt 12 ins Freie.
Der Vorteil der beschriebenen Ausführungsform besteht in der einteiligen Ausführung
der Zylinderbüchse 1.
Radiale Versetzungen einzelzLer Büchsenteile können
hierbei also nicht auftreten.
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Bei dem abgeänderten Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist
zu jeder Stauraumbahrung 2 eine Zuger hörige Drosselstelle 13 vorgesehen,
welche mit dem Druckraum 9 in Verbindung steht. Der sonstige Aufbau entspricht
dem Ausführungsbeispiel von F i g. 1.
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Wirkt bei dem Ausführungsbeispiel von F i g. 1
auf die Welle
3 eine Kraft G nach unten, so vergrößert sich der Lagerspalt oben
um einen Betrag e, während er sich auf der Unterseite der Zylinderbüchse
1 um diesen Betrag vermindert. Als Folge davon entsteht an den Stauraumbohrungen
2 auf der Unterseite der Zylinderbüchse 1 ein stärkerer Druck als auf der
Oberseite. Dieser verstärkte Druck der unteren Stauraumbohrungen sucht der exzentrischen
Verschiebung e der Welle 3 entgegenzuwirken. Da andererseits jedoch die Stauraumbohrungen
2 durch den gemeinsamen ringförmigen Drosselspalt 11 miteinander in Verbindung stehen,
wird der an sich erwünschte verstärkte Gasdruck an der Unterseite der Welle
3 durch eine Kurzschlußströmung abgebaut. Bei dem Ausführungsbeispiel nach
F i g. 3 hingegen kann Ane derartige Kurzschlußströmung nicht stattfinden,
da zu jeder Stauraumbohrung 2 eine eigene Drosselstelle 13 gehört. Durch
die Vermeidung einer ,Kurzschl-u#ßs4römuie bei, dem> -Lager -nach F-i
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Ünn, aaber eine- größere Tragfähigkeit als #bei deni Lager--iiäüh-F'i-g'
i- #rAle#W-7 eri Deng - An er-erse its - -- Je- * doch ist das Ausführungsbeispiel
nach F i g. 1 billiger bergtellbar.
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B -ei dem Ausführungsbeispiel von F i g. 4 ist auf dem Außenumfang
der Zylinderbüchse 1 von dem Druckraum 9 bis zu den Staubohrungen
2 durch exzentrisches Abdrehen einer dünnen Schicht Material ein ringförin#ger Drosselsp-a.lt_14
angebracht, dessen Querschnitt auf der oberen unbelasteten Lagerseite kleiner als
auf der -unteren belasteten ist. Dadurch kann trotz leichter Herstellbarkeit der
Drosselstelle 14 eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel von F i g. 1 erhöhte
Belastbarkeit des Lagers erreicht werden.
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In F i g. 5 ist der Verlauf des Gasdrucks in einem Lager nach
der Erfindung durch die Isobaren 15
dargestellt. An den Stimflächen
des Lagers ähnelt der Druckverlauf ersichtlich demjenigen eines der bekannten Ringspaltlager.
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Bei der in F i g. 6 gezeigten abgeänderten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Lagers ist die besonders lang ausgeführte Zylinderbüchse
1 in be-
stimmten axialen Abständen mit mehreren Gruppen. von
Stauräumen 2 a, 2 b und 2 c sowie mehreren zugehörigen Gruppen von
Druckräumen 9 a, 9 b und 9 c
sowie Drosselstellen11a,
llb und llc versehen. Zwischen den Gruppen von Stauräumen 2 a, 2 b, 2
c
sind Ringkanäle 16 in die Zylinderbüchse eingearbeitet, welche zur Gasabfährung
dienen und mit einer gemeinsamen Auslaßbohrung 17 verbunden sind. Dadurch
ist es auch bei langen Zylinderbüchsen 1 möglich, annähernd gleiche Druckverhältnisse
aufrechtzuerhalten.
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F i g. 7 und 8 zeigen eine übertragung des Erfindungsgedankens
auf doppeltwirkende Kolbenmaschinen. Ein in einem Zylinder 18 hin- und herbewegter
Kolben 19 ist ähnlich wie die Zylinderbüchse 1 in F i g. 1
mit Gruppen von Stauraumbohrungen 2 a, 2 b
und 2 c sowie Ringkanälen
16 zur Gasabführung versehen, welche über Bohrungen 20 mit einer gemeinsamen
Gasabführung 17 verbunden sind. An der einen Stirnfläche des Kolbens
19 ist in an sich bekannter Weise eine Kolbenstange 21 angebracht. Eine mit
Bohrungen 22 a, 22 b und 22 c sowie Drosselstellen 11 a,
11 b und 11 c versehene Muffe 23 legt sich gasdicht
gegen die Innenfläche eines Kolbenheindes 24. Im Kolbeninneren ist ein gemeinsamer
Druckraum 25 vorgesehen, welcher über als Rückschlagventile ausgebildete
Absperrorgane 26 und 27
mit dem Zylinderraum in Verbindung steht, Die
ge-
meinsame Auslaßbohrung 17 steht mit dem Zylinderrauni durch Absperrorgane
28 und 29 in Verbindung, welche entgegengesetzt wie die Absperrorgane,
26 und 27 wirken. Die übrigen Bauteile des Kolbens sind mit den gleichen
Bezugsziffern wie in F i g. 6
versehen.
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Bei einer Hin- und Herbewegung des Kolbens 19
öffnen sich die
Absperrorgane 26 und 27 bei einem auf die betreffende Stirnfläche
des Kolbens wirkenden Gasdruck. In dem Druckraum 25 herrscht dann'-ein überdruck,
welcher über die Bohrungen 22a, 22 b und 22 c, die Drosselstellen
11 a, 11 b und 11 c,
die Stauraumbohrungen
2 a, 2 b un d 2 c, den Lagerspalt
12, die
Ringkanäle 16 und die Bahrungen 20 in die Auslaßbohrung 17 entweichen.
Ein Teil des Gases tritt auch unmittelbar aus dem Lagerspalt 12 in den Zylinderraum
an einer der beiden Stirnflächen des Kolbens 19 aus. Bei Vorliegen eines
genügenden Überdruckes in der Auslaßbohrung 17 öffnet eines der Absperrorgane
28 bzw. 29 an der Stimfläche des Kolbens, auf welche ein geringerer Außendruck
wirkt. Auf diese Weise werden die stärksten zentrierenden Tragkräfte in der Nähe
der Totpunktlagen, d. h. also bei Kompressionsende erzielt. Durch die Absperrorgane
26 und 27 bleibt der Druck in der Mittelstellung des Kolbenhubes noch
länger erhalten als in den Hubräumen über den Stirnflächen des Kolbens
19, so daß auch dann noch genügend Druck in dem Druckraum 25 vorhanden
ist, wenn in den Hubräumen kein überdruck herrscht.
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Die beschriebenen Lager können auch als Wellendichtungen verwendet
werden. Ferner kann statt der Gassehniierung auch Flüssigkeitsschmierung vorgesehen
sein.
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Es ist auch möglich, statt Verwendung des gasgeschmierten Kolbens
19 von F i g. 7 und 8 die Kolbenstange 21 in einem der Lager
nach F i g. 1 bis 4 und 6 zu führen.