DE2542947A1

DE2542947A1 - Fuer die abstuetzung von insbesondere schiffsantriebswellen geeignetes gleitlager

Info

Publication number: DE2542947A1
Application number: DE19752542947
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: BERGMANN CHRISTIAN
Current assignee: Eisenwerke Reintjes 3250 Hameln De GmbH
Priority date: 1975-09-26
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1977-03-31
Also published as: DE2542947C3; GB1564826A; DE2542947B2

Description

Christian Bergmann . 6.Sept.l975

iiir die Abstützung von insbesondere Schiffsantriebswellen geeignetes Gleitlager.

Die Erfindung betrifft ein für die Abstützung von Wellen,insbesondere Schiffsantriebswellen geeignetes Gleitlager mit mindestens einem mit der Welle synchron umlaufenden,in ein Schmiermittelbad eintauchenden Festschmierring und einen Schmiernut te 1-abstreifer.

Gleitlager zur Lagerung von Schiffsantriebswellen müssen unter harten Betriebsbedingungen sicher funktionieren.Die sen Anforderungen können sie nur gerecht werden,wenn eine einwandfreie,für die Aufrechterhaltung der Flüssigkeitsreibung erforderliche Schmiermittelzufunr bei allen auftretenden Betriebszuständen, d.h. bei Seegang,Vibration,unterschiedlicher Neigung der Schiffs-Längsachse und bei Drehzahlen von ca.einer bis zu einer Nenndrehzahl von ca. 2oo Umdrehungen pro Minute sicherzustellen ist.um insbesondere die beim Schleppen von mit Festpropellern ausgestatteten Scniffen durch das Anströmen des Wassers gegen den Propeller auftretende extrem niedrige " Törndrehzahl "in dieser Hinsicht in den Griff zu bekommen,erfolgt üblicherweise die Schmierung derartiger Gleitlager durch Fremdschmierung aus einem ausser— halb des Lagers befindlichen Schmiermittelkreislauf ,wobei ein einwandfrei arbeitender .Ölrücklauf vorgesehen sein muÜ.Da übli— eherweise der Ölsammeltank bei derartigen Systemen im Bereich der Hauptmaschine angeordnet ist,andererseits aber die Antriebswelle meist sehr tief im Schiffskörper liegt,bleibt insbesondere auch bei achtern tiefer im Wasser liegenden Schiffen wenig oder kein Gefalle für freien Rücklauf des Öles.Diese Art der Schmierung ist deshalb lediglich bei günstiger Lage der Lager im Schiff unter Uragbareia Aufwand und nur dann betriebssicher anwendbar. Wo solche Gegebenheiten nicht vorliegen wird die Schmiermittel-Versorgung durch einen Zusatzkreislauf mit elektrisch angetriebener Pumpe vorgenommen.Dabei finden alle in der einscnlägigen

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Technik bekannten Systeme zur Aufrechterhaltung des Betriebes, _>::.^;< beispielsweise automatische Umschaltung der Pumpe auf Notstrom— ■'■"'.'. Versorgung bei Ausfall der Stromzufuhr oder auf eine Zweitpumpe bei Pumpendefekt Anwendung.Es liegt auf der Hand, daß alle diese -notwendigen- Maßnahmen mit einem hohen Kostenaufwand verbunden sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung,eine Konstruktion eines Gleitlagers anzugeben,welches bei geringem Kostenaufwand einen sicheren Betrieb im Bereich der Flüssigkeitsreibung sowohl bei extrem niedrigen als auch· mittleren Umlaufgeschwindigkeiten der Welle gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,daß der Fest— schmierring als Hohlring mit einem Ringraum ausgebildet ist, welcher durch Querstege in voneinander getrennte,einen Kammer— kranz bildende Kammern aufgeteilt ist.

Bei der üblichen Ausführung eines Gleitlagers mit iestsenmierring ist letzterer in einem Spalt zwischen zwei Laufbuchsen angeordnet und als Kreisringscheibe mit parallelen glatten Flanken ausgebildet, welche in ein Ölbad im Unterteil des Lagergehäuses eintauchen. Wird die Welle in Drehung versetzt,so wird das die Flanken und den Außenmantel benetzende Öl in ei$m Bereich oberhalb der Welle gefördert und durch einen am oberen Scheitelpunkt angeordneten Abstreifer in Form einer Kante am Lagerdeckel oder eines aufgesetzten "Reiters" abgestreift.

Dieser Ausführung haften entscheidende Nachteile an:

a) das Fördervolumen des Schmieröles bei niedrigen Drehzahlen ist viskositäts- und temperaturabhängig.Gerade dann,wenn im Lager eine stärkere Umförderung für die. Kühlung gefordert wird, fließt das Öl den Lagersumpf zurück bevor es über den Abstreifer in das Lager gelenkt werden kann.

b) bei fest eingestelltem Abstreiferspiel wird von dem geringen Fördervolumen die gleiche Menge an Schmieröl durchgelassen wie bei hohem Fördervolumen,d.h. weniger abgestreift.

Nach Untersuchungen von Stribeck (Vergl.G.Vogelpohl "Betriebssichere Gleitlager") ist der Reibungsbeiwert in charakteristischer

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Weise von der GleitgescnwlnaigZel.x im Schmierspalt des Lagers abhängig.Gerade im Augenblick des Anlaufes der Welle und bei

langsamen Drehzahlen herrscht,verursacht durch die teilweise Festkörperreibung,ein sehr hoher Haftreibungsbeiwert verbunden mit einer drastischen Erhöhung der Temperatur im Schmierspalt. Wenn nicht genügend Öl in den Schmierspalt gefördert wird, wandert die sogenannte Übergangsdrehzaril vom theoretiscnen Bereich weiter zu höheren Drehzahlen,d.h.der Bereich der reinen ilüssigkeitsreibung,in dem das Lager betriebssicher läuft, wird geschmälert,der instabile Bereich der Mischreibung vergröbert.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an,mit deren Hilfe es gelingt, die Übergangsdrehzahl bei einem Gleitlager mit I<estscnmierring so weit herabzudrücken,daß ihr Einsatz bei der Lagerung von Schiffsantriebswellen ermöglicht wird.

LIit der Ausbildung des Schmierringes des e rf in dungsgemäß en Gleitlagers nach Ansprüchen 1 und 3 wird die Versorgung des Lagers mit für den Aufbau des hydrodynamischen Schmierfilmes ausreichender Schmiermittelmenge drehrichtungsunabhängig und zwangsläufig ohne Zuhilfenahme einer Fremdschmierdung bereits bei einem DrehwinKel der Welle von weniger als 18o° sichergestellt. Mit der Anordnung und Ausbildung des Schmierringes nach Anspruch 2 ist die Zufünrung des geförderten Schmiermittels zu der Laufbuchse des Lagers ohne irgendwelche Leitelemente auf direktem Wege möglich.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung des Schmierringes wird in Ansprüchen 4 und 5 vorgeschlagen,womit verhindert wird,daß das durch Adhäsion an den Außenkonturen des Schmierringes geförderte Schmiermittel bei extrem langsamer Umlaufgeschwindigkeit oder Stillstand der Welle in den Ölsumpf zurückläuft,sondern durch Abtropfen eoenfalls der Wellenschmierung zu--gute kommt.

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Sine besonders wirtschaftlich^ herstellbare Ausführungsform des Festschinierringes ist Gegenstand der Ansprüche 6,7 und 8 ,wobei die Ausgestaltung nach den Ansprüchen 7 und- 8 der gleichen Funktion dient, die auch die Ausbildung nach Ansprüchen 1 und 5 bestimmt.

Mit den bisher dargelegten Maßnahmen ist eine ausreichende Schmiermittel—Versorgung des Lagers in dem Bereich extrem niedriger bis zu mittleren Drehzahlen gewährleistet.Sie versagt jedocn bei höheren Umlauf zahlen, da eine Füllung der Kammern des Festschmierringes infolge der Kürze ihrer Durchlaufzeit durch den ölsumpf kaum erfolgt und die Fliehkraft nur eine Teilentleerung der Kammern bewirkt.In diesem Bereich wird die Schmier— lüixtel—Versorgung in bekannter Weise durch Abstreifen des durch Adhäsion an den Außenflächen des Festschmierringes geförderten Schmiermittels im Scheitelpunkt seines Umlaufes sichergestellt. Nach Anspruch 9 ist dabei der Abstreifer als auf der zylindrischen Außenfläche des Schmierringes schwimmend gleitender Ab— Streiferklotz mit annähernd planer Gleitfläche ausgebildet.Der damit erzielte Vorteil besteht insbesondere darin,daß die Menge des abgestreiften Schmiermittels unabhängig von dessen durch Temperatur Schwankungen verursachten Viskosität annähernd konstant bleibt,da sich beispielsweise bei fallender Viskosität durch erhöhte Temperatur — d.h.« verminderter .Schmiermittel—For-» derung - ein geringer Spalt zwischen Abstreifklotz und Festschmierring einstellt,wodurch dervprozentuale Anteil der abgestreiften Schmiermittelmenge zur geförderten wächst. Die Ausgestaltung des Ab s tre i f er klotze s nach Anspruch Io ermöglicht dessen Funktion unabhängig von der Drehrichtung der Welle.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben.

Dabei zeigen:

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Gleitlager in axonometrischer Darstellung mit herausgeschnittenem Segment und mit Teilbrüchen versehenem Festsc hmif

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Figur 2 einen Festschmierring anderer Ausführung teil~

gebrochen und axonometriscu dargestellt.

Eine ein Lagergehäuse 1 mit Außendichtungen I5 und Laufbuchse I3 durchdringende Welle 2 trägt zwischen einer Ainnendichtung I5 und der Laufbuchse I3 angeordnet einen mit ihr fest verbundenen Fest— schmierring 3,dessen Querschnitt die Form eines sich auf der Welle 2 abstützenden P aufweist.Der derartig in einem Abstand von der Mantelfläche der Welle 2 und konzentrisch zu deren Achse getragene Ringraum 3I ist durch Querstege 39 in voneinander getrennte Kammern 37 unterteilt,welche einen seitlich über die Laufbuchse 13 kragenden Kammernkranz J>Q bilden.Die der Seitenwand 33 iⁿ der Ebene des Stützsteges 32 parallel gegenüberliegende Seitenwand 34 weist eine der Zahl der Kammern 37 entsprechende Anzahl von Durchbrüchen 341 auf,die in ihrer lichten Rohe }42 derjenigen der Kammern 37 entsprechen^^ und so angeordnet sind, daß ihr Abstand zu jeweils zwei Querstegen 39 gleich istoDiese 34 setzt sich in einen zur Welle 2 gerichteten,den Boden 36 der Kammern 37 um ein weniges überragenden und über der äußeren Mantelfläche 14 der Laufbuchse 13 umlaufenden Tropfrand 343 fort,welcher durch eine Vielzahl radialer Einschnitte 344 unterbrochen ist.Im Scheitelpunkt 12 des Lagergehäuses 1 befindet sich,vertikal ausweich— lieh geführt,ein mit seiner Gleitfläche 41 auf dem Außenmantel 35 des Festschmierringes 3 aufliegender Abstreiferklotz 4.Seine Gleitfläche 41 hat die Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit in Achsrichtung der Welle 2 und zur Laufbuchse I3 weisender Spitze 42.Aus Gründen einer wirtschaftIichenen Fertigung des Festschmierringes kann dessen Querschnitt entsprechend Figur 2 auch die Gestalt eines F be sitzen,welches sich mit seinem vertikalen Schenkel 52 auf der Welle 2 zwischen einer Außendichtung 15 und der Laufbuchse abstützt und letztere mit seinen horizontalen .Schenkeln 56 übergreift_eIn den seitlichen offenen,ü-förmigen Ringraum 51 sind vorzugsweise aus einem flexiblen Kunststoff, beispielsweise im Spritzgußverfahren hergestellte Profilsegmente 58 eingesetzt und durch Kleben untereinander und mit dem Festschmierring 5o verbunden.wie in Figur 2 verdeutlicht bilden die Profilsegmente 58 durcn Querstege 59 voneinander getrennte und

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bis auf jeweils der offenen Seite des Ringraumes 51 des Fest— schmierringes 5° zugekehrte Durchbrüche 541 geschlossene Kammern 57»Auf der den Durchbrüchen 541 gegenüberliegenden Seiten- ^ wand 53 jeder Kammer 57 ist eine Dehnungsfalte 531 angeordnet, welche eine Anpassung des Profilsegmentes 58 an den jeweiligen, vom Durchmesser des Ringraumes 51 cLes Festschmierringes 5o bestimmten Krümmungsradius und gleichzeitig eine Änderung der Länge der Kammern 57 auf einen ganzzahligen Bruchteil des Umfanges des Ringraumes 51 ermöglicht. Ein dem Tropf rand 343 in Figur 1 entsprechender 543 ist mit dessen Ausführungsmerkmalen dem Profilsegment 58 zugeordnet.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Gleitlagers ist folgende:

Der mit der Welle 2 verbundene Festschmierring 3 taucht mit einem Teil seines unter der Welle 2 befindliehen Umfanges in einem im Unterteil des Lagergehäuses untergebrachten Ölvorrat in der Weise ein,daß das Öl über die jeweils unterhalb des Ölspiegels liegenden seitlichen Durchbrüche 341 in die Kammern 37 einströmt. Unter Verfolgung des Bewegungsablaufes einer am unteren Scheitelpunkt ihrer Umlaufbahn um die Welle 2 befindlichen Kammer }Y taucht diese bei fortschreitender Drehbewegung der Welle aus dem Ölvorrat aus.Durch die zunehmende Neigung der Kammer ^ sammelt sich das in ihr befindliche Ölvolumen mehr und mehr in dem im Verhältnis zum Durchbruch JHl nachlaufenden Kämmerteil,wobei ein Teil des Ölvolumens infolge des gegenüber der Kammer }Y geringeren Aufnahmevolumens dieses Kammerteiles durch "den Durchbruch ^41 zurückfließtβDas restliche - etwa ein Drittel der ursprünglichen Füllmenge - in der bei ihrem Durchgang durch die horizontale Mittenschnittebene der Welle 2 um 9°° geneigten Kammer 37 befindliche Öl beginnt nun,verursacht durch die "übersenkrechte ^tt Neigung der Kammer 37 nach einem Drehwinkel der Welle 2 von ca. Ho⁰ durch den Durchbruch 341 abzufließen,welcher Vorgang bei Erreichen des oberen Scheitelpunktes der Umlaufbahn der Kammer abgeschlossen ist.Das Öl läuft unter Adhäsion an der Seitenwand

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34 dem unter dem Ijurcnbruch 341 liegenden Teil des mit Ein— ■ schnitten 344 zur Verhinderung des Hücklaufes Olee in den Qlvorrat versehenen Tropfrandes 343 zu,gelangt von diesem auf die äußere Mantelfläche 14 der oberen Hälfte der Laufbuchse I3 und wird durch dessen 14 bekannte Ausbildung als in Leitkanäle mündende Rinne den in der Tragfläche der Laufbuchse I3 befindlichen Öltaschen 131 zügeleitet.Eine zusätzliche Schmiermittelmenge wird durch Adhäsion des Öles beim Eintauchen des Fest— schmierringes 3 iⁿ den Ölvorrat an dessen Außenmantel 35 ebenfalls in einen Bereich oberhalb der Welle 2 gefördert,dort durch den Abstreiferklotz 4 am oberen Scheitelpunkt 12 des Lagergehäuses 1 abgestreift und über Seitenwand 34 und Tropfrand 343 ebenfalls den Öltaschen 13I zugeleitet.Bei höheren Umlaufgeschwindigkeiten der Welle 2 übernimmt die letztgenannte Ölmenge die alleinige Schmierung des Öle itlagers,da eine Füllung der Kammern 37 infolge der Kürze ihrer Durchlaufzeit durch den Ölvorrat nicht mehr stattfindet.

