DE102005045958A1 - Gleitlageranordnung - Google Patents

Abstract

Die Gleitlageranordnung (8) weist ein Flüssigmetall-Gleitlager (10) sowie eine Ferrofluid-Dichtung (12) auf, die das Flüssigmetall (16) zur Umgebung hin gasdicht abdichtet. Durch diese Maßnahme ist der Einsatz des Flüssigmetall-Gleitlagers (10) auch unter Umgebungsatmosphäre ermöglicht.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Gleitlageranordnung mit einem einen Lagerspalt aufweisenden Gleitlager, wobei in dem Lagerspalt Flüssigmetall angeordnet ist.
• Ein derartiges Flüssigmetall-Gleitlager wird gemäß der DE 103 18 194 A1 bei einer Röntgenröhre für die Lagerung einer Drehanode herangezogen. Eine wesentliche Bedingung für den Einsatz des Flüssigmetall-Gleitlagers ist hierbei das in der Röntgenröhre herrschende Vakuum, da hierdurch eine Oxidation des Flüssigmetalls und damit eine Schädigung des Flüssigmetall-Gleitlagers verhindert ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verwendung eines Flüssigmetall-Gleitlagers in weiteren Einsatzgebieten zu ermöglichen.
• Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Gleitlageranordnung mit einem einen Lagerspalt aufweisenden Gleitlager, wobei in dem Lagerspalt Flüssigmetall angeordnet ist und das Gleitlager zur Umgebung hin mit Hilfe einer Dichtungsanordnung gasdicht abgedichtet ist. Durch die gasdichte Abdichtung des Gleitlagers zur Umgebung ist ein Kontakt des Flüssigmetalls mit Luft oder anderen oxidierenden Gasatmosphären verhindert, so dass die Funktionsfähigkeit des Gleitlagers nicht beeinträchtigt wird. Durch diese Maßnahme lässt sich das Flüssigmetall-Gleitlager daher auch in Umgebungen mit oxidierenden Gasatmosphären einsetzen. Somit können herkömmliche Lager durch Flüssigmetall-Gleitlager ersetzt werden und die Vorteile des Flüssigmetall-Gleitlagers, nämlich seine lange Lebensdauer, die gute Wärmeleitfähigkeit, die Geräuscharmut usw. lassen sich problemlos für die unterschiedlichsten Anwendungen nutzen. Insbesondere besteht hierdurch auch die Möglichkeit, unter einfachen Bedingungen Versuche und Tests mit Flüssigmetall-Gleitlagern durchzuführen.
• Von wesentlicher Bedeutung hierfür ist die vollständige Gasdichtheit der Dichtungsanordnung, um zuverlässig einen Gaseintritt, also insbesondere einen Eintritt von Luft, in die unmittelbare Umgebung des Gleitlagers, insbesondere in den Lagerspalt und an das Flüssigmetall zu verhindern.
• Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist als Dichtungsanordnung eine so genannte Ferrofluid-Dichtung vorgesehen. Eine solche Ferrofluid-Dichtung ist an sich bekannt und wird beispielsweise in der DE 296 06 679 U1 beschrieben. Durch die Verwendung einer Ferrofluid-Dichtung ist eine absolute Gasdichtheit sicher und zuverlässig gewährleistet. Weiterhin ist die Kombination eines Flüssigmetall-Gleitlagers mit einer Ferrfluid-Dichtung von besonderem Vorteil, da sowohl für das Lager als auch für die Dichtung Fluide herangezogen werden, nämlich einerseits das Flüssigmetall und andererseits das Ferrofluid. Diese Kombination hat daher den besonderen Vorteil, dass sowohl die Lagerung als auch die Dichtung auf Grundlage eines ähnlichen fluidischen Prinzips beruhen, und dass somit insgesamt die durch die fluidischen Systeme bedingten Vorteile wie Geräuscharmut, Verschleißarmut, geringe Reibung etc. für die gesamte Gleitlageranordnung bestehend aus Flüssigmetall-Gleitlager und Dichtungsanordnung erreicht werden.
• Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung schließt das Gleitlager einen Vakuumraum zur Umgebung hin ab. Unter Vakuumraum wird hierbei allgemein ein Raum verstanden, in dem eine nicht oxidative Atmosphäre herrscht, entweder aufgrund eines Vakuums, also eines sehr geringen Drucks, oder aufgrund des Vorhandenseins einer Inertgas-Atmosphäre. Bei dieser Ausführungsvariante ist das Gleitlager zweckdienlicherweise lediglich zur äußeren Umgebungsseite hin abgedichtet und weist zum Vakuumraum hin keine Abdichtung auf. Diese Anordnung eignet sich insbesondere zur Lagerung eines rotierenden Teils in einem Vakuumraum, wobei das Lager in der Wand eines den Vakuumraum begrenzenden Gehäuses angeordnet ist. Die Gleitlageranordnung dichtet daher zum einen den Vakuumraum ab und sorgt andererseits zugleich für die Lagerung des rotierenden Bauteils im Gehäuse.
• Zweckdienlicherweise ist das Flüssigmetall-Gleitlager ausschließlich zur mechanischen Lagerung des rotierenden Bauteils vorgesehen. Dem Flüssigmetall-Gleitlager sind daher keine weitergehenden Funktionen zugewiesen, so dass das Gleitlager auf die Lageranforderungen hin speziell ausgebildet sein kann.
• Um eine besonders kompakte Ausgestaltung zu erreichen, ist in einer zweckdienlichen Weiterbildung vorgesehen, dass die Dichtungsanordnung integraler Bestandteil des Gleitlagers ist. D.h. die Dichtungsanordnung und das Gleitlager bilden ein gemeinsames Bauteil ohne eine Trennstelle, sind also einstückig ausgebildet und beispielsweise in einem gemeinsamen Funktionsblock integriert.
