Einrichtung zur Lagerung einer Welle Bei bekannten Lagereinrichtungen sind die Lager mit Schalen aus Holz oder Gusseisen versehen und die Wel le mit einer Nabe aus Gusstahl, welche in letzterer durch Zwischenschaltung eines Flüssigkeitsfilmes zwischen Schale und Nabe getragen wird, wobei dieser Flüssig- keitsfilm aus Wasser oder einem anderen Flüssigkeits system besteht, das mit hohem Druck oder ohne einen solchen zugeführt wird.
Solche Lager zeigen wesentliche Nachteile; da sie sich sehr schnell abnutzen, müssen sie etwa alle sechs Monate erneuert werden, was mühsam und auch kost spielig ist. Den Grund der raschen Abnützung sieht der Erfinder darin, dass zwischen der Lagerschale und der Wellennabe bei den bisher bekannt gewordenen Aus führungen kein wahrer Flüssigkeitsfilm vorhanden war.
Es ist auch bekannt, dass mit genügendem Druckauf wand Wasser oder ein anderes Flüssigkeitssystem in den freien Raum, den Spalt zwischen der Lagerschale und der Wellennabe geführt werden kann, um dort einen wahren Flüssigkeitsfilm zu bilden, aber alle diese Methoden führten nicht zu dem gewünschten Resultat.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Einrich tung zur Lagerung einer Welle, gekennzeichnet durch eine Schale aus quellbarem Material, mit einer Ringnut im Mittelteil seiner Innenwandung und einem Paar Ring nuten in beiden Manschettenteilen der Innenwandung, wobei diese drei Ringnuten miteinander durch eine Viel zahl schmaler, flacher, axial verlaufender Nuten verbun den sind, die ebenfalls an der Innenwandung der Lager schale verlaufen und unter einem bestimmten Winkel zur Achsrichtung der Lagerschale, kurz bevor sie in die Ringnuten der beiden Manschettenteile münden, abge bogen sind,
und wobei die Ringnut des Mittelteiles einen Einlass aufweist, durch den Druckflüssigkeit zuführbar ist, und dadurch gekennzeichnet, dass die Welle mit ei ner Nabe aus rostfreiem Material versehen ist, die an ihrer Oberfläche gehont und innerhalb der Lagerschale angeordnet ist.
Durch diese Ausbildung der Lagereinrichtung wird zwischen der Lagerschale und der Wellennabe Schmier mittel unter genügendem Druck gehalten.
Es muss vermieden werden, dass die Lagerschale aus einem metallischen Material gefertigt ist. Eine metallische Lagerschale müsste entweder von der Doppelschlitzart oder von der integralen Art sein. Wenn die Lagerschale von der Doppelschlitzart ist, würde es nicht möglich sein, die Flüssigkeit zwischen der Lagerschale und der Wel lennabe unter genügendem Druck zu halten, da sie na türlich durch die feine Spaltöffnung auslaufen würde.
Wenn die Lagerschale dagegen von der integralen Art ist, würde der innere Durchmesser substantiell breiter sein müssen als der äussere Durchmesser der Wellen nabe, um dieser letzteren die Einführung in den Füh rungsausschnitt glatt zu gestalten, aber ein solcher lich- ter Raum zwischen der Lagerschale und der Wellennabe würde es natürlich unmöglich machen, die Flüssigkeit da rin unter genügendem Druck zu halten.
Dagegen hat der Erfinder eine Lagerschale von der integralen Art aus einem quellenden Material, wie z. B. einem synthetischen Harz, gefertigt. Die Lagerschale aus quellendem Material gestattet nicht nur, die Wellennabe bei substantiell enger lichten Öffnung leicht und glatt in die Lagerschale einzuführen und auch die Schmierflüs sigkeit unter genügendem Druck zu halten ; die Stärke des Flüssigkeitsfilmes wird nun auch immer mehr erhöht entsprechend der Verringerung der lichten Öffnung, da die Lagerschale im Kontakt mit der Flüssigkeit quillt. Dies will aber nicht immer bedeuten, dass das so zwi schen die Lagerschale und die Wellennabe eingefüllte Schmiermittel mit substantieller Gleichförmigkeit und vollkommener Kontinuität über diese verteilt ist.
Die ge wünschte Wirkung wird nicht erreicht, wenn der Flüs- sigkeitsfilm nicht mit substantieller Gleichförmigkeit und vollkommener Kontinuität überall verteilt und zusätzlich überall unter genügendem Druck gehalten wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes zeigt Fig. 1 im Längsschnitt, ein Antriebswellenlager ; Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Fig. 1 ; Fig. 3 zeigt eine Einzelheit der beiden Manschetten teile üblicher Bauart; Fig. 4 veranschaulicht eine erfindungsgemäss ver besserte Konstruktion der Manschettenteile ; Fig. 5 ist ein Aufriss längsgeschnitten einer erfin dungsgemäss ausgerüsteten Pumpe, und Fig. 6 zeigt vergrössert die hier interessierenden Hauptteile nach Fig. 5.
