DE2542947C3 - Als Hohlring ausgebildeter Festschmierring zur Versorgung eines Gleitlagers mit Schmiermittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen als Hohlring ausgebildeten Festschmierring zur Versorgung eines Gleitlagers mit Schmiermittel mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Gleitlager müssen unter harten Betriebsbedingungen sicher funktionieren. Als Beispiel soll hier die Abstützung von Schiffsantriebswellen dienen. Den hohen Anforderungen können die Lager nur gerecht werden, wenn eine einwandfreie, für die Aufrechterhaltung der Flüssigkeitsreibung erforderliche Schmiermittelzufuhr bei allen auftretenden Betriebszuständen, d. h. bei Seegang, Vibration, unterschiedlicher Neigung der Schiffslängsachse und bei Drehzahlen von ca. einer bis zu einer Nenndrehzahl von ca. 200 Umdrehungen pro Minute sichergestellt ist Um insbesondere die beim Schleppen von mit Festpropellern ausgestatteten Schiffe durch das Anströmen des Wassers gegen den Propeller auftretende extrem niedrige »Törndrehzahl« in dieser Hinsicht in den Griff zu bekommen, erfolgt üblicherweise die Schmierung derartiger Gleitlager durch Fremdschmierung aus einem außerhalb des Lagers befindlichen Schmiermittelkreislauf, wobei ein einwandfrei arbeitender ölrücklauf vorgesehen sein

muß. Da üblicherweise der ölsammeltank bei derartigen Systemen im Bereich der Hauptmaschine angeordnet ist, andererseits aber die Antriebswelle meist sehr tief im Schiffskörper liegt, bleibt insbesondere auch bei achtern tiefer im Wasser liegenden Schiffen wenig oder kein

Gefalle für freien Rücklauf des Öles. Diese Art der Schmierung ist deshalb lediglich bei günstiger Lage der Lager im Schiff unter tragbarem Aufwand und nur dann betriebssicher anwendbar. Wo solche Gegebenheiten nicht vorliegen, wird die Schmiermittelversorgung durch einen Zusatzkreislauf mit elektrisch angetriebener Pumpe vorgenommen. Dabei finden alle in der einschlägigen Technik bekannten Systeme zur Aufrechterhaltung des Betriebes, beispielsweise automatische Umschaltung der Pumpe auf Notstromversorgung bei Ausfall der Stromzufuhr oder auf eine Zweitpampe bei Pumpendefekt Anwendung. Es liegt auf der Hand, daß alle diese — notwendigen — Maßnahmen mit einem hohen Kostenaufwand verbunden sind.

Es ist bereits ein Festschmierring zur Versorgung eines Gleitlagers mit Schmiermittel bekannt (DE-PS 5 08 838), von dessen Außenfläche durch einen Abstreifer öl abgestreift und dem Lager zugeführt werden kann. Dieser Schmierring weist Kammern auf, in welchen durch eine Öffnung am Umfang eingetretenes

öl aus dem ölsumpf aufgenommen und bis zu einer Verteilerrinne im oberen Bereich der Lagerschale mitgenommen wird. Bei niedriger Drehzahl erfolgt die Schmierung über das öl aus den Kammern, bei höheren Drehzahlen über das vom Schmierring abgestreifte öl.

Es ist ferner ein als Hohlring ausgebildeter Festschmierring bekannt (GB-PS 3 67 205), der in ähnlicher Weise wirkt wie der Schmierring nach der DE-PS 5 08 838, dessen Kammern auch nach innen hin offen sind, jedoch nicht unter Zuhilfenahme der Lagerschalen gebildet werden.

Obwohl beide o.a. Patente aus einer Kombination von Festschmierring mit Abstreifer und Kammersystemen zum Schöpfen des Öles bestehen, die eine drehrichtungsunabhängige Förderung &es Schmiermittels im unteren und oberen Drehzahlbereich bewirken soll, verhindern einige Merkmale, daß die Ideen sich in der Praxis durchsetzen konnten.