• Alternativ hierzu ist die Dichtungsanordnung vorzugsweise als eigenständige Baueinheit ausgeführt. Dies ermöglicht insbesondere eine spezielle Anpassung der Dichtungsanordnung an bestehende Anforderungen, wie beispielsweise Einbausituation usw.
• Zweckdienlicherweise ist hierbei die Dichtungsanordnung direkt am Gleitlager befestigt, insbesondere lösbar befestigt. Das Gleitlager und die Dichtungsanordnung bilden daher zwei miteinander kombinierbare Module, so dass sie flexibel an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden können. Beispielsweise kann durch den modularen Aufbau je nach Anwendungsfall nur an einer Seite des Gleitlagers eine Dichtungsanordnung vorgesehen sein, beispielsweise wenn das Gleitlager zur anderen Seite mit einem Vakuumraum verbunden ist. Alternativ hierzu besteht durch den modularen Charakter auch die Möglichkeit, beidseitig am Gleitlager eine Dichtungsanordnung nach Art eines Flansches anzuordnen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen und stark vereinfachten Darstellungen:
• 1 eine Querschnittsdarstellung einer Vorrichtung mit einer Gleitlageranordnung, aufweisend ein Flüssigmetall-Gleitlager und eine Ferrofluid-Dichtung und
• 2 eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Ausführungsform einer Gleitlageranordnung.
• Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 ist ein als Welle 2 ausgebildetes rotierendes Bauteil in der Gehäusewand 4 eines Vakuumraums 6 mit Hilfe einer Gleitlageranordnung 8 gelagert. Die Welle 2 ist um eine Längsachse 3 rotierbar. Die Gleitlageranordnung 8 umfasst hierbei ein Flüssigmetallgleitlager 10 sowie eine Ferrofluid-Dichtung 12. Das Flüssigmetall-Gleitlager 10 weist einen Lagerspalt 14 auf, in dem Flüssigmetall 16 als dünner, umlaufender ringförmiger Film angeordnet ist.
• Sowohl der prinzipielle Aufbau des Flüssigmetall-Gleitlagers 10 als auch der der Ferrofluid-Dichtung 12 sind bekannt und werden hier nicht näher erläutert.
• Im Ausführungsbeispiel sind das Gleitlager 10 und die Ferrofluid-Dichtung 12 als eine gemeinsame, einstückige Baueinheit konzipiert. Alternativ hierzu besteht die Möglichkeit, die beiden Funktionsbauteile, nämlich das Gleitlager 10 einerseits und die Ferrofluid-Dichtung 12 andererseits, insbesondere lösbar aneinander zu befestigen.
• Außerhalb des Vakuumraums 6 herrscht beispielsweise Umgebungsatmosphäre, zu der das Gleitlager 10 über die Fer rofluid-Dichtung 12 absolut gasdicht abgedichtet ist. Die Ferrofluid-Dichtung 12 umschließt hierzu die Welle 2 ringförmig.
• Im Ausführungsbeispiel der 2 ist im Unterschied zu dem der 1 das Gleitlager 10 vollständig, also allseitig zur Umgebung hin abgedichtet. Die Gleitlageranordnung 8 gemäß 2 lässt sich daher für beliebige Anwendungsfälle unter Umgebungsatmosphäre einsetzen. Hierbei ist vorgesehen, dass die Dichtungsanordnung, also die Ferrofluid-Dichtung 12, das Flüssigmetall-Gleitlager 10 einkapselt, so dass in dem von der Dichtungsanordnung eingeschlossenen Raum eine nicht oxidierende Atmosphäre herrscht. Alternativ zu der in 2 dargestellten Kapselung des Gleitlagers 10 besteht auch die Möglichkeit, ausgehend von dem in 1 gezeigten Aufbau auch an der linken Seite des Gleitlagers 10 eine weitere Ferrofluid-Dichtung 12 anzuflanschen oder anzuordnen, so dass lediglich der Lagerspalt 14 zur Umgebung hin abgedichtet ist und damit vermieden ist, dass das Flüssigmetall 16 oxidiert.
• Eine derartige Gleitlageranordnung 8 eignet sich prinzipiell zur gasdichten Lagerung von rotierenden Bauteilen oder Elementen unter Umgebungsatmosphäre. Aufgrund der Vorteile der Flüssigmetall-Lagerung, nämlich ihre lange Lebensdauer, ihre Geräuscharmut usw. eignet sich die Gleitlageranordnung 8 insbesondere für komplexe und hochwertige Apparate, beispielsweise medizinische Diagnose- oder Therapiegeräte.

Claims (7)

1. Gleitlageranordnung (8) mit einem einen Lagerspalt (14) aufweisenden Gleitlager (10), wobei in dem Lagerspalt (14) Flüssigmetall (16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (10) zur Umgebung mit Hilfe einer Dichtungsanordnung (12) gasdicht abgedichtet ist.
2. Gleitlageranordnung (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager mit Hilfe einer Ferrofluid-Dichtung (12) abgedichtet ist.
3. Gleitlageranordnung (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Vakuumraum (6) zur Umgebung hin abschließt.
4. Gleitlageranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (10) ausschließlich zur mechanischen Lagerung eines rotierenden Bauteils (2) vorgesehen ist.
5. Gleitlageranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (12) integraler Bestandteil des Gleitlagers (10) ist.
6. Gleitlageranordnung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (12) als eigenständige Baueinheit ausgeführt ist.
7. Gleitlageranordnung (8) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (12) am Gleitlager (10) befestigt ist.