DE3600721C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
- F16C33/1065—Grooves on a bearing surface for distributing or collecting the liquid
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
- F16C27/06—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement by means of parts of rubber or like materials
- F16C27/063—Sliding contact bearings
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung,
insbesondere einer Strömungsmaschine mit vertikal angeordneter
Welle, enthaltend wenigstens eine Lagerbuchse,
beispielsweise aus Hartmetall, Keramik oder einem vergleichbaren
Material, an deren Innen- oder Außenmantel
eine Hülse aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff befestigt
ist, wobei diese Hülse in der freien Oberfläche
Rillen und zwischen diesen Stege aufweist.
Es ist bekannt, in Lageranordnungen elastisch nachgiebige
Hülsen aus einem Elastomer, Gummi oder dergleichen vorzusehen,
um für die Lagerbuchse eine hinreichende Nachgiebigkeit zu
erhalten. Damit können insbesondere zu hohe Kantenpressungen
vermieden oder zumindest reduziert werden. Lageranordnungen
der gattungsgemäßen Art enthalten wenigstens eine, in der
Regel aber zwei, Lagerbuchsen aus Hartmetall, einem keramischen
Werkstoff oder einem vergleichbaren Material, das einerseits
gute Gleiteigenschaften und andererseits eine vergleichsweise
große Härte aufweist. Die Lagerbuchse samt elastischer
Hülse können wahlweise auf der Welle oder dem feststehenden
Lagerträger oder jeweils auf beiden angeordnet sein.
Derartige Werkstoffe sind relativ spröde und nehmen nur geringe
Zugspannungen auf. Überbelastungen durch erhöhte Temperatur
derartiger Lagerbuchsen führen in der Regel zunächst zu
feinen Haarrissen und im Laufe der Zeit zu einem Ablösen von
Teilen der Lagerfläche mit all den nachteiligen Folgen für die
Funktionssicherheit und Lebensdauer. Die Hülse ist in der
Regel mit der Lagerbuchse insbesondere durch Aufvulkanisieren
oder ähnliche Verfahren fest verbunden. Mit der der Lagerbuchse
abgewandten Fläche ist die Hülse ihrerseits im feststehenden
Lagerträger bzw. falls es die Lagerbuchse der Welle ist,
auf dieser fest und weitgehend spielfrei angeordnet.
Schwierigkeiten ergeben sich insbesondere bei relativ langen
Lagerbuchsen bzw. Hülsen. Der im wesentlichen imkompressible
Werkstoff der Hülse kann praktisch nur an den axialen Enden
ausweichen, so daß letzendlich trotz der elastischen Materialeigenschaften
aufgrund der festen radialen Einspannung die
Elastizität der Hülse sehr stark eingeschränkt ist. Weitere
Schwierigkeiten sind in der Tatsache begründet, daß der Werkstoff
der Hülse bei Einwirkungen eines flüssigen Mediums aufquellen
kann. Dies tritt insbesondere bei Pumpen auf, deren Lager
von dem Fördermedium, insbesondere Wasser, umströmt werden.
Besteht die Lagerbuchse aus einem Hartmetall oder aus Keramik,
so ergeben sich Schwierigkeiten, da diese Werkstoffe nur geringe
Zugspannungen aufnehmen und spröde sind. Da die Passungen
der Lagerflächen in der Regel eng gehalten sind, kann
das Aufquellen des Werkstoffes der Hülse zu Überbeanspruchung
der Lagerbuchse und folglich zu Zerstörungen führen. Die genannten
Schwierigkeiten können insbesondere bei Pumpen mit
vertikal angeordneten Wellen auftreten, welche eine Gesamtlänge
in der Größenordnung von 10 m aufweisen. Bei solchen
Pumpen können zur radialen Abstützung der Welle insgesamt fünf
Lageranordnungen vorgesehen sein, so daß die Wahrscheinlichkeit
eventueller Störungen aufgrund der oben dargelegten Zusammenhänge
groß werden kann.
Zum nächstkommenden Stand der Technik ist die Deutsche
Gebrauchsmusterschrift 17 88 231 zu nennen, die ein Präzisions-
Wälz- bzw. Gleitlager, die die Übertragung von
Erregerimpulsen von Räderverzahnungen, Wälzlagern und sonstigen
umlaufenden Teilen auf das umgebende Gehäuse weitgehend
verringern soll, beschreibt.
