CH347393A - Verfahren zum Schmieren der Reibungsflächen von in einem Gehäuse eingeschlossenen Teilen - Google Patents

Description

  Verfahren zum Schmieren der Reibungsflächen von in einem Gehäuse     eingeschlossenen    Teilen    Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren  zum Schmieren von Teilen, die in einem wenn mög  lich ganz dichten, vorzugsweise mindestens wasser  dichten Gehäuse eingeschlossen sind. Wie man weiss,  wirft die Schmierung solcher Teile eine Grosszahl von  Problemen auf, besonders wenn es sich um fein  mechanische Teile in     Messinstrumenten    und Präzi  sionsapparaten wie Uhren handelt.  



  Besonders bei der wasserdichten automatischen  Uhr, deren Weiterentwicklung von der Industrie in  den letzten Jahren mit Erfolg betrieben wurde, sind  immer noch nicht alle mit der Schmierung zusam  menhängenden Probleme gelöst. Das derzeit verwen  dete Schmierverfahren, welches darin besteht, dass  man ein flüssiges Schmiermittel, also z. B. ein Öl,  auf die zu schmierenden, der Reibung ausgesetzten  Flächen anbringt, weist verschiedene Nachteile auf,  deren hauptsächlichste folgende sind:  1. Flüssige Schmiermittel zeigen     Alterungserschei-          nungen,    das heisst sie polymerisieren oder verharzen,  sie oxydieren oder verändern sich sonst durch atmo  sphärische Einflüsse und Reibungswärme, so dass sie  ihre Schmiereigenschaften mehr oder weniger rasch  verlieren;  2.

   Durch die Reibung entsteht stets ein gewisser  Abrieb, der vom flüssigen Schmiermittel an den rei  benden Flächen festgehalten wird, sich von dort  kaum entfernen lässt und so dort eine schmirgelnde  Wirkung ausübt, die innert mehr oder weniger kurzer  Frist zur Zerstörung der Reibungsflächen führt.  



  3. Es ist schwierig, das Schmiermittel zu erneuern,  so dass diese Arbeit durch Spezialisten, wenn nicht  gar durch den Fabrikanten auszuführen ist.  



  4. Bei flüssigen Schmiermitteln besteht meist die  Möglichkeit, dass sie von der Reibungsfläche weg  geschleudert werden oder wegfliessen können, wodurch    die Reibungsstelle ungenügend geschmiert wird,  andere Teile dagegen verschmiert und ungleich be  netzt werden.  



  Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung  bezweckt nun, die vorgenannten Nachteile nach  Möglichkeit zu beheben. Während es sich bei den  bisher angewandten Schmierverfahren meist um eine  hydrodynamische Schmierung handelt, betrifft die  vorliegende Erfindung eine     Grenzflächenschmierung,     das heisst es soll auf der zu schmierenden Fläche eine       reibungsvermindernde,    absorbierte Schicht erzeugt  und aufrechterhalten werden, die mono- oder mehr  molekular sein kann. Aus dem Buch      The        Friction          and        Lubrification    of     Solids     von F. P.     Bowden        and     D.

   Tabor (1950) ist es bekannt, den Einfluss .einer  durch die Fläche eines Festkörpers     adsorbierten    Gas  schicht festzustellen, die im allgemeinen den Rei  bungskoeffizienten zwischen zwei derartigen Flächen  sowie die Abnützung einer oder beider Flächen redu  ziert. Obwohl diese Wirkung der     adsorbierenden     Schichten in der Theorie schon längere Zeit bekannt  ist, wurde bis jetzt die industrielle Verwertung dieser       Schmierung    weder vorgeschlagen noch versucht, was  seinen Grund darin hatte, dass bis jetzt einerseits die  Schwierigkeiten der technischen Anwendung im Wege  standen und anderseits keine Notwendigkeit zur An  wendung gerade dieses Verfahrens gesehen wurde.

