DE1942372U

DE1942372U - Radiales gleitlager fuer eine durchgehende welle.

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Publication number: DE1942372U
Application number: DEN15350U
Authority: DE
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1962-09-06
Filing date: 1963-09-03
Publication date: 1966-07-14
Also published as: US3238000A; NL282966A; AT241208B; CH428332A; GB1022391A

Description

Radiales Gleitlager für eine durchgehende Welle

Die Heuerung bezieht sich auf ein radiales Gleitlager für eine durchgehende Welle, bei dem zwischen den zusammenarbeitenden Oberflächen des lagers und der Welle ein Schmiermittel angebracht wird. Lager dieses Typs sind bereits lange bekannt und arbeiten gut, wenn nur genügend Schmiermittel zwischen den zusammenarbeitenden Oberflächen vorhanden ist. Bei hydrodynamischer Schmierung heben jedoch infolge des Druckes im Schmiermittel an den Enden des Lagers Leckverluste auf, wodurch nach kürzerer oder längerer Zeit kein Schmiermittel mehr im Lager vorhanden ist. Is ist bekannt, ζ»33. mittels lilzäbdichtungsringe oder Lager aus poröser Bronze, eine gewisse Schmiermittelmenge im Lagerspalt zu behalten. Is hat sich jedoch gezeigt, daß diese Mittel nicht ausreichend sind und daß das Lager nach verhältnismäßig kurzer Zeit festläuft, wenn kein Schmiermittel zugeführt wird»

Die Neuerung bezweckt, ein Lager zu schaffen, das imstande ist, unter völliger 3?i Ims chmie rung längere Zeit zu arbeiten. Zu diesem Zweck sind gemäß der Neuerung die zusammenarbeitenden Oberflächen des Lagers und der Welle über einen Teil ihrer Länge glatt ausgebildet, und wenigstens auf einer Seite dieses glatten Teiles ist eine der zusammenarbeitenden Oberflächen des Lagers oder der Well© mit wenigstens einer schraubenförmigen Nut versehen, deren Durohmesser der Spitzen im wesentlichen gleich dem Durchmesser des glatten Teiles dieser Oberfläche ist. Die Nut oder Nuten pumpen das Schmiermittel in Richtung der zusammenarbeitenden

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glatten Oberflächen, wodurch immer genügende Zufuhr von Schmiermittel erhalten wird, um eine hydrodynamische Schmierung zu verwirklichen. Man ist in der Wahl dee Schmiermittels nicht beschränkt. Häufig wird man Öl oder Pett wählen, aber auch z*B» Wasser, Graphit, u„dgl„ sind als Sohmiermittel geeignet«

Da© radiale Gleitlager nach der Neuerung kann ausgezeichnet geeignet gemacht werden, um ohne Nachschmierung zu arbeiten, so daß auf die Wartung im wesentlichen keine Sorgfalt verwendet zu werden braucht» Zu diesem Zweck sind gemäß der Neuerung Mittel vorgesehen, um das Schmiermittel, das wenigstens über einen Teil der zusammenarbeitenden glatten Oberflächen gelaufen ist? zu der Nut oder den Nuten zurüekzuleiten« Es entsteht eine Schmiermittelzirkulation durch das lager, so daß eine beschränkte Schmiermittelmenge ausreichend ist, während doch immer hydrodynamische Schmierung auftreten wird.

Man kann eine der zusammenarbeitenden Oberflächen des lagers und der Welle auf beiden Seiten des glatten Teiles mit gleichen Nuten, aber mit entgegengesetzter Steigung versehen. Das Sohmiermittel wird dann durch die beiden Nuten zum glatten Teil gestaut werden» Es hat sich jedoch gezeigt, daß es sehr schwierig ist, die beiden Nuten derart gleich auszubilden, daß sie beide eine genau gleiche Stauwirkung haben. Bei einer günstigen Ausführungsform gemäß der Neuerung ist eine der zusammenarbeitenden Oberflächen auf beiden Seiten des glatten Teiles mit einer oder mehreren schraubenförmigen Nuten versehen, die eine entgegengesetzte Steigung aufweisen und derart ausgebildet sind, daß die Staukraft einer der Nuten größer ist als die Staukraft der anderen Nut, während auf einer der Oberflächen weiter eine weitere mit einer Steigung versehene Nut vorhanden ist, die sieh über im wesent«- liohen die ganze Länge des Lagers erstreckt, welche letztere Nut Schmiermittel zu der Nut oder den Nuten mit der größten Staukraft zurückleitet. Durch den Staukraftunterschied der beiden Nuten wird ein Schmiermittelüberma.ß in einer zuvor bestimmten Richtung

