DE923821C - Wellenlager - Google Patents
WellenlagerInfo
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- DE923821C DE923821C DER6462A DER0006462A DE923821C DE 923821 C DE923821 C DE 923821C DE R6462 A DER6462 A DE R6462A DE R0006462 A DER0006462 A DE R0006462A DE 923821 C DE923821 C DE 923821C
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- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B31/00—Bearings; Point suspensions or counter-point suspensions; Pivot bearings; Single parts therefor
- G04B31/004—Bearings; Point suspensions or counter-point suspensions; Pivot bearings; Single parts therefor characterised by the material used
- G04B31/012—Metallic bearings
- G04B31/0123—Metallic bearings with metallic ball bearings and metallic roller bearings
-
- 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
- F16C33/72—Sealings
- F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
- F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 21. FEBRUAR 1955
R 6462 XII/ 47 b
Wellenlager
Die Erfindung betrifft ein Wellenlager, bei welchem die Welle durch einen mit einem ihn verschließenden
Ölfilm gefüllten, kapillaren Spalt von einem sie umgebenden, am Außenring hermetisch
dicht befestigten Deckel getrennt ist, der zu einer das Lager mittels des Ölfilms gasdicht abschließenden
Vorrichtung gehört.
Ein derartiges Lager ist durch die USA.-Patentschrift
2 ooo 276 bekanntgeworden, von dem sich dasjenige gemäß der Erfindung dadurch unterscheidet,
daß der kapillare Spalt den engsten Teil einer Ringkammer bildet, deren Querschnitt gegen
außen wegen einer entsprechenden Abnahme ihres Innendurchmessers stetig zunimmt, und zwar genügend
stark, damit die Ringkammer eine Ausweichkammer bildet, in welcher sich der Ölfilm bei
Zunahme des Druckes im Innern der Vorrichtung gegenüber dem Außendruck aus dem Spalt zurückzieht,
entgegen der Wirkung der durch die Querschnittszunahme bedingten Kapillarkräfte, die ihn
wieder in den Spalt zurückbringen, sobald sich die beiden Drücke wieder einander angleichen.
In der Tat ist beim amerikanischen Lager die innere Wandung des Kapillarraumes zylindrisch
(der stark divergierende Endteil ist nur einer Abrundung der Kante zuzuschreiben), dafür ist die
äußere Wandung konisch, was bei sich drehendem Außenring und Teller ein Herausschleudern des Öls
durch Zentrifugalwirkung nach sich zieht; beim amerikanischen Lager ist die Querschnittszunahme,
bei einem Winkel von 3 bis 40, so gering, daß sich ganz einfach der ganze Raum mit öl füllt, so daß
von einer Entweichemöglichkeit bzw. von einem Hinundherwandern eines Ölfilms in der Ringkammer
nicht die Rede sein kann. Wenn eine Reißfeder (drawing pen) mit den Spitzen an die Ober-
fläche von Tinte gehalten wird, so saugt sie diese bis zu einem gewissen Betrag auf, und in ähnlicher
Weise saugt sich der Kapillarraum des amerikanischen Lagers einfach voll öl.
Das Ansteigen des Innendruckes gegenüber dem Außendruck kann besonders dann vorkommen, wenn
das Wellenlager einen Teil eines Motors oder eines Gerätes bildet, das in einem Flugzeug eingebaut ist,
denn in diesem Fall ist der Außendruck gleich dem ίο atmosphärischen Druck, der bei steigenden Flughöhen
beträchtlich abnimmt, wogegen der Innendruck nicht abnehmen kann, da ja das Lager in einer
Vorrichtung eingeschlossen ist, aus welcher die Luft nicht entweichen kann. Der Innendruck hat
daher praktisch mindestens den Wert des atmosphärischen Druckes am Ort der Montage des Lagers,
nimmt aber im Betrieb mehr oder weniger zu wegen Temperaturerhöhungen, die zum Beispiel von der
Reibung herrühren können, was eine Erhöhung des Druckes der in der Vorrichtung eingeschlossenen
Luft hervorruft.
