Insbesondere bei der Prüfung von Bauteilen, die schwingenden Belastungen mit zum Teil großen Wegamplituden und hohen Frequenzen über einen Zeitraum von mehreren tausend Stunden einer Prüfung unterworfen werden, sowie von sehr steifen Bauteilen, deren Belastung langsam bis zum Bruch gesteigert wird, ist es erforderlich, die Aktoren reibungsfrei zu lagern, damit quasistatische Vorgänge vorliegen und der sogenannte Stick- Slip-Effekt vermieden wird, so dass exakte Messergebnisse vorliegen. Dieser Stick-Slip- Effekt tritt praktisch bei allen berührenden Lagerungen insbesondere bei kleinen Geschwindigkeiten der Bauteile (Aktoren) auf.

Es ist bereits bekannt, eine Welle auf hydrodynamischen Lagern abzustützen. Bei derartigen Lagern baut sich im Spalt zwischen den Lagern und der Welle durch ein zugeführtes Druckmittel ein Keil auf, der von der Welle vor sich her bewegt wird. Dabei können Drücke bis 1500 bar auftreten. Der Zufuhrdruck für das zugeführte Fluid beträgt jedoch maximal 10 bar.

Es sind weiters bereits aerostatische Lager bekannt, bei welchen die Lagerung mittels eines unter Druck zugeführten Gases, vorzugsweise Luft, erfolgt. Hiebei wurde bereits vorgeschlagen, den zu lagernden Bauteil von einer Hülse aus porösem Material zu umgeben, durch welche das Gas hindurchgepresst wird. Der Gasdruck muss hiebei größer sein als der Belastungsdruck, den der zu lagernde Bauteil auf das poröse Material ausübt.

Nachteilig ist bei solchen aerostatischen Lagern, dass die Luft zu schwingen beginnt. Es ist daher erforderlich, das Volumen der Luft, welches die Tragwirkung entfaltet, zu minimieren, um derartige Schwingungen zu vermeiden. Des weiteren besitzt Luft keine Notlaufeigenschaften und die Belastbarkeit derartiger aerostatischer Lager ist sehr gering.

Um eine reibungs-und verschleißfreie Lagerung von Bauteilen zu gewährleisten, sind bereits hydrostatische Lagerungen bekannt, bei welchen die Lagerung mittels eines unter Druck stehenden Fluids erfolgt, das in einem Hohlraum eines Lagerkörpers vorgesehen ist.

Dieser Hohlraum steht mit einer Öffnung für die Zufuhr des Druckfluids in Verbindung und weist an seinen in Richtung der Bauteilachse gegenüberliegenden Begrenzungen Dichtspalte auf, über welche das über die Öffnung zugeführte Druckfluid wieder austreten kann. Bei den bekannten hydrostatischen Lagerungen sind in der Regel vier jeweils um 90° versetzt angeordnete Lagerkörper vorgesehen, es sind aber auch Ausführungen mit drei solcher Lagerkörper bekannt, die um 120° zueinander versetzt angeordnet sind.

Wesentlich ist es bei den bekannten Lagerungen, dass innerhalb des Hohlraumes der erforderliche Druck des Fluids aufrecht erhalten wird. Es soll daher der Druck des Fluids vor den Drosselstellen größer sein als in den Hohlräumen, damit das Funktionieren der

hydrostatischen Lagerung gewährleistet ist, und es müssen die Drosselstellen in Abhängigkeit von den Dichtspalten optimiert werden, so dass ein Gleichgewicht zwischen dem über die Drosselstellen zugeführten Fluid und dem über die Dichtkanten bzw.-spalten abfließenden Fluid besteht. Ist der Durchmesser der Drosselstellen zu groß, so kommt es in der entlasteten Zone, d. h. im Hohlraum, zu keinem Druckabfall und somit auch nicht zum Aufbau eines einer äußeren Last entgegengesetzt wirkenden Druckgradienten. Ist der Durchmesser der Drosselstellen zu klein, so ist bei einer sprunghaften Lastaufbringung die Reaktionsgeschwindigkeit der hydrostatischen Lagerung zu gering und der Bauteil schlägt auf die Wand eines Dichtspaltes auf.