Gemäß dieses Standes der Technik ist eine Lageranordnung,
enthaltend wenigstens eine Lagerbuchse, welche mittels einer
Hülse aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff auf einem
feststehenden Lagerträger angeordnet ist, wobei in der freien
Oberfläche der Hülse Rillen angeordnet sind, und über die
zwischen den Rillen vorhandenen Stege die Auflagerung auf dem
Lagerträger erfolgt, grundsätzlich zum Stand der Technik
zu zählen.
Dabei liegen die in der Oberfläche der Hülse vorhandenen
Rillen jeweils in verschiedenen voneinander beabstandeten
Axialebenen und sind innerhalb dieser Axialebenen in sich
geschlossen, da die Hülse aus einem elastischen Kunststoff,
aus Gummi oder dergleichen besteht, ist die Wärmeableitung
aus der Lagerbuchse keineswegs günstig, wobei aufgrund der
Rillen und der damit reduzierten Übergangsfläche die Situation
noch verschlechtert wird. Dabei können ferner die Außenflächen
der Ringe, die eine Ummantelung der Hülse bzw.
des Dämpfungsrings darstellen, mit jedem beliebigen Toleranzmaß
geschliffen werden, so daß nachteiligerweise ein
zusätzlicher Aufwand hinsichtlich der Ummantelung erforderlich
ist, falls es auf Maßhaltigkeit ankommt.
Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde,
mit geringem konstruktiven Aufwand, die Lageranordnung
der eingangs genannten Gattung dahingehend weiterzubilden,
daß eine verbesserte Elastizität erreicht und die Gefahr von
Funktionsstörungen reduziert wird, wobei eine verbesserte
Wärmeabfuhr aus dem Lagerbereich erreicht wird, um eine hohe
Funktionssicherheit und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird bei einer Lageranordnung der eingangs
genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Rillen nach Art wenigstens eines Gewindeganges angeordnet
sind und am Ende der Hülse in der Oberfläche je eine Ringnut
angeordnet ist.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen
dargelegt.
Erfindungsgemäß sind die Rillen also ähnlich einem Gewindegang
in die Oberfläche der Hülse eingebracht, so daß man
grundsätzlich auch von einer einzigen Rille sprechen kann.
In einem Längsschnitt durch die Lageranordnung sind in der
Schnittebene axial nebeneinander eine Vielzahl von solchen
Rillen zu erkennen, die jeweils durch die Stege getrennt sind.
Als besonders zweckmäßig hat sich die zweigängige Anordnung
der Rillen erwiesen; es sind also zwei schraubenförmige Rillen
versetzt gegeneinander in die Oberfläche eingebracht. Das
Fördermedium kann erfindungsgemäß den Gewindegang bzw. die
Rillen durchströmen, wodurch einerseits eine verbesserte Wärmeabfuhr
aus dem Lagerbereich und andererseits aber auch das
Zusetzen der Rillen durch Verschmutzungen vom Fördermedium
zuverlässig vermieden werden kann. Dies ist im Hinblick auf
die Lebensdauer sehr wichtig, da die notwendige radiale Elastizität
nicht durch Ablagerungen in den Rillen im Laufe der
Zeit reduziert werden darf. Auch ein Quellen des Werkstoffes
der Hülse aufgrund des einwirkenden Fördermediums kann problemlos
aufgefangen werden, da der aufquellende Werkstoff in
die Rillen ausweichen kann bzw. dadurch die Rillen etwas verengt
werden. Probleme bei der Inbetriebnahme oder beim Anlaufen
einer Pumpe nach einer gewissen Stillstandszeit werden
überraschend einfach vermieden. Auch bei engen Passungen der
Lagerbuchsen, die aus relativ sprödem Hartmetall oder aus
Keramik oder einem vergleichbaren Werkstoff bestehen, sind
Beschädigungen nicht zu befürchten. Die Herstellung der erfindungsgemäßen
Lageranordnung bzw. Lagerbuchsen samt Hülse kann
mit einem vergleichsweise geringen Aufwand erfolgen. Die Hülse
wird auf der Oberfläche der Lagerbuchse angeordnet und mit
dieser fest verbunden, und zwar vor allem durch Aufvulkanisieren.
