DE1525190B2 - Selbstdruckerzeugendes Axialgleitlager - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstdruckerzeugendes Axialgleitlager für eine Welle mit spindelförmigen
oder ähnlichen zur Umfangsrichtung geneigten, an einem Ende zu einem Schmiermittelvorrat
offenen Rillen geringer Tiefe in einer der beiden Gleitflächen.
Die Tragkraft dieser Lager ist sehr groß, und der Reibungskoeffizient ist gegenüber anderen bekannten
selbstdruckerzeugenden hydrodynamischen Lagern niedrig. Bekannte Rillenlager sind jedoch nur für
eine einzige Drehrichtung der Welle geeignet, nämlich für diejenige Drehrichtung, bei der in den Rillen
ein Druckaufbau erfolgt.
Dies gilt auch für ein bekanntes Spiralrillenlager, bei dem die Rillen mit radialem Abstand in zwei
zueinander konzentrischen Kränzen gegensinnig zur Umlaufrichtung angeordnet sind, da die Rillen beider
Kränze nur bei einer Drehrichtung im Lagerspalt einen Druckaufbau bewirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Lager einen die Welle tragenden Schmierfilm bei beiden
Drehrichtüngen zu erzielen.
Die gestellte Aufgabe ist bei einem selbstdruckerzeugenden Axialgleitlager der eingangs erwähnten
Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung mit radialem
Abstand in zwei zueinander konzentrischen Kränzen gegensinnig zur Umfangsrichtung geneigt
angeordnete Rillen jeweils an ihrem bezüglich der Lagerachse gleichen radialen Ende zu einem
Schmiermittelvorrat offen sind.
Bei umlaufender Welle entsteht in den Rillen des einen Kranzes ein Unterdruck, während sich in den
Rillen des anderen Kranzes ein Überdruck ausbildet. Dieser Überdruck ist so groß, daß trotz des Unterdruckes
in den anderen Rillen stets eine positive Tragkraft erhalten bleibt. So kann z.B. bei Anwendung
von Öl, Wasser oder Fett als Schmiermittel der Unterdruck im einen Rillenmuster höchstens nur
gleich dem Dampfdruck des viskosen Mediums werden, während der Überdruck im anderen Rillenmuster
einen erheblichen Wert aufweisen kann, wodurch das Lager für beide Drehrichtungen eine große
positive Tragkraft hat. Auch bei Anwendung von Gas als Schmiermittel hat es sich als möglich erwiesen,
für die beiden Drehrichtungen des Lagers eine ausreichende Tragkraft zu entwickeln.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Axialgleitlager gekennzeichnet durch eine zwisehen
den beiden Rillenkränzen angeordnete, mit Schmiermittel beschickte Ringnut, zu der die Rillen
des inneren Kranzes offen sind. Bei dieser Ausführungsform hat das Lager eine maximale Tragkraft
und einen minimalen Reibungswiderstand.
ίο Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein ebenes Lager nach der Erfindung, das mit logarithmischen Spiralrillen versehen ist,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die mit Rillen versehene
Gleitfläche des Lagers nach F i g. 1,
F i g. 3 ein Lager für eine den feststehenden Lagerteil durchragende Welle,
F i g. 4 ein ebenes Lager mit Rillen in Fischgrätform, wie in F i g. 5 gezeigt.
Nach F i g. 1 weist die Welle 1 einen eine der beiden Gleitflächen bildenden Flansch 2 auf. Die zweite
feststehende Gleitfläche 3 wird von dem feststehenden Tragglied gebildet. Das Tragglied 3 ist mit
»5 einem äußeren Rillenkranz 4 und einem inneren Rillenkranz
5 versehen (vgl. Fig. 2). Die Rillen der Kränze 4 und 5 haben die Form logarithmischer Spiralen
und sind einander entgegengesetzt ausgerichtet. Zwischen den beiden Kränzen 4 und 5 befindet sich
eine Ringnut 6 zum Zuführen eines viskosen Schmiermittels, wie Öl, Wasser oder Fett. Das
Schmiermittel wird durch eine Anzahl von Leitungen? der Ringnut 6 zugeführt. Das Zuführen kann
auf einfache Weise erfolgen und ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Wenn sich der Flansch 2 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, dann wird das Schmiermittel, z.B. Öl,
von der Außenseite des Lagers her in die Rillen 4 hineingepreßt, wodurch sich in diesen Rillen ein
Druck aufbaut, der eine hydrodynamische Schmierung bewirkt. Dieser positive Druck überschreitet bei
Anwendung von Öl u. dgl. den Umgebungsdruck ganz erheblich und liegt in einer Größenordnung von
5 bis 250 atm. In den Rillen des inneren Kranzes 5 tritt bei dieser Drehrichtung ein Unterdruck auf, der
aber bei Anwendung eines verdampfenden Schmiermittels, wie beispielsweise öl, nicht niedriger als der
Dampfdruck des Schmiermittels werden kann. Das Lager als Ganzes hat somit eine günstige positive
Tragkraft. Bei Anwendung eines Gases als Schmiermittel erreicht der positive Druck in einem der
Kränze einen den angegebenen Wert unterschreitenden Wert. Der Wert des Unterdruckes im anderen
Rillenkranz kann bei entsprechender Form der RiI-len
auf einem verhältnismäßig niedrigen Wert gehal-.;. ten werden.