Im unbelasteten Zustand des Bauteiles ist bei exakter Fertigung der Druck in den Hohiräumen aller Lagerkörper gleich groß, so dass ein Gleichgewicht zwischen dem über die Drosselstellen zugeführten Fluid und dem über die Dichtkanten bzw.-spalten abgeführten Fluid besteht. Der Bauteil befindet sich in einer Lage, in welcher die Dichtspalte entlang des gesamten Umfanges des Bauteiles gleich groß sind. Wird jedoch auf dem Bauteil eine Last aufgebracht, so verändert sich die Breite der Dichtspalte entlang des Umfanges des Bauteiles, so dass sich das System nicht mehr im Gleichgewicht befindet und dadurch die Druckverteilung ändert, so dass auch bei Anordnung mehrerer über den Umfang des Bauteiles verteilt angeordneter Lagerkörper mit darin vorgesehenen Hohlräumen in diesen teilweise eine Druckabsenkung, teilweise ein Druckanstieg erfolgt, und zwar so lange, bis durch Zufuhr des Fluids über die Drosselstellen die Druckunterschiede ausgeglichen werden, bis Gleichgewicht mit der äußeren Last herrscht.

Der Druck in einem Hohlraum kann aber nur maximal die Höhe des Druckes vor der Drosselstelle erreichen. In diesem Fall liegt aber keine stabile Lagerung mehr vor.

Nachteilig ist bei den eben beschriebenen bekannten hydrostatischen Lagerungen der aufgrund der engen Toleranzen relativ komplizierte Aufbau und die erforderliche exakte Abstimmung der Drosselstellen und der Dichtspalte sowie des in den Hohlräumen herrschenden Druckes des Druckfluids, so dass derartige hydrostatische Lagerungen im Vergleich zu berührenden Lagerungen wesentlich teurer sind.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine hydrostatische Lagerung für Bauteile zu schaffen, die einfach in ihrem Aufbau und daher wesentlich billiger als die bekannten hydrostatischen Lagerungen ist und bei welcher auch das bei den bekannten Lagerungen bei plötzlicher Belastung auftretende Berühren des Bauteiles vermieden wird. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruches 1 vor. Bei der erfindungsgemäßen Lagerung dringt das unter Druck stehende Fluid durch die Poren des Einsatzteiles hindurch und bildet bei entsprechender Porosität in einer Vielzahl von Miniaturlagertaschen eine hydrostatische Abstützung für den Bauteil. Der poröse druckfluiddurchlässige Einsatzteil bildet somit die erforderliche Drosselstelle, so dass in der Druckfluidzufuhr zum Einsatzteil keine gesonderte

Drosselstelle vorzusehen ist. Die Porosität des Einsatzteiles muss natürlich auf die auftretenden Belastungen und die Größe des Bauteiles abgestimmt werden. Es sind keine Dichtspalte vorhanden, so dass für die Bearbeitung des Lagerkörpers keine großen Passgenauigkeiten einzuhalten sind. Dies ist deshalb der Fall, da der Bauteil bei der erfindungsgemäßen Lagerung vom Einsatzkörper bzw. einer Vielzahl von Miniaturlageraschen getragen wird. Auch bei einer Belastung oder Verformung des Bauteiles und einer dadurch bedingten Verkleinerung des Abstandes vom Einsatzteil wird bei der erfindungsgemäßen Lagerung in diesem Bereich der erforderliche Druck aufgebaut bzw. ein Druckanstieg erreicht und dadurch eine Stabilisierung herbeigeführt.

Vorzugsweise ist der Einsatzteil von einer den Bauteil umgebenden Hülse gebildet, die von einem einen entsprechenden Querschnitt aufweisenden Hohlraum des Lagerkörpers aufgenommen ist, so dass eine über den ganzen Umfang gleichmäßige Lagerung des Bauteiles erfolgt.