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Leerseite

Claims

_tPatentansprüche_ OC/ on/ 7

Für die Abstützung von Wellen,insbesondere Schiffsentriebswellen geeignetes Gleitlager mit mindestens einer in einem tragenden Gehäuse angeordneten Laufbuchse,mindestens einem mit der Welle synchron umlaufenden,in ein Schmiermittelbad eintauchenden Festschmierring und einem Schmiermittel-ADstreifer, dadurch gekennzeichnet ,dab der Festschmier— ring (3) als Hohlring mit einem Hingraum (31) ausgebildet ist, welcher durch Querstege (39) iⁿ voneinander getrennte,einen Kammerkranz (38*) bildende Kammern· (37) unterteilt ist»
2. j Gleitlager nach Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet ,daß der Schmierring-Querschnitt annänerna die Form eines sich auf der Welle (2) abstützenden P besitzt.
3») Gleitlager nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e -

kennzeicnnet ,daß jede Kammer (37) einen Durch— bruch (341) mindestens on der Seitenwand (34-) aufweist, die der den Stützsteg (32) für den Kammernkranz (38) bildenden Seitenwand (33) gegenüberliegt,wobei jeder Durchbruch (341) zu je zwei, eine Kammer (37) begrenzenden QuerStegen (39) annähernd gleichen Abstand und eine lichte Höhe (342) be sitzt,die derjenigen der Kammern (37) jeweils entspricht.
4.) Gleitlager nach Ansprüchen 2 und 3>Q-adurcn ge — kennzeicnnet ,daß die Seitenwand (34) sich in einen zur Welle (2j hin gerichteten umlaufenden Tropfrand (343) fortsetzt,welcher die der Welle (2) zugekehrte,den Boaen (36) der Kammern (37) bildende Begrenzungsfläche um ein weniges überragt.
5.) Gleitlager nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet ,daß der den Boden (36) der Kammern (}7) überragende umlaufende Tropfrand (343) durch radiale Einschnitte (344) unterbrochen ist.

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6.) Gleit lager nach Anspruen 1 ,dadurch, gekennzeichnet ,daß der Festschmierring-^uerschriitt annänernd die Form eines F besitzt,welches sich mit seinem vertikalen Schenkel (52) auf der Welle (2) abstützt.
7.) Gleitlager nach Ansprüchen 3 und 6,dadurch gekennzeichnet ,daß die Kammern (57) durch in den seitlich offenen,von den horizontalen Schenkeln (56) radial begrenzten Ringraum (51) eingesetzte Profilsegmente (58) aus Kunststoff, Torzugsweise einem flexiblen Thermoplast gebildet werden.

8„) Gleitlager nach Ansprüchen 5 und 7,dadurch geke nn-

zeichnet ,daß der Tropf rand (543) in- das Profilsegment (58) einbezogen ist.

y.) Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß der Schmiermittel—Abstreifer als auf dem zylindrischen Außenmantel (35) des Festschmierringes (5o) mit seinem Eigengewicht aufliegender,schwimmend gleitender Abstreifklotz (4) mit annähernd planer Gleitfläche (41) und zur Achsrichtung der Welle (2) geneigt angeordneten Abstreifflanken (43) ausgebildet ist„

Io.) Gleitlager nach Ansprüchen 1 und 9 »dadurch gekennzeichnet ,daß der Abstreiferklotz (4) mit einer Gleitfläche (41) in der Form eines gleichschenkligen Dreiecks versehen ist,wobei die die gleichen Schenkel bildenden Abstreif .kanten (43) einen Winkel von mindestens 3°° einschließen,dessen Spitze (42) in Achsrichtung der Welle (2) weist.

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