DD234704A1 - Vorrichtung zur lagerung rotierender bauelemente innerhalb auskristallisierender medien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung rotierender Bauelemente innerhalb auskristallisierender Medien bei der eine zylindrische Laufbuchse, die im Laufflaechenbereich an ihrem aeusseren Durchmesser nicht anliegt, beidseitig im Halbschnitt gesehen, v-foermig auslaeuft, wobei die Schenkel ungleich lang sind. Der kuerzere Schenkel nimmt die zylindrische Laufbuchse auf, der laengere Schenkel wird durch den Abstand zwischen rotierendem Bauelement und Lagergehaeuse so vorgespannt, dass eine radiale Dichtwirkung sowohl gegen das Lagergehaeuse als auch gegen das rotierende Bauelement erzielt wird. Die elastische v-foermige Verbindung von Dichtung und Laufbuchse bewirkt eine optimale Kompensation bei Volumenaenderung und somit ein erforderliches Mindestlagerspiel bei sicherer Dichtwirkung. Die Erfindung ist in Anlagen der Oberflaechenbehandlung und im chemischen Apparatebau einsetzbar. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager für rotierende Bauelemente, insbesondere Wellen, innerhalb stark auskristallisierender Medien mit Arbeitstemperaturen bis 100⁰C beispielsweise in Anlagen der elektrochemischen oder chemischen Oberflächenbehandlung zur Lagerung von Führungswalzen,-rollen oder Trommeln.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannte Lagerformen sind:

— Kreisrunde Lagerschalen mit Schmierkeilbildung, durch das Lagerspiel bzw. mit Kreuznuten oder Öltaschen an der Teilfuge.

— Lagerschalen mit „Zitronenspiel"; sie ermöglichen ein kleineres Lagerspiei als kreisrunde Ausführungen.

— Lagerschalen mit versetzten Zitronenspiel nach Klemencic; beide Schalen werden exzentrisch gebohrt und sind nur für eine Drehrichtung geeignet.

— Lagerschalen mit dreiliniger Anlage; Grundprinzip des Mackensen-Lagers.

— Lagerschalen mit vierliniger Anlage für Lagerungen größter Genauigkeit; Grundprinzip nach Frössel.

— Atmendes Lager; die dünne und leicht verformbare Lagerschale liegt nur an drei Stellen ihres Umfanges im Gehäuse an.

— Sowie Druckklotzlager unterschiedlicher Ausführung.

Weiterhin ist bekannt nach DE-Patentschrift 2544497 ein Gleitlager mit einstellbarem Lagerspiel.

Die bekannten Lager werden zum Teil mit Lagerschalen aus Duroplasten und metallischem Zapfen zur Wärmeabfuhr unter Verwendung von Schmiermitteln z. B. Öl, Emulsionen, sowie Wasser außerhalb von Flüssigkeiten eingesetzt. Bedingt durch ihren Aufbau und Funktion sind die genannten Lager fast ausnahmslos nicht für den Einsatz in aggressiven Medien mit unterschiedlicher Viskosität unter den Bedingungen hinsichtlich Temperaturbelastung bzw. gegenüber unlöslichen Auskristallisationsprodukten, die sich teilweise auf den Bauteilen fest ablagern, sowie Drehrichtungsunabhängigkeit geeignet bzw. übertragbar.

Von den herkömmlichen Ausführungsformen werden die kreisrunden Lagerschalen, jedoch nicht in Form als Schwing-, oder Einstellager, als Plast — Plast — Paarung mit relativ großem Lagerspiel zum Teil mit schraubenförmiger Schmiernut für rotierende Baueinheiten mit mittleren Gleitgeschwindigkeiten sowie geringen Lagerdrücken in aggressiven Medien eingesetzt. Die im Maschinenbau üblichen Passungen für Lager-Zapfen können auf Grund des Quellens der Plastwerkstoffe in Flüssigkeiten, sowie den auftretenden Temperaturschwankungen in Verbindung mit der unzureichenden Wärmeabfuhr nicht realisiert werden. Bei Einführung erhöhter Lagerluft ergibt sich jedoch ein ungünstiges Tragbild und somit eine Herabsetzung der Tragfähigkeit bzw. Lebensdauer. Die gleichzeitige Ablagerung unlöslicher Auskristallisationsprodukte im Lager stellt eineweitere Ursachefür die erhebliche Verkürzung der Lebensdauer dar.