Beide Vorrichtungen weisen ölabstreifer mit konstantem Spiel auf. Derartige Abstreifer haben die Eigenschaft, bei geringer Schmiermittelviskosität dem Lager weniger Ol zuzuführen, gerade dann, wenn es wärmer wird und das Lager eine stärkere Umwälzung des Schmiermittels zur Kühlung benötigt

Festschmierringe, deren Kammern nach innen offen sind, können das Schmiermittel unter »Törnbedingungen« (z. B. 1 Umdrehung in 6 Minuten) kaum bis zum Scheitelpunkt des Lagers fördern. Entweder versickert das öl aufgrund der erforderlichen Mindesttoleranzen zwischen Lagerschalen und Festschmierring (DE-PS 5 08 838) oder es läuft an der Innenfläche des Festschmierringes in den ölsumpf zurück (GB-PS 3 67 205).
Soll die Schmiermittelförderung bei geringen Dreh-

zahlen (DE-PS 5 08 838) funktioneren, ist ein sehr hoher Kostenaufwand für die mechanische Bearbeitung und die Montage erforderlich. Es müssen mindestens vier Flächen an vier Teilen so ausgerichtet und bearbeitet sein, daß die Paßflächen kein öl durchlass in, gleicbzeitig aber nicht bei schneller Drehzahl fressen.

ölleitsysteme innerhalb von Gleitlagern (GB-PS 3 67 205) erfordern große Gehäuse und damit auch höhere Kosten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Festschmierring der beanspruchten Art zu schaffen, der bei geringem Kostenaufwand ohne zusätzliche ölleitsysteme eine sichere Versorgung des Gleitlagers mit Schmiermittel bei Drehzahlen von Null bis 200 und mehr gewährleistet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst cüurch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgefülirten Mittel. Eine weitere vorteilhafte Ausführung des Festschmierringes wird in den Ansprüchen 2 und 3 vorgeschlagen, womit verhindert wird, daß *-«i Stillstand oder langsamen Umdrehungen Schmiermittel aus den Kammern am Rande des Festschmierrings in den ölsumpf zurücklaufen kann. Das Öl tropft auf die obere Laufbuchse und läuft von dort in den Schmierspalt zum Aufbau des hydrodynamischen Schmierfilms. Die Kammern des Festschmierrings haben seitliche öffnungen in Richtung Laufbuchse. Bei steigender Drehzahl fließt das Schmiermittel direkt in Richtung Laufbuchsenmitte. Bei höheren Drehzahlen übernimmt der Abstreifklotz die Schmiermittelversorgung des Lagers. Der schwimmend auf dem Festschmierring gleitende Klotz leitet das durch Ahäsion am Umfang des Festschmierrings geförderte öl durch die komisch zulaufende Flanke auf die Laufbuchse.

Durch die vertikal bewegliche Anordnung des Abstreifklotzes besteht der damit weiter erzielte Vorteil darin, daß die Menge des abgestreiften Schmiermittels unabhängig von dessen Temperaturschwankungen verursachten Viskositätsänderung annähernd konstant bleibt, da sich beispielsweise bei fallender Viskosität durch erhöhte Temperatur — d. h. verminderter Schmiermittel-Förderung — ein geringer Spalt zwischen Abstreifklotz und Festschmierring einstellt, wodurch der prozentuale Anteil der abgestreiften Schmiermittelmenge zur geförderten wächst *s

Eine besonders wirtschaftlich herstellbare Auisführungsform des Festschmierringes ist Gegenstand der Ansprüche 4 und 5.

Ein Ausführuiigsbeispiel des Gleitlagers mit eimern erfindungsgemäßen Festschmierring wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 ein Gleitlager mit einem erfindungsgemißcn Festschmierring in axonometrischer Darstellung mit herausgeschnittenem Segment,

Fig.2 einen Festschmierring anderer Ausführung teilgebrochen und axonometrisch dargestellt mit Abstreifklotz.

