DE102007058627A1

DE102007058627A1 - Gleitlager eines Bauwerks

Info

Publication number: DE102007058627A1
Application number: DE200710058627
Authority: DE
Inventors: Klaus Sasserath; Georg M. Wolff
Original assignee: IBG MONFORTS FLUORKUNSTSTOFFE; Ibg Monforts Fluorkunststoffe & Co KG GmbH
Current assignee: IBG MONFORTS GMBH & CO., DE
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2027-12-06
Also published as: DE102007058627B4; WO2009071051A1

Abstract

Es wird ein Gleitlager eines Bauwerks mit einem ebenen oder gekrümmten Gleitelement aus Kunststoff und einem Gegengleitpartner aus gegen Korrosion zu schützendem Metall beschrieben. Um den Herstellungsaufwand zu vermindern und die Betriebsdauer zu verlängern, wird als Gegengleitpartner ein mit einem durch Aufschmelzen in der Pulverbeschichtungstechnologie erzeugten Gleitlack beschichteter an sich rostender Stahlkörper vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager eines Bauwerks, insbesondere Brückenbauwerk, mit einem Gleitelement aus Kunststoff, wie PTFE oder PE, und einen Gegengleitpartner aus Metall, welches mit einem gegen Korrosion schützenden Werkstoff überzogen ist. Derartige Lager sind in der Europäischen Norm EN 1337 angegeben, wobei die dem Gleitelement zuzuwendenden Gegengleitflächen eben und/oder gekrümmt (hier z. B. als Kalotte) ausgeführt werden können.
Ein Brückenlager dieser Art wird beschrieben in DE 12 63 805 B1 . Im Bekannten besteht der Gegengleitpartner aus einer Metallplatte, auf deren dem Gleitelement zugewendeter Oberfläche ein polierter Überzug aus Metall oder Kunststoff, namentlich Hartchrom bzw. Polyamid, vorgesehen ist. Der Überzug soll die Metallplatte auch gegen Korrosion schützen. In der Praxis haben sich diese Überzüge wegen mangelnden Dauerhaltbarkeit nicht bewährt; beispielsweise sollen Brückenlager über Jahrzehnte stabil sein. Aus diesem Grunde ist es in der Praxis bekannt, die Gegengleitpartner aus Edelstahl herzustellen. Auch Nickel ist beispielsweise in Kalottenkörpern im Einsatz. – Ähnlich wie Brückenlager werden auch Lager oder Führungen, z. B. von Gebäuden, Rohrleitungen oder Maschinen, mit solchen Gleitelementen und Gegengleitpartnern ausgestattet. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird im Folgenden oft nur von Brückenlagern gesprochen, auch wenn andere Gleitlager gemeint sind.
Mit Gegengleitpartnern aus Edelstahl ausgestattete Gleitlager sind in großer Zahl der Praxis im Einsatz. Die Herstellung der zugehörigen Lagerteile ist jedoch nicht nur wegen der Materialkosten sondern auch deshalb aufwendig, weil die nicht vom Gleitelement berührten Flächen des jeweiligen Bauelements mit einem Korrosionsschutz zu versehen sind. Beispielsweise muss der aus Edelstahl, in der Regel Edelstahlblech, bestehende Gleitbereich des Gegengleitpartners beim Aufbringen des Korrosionsschutzes aufwendig abgedeckt werden. Ein wesentlicher Nachteil der Edelstahloberfläche als Gegengleitpartner besteht darin, dass diese Oberfläche auch bei Dauerbetrieb praktisch unverändert bleibt und daher das Gleitelement permanent, wenn auch in geringem Maße, verschleißt.
Ein weiterer Nachteil der üblicherweise verwendeten PTFE/Edelstahlblech-Gleitlager ist es, dass diese Lager nur als tribologisches System mit Schmierung betrieben werden können, wenn akzeptabel niedrige Reibungskoeffizienten und Verschleißwerte erreicht werden sollen. Der Schmierstoff hat folgende Nachteile: Hohe Kosten, der Gleitwerkstoff (z. B. PTFE) muss mit hohem Aufwand mit Ausbuchtungen für den Schmierstoff, sogenannten Schmiertaschen, versehen werden. Staub aus der Umgebung bleibt am Schmierfilm der freiliegenden Lagerteile hängen und wird durch die Lagerbewegungen in die Kontaktfläche gezogen und führt dort zu erhöhtem Verschleiß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gegengleitpartner für das eingangs genannte Lager zu schaffen, welcher mit weniger Aufwand als die bekannten Bauelemente herzustellen ist und zugleich eine Verschleißminderung auch ohne Verwendung des genannten Schmierstoffs ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Lösung wird für das eingangs beschriebene Lager in Anspruch 1 beschrieben. Einige weitere Verbesserungen und Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
Vorzugsweise besitzt das Lager Gegengleitpartner aus Stahl mit im Pulverlackierverfahren als Gleitfläche aufgeschmolzenem Hybridpulverlack. Mit anderen Worten: Als Gegengleitpartner wird ein mit einem durch Aufschmelzen in der Pulverbeschichtungstechnologie erzeugter Gleitlack beschichteter Stahlkörper vorgesehen. Der Gleitlack kann den Stahlkörper ganz – das heißt im wesentlichen überall auf seiner Oberfläche bedecken und kann zugleich als Korrosionsschutz dienen.
Erfindungsgemäß wird der Gleitlack nicht nach üblichem Lackierverfahren sondern durch Einsatz der Pulverbeschichtungstechnologie (Pulverlackierverfahren) erzeugt. Hierdurch wird es möglich, eine gleichmäßig dicke Schicht mit glatter Oberfläche und ausreichender Härte für die als Brückenlager oder dergleichen vorgesehene Verwendung zu erzeugen. Die gleichmäßige Schichtdicke wird im Pulverlackierverfahren gesteuert durch eine elektrostatische Aufladung des zu beschichtenden Teils und durch die Partikelgröße des Gleitlackpulvers. Die glatte Oberfläche wird durch Verschmelzen des aufgetragenen Pulvers im Zuge der Erwärmung während des Pulverlackierverfahrens erreicht. Eine ausreichende Härte des Gleitlacks wird durch Zusammensetzung des Ausgangspulvers aus einer Mischung aus Epoxid- und Polyesterharzen erhalten.
