DE3200242A1 - Durch erwaermung und/oder fluessigkeitsaufnahme an seiner oberflaeche woelbbares element aus kunststoff o.dgl., verfahren zu seiner herstellung und anwendung desselben - Google Patents

Description

Durch Erwärmung und/oder Flüssigkeitsaufnähme an seiner Oberfläche wölbbares Element aus Kunetstoff oder dgl., Verfahren su seiner Herstellung und Anwendung desselben

Die vorliegende Erfindung betrifft ein durch Erwärmung und/oder Flüssigkeitsaufnahme an seiner Oberfläche wölbbares Element aus Kunststoff oder dgl. sowie Verfahren zu seiner Herstellung und Anwendung desselben.

Es ist ein durch Reibung und entsprechende Erwärmung wölbbares Gleitelement aus Kunststoff bekannt, welches aus mindestens zwei Schichten von Kunststoffen besteht , die einen unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten aufweisen (DE-AS 2460951)· Dieses bekannte Element muß aus verschiedenen Kunststoff sorten für jeden Anwendungsfall einzeln hergestellt werden, damit es das verlangte örtliche Wölbungsvermögen aufweist. Auch müssen die Kunststoffsorten der verschiedenen Schichten miteinander verträglich und außerdem aufeinander genügend fest befestigbar sein. Die Fertigung des bekannten durch Erwärmung an seiner Oberfläche wölbbaren Elementes aus Kunststoff ist deshalb in manchen. Fällen.unwirtschaftlich.

Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein durch Erwärmung und/oder Flüssigkeitsaufnahme wölbbares Element aus Kunststoff oder dgl. zu schaffen, das aus einer einzigen Kunststoffsorte herstellbar ist« Das Wölbungsvermögen des Elementes soll dabei örtlich verschieden stark ausbildbar und den verschiedenen Anwendungsfällen leicht anpaßbar sein·

Mit der Ausbildung nach der Erfindung wird erreicht, daß das Element aua einer einzigen Kunstotoffeorte hergestellt werden kann. Durch schichtweise Ausrichtung mit veränderliche Dichte der Fasern kann an bestimmten Stellen der Oberfläche des Elementes ein relativ starkes Wölbungavermögen eingestellt werden. Die Wölbung kann duroh Erwärmen des Elementes und/oder durch Benetzen dee Elementes mit einer den Kunststoff zum ' Quellen bringenden Flüssigkeit hervorgerufen werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Elementes der Erfindung, sowie Maßnahmen zu seiner Herstellung und Anwendungen desselben sind in den UnteransprUchen gekennzeichnet.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist ein bandförmiges Element aus Kunststoff geschaffen, das sich wie ein "Bikunststoff verhält, das heißt, das sich wölbt, wenn dieses von innen oder außen erwärmt wird und/oder wenn dieses mit einer den Kunststoff quellenden Flüssigkeit, z.B. Wasser, in Berührung kommt.

Die Maßnahmen nach Anspruch 3 bis 7 zielen auf eine besonders wirtschaftliche Fertigung des Elementes der Erfindung hin.

Die Ansprüche 8, 9 und 10 zeigen besonders vorteilhafte Anwendungen des in den Ansprüchen 1 oder 2 gekennzeichneten Elementes im Maschinen- bzw. Gerätebau.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein eingebautes Dichtungselement,

COPY

Figur 2 einen Längsschnitt durch eine elektrische Schaltvorrichtung,

Figur 3 einen Längsschnitt durch ein Anzeigeelement,

Figur k einen Querschnitt entlang der Linie A-A durch daa in Figur 3 dargestellte Anzeigeelement,

Figur 5 einen teilweisen Querschnitt durch ein Riemen- ΐ!

scheibenelement, . I

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Figur 6 eine Teilansicht eines in Richtung der Gleitbewegung f. der Druckplatte durchgeführten Schnittes durch eia [j

Axialringgleitlager, Figur 7 eine teilweise Draufsicht entlang der Linie B-B ';■

auf das in Figur 6 gezeigte Gleitlagere^eeent des Axialringgleitlagers und .Ij

Figur 8ä bis 8s

eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Elementes aus Kunststoff oder dgl.

Das in Figur 1 dargestellte ringförmige Dichtungselement 1 ist durch Preßsitz auf der Maachinenwell· 2 festgesetzt. Es besteht aus einem Grundkörper 3 und einer einstückig damit verbundenen Dicht lippe k. Das Dichtungselement 1 ist axial gegen dl· Dicht- - f! fläche 5 angestellt, so daß die Dichtlippe k infolg· eigener *;

Biegeelastizität gegen die Bnrührungsstelle 7 der ebenen radialen f

I Gleitfläche 5 des Gehäuse« 6 drückt und dabei gleitend abdichtet·

Im vorliegenden Fall ist das Dichtungselement 1 aus einem Kunst- ;; etoff, z.B. Silikonkautschuk, gefertigt, welche· bei Vorhanden- :l sein von Schmieröl und Wasser nicht quillt. . . . .,

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Das Dichtungeelement 1 ist zu 20 Prozent mit wärmeleitenden Fasern 8 aue Kohlenstoff gefüllt, die bei Erwärmung relativ zua Kunststoff, das einen wesentlich größeren Wärmedehnungskoeffizient en aufweist, ein unveränderliches Volumen haben.

