DE19605031C2 - Gleitlager für eine produktgeschmierte Zahnradpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager gemäß Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP 0 620 368 A2 ist ein Gleitlager gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei dem der Lagerkörper in axialer Richtung mit einem Schlitz zu versehen ist der sich bei Temperaturerhöhung im Lager aufweiten können soll. Dadurch soll der Lagerspalt ver­ größert und der Temperaturerhöhung entgegengewirkt werden. Außerdem sind Stellorgane vorgesehen, die die Schlitzbreite verändern können sollen. Als Stellorgan ist beispielsweise ein pneumatischer Kolben offenbart, der durch Erhöhung des Druckes im Raume L die Spaltbrei­ te in Richtung der Pfeile G/F verändern kann.

Die meisten Zahnradpumpen haben produktge­ schmierte Lager, d. h., das von der Pumpe geförderte Produkt wird gleichzeitig dazu verwendet, die Lager zu schmieren und zu kühlen. Im allgemeinen fördern Zahn­ radpumpen leichte bis schwere Heizöle, Schmieröle, Hydrauliköle und synthetische Öle. Dabei wird ein Vis­ kositätsbereich von 1 mPas bis 100000 mPas überstri­ chen. Wenn tierische und pflanzliche Fette und Öle, Zuc­ kerlösungen, hochviskose Polymerisate, Viskose oder Acetat-Cellulose gefördert werden, dann können die Viskositäten bis 25000000 mPas reichen. Dabei gilt: Je höher die Viskosität, desto kleiner die Drehzahl der Pumpe. Die Drücke können 100 bis 1000 bar betragen. Die Zahnräder sind entweder geradverzahnt oder schrägverzahnt und im allgemeinen einstückig mit der Antriebswelle bzw. der getriebenen Welle gefertigt. Die Lagerzapfen sowohl der Antriebswelle als auch der ge­ triebenen Welle sitzen in Gleitlagern, die aus einer Nic­ kel-Silber-Legierung, aus Keramik oder aus gehärtetem Stahl hergestellt sein können, wobei vor dem Fördern eines Produkts die Pumpe trocken läuft, also die Lager­ zapfen nicht geschmiert werden. Zwischen dem Lager­ zapfen und der Lagerschale des Gleitlagers besteht ein kleiner Ringspalt, durch den das Produkt beim Betrieb der Pumpe in axialer Richtung des Lagerzapfens von der Druckseite der Pumpe her nach außen gedrückt und über Umlenkkanäle zur Saugseite der Pumpe zurückge­ führt wird. Auf diese Weise wird der Ringspalt zwischen Lagerzapfen und Lagerschale mit Produkt gefüllt, so daß er einen Schmierspalt bildet.

Bei normalen Lagern mit engem Schmierspalt ent­ steht eine Scherung des Produkts im Schmierspalt, was eine unerwünschte Temperaturerhöhung zur Folge hat, die unter Umständen zum Verbrennen des Schmierme­ diums führt. Die Scherung hängt im wesentlichen von drei Faktoren ab, nämlich von der Gleitgeschwindigkeit, von dem Abstand der Gleitflächen und von der Viskosi­ tät des Mediums.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gleitlager für eine produktgeschmierte Zahnradpumpe dahingehend zu verbessern, daß die Scherung des Produkts im Schmier­ spalt verringert und damit eine unerwünscht hohe Er­ wärmung verhindert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Es hat sich gezeigt, daß von dem Druck, den die Pum­ pe aufbaut, die Zahnräder und damit die Wellen bzw. die Lagerzapfen immer in Richtung der Saugseite der Pum­ pe gedrückt werden, so daß die Lagerzapfen nur in ei­ nem eng begrenzten Bereich der Lagerschale reiben. Diese Reibstelle liegt in dem Bereich der Lagerschale, der in Richtung Saugseite der Pumpe am weitesten hin­ ten liegt, also in bezug auf die Druckseite der Pumpe den größten Abstand hat. Da die Lagerzapfen nur in diesem Bereich die Lagerschale kontaktieren, ist der übrige Bereich der Lagerschale weitgehend frei von Kräften, so daß gemäß Erfindung vorgeschlagen wird, in diesem Bereich den Schmierspalt keilförmig zu vergrö­ ßern, um damit die Scherwirkung des Produkts herabzu­ setzen.

Die Dicke des Keilspalts beträgt zweckmäßigerweise 1 bis 5 mm, je nach Anwendung und Pumpengröße.

Es ist ferner vorteilhaft, den Keilspalt sich allmählich in Drehrichtung des Lagerzapfens verkleinern zu lassen, um einen plötzlichen Übergang zu vermeiden, an dem sich das schmierende Medium stauen und, wenn es sehr hochviskos ist, abgeschert werden könnte. Man spricht dann vom Einsetzen eines sogenannten "Wandgleitens". Der Keilspalt erstreckt sich zweckmäßigerweise über einen Winkel von 90° bis 270°, vorzugsweise 180° bis 220°.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Gleitlagers; und

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gleitlager von Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Gleitlager 1 ist ein Ring aus NiAg-Legierung mit einem kreisförmigen Lagerkörper und einer dazu konzentrischen, kreisförmigen Bohrung 3 für die Aufnahme eines strichpunktiert angedeuteten Lagerzapfens 12. In den Fig. 1 und 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Breite des Gleitlagers 1 ist so bemessen, daß eine hinreichende Auflagefläche für den Lagerzapfen 12 gegeben ist. Im allgemeinen beträgt die Breite des Gleitlagers 1 das 0,5­ bis 1-fache des Durchmessers der Bohrung 3 für den Lagerzapfen 12. An einer Seite ist eine Abflachung 2 vorgesehen, die dazu dient, ein weiteres Gleitlager von identischem Aufbau anliegen zu lassen. Der Abstand der Abflachung 2 zum Mittelpunkt oder zur Mitellinie M der Bohrung 3 entspricht dem Abstand von der Mittelli­ nie des nicht dargestellten Zahnrades zum Teilkreis­ durchmesser dieses Zahnrades.