durch das Lager geleitet« Die zurtickleitende Nut ist derart ausgebildet, daß das Übermaß zu der Nut oder den Nuten mit der größten Staukraft zurückgepumpt wird, wodurch eine Schmiermittelzirkulation entsteht. Hierdurch tritt keine Leckage von Schmiermittel auf.

Die auf "beiden Seiten des glatten Teiles liegenden Nuten können z.B« mit verschiedener Steigung oder mit verschiedener Breite oder Tiefe ausgebildet sein. Vorzugsweise ist jedoch das auf den beiden Selten einer der zusammenarbeitenden Oberflächen angeordnete Nutemnuster mit der gleichen Steigung ausgebildet, aber mit einer verschiedenen Länge, während die das Schmiermittel zurüokleitend© Nut eine größere Steigung und eine derartige Tief© aufweist, daß duroh ihre Pumpwirkung das in einer Richtung des Lagers gestaute Schmiermitteliibermaß zu der Nut oder den Nuten mit der größten Länge zurückgeleitet wird. Es zeigt sich, daß diese Ausführungsform insbesondere hervorragend gentigt für Lager, bei denen fettschmierung verwendet wird« Bei Versuchen, bei denen das Lager bereits wochenlang kontinuierlich läuft, tritt nicht immer hydrodynamische Schmierung auf, obwohl nur zu Anfang des Versuches Schmiermittel angebracht ist*

Bei einer anderen Ausführungsform gemäß der Neuerung ist eine der zusammenarbeitenden Oberflächen auf beiden Seiten des glatten Teiles mit einer oder mehreren schraubenlinienförmigen Nuten versehen, die eine entgegengesetzte Steigung haben, wobei die Welle in einem Lager läuft, das aus einem porösen, das Schmiermittel aufnehmenden Material hergestellt ist» Bei diesem Lager wird duroh die Nuten immer Schmiermittel in Richtung des Lagerspaltes gestaut, welches Schmiermittel durch das poröse Material des Lagers, z.B. poröse Bronze, aufgenommen wird. Ohne Anordnung der Nuten läuft ein solches lager infolge der Leckage des Schmiermittels an den beiden Enden nach einiger Zeit ganz; trocken» Bei drehender Welle verursachen die Nuten eine Zirkulation des Schmiermittels, vorzugsweise Öl, durch das poröse Material,

wodurch immer genügend Schmiermittel im lagerspalt vorhanden ist.

Ss ist nicht erforderlich, die Nuten auf beiden Seiten des glatten Teiles der zusammenarbeitenden Oberflächen des lagers und der Welle anzuordnen. Nach einer günstigen Ausführungsform des lagers gemäß der Neuerung sind eine oder mehrere Nuten auf einer Seite des glatten Teiles einer der zusammenarbeitenden Oberflächen angeordnet, während im lager oder in der Welle wenigstens ein Kanal vorgesehen ist, der sich von der anderen Seite des glatten Teiles bis in die Umgebung der Nut oder Nuten erstreckt, Die Nut pumpt dann Schmiermittel zum lagerspalt, während die gleiche Pumpwirkung auch für die Zurückleitung des Schmiermittels durch den Kanal sorgt» Bei dieser Ausbildung wird an dem den Nuten abgewendeten Ende des lagers eine Abdichtung vorgesehen, um leckage des Schmiermittels zu verhüten« Diese Abdichtung besteht vorzugsweise aus einer schraubenlinienförmigen Nut mit einer kleinen Steigung, die der Steigung der ersteren Nuten entgegengesetzt ist.