Im Grundkörper 3 sind diese Fasern 8 in ihrer Richtung neutral, das heißt unregelmäßig, ausgerichtet» Die Dichtlippe k hat eine der Gleitfläche 5 des Gehäuses 6 zugewandte Oberfläche 9 und eine dieser parallel gegenüberliegende Oberfläche 10. Sie ist schräg radial nach außen gerichtet, so daß ihr radial äußeres Ende 11 an der Berührungstelle 7 auf der Gleitfläche "5 gleitet.

Die Dichtlippe k des Dichtungselementes 1 hat in ihrem Innern eine der Gleitfläche 5 zugewandte äußere Schicht 12 von Kohlenstoff-Fasern, die quer zu den Oberflächen 9,10 verlaufen. Daran anschließend hat die Diohtlippe k eine innere Schicht 13 von Kohlenstoff-Fasern 8, die in radialer Richtung parallel längs zu den beiden Oberflächen 9,10 gerichtet sind. Im übrigen nimmt die Konzentration der Fasern 8 zum Ende 11 der Dichtlippe *l· von 20 Prozent allmählich auf 30 Prozent zu. Die quer zur Oberfläche 9 stehenden Fasern 8 der äußeren Schicht 12 stehen etwa 3mm vor und wirken somit wie eine riockfaserdichtung. Die Fasern 8 dieser äußeren Schicht 12 können in an sich bekannter Weise elektrostatisch aufgebracht sein.

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Bei Erwärmung der Dichtlippe k an ihrer Berührungsstelle ? durch Gleitreibung wirkt der Werkstoff der Dichtlippe k wie ein Blkunststoff, das heißt, der mit quergerichteten Fasern 8 der äußeren Schicht 12 gefüllte Kunststoff kann sich infolge Wärmedehnung des Kunststoffes in radialer Richtung ungehindert ausdehnen. Derselbe mit radial gerichteten Fasern 8 gefüllte Kunststoff der inneren Schicht' 13, dagegen, kann sich bei Erwärmung in radialer Richtung nicht so stark dehnen, weil die

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Faeern 8, deren Wärmedehnung relativ gering let, den Kunststoff der Schicht 1? daran hindern, sich in radialer Richtung stärker auezedehnen. Bei zu großer Wärmeentwicklung der Dichtlippe k auf ihrer Berührungestelle 7, z.B. durch Trockenlauf, wölbt eich die Dichtlippe *f von der Gleitfläche 5 weg, so daß ihr Anpreßdruck auf der Gleitfläche 5 kleiner wird oder die Dichtlippe *t " * sich von der Gleitfläche 5 abhebt. Auf diese Weise ist eine schädliche Überhitzung des temperaturempfindlichen Kunststoffe ' - , der Dichtlippe k sicher verhindert.

In Figur 2 ist im Längsschnitt eine elektrische Schaltvorrichtung 14 gezeigt, die ein an seinem Befes'tigungaend« (in der Zeichnung linkes Ende) durch Kleben an ein Gestell 15 befastigtes Element 16 aus Kunststoff, z.B. Polyamid, aufweist. An seinem dem Befestigungeende gegenüberliegenden freien Ende 17 ist im Element 16 ein zum Gestell 1$ hin gerichteter schmaler Schlitz 18 eingearbeitet. In dienen Schlitz 18 ist ein aus elektrisch leitendem Werkstoff, z.B.Kupfer, gefertigter, in Richtung des Gestelles 15 hin und her gleitend beweglicher Blechabechnitt 19 angeordnet.

Das Element 16 besitzt zwei parallel gegenüberliegend angeordnete ebene Oberflächen 9,10 mit einem gegenseitigen Abstand, der wesentlich kleiner iBt als die Breite und die Länge dee im Querschnitt rechteckigen Elementes 16. Zwischen den beiden Oberflächen 9,10 sind im Kunststoff des Elementes 16 zwei aufeinander liegende Schichten von Fasern 20 aus Konstanten

angeordnet. Diese Fasern 20 weisen gegenüber dem Kunststoff jj

des Elementes 16 ein relativ unveränderliches Volumen auf.

Die Fasern 20 der in Figur 2 dargestellten oberen Schicht 12 sind quer und die Fasern 20 der anschließenden auf dieser liegend angeordneten unteren Schicht 13 sind längs zu den beiden

Oberflächen 9,10 gerichtet. Der Schlitz 18 ist in der oberen Schicht 12 des Elementes 16 eingearbeitet.

In der Nähe seines freien Endes besitzt das Element 16 eine seine obere Oberfläche 9 durchbrechende, in den Schlitz 18 mündende Queröffnung 21, in die ein elektrisch leitender Kontaktstift 22 von außen nar.h innen eingreift.