Eine ein Lagergehäuse 1 mit Außendichtungen ti» und Laufbuchse 13 durchdringende Welle 2 trägt zwischen der Außendichtung IS und der Laufbuchse 13 angeordnet einen mit ihr fest verbundenen Festschinierring 3. Der Festschmierring weist allseitig geschlossene Hohlräume 37 auf, die zur Mantelfläche 14 der Laufbuchse hin mit öleintrittsöffnungen 341 versehen sind und konzentrisch zur Wellenachse getragen μ werden. Die Kammern werden gebildet durch den Ringraum 31, der durch Querstege 39 unterteilt ist. Die öleintritts- und Austrittsöffiiungen 341 liegen in der Seitenwand 34, also der Seitenwand 33 in der Ebene des Stützsteges 32 parallel gegenüber. Sie sind so angeordnet, daß ihr Abstand zu jeweils zwei Querstegen 39 oder begrenzenden Kanunerwänden in Umfangsrichtung gleich ist Die Kammerwand 34 setzt sich in einen zur Welle 2 gerichteten, den Boden 36 der Kammern 37 um ein weniges überragenden und Ober der äußeren Mantelfläche 14 der Laufbuchse 13 umlaufenden Tropfrand 343 fort, welcher durch eine Vielzahl radialer Einschnitte 344 unterbrochen ist Im Scheitelpunkt 12 des Lagergehäuses 1 befindet sich, vertikal ausweichbar geführt, ein mit seiner Gleitfläche 41 auf dem Außenmantel 35 des Festschmierringes 3 schwimmender Abstreiferklotz 4. Seine Gleitfläche 41 hat die Form eines gleichschenkligen Dreiecks, schließt einen Winkel von mindestens 30° ein und weist mit der Spitze 42 in Achsrichtung der Welle 2 zur Laufbuchse 13.

Aus Gründen einer wirtschaftlicheren Fertigung des Festschmierringes kann dessen Querschnitt entsprechend Fig.2 gebildet werden und sich min einem waagerechten Schenkel 52 auf der Welle 2 zwischen einer Außendichtung 15 und der Laufbuchse abstützen. In den durch die horizontalen Schenkel 56 radial begrenzten Ringraum 51 sind vorzugsweise aus einem flexiblen Kunststoff, beispielsweise im Spritzgußverfahren, hergestellte Profilsegmente 58 eingesetzt und durch Kleben untereinander und mit dem Festschmierring 50 verbunden.

Wie in F i g. 2 verdeutlicht bilden die Profilsegmente 38 durch Querstege 59 voneinander getrennte und bis auf jeweils der offenen Seite des Ringraumes 51 des Festschmierringes 50 zugekehrte öleintrittsöffnungen 541 geschlossene Kammern 57. Auf der den öleintrittsöffnungen 541 gegenüberliegenden Seitenwand 53 jeder Kammer 57 ist eine Dehnungsfalte 531 angeordnet, weiche eine Anpassung des Profilsegmentes 58 an den jeweiligen, vom Durchmesser des Ringraumes 51 des Festschmierringes 50 bestimmten Krümmungsradius und gleichzeitig eine Änderung der Länge der Kammern 57 auf eines ganzzahligen Bruchteil des Umfanges des Ringraumes 51 ermöglicht Ein dem Tropfrand 343 in F i g. 1 entsprechender Tropfrand 543 ist mit dessen Ausführungsmerkmalen dem Profilsegment 58 zugeordnet und steht über den unteren Schenkel 56 vor.

Die Arbeitsweise des Schmierringes ist folgende:

Der mit der Welle 2 verbundene Festschmierring Festschmierring 3 taucht mit einem Teil seines unter der Welle 2 befindlichen Umfanges in einen im Unterteil des Lagergehäuses untergebrachten ölvorrat in der Weise ein, daß das öl über die jeweils unterhalb des ölspiegels liegenden seitlichen ölöffnungen 341 in die Kammern 37 einströmt Unter Verfolgung des Bewegungsablaufes einer am unteren Scheitelpunkt ihrer Umlaufbahn um die Welle 2 befindlichen Kammer 37 taucht diese bei fortschreitender Drehbewegung der Welle aus dem ölvorrat aus. Durch die zunehmende Neigung der Kammer 37 sammelt sich das in ihr befindliche ölvolumen mehr und mehr in dem im Verhältnis zur öffnung 341 nachlaufenden Kammerteil, vobei ein Teil des ölvolumens infolge des gegenüber der Kammer 37 geringeren Aufnahmevolumens dieses Kammerteiles durch die öffnung 341 zurückfließt Das restliche — etwa ein Drittel der ursprünglichen Fiillmenge — in der bei ihrem Durchgang durch die horizontale Mittenschnittebene der Welle 2 um 90" geneigten Kammer 37 befindliche öl beginnt nun, verursacht durch die Neigung der Kammer 37 nach einem Drehwinkel der