Den Gegengleitpartner kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine Gleitplatte und/oder Kalotte, eine Führung eines Brückenlagers oder eine Gleitschiene einer Maschine bilden. Unter dem Begriff „Stahl" wird in diesem Zusammenhang vor allem ein gegen Korrosion zu schützender Werkstoff, wie Baustahl oder Stahlguss, verstanden. Aus Kostengründen werden meist ferritische Werkstoffe dieser Art verwendet, die mit Korrosionsschutzbeschichtungen auszustatten sind. Wenn es aber auf den Vorteil der Kostenersparnis nicht ankommt, kann auch ein mit dem Gleitlack ausgestatteter Edelstahlkörper verwendet werden. Der Begriff „Stahlkörper" umfasst also im Rahmen der Erfindung auch Körper aus Materialien, die im engeren nicht als Stahl angesprochen werden.
Der erfindungsgemäß zu verwendende Gleitlack, nämlich der Hybridpulverlack oder dergleichen, wirkt außer als Gleitpartner im tribologischen System auch als Korrosionsschutz, er ist also zugleich Gleitmittel und Korrosionsschutzmittel und macht zusätzliche Schmiermittel und entsprechende Schmiertaschen in der Regel entbehrlich.
Nach der Erfindung können ebene und gekrümmte Gleitflächen (Gegenlaufpartner) ebenso hergestellt werden wie Führungen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Verschleiß gegenüber Lagern mit Edelstahlgleitpartner deutlich vermindert wird. Dieser Erfolg kann damit erklärt werden, dass sich die erfindungsgemäße Gleitlackoberfläche in einer Einlaufphase dem Kunststoffgleitpartner (Gleitelement) anpasst; demgegenüber bleibt die bekannte Edelstahloberfläche unverändert und der Abrieb des Gleitelements setzt sich entsprechend kontinuierlich fort. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Gleitlack im Pulverlackierverfahren aufgebracht wird und so in einem Arbeitsgang sowohl die Gleitfläche als auch der Korrosionsschutz erzeugt werden; aufwendige Abdeckungen die herkömmlich (z. B. für die Edelstahlgleitflächen) erforderlich waren, werden also entbehrlich.
Anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen Prinzipdarstellungen im Schnitt
1 eines Flachgleitlagers; und
2 eines Kalottengleitlagers.
In 1 wird ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Flachgleitlager bestehend aus einem Gleitelementträger 2 und einem Gegengleitpartner 3 geschrieben. Der Gleitelementträger 2 umfasst eine in einer Kammerung 4 liegende reibungsarme Kunststoffplatte 5, z. B. aus PTFE (Polytetrafluorethylen) oder PE (Polyethylen), mit einer Gleitfläche 6. Der Gegengleitpartner 2 besteht erfindungsgemäß aus einer Baustahlplatte 7 mit (im Ausführungsbeispiel) ebener Oberfläche 8, die insgesamt, zumindest an allen der Korrosion zugänglichen Flächen, mit im Pulverlackierverfahren aufgebrachtem Gleitlack 9, bevorzugt mit dem oben genannten Hybridpulverlack, bedeckt ist. Wenn die Oberfläche 8 der Stahlplatte 7 von Anfang an ausreichend eben ist, wird auch der darauf als Pulver aufgebrachte und durch Erwärmung verschmolzene Gleitlack 9 eben.
2 zeigt ein Kalottenlager 10 im Schnitt, welches außer dem Kalottenteil auch ein Flachgleitteil besitzt. Während letzterer – ebenso wie das Flachgleitlager 1 nach 1 – Bewegungen in nur zwei Richtungen (also in einer Ebene) erlaubt, gestattet das Kalottenlager 10 nach 2 ein Kippen der vorgenannten Ebene. Das Kalottenlager 10 kann – wie in der Praxis bekannt – in vieler Hinsicht variiert werden. Es gibt beispielsweise Kalottenlager, die nur die Kippfunktion besitzen, und Flachgleitlager (auch nach 1), deren Gleiten z. B. mittels einer Führung, auf eine bestimmte Richtung beschränkt ist.
Das Kalottenlager 10 nach 2 entsteht gewissermaßen durch Einfügen eines Kalottenkörpers 11 zwischen Gleitelementträger 2 und Gegengleitpartner 3 nach 1. Der Kalottenkörper 11 ist im Prinzip wie eine plankonvexe Linse, deren konvexe Fläche 12 die Form eines Kugelabschnitts besitzt, geformt. Die ebene Fläche 13 des Kalottenkörpers 11 ist der Gleitfläche des Gegengleitpartners 3 zuzuwenden.
Die ebene Fläche 3 des Kalottenkörpers 11 kann bevorzugt ähnlich wie die Gleitfläche 6 des Gleitelementträgers 2 nach 1 – also mit einer reibungsarmen Kunststoffplatte 5 einer Kammerung 4 – ausgebildet werden. Auch der Gegengleitpartner 3 nach 2 entspricht demjenigen nach 1, er besteht also aus an sich korrodierendem Stahl, beispielsweise Baustahl oder Stahlguss, und ist zumindest an seiner Gleitoberfläche mit erfindungsgemäßem Gleitlack 9 beschichtet.
Der als Kugelabschnitt geformten konvexen Fläche 12 nach 2 entspricht eine konzentrische konkave Mulde 14, deren Kugelmittelpunkt also mit demjenigen der konvexen Fläche 12 übereinstimmt.
In der konkaven Mulde 14 wird – ähnlich wie im Gleitelementräger 2 – eine Kammerung 4 mit darin eingelassener reibungsarmer Kunststoffschicht bzw. -platte 5 vorgesehen. Die Gleitoberfläche der Kunststoffplatte 5 in der Mulde 14 nach 2 ist als Gleitfläche der konvexen Fläche 12 des Kalottenkörpers 11 vorgesehen. Vorzugsweise soll die konvexe Fläche 12 mit erfindungsgemäßen Gleitlack 9 beschichtet werden. Gegebenenfalls wird es durch die Erfindung möglich, den Kalottenkörper 11 aus derselben Materialgruppe, aus der auch der Gegengleitpartner 3 stammt, auszuwählen.