Insbesondere bei lagern der bis jetzt üblichen Bauart mit einem kleinen Wellendurohmesser treten bei Erhalten hydrodynamischer Schmierung Schwierigkeiten auf» Das radiale Gleitlager gemäß der Neuerung genügt jedoch auch sehr gut, wenn der glatte Teil der Welle einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als 1 cm» Bei Versuchen an lagern mit einem Wellendurchmesser von 4 mm trat nach längerem Dauerbetrieb noch immer völlige Filmschmierung auf.

Die Konstruktion des lagers gemäß der Neuerung ist nicht kompliziert und bei der Herstellung werden keine besonderen technischen Anforderungen gestellt, die eine teuere Herstellung fordern« Hierdurch ist das lager auch aus wirtschaftlichem Gesichtspunkt sehr geeignet zur Anwendung in Geräten, die in Massenerzeugung hergestellt werden, z.B» Geräten für den Hausbedarf» Gemäß der Neuerung wird vorzugsweise Pett als Schmiermittel verwendet. Auch bei Stillstand der Welle wird dann keine leckage auftreten können.

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Die Neuerung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert» Is zeigt 8

Mg. 1 ein lager, das auf einer Seite mit schraubenlinienförmigen Hüten Tersehen ist,

Fig. 2a ein lager, das auf beiden Seiten mit schraubenlinienfö'rmigen Nuten und weiter mit einer Zurückleitungsnut für das Schmiermittel versehen ist,

!ig. 2b eine Abwicklung der lageroberfläohe mit in ihr angeordneten Nuten,

!ig. 3 ein lager aus porösem Material mit einer auf beiden Seiten mit schraubenlinienförmigen Nuten versehenen Welle,

3?ig_e 4 ©in lager, das auf einer Seite mit schraubenlinienf örmigen Nuten versehen ist und das einen Zurückleitungskanal für das Schmiermittel enthält.

In Fig. 1 1st das lager mit 1 und die durchgehende Welle mit 2 bezeichnet. Die lageroberflache ist mit einem glatten Teil 3 versehen, der mit der glatt ausgebildeten Welle zusammenarbeitet. Im lager sind weiter auf einer Seite schraubenlinienförmige Nuten 4 vorgesehen, deren Spitzen im wesentlichen den gleichen Durchmesser haben wie der glatte Teil des lagers« Das lager enthält eine Kammer 5, der Schmiermittel durch einen Kanal 6 zugeführt wird»

Wenn die Welle 2 sich in der dargestellten Richtung dreht, stauen die Nuten 4 Schmiermittel in Richtung der zusammenarbeitenden glatten Teile des lagers und der Welle» Es ist immer eine ausreichende Schmiermittelmenge zwischen den zusammenarbeitenden Oberflächen vorhanden, wodurch eine völlige Filmschmierung zwischen dem lager und der Welle aufrechterhalten wird. Die Nuten brauchen nur eine sehr geringe Tiefe zu haben und können z.B. in

das lager geätzt werden» Die Hüten können mit gleich günstiger Wirkung hinsichtlich der Filmschmierung auch in der Welle angeordnet werden. Bei dieser letzteren Ausbildung muß die Welle dann jedoch ziemlich genau in axialer Richtung gegenüber dem lager eingestellt werden.

Um ein lager zu erhalten, bei dem kein Leckverlust auftritt, können auf den beiden Seiten der zusammenarbeitenden glatten Oberflächen des Lagers und der Welle eine oder mehrere schraubenlinienförmige Nuten mit entgegengesetzter Steigung vorgesehen werden, die eine gleich große Schmiermittelmenge in Richtung der zusammenarbeitenden glatten Oberflächen stauen. Das Schmiermittel, das bei hydrodynamischer Schmierung insbesondere im Mittenteil der zusammenarbeitenden Oberflächen unter hohem Druck steht, wird infolge dieses Druckes an den Enden des Lagers weglecken,, Die Nuten stauen das Schmiermittel zurück, so daß Leckverluste verhütet werden«, Es ist jedoch schwierig, diese vollkommen gleich wirkenden Nuten technisch zu verwirklichen. Ein Satz der Nuten wird in der Praxis häufig eine größere Stauwirkung aufweisen, wodurch am Lager auf einer Seite Leckverluste auftreten» Naoh der Neuerung können die beiden Nutensätze derart ausgebildet werden, daß sie in einer vorher bestimmten Richtung eine verschiedene Stauwirkung aufweisen, wobei das zu den Nuten mit der kleinsten Stauwirkung fließende Schmiermittelübermaß zu den Nuten mit der größten Stauwirkung zurückgeleitet wird.

