DE3715353A1

DE3715353A1 - Wellenlager mit wasserschmierung

Info

Publication number: DE3715353A1
Application number: DE19873715353
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schollmeyer
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 1987-05-08
Filing date: 1987-05-08
Publication date: 1988-11-24
Also published as: DE3715353C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Wellenlager mit Wasserschmierung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Lager, die sich seit vielen Jahren aufgrund ihrer hervor ragenden Verschleißfestigkeit und ausgezeichneten Laufeigenschaften - insbesondere für die Lagerung der Antriebswellen von Schiffsschrauben und Vertikalpumpen - bewährt haben, sind z. B. aus der DE-PS 4 93 304 sowie dem DE-GM 17 58 846 bekannt. Ihre Funktionsweise beruht darauf, daß die rotierende Welle aus dem die Nuten in axialer Richtung durch strömenden Wasser ständig einen sie ringsum umgebenden Wasserfilm bildet, der sie trägt und auf dem sie mit geringsten Reibungswider ständen gleitet. Diese Funktionsweise setzt offensichtlich eine be stimmte Mindest-Umfangsgeschwindigkeit der Welle voraus, unterhalb derer der Wasserfilm abreißt und schädliche Mischreibungseffekte auf treten. Wegen der dabei entstehenden, die Lebensdauer der Lager herab setzenden hohen Reibung am Gummimantel und einer - insbesondere durch schwankende Reibungsmomente auftretenden - intensiven Geräuschentwick lung wurde bisher für wassergeschmierte Gummi-Wellenlager eine Um fangsgeschwindigkeit der Welle von mindestens 0,25 m/s vorgeschrieben.

Da der Bereich unterhalb dieses Grenzwertes bei jedem An- und Auslauf vorgang durchfahren werden muß und außerdem die Forderung bestand - z. B. bei Schiffsantrieben zur Realisierung niedriger Fahrgeschwindig keiten - die Wellendrehzahl weit absenken zu können, stellt sich die Aufgabe, ein Gummi-Wellenlager aufzuzeigen, das auch bei extrem nie drigen Drehzahlen verschleiß- und geräuschfrei mit hydrodynamischer Schmierung arbeitet.

Diese Aufgabe konnte gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Lager gelöst werden, das die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist, das also - im Gegensatz zu den bisher bekannten Lagern dieser Art, bei denen auf dem gesamten Umfang des Gummimantels eine Vielzahl von Schmiernuten in äquidistanter Anord nung vorgesehen war - ausschließlich im Bereich der Äquatorial-Ebene des Lagerquerschnitts Schmiernuten besitzt, während die übrigen Berei che des Gummimantels glattflächig ohne Nuten ausgebildet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Gummimantel beiderseits der Welle nur je eine Nut auf. Der Querschnitt der Nuten ist vorzugsweise im we sentlichen V-förmig ausgebildet. Zur Optimierung des Wasserdurchlaufes, sowohl in axialer Richtung als auch zur Bildung des die Welle tragen den Wasserfilmes in tangentialer Richtung, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Nutenquerschnitt so zu gestalten, daß die Flankenflächen der Nuten vom Nutengrund bis zu einer Höhe, die 60 bis 70% - vorzugs weise ca. 65% - der Nutentiefe beträgt, einen Winkel von 55 bis 65° - vorzugsweise ca. 60° - und oberhalb der besagten Höhe einen etwa dop pelt so großen Winkel einschließen.

In Abkehr von der bisherigen Lehrmeinung, aufgrund derer es als not wendig angesehen wurde, Schmiernuten über den gesamten Lagerquer schnitt äquidistant zu verteilen und insbesondere unterhalb der Welle zur Erzeugung des tragenden Wasserfilmes Schmiernuten vorzusehen, be schränkt die vorliegende Erfindung die Anbringung der Nuten zum einen örtlich auf dem Bereich seitlich der Welle und zum anderen zahlenmäßig auf vorzugsweise nur je eine Nut beiderseits der Welle. Überraschender weise zeigte sich, daß durch diese Maßnahme die eingangs genannte mini male Umfangsgeschwindigkeit der Welle von 0,25 m/s, bei der durch ein wandfreie Wasserschmierung der verschleiß- und geräuscharme Rundlauf der Welle sichergestellt ist, auf weniger als ¹/₅ dieses Wertes redu ziert werden kann.

Die Zeichnung veranschaulicht die vorliegende Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.

Das dargestellte erfindungsgemäße wassergeschmierte Wellenlager weist eine formsteife Hülse 3 auf, die im allgemeinen aus korrosionsbestän digem Metall besteht, für spezielle Anwendungsfälle aber auch aus einem anderen Werkstoff, wie beispielsweise Kunststoff oder Hartgummi angefertigt sein kann. Mit der Innenfläche dieser Hülse 3 ist der Gummimantel 2 - insbesondere durch Aufvulkanisieren - festhaftend ver bunden, der die Welle 1 mit einem Lagerspiel, das im allgemeinen 0,3 bis 0,4% des Wellendurchmessers beträgt, umgibt. In der Äquatorial- Ebene A des Lagerquerschnitts weist der Gummimantel 2 beiderseits der Welle 1 je eine Nut 2.1 und 2.2 auf, die im Betrieb von Wasser durch strömt werden und aus denen die rotierende Welle 1 an ihrem Umfang in Drehrichtung Wasser mitnimmt, das sich durch die Drehbewegung der Welle keilartig unter diese schiebt und den umlaufenden Ringspalt 4 bildet und ausfüllt, wobei es ein die Welle 1 ringsum tragendes Was serpolster bildet. Die Flankenflächen der Nuten 2.1 und 2.2 bilden miteinander bis zur Höhe H, die vorzugsweise ca. 65% der gesamten Nuttiefe T beträgt, einen Winkel W 1 von vorzugsweise ca. 60° und oberhalb der Höhe H einen Winkel W 2 von vorzugsweise ca. 120°. Diese besondere Kontur der Nutenflanken trägt entscheidend zu dem besonders guten An- und Auslauf-Verhalten des erfindungsgemäßen Lagers bei, da sie bei Beginn der Drehbewegung der Welle die Bildung des sich zwi schen Welle und Gummimantel schiebenden Wasserkeiles begünstigt.

Da die erfindungsgemäße Anordnung und Form der Schmiernuten die all gemeinen Gebrauchseigenschaften des Lagers im Vergleich zu herkömm lichen Wellenlagern dieser Art in keiner Weise negativ beeinflußt, so daß deren geringe Lagerreibung, hohe Belastbarkeit und Unempfind lichkeit gegenüber abrasiven Medien und Schmutzwasser in vollem Um fang erhalten bleiben, eröffnet die vorliegende Erfindung neue, bis her nicht zugängliche Anwendungsbereiche für den Einsatz wasserge schmierter Wellenlager.

Claims

1. Wellenlager mit Wasserschmierung, das einen die Welle mit Abstand umgebenden und von einer formsteifen Hülse festhaftenden umfaßten Gummimantel aufweist, in dessen innerer Oberfläche in axialer Richtung durchlaufende, mit Wasser durchströmbare, in Richtung der Welle offene Nuten angebracht sind, dadurch gekenn zeichnet, daß ausschließlich im Bereich der Äquatorial- Ebene (A) des Lagerquerschnitts Nuten (2.1, 2.2) angeordnet sind und die übrigen Bereiche des Gummimantels (2) keine Nuten aufwei sen.

2. Wellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gum mimantel (2) in der Äquatorial-Ebene (A) beiderseits der Welle (1) je eine Nut (2.1, 2.2) aufweist.

3. Wellenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweisen.

4. Wellenlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flan kenflächen der Nuten (2.1, 2.2) vom Nutengrund bis zu einer Höhe (H), die 60 bis 70% der Nuttiefe (T) beträgt, einen Winkel (W 1) von 55 bis 65° und oberhalb der Höhe (H) einen etwa doppelt so großen Winkel (W 2 ≈ 2 · W 1) einschließen.

5. Wellenlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flan kenflächen der Nuten (2.1, 2.2) vom Nutengrund bis zu einer Höhe (H), die ca. 65% der Nutentiefe (T) beträgt, einen Winkel (W 1) von ca. 60° und oberhalb der Höhe (H) einen Winkel (W 2) von ca. 120° einschließen.

6. Wellenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß der Gummimantel (2) eine Härte von 60 Shore A aufweist.