-
Lagerschalen aus einem metallischen Stützkörper und einer dünnen Gleitfläche
aus füllstofffreiem, hartbarem Kunstharz Lagerschalen aus Kunst- bzw. Preßstoffen
sind schon seit längerer Zeit bekannt. Ihre Vorteile sind im wesentlichen: eine
höhere Verschleißfestigkeit und daher längere Lebensdauer, gute Dämpfung und Elastizität,
also hohe Arbeitsaufnahme bei dynamischer Beanspruchung, und geringere Empfindlichkeit
gegen kleinere Fremdkörper, die in das Lager eindringen, da sie vom Preßstoff aufgenommen
werden, während sie bei dem harten Metall leicht ein Fressen des Lagers bewirken.
Solche Kunststofflager wurden daher insbesondere in Betrieben angewandt, in denen
ein großer Staubanfall vorhanden ist.
-
Die Schmierung dieser Lager bereitete jedoch nach wie vor erhebliche
Schwierigkeiten, wenngleich diese nunmehr nicht mehr diese überragende Rolle spielte
wie bei Metallagern, weil diese Lager an sich verschleißfester sind als Metallager.
-
Ein erheblicher Nachteil der Kunststoffgleitflächen besteht aber vor
allem darin, daß sie die in den Lagern entstehende Wärme schlecht ableiten. Es wurde
deshalb dazu übergegangen, Metallager mit einer dünnen Kunststoffolie zu überziehen,
so daß die Wärmeableitung über das Metall erfolgt. Schwierig war bei diesen Lagern
wiederum die Verbindung der Kunststoffolie mit dem Metall, weshalb auch dies noch
nicht die Lösung darstellen konnte, wie sie gebracht werden muß, soll endlich ein
Lager bzw. eine Gleitfläche geschaffen werden, welche die Vorteile der bisherigen
Lager in sich vereinigt, deren Nachteile aber vollkommen vermeidet.
-
Ein erheblicher Schritt hierzu stellt bereits der Vorschlag dar, bei
der Herstellung von Kunstharzgleitflächen so zu verfahren, daß mindestens eine der
aufeinandergleitenden bzw. abrollenden Flächen mit einem pastenförmigen Auftrag
eines durch Hitze oder chemische Wirkungen polymerisierbaren Kunstharzes überzogen
und daß die Polymerisation nach dem Auftragen des Überzuges vorgenommen wird. Dadurch
ist eine überaus innige Verbindung zwischen Metall und Kunstharz geschaffen worden,
die nicht lösbar ist und die es außerdem gestattet, die Kunstharzschicht außerordentlich
dünn zu halten. Ferner hat ein solches Verfahren noch den Vorteil, daß die aufgetragene
Kunstharzschicht nach ihrer Polymerisation spanabhebend mit genauester Maßhaltigkeit
bearbeitet werden kann.
-
Der Erfindung, die sich ebenfalls mit Kunststoffgleitflächen befaßt,
liegt die Erkenntnis zugrunde, daß auch zwischen zwei aneinandergleitenden Flächen
während der Bewegungsphase ein dünner Ölfilm vorhanden sein muß, soll ein frühzeitiger
Verschleiß der Lagerteile vermieden werden. Dieser Zustand ist auch bei gut geschmierten
Lagern während der Bewegung immer vorhanden, jedoch dann nicht mehr, wenn sich die
zu bewegenden Teile im Ruhezustand befinden, oder einer ungleichen Belastung während
ihrer Bewegung unterliegen.
-
Gelingt es nun, Schmiermittel in ausreichender Menge auch zwischen
die ruhenden oder ungleich belasteten Gleitflächen zu bringen, so ist das Problem
der Schmierung und damit das Problem einer dauerhaften Gleitfläche gelöst, gleich,
wie diese Gleitfläche in ihrer Gestaltung auch beschaffen ist.
