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Wälzlager für Betrieb bei hohen Temperaturen und schroffem Temperaturwechsel
Die Erfindung bezieht sich auf Wälzlager für den Betrieb bei hohen Temperaturen
und schroffem Temperaturwechsel.
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In vielen Industrien werden die Erzeugnisse im Fertigungsverlauf einer
Wärmebehandlung unterzogen, bei der unter Umständen sehr hohe Temperaturen auftreten.
So werden, um ein Beispiel anzuführen, in der keramischen Industrie beim Brennen
des Gutes Temperaturen von I5oo° C und darüber erreicht. Der Brennvorgang ist wie
die gesamte Fertigung weitgehend mechanisiert. Dabei wird das zu brennende Gut auf
Brennwagen fortlaufend durch die mitunter I5o m langen Öfen geschoben. Obwohl die
Wagenunterteile, d. h. Räder und Achsen samt ihren Lagern, durch im Sandbett laufende
Bleche gut gegen die Ofenwärme abgeschirmt sind, werden die Rad- bzw. Achslager
immer noch etwa 300° C warm. Die Lagerung der Brenn- oder Ofenwagen bereitet deshalb
große Schwierigkeiten.
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Bei der Betriebsweise der Ofenwagen - hohe
Temperaturen und
häufiger; schroffer Temperaturwechsel - sind die bekannten Lagerausführungen nicht
betriebssicher. Immer wieder treten infolge des Blockierens der Lager Betriebsstörungen
auf, es kommt zu Entgleisungen oder Sperrungen im
Wagendurchgang.
Diese Störungen sind nicht nur
unangenehm, sie sind auch recht kostspielig,
da in
solchen Fällen meist ein ganzer Ofenbrand, der
unter
Umständen bei hochwertigem Porzellan einen
erheblichen Verkaufswert darstellt,
unbrauchbar
wird oder zumindest die Zeit einer ganzen Ofen-
schicht
verlorengeht, bis die Störung behoben ist.
Untersuchungen zeigten,
daß Wälzlager, die unter Betriebsbedingungen wie in Ofenwagen arbeiten, hauptsächlich
deswegen blockieren, weil jeder Korrosionsschutz fehlt und infolge der schroffen
Temperaturwechsel die Lager sehr stark rosten. Der Rost häuft sich so im Lager an,
daß die Lager nach einiger Zeit sich nicht mehr drehen.
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Es ist bekannt, Gleitlager mit Überzügen zu versehen, die die Schmierung
verbessern und dadurch die Reibung herabsetzen (s. die französische Patentschrift
I o55 o99). Durch die deutsche Patentschrift 299z25 ist es bekanntgeworden, die
Gleitflächen von Maschinenteilen aufzurauhen, um die Schmierung zu verbessern und
dadurch einem Anfressen der aufeinandergleitenden Flächen vorzubeugen. Auch in der
britischen Patentschrift 704 761 wird das Aufrauhen aufeinandergleitender Flächen
und das Anbringen von Überzügen, die die Schmierung aufeinandergleitender Flächen
verbessern, beschrieben. Nach der Erfindung wird bei Wälzlagern, die hohen Temperaturen
und schroffem Temperaturwechsel ausgesetzt sind, durch das Anrauhen aller Flächen
und Anbringen eines Überzuges in erster Linie ein Korrosionsschutz erhalten.
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Die damit verbundene Verbesserung der Schmierung der aufeinandergleitenden
oder abrollenden Flächen wird als willkommene Nebenerscheinung mit in Kauf genommen.
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Es ist zwar bei Gleitlagern seit langem bekannt, die Lagerfläche porös
auszubilden und diese Poren oder Unebenheiten mit leicht deformierbaren Gleitstoffen
(Weichmetalle, Graphit od. dgl.) auszufüllen, und zwar in der Weise, daß als eigentliche
Lauffläche ein netzförmiges Gerippe des aus hartem Material bestehenden Lagers dient,
zwischen dessen Rippen die Gleitstoffe in Form von Inseln eingebettet sind, um so
für eine Aufrechterhaltung eines Gleitfilmes zu sorgen. Es ist eine große Anzahl
verschiedener Verfahren bekannt, um solche selbstschmierenden Oberflächen bei Gleitlagern
herzustellen. Die Erfindung betrifft jedoch ausschließlich Wälzlager, bei denen
im Gegensatz zu Gleitlagern seit jeher das Bestreben dahin geht, die Wälzkörper
und deren Laufflächen möglichst glatt auszubilden und durch Polieren od. dgl. alle
Unebenheiten und Poren zu beseitigen.
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Im Gegensatz zu dem Gebiet der Gleitlager u. dgl. sind offenbar keine
Wälzlager bekanntgeworden, bei denen von der herrschenden Lehre, Wälzkörper und
Laufflächen von möglichst großer Oberflächengüte herzustellen, abgewichen worden
ist, mit Ausnahme der Wälzlager nach der deutschen Patentschrift 860 731. Bei dieser
Ausnahme, bei der die Wälzkörper bzw. Teile der Laufflächen aus selbstschmierendem
Sintereisen hergestellt sind, handelt es sich jedoch nur um Wälzlager für geringe
Beanspruchungen und Belastungen.
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Es ist zwar aus der deutschen Patentschrift 909 236 auch bereits ein
Verfahren zum Schmieren von Wälzlagern bekannt, die im hohen Vakuum arbeiten, wobei
Molybdändisulfid, Molybdäntellurid, Molybdänsellinid od. dgl. beziehungsweise Mischungen
von zweien oder mehreren dieser Stoffe als Schmiermittel verwendet werden sollen.
Ferner ist in der britischen Patentschrift 704 761 ein Verfahren beschrieben, um
bei metallischen Elementen eine aus Molybdändisulfid bestehende selbstschmierende
Oberfläche zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird auf einen Metallkörper, z. B. aus Stahl,
eine Lagerschicht aus Molybdän aufgebracht und diese Molybdänschicht sodann mit
Poren, Kerben oder Löchern versehen. Die so vorbereitete Schicht wird
sodann
einem chemischen Prozeß unterworfen, bei dem das Molybdän an seiner Oberfläche in
Molybdändisulfid übergeführt wird. Bei einem in der britischen Patentschrift 704
794 beschriebenen parallelen Verfahren wird auf den Lauf- bzw. Gleitflächen eines
Lagers eine selbstschmierende Schicht von Wolframdisulfid erzeugt, indem im Falle
von Lagern mit gleitender Reibung auf das Lagerelement z. B. durch Aufsintern eine
poröse Schicht von Wolfram aufgebracht wird, die durch chemische Einwirkung an ihrer
Oberfläche in Wolframdisulfid übergeführt wird. Bei Anwendung dieses Verfahrens
auf Wälzlager werden deren Laufflächen nicht porös gemacht, sondern völlig glatt
gelassen. Die Lagerteile werden in diesem Fall aus festem Wolfram hergestellt und
dieses dann an seiner Oberfläche durch eine chemische Reaktion in Wolframdisulfid
umgewandelt.
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Es ist weiter bekannt, Wälzlager für Ofenwagen oder ähnliche Verwendungszwecke
mit Graphit zu schmieren. Die bisher erhaltenen Betriebsergebnisse befriedigen jedoch
nicht, da Graphit an den Rollbahnen und Rollkörpern der normal mit einer hohen Oberflächengüte
ausgestatteten Wälzlager nur verhältnismäßig kurzzeitig haftet. Auch ist bei den
meisten der am Markt befindlichen Schmiermittel der in Frage kommenden Art der kolloidale
Graphit an Mineralöl gebunden.
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Bei einem in der USA.-Patentschrift 2 622 993 beschriebenen Verfahren
sollen die Gleitflächen von Stahlteilen zunächst einer gründlichen Reinigung durch
eine Säurebehandlung unterzogen werden. Danach wird auf diese Flächen MoS2 in Pulverform
aufgebracht und einem sehr hohen Druck bei hoher Temperatur ausgesetzt, und zwar
so lange (i bis 9 Stunden), bis sich eine feste Bindung zwischen dem Metall und
den Schwefelatomen des MoS2 ausgebildet hat.
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Nach einem anderen bekannten Verfahren gemäß der USA.-Patentschrift
2 341293 werden zu Schmierzwecken die Lagerteile, die bei gleitender bzw. drehender
Gleitbewegung in metallischem
Kontakt miteinander stehen (Kolbenringe
bzw.
Wellen und Lagerschale), aus stark graphithaltigem Eisen hergestellt.
Durch nachträgliche Atzung, bei
der die metallischen Bestandteile herausgeätzt
wer-
den, so daß die Graphiteinschlüsse anschließend aus
der
Oberfläche herausragen, erhalten die Lagerteile
eine rauhe Oberfläche.
Die Poren dieser rauhen
Oberfläche werden dann mit in einem
flüssigen Mit-
tel suspendierten kolloidalen Graphit ausgefüllt,
wobei
der Graphit aus dem flüssigen Mittel aus-
geflockt und in den Poren
gebunden wird. Das in
dieser Patentschrift angegebene Metall eignet sich
nicht
für die Zwecke der vorliegenden Erfindung und .soll daher auch nicht unter den beanspruchten
Schutz fallen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, aus Stahl bestehende Wälzlager, die
hohen Temperaturen und schroffem Temperaturwechsel ausgesetzt sind, mit
einem Korrosionsschutz zu versehen, um die Betriebssicherheit dieser Lager
gegenüber bekannten Lagern zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch, gelöst, daß sämtliche
Teile des betriebsfertig zusammengebauten Lagers eine durch Ätzung der Teile vor
oder nach dem Zusammenbau des Lagers erhaltene rauhe Oberfläche besitzen, deren
Poren in an sich bekannter Weise mit in einem flüssigen, leicht oder mäßig flüchtigen
Mittel suspendiertem kolloidalem Graphit ausgefüllt sind. Statt Graphit kann man
auch in suspendierter Form aufgebrachtes Molybdändisulfid od. dgl. verwenden.
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Als Ätzmittel kann eine 71/2prozentige Salpetersäure verwendet werden.
Ein geeignetes Mittel zur Suspendierung des kolloidalen Graphits ist Aceton.
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Der Unteranspruch ist nur im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch zu
betrachten. Die Erfindung ist zwar nur im Zusammenhang mit aus Stahl bestehenden
Wälzlagern beschrieben. Es ist jedoch ohne weiteres ersichtlich, daß sie auch bei
Wälzlagern aus anderen Metallen mit Vorteil angewendet werden kann, soweit diese
Metalle unter extremen Bedingungen eine stärkere Korrosionsneigung besitzen.