Die Bauart nach Fig. 1-3 wurde für Baggerwellen angewendet. Die Konstruktion nach Fig. 4 entspricht allen Erwartungen, d.h. sie besitzt wesentlich grössere Lebensdauer als bisher bekannte Bauarten.
In der Zeichnung (Fig. 1) ist eine Stahlgussnabe mit B bezeichnet, sie ist auf eine Antriebswelle, die im Schmutzwasser arbeitet, aufgeschrumpft. Diese Wellen nabe ist danach gehont und verchromt. Währenddessen wurde die Lagerschale A aus Phenolharz so hergestellt, dass eine Ringnut A. und ein Paar Ringnuten<B>As,</B> A3 im Mittelteil (A2) und zu beiden Seiten der Manschet ten (A#; A;
) vorgesehen wurden, und zwar an der In nenwandung der Lagerschale A, während dort ausser- dem eine Vielzahl flacher Axialnuten A4 vorgesehen sind (Fig. 1), welche die drei Ringnuten A.,<B>Ass,</B> A3 mit einander verbinden (Fig. 3).
Die mittlere Ringnut A., ist mit einem Einlasskanal oder Bohrung A1 für Druckwasser verbunden, das von einer Quelle ausserhalb gespeist wird.
Der Erfinder brachte ein solches Lager an der Saug kopf-Schneidewelle eines Baggers an. Ohne Reparatur oder Erneuerung hat es 3 Jahre lang gehalten. Ein be merkenswertes Ergebnis im Vergleich mit entsprechen den bekannten Lagern mit Lagerschalen aus Gusseisen in Verbindung mit auf der Welle aufgeschrumpften Stahlgussnaben, die nur wenige Monate hielten, und nahtlose aus Spezialgummi hergestellte Lager nutzten sich innerhalb eines Jahres ab.
Bei einer Inspektion zum Überholen nach einjähriger Laufzeit wurde festgestellt, dass die Lagerschale A im Mittelteil rundherum nicht abgenutzt war, d.h. dort, wo die flachen Axialnuten A4 vorgesehen sind; jedoch war eine erhebliche Abnutzung an den beiden Manschetten teilen bei A5, dort wo keine Axialnuten A4 vorhanden sind, um einen Flüssigkeitsfilm bei ausreichendem Druck aufrecht zu erhalten, festzustellen.
Der Erfinder untersuchte diese Abnutzung bei A5 an fünf Einheiten. Dabei wurde den Modellen Wasser unter genügendem Druck zugeführt und festgestellt, wie das Wasser durch den freien Raum, Spalt zwischen den Manschettenteilen A5 der Lagerschale A und der Wel lennabe B, während die Welle umlief, austrat. Dabei wurde gefunden, dass nur eines der Modelle Wasser in einem Ringfilm austreten liess, während aus allen ande ren das Wasser in Bündeln kam, was der Lage der be nachbarten schmalen Axialnuten A4 entsprach (Fig. 3), obwohl solche Nuten an den Stellen A5 nicht vorhanden waren.
Dieser Versuch lehrte, dass die Manschettentei le A5 an ihrer Oberfläche einer Bearbeitung höchster Präzision bedürfen, um auf ihr einen wahren Flüssig- keitsfilm zu bilden und unvermeidlich zur Abnützung führen, falls der Film auf A5 nicht gebildet ist.
Die erwähnte Inspektion ergab, dass die Lagerschale A am Mittelteil der Innenwandung, wo die Axialnuten A4 vorhanden sind, rundherum nicht abgenutzt war, d. h. es war ein wahrer Flüssigkeitsfilm zwischen der Lagerschale A und der Nabe B im Mittelteil gebildet worden, obwohl sie an der Oberfläche nicht mit so hoher Präzision gefertigt war. Dieser Tatsache Rechnung tra gend, verbesserte der Erfinder die Manschettenteile A5 so, dass dort ein wahrer Flüssigkeitsfilm über die Oberfläche gebildet wurde, obwohl diese nicht feinst- bearbeitet war.
Zu diesem Zwecke wurde den Axialnu- ten A4 eine im Winkel abgebogene Form an der Stelle, wo sie in die Ringnuten A3 A3 münden, gegeben (Fig. 4).
Der Flüssigkeitsstrom fliesst dann in die Ringnut A3 mit dem oben beschriebenen vorgegebenen Winkel, wäh rend seiner Zirkulation längs der Ringnut A3 aus und bildet über dem Manschettenteil A5 auch dort, wo kei ne Axialnuten A4 vorhanden sind, einen Flüssigkeits film, während die Flüssigkeit aus den Axialnuten A4 flutet, um einen solchen Film im Mittelteil der Schale zu bilden.