Erfindungsgemäß werden in die auf das exakte Maß bearbeitete
freie Oberfläche der Hülse die Rillen nunmehr nachträglich
eingebracht. Dies erfolgt im Rahmen dieser Erfindung
durch Einschneiden, zweckmäßigerweise nach Art eines Gewindeganges,
und insbesondere mit zwei Gewindegängen durch Einschneiden
in den elastischen Werkstoff der Hülse. Wesentlich
ist hierbei, daß die Hülse vor dem Einbringen der Rillen bzw.
des oder der Gewindegänge auf das erforderliche Maß angebracht
wird. Obgleich es grundsätzlich ausreicht, ggfs. nur einer
einzigen Lagerbuchse eine Hülse mit den erfindungsgemäßen Rillen
zuzuordnen, werden im Rahmen dieser Erfindung beide Lagerbuchsen,
also sowohl der Welle als auch des Lagerträgers, in der
oben erläuterten Weise ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Lageranordnung,
Fig. 2 ein Diagramm eines Belastungsversuches,
Fig. 3 vergrößert einen axialen Längsschnitt durch die
Lagerbuchse samt Hülse einer Welle.
In Fig. 1 sind von einer Pumpenwelle zwei Teile 2, 4 zu erkennen,
welche mittels einer Kupplungshülse 6 in hier nicht weiter
zu erläuternden Weise miteinander verbunden sind. Die
Pumpenwelle bzw. deren Teile 2, 4 sind von einer Verstellwelle
8 umgeben, die nachfolgend der Einfachheit halber nur noch als
Welle bezeichnet wird. Mittels der Verstellwelle kann der
Anstellwinkel der Schaufeln des Pumpenrades eingestellt werden.
Eine Relativbewegung zwischen Verstellwelle und Pumpenwelle
bzw. Kupplungshülse 6 erfolgt nur beim Verstellen der
Schaufeln. Die Kupplungshülse 6, welche Bestandteil der Pumpenwelle
ist, ist mittels der Paßfeder 10 in der Verstellwelle
8 abgestützt.
Die Welle 8 mitsamt den Teilen 2, 4 der Pumpenwelle sind um
die Längsachse 12 in einem Lagerträger 14 drehbar, der mittels
mehreren sternförmig angeordneten Armen 16 in einem hier nicht
dargestellten Lagergehäuse oder dergleichen befestigt ist. Der
Welle 8 bzw. dem Lagerträger 14 ist jeweils eine Lagerbuchse
18, 20 zugeordnet, wobei die Lagerbuchse samt Welle 8 bezüglich
der Lagerbuchse 20 bzw. des Lagerträgers 14 auf den
Lagerflächen drehbar ist. An der Innenfläche der Lagerbuchse
18 ist eine Hülse 22 aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff,
insbesondere durch Aufvulkanisieren, befestigt. An der
Außenfläche der feststehenden Lagerbuchse 20 ist ebenfalls
entsprechend eine Hülse 24 aus elastischem Werkstoff angeordnet.
Beide Hülsen 22, 24 weisen auf ihren den Lagerflächen
abgewandten Oberflächen 26, 28 Rillen 30, 32 auf. Bei einwirkenden
Kräften ermöglichen diese Rillen 30, 32 ein Ausweichen
des elastischen Werkstoffes der Hülsen 22, 24 in den Bereich
dieser Rillen 30, 32. Die elastischen Werkstoffeigenschaften
der Hülsen 22, 24 können somit über die gesamte axiale Länge
genutzt werden, was ohne diese Rillen praktisch nur in den
Endbereichen der erfindungsgemäß in axialer Richtung relativ
langen Hülsen 22, 24 möglich wäre. Insgesamt wird damit die
Elastizität der Lageranordnung wesentlich verbessert, so daß
Lagerbelastungen erheblich besser aufgenommen werden, ohne daß
Beschädigungen, Haarrisse oder ähnliches in den Lagerbuchsen
zu befürchten sind. Die radiale Bewegbarkeit der Lagerbuchsen
aber auch die Kippbeweglichkeit der Lagerbuchsen 18, 20 wird
aufgrund der erfindungsgemäßen Rillen wesentlich verbessert.