flg. 2a zeigt ein so ausgebildetes Lager, das keine Nachsehmierung braucht, da da® Schmiermittel durch das Lager zirkuliert, und bei dem keine Leckverluste auftreten« Der Deutlichkeit halber ist die Welle nicht dargestellt» Ein Lagerblock 7 hat eine zylindrische Bohrung, deren Mittenteil 8 glatt ausgebildet ist. Auf den beiden Seiten des glatten Teiles 8 sind schraubenlinienförmige Nuten 9 und 1o mit einer gleich großen, jedoch entgegengesetzten Steigung vorgesehen. Die Länge der Nuten 9 ist größer als diejenige der Nuten 1o. Zu Beginn jeder der Nuten ist eine Vorratskammer 11

für das Schmiermittel vorgesehen,, In Aussparungen 12 kann ein nicht dargestellter Verschlußring angeordnet werden, durch den sioh die Welle erstreckt. Die Lageroberflache ist weiter mit einer Nut 13 versehen, deren Steigung größer ist als diejenige d©r Huten 9 und 1o und die zugleich eine größere Tiefe aufweist, lig, 2b zeigt eine Abwicklung der in der lageroberflache angeordneten Nuten.

Wenn die Welle (oder das Lager) sich dreht, wird das in den Vorratskammern angebrachte Schmiermittel durch die Nuten 9 und 1o in Richtung der glatten Oberfläche 8 gestaut, wodurch immer genügend Schmiermittel im lagerspalt vorhanden ist, um eine hydrodynamische Schmierung £u gewährleisten. Die Nuten 9 stauen, eine größere Schmiermittelmenge zum glatten Teil 8 als die Nuten 1o, da ihre Länge größer ist. Der Unterschied des durch die beidem Nutensätze beförderten Schmiermittels wird jetzt in Richtung dar Nuten 1o gestaut werden. Dieses Sehmiermittelübermaß wird durch die Nut 13 zu der Vorratskammer 9 zurückgeleitet. Is entsteht auf diese Weise eine Schmiermittelzirkulation durch das lager? Nachschmieren des Lagers ist nicht erforderlich und Leckage tritt nicht auf,

Der Lagertyp gemäß lig. 2 ist sehr geeignet zur Anwendung bei Wellen mit einem kleinen Durchmesser, z.B. kleiner als 1 cm. Bei Versuchen, bei denen eine Welle mit einem Durchmesser von 4 mm und 'fett als Schmiermittel verwendet wurde, drehte die Well© sioh wochenlang kontinuierlich« Immer war eine völlige IiImschmierung im Lagerspalt vorhanden, obwohl das Lager nur zu. Beginn des Versuches geschmiert wurde. Die Tiefe der Nuten 9 und 1o war etwa 5o/u, die Tiefe der Nut 13 war etwa o,15 Das Lager gemäß der Neuerung ist außerordentlich geeignet für Anwendung In Geräten für den Hausbedarf» Bei Verwendung von Fett als Sehmiermittel wird auch bei Stillstand keine Leckage auftreten. Die Aufgabe, um besonders für eine Welle mit kleinem Durchmesser ein Lager zu erhalten, das ohne Nachschmierung und

ohne Leckage Immer unter hydrodynamischer Schmierung arbeitet, ist mit einer Ausbildung wie z.B, in Figo 2 dargestellt ist, auf technisch einfach zu verwirklichende und wirtschaftlich akzeptierbare Weise gelöst, was mit keinem der bisher bekannten Lager erreicht werden konnte.

