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Zapfenlager, insbesondere für das rollende Material der Eisenbahn
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager, in welchem der Zapfen oder die Welle
auf dem Schmiermittel rollt.
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Es sind Ausführungen von Lagern bekannt, in welchen der Wellenzapfen
sowie die Tragfläche des Lagers Aussparungen oder Hohlräume besitzen, denen auf
irgendeine zweckmäßige Weise ein Schmiermittel, z. B. 0l, zugeführt wird. Die bisher
angewandten Mittel, z. B. Schmierringe, welche das Öl aus einem Ölbad nach Art einer
Schöpfanlage emporheben und den in Drehung befindlichen Teilen zuführen, gestatten
es jedoch nicht, an allen Punkten zwischen den Reibungsflächen das Vorhandensein
einer Schmierschicht mit Gewißheit sicherzustellen.
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Das gleiche gilt für die sogenannte Druckschmierung, bei welcher eine
Pumpe das Schmiermittel durch eine Rohrleitung drückt, die an den verschiedenen
Punkten einmündet, an denen die Schmierung erwünscht ist. Hier kreist das Schmiermittel
tatsächlich unter Druck in der Zuführungsleitung, ohne daß jedoch deshalb an den
verschiedenen Schmierpunkten ein bestimmter Druck sichergestellt werden könnte,
so daß das Vorhandensein einer schmierenden Schicht an den besagten Punkten nicht
mit Gewißheit gewährleistet werden kann.
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Das der gegenwärtigen Erfindung entsprechende Lager ist bestimmt,
die eingangs erwähnten Unzulänglichkeiten zu beseitigen. Es besteht zu diesem Zweck
aus einem dichten Gehäuse, das die Laufflächen völlig einschließt und das gänzlich
mit einem Schmiermittel, z. B. einem geeigneten 01 oder einem anderen geeigneten
flüssigen oder halbfesten Schmiermittel, gefüllt ist, und das so ausgebildet ist,
daß alle Punkte der tragenden
Flächen ständig durch den hydrostatischen
Druck des Schmiermittels mit. letzterem belegt sind. Die Drehung der Welle übt eine
Pumpwirkung aus. Um einen ständigen Umlauf des Öls in einem geschlossenen Kreise
innerhalb des dichten Gehäuses unter dem Einfluß dieser Pumpwirkung zu ermöglichen,
ist gemäß der Erfindung mindestens eine einen Bestandteil des dichten Gehäuses bildende
Kammer derart vorgesehen, daß zum mindesten ein Ende der Laufflächen des Zapfens
in dieselbe hineinragt. Vorzugsweise wird jedoch an jedem Ende der aufeinander rollenden
Flächen eine besondere Kammer vorzusehen sein. In den Lagern mit schwacher Belastung
kann die Pumpwirkung gegebenenfalls durch,ein leichtes Ausdrehen des Lagers verstärkt
werden. In Lagern mit starker Belastung, wie das für die Lager des rollenden Eisenbahnmaterials
der Fall ist, genügen im allgemeinen die durch die elastischen Deformationen herbeigeführten
Durchmesserveränderungen, um die Pumpwirkung herbeizuführen. Es sei jedoch ausdrücklich
darauf hingewiesen, daß die Kammern nicht dazu bestimmt sind, als Ölbehälter zu
wirken, vielmehr dazu, den Umlauf des Öls in einem geschlossenen Kreise zu errriöglichen,
indem sie dem zwischen die Laufflächen gepreßten überschüssigen C51 einen Abfluß
bieten und die Rückkehr dieses 051s zu einem diametral entgegengesetzten Punkt der
Laufflächen gestatten, und hierdurch in jedem Augenblick und an jedem Punkt zwischen
den besagten Flächen das Vorhandensein einer geeigneten Zwischenschicht von dem
Schmiermittel sichern, so daß tatsächlich ein wirkliches Ölrollager entsteht. Diese
Zwischenscliiclit schaltet nicht nur die zwischen den rotierenden Teilen und dem
Lager entstehenden Reibungen aus, sondern sie setzt ebenfalls die durch die relative
Bewegung zwischen den sich drehenden Teilen und dem Lager verbrauchte Energie wesentlich
herab, vermindert die Abnutzung sowie den Verbrauch an Schmierstoff und gestattet
endlich die Abmessungen des Lagers zu verkleinern.
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In den Zeichnungen sind mehr oder weniger schematische Ausführungsbeispiele
eines Lagers entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt, und zwar sind
Abb. i ein Achsenschnitt eines Lagers für eine mit einer Schulter versehene Welle,
Abb. 2 ein Achsenschnitt eines Lagers für eine durchgehende Welle, Abb. 3 eine schematische
Darstellung eines Beispiels für die Anwendung der vorliegenden Erfindung, und zwar
auf das bestehende Lager eines ; elektrischen Motors für Sonderzwecke, Abb. 4 und
5 sind ein Quer- bzw. Längsschnitt des entsprechend der Erfindung gebauten Lagers
eines Lokomotivtenders, Abb. 6 ist teils die Außansicht, teils der Querschnitt des
Lagerkopfes einer Kupplungsstange, Abb. 7 zeigt im Schnitt die Anwendung der Erfindung
auf das kleine Kopflager einer Schubstange, Abb.8 ist ein Schnitt gemäß Linie VII-VII
bzw. VIII-VIII der Abb. 6 und zeigt die Anwendung auf ein schweres Kupplungsstangen-
bzw. Pleuelstangenlager.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Abb. i besitzt die Welle i einen Zapfen
mit kleinerem Durch-Messer 2 und eine Schulter 3. Der Zapfen ist mit einem festen
oder abnehmbaren Kopf 4 versehen.
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Der Zapfen 2 ruht auf einem Lager 5, das gegebenenfalls einen auf
übliche Art mittels im Bilde nicht dargestellter Schrauben befestigten Deckel 6
besitzt. Lager 5 und Deckel 6 sind mit gewöhnlichen Lagerbuchsen 7 versehen.
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Das Lager ist auf der Seite des Schulterabsatzes mittels irgendeines
zweckmäßigen Verschlusses völlig dicht abgeschlossen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise
die Dichtungsscheibe 8 einerseits mittels des elastischen Ringes 9 gegen die Welle
i und andererseits mittels des Verschlusses io gegen das Lager 5 und den Deckel
6 gepreßt werden, wobei der Verschluß io in irgendeiner an sich bekannten Weise
angebracht ist, z. B. durch Aufschrauben auf das mit Gewinde versehene Lager, wie
das in der Abb. i dargestellt ist.
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In entsprechender Weise ist auf der rechten Seite des in Abb. i dargestellten
Lagers mit i i die Dichtungsscheibe und mit 12 der elastische Ring bezeichnet.
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Durch diese Anordnung wird ein völlig abgedichtetes Gehäuse erzielt,
<las die Tragfläche des Zapfens 2 ganz abschließt, so claß, Nvenn man nun den
eingeschlossenen Raum mit 01 füllt, z. B. durch das in 14 vorgesehene Fülloch,
das 01 in alle zwischen den einzelnen Teilen des Lagers bestehenden Hohlräume
eindringen und sein Spiegel praktisch bis zur Unterkante des Ölloches 14 reichen
wird. Das im Inneren des Lagergehäuses eingeschlosseneÖl befindet sich demgemäß
in bezug auf alle Punkte des Zapfens 2 unter Last, so daß das Eindringen des Öls
zwischen den Zapfen und die Tragflächen der Lagerhülsen 7 mit Sicherheit gewährleistet
erscheint. Das Ölloch ist öldicht abgeschlossen, so daß das Innere des Lagers einen
öldicht abgeschlossenen Raum darstellt.
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Zufolge seiner in bezug auf seine Tragflächen rotierenden Bewegung
wirkt der Zapfen 2 wie eine Pumpe, die ein Durcheinanderwirbeln des Öls oder jedes
anderen Schmiermittels erzeugt und das an seiner Unterseite befindliche
Öl ständig derart nach der Oberseite drückt, daß dasselbe über die gesamte
Oberfläche des Zapfens verbreitet wird, so daß diese völlig von in Bewegung befindlichen
und zwischen ihr und denTragflächen kreisenden Molekülen umhüllt ist, so daß man
ein ausgesprochenes Rollenlager vor sich hat, in dem die Rollen durch die zwischen
dem Zapfen und den Tragflächen befindlichen Moleküle des Schmiermittels gebildet
werden.
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Die Ausführung der Erfindung kann selbstverständlich je nach Art des
Lagers verschieden sein. Handelt es sich z. B. um eine durchgehende Welle, so wird
diese Ausführung der Abb. 2 entsprechen, in der 15 die Welle, 16 das Lager und 17
und i8 die Dichtungsringe darstellen.
Abb.3 zeigt ein weiteres Äusführungsbeispiel
für einen etwas schwierigeren Fall, nämlich die Welle i9 eines elektrischen Motors
besonderer Ausführung. Die Dichtungsringe sind in 20 und 21 dargestellt.
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In der in den Abb.4 und 5 dargestellten Anwendung der Erfindung auf
ein Lager für einen Lokomotivtender sind Trennwände 30 und 31 vorgesehen,
wodurch die Bildung eines Schrniermittelbehälters erzielt wird, der mit dem Traglager
des Zapfens durch die Ansaugöffnung der Pumpe verbunden ist, deren rotierenden Kolben
der Wellenzapfen bildet. Man erzielt durch diese Anordnung einen hohen Öldruck,
der die bereits erwähnte Zwischenschicht aus Schmiermitteln zwischen dem Zapfen
und den Tragflächen des Lagers erzeugt.
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Die Abb. 6 und 7 zeigen die Anwendung der Erfindung auf ein kleines
Kopflager einer Kupplungsstange. Der Zapfen ist in 22, das Lagergehäuse in 23 dargestellt.
Letzteres enthält Längskanäle 24, die in den durch die Dichtungsringe 25 (A1)1>.7)
gebildeten Raum münden. Die öleinfülllöcher 26 sind durch Stöpsel 27 verschlossen.
Die Seitendeckel 28 und 29 werden durch einen Bajonettverschluß auf dem Gehäuse
23 festgehalten.
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Das große Kopflager der Treibstange sowie der Kupplungsstange in Abb.8
besitzen die gleiche Anordnung wie das kleine Kopflager in Abb.7, und die gleichen
Zahlen wie in den Abb. 6 und 7 stellen die gleichen Elemente dar. Die rechte Hälfte
der Abb.8 zeigt jedoch einen Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII der Abb. 6.
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Die Seitendeckel 28 und 29 können auf dem Lagergehäuse auf
irgendeine zweckmäßige Art angebracht werden, z. B. durch Aufschrauben mit oder
ohne Verwendung einer Sperrmutter oder sonst einer Sicherheitsvorrichtung.
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Die vorliegende! 1?rfindungfindet ihre Anwendung auf abgedichtete
Lager aller Art und gestattet nicht nur den Schutz dieser Lager vor äußeren Einflüssen,
sondern die Erzielung einer tragenden ölschicht für die Welle oder jedes andere
rotierende Element zwischen diesem und der Lagerhülse, wodurch die zur Bewegung
der Teile notwendige Kraft erheblich vermindert und vor allem die Abnutzung dieser
Teile des Lagers sowie der Verbrauch an Schmiermitteln stark herabgesetzt werden.
Das zwisclieii den in bezug auf einander rotierenden Teilen sich befindende Schmiermittel
kann selbstverständlich aus einer Flüssigkeit, z. $. öl, einer halbfesten oder breiigen
Masse, z. B. Schmierfett, oder aus einer Mischung solcher Stoffe bestehen, die unter
oder ohne Druck in den innerhalb des Lagers gebildeten abgedichteten Raum eingefüllt
werden können.