Weiterhin sind mittels Wellendichtringen abgedichtete Gleitlager bekannt, die den Einsatz metallischer Werkstoffe zulassen. Das trifft auch für ein metallisches Gleitlager zur Stromübertragung in galvanischen Trommelapparaten gemäß DD-Patentschrift 53 504 zu. Nachteilig wirkt sich bei diesen Lagerausführungen der erhöhte mechanische Aufwand bzw. die Gefahr der Zerstörung der Wellendichtringe durch Schwebeteilchen in Form unlöslicher Auskristallisationsprodukte bzw. mechanischer Verschleiß aus. Gleichzeitig besteht bei thermischer Belastung die Möglichkeit, daß sich die Achsen der Lager und Dichtringe zueinander verschieben, so daß ein erhöhter Verschleiß eintreten kann. Eine Kontrolle der Lager unter Flüssigkeit ist oft nur in größeren Zeitabständen möglich, so daß eine beginnende Zerstörung der Wellendichtringe und somit der Lagerung nicht in jedem Fall rechtzeitig entgegengewirkt werden kann.

Lagerbuchsen, die vornehmlich Wärmedehnungs- und Quellungserscheinungen kompensieren, sind gemäß den Patentschriften DE 1425990, DE 1625611 und DE 903762 bekannt. Sie sind wegen ihrer gummielastischen Ausgleichselemente (DE 1425990, DE 1625611) bzw. der geringen Kontaktflächen der Gleitpartner (DE 903762) nur für geringe Lagerbelastungen geeignet oder können höhere Anforderungen an die Lagegenauigkeit der Welle nicht erfüllen. Kleine Kontaktflächen führen weiterhin zu hohen Flächenspannungen mit höherem Verschleiß. Die Verbindung der Lagerbuchsen mit Gummi bringt im Bereich erwärmter aggressiver Medien Beständigkeits- und Alterungsprobieme.

Die Formgebung aller dieser Lagerbuchsen erschwert die Herstellung gezielter Lagerspannungen und bringt somit Probleme bei der Definition der Gleitbedingungen und der gleitenden Kontaktstellen. Darüber hinaus sind fast alle Formen zur Ausbildung eines Schmierkeiles, wenn erforderlich, schlecht geeignet. Die Dehnungsnuten gemäß DE-Patentschrift 1425990 sind bei größeren Lagerbelastungen potentielle Verschleißstellen.

Weiterhin sind dehnungskompensierende Lagerbuchsen bekannt, die zur Erzielung hoher Lagerungsgenauigkeiten innerhalb Temperaturschwankungen unterworfener aggressiver Medien einsetzbar sind. (DD-WP 142910, DD-WP 145945). In diesen Fällen setzt die elastische Dehnbarkeit der Buchsenwerkstoffe und die mit anwachsenden Ablagerungen verminderte Wellenlagegenauigkeit enge Einsatzgrenzen. Es besteht kein wirksamer Schutz gegen Ablagerungen auskristailisierender Stoffe.

Ziel der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager zur drehrichtungsunabhängigen Lagerung rotierender Bauelemente, beispielsweise Wellen, zu schaffen, das in verschiedenen Verfahrensmedien der chemischen oder elektrochemischen Oberflächenbehandlung anwendbar ist und dessen Funktion weder durch die Quellneigung noch durch die thermische Ausdehnung von Plastwerkstoffen unter Flüssigkeit, insbesondere aber nicht durch unlösliche Auskristallisationsprodukte, die sich teilweise auf den Bauteilen als fester Bestandteil ablagern, beeinträchtigt wird. Ziel der Aufgabe ist die wesentliche Herabsetzung des Wartungs- und Instandhaltungsaufwandes von Anlagen der chemischen und elektrochemischen Oberflächenbehandlung, bei denen bisher bekannte Gleitlagerungen eingesetzt sind. Gleichzeitig ist dabei eine beträchtliche Erhöhung der Lebensdauer durch optimale Beibehaltung der Lagerungsgeometrie erreichbar.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst, indem eine zylindrische Laufbuchse, bestehend aus gegenüber aggressiven Medien beständigen, viskoelastischen Werkstoffen, insbesondere Polymere, die im Laufflächenbereich an ihrem äußeren Durchmesser nicht anliegt, beidseitig, im Halbschnitt gesehen, V-förmig so ausläuft, daß der Scheitel der Mittel linien der beiden Schenkel, die ungleich lang sind, nahe bzw. gleichzeitig auf den äußeren Rundungshalbmesser R1 liegt und somit unmittelbar an der Lauffläche des rotierenden Bauelementes anliegt, wobei der kürzere Schenkel die zylindrische Laufbuchse aufnimmt und der längere Schenkel, der den maximalen Buchsenaußendurchmesser festlegt, die Buchse im Lagergehäuse über den Rundungshalbmesser R2 des Schenkels fixiert.

