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Axialdruckla#.,er Die Erfindung betrifft ein Axialdrucklager mit einem
Auflager, beispielsweise einem Trag- oder Lager" ring der ringförmig angeordnet
eine Reihe einzelner Druck- oder Lagersteine aufnimmt, deren Stirnflächeng die im
f.olgenden als Arbeitsflächen bezeichnet werden,
ringförmige Lagerfläche eines rotierenden Maschinenteils wirkt, die'üblicherweise
die Form eines Kragens oder Bundes aufweist. Im folgenden wird.angenommzan, daß
der Bund fest mit einer Welle verbunden ist, -deren Schub auf den Lagerring zu übertragen
ist. Die Erfindung ist bei allen Axialdrucklagern anwendbar, gleichgültig ob die
Lagersteine im Auflager so gehalten
sind, daß sie unabhängig voneinander
Relativschwenkbewegungen diesen gegenüber ausführen können oder ob sie während des
Betriebes nicht geneigt werden können.
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Derartige Axialdrucklager weIrden mit Flüssigkeiten,-üblicherweise
mit Öl geschmiert, obwohl auch Wasser und andere Flüssigkeiten in einzelnen
Fällen verwendbar sindi Bei ihnen treten Energieverluste infolge der Scherkräfte
im Schmiermittel und weitere als Wirbelverluste bekannte Verluste auf. Hierdurch
wird das Schmiermittel zusätzlich durch die Wärmeentwicklung unter last aufgrund
der Relativbewegung zwischen dem-Lagerring und den-Lagersteinen (zusätzlich zu den
Friktions- und.Wirbelverlusten) erwärmt.
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Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Axialdrucklagers
der genannt4h Bauart, beider die Schmierung des Lagers in der Weise erfolgt, daß
sich niedrigere-Energieverluste ergeben. Die Erfindung betrifft insbesondere, wenn
auch nicht aussöhließli:chg große Axialdrucklager, die mit hohen Drehzahlen von
bis zu über 1500 Umdr./min umlaufen.
Ein erfindungsgemäßes
Axialdrucklager weist einen lagerring mit einer Reihe einzelner Lagersteinel deren
Arbeitsflächenvorder- und-hinterkanten :in -Umfangsrichtung voneinander durch Zwischenräume
getrennt sind, sQwie Schmiermittelaufgeber zur Zufuhr von Schmiermittel zu den Lagersteinen
auf, die das Schmiermittel über die ganze Tiefe der Vorderkante jedes einzelnen
Lagersteins zugeben, so daß das Schmiermittel zwischen den Lagersteinvorderkanten
und dem Lagerring über deren ganze Breite-zuströmen kann.
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Vorteilhafterweise sind ferner Schmiermittelabstteffer vorgesehen,
um die Schmiermittelströmung von dee;--Rückkante jedes-Lagersteins zur Vorder-#kante
des nächsten lagersteins so zu beschleunigen, daß Sckmierflüssigkelt, die zwischen
der Ärbeitsflächi des einen Iiggersteins und dem Lagerbund durchgetreten ist$ nicht
direkt in den Zwischenraum zwischen der Arbeitsfläche des nächsten lagersteine und
den lagerbund eintritt.
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Vorteilhaft ist.es, wenn derartige Schmiermittelabstreifer eine Kante
etwa in der Ebene der Arbeitsflächen der lagersteine aufweisen. In diesem Fall wird
die Abstreiferkante zweelmässig durch eine Abstreiferkante einer Auflage aus Weisämetalloder-einem
anderen relativ weichen Lagermetall gebildet.
Die Abstreiferflächen
können die eines Bauteils sein, das zwischen der Rückkante-des einen Lagersteins
und der Vorderkante des folgenden Lagersteins angeordnet ist,-das, einen oder mehrere
Austrittskanäle hat, durch die das Schmiermittel in-den Raum unmittelbar vor die--Vorderkante
des-i#ächstä ii Lagersteins und gegen d.iese---gerichtet werden-kann. In jedem Fall
muß daz Sc-hmiermittel in-diesen Zwischenraum mittels eines-Schlitzes
, oder einer'Aussparung u - nd/oder einer Anzahl auseinanderliegender
Austrittsöffnungen eingebracht-werden,- Ein-derartiger Austrittsschlitz kann als
Rezess in der der Abstreifkante des Abstreifers gegenüberliegenden Kante eingeformt
sein. Es ist ferner-Vorteilhaftg daß der Abstreifer einen oder mehrere radiale Kanäle
aufweist, durch die das von der Lagerbundfläch.e abgestreifte Schmiermittel- radial
nach aussen von den rotierenden Teilen wegströme>n muß. Hierzu kann ein-am Umfang
des Lagerrings angeordnetes Austragsrohr vorgesehen sein, um die S-chmierflüss-igkeit
aus den Radialkanälen aufzunehmen und wegzufÜhren. Ferner sind Abweiseplatten vorteilhaft,
die außen um die'-kreisförmig angeordneten Lagersteine herum liegen. Sie -sind dann
so angeordnet, daß sie mit den schrägen Abstreiferkan ten fluchten und so ausgerichtet
sind, daß die vom Lager beispielsweise durch die radialen
Kanäle
nach außen getragene Schmiermittelflüssigkeit am Umlauf.entlang der äußeren Umfangsfläche
von einem Lagerstein zum andern gehindert ist.
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Die Schmiermittelzufuhr zu den Schmiermittelaufgebern und zwischen
die Lag ersteine erfolgt -zweckmäßigerweise durch Kanäle, so daß der-äußere Durchmesser
eines-Solchen Axialdrucklagers gleich de m eines äquivalenten Axialdrucklagers ohne
die spezielle erfindungegemäße Schmiermittelzufuhr ist.
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Die Erfindung ist insbesondere auf die angefülirte Axialdrucklagerart
anwendbar, bei der die Lagersteine in Umfangerichtung mit Abstand voneinander durch
Anachlagstifte gehalten.eind, die gleichzeitig so ausgebildet sein können, daß sie
ein Abheben der Lagersteine von-deren Auflager verhindern. In diesem-Fall-weist
jeder Anschlagstift einen inneren Kanai auf--, der in einer Austrittsöff-hung oder
'in zwei oder mehreren Austrittaöffnungen gegenüber der Vorderkante des entsprechenden
benachbarten Lagersteina enden. Hieirdurch kann die Schmiermittelflüssigkeit durch
die Kanäle in den Stiften und durch die Öffnungen im Kopf der Stifte in Richtung
auf die Vorderkanten *der Lagersteine austreten.
Eine derartige
Anordnung ist insbesondere für kleine Axialdrucklager der beschriebenen Bauart geeignet,
bei denen nur ein begrenzter Raum-zur Verfügung steht. Sind wie bei vielen der beschriebenen
Ausführungsformen die Schmiermittelaufgabe in Teilen angeordnet, die gleichzeitig
als Abstreifer wirken, dann müssen die Schmiermittelaufgeber und Abstreifer nachgiebig
im Adflager gehalten sein, um so sicherzustellen, daß die Abstreiferflächen und/oder
Kanten eng an der Arbeitsfläche des lagerbundes anliegen.
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Die Erfindung wird an einigen vorteilhaften Ausführungsformen im Zusammenhang
mit den Figuren erläutert.
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Es zeigeni Fig. 1 ein erfindungegemäßes Axialdrucklager im
Grundriß, In,dem man den ringförmigen Auflagerring und die Lagersteine sowie die-'Ölaufgebei#
erkennt; Fig.- 2 in perspektivischer Ansicht einen Teil des in Fig. 1 gezeigten
Axialdrucklagers in vergrößertem Maßstabl mit einem nebeneinanderliegenden lagersteinpaar
und einem zugehörigen Schmiermittelaufgeber und -abstreifer zwischen den Lagersteinen;
Fig.
3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3
der Fig. 2 der Ausführungsform,
bei der ein Schmiermittelauf.geber äber einen Lagersteinhaltestift hinwegreicht;
Fig. 4 in Explosionsdarstellung eine weitere Anordnung der Lagerst-eine eines erfindungsgemäßen
Axialdrucklagers mit einer besonderen Ausführungsform der Halterung des Schmiermittelaufgebers-
und abstreifers;-Ilig. 5 in perspektivischer Darstellung einer Ausführungsform
eines Anschlag- und Haltestiftes, der gleichzeitig-als Schmiermittelaufgeber ausgebildet-ist,
und Fig. 6 und 7 perspektivisch und als Qu'erschnitt eineiveitere
Ausführungsform eines kombinierten Anschlagstifts und Schmiermittelaufgebers.
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Das Axialdrucklager der Fig. 19 2 und 3 weist einen
ringförmigen Trag- oder lagerring 1 üblicher Bauform auf, der in bekannter
Weise an einem Bauteil an ,ggbracht.ist auf daß eine Axialschubkraft übertragenwerden
soll. Auf der einen Seite des Lagcrrings 1
mit dem Außenrand IA sind eine
Reihe Lagersteine 2 mit Abstand voneinander in Umfangsrichtung gehalten. Alle Lagersteine
2 sind mit dem Lagerring 1 durch
zwei Haltestifte
3 zwischen jeweils Dene.chbarten Lagersteinen verbunden. Der Stiel
3A reicht in und durch dessen Kopf 4 von der benachbarden Lagerring
1, w.l#I ten Fläche 1A des Lagerrings 1 so weit entfernt ist, daß
er in die Seitenschlitze 5 d,er danebenliegenden Seiten dpr beiden Lagersteine
2.eingreift. Diese Art der Lagersteinhalterung ist in der britischen Patentschrift
Nr. 1 004 733 des gleichen Anmelders beschrieben* -Auf das
in Fig. 1 gezeigte Axialdrucklager wirkt ein rotierendes, nicht dargestelltes
Ieaschinenteill z.B. ein Lagerbund mit einer Welle, dessen.Arbeitsfläche sich in
bekannter Weise auf den Arbeitsflächen der, Lagersteine 2 abstützt.
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Zwischen zwei benachbarten Lagerste inen ist am Auflager
1 ein kombinierter Schmiermittelaufgeber und -abstreifer 6 angebracht,
der na ch oben über den Kopf 4 des danebenliegenden Stiftes, wie in Fig.
3
dargestellt, hinausreicht.>Der Schmiermittelaufgeber hat ein e Vorderkante
7 und einen treppenförmigen Absatz 8, der zusammen mit der.Vorderkante
7 einen radial nach außen gerichteten Kanal 9 mit von innen nach außen
zunehmender Breite bildet.-Die Stufe 8 endet oben in einer Abstreifkante,
die durch die vordere Kante der Abstreiferfläche 10 gebildet ist. Diese kann
mit.Weichmetall beschichtet sein und während des
Betriebes gegen
die gegenüberliegende Lagerbundfläche anliegen, weshalb sie etwa in der gleichen
Ebene wie die Arbeitsfläche der Lagersteine 2 liegt.
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An der Hinterkante der Abstreicherfläche 10 befindet sich eine
radial gerichtete Aussparung 12, in die eine Austrittsöffnung in Form eines Schlitzes
13 mündet, durch die Söhmiermittelflüssigkeit in die Aus.sparung 12 eingeleitet
werden kann,- Die Aussparung 12 ist so geformt und.gerichtet, daß die Schmiermittelflüssigkeit
gegen die-Vorderkante des ihr gegenüberliegenden Lagersteins gerichtet ist.
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Etwa fluchtend mit der radial gerichteten Seitenfläche des Absatzes
8 ist etwa an der radialen Außenseite jedes Lagersteins 2 eine Abweiseplatte
14 angeordnet, die Teil der Halterung des Teils 6 bildet und dazu dient,
wenigstens zum Teil-das von der Rückkante des danehenliegenden Lagersteins kommende
Öl an der Zirkulation entlang des Umfangs des Drucklagers und damit an der
Bildung von Energie,verbrauchenden Wirbeln zu hinderne Die Abweiseplatten 14 dienen
gleichzeitig dazu, das aus den treppenförmigen Kanälen 9 austretende
01
in die Abflußrohre am Lagerumfang, wie sie bei 15 angedeutetsind,
zu leiten, von denen das Öl in eine äußere Hauptablaßleitung 15A strömt,
an das die einzelnen Ablaßrohre 15 angeschlossen sind. In Fig.