Zwischen den beiden Schichten 12,13 von Fasern 20 ist ein elastisch und/oder plastisch nachgiebiges Kupferdrahtgeflecht 23 eingegossen, mit dem die radial inneren Enden der quergerichteten Fasern 20 der oberen Schicht 12 elektrisch leitend verbunden sind.

Die elektrische Schaltvorrichtung "\k dient als selbsttätiger Stromunterbrecher mit einstellbarem Zeitintervall der Strom-Unterbrechung. Für den Fall, daß der Stromkreis geschlossen ist, berührt der Kontaktstift 22 den Blechabschnitt 19. Der elektrische Strom fließt dann von der Stromquelle über die Leitung 2h und den Kontaktstift 22 zum Blechabschnitt 19. Von dort wird - . der elektrische Strom über die quergerichteten Fasern 20 (Drahtabechnitte aus Konstantan) verteilt zum Drahtgeflecht 23 geleitet, welches den Strom am Befestigungsende des Elementes 16 in die Rückleitung 25 schickt und somit zur Stromquelle zurückfließen läßt. Die quergerichteten Fasern 20 haben einen relativ hohen elektrischen Widerstand.' Diese werden deshalb bei Stromdurchgang widerstandserwärmt und verursachen eine entsprechende Erwärmung des angrenzenden Kunststoffs des Elements 16. .

Aufgrund der größeren Wärmedehnung in Längsrichtung des mit quergerichteten Fasern 20 gefüllten Kunststoffs der in Figur 2 . oberen Schicht 12 relativ zur angrenzenden unteren Schicht 13 wölben sich die Oberflächen 9,10 ( siehe strichpunktierte Dar- ^;

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stellung in Figur 2). Der im Schlitz 18 das Eleaentes 16 festgehaltene Blechabachnitt 19 bewegt aich dementaprechend vom feststehenden Kontaktstift 22 weg nach unten und unterbricht somit den Stromkreis.

Diese duroh Erwärmung hervorgerufene Wölbung der Oberflächen 9,10 wird selbsttätig rückgängig gemacht, wenn das Element 16 ^ν abkühlt. Die Abkühlung kann zum Beiapiel durch konvektiven Wärmeübergang von erwärmten Element 16 an die kühlere Umgebungsluft erfolgen. Nach der. Abkühlung dea Elementes 16 wird der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktstift 22 und dem Blechabschnitt 19 wieder geschlossen.

Indem der Blechabschnitt 19 mehr oder weniger weit in den Schlitz 18 gleitend hineingeschoben wird, werden mehr oder weniger quergerichtete Fasern 20 parallel zum Stromkreis geschaltet. Außerdem wird dadurch das Element 16 auf einer größeren oder kleineren Länge durch den elektrischen Strom erwärmt, so daß die Abkühlung des Elementes nach der Stromunterbrechung eine längere oder kürzere Zeit braucht bis der Stromkreis wieder geschlossen ist. Auf diese Weise läßt eich der Zeitintervall des Stromdurchgange und der Stromunterbreehung regeln. .

In Figur 3 und k ist ein durch Erwärmung und Wasseraufnähme an seinen beiden seitlichen Oberflächen 26,27 wölbbares Anzeigeelement 28 aus Polyamid dargestellt* Das Anzeigeelement 28 ist mit Beinern Fußende auf dem Boden 29 einer mit Strömungsmittel (Mineralöl) gefüllten Wann© 30 befestigt. Mit seinem oberen freien spitzen Ende 31 ragt das Anzeigeelement 28 über das Niveau 32 des Strömungemittels der Wanne 30. Dae spitze Ende 31 dee Amzeigeelementes weist auf eine Anzeigegradierung 33 auf der in der Zeichenebene (Figur 3) hinteren Wand der Wanne 30.

Die beiden seitlichen Oberflächen 26,27 des Anzeigeelementes 28 sind eben ausgebildet und einander parallel gegenüberliegend

nrganzungsblait zar Oilenregungsschrifi, -3Ζ~δθΖ¥Ζ

gungstog: Int. Cl?:

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angeordnet, wobei das Anzeigeelement 28 einen rechteckigen Querschnitt (Figur k) aufweist. Zwischen diesen-beiden Oberflächen 26,2? iat eine in der Zeichnung linke Schicht 12 mit quer (horizontal) ausgerichteten Fasern Jk aus Glas und eine anschließende, darauf liegend angeordnete rechte Schicht 13 mit parallel (vertikal) ausgerichteten Fasern 3k aus Glaa la Anzeigeelement 28 vorhanden. Die Fasern 3k aus Glas haben ein bei Erwärmung und Wasseraufnahme des Kunststoffs (Polyamid) relativ unveränderliches Volumen·

Wenn sich das Strömungsmittel (Mineralöl) in der Wanne 30 er-wärmt, wölben sich die beiden Oberflächen 26,27, so daß das Anzeigeelement 28 in Figur 3 nach rechta gebogen wird» Diese Wölbung erfolgt insbesondere an der Stelle der größten. Konzentration der Fasern 34, die sich im vorliegenden Fall auf halber Höhe des Anzeigeelementes 28 zwischen den beiden Oberflächen 26,27 befindet. Das spitze Ende 31 des Anzeigeelement ea 28 bewegt sich dann in Figur 3 nach rechts.

Ebenso wölben sich die beiden Oberflächen 26,27 durch Quellen (Volumenvergrößerung) des Polyamids, wenn ein unzulässig hoher Prozentsatz von Wasser im. Strömungsmittel der Wanne 30 mit« geführt wird. Bei Vorhandensein einer unzulässig großen Temperatur und/oder eines unzulässig hohen Wassergehaltes des · Strömungsmitteln Varm das Anzeigeelement 28 einen Ausschalter (nicht gezeigt) betätigen, der die Maschine, z.B. Dampfturbine, selbsttätig ausschaltet und somit vor größerem Schaden bewahrt.

In Figur 5 iat der Kranz 35 eines Riemenscheibenelementes 3^ aus Kunststoff dargestellt, an der ein Flachriemen 37 reibschlüssig angreift· Der Krana 35 ist auf- seiner in der Zeich— nung li"V<*n .S*its wit einer Antriebswelle 38 einstückig v*r— bunden. Die Mantelfläche 39 und die Bohrungsfläche ^O des Kranzes 35 sind als zwei ringförmige, konzentrisch zueinander

^COpV ORJGiNAL INSHtCTED

Ergänzungsblattzur Offenlegungsschrift 3ZCQo Offenlegungstag: ;jq Int.Cl.3: ß

angeordnete Oberflächen ausgebildet. Zwischen der Mantel- . fläche 39 und der Bohrungsfläche 40 des Kranzes 35 ist eine radial äußere Schicht 12 von quer, also radial gerichteten wärmeleitenden Fasern "41 aus Stahl (Stahldrahtabschnitte) und eine radial innere Schicht 13 von axial, also längs der Hantel- und Bohrungsfläche 39 bzw. 40 verlaufenden., nicht wärmeleitenden Fasern 42 aus Asbest im Kunststoff eingeschlossen. Diese Fasern 4-1,42 haben bei Erwärmung eine relativ ^ kleine Volumenvergrößerung im Vergleich zum Kunststoff, z.B. Polyäthylen, des Riemenscheibenelementes 36· Ia der Abtriebs— ■welle 38· sind die wärmeleitenden Fasern 41 und nicht wärmeleitenden Fasern 42 gemischt und unregelmäßig ausgerichtet enthalten. . . .

Bei Erwärmung des Kranzes 35 des Siemenscheibenelementes 36 infol ge des mit unerwünschtes reibendem Schlupf auf seiner Mantelfläche 39 gleitenden Flachriemens 37 wölbt 3ich die Mantelfläche 39 in ihrer Mitte radial nach außen (siehe strich—

• punktierte Darstellung in Figur 5). Dadurch wird der wirksame Außendurchmesser des 33iemen3cheibanelementes 36 vergrößert und dementsprechend wird der unerwünschte Schlupf dee Flachriemens 37 selbsttätig.verkleinert. Für den Anwendurigsfall, daß ein und derselbe Flachriemen 37 mehrere gleichartige Riemen— scheibenelemente 35 gleichzeitig antreibt, wie dies zum Beispiel "bei Spinnspindel-Aggr'egaten vorkommt, ergibt sich dann

ein .gleichmäßiger reibschlüssiger Angriff dee Flachriemens 37 mit einheitlich kleine» Schlupf auf den Mantelflächen 39 der einzelnen Riemenscheibenelemente 36·

In den Figuren 6 und 7 ist ein hydrodynamisches Axialring- \ gleitlager 43 teilweise dargestellt, welches aus einer ro- I tierenden axial belasteten Druckplatte 44 aus Stahl mit einer | ebenen Lagerfläche 45 und einem stillstehenden, die Druckplatte j 44 abstützenden Gleitflächenelement 46 besteht. Das Gleitflächen-_j

BAD ORIGINAL

Erga^mingäblatrzurOffehregüngsscfififi- 3 £ OO
Offenlegungstag: s/tf.

Int.Cl.5: β 31 β 5/0$

element hS iat aus einem Kunststoff oder dgl. gefertigt, der einen relatir großen Wärmedehnungskoeffizienten aufweist· Ee ist ringförmig ausgebildet und besitzt eine zylindrische Mantelfläche k? und eine dazu konzentrisch angeordnete zylindrisch« Bohrungsfläche *t8 sowie eine auf der Lagerfläch· ^5 der Druckplatte H gleitende Stirnfläche 9 und eine dieser parallel gegenüberliegend· eben· Stirnfläche 10. Die Stirnfläch· 10 d·· Gleitflächenelementes k6 ist auf der ebenen Stützflieh· Ί9 tines Gehäuses 50 durch Kleben befestigt·

Im Kunststoff zwischen den beiden Stirnflächen 9 und 10 sind ungefähr in Gleitrichtung 51 entlang diesen Stirnflächen 9_t1Q (in Umfangsrichtung) schichtweise ausgerichtete Fasern 52 Torhanden, Dabei folgt einer Schicht 12 mit quer (axial) zu den Stirnflächen 9»10 ausgerichteten Fasern 52 direkt anschließend Jeweils eine Schicht 1? mit parallel, ia vorliegenden Fall in Umfangsrichtung, ausgerichteten Fasern 52· Die Fasern 52 bestehen aus Stahl, welcher wärmeleitende Eigenschaften hat und bei Erwärmung' eine relatir geringe Yolumenrergrößerung aufweist. -

.Wi« besonders aus Figur 7 zu ersehen, sind die Schichten 12,1? der Fasern 52 in dtx Draufsicht auf die Stirnfläche 9 in Gleitrichtung (Umfarigsrichtung) 5f der rotierenden Druckplatte kb pfeilf'drmig zeigend ausgerichtet. Dabei ist der PfeilwinkelOi der radial äußeren Pfeilkomponente kleiner als der Pfeilwinkel, ρ der radial inneren Pfeilkomponente.

Im Betrieb des hydrodynamischen Axialringglaitlagera h3 gleitet di· Lagerfläch· ^5 der rotierenden Druckplatt· kk auf der Stirnfläche 9 des Gleitflächenelenentes 46, und zwar unter Zwischenschaltung eines hydrodynamischen Strömungsmittel^ (Schmieröl,Gaa),

BAD ORIGINAL

Ergänzungsblatt zur Off enlegungsschrift

.' Offenlegungstag: .^. O-?-.«fi

Int.Cl.3: H Si B

welches sich in der Umgebung des Gleitflächeaeleaentes if δ befindet. Dabei wird das Gleitflächenelement k6 erwärmt. Diese Erwärmung kann durch Anlaufreibung (mit (Trenzachmiarbedingungen) und/oder elektrischer Wirbelstronentwicklung im (über die elektrisch leitenden Fasern. 52 ) elektrisch leitenden Gleitflächenelement ^6 ia sich ändernden, zum Beispiel rotierenden elektromagnetischen Feld eines Elektromotor-Rotors und/oder Wärmeübergang vom Gehäuse 50 zum Gleitflächen-" element *f6 beim langsamen Drehen und Anwärmen, eines Dampf turbinenrot or a erfolgen.

Da die quergerichteten Fasern 52 der Schichten 12 des Gleitflächeneleaentea k6 ein· größere Härmedehnung des Kunststoffes ia Querrichtung (zur Lagerflache k5 hin) verhindern, eine solche Wäraedehnungshinderung aber an den Stellen der Schichten 13 nicht vorhanden ist, entsteht entlang jeder pfeilfö*rmlg ausgerichteten Schicht 12 eine flache, hydrodynamisch pumpend wirkende Sill« 53, die in Figur 6 übertrieben groä dargestellt iat.

Das Strömungsmittel (Schmieröl, Gas), welches das Gleitflächen— element ^6 umgibt, wird durch die radial äußere Pfeilkomponente jeder Rille 53 von der Hantelfläche k? radial nach innen und durch die radial innere Pfeilkomponente von der Bohrungsfläche *f8 radial nach außen, zur Pfeilspitze hin hydrodynamisch gepumpt. .Dadurch entsteht ein tragfähiger Schmierfilm des Strömungsmittela zwischen der Lagerfläche ^5 der Druckplatte kk und der Stirnfläche 9 des Gleitflächenelementes k€.

Obwohl die äußere Pfeilkomponente jeder Rille 53 gegen die am Strömungsmittel angreifende Fliehkraft radial nach innen und | die innere Pfeilkoaponente in gleicher Richtung wie diese Flieh- j kraft radial nach außen pumpt, iat die hydrodynamische Pump- \ wirkung der radial äußeren Pfeilkomponente genauso groß wie di· der radial inneren Pfeilkomponente. Die Gr'dßen der Pfeil-

BAD ORIGINAL

Ergänzungsblatt zur Offenlegungsschrift 3JiOu
Offenlegungstag: sPf.^
Int. Cl?: J& 3lß

winkel CC (kleiner) und β (größer) aind nämlich,bezüglich der vorliegenden Gleitgeschwindigkeit (Drehzahl der Druckr platte. 44) aufeinander abgestimmt, ao daß der besagte Einfluß der aa Strömungsmittel angreifenden Fliehkraft kompensiert wird.

Falls'die Erhebungen der Schichten 13 der Stirnfläche 9 des Gleitflächenelementes ¹U nach schwerem Betrieb infolge Gleitverschleiß abgearbeitet sind, kann das Gleitflächenelement kb ausgebaut und an seiner Stirnfläche 9 im abgekühlten Zustand durch einfaches Planschleifen etwas nachgearbeitet werden. Das Gleitflächenelement h6 besitzt anschließend seine ursprüngliche hydrodynamische Wirksamkeit (Wölbbarkeit) und ist somit wieder voll einsatzbereit.

Durch Unterkühlen des Gleitflächeneleaentes ^6 beim Planschleifen der Stirnfläche 9 wird die Tiefe der hydrodynamisch wirksamen Billen 53 der Stirnfläche S₁ die sich beim .Erwärmen des Gleitflächenelementes k6 im Betrieb einstellt, vergrößert«

In den Figuren 8a bia 8e ist ein Verfahren zum Herstellen eines der oben beschriebenen, in den Figuren 1 bis 7 dargestellten Elementes aus Kunststoff oder dgl. schematisch . angegeben. Das Verfahren besteht aus folgenden Verfahrensschritten:

- Herstellen eines mit Fasern, die ein bei Erwärmung und/oder Flüssigkeitsaufnahme relativ unveränderliches Volumen aufweisen und elektrostatisch oder elektromagnetisch ausrichtbar sind, gefüllten Rohlinge (5*0, z.B. im Spritz-oder Druckgießverfahren, aus einem Kunststoff oder dgl., der ein bei Erwärmung und/oder Flüssigkeitsaufnahme veränderliches Volumen aufweist (Fig. 8a);

— Zähflüssigmachen des Kunststoffs des Rohlings (5*0 (in einem Behälter) durch Erwärmen des Rohlings (5^·) (aus

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OfEenlegungstag: 4γ. <p?-. <f'3 . __ ^J

IntCl>. & SZB S/0$ '■'■■■' \

thermoplastischem Kunststoff) oder durch Anwenden eines Kunststoff-Weichmachers. '·

Für den Fall, daß die Fasern einer oder mehrerer Schichten aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, z.B.· Stahl, bestehen, kann zum Erwärmen des thermoplastischen Kunststoffs . ein hochfrequent wechselndes (durch Wechselstrom erzeugtes) elektromagnetisches Feld mit zwei elektrischen Wicklungen 55f56 aufgebracht werden, zwischen denen der Rohling 3k - ν " siehe Pfeil in Figur 8b - hin und her bewegt wird. Das sich ändernde elektromagnetische Feld erzeugt im Innern des durch die Fasern elektrisch leitend gemachten Kunststoffs des Rohlings 5^ einen elektrischen Wirbelstrom, der den Rohling 5^ über seinen gesamten Querschnitt zwischen den beiden Wicklungen 55»56 erwärmt und somit den Kunststoff bzw. die thermoplastische Komponente des Werkstoffs des Rohlings 3k zähflüssig macht.

Nach dem Zähflüssigmachen des Kunststoffs kann gegebenenfalls durch dieselben Wicklungen 55t56 ein niederfrequent wechselndes elektromagnetisches Feld aufgebracht werden, welches die in zähflüssigen Kunststoff schwimmenden Fasern hin und her bewegt und dreht, so daß diese in.ihrer Ausrichtung neutralisiert, das heißt unregelmäßig im Kunststoff ausge- ; richtet werden. . 4

schichtweises Ausrichten der im Kunststoff schwimmenden Fasera des Rohlings 5k in einem nicht-wechselnden, entsprechend ausgerichteten elektrostatischen oder elektromagnetischen Feld. Dabei werden die Fasern des Rohlings 3^» die sich zwischen den beiden Wicklungen 55,56 befinden, quer zu den beiden zueinander parallelen Oberflächen 9 und 57 ausgerich- ρ tet. Infolge elektromagnetischer.Anziehung werden die j Fasern zwischen den beiden Wicklungen 55,56 zumindest zum jj Teil zur ebenen Stirnfläche 58 jedes Eisenkernes 59 der ) Wicklungen 55,56 verlagert, bis deren äußeren Enden dieee ■ Stirnfläche 58 berühren und somit über die Oberfläche 9 bzw. i 57 des Rohlings 3k ia einem bestimmten Abstand 6O vorragen '-'i (Fig. 8c). -■■ . ζ

BAD ORIGINAL:

Ergänzungsblatt zur Off enlegungsschrift 3A. £>ö
Offenlegungstag: stf. O?.

Int OS ΰ34.βδΤ/ΑΡ

- Verfestigen des Kunststoffs oder dgl. des Rohlings 3k und entsprechendes Herstellen (endgültige Formgebung) des ersten Elementabschnittea 61 durch Abkühlen des Rohlings 3k bzw. Entfernen des Kunststoff-Weichmachers im Rohling 3k (Fig. 8d).

- Herstellen eines zweiten Elementabschnittes 62 in ainer Gießfora 63 auf dem ersten Elementabschnitt 61. Das schichtweise Ausrichten der elektromagnetisch ausrichtbaren Fasern des zweiten Eleaentabschnittes 62 erfolgt längs der Oberflächen 9_t10 des aus den beiden Elementabschnittea 61,62 zusammengesetzten Tollständigen Elementes 64, und zwar während des Gießens des zweiten Elementabschnittes 62 in der Gießfora 63· Dabei werden die beiden Elementabschnitte 61,62 fest miteinander Terbunden (Fig. 8e). Das Einfüllen des m±t elektromagnetisch ausrichtbaren Fasern gefüllten zähflüssigen Kunststoffs des zweiten Elementabschnittes 62 in die Gießfora 63 erfolgt über die Angießöffnung 66 aa in der Zeichnung (Fig. 8e) linken Ende der Gießform 63- Am gegenüberliegenden rechten Ende der Gießfora 63 ist eine Überströmöffnung 6? für den zähflüssigen Kunststoff vorhanden. Die AngießcJffnung 66 ist von einer in ihrer Achse gekrümmten elektrischen Wicklung (Nordpol ¹¹N") entlang der entsprechend gekrümmten Einström- bzw. Angießrichtung umgeben. Ebenso ist die gegenüberlie-■ gende tiberetröaöffnung 6? von einer in ihrer Achse gekrümmten Wicklung 69 (Südpol "S") umgeben. Die Fasern 65 (aus Stahl) werden als einzelne Schicht 13 beim Gießen in Richtung der Feldlinien zwischen den beiden Wicklungen 68,69 längs den Oberflächen 9,10 ausgerichtet. Nach dem .anschließenden Abkühlen djes zweiten Elementabschnittes 62 kann das fertige Element 6k au3 der Gießform 63 entnommen werden. Dieses besitzt zwei parallel gegenüberliegend angeordnete Oberflächen 9,10 und im Kunststoff dazwischen angeordnete Schichten 12,13 von quer bzw. längs ausgerichteten Fasern 65 (Fig. 8e).

ORIGINAL INSPECTED

Im Rahmen der Erfindung können die oben beschriebenen Anwendungs- und Ausführungsbeispiele konstruktiv abgewandelt werden.

Das in Figur 6 und 7 dargestellte und beschriebene Axialringgleitlager kann auch als Axialringdichtung mit durch Federn oder hydraulischem Druck axial angestellter Druckplatte dienen.

Die wirksame Oberfläche des Gleitflächenelementes des Axialringgleitlagers braucht nicht (Im nicht erwärmten Zustand) eben ausgebildet zu sein. Vielmehr kann diese Oberfläche bei entsprechender Gestaltung der mit dieser zusammenwirkenden Lagerfläche (der Druckplatte) eine kugelig gewölbte, kegelige oder zylindrische Form aufweisen. Außerdem braucht das Gleitflächenelement zu seiner Wölbung nicht erst im Betrieb erwärmt zu werden. Das Gleitflächenelement kann nämlich bei Unterkühlungstemperatur ohne Wölbung (im Schleifverfahren) hergestellt sein, so daß seine wirksame Oberfläche bereite bei Erwärmung auf Umgebungstemperatur Wölbungen erfährt, welche die hydrodynamisch wirksamen Rillen auf der Oberfläche hervorrufen. Schließlich brauchen diese Rillen der wirksamen Oberfläche des Gleitflächenelementes nicht geradlinig zu sein, zur Bildung eines an sich bekannten Spiralrillenlager können diese Rillen auch spiralförmig verlaufend auf der wirksamen Oberfläche angeordnet sein.

Als Kunststoff des durch Erwärmung an seiner Oberfläche wölbbaren Elementes kommt jeder bei Erwärmung ein veränderliches (durch Wärmedehnung vergrößertes) Volumen aufweisender Werkstoff in Frage, der mit Fasern (Drahtabschnitten), die ein bei Erwärmung relativ unveränderliches Volumen haben, gefüllt werden kann. Also kommt zum Beispiel auch ein Druckgießalusiinium in Frage, in den Fasern aus Stahl schichtweise parallel zur Oberfläche und direkt anschließend querverlaufend oder umgekehrt eingegossen sind.

ORlGiMAL INSPECTED

Claims (1)

1. Dr.-lng.F.W.vcr. Kv.kewr^ 8720 Schweinfurt, den 22.Dezember 1981 .-

   Patentanmeldung

   ¹¹ Durch Erwärmung und/oder Flüesigkeitsaufnahme an seiner Oberfläche wölbbares Element , — aus Kunststoff oder dgl.. Verfahren zu seiner '

   Herstellung und Anwendung desselben" "''"Ti'-·.'

   Patentansprüche

   J Durch Erwärmung und/oder Flüssigkeitsaufnahme an seiner Oberfläche wölbbares Element aus Kunststoff_voder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff des Elementes(1,14,28,36, 43) ein bei Erwärmung und/oder Flüssigkeit sauf aahsse veränderliches Volumen aufweist und mit Fas em (8,20,34,41 1^2,52) » die ein bei Erwärmung und/oder Flüssigkeitsaufnahae relativ unveränderliches Volumen haben, gefüllt 1st, wobei zum Herstellen einer örtlich begrenzten Wölbbarkeit der Oberfläche (9,10,26,27,39,^0) des Elementes(1,14,28,36,43) die Fasern(8,20,34,41,42,52) in Richtung senkrecht zu dieser Oberfläche oder entlang dieser Oberfläche schichtweise parallel und direkt anschließend quer verlaufend oder umgekehrt ausgerichtet sind.

   . Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zwei parallel gegenüberliegend angeordnete Oberflächen (9»10,26,27,39,40) und im Kunststoff dazwischen eine Schicht(12) mit quer zu diesen Oberflächen verlaufenden Fasern(8,20,34,41 ) und eine darauf liegend angeordnete Schicht(13) mit längs diesen Oberflächen verlaufenden Fasern(8,20,34,42) aufweist.

   . Verfahren zum Herstellen des in den Ansprüchen 1 oder 2 angegebenen Elementes aus Kunststoff oder dgl., gekennzeichnet

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   durch folgende Verfahrensschritte:

   - Herstellen eines mit Fasern, die ein bei Erwärmung und/oder Flüssigkeitsaufnähme relativ unveränderliches Volumen aufweisen und elektrostatisch oder elektromagnetisch ausrichtbar sind, gefüllten Rohlinge, z.B. im SpritzgieÄrerfahren, aus einem Kunststoff, der ein bei Erwärmung und/oder FlUesigkeitsaufnahme veränderliches Volumen aufweist;

   - Zähi'lüssigmachen des Kunststoffs des Rohlings (in einem Behälter) durch Erwärmen des Rohlings oder Anwenden eines Kunststoff-Weichmaohers;

   - schichtweises Ausrichten der Fasern des Rohlings in entsprechend gerichteten elektrostatischen bzw. elektromagnetischen Feldern und

   - Verfestigen des Kunststoffs des Rohlings und entsprechendes Herstellen eines fertigen Elementes oder Elementabschnittes durch Abkühlen des Rohlings oder Entfernen des Kunststoff-Weichmachers.

   'f. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zähflüssigmachen des zumindest zum Teil mit Fasern aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, z.B. Stahl, gefüllten Kunststoff des Rohlinge durch Aufbringen eines wechselnden (hochfrequenten) elektromagnetischen Feldes mit entsprechender Wirbelstrombildung und Erwärmung des Rohlinge erfolgt.

   5. Verfahren nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, daft' nach dem Zähflüssigmachen des Kunststoffe des Rohlings eine Neutralisierung - unregelmäßige Ausrichtung - der elektromagnetisch ausrichtbaren Fasern des Rohlinge durch Aufbringen eines wechselnden (niederfrequenten) elektromagnetischen Feldes erfolgt.

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   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, k oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das schichtweise Ausrichten der Fasern beim Gießen des mit elektromagnetisch ausrichtbaren Fasern gefüllten Kunststoffs in eine den Rohling aufnehmende Gießform mit einer Anguß- und einer Überlauföffnung erfolgt,

   wobei zwischen einem Nordpol und einem Südpol gebildete "\^

   Feldlinien eines elektromagnetischen Feldes in Richtung der Qießströmung einer Angieß-.und Überlauföffnung der Gießform -. ▼erlaufend aufgebracht werden.

   7· Verfahren nach einem der Ansprüche h bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff des Rohlings vor dem Zühflüssigmachan mit einer Schicht aus elektromagnetisch ausrichtbaren Fasern, z.B. Stahl, und einer direkt anschließenden Schicht aus nicht elektromagnetisch ausrichtbaren Fasern, z.B. Glas, j

   versehen wird. j

   8. Anwendung des in den Ansprüchen 1 oder 2 angegebenen, gemäß dem Verfahren einer der Ansprüche 3 bis 7 hergestellten Elementes, dadurch gekennzeichnet, daß die wölbbare Oberfläche (9) dee Elementes (¹O) als Gleitfläche eines hydrodynamischen Gleitlagers vorgesehen ist.

   ?. Anwendung des in Anspruch 2 angegebenen, gemää dem Verfahren einer der Ansprüche 3 bis 7 hergestellten Elementes, dadurch gekennzeichnet, daß dieses sowohl Teaperatur als auoh Flüssigkeit anzeigendes, durch selbsttätiges Biegen wie ein Bikunststoff wirkendes Element (28) ausgebildet ist.

   ). Anwendung des in Anspruch 2 angegebenen, gemäß dem Verfahren 1

   einer der Ansprüche 3 bis 7 hergestellten Elementes, dadurch _: ^;|

   gekennzeichnet, daß dieses für den Kranz (35) einer Riemen- }

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   scheibe (36) rait einer ringförmigen Anordnung einer radial Äußeren Schicht (12) von radial gerichteten wärmeleitenden Fasern (M) und einer radial inneren Schicht (13) von in Axialrichtung gerichteten nicht wärmeleitenden Fasern vorgesehen let.

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