Für höhere Lagerbelastungen wird der Hohlraum zwischen Laufflächenaußendurchmesser und Lagergehäuse durch eine stützende, elastische Zwischenschicht ausgefüllt. Die axialsymmetrische und radialhomogene Gestaltung der erfinderischen Lösung sichert eine drehrichtungsunabhängige Wirkungsweise.

Der längere Schenkel des V-förmigen Buchsenauslaufes wird durch den Abstand zwischen rotierenden Bauelement und Lagergehäuse so vorgespannt, daß auch bei Volumenänderung durch Temperatur- bzw. Medienbelastung, ohne daß der elastische Deformationsbereich des Werkstoffes überschritten wird, eine radiale Dichtwirkung sowohl gegen das Lagergehäuse als auch gegen das rotierende Bauelement an den Steilen der äußeren Rundungshalbmesser R1 und R2 erzielt wird, so daß die Gleitpaarung vor auskristallisierenden Produkten geschützt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wurde eine Vorrichtung zur drehrichtungsunabhängigen Lagerung rotierender Bauelemente innerhalb auskristallisierender Medien, mit stark schwankenden Arbeitstemperaturen geschaffen, die durch die elastische V-förmige Verbindung von Dichtung und Laufbuchse eine optimale Kompensation der Volumenänderungen bewirkt und somit ein erforderliches Mindestlagerspiel bei sicherer Dichtwirkung erzielt. Sie ist frei von den Nachteilen der bisher bekannten Systeme und kann mit geringstem Fertigungs- und Montageaufwand in den unterschiedlichsten Medien der elektrochemischen oder chemischen Oberflächenbehandlung eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soil anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt in der Seitenansicht im Schnitt die zylindrische Laufbuchse 1 ,die im Laufflächenbereich 2 an ihrem äußeren Durchmesser 3 nicht anliegt, sowie den V-förmigen Buchsenauslauf 4 mit den radial dichtenden Rundungshalbmessern R1 und R 2 im Kontakt zum rationellen Bauelemente 5 bzw. Lagergehäuse 6. Der radiale Abstand der Rundungshaibmesser R1 und R 2 ändert sich bei Temperatur- bzw. Medienbelastung, indem sich die Kontaktpunktebei R1 und R 2 axial verschieben, wobei aufgrund der Verspannung des längeren Schenkels des V-förmigen Buchsenauslaufes 4 die Dichtwirkung in sehr großen Maßänderungsbereichen erhalten bleibt. Gleichzeitig unterstützt der Bewegungsablauf des V-förmigen Buchsenauslaufes 4 sinngemäß den Ausdehnungs- bzw. Schrumpfungsvorgang des Laufflächenbereiches 2.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch-:

   1. Vorrichtung zur Lagerung rotierender Bauelemente innerhalb auskristallisierender Medien mit stark schwankenden Arbeitstemperaturen in beispielsweise Anlagen der elektrochemischen oder chemischen Oberflächenbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Laufbuchse, bestehend aus gegenüber aggressiven Medien beständigen, viskoelastischen Werkstoffen, insbesondere Polymeren, die im Laufflächen bereich an ihren äußeren Durchmesser nicht anliegt, beidseitig, im Halbschnitt gesehen. V-förmig so ausläuft, daß der Scheitel der Mittellinien der beiden Schenkel, die ungleich lang sind, nahe bzw. gleichzeitig auf den äußeren Rundungshalbmesser R1 liegt und somit unmittelbar an der Lauffläche des rotierenden Bauelementes anliegt, wobei der kürzere Schenkel die zylindrische Laufbuchse aufnimmt und der längere Schenkel, der den maximalen Buchsenaußendurchmesser festlegt, die Buchse im Lagergehäuse über den Rundungshalbmesser R2 des Schenkels fixiert.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum zwischen Laufflächenaußendurchmesser und Lagergehäuse durch eine stützende, elastische Zwischenschicht ausgefüllt wird.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung