DE3217892A1

DE3217892A1 - Gekuehltes gleitlager

Info

Publication number: DE3217892A1
Application number: DE19823217892
Authority: DE
Inventors: Hans 6229 Walluf Großkurth
Original assignee: GLYCO METALL WERKE; Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
Current assignee: GLYCO METALL WERKE; Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
Priority date: 1982-05-12
Filing date: 1982-05-12
Publication date: 1983-11-17
Also published as: GB8306038D0; GB2121118A

Description

Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt ■ Biersta<Iter*Höhe Γδ ■ Postfach 5105 ■ 6200 Wiesbaden 1 . <S" (0 61 21) 56 20

-S-

Die Erfindung bezieht sich auf Gleitlager mit zusätzlichen Kanälen in der Schale, durch die flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel geführt wird.

Bei einem aus US-PS 2 576 141 bekannten Gleitlager dieser Art ist die buchsenförmige Schale mit sich axial erstreckenden Kanälen aus-gebildet, durch die flüssiges Schmiermittel hindurch geführt wird, um auf diese Weise die mit dem Schmiermittel erfolgende Kühlung des Lagers wirksamer zu machen. Das flüssige Schmiermittel wird dazu zunächst in einem mittleren Bereich der axialen Länge des Lagers der Lagerlauffläche zugeführt. Das an den axialen Enden von der Lagerlauffläche austretende flüssige Schmiermittel wird dann in die sich axial erstreckenden Kanäle in der Schale bzw. Buchse eingeführt und von diesen etwa in der axialen Mitte des Lagers wieder abgezogen. Auf diese Weise läßt sich nur eine begrenzte, zusätzliche Kühlung an Gleitlagern erreichen, die keinesfalls für Gleitlager ausreicht, die mit.hoher Drehzahl betrieben werden sollen.

Bei einem aus DE-OS 30 23 317 bekannten Gleitlager, insbesondere aus Kunstharzpreßstoff, das für die Lagerung von Walzenzapfen gedacht ist, ist in der Mitte der Druckzone des Lagers eine Kühlwasserbohrung vorgesehen, die'in Nuten in der Lauffläche des Lagers mündet. Zur Schmierung des Lagers sollen ferner in den seitlichen Druckzonen des Lagers zwei Schmierfettbohrungen vorgesehen sein, die in

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Schmiernuten in der Lagerlauffläche münden. Das Kühlwasser und das Schmierfett werden dadurch beide in die Lagerlauffläche eingeführt und miteinander vereinigt. Solche Gleitlager eignen sich jedoch nur für spezielle Anwendung wie
die Lagerung von Walzenzapfen in Heiß-Walz-Werken, für die Lagerung von Wellen und Zapfen in Hochleistungsmaschinen
von Wellen oder Zapfen mit hoher Drehzahl kommen derartige bekannte Gleitlager nicht in Betracht.

Schließlich ist aus Vogelpohl, Betriebssichere Gleitlager, Springer-Verlag 1967, Seite 204, ein Losringlager mit

Wasserkühlung bekannt, bei dem Kühlwasser im Inneren des
Lagergehäuses auf die Lagerschale geführt wird. Aber auch
in diesem bekannten Losringlager ist keine vollständige
Trennung zwischen dem Kühlwasserkreislauf und dem Schmiermittelsystem vorgesehen. Im übrigen ist ein solches, bekanntes Losringlager auch nur für die Lagerung'von Wellen
mit relativ niedriger Drehzahl einsetzbar.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein zwangsgekühltes Gleitlager für Hochleistungsmaschinen zur
Lagerung von Wellen bzw. Zapfen mit sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch zwangsläufige Führung des Kühlmittels durch mindestens einen mit dem zu-

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sätzlichen KühlmittelkanMlen gebildeten, in sich geschlossenen und innerhalb des Lagers gegenüber dem Schmierungssystem abgedichteten, von einem Kühlmitteleinlaß zu einem Kühlmittelauslaß führenden Kühlmitteldurchlaß.

Durch die Erfindung wird ein innerhalb des Gleitlagers vom Schmierungssystem völlig abgetrennter, in sich abgeschlossener Kühlmitteldurchlaß geschaffen, der die Wahl des Kühlmedium, der Strömungsmenge des Kühlmedium und des im Kühlmedium erzeugten Druckes für die optimale Anpassung an den Bedarf der Kühlleistung freiläßt. Als Kühlmedium kommen flüssige und gasförmige Medien in Betracht, beispielsweise Wasser, Öl, Luft oder Gas.

Vorteilhafterweise können dabei der Kühlmitteleinlaß und der Kühlmittelauslaß ebenfalls gesondert vom Schmierungssystem ^5 des Lagers an oder in der Lageraufnahme angebracht sein.

Wenn erwünscht ist oder die Möglichkeit besteht, die Kühlung des Gleitlagers dem benutzten flüssigen Schmiermittel vorzunehmen und der Druck innerhalb des Schmierungssystems ausreichend hoch ist, kann man den Kühlmitteldurchlaß - beispielsweise in Art eines Bypass - an das Schmierungssystem anschließen oder wahlweise (z.B. mittels Ventil gesteuert) anschließbar machen. Dieses Anschließen des Kühlmitteldurchlaßes an das Schmierungssystem erfolgt aber dann außerhalb des Gleitlagers und beeinträchtigt nicht die in

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sich geschlossene Zwangsführung des Kühlmittels durch den

Kühlmitteldurchlaß des Gleitlagers. Die Kühlung des Lagers

bleibt auch dann definiert und hoch wirksam und - wenn erwünscht - steuerbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist der durch die Kühlmittelkanäle gebildete Kühlmitteldurchlaß auf seine gesamte Länge praktisch .gleichgroßen Durchlaßquerschnitt auf. In dieser Ausführungsform herrscht praktisch gleichmäßiger Druckgradient über die Länge des Kühlmitteldurchlasses, so daß sich praktisch gleichmäßige Strömungsverhältnisse über die gesamte Länge des Kühlmitteldurchlasses einstellen..

Die Kühlmittelkanäle können dem jeweiligen Bedarf an Kühlleistung optimal angepaßt werden, beispielsweise durch schraubenförmigen/ tangentialen, axialen oder mäanderförmigen Verlauf. Auch die Querschnittsfläche der Kühlmittelkanäle kann dem jeweiligen Bedarf an Kühlleistung angepaßt werden. Es kommt hierzu trapezförmige, rechteckige oder halbrunde Querschnittsfläche für die Kühlmittelkanäle in Betracht.

Bei geteilter Lagerausführung sollen bevorzugt die Kühlkanäle jeder Teilschale einen eigenen, in.sich geschlossenen Kühlmitteldurchlaß bilden.

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In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Kühlmittelkanäle als Nuten in die Außenumfangsflache der Lagerschale bzw. Teilschale geschnitten. Sofern das zu benutzende Kühlmittel keine Korrosion hervorruft, kann die Abdeckung dieser nutenförmigen Kühlmittelkanäle durch die Innenfläche der Lageraufnahme erfolgen. Bevorzugt wird man jedoch auf der Außenseite der Lagerschale bzw. Teilschale ein die als Nuten ausgebildeten Kühlmittelkanäle dichtend abdeckendes Schalenelement anbringen, das Durchlässe für den Kühlmitteleinlaß und den Kühlmittelauslaß aufweist. Dieses Schalenelement schützt die Lageraufnahme vor Korrosion und macht es deshalb möglich, auch solche Kühlmittel einzusetzen, die Korrosion an der Lageraufnahme hervorrufen würden. Bei buchsenförmiger Ausbildung der Lagerschale kann das die Kühlmittelkanäle dichtend abdeckende Schalenelement ein auf die Außenseite der Lagerbuchse aufgeschrumpftes, dünnwandiges Korrosionsschutzrohr sein. Bei geteilter Ausbildung der Lagerschale kann das die Kühlmittelkanäle dichtend abdeckende Schalenelement eine auf die Außenfläche der Teilschale geheftete entsprechend der Außenfläche der Teilschale gewölbte, relativ dünne Korrosionsschutzplatte sein. Diese Korrosionsschutzplatte wird dann bei Einbau des Lagers in die Lagerauf- nähme fest und abdichtend gegen die Außenfläche der Lagerschale gepreßt. Es genügt deshalb vielfach,

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die Korrosionsschutzplatte durch Nieten oder Punktschweißen an die Teilschale zu heften.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

5 Es zeigen:

Figur 1 ein gekühltes Gleitlager mit buchsenförmiger Schale schematisch im radialen Schnitt I-I der Figur 2;

Figur 2 die Lagerbuchse eines gekühlten Gleitlagers

■ * nach Figur 1 in perspektivischer Darstellung

mit Sichtrichtung nach dem Pfeil II in Fig. 1; Figur 3 die Korrosionsschutzbuchse eines gekühlten Gleitlagers nach Figur 1 in perspektivischer

Darstellung mit Sichtrichtung des Pfeiles II in Figur 1;

Figur 4 ein aus Halbschalen aufgebautes, gekühltes Gleitlager schematisch in radialem Schnitt IV-IV der Figur 5;

Figur 5 die Abwicklung der Außenfläche der mit Ölzulaßbohrung.ausgebildeten Halbschale eines ge

kühlten Gleitlagers nach Figur 4 und

Figur 6 die Abwicklung der Außenfläche der Halbschale ohne ölzulaßbohrung eines gekühlten Gleitlagers in etwas abgewandelter Ausführung gegenüber Figur 4.

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Im Beispiel der Figuren 1 bis 3 ist eine Lagerbuchse 10 vorgesehen, die an ihrer Außenfläche entsprechend der Lagerlaufflächenbelastung und der geforderten Wärmeabfuhr aus dem Lager schraubenförmig angeordnete Kühlnuten 11 aufweist, die im dargestellten Beispiel etwa rechteckigen Querschnitt aufweisen. Diese Kühlnuten 11 sind im Bereich der Schmieröl-Einlaßbohrung 12 in der in Figur 2 gezeigten Weise bei 13 umgelenkt. Es ergibt sich aber ein ununterbrochener Durchgang von dem durch einen Pfeil angedeuteten Kühlmitteleinlaß 14 zum Kühlmittelauslaß 15.

Über die Lagerbuchse 10 wird ein dünnwandiges Korrosionsschutzrohr 16 geschrumpft, um die wertvolle Aufnahmebohrung 17 der Lageraufηahme, beispielsweise dem durch die Teile 18 und 19 in Figur 1 wiedergegebenen Lagerstuhl, vor Korrosionsangriff zu schützen. Das Korrosionsschutzrohr 16 weist - wie Figur 3 zeigt - eine Kühlmittelzulaufbohrung 14' und eine Kühlmittelabiaufbohrung 15" sowie eine Schmieröl-Einlaßbohrung 12' auf. Entsprechend sind in dem einen Teil 18 des Lagerstuhles ein Zuführungskanal 12" für das Schmieröl, ein Zuführungskanal 14" für das Kühlmittel und ein Abführkanal 15" für das Kühlmittel angebracht.

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Das in Figur 1 bis 3 gezeigte,■gekühlte Gleitlager eignet sich beispielsweise in einem Hochleistungsgetriebe für die Lagerung einer Welle von 80 mm Durchmesser, die mit einer Umdrehungszahl bis zu 130OO Umdrehungen pro Minute läuft. Dies entspricht einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 55 m/sec, während die Wasserkühlung bei einem aus Vogelpohl bekannten Losringlager nur eine Umfangsgeschwindigkeit der Welle von etwa 8,8 m/sec zuläßt. Insgesamt haben Versuche ergeben, daß die bekannten, gekühlten Gleitlager nicht einsatzfähig sind, wenn Umfangsgeschwindigkeiten an der Lagergleitfläche auftreten, die 18 m/sec erreichen und oberhalb dieses Wertes liegen.

Die Aufbringungsweise des Korrosionsschutzrohres 16 auf die Lagerbuchse 17 ist relativ einfach. Man kann hierzu die Lagerbuchse 10 .unterkühlen und das Korrosionsschutzrohr, wenn erforderlich, aufwärmen und auf die Lagerbuchse 10 aufziehen. Bei Temperaturausgleich ergibt sich dann ein fester, dichter Sitz des Korrosionsschutzrohres 16 auf der Lagerbuchse 10 und ein entsprechend dichter Abschluß der Kühlnuten 11 nach außen und gegenüber der Schmiermittel-Einlaßbohrung 12, 12'.

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Gegenüber dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Beispiel sind Abwandlungen möglich:

Beispielsweise kann auf das Korrosionsschutzrohr 16 verzichtet werden, wenn Kühlmittel benutzt wird, bei welchem nicht mit Korrosion an der Lageraufnahme 17 zu rechnen ist, beispielsweise bei Benutzung von Öl, Luft oder nicht korrodierenden Gasen als Kühlmittel. Die Querschnittsform der Kühlnuten 11 kann dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend abgewandelt werden. Es kommen trapezförmige, dreieckförmige, halbrunde u.dgl. Querschnittsformen für die Kühlkanäle 11 in Betracht. Anstelle der in Figur 2 gezeigten schraubenförmigen Führung können die Kühlmittelkanäle 11 auch tangential, axial oder mäanderförmig verlaufen .

Bei der in den Figuren 4 bis 6 wiedergegebenen zweiten Ausführungsform ist das zwangsgekühlte Gleitlager aus zwei halbzylindrischen Halbschalen 21 und 22 aufgebaut. Jede dieser beiden Halbschalen 21 und 22 hat ihren eigenen Kühlmitteldurchlaß 23 bzw. 24 mit eigenem Kühlmittelzulauf 25 bzw. 26 und eigenem Kühlmittelablauf 27 bzw. 28, wobei die entsprechenden Zuführungs- und Ablaufkanäle auch in den Teilen 29 und 30 des Lagerstuhles angebracht sind. Die eine Halbschale 21 ist'außerdem noch mit der Schmiermittelzuführungsbohrung 32 versehen, die an einen entsprechenden Schmiermittelzuführkanal 33 im Teil 29 des Lagerstuhles in

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Verbindung steht.

Wie Figur 5 zeigt, sind die dort mäanderförmig axial verlaufenden Kühlmittelkanäle bzw. Kühlmittelnuten 34 derart angeordnet, daß sie gegenüber der Schmierrnittelzuführbohrung 32 abgedichtet sind und nur Verbindung zum Kühlmittelzulauf 25 und Kühlmittelablauf 27 haben.

Wie im Beispiel der Figuren 1 bis 3 kann zum Schutz der wertvollen Lageraufnahme 31 gegen Korrosion jeder Halbschale 21 und 22 mit einer halbzylindrisch gewölbten Korrosionsschutzplatte 35 bzw. 36 versehen sein. Diese Korrosionsschutzplatten könnten grundsätzlich von den Halbschalen 21- und 22 getrennt und nur in die Lageraufnahme 31 eingelegt sein. Dies würde jedoch die Montage . des Lagers erschweren, deshalb empfiehlt es sich, die Korrosionsschutzplatten 35 und 36 an die jeweilige Halbschale durch Nieten oder Punktschweißen anzuheften. Das abdichtende Anpreßen der Korrosionsschutzplatten 35 und an die jeweilige Halbschale 21 bzw. 22 erfolgt durch das Zusammenpreßen der Lagerstuhlteile 29 und 30.

Die Korrosionsschutzplatte 36 weist die entsprechenden Anschlußbohrungen für den Kühlmittelzulauf 26 und den Kühlmittelablauf 28 zu bzw. von den Kühlmittelkanälen 34 der Lacjerschale 22 auf. Die Korrosionsschutzplatte 35 weist

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zusätzlis_^h noch eine Durchgangsbohrung zur Schmiermitteleinlaßbohrung 32 auf.

Wie Figur Figur 6 zeigt, sind auch in diesem Ausführungsbeispiel Variationen hinsichtlich der Anordnung der Kühlmittelkanäle 34 möglich, so sind im Beispiel der Figur 6 die Kühlmittelkanäle 34 mäanderförmig in Umfangsrichtung der Halbschale 22 angeordnet. 'Die gegenseitige Lage von Kühlmittelzulauf 25 bzw. 26 und Kühlmittelablauf 27 bzw. ist von Fall zu Fall den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend einzurichten und in den Figuren 4 bis 6 nur schematisch angedeutet.

In beiden Ausführungsformen kann der mit den Kühlmittelkanälen 11 bzw. 34 gebildete Kühlmitteldurchlaß außerhalb des Lagers an das Schmierungssystem angeschlossen sein.

Allerdings muß dann das Schmiermittelsystem mit flüssigem oder gasförmigem Schmiermittel arbeiten und eine Schmiermittelpumpe enthalten, die für die Zwecke der Kühlung ausreichenden Schmiermitteldruck erzeugt und ausreichende Förderleistung hat. In solchem Fall, kann das Kühlsystem außerhalb des Lagers d.h. stromoberseitig des Kühlmitteleinlaßes 14 bzw. 25, 26 und stromunterseitig des Kühlmittelauslasses 15 bzw. 27, 28 mit dem Schmierungssystem parallel geschaltet sein. In diese Parallelschaltung kann ggf. ein Ventil eingesetzt sein, das das Kühlsystem ein-

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und ausschaltbar und evtl. auch hinsichtlich der durchfließenden Kühlmittelmenge steuerbar macht.

PATENTANWALT DIPL-PHYS. HEINRICH SEIDS Wiesbaden χ · Bierstadter Höhe 15 ■ Postfach 5105 · Telefon (o 61 zi) 56 20 Postscheck Frankfurt/Main 1810 08 - 602 · Bank Deutsche Bank 306 571 · Nass. Sparkasse 1.-.0 040

Wiesbaden, den H- Mai 1982 G 538 VNR 10 7565 S/we

GIyco-Metall-Werke Daelen & Loos GmbH

6200 Wiesbaden

Gekühltes Gleitlager

Bezugszeichenliste

10	Lagerbuchse
11	Kühlmittelkanäle
12	Schmieröl-Einlaßbohrung
12'	Schmieröl-Einlaßbohrung
12"	Zuführungskanal
13	Umlenkung
14	Kühlmitteleinlaß
14'	Kühlmittelzulaufbohrung
14"	Zuführungskanal
15	Kühlmittelauslaß
15'	Kühlmittelabiaufbohrung
15"	Abführkanal
16	Korrosionsschutzrohr
17	Lageraufnahme
18	Lagerstuhl teile
19	Lagerstuhltoile
21	Halbschalen
22	Halbschalen

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-V

23 Kühlmitteldurchlaß

24 Kühlmitteldurchlaß

25 Kühlmittelzulauf

26 Kühlmittelzulauf

27 Kühlmittelablauf

28 Kühlmittelablauf

29 Lagerstuhlteil

30 Lagerstuhlteil

31 Lageraufnahme

32 SchmiermittelZuführungsbohrung

33 Schmiermittelzuführkanal

34 Kühlmittelkanäle

35 Korrosionsschutzplatte

36 Korrosionsschutzplatte

Leerseite

Claims

PATENTANWALT DI^L'-PHYSl'-HEINRICH SEIDS

Ö2oo Wiesbaden χ · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 5105 · Telefon (06121) 562022 Postschedc Frankfurt/Main 1810 08 - 602 · Bank Deutsche Bank 306 571 · Nass. Sparkasse 120 040 995

Wiesbaden, den H. Mai 1982 G 538 VNR 10 7565 S/we

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Gekühltes Gleitlager

Patentansprüche

( 1.)ι Gleitlager mit zusätzlichen Kanälen in der Schale, durch die flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel geführt wird, gekennzeichnet durch

zwangsläufige Führung des Kühlmittels durch mindestens einen mit den zusätzlichen Kühlmittelkanälen (11; 34) gebildeten, in sich geschlossenen und innerhalb des Lagers gegenüber dem Schmierungssystem (12, 32) abgedichteten, von einem Kühlmitteleinlaß (14; 25, 26) zu einem Kühlmittelauslaß (15; 27, 28) führenden Kühlmitteldurchlaß.

2.) Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmitteleinlaß und der Kühlmittelauslaß ebenfalls gesondert vom Schmierungssystem des Lagers an oder in der Lageraufnahme (17; 31) angebracht sind.

O L I / O Ό L

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3.) Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmitteldurchlaß - beispielsweise in Art eines Bypass - an das Schmierungssystem angeschlossen oder wahlweise (z.B. mittels Ventil gesteuert) anschließbar ist.

4.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Kühlmittelkanäle (11; 34) gebildete Kühlmitteldurchlaß auf seine gesamte Länge • praktisch gleich großen Durchlaßquerschnitt aufweist.

5.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnot, daß die Kuhlmittelkanäle (11; 34) schraubenförmig, tangential, axial oder mäanderförmig verlaufen.

6.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5,.dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanäle (11; 34) trapezförmige, rechteckige oder halbrunde Querschnittsfläche aufweisen.

7.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei geteilter Lagerausführung die Kühlkanäle (34) jeder Teilschale (21, 22) einen eigenen, in sich geschlossenen Kühlmitteldurchlaß bilden.

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8.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanäle als Nuten in die Außenumfangsflache der Lagerschale (10) bzw. Teilschale (21, 2.2) geschnitten sind.

i
9.) Gleitlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

auf der Außenseite der Lagerschale (10) bzw. Teilschale (21, 22) ein die als Nuten ausgebildeten Kühlmittel-ί kanäle (11; 34) dichtend abdeckendes Schalenelement angebracht ist, das Durchlässe (14^!, 15') für den Kühlmitteleinlaß (14; 25, 26) und den Kühlmittelauslaß (15; 27, 28) aufweist.

ΙΟ.) Gleitlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei buchsenförmiger Ausbildung der Lagerschale (10) das die Kühlmittelkanäle (11) dichtend abdeckende Schalenelement ein auf die Außenseite der Lagerbuchse aufgeschrumpftes dünnwandiges Korrosionsschutzrohr (16) ist.

11.) Gleitlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei geteilter Ausbildung der Lagerschale (21,22) das die Kühlmittelkanäle dichtend abdeckende Schalenelement eine - auf die Außenfläche jeder Teilschale (21, 22) geheftete, entsprechend der Außenfläche der Teilschale gewölbte, relativ dünne Korrosionsschutzplatte (35, 36) ist.

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12.) Gleitlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionsschutzplatte (35, 36) durch Nieten oder Punktschweißen an die Teilschale (21, 22) geheftet ist.