1
ist der Vereinfachung wegen nur ein Teil des Rohres 15A
dargestellt.
Das Schmiermittel wird den Schlitzen 13
durch die Kanäle 13A im Lagerring
1, wie in Fig. 3 an-Vedeutet zu£#-eführt.
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CD Z)
Eine alternative Aus#ührungsform, die Fig. 4 als CD Explosionsdarstellung
zeigt, entspricht der Fig. 1
'bis auf konstruktive Einzelheiten der Schmiermittelzufüh,rung
und das..Abstreifers sowie der entsprechenden Modifikationen des Lagerrings. In
der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sind eine Reihe Lagersteine
16
am Lagerring 17 mit Hilfe von Haltestiften gehalten, deren
CD
Köl"fe in Seitenschlitzen 16A der Lagersteine in.gleicher Weise
eingreifen wie die Stifte 3 in die Lagersteine 2, um sie im Lagerring
1 zu halteh; (s. Fig. 19 2 und 3.'. Bei der Ausführtiii>"-s'Lorm'gemäß
Fig. 4 hat der Lage rring jedoch keinen hochstehenden Außenrand. Er ist vielmehr
als flache Platte mit zwischen den Lagersteinen angeordneten Zuführkanälen
18 versehen, an die Ölzuführrohre 1811 an,--"eschlossen sind. In Fig. 4 sind
jeweils nur --in Kanal 18 und ein Rohr 18A gezeigt. Die Kanäle
18 enden in der Unterseite der Radialnut 19 im La.erring
17, in dem im zusaminengebauten Zustand eine Platte 20 2ngeordnet ist, die
einen der Haltestifte 21 aufnimmt, deren Köpfe in die Seitenschlitze 16A der Lagersteine.16
eingreifen.
Die Platte 20 ist in der Ilut 19 mittels durch
die Plattenbohrungen 23 reichender und in die Gewindebohrungen 24 im Lagerring
eingeschraubter Schrauben befestigt.
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Sowohl die Stifte 21 als auch die Platten 20 weisen eine Einlaßöffnung
25 auf die mit dem Kanal 18 in der Nut -19 zusammenwirkt.
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Der kombinierte Schmiermi-1,-telauf,7eber und -abstreifer
26 ist den in den Fig-. 1 - 3 beschriebenen ähnlich. Seine Unterseite
greift in eine Nut 27 im Kopf 22 des Stiftes 21 ein. Das durch den unteren
zen . -tralen Öleinlaßkanal 28, dem das Ül durch den Kanal 18
in der
Nut 19 zufließt, tritt durch den Austrittsschlitz-29 in der Atissparung j0
der Abstreiffläche iihnlich wie auqüer Aussparung 12 des Stifte's nach den Fig.
1 3 auso Da bei dieser Ausführungsform der Tragring 17 eben
ist, trägt das Teil 26 &n seiner radialen Außensei te eine mittels Schraube
32 in der Gewindebo'L2rung 33
befes,tigte Platte 31-, die dazu dient,
eine radiale Verschiebung der Lagersteine 16 nach außen hin zu verhindern.
Die Verbindung zwischen dem Rohr 28 und dem Kanal 25 wird vorzugsweise
mit einem nachgiebigen Diciitungsring 34 abgedichtet, der so-ausgelegt ist, daß
er das Teil 26 nachgiebig an den Lagerbund der
umlaufenden
Welle oder dgl. anpresst, damit-die Abstreiffläche des Teils 26 an die Lagerfläche
des Lagerbundes gedrückt ist.
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Im Betriebszustand wird bei den Ausführungsformen gemäß-der Fig.