Im Betrieb dreht sich der in die Bohrung 3 des Gleitla­ gers 1 eingesetzte Lagerzapfen 12 gegen den Uhrzei­ gersinn, was einen Druckaufbau in Richtung des Pfeils P zur Folge hat da bei Zahnradpumpen das Produkt oder Medium nicht durch die Mitte gefördert und damit durch die Zähne gewalkt, sondern in den Taschen der Zähne entlang dem Umfang der Zahnräder transpor­ tiert wird. In Fig. 1 würde also die rechte Seite des Gleit­ lagers und damit die Pfeilspitze des Pfeils P die Druck­ seite D der Pumpe, die linke Seite und damit das Pfeilen­ de die Saugseite S darstellen.

Da Zahnradpumpen sehr hohe Drücke von mehreren 100 bis zu 1000 bar erzeugen können, wirkt ein beträcht­ licher Druck auf den Lagerzapfen 12, der sich im Be­ reich A an der Lagerschale des Gleitlagers 1 abstützt, nämlich an der Rückseite der Lagerschale in Förder­ richtung der Pumpe gesehen. Dies bedeutet, daß sich der Lagerzapfen 12 nur im Bereich A an der Bohrung 3 abstützt. Im übrigen Bereich liegt der Lagerzapfen 12 nicht an, so daß gemäß Erfindung der Schmierspalt 4 dort vergrößert werden kann. In Fig. 1 ist nun deutlich zu sehen, wie der Schmierspalt 4 erfindungsgemäß zu einem Keilspalt 5 vergrößert ist, wobei sich der Keil­ spalt 5 in der dargestellten Ausführungsform über einen Winkel von etwa 200° bis 220° um den Mittelpunkt M erstreckt.

In Fig. 1 sind noch zwei Gewindelöcher 6 zu sehen, die als Auszugsgewinde zur Demontage der Lager aus dem Pumpengehäuse dienen. Die Gewindebohrungen 6 sind als Sackbohrungen ausgeführt, d. h. sie erstrecken sich nicht durch die gesamte Breite des Gleitlagers 1.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Gleitlager 1 von Fig. 1, wobei die Abflachung 2 deutlich erkennbar ist. Ferner ist an einer Seite eine Nase 7 vorgesehen, die dazu dient, die Saugseite S der Zahnradpumpe von der Druckseite D zu trennen, nämlich dadurch, daß ein iden­ tisch geformtes Gleitlager spiegelbildlich auf die Abfla­ chung 2 gelegt wird. Zwei Abschrägungen 8 und 9 die­ nen dazu, einen allmählichen Übergang für das Produkt aus dem Bereich der Zähne und damit dem Pumpkam­ merbereich zu dem Lagerbereich zu schaffen. Ohne die dazwischenliegende Nase 7 könnte Medium von der Druckseite D zur Saugseite S fließen, was einen hydrau­ lischen Kurzschluß bedeuten würde.

Fig. 2 zeigt aber außerdem, daß der Keilspalt 5 nicht die gleiche Breite wie das Gleitlager 1 hat, sondern in einem Abstand B an einer Seite des Gleitlagers 1 endet, um einen Steg 10 mit der Breite B stehen zu lassen, der den Lagerzapfen 12 im Gleitlager 1 in etwa zentriert, was beim An- und Abfahren der Pumpe sehr wichtig ist, wenn die Pumpe keinen Druck aufbaut. Außerdem ver­ hindert der Steg 10 einen direkten Durchfluß des Schmiermediums von der Zahnradseite, an der hoher Druck herrscht, zur Rückseite, an der geringer Druck herrscht, denn dies ist die Saugseite S der Pumpe.

Claims (3)

1. Gleitlager (1) für eine produktgeschmierte Zahnradpumpe zur Förderung eines hochviskosen Mediums zwischen 100.000 mPas und 25.000.000 mPas, mit einem Lagerkörper, der eine kreis­ förmige Bohrung (3) für die Aufnahme des Lagerzapfens (12) einer das Zahnrad tragenden Welle aufweist, wobei die Bohrung (3) mit einer Tasche in Form eines Keilspalts (5) versehen ist, der sich außerhalb des Kontaktbereichs (A) des Lagerzapfens entlang dem Umfang der Bohrung (3) erstreckt und in radialer Richtung einen größeren Spalt zum Lagerzap­ fen als der Schmierspalt (4) bildet; mit einer Abflachung (2) des Lagerkörpers zum Anlegen eines weiteren Gleitlagers von identischem Aufbau, die an einer Seite des Gleitlagers (1) eine Nase (7) zur Trennung der Saugseite (S) von der Druckseite (D) der Zahnradpumpe aufweist; wobei die Breite des Keilspalts (5) in Richtung der Mittellinie (M) der Bohrung gemessen geringer als die Breite des Lagerkörpers (1) ist, so daß an einer Seite (13) ein Steg (10) mit dem Durchmesser der Bohrung (3) verbleibt; dadurch gekennzeichnet, daß sich der Keilspalt (5) über einen Winkel von 90° bis 270° erstreckt; und daß der Keilspalt (5) durch den Steg (10) zur Nasenseite hin geschlossen ist.

2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich der Keilspalt (5) über einen Win­ kel 180° bis 270° erstreckt.

3. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich der Keilspalt (5) über einen Win­ kel von 180° bis 220° erstreckt.