Fig. 2 zeigt beispielshaft die überraschenden Ergebnisse bei
einer Lagerbuchse deren innere Lagerfläche einen Durchmesser
von 200 mm und deren äußere Fläche einen Durchmesser von
225 mm aufweist. Auf diese Lagerbuchse war außen eine Hülse
aus einem elastischen Werkstoff, wie Gummi bzw. einem Elastomer,
mit einem Außendurchmesser von 235 mm angeordnet, wobei
die axiale Länge 100 mm betrug. Die Kurve A ergab sich bei
vollständig zylindrischer Außenfläche der Hülse, also ohne
irgendwelche Rillen. Die Kurve B wurde gemessen, nachdem in
die Hülse, deren Wandstärke 5 mm betrug, eine Rille in die äußere
Oberfläche, mit 3 mm Tiefe und 4 mm Breite eingebracht wurde,
wobei die Stegbreite zwischen zwei axial nebeneinanderliegenden
Rillen 11 mm betrug. Die Kurve C ergab sich für eine Hülse
mit einer Nutbreite von 6 mm und einer Stegbreite von 9 mm,
wobei die Nuttiefe 4 mm betrug. Die Hülsen, entsprechend den
beiden Kurven B und C, waren jeweils zweigängig ausgebildet;
es waren also zwei schraubenförmige Gänge nach Art von Gewindegängen
nebeneinander in die äußere Oberfläche der Hülse eingebracht.
Der Vergleich der Kurven B und C mit der Kurve A zeigt
unmißverständlich die wesentlich besser Elastizität der ansonsten
aus dem gleichen Werkstoff mit den gleichen Abmessungen
bestehenden Hülse. Vorhandene Lageranordnungen können
somit in überaus einfacher Weise mit einer wesentlich verbesserten
Elastizität ausgestaltet werden, wobei lediglich in die
Hülse, welche mit der Lagerbuchse zuvor fest verbunden wurde,
die erforderlichen Rillen einzubringen sind. Vergleichbare
Ergebnisse ergeben sich auch bei Belastung der Hülse mit einem
Kippmoment um eine zur Längsachse senkrechte Drehachse. Für
gleichgroße Kräfte ergaben sich auch hier wesentlich größere
Auslenkungen der Lagerbuchse bei einer Hülse mit Rillen als
bei einer Hülse ohne Rillen.
Fig. 3 zeigt vergrößert einen axialen Längsschnitt durch die
Lagerbuchse 18 und die Hülse 22 gemäß Fig. 2. Zur Veranschaulichung,
daß es sich hier um zweigängige Rillen handelt, sind
hier die Rillen mit den Bezugsziffern 30 bzw. 31 versehen.
Erfindungsgemäß befindet sich an den beiden axialen Enden der
Hülse noch ein Ringnut 34. In dieser Ringnut können sich vom
Fördermedium mitgenommene Fremdkörper und Verschmutzungen
ggfs. absetzen, wodurch die Gefahr des Zusetzens der Rillen
30, 31 nicht unwesentlich verringert wird. Die Rillentiefe 40
ist mindestens halb so groß wie die Materialdicke 42 der Hülse
22. Ferner ist die Stegbreite 44 höchstens viermal, zweckmäßigerweise
etwa zweimal so groß wie die Nutbreite 46. Hierdurch
wird einerseits eine zuverlässige Auflagerung und radiale
Abstützung der Hülse und somit der Lagerbuchse 22 erreicht
und andererseits wird das Ausweichen des Materials der Hülse
bzw. der vorhandenen Stege in den Bereich der Rillen ermöglicht.
Die Rillen 30, 31 sind im Hinblick einerseits auf eine
einfache Fertigung und andererseits zur Vermeidung von Kerbwirkungen,
die zu Zerstörungen führen könnten, abgerundet
ausgebildet. Die Rillentiefe 40 ist bei dieser erfindungswesentlichen
Ausführung halb so groß wie die Nutbreite 46. Die
axiale Länge der Hülse 22 in Richtung der Längsachse 12 ist im
Rahmen dieser Erfindung wesentlich größer als die Materialdicke
42. Bei der hier gezeigten Hülse 22 ist das Verhältnis
von axialen Länge zur Materialdicke 42 etwa 45. Erfindungsgemäß
ist dieses Verhältnis wenigstens 10 und zweckmäßig größer
als 20.