Die Zufuhr des Druckfluids zum Einsatzteil aus porösem Material erfolgt hiebei zweckmäßig dadurch, dass in der Wand des Lagerkörpers oder im Einsatzteil selbst, vorzugsweise von Nuten gebildete, Ausnehmungen ausgebildet sind, welche mit der Druckfluidzufuhr in Verbindung stehen bzw. das Druckfluid aufnehmen.

Eine derartige Ausbildung bietet die Möglichkeit, die Ausnehmungen in einzelne Nuten bzw. Abschnitte zu unterteilen, wobei jeder Abschnitt mit der Druckfluidzufuhr in Verbindung steht. Dadurch wird ermöglicht, den Bauteil über seine Längs-und/oder Quererstreckung bei Bedarf mit unterschiedlichen Drücken und somit unterschiedlichen Tragfähigkeiten abzustützen, wobei dort, wo die Unterteilung in die Abschnitte erfolgt, ein Druckausgleich stattfindet kann.

Weiters ermöglicht es die vorliegende Erfindung, den porösen Einsatzteil mit die Wand desselben querenden Sperrschichten zu versehen, und zwar in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung bzw. in Längs-und/oder Querrichtung. Derartige Sperrschichten können beispielweise aus einem in den porösen Einsatzteil in fließfähigem Zustand eingebrachten aushärtbarem Material, beispielsweise einem Lack, gebildet werden, oder aus Sperrteilen aus Metall oder Kunststoff, die bei der Herstellung mit eingesintert werden.

Bedingt durch die Porosität des Einsatzteiles sind dessen Festigkeit Grenzen gesetzt.

Es kann daher bei Anwendung höherer Drücke für das Fluid zweckmäßig sein, den Einsatzteil an der dem Bauteil zugewendeten Seite mit einem Durchbrechungen aufweisenden Stützkörper, beispielsweise einem Lochblech, zu versehen, welches sowohl stützend als auch tragfähigkeitserhöhend wirken kann. Es ist auch möglich, diesen Stützkörper mit den Sperrschichten einstückig auszubilden. Es können auch Stützteile für den Einsatzkörper am Lagerkörper ausgebildet sein.

Sollen bestimmte Teilbereiche des Einsatzteiles nicht vom Druckfluid durchströmt

bzw. ein Eintritt und/oder Austritt verhindert werden, so kann dies auf einfache Weise dadurch erzielt werden, dass der Einsatzteil an seiner dem Bauteil abgewendeten bzw. der dem Lagerkörper zugewendeten Seite an den gewünschten Stellen mit einer fluiddichten Abdeckung, beispielsweise aus Metall, Polyesterlack, od. dgl., oder aus bzw. mit eingesinterten Abdeckteilen aus Metall oder Kunststoff, versehen ist.

Der poröse Einsatzteil kann aus verschiedenen Materialien gebildet sein.

Vorzugsweise besteht der poröse Einsatzteil aus einem Sintermetall, er kann aber auch aus einem durch ein Epoxyharz verbundenen, gespratztem Aluminium, aus gesinterten Edelstahlteilchen, beispielsweise aus Nirosta-Material, oder aus durch ein Epoxyharz verbundenen Glasfasern, beispielsweise in Form einer Glasfasermatte, aus Sinterbronze, Sinterkeramik oder gesintertem Hartmetall gebildet sein.

Als Druckfluid können Wasser, Öl, andere Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsgemische mit einem Druck von etwa 50 bis 500 bar oder mehr zugeführt werden.

In der Zeichnung wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch veranschaulicht. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße hydrostatische Lagerung im Längsschnitt und Fig. 2 stellt einen Querschnitt nach der Linie))-)) in Fig. 1 dar. Fig. 3 zeigt im Längsschnitt die Druckverteilung bei einer Verformung des Bauteiles. Fig. 4 stellt im Längsschnitt eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen hydrostatischen Lagerung dar. Die Fig. 5 und 6 zeigen im Querschnitt verschiedene Ausbildungen des Einsatzteiles, Fig. 7 und 8 zeigen unterschiedliche Querschnittsformen des Einsatzteiles, Fig. 9 bis 11 Ausführungsvarianten der Lagerung und Fig. 12 einen speziellen Einsatzteil. Die Fig. 13 bis 15 zeigen weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Lagerung im Längsschnitt.

