DE1525190C3 - Selbstdruckerzeugendes Axialgleitlager - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstdruckerzeugendes Axialgleitlager für eine Welle mit spindelförmigen oder ähnlichen zur Umfangsrichtung geneigten, an einem Ende zu einem Schmiermittelvorrat offenen Rillen geringer Tiefe in einer der beiden Crleitflächen.

Die Tragkraft dieser Lager ist sehr groß, und der Reibungskoeffizient ist gegenüber anderen bekannten selbstdruckerzeugenden hydrodynamischen Lagern niedrig. Bekannte Rillenlager sind jedoch nur für eine einzige Drehrichtung der Welle geeignet, nämlich für diejenige Drehrichtung, bei der in den Rillen ein Druckaufbau erfolgt.

Dies gilt auch für ein bekanntes Spiralrillenlager, bei dem die Rillen mit radialem Abstand in zwei zueinander konzentrischen Kränzen gegensinnig zur Umlaufrichtung angeordnet sind, da die Rillen beider Kränze nur bei einer Drehrichtung im Lagerspalt einen Druckaufbau bewirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Lager einen die Welle tragenden Schmierfilm bei beiden Drehrichtungen zu erzielen.

Die gestellte Aufgabe ist bei einem selbstdruckerzeugenden Axialgleitlager der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung mit radialem Abstand in zwei zueinander konzentrischen Kränzen gegensinnig zur Umfangsrichtung geneigt angeordnete Rillen jeweils an ihrem bezüglich der Lagerachse gleichen radialen Ende zu einem Schmiermittelvorrat offen sind.

Bei umlaufender Welle entsteht in den Rillen des einen Kranzes ein Unterdruck, während sich in den Rillen des anderen Kranzes ein Überdruck ausbildet. Dieser Überdruck ist so groß, daß trotz des Unterdruckes in den anderen Rillen stets eine positive Tragkraft erhalten bleibt. So kann z. B. bei Anwendung von Öl, Wasser oder Fett als Schmiermittel der Unterdruck im einen Rillenmuster höchstens nur gleich dem Dampfdruck des viskosen Mediums werden, während der Überdruck im anderen Rillenmuster einen erheblichen Wert aufweisen kann, wodurch das Lager für beide Drehrichtungen eine große positive Tragkraft hat. Auch bei Anwendung von Gas als Schmiermittel hat es sich als möglich erwiesen, für die beiden Drehrichtungen des Lagers eine ausreichende Tragkraft zu entwickeln.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Axialgleitlager gekennzeichnet durch eine zwisehen den beiden Rillenkränzen angeordnete, mit Schmiermittel beschickte Ringnut, zu der die Rillen des inneren Kranzes offen sind. Bei dieser Ausführungsform hat das Lager eine maximale Tragkraft und einen minimalen Reibungswiderstand.

ίο Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt"; .

F i g. 1 ein ebenes Lager nach der Erfindung, das mit logarithmischen Spiralrillen versehen ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die mit Rillen versehene Gleitfläche des Lagers nach F i g. 1,

F i g. 3 ein Lager für eine den feststehenden Lagerteil durchragende Welle.

F i g. 4 ein ebenes Lager mit Rillen in Fischgrätform, wie in F i g. 5 gezeigt.

Nach F i g. 1 weist die Welle 1 einen eine der beiden Gleitflächen bildenden Flansch 2 auf. Die zweite feststehende Gleitfläche 3 wird von dem feststehenden Tragglied gebildet. Das Tragglied 3 ist mit

as einem äußeren Rillenkranz 4 und einem inneren Rillenkranz 5 versehen (vgl. F i g. 2). Die Rillen der Kränze 4 und 5 haben die Form logarithmischer Spiralen und sind einander entgegengesetzt ausgerichtet. Zwischen den beiden Kränzen 4 und 5 befindet sich eine Ringnut 6 zum Zuführen eines viskosen Schmiermittels, wie Öl, Wasser oder Fett. Das Schmiermittel wird durch eine Anzahl von Leitungen 7 der Ringnut 6 zugeführt. Das Zuführen kann auf einfache Weise erfolgen und ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

Wenn sich der Flansch 2 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, dann wird das Schmiermittel, z. B. Öl, von der Außenseite des Lagers her in die Rillen 4 hineingepreßt, wodurch sich in diesen Rillen ein Druck aufbaut, der eine hydrodynamische Schmierung bewirkt. Dieser positive Druck überschreitet bei Anwendung von Öl u. dgl. den Umgebungsdruck ganz erheblich und liegt in einer Größenordnung von 5 bis 250 atm. In den Rillen des inneren Kranzes 5 tritt bei dieser Drehrichtung ein Unterdruck auf, der aber bei Anwendung eines verdampfenden Schmiermittels, wie beispielsweise öl, nicht niedriger als der Dampfdruck des Schmiermittels werden kann. Das Lager als Ganzes hat somit eine günstige positive Tragkraft. Bei Anwendung eines Gases als Schmiermittel erreicht der positive Druck in einem der Kränze einen den angegebenen Wert unterschreitenden Wert. Der Wert des Unterdruckes im anderen Rillenkranz kann bei entsprechender Form der RiI-len auf einem verhältnismäßig niedrigen Wert gehalten werden.