-
Die Erfindung erreicht dies bei Kunststoffgleitflächen, z. B. bei
Lagerschalen im Maschinenbau, dadurch, daß die Kunstharzgleitflächen mit feinen
oder feinsten Kapillaren durchsetzt sind. Sie geht also nicht den bereits mehrfach
beschrittenen Weg, durch entsprechende Zusammensetzung des Schmiermittels oder durch
entsprechende konstruktive Gestaltung der Gleitflächen eine Schmierung zu erzielen,
die auch im Ruhezustand es verhindert, daß Gleitfläche auf Gleitfläche zu liegen
kommt, sondern sie ändert den Aufbau der Masse, aus der das betreffende Gleitlager
hergestellt wird.
-
Die Erfindung geht hierbei von dem bereits erwähnten Verfahren zur
Herstellung von dünnen Kunstharzgleitflächen aus, bei dem die auf einen metallischen
Stützkörper aufgebrachten Gleitflächen aus einem dünnen Film aus füllstofffreiem,
hartbarem Kunstharz bestehen, die nun aber Hohlräume in Form von in an sich bekannter
Weise erzeugten feinen Kapillaren mit einem Durchmesser von wenigen #t aufweisen,
die mindestens zum Teil untereinander in Verbindung - stehen. Dadurch ist das Gleitlager
in der Lage, Öl oder ein anderes Schmiermittel in größerem
Ausmaß
aufzusaugen und im- Notfalle abzugeben, wenn es übersättigt ist.
-
Als Kunstharze für den Gleitfilm im Sinne der Erfindung kommen alle
diejenigen hartbaren Harze in Frage, die sich für solche Zwecke eignen, also eine
gewisse Festigkeit aufweisen, auf der anderen Seite aber auch in gewisser Beziehung
elastisch sind, so z. B. Phenol-Formaldehyd-Harze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze,
Äthoxylinharze, Phthalsäure-Glycerin-Kondensatiönsprodukte und ähnliche hartbare
Kunststoffe. Die Harze können in Form einer Paste auf den Stützkörper aus Metall,
z. B. Bronze, Eisen, Leichtmetall od. dgl., aufgebracht werden, worauf sie nach
dem Aufbringen gehärtet werden. Die Erzeugung der Kapillaren kann auf an sich bekanntem
chemischem oder physikalischem Wege erzielt werden, beispielsweise mittels eines
Blähmittels od. dgl.
-
Als Gleitlager im Sinne der Erfindung kommen sämtliche Gleitflächen
in Frage, mit denen mehrere Teile aufeinander, aneinander oder ineinander relativ
zueinander verschieb- oder vierdrehbar sind.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die Ausbildung des Lagers einer Welle gemäß der Erfindung
und Fig. 2 einen vergrößerten- Ausschnitt aus der Fig. 1. Die Lagerschale 2 besteht
aus Eisen, Bronze oder einem anderen Material und der aufgehärteten dünnen Kunstharzschicht
3, die durch feinste Kapillaren 4 durchsetzt ist. Diese Kapillaren stehen untereinander
in Verbindung und münden zum großen Teil in die Gleitfläche 5. Sie sind sehr fein
und weisen einen Durchmesser von wenigen µ auf. Die Kapillaren 4 verlaufen ungerichtet
und durchsetzen die gesamte Kunstharzschicht der Gleitfläche.