Die erfindungsgemäße hydrostatische Lagerung für einen die Form eines Zylinders aufweisenden Bauteil 1 weist gemäß Fig. 1 und 2 einen Lagerkörper 2 auf, in den unter Ausbildung eines Zwischenraumes bzw. Druckfluidraumes 5 ein hülsenförmiger, den Bauteil 1 umgebender Einsatzteil 4 eingesetzt ist. In der Wand des Lagerkörpers 2 ist der Druckfluidraum 5 als Ausnehmung ausgebildet und steht über eine Öffnung 6 mit einer Druckfluidzufuhr, beispielsweise für Wasser oder Öl, in Verbindung. Das über die Öffnung 6 zugeführte Fluid gelangt zu dem porösen, hülsenförmigen Einsatzteil 4 bzw. durchtritt diesen. Die Poren an der dem Bauteil zugekehrten Oberfläche des Einsatzteiles 4 bilden vom Druckfluid ausgefüllte Mikrolagertaschen für den Bauteil 1, wodurch eine hydrostatische Lagerung des Bauteiles 1 mit gleichmäßiger Druckverteilung erzielt wird, welche Druckverteilung bei 9 angedeutet ist. Aus dem Lagerspalt 8 tritt das Druckfluid seitlich aus und wird gesammelt bzw. recycliert. Dichtspalte sind nicht vorhanden.

Fig. 3 stellt die Druckverteilung bei einer Verformung bzw. einseitigen Belastung des Bauteiles 1 dar. Wie aus der dort gezeigten Druckverteilung 9 ersichtlich, kann zwar der Druck bei einer Vergrößerung des Lagerspaltes 8 in diesem (rechten) Bereich absinken,

jedoch nicht über die gesamte Länge des porösen Einsatzteiles 4, da das die Tragfähigkeit bewirkende Druckfluid auf die zahlreichen Miniaturtlagertaschen im porösen Einsatzteil 4 verteilt ist. Es entsteht im stärker belasteten (linken) Bereich des Lagerspaltes 8 ein zusätzlicher Druckaufbau bzw. ein stabilisierender Druck.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Ausnehmung 5 durch eine Wand 10 in Abschnitte 5', 5"unterteilt sind, wobei jeder Abschnitt mit einer eigenen Fluidzufuhröffnung 6', 6"in Verbindung steht, über welche Öffnungen 6', 6"Fluid gegebenenfalls mit verschieden großen Druck zugeführt werden kann. Es entsteht in diesem Fall der in dieser Fig, 4 dargestellte Druckaufbau 9, wobei im Bereich der Wand 10 ein Druckausgleich stattfindet.

In Fig. 5 ist ein hülsenförmiger Einsatzteil 4 mit kreisringförmigem Querschnitt dargestellt, der durch im wesentlichen radial verlaufende Sperrschichten 11 in Segmente 17 unterteilt ist. Diese Segmente können mit unterschiedlichem Fluiddruck beaufschlagt werden, womit sich ein unterschiedlicher Druckaufbau in Umfangsrichtung des Bauteils 1 erzielen lässt ; auch in Längsrichtung des Bauteiles 1 bzw. des Lagerkörpers 2 können Unterteilungen mit Sperrschichten ausgebildet werden. Des weiteren wird die Tragfähigkeit des Lagers in Abhängigkeit der Sperrschichtenanzahl erhöht. Die Sperrschichten 11 können beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass in den porösen Einsatzteil 4 ein aushärtbares Material, beispielsweise ein Lack, in fließfähigem Zustand eingebracht und in der Folge aushärten gelassen wird. Auch Sperrschichten, z. B. aus Metall oder Kunststoff, können mit eingesintert werden.

Bedingt durch die relativ niedrige Festigkeit des hülsenförmigen Einsatzteiles 4 infolge seiner Porosität kann es bei Anwendung höherer Fluiddrücke vorteilhaft sein, an der dem Bauteil 1 zugewendeten Seite des Einsatzteiles 4 einen Stützkörper 12 (Fig. 6 und 12) vorzusehen, der mit Durchbrechungen 19 versehen ist. Dieser Stützkörper 12 kann beispielsweise von einem Lochblech gebildet sein.

Ferner können, wie dies ebenfalls aus Fig. 6 hervorgeht, bestimmte Bereiche des hülsenförmigen Einsatzteiles 4 an dessen Außenseite mit einer fluiddichten Abdeckung 13 versehen sein, so dass dann diese Bereiche nicht vom Druckfluid durchströmt werden.

Diese Abdeckung kann aus Metall oder Kunststofffolien bzw.-platten bestehen, die auf die Außenseite des Einsatzteiles aufgebracht wurden oder im oberflächennahen Bereich eingesintert wurden, oder aus Polyesterlack, bestehen.

Die Porengrößen im Einsatzteil 4 betragen 5 bis 100 m. Abweichungen von diesen Größen sind möglich. Die Dicke der Einsatzkörper 4 wird vom jeweiligen Anwendungsfall bestimmt ; in der Praxis hat es sich gezeigt, dass derartige Einsatzkörper 4 eine Dicke von 1 bis 50 mm aufweisen, abhängig von der Länge der Einsatzkörper 4 bzw. vom Gewicht der zu lagernden Bauteile 1.

Fig. 7 zeigt einen zylindrischen Bauteil 1, der über einen Teil seines Umfangs von

einem Einsatzkörper 4 abgestützt ist. Der Einsatzkörper 4 ist mit radial verlaufenden Sperrschichten 11 versehen, um zu vermeiden, dass innerhalb des porösen Einsatzkörpers 4 selbst Fluidströmungen entstehen. Beim Einsatz von Sperrschichten 11 wird das einem Sektor 17 des Einsatzkörpers 4 von außen zugeführte Druckfluid durch den Sektor 17 geführt und tritt an der dem Bauteil 1 zugekehrten Oberfläche aus und lagert auf diese Weise den Bauteil 1 im wesentlichen reibungsfrei. Erfolgt eine Fluidströmung in Umfangsrichtung im Einsatzkörpers 4, so könnte bei Druckbelastung ein Abströmen des Druckfluides z. B. aus dem unteren Bereich des Einsatzkörpers in den seitlichen Bereich des Einsatzkörpers 4 erfolgen ; im unteren Bereich würde sodann der Druck im Lagerspalt abfallen.

Fig. 8 zeigt die Lagerung eines quadratischen Bauteiles 1 in einem hülsenförmigen Einsatzkörper 4 mit quadratischem Innenquerschnitt. Zwischen dem Einsatzkörper 4 und der Oberfläche des Bauteiles 1 liegt allseitig der Lagerspalt 8. Es wird damit klar, dass die Querschnittsform des zu lagernden Bauteiles 1 die verschiedensten Formen annehmen kann ; wesentlich ist lediglich, dass das Druckfluid durch den druckfluiddurchlässigen porösen Einsatzkörper 4 durchströmt und den Lagerspalt 8 ausbildet.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein langgestreckter, z. B. ebener bzw. planarer Bauteil 1, z. B. ein Werkzeugschlitten in bzw. auf einem Einsatzkörper 4 gelagert ist, welcher Einsatzkörper 4 die Auflage und auch die seitliche Führung des Bauteiles 1 bewirkt.

Ein seitliches Austreten des Druckfluides durch Aufbringungen 13 auf die seitlichen Außenflächen und die oberen Außenflächen des Einsatzkörpers 4 verhindert. Dabei kann es sich z. B. um mitgesinterte Metallauflagen handelt.

Der Einsatzkörper 4 ist in den Lagerkörper 4 lediglich mit seinen Endbereichen eingesetzt und das Druckfluid wird durch die Öffnung 6 in den Druckfluidraum 5 zugeführt. In diesem Fall sind der Druckfluidraum 5 bzw. die Ausnehmung zur Lagerung des Einsatzkörpers 4 in dem Lagerkörper 2 ausgebildet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 ist der Lagerkörper 2 in Form einer ebenen Fläche ausgeführt, in die die Druckfluidöffnung 6 einmündet. Der Einsatzkörper 4 ist in Form eines umgekehrten U ausgebildet und begrenzt mit seiner Längserstreckung und seinen beiden seitlichen Schenkeln den Druckfluidraum 5. Seitlich ist der Einsatzkörper mit entsprechenden Sperrauflagen bzw.-schichten 13 bedeckt ; das Druckfluid kann lediglich an der nach oben gerichteten Fläche des Einsatzkörpers auftreten, um den dort angeordneten Bauteil 1 zu lagern.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 9 bis 11, bei denen der Einsatzkörper 4 vom Lagerkörper 2 nicht geführt bzw. nach oben zu abgefangen wird, muss Sorge dafür getragen werden, dass der Einsatzkörper 4 aufgrund des Fluiddruckes nicht vom Lagerkörper abhebt.

Z. B. könnte der Einsatzkörper 4 am Lagerkörper 2 angeschraubt werden.

Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Lagerkörper 2 eine Reihe von

Abstützungen 20 aufweist ; diese Abstützungen können in Form eines Gewindeganges ausgebildet sein, so dass sich das durch die Öffnung 6 zugeführte Druckfluid über die gesamte Länge des Einsatzkörpers verbreiten kann. Eine derartige Anordnung wird zur Abstützung von schweren Bauteilen 1 verwendet, um ein Durchbiegen des Einsatzkörpers 4 oder einen Bruch desselben zu verhindern.

In Fig. 12 ist die Lagerung bzw. Abstützung eines Einsatzkörpers 4 mittels an dem Lagerkörper 2 angeformten Vorsprüngen 18 dargestellt ; diese Vorsprünge 18 begrenzen jeweils Druckfluidräume 5, die über jeweils eigene Druckfluid-Zufuhröffnungen 6, allenfalls mit unterschiedlichen Drücken, angespeist werden können. Die Sperrschichten 11 verhindern, dass Druckfluid aus den einzelnen Sektoren des Einsatzkörpers 4 in benachbarte Sektoren übertreten können. Das Druckfluid tritt durch die Bereiche des Einsatzkörpers 4 aus, die frei von Stützteilen 12 sind und stützt den Bauteil 1 unter Ausbildung des Lagerspaltes 8 ab. Die Stützkörper 12 und die Sperrbauteile 11 können einstückig ausgebildet sein.

Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher zwischen zwei sich in Richtung des Pfeiles 21 bewegenden Transportsieben 22,23 eine auszuquetschende Fasersuspension 24 vorgesehen ist. Das Transportsieb 23 ist hiebei auf einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Lagerung abgestützt, die ähnlich der in Fig. 1 dargestellten hydrostatischen Lagerung ausgebildet ist. In einem Lagerkörper 2 ist unter Ausbildung eines Zwischenraumes bzw. Druckfluidraumes 5 ein Einsatzteil 4 aus einem porösen Material angeordnet, auf welchen das Transportsieb 23 abgestützt ist. Über eine Öffnung 6 wird das Druckfluid dem Druckfluidraum 5 zugeführt. Oberhalb der hydrostatischen Lagerung befindet sich ein auf das Transportsieb 22 wirkender Pressschuh 25, der über einen Stempel 26 bewegbar ist und über welchen das Ausquetschen der Faserstoffsuspension 24 erfolgt.

Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der poröse Einsatzteil 4 in einer rotierenden Hohlwelle 27 angeordnet ist. Die Zufuhr des Druckfluids zum Druckfluidraum 5 erfolgt über einen Kanal 28 und in diesen Kanal 28 mündende Öffnungen 29. Der poröse Einsatzteil 4 ist über in einem Lagerkörper 30 vorgesehene Federelemente 31 abgestützt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 15 ist ein rotierender Bauteil 32 auf zwei hydrostatischen Lagern abgestützt. Jedes der hydrostatischen Lager weist einen porösen, hülsenförmigen Einsatzteil 4 auf, der in einem Lagerkörper 2 unter Zwischenschaltung eines Druckfluidraumes 5 abgestützt ist, welchem über einen Kanal 33 das Druckfluid zugeführt wird.