Wird der Flansch 2 nunmehr im Uhrzeigersinn gedreht, so wird das Schmiermittel aus dem Kanal 6 in die Rillen des inneren Kranzes 5 gepreßt. Nun entsteht in diesem Teil des Lagers ein hydrodynamischer Schmierfilm. Dabei tritt im Bereich des inneren Kranzes S ein hoher Druck auf, während in den Rillen des äußeren Kranzes 4 ein Unterdruck entsteht, der wieder nicht niedriger als der Dampfdruck des Öles sein kann. Die Ausführung der beide Kränze 4 und 5 kann derartig sein, daß die Tragkraft des Lagers in den beiden Drehrichtungen gleich ist. Es ist jedoch auch möglich, die Rillen so auszubilden, daß

die bei einer Drehrichtung des Lagers entwickelte Tragkraft größer als bei der anderen Drehrichtung ist.

Die Welle 1 kann auch durch das Tragglied 3 hindurchgeführt werden, wie sich aus F i g. 3 ergibt. Dabei ist es zum Erhalten eines großen Druckes im Kranz 5 günstig, eine Abdichtung 8 zwischen der Welle 1 und dem Tragglied 3 vorzusehen. Für die Wirkung des Lagers ist diese Abdichtung allerdings nicht erforderlich.

Die Lageroberfläche des Traggliedes und des Flansches können auch andere Formgebungen aufweisen, wie beispielsweise die Form von Kugel und Kugelschale bzw. von Außen- und Innenkegel. Die Wirkungsweise ist in jedem Fall die gleiche.

Wie die F i g. 4 und 5 zeigen, können die Rillen auch eine fischgrätähnliche Form haben. Für eine gute Wirkungsweise dieses Lagers muß das Schmiermittel, z.B. Öl, in beide Enden der fischgrätartigen Rillen eingeführt werden. Bei Drehung des Flansches 2 entgegen dem Uhrzeigersinn wird das Schmiermittel sowohl von der Außenseite des Lagers her als auch von dem Kanal 6 aus in die Rillen hineingepreßt. In den Rillen des Kranzes 5 entsteht dabei ein Unterdruck. Wird der Flansch 2 im Uhrzeigersinn gedreht, dann wird das Schmiermittel aus den Kanälen 6 und 9 in die Rillen des Kranzes 5 gepreßt. Dabei ensteht in den Rillen des Kranzes 5 ein Überdruck, während in den Rillen des Kranzes 4 ein Unterdruck auftritt.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 4 und 5 muß also ein zusätzlicher Kanal 9 zum Zuführen des Schmiermittels vorhanden sein.

ίο Die Rillen der Kränze können auch eine von der logarithmischen Spirale abweichende Form haben. So können beispielsweise die Mittellinien der Rillen zur Annäherung an die Spiralform aus Kreisen bestehen. Auch können beispielsweise geradlinige Rillen verwendet werden, die dann wieder derart anzuordnen sind, daß das Schmiermittel bei der gegebenen Drehrichtung entweder in sie hineingepreßt oder aus ihnen herausgedrückt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Rillen in der Form logarithmischer Spiralen dem Lager die größte Tragkraft verleihen.

Die Rillen können sowohl in dem Flansch 2 als auch in dem Tragglied 3 angebracht werden. Die Wirkungsweise des Lagers wird dadurch nicht beeinflußt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Selbstdruckerzeugendes Axialgleitlager für eine Welle mit spiralförmigen oder ähnlichen zur Umfangsrichtung geneigten, an einem Ende zu einem Schmiermittelvorrat offenen Rillen geringer Tiefe in einer der beiden Gleitflächen, dadurch gekennzeichnet, daß mit radialem Abstand in zwei zueinander konzentrischen Kränzen gegensinnig zur Umfangsrichtung geneigt angeordnete Rillen (4, 5) jeweils an ihrem bezüglich der Lagerachse gleichen radialen Ende zu einem Schmiermittelvorrat offen sind.

2. Selbstdruckerzeugendes Axialgleitlager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen den beiden Rillenkränzen angeordnete, mit Schmiermittel beschickte Ringnut, zu der die Rillen des inneren Kranzes offen sind.