DE3836626C2 - Lagerelement - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lagerelement für die hochtemperaturfeste und/oder schwingungsgedämpfte Lagerung von Maschinenbauteilen, das niedrige Wärmeübergangszahlen aufweist und damit isolierend wirkt. Ein wesentlicher Anwendungszweck ist hierbei die Lagerung von Katalysatoren.

Hochtemperaturfeste oder schwingungsdämpfende Lagerelemente unterliegen hohen Belastungen, sie sind aufwendig in der Herstellung und damit kostspielig.

Aus der US 3,464,656 ist z. B. eine Lagerschale in Form einer Schelle bekannt, die zwei miteinander verbindbare offene Enden aufweist. Sie umfaßt einen inneren Ring aus Neopren. Derartige Schellen sind für den Einbau in Wäsche­ trocknern bestimmt, sie sind weder hochtemperaturfest noch gasdicht.

Aus der DD 267 543 A1 ist eine Lagerung von Maschinen auf Gebäudefunda­ menten bekannt, wobei unter einem Stellkeil ein Drahtgitter angeordnet ist.

Beim Absenken der aufzustellenden Maschine auf das Fundament verformt sich das Drahtgitter elastisch und erzeugt auf den Stellkeil eine Vorspannung, die eine vollflächige Anlage der Stellkeile an der Unterseite der Werkzeugmaschine gewährleistet.

Derartige Lagerungen sind für den Einsatz in Verbrennungskraftmaschinen unge­ eignet, da bei diesen im Abgas hohe Temperaturen auftreten und die Abgasanla­ gen natürlich dicht sein müssen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine hochtempera­ turfeste und schwingungsdämpfende bzw. -resistente Lagerung für Vorrichtungen zu schaffen, mit deren Hilfe Abgase von Motoren katalytisch gereinigt oder gefiltert werden. Insbesondere soll dabei eine hohe Gasdichtigkeit gewährleistet sein.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer die Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden Lagerung. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Die erwähnten Drahtpreßteile sind für andere Zwecke bekannt, sie bestehen z. B. aus zu Strümpfen in Maschenform gestricktem Stahldraht. Dieses Gestricke kann variabel verpreßt werden, um unterschiedliche Dichten einzustellen.

Durch die Kombination solcher Drahtpreßteile in erfindungsgemäßer Weise entstehen Lagerelemente mit überraschend hohen mechanischen Festigkeiten unter weitgehendem Beibehalt geringer Wärmeleitung. Darüberhinaus ergibt sich eine überraschend hohe Schwingungs- und Schalldämpfung.

Die Schiene kann insbesondere einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, so daß sie flach auf dem zu lagernden Teil aufliegt, sie kann jedoch auch U-förmig oder V-förmig mit einer Linienauf­ lage ausgebildet sein. V-förmiger und trapezförmiger Querschnitt bringen zusätzlich den Vorteil, daß mit Hilfe seitlich anliegender Schultern druckdichte Verbindungen bis etwa 10 bar hergestellt werden können.

Die Lagerelemente können eben ausgebildet sein, wobei für druck­ dichte Lagerungen von ebenen Bauteilen die Schienen endseitig geschlossene Riennen darstellen. Besonders geeignet ist die vorliegende Erfindung in Form von Ringen ausgestaltet, wobei die Schiene eine Felge darstellt, in der ein Drahtpreßring liegt.

Bei sich nach außen erweiternden Flanken der Felge ergibt sich so z. B. die Möglichkeit, rohrförmige Bauteile in einen runden Mantel, in Flanschen oder dergleichen zu lagern. Dabei weist z. B. der Mantel innere Schultern auf, gegen die die Flanke des Blechringes anliegen. Schraubt man nun einen Flanschh oder Deckel oder sonst einen Anschluß so gegen die ringförmigen Lagerelemente, daß diese axial geklemmt werden, so verringert sich durch Stauchen der Innendurchmesser der Felge und legt sich bei entsprechender Abmes­ sung auf das zu lagernde rohrförmige Element auf. Die Drahtpreß­ ringe stellen hier ein Kissen dar, das elastische Eigenschaften behält. Somit kann das Lager thermische radiale Ausdehnung auf­ fangen, wobei eine axiale Ausdehnung wegen der so beibehaltenen Gleitlagereigenschaft möglich bleibt.

Besonders geeignet sind hierbei Flankenwinkel der Felge von 45°. Wegen iher elastischen Eigenschaften lösen sich die Lagerelemente nach dem Entfernen der Einspannung wieder vom Rohrmantel und kön­ nen leicht abgezogen und schadlos wiederverwendet werden.

Beim Einspannen der Flanken heben sich diese unter gleichzeitiger Verformung des Drahtkissens. Aus diesem Grunde und zur Aufrechter­ haltung der Schall- und Schwingungsdämpfung sowie zur Herabsetzung der Wärmeleitung an das Außenrohr oder das Lager wird weiterhin vorgeschlagen, das Drahtpreßteil über die Flanken des Ringes radial (bzw. der Schiene lotrecht) soweit überstehen zu lassen, daß diese die Innenfläche des Lagers in montiertem Zustand nicht berühren.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Lagerelemente in Form von in Felgen liegenden Drahtpreßringen gelingt z. B. folgendermaßen.

Zunächst wird eine Flanke eines Metallflachringes auf einem Dorn oder mit Hilfe von Rollen auf z. B. 45° abgebogen. Auf eine ent­ sprechend dimensionierte insbesondere die Felgenform wiederholende Unterlage wird ein strumpfartiges Drahtgestricke zu einem Torus aufgewickelt und unter Pressen zu etwa der Felgenform verdichtet. Die Maschen des Drahtgestrickestrumpfes verdichten und verhaken sich dabei, so daß ein stabiles Gebildet entsteht. Dieses wird dann auf die einseitig offene vorgeformte Blechfelge aufgeschoben und die offene ebene Flanke wird mit Hilfe eines Dornes oder einer schräg laufenden Rolle geschlossen. Die dem Drahtpreßring zuge­ wandte, innere Oberfläche kann profiliert sein, um den Drahtpreß­ ring gegen Verdrehen zu sichern. Zu gleichem Zweck können beide Teile auch miteinander verklebt sein.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Felge bei entsprechendem Einbau des Lagerelementes, das eine relativ hohe Oberfläche auf­ weisende Drahtgestricke vor strömenden Heißgasen zu schützen in der Lage ist und so Zerstörungen vermieden werden.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung beispielhaft erläutert.

Fig. 1 + 2 zeigen ein Lagerelement in Form eines Ringes in Draufsicht;

Fig. 3 zeigt einen Anwendungsfall an einem Abgaskatalysator.

Fig. 1 + 2 zeigen eine zu einer Felge 1 rundgeformte Schiene mit trapezförmigem Querschnitt. Diese besitzt beidseitig symmetrisch angeordnete Flanken 2, die um 45° von der Auflagefläche 3 abste­ hen, wobei sich innere 4 und äußere Kanten 5 bilden. In die Felge 1 ist ein Drahtpreßring 6 eingelegt. Dieser ist so durch Pressen vorgeformt, daß er in der Felge 1 im wesentlichen vollflächig anliegt und über die Kanten 5 radial übersteht. Die der Auflage­ fläche 3 gegenüberliegende Preßringfläche 7 ist eben.

Die Dichte des Drahtpreßringes ist abhängig von der Maschenzahl pro Flächeneinheit, der verwendeten Drahtstärke und dem Preßdruck, mit dem das Gestricke verdichtet wird und damit für den Einsatz­ zweck in relativ weiten Grenzen wählbar. Für das Gestricke wird korrosionsfester Stahldraht verwendet.

Das Gestricke ebenso wie die Felge 1 sind elastisch verformbar, d. h. durch Anlegen seitlicher Kräfte an die Kanten 5 und die Überstände des Gestrickes kann das Lagerelement unter Vergrößerung des Außen- und Verringerung des Innendurchmessers gestaucht werden, um nach Fortfall der Kräfte seine ursprüngliche Form wieder einzunehmen.

Die Felge 1 muß natürlich nicht ausschließlich kreisrund sein, nichtkreisförmige Ringe sind je nach Bedarfsfall ebenso Gegenstand der vorliegenden Erfindung, wie nicht geschlossene Gebilde, etwa halbrunde oder ebene oder vieleckige Ausführungen.

Fig. 3 zeigt eine besonders geeignete Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einem in einer Patrone 8 angeordneten Katalysator. Diese ist gelagert in einem Doppelrohr. Zwischen dessen Innenman­ tel 9 und Außenmantel 10 ist ein Ringraum für eine Wasserkühlung freigelassen.

Der Innenmantel 9 besitzt endseitige Ausnehmungen 11, 12 mit innen anschließenden Schultern 13, 14.

Zur Bildung eines Festlagers ist auf die Patrone 8 ein Trapezring aufgeschweißt, an den beidseitig die erfindungsgemäßen Lagerele­ mente in Form von Ringen mit den Flanken 2 und den Felgen 1. Die innere Felge 1 liegt mit der Kante 6 gegen die Schulter 14 an und bildet hier gleichzeitig eine Schneidringdichtung. Ebenso liegt der Drahtpreßring 6 an der Schulter 14 und der Ausnehmung 12 an.

Die äußere Felge 1 sowie deren Drahtpreßring 6 stehen zunächst über den Innenmantel 9 nach außen über, so daß beide Lagerelemente bei der Montage des hier zugehörigen Anschlußstückes 14 ebenso wie die Patrone 8 in das Innere des Innenmantels 9 bewegt werden. Dabei stauchen sich die Lagerelemente, d. h. die Flanken 2 gleiten ge­ ringfügig unter festem Anliegen an den Trapezring nach innen. Ebenso wie an der Schulter 14 legt sich die Kante 5 an die Innen­ fläche des Anschlußstückes 14 unter Bildung einer Schneidring­ dichtung.

Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Loslager dargestellt, wobei die Felge 1, bzw. deren innenliegende Kante 5 gegen die Schulter 13 in gleicher Weise wie bei der Schulter 14 dichtend anliegt. Gleichzeitig ist auch diese Schulter 12 Widerlager für die Felge 1 und den Drahtpreßring 6, wobei das Lagerelement auch hier durch Montage des Anschlußstückes 16 um das Maß des Überstandes gestaucht wird, wobei sich jedoch in diesem Falle die Auflage­ fläche 3 dichtend auf die Patrone 8 auflegt. Zwischen Innenmantel 9 und Patrone 8 ist hier eine Sekundärluftführung für den Katalysa­ tor angeordnet, mit 17 sind Scheibendichtungen bezeichnet.

Die Oberflächentemperatur der Patrone 8 beträgt bei Betrieb des Katalysators 900°C und darüber. Der Sekundärluftspalt ist wenige Millimeter breit. Die Wärmeübertragung über die Lagerelemente ist überraschenderweise so gering, daß der Innenmantel 9 des Doppel­ rohres ebenso wie dessen Außenmantel 10 aus Aluminium gefertigt sein kann. Die Lagerung ist hochtemperaturfest. Die Patrone 8 schwingt mit Belastungen von etwa 30 g. Es wird eine hohe Schwingungs- und Geräuschdämpfung beobachtet, die Lagerung war auch im Langzeitver­ such bruchfrei.

Bezugszeichenliste

1

Felge

2

Flanken

3

Auflagefläche

4

innere Kante

5

äußere Kante

6

Drahtpreßring

7

Überstand

8

Patrone

9

Innenmantel

10

Außenmantel

11

,

12

Ausnehmungen

13

,

14

Schultern

15

Trapezring

16

Anschlußstück

17

Dichtungen

Claims (5)

1. Lagerung insbesondere für die hochtemperaturfeste, schwingungsgedämpfte und gasdichte Lagerung von Abgasreinigungsmittel enthaltenden Patronen für Verbrennungskraftmaschinen, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) die Lagerung besteht aus einer Schiene (1) aus Metall mit einer Auflage­ fläche (3) oder Auflagekante, wobei die Schiene (1) zu einer Felge geschlossen ist;
• b) in die Schiene (1) ist ein Drahtpreßteil (6) eingelegt;
• c) die Schiene (1) weist seitliche Flanken (2) auf, die schräg nach außen sich erweiternd von der Auflagefläche (3) oder Auflagekante abstehen und an dem Preßteil (6) anliegen;
• d) die der Auflagekante oder Auflagefläche (3) gegenüberliegende Zone liegt frei;
• e) die Schiene (1) weist einen trapezförmigen, V-förmigen oder U-förmigen Querschnitt auf;
• f) die Schiene liegt außen gegen einen Innenmantel (9) an und umfaßt die Patrone (8).

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken unter einem Winkel von etw 45° von der Auflage abstehen.

3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtpreßteil (6) über die Flanken (2) der Schiene (1) oder der Felge radial übersteht.

4. Lagerung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtpreßelement (6) aus einem strumpfartigen, flach zusammengelegten Stahldrahtgewirke besteht, das zu einem Torus aufgewickelt und zur Form des Ringes gepreßt ist.

5. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Patrone (8) ein Trapezring (15) aufgeschweißt ist, gegen den beidseitig Felgen (1) anliegen, wobei die innere gegen eine Schulter (14) abgestützt ist und gegen den äußeren ein Anschlußstück legbar ist, das die Lagerelemente staucht, und wobei das gegenüberliegende Ende der Patrone (8) gleitend an einer Felge (1) abgestützt ist.