Da,® Ziel, einen zuvor bestimmten Schmiermittelüberschuß zu erreichen, kann statt durch Verwendung gleicher Nuten mit verschiedener Länge j auch auf andere Weise erhalten werden» So kann die Breite oder die Tiefe eines Nutensatzes größer gewählt werden als diejenige des anderen Satzesi auch kann die Steigung eines Nutensatzes größer sein als diejenige des anderen Satzes. Die lorm der zurückleitenden Hut 9 kann auf einfache Weise berechnet werden. Auch hier ist die Steigung, die Breite und die Tiefe der Hut ein Maß für die zurückgeleitete Schmiermittelmenge. Die Nuten können unter Beibehaltung der gleichen hydrodynamischen Wirkung auch in der Welle vorgesehen werden, oder aber es können Hüten in der Welle und andere in der Lageroberfläche angeordnet werden« Beim Anordnen der Nuten in der Welle muß die Welle axial gegenüber dem Lager eingestellt werden;; bei Nuten im Lager ist dies nicht erforderlich»

fig. 3 zeigt eine Äusführungsform, die besonders für öl als Schmiermittel geeignet ist. Das Lager 14 besteht aus porösem Material, z.B. etwas zusammengeschmolzenen Bronzekügelchen,, !Die Welle 15 ist mit zwei Sätzen von gleichen Schraubenlinienförmigen Nuten 16 und 17 mit entgegengesetzter Steigung versehen. Um das Lager herum ist eine Abdichtungskappe 18 vorgesehen. Die dem glatten Teil der Welle gegenüberliegenden Teile 19 des Lagers haben vorzugsweise keine poröse Oberfläche»

Die schraubenlinienförmigen Nuten 16, 17 stauen bei Drehung der Welle öl, das infolge des bei hydrodynamischer Schmierung auftretenden Druckes längs der Welle aus dem Lager wegleckt, wieder in Richtung der zusammenarbeitenden glatten Oberflächen des

lagers und der Welle. Das Öl zirkuliert dabei in einer durch die Pfeile dargestellten Richtung durch das lager. Leckage von Schmiermittel tritt nicht auf. Die Ölmenge, die bei Stillstand des Lagers weglecken will, ist viel kleiner als die Menge, die infolge des Druckes während der Drehung nach außen lecken will» Das poröse Mateial hält jedoch bei Stillstand der Welle genügend öl fest» Dieses Lager braucht also auch keine Nachschmierung und wird immer unter Bedingungen von völliger Filmschmierung arbeiten. Das Spiel zwischen der Welle und dem Lager ist in der Zeich» nung der Deutlichkeit halber größer dargestellt als es in Wirklichkeit 1st. Die !Tuten können auch im Lager statt in der Welle angeordnet werden.

!ig. 4 zeigt ein Lager, das nur mit einem Satz das Schmiermittel stauender Nuten versehen ist. Das Lager 2o hat eine glatte Oberfläche, in der auf einer Seite schraubenlinienförmige Nuten 21 vorgesehen sind. Die durchgehende Welle 22 ist ganz glatt ausgebildet. Im Lager sind Abdichtung8ringe 23 vorgesehen, die ein geringes Spiel gegenüber der Welle 22 aufweisen können. Im Lager ist ein ringförmiger Raum 24 ausgespart, der mittels eines oder mehrerer Kanäle 25 mit einer ringförmigen Vorratskammer 26 für das Schmiermittel verbunden ist»

Das in der Vorratskammer 26 angebrachte Schmiermittel wird bei Drehung der Welle in Richtung der zusammenarbeitenden glatten Oberflächen des Lagers und der Welle gestaut, in der Zeichnung nach rechts. Durch den Kanal 25 wird das Schmiermittel wieder zur Vorratskammer 26 geleitet. Das Schmiermittel zirkuliert also immer durch das Lager. Aus der Vorratskammer wird das Schmiermittel wieder durch die Nuten aufgenommen und steht nicht unter einem derartigen Druck, daß auf dieser Seite des Lagers Leokage auftritt. Auf der rechten Seite ist eine ringförmige Aussparung 27 vorgesehen, in der eine Abdichtung angeordnet werden kann. Da das Schmiermittel durch den Kanal 25 zurüekgeleitet wird, wird bereits bei einer einfachen Abdichtung

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das Auftreten von leckage verhütet. Vorzugsweise kann im lager oder in der Welle eine Nut 28 angeordnet werden, die nur eine sehr geringe Tiefe und eine sehr geringe Steigung zu haben braucht j entgegengesetzt zur Steigung der Nut 21. Diese lut 28 hat auf das Schmiermittel eine derartige Stauwirkung, daß keine leckage zwischen dem lager und der Welle auftritt und eine günstige Abdichtung erhalten wird.

Die Nuten bei den lagern gemäß der Neuerung können im lager oder in der Welle angeordnet werden, oder einige im lager und einige in der Welle. Statt der Welle kann auch das lager sich drehen. Als Schmiermittel wird Fett manchmal bevorzugt, besonders bei lagern mit kleinem Durchmesser, die z.B. in Geräten für dan Hausbedarf verwendet werden« Jedoch auch Öl, G-raphit, Wasser u,dgl_e geben dem lager gemäß der Neuerung seine günstige Wirkung.

Schutzansprüche t

Claims

P.A. 289 358-2.6.66

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Sehutzansprüche 2

Radiales Gleitlager für eine durchgehende Welle, bei dem zwischen den zusammenarbeitenden Oberflächen des Lagers und der Welle ein Schmiermittel angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenarbeitenden Oberflächen über einen Teil ihrer länge glatt ausgebildet sind, und wenigstens auf einer Seite dieses glatten Teiles eine der zusammenarbeitenden Oberflächen des lagers oder der Welle mit wenigstens einer schraubenlinienförmigen Nut versehen ist, deren Durchmesser der Spitzen im wesentlichen gleich dem Durchmesser des glatten !Teiles dieser Oberfläche ist«

Radiales Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,. daß Mittel vorgesehen sind; um das Schmiermittel, das wenigstens über einen Teil der zusammenarbeitenden glatten Oberflächen gelaufen ist, zu der Nut oder zu den Nuten zurückzuleiten.

Radiales Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zusammenarbeitenden Oberflächen auf beiden Seiten des glatten Teiles mit einer oder mehreren schraubenlinienförmigen Nuten versehen ist, die eine entgegengesetzte Steigung haben und derart ausgebildet sind, daß die Staukraft einer der Nuten größer ist als die Staukraft der anderen Nut, und daß auf einer der Oberflächen weiter eine weitere mit einer Steigung versehene Nut vorgesehen ist, die sieh über im wesentlichen der ganzen länge des Lagers erstreckt und die das Schmiermittel zu der Nut mit der größten Staukraft zurückleitet.

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4· Radiales Gleitlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das auf beiden Seiten einer der zusammenarbeitenden Oberflächen angebrachte Nutenmuster mit der gleichen Steigung aber mit einer verschiedenen länge ausgebildet ist und daß die das Schmiermittel zurückleitende Nut eine größere • Steigung und eine derartige Tiefe aufweist, daß durch ihre PuBipwirkung das zu einer Richtung des lagers gestaute Schmiermittelübermaß zu der Nut oder den Nuten mit der größten Länge zurückgeleitet wird.

5« Radiales Gleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zusammenarbeitenden Oberflächen auf beiden Seiten des glatten Teiles mit einer oder mehreren schraubenlinienförmigen Nuten versehen ist, die eine entgegengesetzte Steigung aufweisen, wobei die Welle in einem Lager läuft, das aus porösem, das Schmiermittel aufnehmendem Material besteht.

6. Radiales Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Nuten auf einer Seite des glatten Teiles einer der zusammenarbeitenden Oberflächen vorgesehen sind, und daß im Lager oder in der Welle wenigstens ein Kanal angeordnet ist, der sich von der anderen Seite des glatten Teiles bis in die Umgebung der Nut oder Nuten erstreckt,

7· Radiales Gleitlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Nuten abgewendeten Ende des Lagers eine Abdichtung vorgesehen ist, die aus einer schraubenlinienförmlgen Nut mit einer geringen Steigung besteht, welche Steigung der Steigung der ersteren Nuten entgegengesetzt ist.

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8. Radiales Gleitlager nach einem der Yorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des glatten Teiles der Welle kleiner ist als 1 cm.

9. Radiales Gleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet;, daß als Schmiermittel Fett verwendet wird.

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