Weitere 5 Versuchsbeispiele nach Fig. 4 bewiesen das.
Das erfindungsgemässe Lager wurde in einem Bagger und einer Sandpumpe eingebaut. Testuntersuchungen bestätigten innerhalb dreier Jahre keine spürbare Ab nutzung. Das rechtfertigt den Schluss, dass zwischen La gerschale und Wellennabe stets ein wahrer Flüssigkeits film vorhanden war, mit anderen Worten: Lagerschale und Wellennabe sind miteinander nicht in unmittelbare Berührung gekommen. Der wahre Flüssigkeitsfilm wurde zwischen die sen beiden Elementen immer aufrecht erhalten.
Das Kombinationsergebnis zweier Effekte: einmal, dass der Film zwischen der Lagerschale A und der Wel lennabe B mittels Flüssigkeit ausreichend hohen Druk- kes gebildet aus den flachen Axialnuten A4 rund um den Mittelteil der inneren Lagerschalewandung ausfliesst und ebenso auch aus der Ringnut A3 in die beiden Man schettenteile A5, während die Flüssigkeit längs der Nut A3 zirkuliert;
zum anderen, dass der wahre Flüssigkeits film über eine genügend glatte Oberfläche der Wellenna be B fliesst während der Spalt zwischen der Lagerschale A und der Wellennabe B klein gehalten wird, weil letz tere aus quellbarem Material, z. B. Fiber enthaltendem Phenolharz, gebildet ist, das sogar im Falle von direktem Kontakt mit letzterer in solchem Gleitkontakt mit die ser bleibt, dass der Flüssigkeit der Durchtritt möglich ist, um den Film stetig aufrecht zu erhalten.
Fig. 5 und 6 zeigen ein Pumpengehäuse 1 mit einem Lager 2 erfindungsgemässer Bauart. Das Gehäuse 1 und das Lager 2 haben ein gemeinsames Bett 3. Das Lager gehäuse 4 des Lagers 2 ist mit einer Stopfbüchse 5 am rechten Ende versehen. Diese ist mittels einer Packung 7 und einem Flansch 8 wasserdicht gemacht. Die Ring nut A3 im rechten Manschettenteil der Lagerschale A ist mit einem Druckflüssigkeitsauslass 6 versehen, un mittelbar oder soweit vorhanden zu einem Tank. An den Auslass 6 ist ein Auslassrohr 6' angeschlossen. Das Ge häuse 4 des Lagers 2 weist einen ringförmigen Stossdämp- fer 9 am Vorderende auf.
Dieser ist elastisch und be steht z. B. aus Gummi. Sei zentraler Teil ist gegenüber dem Gehäuse 4 des Lagers 2 mit Schraubenbolzen 12 abgedichtet unter Zwischenschaltung einer Unterlag scheibe 10, während sein peripherer Teil unmittelbar an den Flansch 1' des Pumpengehäuses 1 dicht an- schliesst. Das erfolgt unter Anwendung einer Unterlag scheibe 11 mittels Schraubenbolzen 13.
Bei den üblichen Einzel-Saug-Pumpen ist zwischen Pumpengehäuse 1 und der Radwelle 14 ein Wasser ab dichtendes Glied vorgesehen mit dem Ergebnis, dass dort ein beträchtlicher Abstand zwischen dem Schaufel rad 15 und dem Wellen- oder Achslager 2 gegeben ist. Diese Bauart wird unweigerlich dazu führen, dass die Welle 14 schlägt, was ein Lecken in der Stopfbüchsen packung verursachen wird. Diese muss also fester abge dichtet werden, was der Welle schadet oder Kavitations- erscheinungen, die für den Wirkungsgrad unerwünscht sind, mit sich bringt.
Diese Nachteile überwindet das dargestellte Lager, weil dort die Welle 14 unmittelbar an das Schaufelrad angeschlossen ist, ohne Zwischen schaltung eines besonderen wasserabdichtenden Gliedes. Zufolge dieser Ausbildung läuft die Welle mit geringster Friktion, weil die Systemflüssigkeit zwischen Welle und Lager geölt ist. Daher gewährleistet die Pumpe einen zuverlässigen Lauf, bei ausreichend hohem Wirkungs grad ohne Lecken, was besonders bei Förderung che mischer Flüssigkeiten von Bedeutung ist. Das Lager ist auch für Doppelsaugpumpen anwendbar.
Das erfindungsgemässe Lager lässt sich mit Erfolg verwenden für Antriebwellen kleiner tragbarer Pumpen ebenso wie für grosse Sternrohre von Gefässpropellern gleich für welche Flüssigkeiten, Wasser, Seewasser, Schmutzwasser, chemische Flüssigkeiten oder derglei chen.