-
Die in die Gleitfläche des Lagers einmündenden Kapillaren 4 versehen
die ruhende Welle 1 mit Öl, auch wenn diese unmittelbar oder punktförmig auf der
Gleitfläche aufliegt, weil sie nämlich sich unmittelbar unter der Welle befinden,
so daß diese nicht nur auf dem Kunstharz der Lagerschale aufliegt, sondern auch
auf den Mündungen der Kapillaren, die bis oben hin mit Öl angefüllt sind. Da sich
die Welle um ein geringes in das Kunstharzlager eindrückt, entsteht innerhalb der
Kapillaren zusätzlich noch ein Öldruck, der diese Tendenz noch unterstützt. Mit
dem Beginn des Sichdrehens der Welle verstärkt sich aber der Ölfilm sofort an den
gefährdeten Stellen, weil der beim Beginn der Drehbewegung vorhandene dünne Ölfilm
durch das Vorhandensein der Kapillaren auch hierbei nicht abgerissen werden kann
und sich im Gegenteil sehr rasch durch den sich nun bildenden erhöhten Flüssigkeitsdruck
verstärkt, so daß die Welle schon mit Beginn ihrer Umdrehung mit Öl vollständig
umgeben ist. Aus diesem Grunde ist es bei Gleitlagern nach der Erfindung vollkommen
vermieden, daß auch nur eine einzige Stelle der gleitenden Flächen ohne Schmiermittel
bewegt wird. Dies ist besonders der Fig. 2 zu entnehmen, wo die Ruhelage der Welle
1 in übertriebenen Verhältnissen dargestellt ist.
-
In der schweizerischen Patentschrift 161376 ist ein Verfahren zur
Herstellung von Werkstücken beschrieben, bei dem in eine Kunstharzmasse mit einem
porenfüllenden Mittel imprägnierte Fasern eingelegt werden, aus diesem Produkt ein
Werkstück geformt, das porenfüllende Mittel sodann durch Behandeln mit einem Lösungsmittel
mindestens teilweise entfernt und durch ein Schmiermittel ersetzt wird. Derartig
hergestellte Werkstücke sind aber mit den erfindungsgemäßen Lagerschalen nicht vergleichbar.
Der grundsätzliche Unterschied besteht darin, daß nach der Erfindung ein füllstofffreies
Kunstharz verwendet wird, während bei dem Verfahren der schweizerischen Patentschrift
die im Kunstharz erzeugten Kapillaren an die in die Kunstharzmasse eingebrachten
Fasern gebunden sind.
-
Die in der deutschen Patentschrift 722 155 beschriebenen Lager, bei
denen eine nicht mit Kapillaren versehene Lauffläche aus Kunstharzen oder thermoplastischen
Kunststoffen auf eine Lagerschale aus Magnesium oder dessen Legierungen aufgebracht
ist, haben den bereits eingangs beschriebenen Nachteil der nicht genügenden Ölschmierung.
Ähnliches gilt für die in der deutschen Patentschrift 715 688 beschriebenen Kunstharzmäntel
für Lagerstellen von Wellen, da hier nur eine poröse Zwischenschicht zwischen Stützkörper
und Gleitschicht angewendet wird. Die über Lageraussparungen in der Lageroberfläche
vorgesehene Ölschmierung genügt nicht, um eine gleichmäßige Schmierung zu erzielen
und vor allem, um einen Ölfilm auch während des Rührens oder bei ungleichmäßiger
Belastung des Lagers auszubilden. Die in der deutschen Patentschrift 746 381 schließlich
beschriebenen porösen Formkörper haben mit der Erfindung nichts zu tun, weil dort
nur ihre Verwendung als Filter, Diaphragmen u. dgl., nicht aber als Lager vorgeschlagen
ist.
-
Die Heranziehung von feinen Hohlräumen zu Schmierzwecken ist auch
durch die schweizerische Patentschrift 176 108 bekanntgeworden. Dort werden jedoch
keine dünnen, aus füllstofffreien, hartbaren Kunstharzen bestehenden Gleitflächen
beschrieben. Es werden vielmehr mehr oder weniger dicke, poröse Lagerbüchsen verwendet,
die zudem noch mit einer Anzahl gleichmäßig verteilter Nuten für die Schmierölaufnahme
versehen sind und die infolgedessen mit den erfindungsgemäßen Lagern nicht vergleichbar
sind. Auch die deutsche Patentschrift 661071 beschreibt bereits Lager mit
untereinander in Verbindung stehenden Poren bzw. Kanälen. Im Gegensatz zu den Kunstharzlagern
bzw. -gleitflachen der vorliegenden Erfindung handelt es sich dabei aber um gänzlich
andersartige Sintermetallager.