Die Zeichnung stellt einige Ausführungsbeispiele des Wellenlagers gemäß der Erfindung dar.
Fig. i, 2 und 3 sind Längsschnitte einer ersten, zweiten bzw. dritten Ausführungsform, wobei es
sich jedesmal um ein Kugellager handelt;
Fig. 4 und 5 sind ähnliche Längsschnitte einer Äderten bzw. fünften Ausführungsform, wobei es
sich im ersten Fall um ein Rollenlager und im zweiten Fall um ein Gleitlager handelt, und
Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines Innendeckels, wie er z. B. im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 Verwendung
findet.
Das in Fig. 1 gezeigte Wellenlager ist ein Kugellager
mit einem Außenlaufring 1, Kugeln 2, einem Käfig 3, dessen innere Lauffläche 5 aus der zu
lagernden Welle 4 selbst herausgearbeitet ist. Ein Deckel 6 wird durch eine Ringscheibe 7, deren
Außenrand umgebogen und radial geschlitzt ist und sich auf den Außenring 1 abstützt, gegen eine
Schulter 9 dieses Außenringes gedrückt unter Zwischenlegung eines Abdichtungsringes 10. Diese
Anordnung ist an beiden Enden des Lagers vorgesehen. Ein jeder der Deckel 6 besitzt einen wenigstens
angenähert hohlzylindrischen Ansatz 11, der sich einwärts erstreckt. Das innere Ende dieses
Ansatzes ist von demjenigen Lagerteil, der sich dadurch erstreckt, es handelt sich hier um den Wellenteil
4, durch einen Kapillarspalt 12 getrennt, der durch einen Ölfilm geschlossen ist. Jeder dieser
Kapillarspalte 12 bildet den engsten Teil eines Ringraumes 13, dessen Querschnitt nach außen
stetig zunimmt, so daß sich der Ölfilm bei Zunahme des Druckes im Innern der das Lager einschließenden,
aus dem Außenring 1 und den Deckeln 6 gebildeten Vorrichtung gegenüber dem Außendruck
aus dem Spalt 12 zurückziehen kann, aber von selbst in diesen Spalt zurückkommt, sobald sich die beiden
Drücke wieder einander angleichen. Bei Stillstand der Welle 4 erfolgt das Zurückfließen des Ölfilms in
den Kapillarspalt 12 unter der Wirkung von Kapillarkräften. Bei sich drehender Welle werden
diese Kapillarkräfte noch durch die kombinierte Wirkung der Zentrifugalkraft der Oberflächenspannung
unterstützt, die längs desjenigen Wellenteiles wirksam ist, der den Ringraum 13 an seinem
Innenumfang abgrenzt. Dieser Wellen- oder Lagerteil wird nämlich durch eine kegelige Fläche 14 gebildet,
die sich in Längsrichtung des Lagers von außen nach innen erweitert.
Es sind besondere Maßnahmen getroffen, um den hohlzylindrischen Ansatz 11 eines jeden der
Deckel 6 beständig mit öl benetzt zu halten. Im bisher beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
besteht diese Maßnahme in Länigssohlitzen 15,
welche Kapillarräume bilden, die sich bis in die unmittelbare Nähe des kapillaren Spaltes 12 erstrecken.
Wie stark die Oberfläche 14 kegelig zu sein hat, hängt von der Drehgeschwindigkeit des beweglichen
Lagerteiles und von der Viskosität des zur Schmierung des Lagers und zum Auffüllen der Kapillarräume
und Spalte 13 bzw. 12 benutzten Öls ab. Versuche haben gezeigt, daß der halbe Spitzenwinkel
der Kegelmantelflächen 14 vorzugsweise einen zwischen 8 und 20° gelegenen Wert haben
soll.
