DE19526497A1 - Gleitlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die Erfindung betrifft Radial-Gleitlager und insbesondere Axial-Gleitlager, welche hydrodynamisch wirkende Gleitkörper haben, beispielsweise in Form von Kreissegmenten oder in Form von Gleitschuhen. Die Gleitkörper haben eine Lauffläche, welche auf einer Gegen-Lauffläche gleitet. Zwischen den Laufflächen und Gegen- Laufflächen befindet sich Schmierflüssigkeit

Aus dem Artikel "Gleitlager" von F. Findeisen in der Zeitschrift "TR" Nr. 51, 9. Dez. 1975, 67. Jahrgang, Seite 5, sind Gleitlager bekannt, welche eine Vielzahl von ringförmig angeordneten Gleitkörpern aufweisen, die aus einem Grundkörper und aus einer an ihnen vorgesehenen Lauffläche bestehen, wobei die Gleitkörper zur Bildung eines hydrodynamischen Schmierölkeils zwischen den aufeinander gleitenden Laufflächen und Gegen- Laufflächen kippbeweglich angeordnet sind, welche den Laufflächen gegenüberliegen und auf diesen in Umfangsrichtung gleitend angeordnet sind.

Aus der Offenlegungsschrift DE 36 02 132 A1 sind Gleitlagerelemente in Form von Lagerschalen bekannt, welche aus einem Grundkörper aus Stahl, Kupfer oder Kupferlegierung und mindestens einer durch ein Kathodenzerstäubungsverfahren auf ihn aufgespritzten, Fasern enthaltenden Keramikschicht bestehen. Die Keramikschicht hat eine Lager- Lauffläche zur Lagerung einer Welle. Unter der Keramikschicht kann sich Aktivlot befinden, welches vor ihr ebenfalls durch ein Kathodenzerstäubungsverfahren auf den Grundkörper aufgespritzt wurde.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Gleitlager so auszubilden, daß sie ohne oder ohne wesentliche Vergrößerung der Baugröße wesentlich höher belastbar (Laufflächendruck) sind, mit höheren Drehzahl betreibbar sind und höhere Betriebstemperaturen aushalten, bei niedrigen Herstellungskosten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung hat insbesondere folgende Vorteile:
Die Gleitlager nach der Erfindung haben eine wesentlich höhere mechanische Belastbarkeit (Laufflächendruck), der beispielsweise 10 mal höher ist als bei bekannten Gleitlagern ohne Keramik- Laufflächen; die Betriebstemperatur des Gleitlagers kann bis nahe an die zulässige Höchsttemperatur seines Schmieröls ansteigen, ohne daß Lagerschäden entstehen; das Gleitlager kann für sehr hohe Drehzahlen verwendet werden; das Gleitlager kann für schwierige Anwendungen verwendet werden, beispielsweise in schmutziger Umgebung wie zum Beispiel in Schmutzwasserpumpen, und beispielsweise in chemisch aggressiver Umgebung wie beispielsweise in Chemiepumpen.

Gegenüber den gespritzten Gleitlagern gemäß der genannten DE 36 02 132 A1 hat die Erfindung die folgende Vorteile: Die Keramikplättchen können in Massenproduktion preiswert hergestellt werden, ohne daß hierfür der Grundkörper benötigt wird. Damit wird auch eine Beschädigung oder unerwünschte Verformung der Grundkörper durch Werkzeuge oder Wärme bei der Herstellung der Keramikschicht oder Keramikplättchen vermieden. Die gleichen Keramikplättchen können für verschiedene Formen und Größen von Grundkörpern verwendet werden, z. B. für verschieden hohe oder dicke Grundkörper. Dadurch wird die Herstellung der Gleitlager billiger. Der Hersteller der Gleitlager kann die Keramikplättchen je nach Bedarf auswählen und ohne besonders schwierige oder teuere Verfahren, z. B. Spritzverfahren, selbst an beliebigen Grundkörpern befestigen. Trotzdem hat man eine innige, feste, dauerhafte Verbindung zwischen dem Keramikplättchen und dem ihn tragenden Grundkörper, und damit auch eine gute Wärmeabfuhr von der Lauffläche des Keramikplättchens zu ihrem Grundkörper.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein kombiniertes Axial- und Radiallager,

Fig. 2 schematisch und verkleinert eine Draufsicht auf einen Tragring und darauf arretierten Gleitschuhen des Axiallagers von Fig. 1 auf die Ebene II-II gesehen.