Bezugszeichenliste
2, 4 Teil der Pumpenwelle
6 Kupplungshülse
8 Verstellwelle
10 Paßfeder
12 Längsachse
14 Lagerträger
16 Arm
18, 20 Lagerbuchse
22, 24 Hülse
26, 28 Oberfläche
30 bis 32 Rille
34 Ringnut
36, 38 Steg
40 Rillentiefe
42 Materialdicke
44 Stegbreite
46 Nutbreite
6 Kupplungshülse
8 Verstellwelle
10 Paßfeder
12 Längsachse
14 Lagerträger
16 Arm
18, 20 Lagerbuchse
22, 24 Hülse
26, 28 Oberfläche
30 bis 32 Rille
34 Ringnut
36, 38 Steg
40 Rillentiefe
42 Materialdicke
44 Stegbreite
46 Nutbreite
Claims (5)
1. Lageranordnung, insbesondere einer Strömungsmaschine mit
vertikal angeordneter Welle, enthaltend wenigstens eine
Lagerbuchse, beispielsweise aus Hartmetall, Keramik oder einem
vergleichbaren Material, an deren Innen- oder Außenmantel
eine Hülse aus einem elastischen nachgiebigen Werkstoff befestigt
ist, wobei diese Hülse in der freien Oberfläche Rillen und zwischen
diesen Stege aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rillen (30-32) nach Art wenigstens eines Gewindeganges
angeordnet sind und am Ende der Hülse (22) in der Oberfläche
(26, 28) je eine Ringnut (34) angeordnet ist.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rillen (30-32) zweigängig ausgebildet sind.
3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rillentiefe (40) wenigstens halb so groß ist, wie die
Materialdicke (42) der Hülse (22).
4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis von Stegbreite (44) zu Rillenbreite (46)
kleiner ist als 4, zweckmäßig kleiner als 3 und bevorzugt kleiner
als 2 ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung nach einem der
Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Verbinden der Hülse (22, 24) mit der Lagerbuchse
(18, 20) die freie Oberfläche (26, 28) der Hülse (22, 24) auf exaktes
Maß bearbeitet wird und daß nachfolgend die Rillen (30, 32) in die freie
Oberfläche (26, 28) eingebracht werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863600721 DE3600721A1 (de) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | Lageranordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863600721 DE3600721A1 (de) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | Lageranordnung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3600721A1 DE3600721A1 (de) | 1987-07-16 |
DE3600721C2 true DE3600721C2 (de) | 1990-06-13 |
Family
ID=6291735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863600721 Granted DE3600721A1 (de) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | Lageranordnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3600721A1 (de) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2200166B (en) * | 1986-12-24 | 1991-08-14 | Flux Geraete Gmbh | Pump and method for the assembly thereof |
US6078121A (en) * | 1997-02-21 | 2000-06-20 | Emerson Electric Co. | Rotor assembly for a rotating machine |
US6025665A (en) * | 1997-02-21 | 2000-02-15 | Emerson Electric Co. | Rotating machine for use in a pressurized fluid system |
DE10045301A1 (de) * | 2000-09-12 | 2002-04-04 | Allweiler Ag | Gleitlager für eine Welle |
JP2007309392A (ja) * | 2006-05-17 | 2007-11-29 | Komatsu Ltd | 軸受装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US1555214A (en) * | 1924-02-09 | 1925-09-29 | Cleveland Graphite Bronze Co | Bearing |
GB412491A (en) * | 1933-09-14 | 1934-06-28 | Hoffmann Mfg Co Ltd | Improvements in journal bearings |
BE518748A (de) * | 1952-04-03 | |||
DE1788231U (de) * | 1959-02-27 | 1959-05-06 | Zahnraederfabrik Renk A G | Praezisions-waelz- bzw. gleitlager. |
DE1902293U (de) * | 1964-08-04 | 1964-10-15 | Metzeler Ag | Kunststoff-gleitlagerbuchse. |
GB1461259A (en) * | 1973-03-14 | 1977-01-13 | Platt Saco Lowell Ltd | Textile machines |
-
1986
- 1986-01-13 DE DE19863600721 patent/DE3600721A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3600721A1 (de) | 1987-07-16 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Owner name: HALBERG MASCHINENBAU GMBH, 6700 LUDWIGSHAFEN, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |