Selbstschmierendes Lager Die Erfindung betrifft ein selbstschmierendes Lager mit wenigstens einem porösen, ölgetränkten Lagerkörper, wobei ein mit einem Öl getränkter, in einer Ausnehmung des Lagergehäuses befindlicher Ölträger mit einer von der Gleitfläche getrennten Fläche des Lagerkörpers in Berührung steht.
Selbstschmierende Lager enthalten gewöhnlich eine zentrale poröse Lagerbüchse aus Eisen oder Kupferzinnbronze. Diese Lagerkörper sind mit Öl durchtränkt und die selbstschmierende Eigenschaft beruht auf den verschiedenen Ausdehnungskoeffizien ten von<B>Öl</B> und Metall. Infolge Erwärmung durch die Lagerreibung wird das Öl infolge seines grösseren Ausdehnungskoeffizienten aus dem Lagerkörper her ausgepresst und zur Welle hingeführt.
Es sind selbstschmierende Lager bekannt, bei denen eine Fläche des Lagerkörpers einerseits der Gleitfläche und anderseits zu einer im Lagergehäuse vorgesehenen Ausnehmung im Abstand gegenüber liegt und in die Ausnehmung ein in Berührung mit dem Lagerkörper stehender öldurchtränkter gefalteter Docht eingebracht ist. Ein Nachteil dieser Ausführung besteht darin, dass der Docht nach einer gewissen Benützungsdauer bei hoher Lagertemperatur verkohlt.
Bei unmittelbarer Schmierung einer Welle im Falle eines nicht selbstschmierenden Lagers ist es üblich, einen Schmiermittelvorrat anzuordnen, der ein auf Lithiumbasis oder dergleichen beruhendes Schmiermittel enthält, das die Fähigkeit hat, eine grosse Menge Öl zu absorbieren. Die Tatsache, dass ein derartiger Schmiermittelvorrat als befriedigend für die Schmierung eines nicht selbstschmierenden Lagers gefunden wurde, besagt nicht, dass ein der artiger Schmiermittelvorrat ebenfalls in Verbindung mit einem selbstschmierenden Lager, das mit einen porösen ölgetränkten Lagerkörper versehen ist, ge eignet ist.
Wenn beispielsweise eine kleine Menge des Schmiermittels auf die Lauffläche der Welle gelangt, kann diese Menge die Poren des Lagerkörpers ver schliessen und unterbindet dadurch die Zuführung des Öls vom Lagerkörper zur Welle, was eine Erhöhung der Lagertemperatur zur Folge hat. Diese erhöhte Lagertemperatur kann ihrerseits eine chemische Um setzung des Schmiermittels hervorrufen, und z. B. die Zähigkeit des Schmiermittels steigern, wodurch eine Vergrösserung der Lagerreibung und somit eine Ver minderung der Umlaufgeschwindigkeit der Welle ein tritt. Dies kann z. B. bei einem Antriebsmotor eines Filmapparates einen erheblichen Nachteil hervor rufen.
Das Problem einer Schmiermittelzuführung in Verbindung mit einem Schmiermittelvorrat in Anwen dung bei einem nicht selbstschmierenden Lager einer Welle ist deshalb von dem bei einem Ölträger für selbstschmierende Lager sehr verschieden.
Das selbstschmierende Lager gemäss der Erfin dung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ölträger aus mindestens einem pulverförmigen anorganischen Stoff besteht.
Ein als Ölträger geeignetes Pulver besteht z. B. aus Talkumpuder oder Kalziumkarbonat. Man kann z. B. 50 bis 70 Gewichtsteile dieses Pulvers mit 50 bis 30 Gewichtsteilen Öl, vorzugsweise Silikonöl, ver mischen (wobei stets 100 Gewichtsteile der Mischung entstehen), um eine Pasten- oder teigähnliche Masse zu bilden, die mit Hilfe eines Druckschmierkopfes in die Ausnehmung des Lagergehäuses eingebracht werden kann.
Durch die Anwendung des beschriebenen Ölträ- gers können die Nachteile der vorbekannten ökeser- voire bei selbstschmierenden Lagern vermieden wer den. Ein Ölträger z. B. aus Talkumpuder oder Kal- ziumkarbonat ist hitzebeständig und gleichzeitig von geringer Härte, heller Farbe und wenig kostspielig. Die Hitzebeständigkeit eines solchen Ölträgers hat die Wirkung, dass auch bei einer hohen Umfangs geschwindigkeit der Welle eine gute Schmierkraft ge geben ist.
Wenn die Masse des Ölträgers zur Welle hin dringt, tritt kein besonderer Verschleiss ein, da seine Härte sehr gering ist, und es erfolgt auch keine Schwärzung im Lager mit Bezug auf die Färbung des Ölträgers. Weil weiter das Pulver elektrisch nicht leitend ist, wird eine Stromweiterleitung in elek trischen Motoren vermieden. Bei Herstellung der Mischung kann das Verhältnis zwischen Öl und Pul ver genau bestimmt werden, und bei der Anwendung der Mischung kann einem gegebenen Lager die am besten geeignete Menge Öl zugeführt werden.
In der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform eines Lagers gemäss der Erfindung dargestellt.
Die Welle 10 eines z. B. hochtourigen Elektro motors ist mit einem Wellenzapfen 11 von kleinerem Durchmesser versehen, auf dem ein poröser, selbst schmierender Lagerkörper 12 aus Kupferzinnbronze angeordnet ist. Der Lagerkörper 12 ist innen mit einer zylindrischen Gleitfläche 13 und aussen mit einer teilkugelförmigen Fläche 14 versehen. Das kleinste Spiel zwischen der Gleitfläche 13 und dem Wellenzapfen 11 beträgt etwa 7 Mikron, das heisst 0,007 mm.
Das äussere Ende des Lagerkörpers 12 ruht in einem konischen Lagersitz 15, der in dem Lagergehäuse 16 angeordnet ist, während sein inneres Ende in einer konischen Metallkappe 17 ruht. Diese Metallkappe ist in eine zylindrische Ausnehmung 18 des Lagergehäuses 16 eingesetzt, die sich im Abstand von der Fläche 14 des Lagerkörpers 12 um letzteren herumzieht. Die Metallkappe ist in der Ausnehmung mit Hilfe einer Scheibe 19 gehalten, die durch Schrau ben 20 in dem Motorgehäuse festgeschraubt ist.
Die Ausnehmung 18 in dem Lagergehäuse, die durch die Metallkappe 17 dicht abgeschlossen ist, enthält ein anorganisches Pulver, welches Öl abgeben und aufnehmen kann und ein Ölreservoir bildet und zugleich das Öl auf die verschiedenen Poren der Fläche 14 des Lagerkörpers 12 verteilt.
Pulver, welche für den Ölträger 21 geeignet sind und nicht selbst unmittelbar an der Schmierung teilnehmen, sind Talkumpuder und aufbereitetes Kalziumkarbo- nat. Talkum ist ein Magnesiumsilikat mit der chemi schen Formel H,0 - MgO - 4 SiO2, und die chemische Formel des Kalziumkarbonates lautet CaCO3. Die beiden Salze, nämlich Magnesiumsilikat und Kalzium karbonat,
sind die Sauerstoffverbindungen zweier Nichtmetalle Silicium und Kohlenstoff, die zur Gruppe IVb des periodischen Systems gehören, wäh rend die Metalle Magnesium und Kalzium zur Gruppe Ila des periodischen Systems gehören. Die letztere Verbindung und zur Zeit auch die erstere werden gewöhnlich als Erdalkalimetalle bezeichnet.
Talkum ist ein weissliches Pulver und besitzt ein spezifisches Gewicht von etwa 2,7. Es fühlt sich fettig (schmierig) an und hat eine Härte von weniger als 1 bis 1,5 nach der Härteskala von Mohs und ist leicht mit dem Fingernagel zu zerdrücken. Kalzium karbonat, welches amorph ist, ist ebenfalls weiss und weich. Die Härte der Partikelchen ist weniger als 3 nach der Härteskala von Mohs. Beide Substanzen sind elektrisch nichtleitend und sehr billig.
Pulver, welche aus anorganischen Substanzen be stehen, widerstehen hohen Temperaturen und haben günstige hygroskopische Eigenschaften. Sie haben ein grosses Absorptionsvermögen für Öl. Reines Pulver, welches in die AusnelmZung 18 eingebracht ist, kann Öl von dem Lagerkörper 12 aufnehmen und an den selben wieder abgeben und dient so als Ölträger und Ölleiter zwischen verschiedenen Poren des Lager körpers.
Das Pulver ist zweckmässig in einem solchen Masse mit einem Öl, vorzugsweise mit Silikonöl, ver mischt, dass es eine pastenförmige Konsistenz auf weist und durch einen Druckschmierkopf in einer vorbestimmten Menge in die Ausnehmung 18 rund um den Lagerkörper 12 eingedrückt werden kann. Die Paste haftet gut auf der Oberfläche 14 des Lager körpers 12 über dessen ganze Ausdehnung zwischen den Teilen 15 und 17 und ergibt einen guten Kon takt und eine gute Ölverbindung zwischen dem Lager körper 12 und dem Ölreservoir 21, so dass die Paste als ein wirklicher Träger und Leiter für das Öl dient. Der Ölverlust aus dem Lager ist unbedeutend.
In folge ihrer Weichheit können Pulverteilchen, die einen Weg entlang des Wellenzapfens 11 suchen, den letzte ren nicht beschädigen. Durch die helle Farbe des Pulvers wird eine Schwärzung der Hände, z. B. beim Umgang mit dem Lager oder der Paste, vermieden.
Das Pulver und das Öl sind vorzugsweise in sol chen Mengenverhältnissen zusammengemischt, dass die Mischung eine solche Konsistenz bei Raumtem peratur (um 25 C) oder bei der Arbeitstemperatur, bei welcher die Mischung in die Ausnehmung 18 ein gebracht wird, aufweist, dass das Öl die Pulverteilchen zusammenhält, um vorzugsweise eine teigartige Masse oder Paste zu bilden, die in die Ausnehmung mit Hilfe eines Druckschmierkopfes eingedrückt werden kann.
Die Mischung kann leicht mit einer Durchdrin- gungs- oder Fliesszahl (in 1/i0 mm) von 250 oder mehr, in Übereinstimmung mit der Bestimmung D 217-44 T der American Society of Testing Mate rials (ASTM) verwandt werden. Anderseits ist das Mischungsverhältnis zwischen Öl und Pulver zweck mässig so, dass eine Trennung des Öls bei der Ar beitstemperatur des Lagers nicht stattfinden kann.
Die Durchdringungs- oder Fliesszahl der Mischung bei Raumtemperatur ist deshalb zweckmässig kleiner als 400 und liegt vorzugsweise zwischen 350 und 275 (ASTM).
Zweckmässig wird eine Mischung verwandt, die aus 50 bis 70 Gew.% Pulver und 50 bis 30 Gew.% Öl besteht.
Eine leicht in das Lager einzudrückende Paste, die sogar bei einer hohen Lagertemperatur von etwa 200 C eine gute Wirkung ergibt, besteht aus 57 Gew:o/o Talkum und 43 Gew.% Silikonöl mit einer Viskosität von 200 Centistokes (Cst) bei 25 C. Das spezifische Gewicht dieser Paste beträgt<B>1,5 1,</B> wäh rend das spezifische Gewicht des Silikonöls nur 0,97 beträgt.
Die Durchdringungs- oder Fliesszahl liegt bei etwa 325 (ASTM). Der in der Paste enthaltene Tal kumpuder weist eine Teilchengrösse von weniger als 100 Mikron, vorzugsweise variierend zwischen 1 Mikron und 60 Mikron, auf. Das Pulver besteht aus runden Partikelchen. Die Zwischenräume zwi schen den Pulverteilchen in der Paste sind so, dass das Öl, wenn erforderlich, leicht von der Paste zum Lagerkörper dringen kann.
Eine vorteilhaft zu verwendende Paste kann auch durch Mischung von 51,5 Gewichtsteilen eines auf bereiteten Kalziumkarbonates mit 48,5 Gewichts teilen Silikonöl erhalten werden.
An Stelle eines Silikonöls kann auch bei einer niedrigen Temperatur, z. B. 75 C, ein gewöhnliches mineralisches Schmieröl, z. B. Paraffinöl, benutzt werden. Hierbei hat das dickflüssige Öl eine Visko sität von etwa 100 Centistokes bei 25 C, und das darin enthaltene Pulver kann vorteilhafterweise in grösserer Menge vorhanden sein als bei Verwendung von Silikonöl. Eine derartige Mischung kann aus 61,5 Gew.o/o Talkum und 38,5 Gew.o/o, Öl bestehen.
Es kann auch eine weitere Verminderung der Öl menge erfolgen und der Anteil des Pulvers auf unge fähr 70 Gew:9/o erhöht werden.