Das in Fig. 1 im Vertikalschnitt dargestellte kombinierte Axial-Radial-Gleitlager ist ein sogenanntes Vertikallager zur vertikalen und radialen Lagerung einer vertikal angeordneten Welle 2. Die Welle 2 kann zusammen mit einer Laufglocke 4 ein einstückiges Teil bilden oder mit der Laufglocke 4 durch festen Schrumpfsitz oder durch leichten Schrumpfsitz und zusätzlicher Paßfederverbindung lösbar verbunden sein. Von der Paßfederverbindung zeigt Fig. 1 eine Paßfedernut 6 in einer axialen Bohrung 8, welche zur Aufnahme der Welle 2 dient. Die Laufglocke 4 überträgt von der Welle 2 Radialkräfte über bogensegment-förmige Radiallager-Kippsegmente 10 auf ein Gehäuse 12 und Axialkräfte über Axiallager-Gleitschuhe 14 und einen sie tragenden Tragring 16 auf das Gehäuse 12. Die Kippsegmente 10 des Radial-Lagerteils sind in dem Gehäuse 12 kippbar abgestützt. Die Gleitschuhe 14 des Axial-Lagerteils sind über Tellerfedern 18 auf dem Tragring 16 kippbeweglich abgestützt und in Bohrungen 20 des Tragrings 16 in Lagerumfangsrichtung positioniert. In ähnlicher Weise sind auch die Kippsegmente 10 des Radial- Lagerteils durch Elemente 24 kippbeweglich, jedoch in Lagerumfangsrichtung relativ zum Gehäuse 12 ortsfest angeordnet. Die Kippsegmente 10 und die Gleitschuhe 14 sind je auf einem Kreis konzentrisch zur Lager-Rotationsachse angeordnet.

Die Radiallager-Kippsegmente 10 und die Axiallager- Gleitschuhe 14 bestehen jeweils aus einem Grundkörper 10.1 oder 14.1 aus Metall, vorzugsweise ungehärtetem Stahl, beispielsweise Stahl C10, und einem Keramikplättchen 34 aus faserverstärktem Keramik, welches eine Lauffläche 10.2 oder 14.2 aufweist und auf seiner davon abgewandten Seite an dem Grundkörper 10.1 oder 14.1 angeklebt oder angelötet ist. Die Klebeverbindung oder Lötverbindung bildet einen festen, dauerhaften und innigen Kontakt zwischen dem Grundkörper und dem Keramikplättchen, so daß eine lange Lebensdauer und ein guter Wärmetransfer gewährleistet sind. Somit bestehen die Grundkörper 10.1 und 14.1 der Radial- Kippsegmente 10 und der Axiallager-Gleitschuhe 14 aus einem wesentlich weicheren Material als ihre Lauffläche 10.2 und 14.2.

Bei allen vorgenannten Ausführungsformen bestehen die Keramikplättchen 34 und ihre Lauffläche 10.2 und 14.2 aus Keramik (Silicium-Karbit) und darin eingebetteten Fasern. Die Fasern können aus Glas, Baumwolle oder Kohle oder einem anderen Material bestehen.