1 - 3 und Fig. 4-das Öl in stetigem Strom durch die Schlitze
13 ode r 29 gegen die . # Vorderkante des entsprechenden Lagersteines
2 oder 16 gerichtet. Nachdem das Öl die Arbeitsflächen des Lagersteine
und der Lagerfläche des Lagerbundes passiert hat,. wobei dessen Temperatur aufgrund
hydrodynamischer Wirkung-en erhöht ist, wird es zum größten Teil von der Lagerbundoberfläche
durch die Wischerfläche des folgenden Schmiermittelaufgebers.und Abstreifers
6 oder 26 entfernt und mittels des radialen Kanals 9 in Fig,
1 und der Abweiseplatte 14 in Fig. 2 oder dem entsprechenden radialen Kanafin
Fig. 4 von den'Lagerflächen weggeführt. Auf diese Weise wird das Schmieröl für jeden
Lagerstein einzeln jeder Lagersteinvorderkante zugeführt und zum größten Teil nachdem
es an--dessen- Hinterkan-te wieder auftritt aufgefangen, bevor es zum nächsten Lagerstein
gelangen kann oder irgendwo innerhalb des Lagers zirkulieren und des-halb Turbulenz-
oder Wirbelverl:uste bewirken kann, Bei verschiedenen Anwendungsfällen können die
Rohre 15 und 15A zur Abführung des von der Lagerbundflädhe durch dieWischer
abgestreiften öls i
entfallen. Dann wird das Öl lediglich
in einen das Lager umgebenden Behälter oder, wenn kein unmittelbar anschließender
Behälter vorgesehen werden kann, in den Raum um das Axialdrucklager herum abgelassen.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Modifikation kann man sich
den Lagerring genau so denken wie den Lagerring 17 in Fig. 49 da hier die
Form der Lagersteine den Lagersteinen 16 gemäß Fig. 4 ähnelt. Anstelle des
Schmiermittelaufgeb.ers und -abstreifers sowie der zugehörigen Teile der-Platte
20, des Stifts 219 22, des Teils 26 sowie der Außenplatte 31
wird hier
eine 21atte 34, die in die Nut 19 ebenso wie die Platte 20 passt, verwendet.
An der Platte 34 ist-der Haltestift 35 mit dem Kopf 36 so befestigt,
daß er in die entsprechenden Schlitze 16 der-beiden nebenliegenden Lagersteine
16, wie in Fig. 7 angedeutet, eingreift. Der Stift 35 weistin
seiner Verlängerung 37 seitlich einen halbrunden Schlitz 38
am Umfang
auf, der mit dem Zuführungskanal 39 im -Innern des Stiftes 35 und
durch die Platte 54 mit der Bohrung 25, Figl 4, in Verbindung steht, so daß
er in die Nut 19 an der' gleichen Stelle wie Kanal 18
mündet.
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Bei der Konstruktion gemäß Fig. 5 strömt das Schmiermittel
durch die Kan--,le 18 und 39 aus der
bogenförmigen
Schlitzöffnung 38 in flachem Strahl auf üie #gesamte Länge der Vorderkante
des danebenliegenden Lagersteins 16. Bei dieser Ausführungsform ist kein-Abstreifer
vorgesehen.
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Bei der ähnlichen Äusführängsform. gemäß Fig. 6
ist jeder Stift
40 in einer der Platte j4 ähnlichen Platte befestigt. Er-.hat einen inneren Zuführkanal
41, der sich jedoch zur Außenfläche des Stiftkopfes 42 öffnet. Gleichzeitig weist
er noch eine umlaufende Nut 43 am äußeren Umfang auf. Hierin ist eine U-förmige
Federklammer oder Abdeckkapsel 44 gehalten, die in der Mitte eine einseitige schlitzförmige
Ausprägung 45 aufweist, so daß das durch die Bohrung 41 durchtretende Schmiermittel
aus dieser in flachem Strahl ebenso wie aus dem Austrittsschlitz 38,
Fig-
5, gegen die Vorderkante des Lagersteins gerichtet ist.
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Fig. 7 zeigt einen Haltestift gemäß der Fig. 5
und
6, der sowohl zur Halterung der Lagersteine 16
im Lagerring
17 und-zur Schmierflüssigxeitsaufgabe auf die Vorderkante 16B des entsprechenden
tager-Steine 16 dient. Die Befestigung des Haltestifts 46 gemäß Fig.
7 unterschei-det sich von d er der Fig. 6
insofern, als noch
ein Dichtungsring 47, beispielsweise aus Neopren oder einem ähnlich nachgiebigen
Material, zwischen der Kappe 44 und der Stirnflache. des Stiftkopfes angeordnet
ist.