Welle 2 von ca. 110° durch die ölaustrittsöffnung 341 abzufließen, welcher Vorgang bei Erreichen des oberen Scheitelpunktes der Umlaufbahn der Kammer 37 abgeschlossen ist Das öl läuft unter Adhäsion an der Seitenwand 34 dem unter der öffnung 341 liegenden Teil des mit Einschnitten 344 zur Verhinderung des Rück'aufes von öl in den ölvorrat versehenen Tropfrandes 343 zu, gelangt von diesem auf die äubere Mantelfläche 14 der oberen Hälfte der Laufbuchse 13 und wird durch deren bekannte Ausbildung als in Leitkanäle mündende Rinne den in der Tragfläche der Laufbuchse 13 befindlichen öltaschen 131 zugeleitet Dieser Vorgang spielt sich bei langsamer Drehzahl ab, bei der eine Förderung von Öl am Umfang 50 des Festschmierringes meist noch nicht möglich ist Bei is höherer Drehzahl werden die Kammern 57 durch die Fliehkraft teilweise geleert Jetzt setzt jedoch die ölförderung durch Adhäsion des Öles beim Eintauchen des Festschmierringes 3 in den ölvorrat an dessen Außenmantel 35 ein, wird dort durch den Abstreiferklotz 4 am oberen Scheitelpunkt 12 des Lagergehäuses 1 abgestreift und über die Seitenwand 34 und den Tropfrand 343 ebenfalls den öltaschen 131 zugeleitet. Bei hoher Umlaufgeschwindigkeit der Welle 2 übernimmt die letztgenannte ölmenge die alleinige Schmierung des Gleitlagers, da eine Füllung der Kammern 37 infolge der Kürze ihrer Durchlaufzeit durch den ölvorrat nicht mehr stattfindet Durch den glatten Schenkel 56 und die ebene Seitenwand 34 bzw. 54 werden bei höheren Drehzahlen Ventilationsverluste weitgehend vermieden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Als Hohlring ausgebildeter Festschmierring zur Versorgung eines Gleitlagers mit Schmiermittel, insbesondere für Schiffsantriebswellen, mit Seitenwänden, von denen eine sich auf der Welle abstützt und die andere über ein Ende der Laufbuchse des Gleitlagers überkragt, und durch Querstege zwischen den Seitenwänden gebildeten Kammern mit einer öffnung für den Eintritt des Schmiermittels sowie einem im Bereich seines zylindrischen Außenmantels angeordneten Schmiennittelabstreifer, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammer (37) bis auf die in an sich bekannter Weise in der die Laufbuchse übergreifenden Seitenwand (34) angeordneten Schmiermitteleintrittsöffnungen (341) als allseitig geschlossener Hohlraum ausgebildet ist und der Schmiermittelabstreif er aus einem auf dem Außenmantel (35) des Fesischmierringes (SO) mit seinem Eigengewicht frei aufliegender, schwimmend gleitender Abstreifklotz (4) mit im wesentlichen planer Gleitfläche (41) und mit zur Achsrichtung der Welle (2) geneigt angeordneten Abstreifflanken (43) besteht, wobei letztere einen Winkel von mindestens 30 Grad einschließen, dessen Scheitel (42) zur Laufbuchse (13) weist.

2. Festschmierring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Seitenwand (34) über den Boden (36) der Kammer (37) der Welle (2) hin einen umlaufenden Tropfrand (343) bildend, vorsteht

3. Festschmierring nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tropfrand (343) durch radiale Einschnitte (344) unterbrochen ist

4. Festschmierring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen zur Laufbuchse hin offenen von horizontalen Schenkeln (56) radial begrenzten Ringraum (51) aufweist in welchen von der offenen Seite her Kammern (57) bildende Profilsegmente (58) aus Kunststoff, vorzugsweise einem flexiblen Thermoplast, eingesetzt oder eingesprengt sind.

5. Festschmierring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilsegmente (58) an der der Seitenwand (53) des Ringraumes (51) anliegenden Seite mit einer Dehnungsfalte (531) versehen sind und die gegenüberliegende, Durchbräche (541) in Form von Unterbrechungen aufweisende Seitenwand (54), den inneren horizontalen Schenkel (56) des Festschmierringes zur Welle hin einen Tropfrand (543) bildend, überragt.