Die Laufglocke 4 hat an ihrem einen stirnseitigen Ende eine ringförmige Gegen-Lauffläche 26, auf welcher die Laufflächen 14.2 der Axiallager- Gleitschuhe 14 gleiten. Hinter dieser Axiallager- Gegen-Lauffläche 26 weist die Laufglocke 4 eine radial nach außen zeigende Radiallager-Gegen- Lauffläche 28 auf, auf welcher in Umfangsrichtung die Radiallager-Kippsegmente 10 gleiten. Diese axialen und radialen Gegen-Laufflächen 26 und 28 der Laufglocke 4, oder die gesamte Laufglocke 4, können gehärtet sein oder aus gehärtetem Stahl oder aus einem anderen Material bestehen, welches einen geringen Reibungswiderstand und eine geringe Reibungsabnutzung durch die aus faserverstärktem Keramik bestehenden Laufflächen 10.2 und 14.2 der Radiallager-Kippsegmente 10 und der Axiallager- Gleitschuhe 14 hat. Vorzugsweise bestehen die Gegen-Laufflächen 26 und 28 aus einem anderen Material als ihr Tragkörper, im vorliegenden Beispiel die Laufglocke 4. Wenn die Gegen- Laufflächen 26 und 28 aus einem ungehärteten Metall oder Kunststoff bestehen, werden sie von den Keramikplättchen 34 schnell abgenutzt. Wenn die Gegen-Laufflächen 26 und 28 aus einem gehärteten Metall bestehen, z. B. gehärtetem Stahl, dann besteht die Gefahr, daß sie die Keramikplättchen 30 beschädigen oder schnell abnutzen. Vorzugsweise bestehen deshalb die Gegen-Laufflächen 26 und 28 aus einer Schicht 36 aus Keramik, welche an dem Trägerkörper 4 befestigt ist. Die Keramikschicht 36 kann aus faserverstärktem Keramik bestehen und kann in den Tragkörper 4 angeklebt, angeschraubt oder angesintert sein; ist jedoch vorzugsweise durch ein Spritzverfahren auf den Tragkörper 4 aufgespritzt, z. B. durch ein Flamm- oder Plasmaspritzverfahren oder ein Kathodenzerstäubungsverfahren.

Alle Laufflächen 14.2 und 10.2 und Gegen- Laufflächen 26 und 28 des Axial-Lagerteils und des Radial-Lagerteils werden durch eine Schmierflüssigkeit, z. B. Öl, geschmiert und sind derart ausgebildet, daß sich zwischen ihnen ein hydrodynamischer Schmierflüssigkeitsfilm oder Schmierflüssigkeitskeil bilden kann.

Die Anwendung der Lager ist nicht auf bestimmte Verwendungszwecke beschränkt. Insbesondere können sie auch bei schmutziger oder chemisch aggressiver Umgebung eingesetzt werden, beispielsweise in Schmutzwasserpumpen und in Chemiepumpen.

Claims (5)

1. Gleitlager, welches eine Vielzahl von ringförmig angeordneten Gleitkörpern (10,14) hat, die mit einer Lauffläche (10.2, 14.2) versehen sind, wobei die Gleitkörper (10, 14) zur Bildung eines hydrodynamischen Schmierflüssigkeitskeils zwischen ihren Laufflächen (10.2, 14.2) einerseits und Gegen- Laufflächen (28, 26) andererseits kippbeweglich angeordnet sind, welche den Laufflächen (10.2, 14.2) gegenüberliegen und auf ihnen in Lager- Umfangsrichtung gleitend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen (10.2, 14.2) durch Keramikplättchen (34) gebildet sind, welche aus faserverstärktem Keramik bestehen, daß die Keramikplättchen (34) auf ihrer von den Laufflächen (10.2, 14.2) abgewandten Seite an einen Grundkörper (10.1, 14.1) der Gleitkörper (10, 14) angeklebt oder angelötet sind, und daß der Grundkörper aus einem wesentlich weicheren Material als das Keramikplättchen (34) besteht.

2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegen-Lauffläche (28, 26) durch eine Schicht (36) aus Keramik gebildet ist, die von einem Tragkörper (4) getragen wird, welcher aus einem weicheren Material als die Keramikschicht (36) besteht.

3. Gleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikschicht (36) eine auf den Tragkörper (4) aufgespritzte Schicht ist.

4. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Axial-Gleitlager (14) ist.

5. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ein kombiniertes Axiallager-Radiallager (14, 16) ist.