1: Flachgleitlager
2: Gleitelementträger
3: Gegengleitpartner
4: Kammerung
5: Kunststoffplatte
6: Gleitfläche vom 2
7: Stahlplatte
8: Gleitoberfläche von 7
9: Gleitlack
10: Kalottenlager
11: Kalottenkörper
12: konvexe Fläche 11
13: ebene Fläche von 11
14: konkave Mulde

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 1263805 B1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- EN 1337 [0001]

Claims

Gleitlager (1, 10) eines Bauwerks, insbesondere Brückenbauwerk, mit einem ebenen oder gekrümmten Gleitelement (5) aus reibungsarmen Kunststoff, wie PTFE oder PE, und einem Gegengleitpartner (3) aus Metall, welches mit einem gegen Korrosion schützenden Werkstoff überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Gegengleitpartner (3) ein mit einem durch Aufschmelzen in der Pulverbeschichtungstechnologie erzeugter Gleitlack (9) beschichteter Stahlkörper vorgesehen ist.
Lager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gegengleitpartner (3) aus Stahl mit im Pulverlackierverfahren als Gleitfläche aufgeschmolzenem Hybridpulverlack (9).
Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Stahlkörper eine massive Stahlplatte oder Stahlblech mit ebener oder gekrümmter Gegengleitfläche vorgesehen ist.
Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stahlkörper aus an sich korrodierendem, insbesondere rostendem, Baustahl, Stahlguss oder einem anderem ferritischen Werkstoff vorgesehen ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial des Gleitlacks eine Mischung mit Epoxid- und Polyesterharzen vorgesehen ist.
Verfahren zum Herstellen eines Lagers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlackschicht nach einem Pulverlackierverfahren unter Verwendung eines Ausgangspulvers mit einer Mischung aus Epoxid- und Polyesterharzen aufgebracht und dabei eine gleichmäßige Schichtdicke gesteuert durch elektrostatische Aufladung des zu beschichtenden Körpers sowie durch Auswahl der Partikelgröße des Ausgangspulvers erreicht wird und dass die Oberfläche der Gleitlackschicht auf dem Stahlkörper durch Verschmelzen des Pulvers im Zuge einer Erwärmung geglättet wird.
Verfahren zum Herstellen eines Lagers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Gleitlack und Gleitelement aus reibungsarmem Kunststoff kein Schmiermittel eingesetzt wird.