Wird der Flansch 2 nunmehr im Uhrzeigersinn gedreht, so wird das Schmiermittel aus dem Kanal 6 in
die Rillen des inneren Kranzes 5 gepreßt. Nun entsteht in diesem Teil des Lagers ein hydrodynamischer
Schmierfilm. Dabei tritt im Bereich des inneren Kranzes 5 ein hoher Druck auf, während in den Rillen
des äußeren Kranzes 4 ein Unterdruck entsteht, der wieder nicht niedriger als der Dampfdruck des
Öles sein kann. Die Ausführung der beide Kränze 4 und 5 kann derartig sein, daß die Tragkraft des Lagers
in den beiden Drehrichtungen gleich ist. Es ist jedoch auch möglich, die Rillen so auszubilden, daß
die bei einer Drehrichtung des Lagers entwickelte Tragkraft größer als bei der anderen Drehrichtung
ist.
Die Welle 1 kann auch durch das Tragglied 3 hindurchgeführt werden, wie sich aus F i g. 3 ergibt. Dabei
ist es zum Erhalten eines großen Druckes im Kranz 5 günstig, eine Abdichtung 8 zwischen der
Welle 1 und dem Tragglied 3 vorzusehen. Für die Wirkung des Lagers ist diese Abdichtung allerdings
nicht erforderlich.
Die Lageroberfläche des Traggliedes und des Flansches können auch andere Formgebungen aufweisen,
wie beispielsweise die Form von Kugel und Kugelschale bzw. von Außen- und Innenkegel. Die
Wirkungsweise ist in jedem Fall die gleiche.
Wie die F i g. 4 und 5 zeigen, können die Rillen auch eine fischgrätähnliche Form haben. Für eine
gute Wirkungsweise dieses Lagers muß das Schmiermittel, z.B. Öl, in beide Enden der fischgrätartigen
Rillen eingeführt werden. Bei Drehung des Flansches2
entgegen dem Uhrzeigersinn wird das Schmiermittel sowohl von der Außenseite des Lagers
her als auch von dem Kanal 6 aus in die Rillen hineingepreßt. In den Rillen des Kranzes 5 entsteht dabei
ein Unterdruck. Wird der Flansch 2 im Uhrzeigersinn gedreht, dann wird das Schmiermittel aus den Kanälen
6 und 9 in die Rillen des Kranzes 5 gepreßt. Dabei ensteht in den Rillen des Kranzes 5 ein Überdruck,
während in den Rillen des Kranzes 4 ein Unterdruck auftritt.
Bei der Ausführungsform nach den F i g. 4 und 5 muß also ein zusätzlicher Kanal 9 zum Zuführen des
Schmiermittels vorhanden sein.
Die Rillen der Kränze können auch eine von der logarithmischen Spirale abweichende Form haben.
So können beispielsweise die Mittellinien der Rillen zur Annäherung an die Spiralform aus Kreisen bestehen.
Auch können beispielsweise geradlinige Rillen verwendet werden, die dann wieder derart anzuordnen
sind, daß das Schmiermittel bei der gegebenen Drehrichtung entweder in sie hineingepreßt oder aus
ihnen herausgedrückt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Rillen in der Form logarithmischer Spiralen
dem Lager die größte Tragkraft verleihen.
Die Rillen können sowohl in dem Flansch 2 als auch in dem Tragglied 3 angebracht werden. Die
Wirkungsweise des Lagers wird dadurch nicht beeinflußt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Selbstdruckerzeugendes Axialgleitlager für eine Welle mit spiralförmigen oder ähnlichen zur
Umfangsrichtung geneigten, an einem Ende zu einem Schmiermittelvorrat offenen Rillen geringer
Tiefe in einer der beiden Gleitflächen, dadurch gekennzeichnet, daß mit radialem
Abstand in zwei zueinander konzentrischen Kränzen gegensinnig zur Umfangsrichtung geneigt
angeordnete Rillen (4, 5) jeweils an ihrem bezüglich der Lagerachse gleichen radialen Ende
zu einem Schmiermittelvorrat offen sind.
2. Selbstdruckerzeugendes Axialgleitlager, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen
den beiden Rillenkränzen \ angeordnete, mit Schmiermittel beschickte Ringnut, zu der die Rillen
des inneren Kranzes offen sind.
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