Die in den Fig. 2 und 6 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersteren nur dadurch,
daß die Längsschlitze 15 durch einen Innendeckel 16 ersetzt worden sind, der ebenfalls einen
hohlzylindrischen Ansatz besitzt und der wegen an ihm vorgesehenen Beulen oder sonstigen
Erhöhungen in einem sehr kleinen Abstand längs des Deckels 6 verläuft. Die Deckel 6 und 16 bilden
paarweise Kapillarräume 17, die sich bis in unmittelbare Nähe der entsprechenden Kapillarspalte
12 erstrecken. Der Innendeckel 16 bildet also in Zusammenarbeit mit dem Deckel 6 ein Mittel, das
gestattet, durch Kapillarität eine gewisse ölmenge über dem Ansatz 18 des Deckels 19 verteilt zu
halten, der dem Deckel 6 der ersten Ausführungsform entspricht.
Im übrigen sind Teile der zweiten Ausführungsform, die solchen der ersten Ausführungsform ent-
sprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet
sich von derjenigen nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß es sich hier um ein Kugellager mit einem
äußeren Laufring 20, Kugeln 22, einem Käfig 23 und den bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1
genannten Teilen 6, 7 und 10 der Vorrichtung zum Einschließen des Lagers handelt. Der Ringraum 13,
dessen engste Stelle durch den Kapillarspalt 12 gebildet wird, wird an seinem Innenumfang durch
eine kegelige Außenoberfläche 24 des inneren Laufringes 21 gebildet. Dieser innere Laufring bildet in
diesem Fall denjenigen Lagerteil, der sich durch die Deckel 6 hindurch erstreckt.
Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich ihrerseits von derjenigen nach Fig. 3 lediglich
dadurch, daß es sich bei ihr um ein Rollenlager mit einem Außenring 25, einem inneren Laufring 26,
Rollen 27 und den gleichen Teilen 6, 7 und 10 der Vorrichtung zum Einschließen des Lagers handelt,
wie in der ersten und der dritten Ausführungsform.
Man findet auch hier wieder die kapillaren Schlitze 15 und die Kapillarspalte 12, welch letztere die
engsten Stellen der Ringräume 13 bilden, die an ihrem Innenumfang durch die kegeligen Oberflächen
28 gebildet werden, welche den kegeligen Flächen 14 der ersten und der zweiten Ausführungsform
entsprechen.
Die Ausführungsform nach Fig. 5 bildet ein Gleitlager für einen Wellenzapfen 29. Dieses Lager
weist einen Außenring 30 auf, in dessen Bohrung 31 ein Lagerring 32 angepreßt ist. Man stößt auch
wieder auf die Teile 6, 7 und 10 der Vorrichtung zum Einschließen des Lagers. Die Längsnuten 33
in der äußeren Mantelfläche des Lagerringes 32 gestatten dem öl, das die Gleitflächen des Lagerringes
32 und des Zapfens 29 geschmiert hat, wieder nach unten zu fließen. In diesem Fall bildet der Zapfen
29 denjenigen Lagerteil, der die kegeligen Flächen 34 aufweist, die den kegeligen Flächen der ersten
Ausführungsform entsprechen und die Ringräume 13 an deren Innenumfang abgrenzen.
Es versteht sich von selbst, daß man die Ausführungsbeispiele der Fig. 3, 4 und 5 mit den
gleichen Abänderungen versehen könnte, die aus der Ausführungsform nach Fig. 1 diejenige nach Fig. 2
machen. In anderen Worten, man könnte den mit den Schlitzen 15 versehenen Deckel 6 durch einen
Deckel 19 ersetzen, an dem ein Innendeckel 16 gehalten
ist. Außerdem ist es auch wichtig, zu erwähnen, daß die entweder durch die Schlitze 15 oder
durch die zwischen den Deckeln 16 und 19 gebildeten
Kapillarräume nicht über deren ganze Ausdehnung die gleiche Weite zu haben brauchen.
Sie können sich nämlich z. B. mit zunehmendem Abstand vom Kapillarspalt 12 ganz schwach verengen,
um durch Kapillarität eine kleine Saugwirkung auf das sich im Spalt 12 befindende öl auszuüben.
Sie könnten sich aber auch mit zunehmendem Abstand vom Kapillarspalt erweitern, um
durch Kapillarität mehr öl zu diesem Spalt zu bringen.
Die Oberflächen 14, 24, 28 und 34 brauchen nicht unbedingt kugelig zu sein; sie können sich auch in
anderer Weise unregelmäßig, aber stetig mit einer mittleren Neigung von 8 bis 200 von außen nach
innen erweitern.
Alle dargestellten Lager und ihre obenerwähnten Varianten können in irgendeiner Stellung im Raum
arbeiten. In der Stellung, die in den Fig. 1, 2, 4 und 5 gezeigt ist, bildet der untere Deckel ein ölreservoir,
von dem Öl durch Kapillarität zum benachbarten Kapillarspalt 12 gebracht wird,
welchen es ausfüllt, sobald das Lager auch nur einmal gestürzt worden ist, was z. B. beim Einpacken
geschieht. Von da kommt es zu den zu schmierenden Flächen, sobald das Lager im Betrieb ist, und zwar
ohne daß besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, wie sich in vielfachen Versuchen unter sehr
mannigfaltigen Bedingungen eindeutig erwiesen hat.
Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich nicht auf Wellenlager, aus welchen die Welle an
beiden Enden hervorragt, sondern kann auch auf Wellenlager ausgedehnt werden, die am einen Ende
vollständig abgeschlossen sind.
Man sieht dann an diesem Ende anstatt des Deckels 16 oder 19 einen Deckel ohne jegliche
Öffnung vor, der entweder steif oder elastisch sein kann. Im letzteren Fall hat man es mit einer elastischen
Membran zu tun, die in einem gewissen Maß nachgibt unter dem Einfluß eines Unterschiedes
zwischen dem Innen- und dem Außendruck.
Claims (5)
1. Wellenlager, bei welchem die Welle durch einen mit einem ihn verschließenden Ölfilm gefüllten,
kapillaren Spalt von einem sie umgebenden, am Außenring hermetisch dicht befestigten
Deckel getrennt ist, der zu einer das Lager mittels des Ölfilms gasdicht abschließenden
Vorrichtung gehört, dadurch gekennzeichnet, daß der kapillare Spalt den engsten Teil
einer Ringkammer bildet, deren Querschnitt gegen außen wegen einer entsprechenden Abnahme
ihres Innendurchmessers stetig zunimmt, und zwar genügend stark, damit die Ringkammer
eine Ausweichkammer bildet, in welcher sich der Ölfilm bei Zunahme des Druckes im Innern der
Vorrichtung gegenüber dem Außendruck aus dem Spalt zurückzieht, entgegen der Wirkung
der durch die Querschnittszunahme bedingten Kapillarkräfte, die ihn wieder in den Spalt
zurückbringen, sobald sich die beiden Drücke wieder einander angleichen.
2. Wellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringraum an seinem Außenumfang durch einen wenigstens ungefähr
hohlzylindrischen Ansatz des Deckels abgegrenzt wird, welcher Ansatz dank besonderen
Mitteln oder Vorkehrungen beständig mit Öl benetzt ist, und daß der Ringraum an seinem
Innenumfang durch einen sich kegelig von außen nach innen verdickenden Lagerteil abgegrenzt
ist.
3. Wellenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Mittel aus
einem Innendeckel bestehen, der sich in einem sehr kleinen Abstand längs des erwähnten
Deckels erstreckt, um mit ihm zusammen einen Kapillarraum zu bilden, der sich bis in die unmittelbare
Nähe des kapillaren Spaltes erstreckt.
4. Wellenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Vorkehrungen
aus Längsschlitzen im hohlzylindrischen Ansatz des Deckels bestehen, welche Längsschlitze
Kapillarräume bilden, die sich bis in unmittelbare Nähe des Kapillarspaltes erstrecken.
5. Wellenlager nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet,
daß der halbe Spitzenwinkel des kegeligen Lagerteiles 8 bis 200 beträgt.
Angezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 000 276.
USA.-Patentschrift Nr. 2 000 276.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 9591 2.55
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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