    In der Tat bereitete es grosse Schwierigkeiten, eine  solche Schmierschicht herzustellen, und eine weitere  Schwierigkeit bestand darin, die nötigen Massnahmen  zu treffen, damit eine solche     adsorbierte    Schicht sich  nach einer allfälligen Zerstörung wieder erneuern  konnte. Es wurde nun gefunden, dass sich gerade  dieses Schmierverfahren besonders für mechanische  Teile eignet, die in einem mehr oder weniger dichten  Gehäuse eingeschlossen sind, also z. B. zur Schmie-      rang der sich bewegenden Teile von wasserdichten  Uhren. Ausgedehnte Versuche haben auch gezeigt,  dass eine solche Schmierschicht den durch die Rei  bung verursachten Abrieb nicht ansammelt, so dass  sie nicht mit der Zeit zu einer Schmirgelschicht  wird.

   Aus dem Nachfolgenden ergibt sich, welche  Massnahmen getroffen werden können, um eine  solche Schmierschicht zu erzeugen und aufrechtzu  erhalten. Das Verfahren zum Schmieren der Reibungs  flächen von in einem Gehäuse eingeschlossenen  mechanischen Teilen nach dem vorliegenden Patent  ist dadurch gekennzeichnet, dass man in dem Gehäuse  eine bei der Arbeitstemperatur dieser Teile minde  stens teilweise verdampfende Substanz unterbringt,  deren Moleküle mindestens von den zu schmierenden       Flächen    der genannten Teile     adsorbiert    werden und  auf ihnen eine mindestens monomolekulare Schicht  bilden.  



  Als     verdampfbare    Substanz kann eine solche ver  wendet werden, die von der zu schmierenden     Fläche          chemisorbiert    oder eine, die von ihr physikalisch       adsorbiert    wird, und die einen der Arbeitstemperatur  der Teile und der Dichtigkeit des Gehäuses ange  passten Dampfdruck hat, der z. B. bei einer wasser  dichten Uhr unterhalb 600     Torr    liegen soll.

   Als Sub  stanzen eignen sich zu diesem Zweck unter anderem       Kohlenwasserstoffe.    Wenn die zu schmierenden Flä  chen eines Saphirs oder eloxierte     Aluminiumflächen     sind, also Flächen, die     amphoter    reagieren, so eignen  sich Stoffe mit polaren, basisch     wirkenden        Endgrup-          pen,    wie z. B. Amine,     Phosphine    und     Arsine.    Von  den ersteren wiederum haben sich besonders die       Hexylamine    für gewisse Zwecke als gut verwendbar       erwiesen.    Mit einigen Tropfen     n-Hexylamin    kann  z.

   B. ein irgendwo in einem wasserdichten Uhrgehäuse  untergebrachter Tampon befeuchtet werden. Da die  Substanz bei Zimmertemperatur einen Dampfdruck  von etwa 7,5     Torr    hat, verdampft sie teilweise und  bildet auf den zu schmierenden Flächen eine minde  stens monomolekulare Schicht, da sich die einzelnen  Moleküle mit ihren polaren, basisch wirkenden     End-          gruppen    auf ihr festsetzen werden. Diese Schicht       erneuert    sich dort aus der     Flüssigkeitsreserve    über  die Gasphase in kürzester Zeit, wo sie aus irgend  einem Grunde ein Loch erhalten hat.

   Da sie so dünn  ist, hat sie zwar eine ausgezeichnete Schmierwirkung,  jedoch nicht die     Fähigkeit,    abgeriebene Teilchen der       aufeinanderreibenden    Flächen festzuhalten, die sich  daher aus dem Lager fortbewegen können und das  Lager nicht angreifen. Als Material für den Tampon  eignet sich irgendein saugfähiger Körper, wie z. B.  Filz, Löschpapier, oder auch ein     Sinterkörper.     



  Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass es       möglich    ist, nach dem erfindungsgemässen Verfahren  eine Schmierung von in einem Gehäuse eingeschlosse  nen Teilchen zu erhalten, ohne dass man flüssige  Schmiermittel direkt auf die zu schmierenden Flächen  aufbringt, und infolgedessen kann man alle einleitend  genannten Nachteile der     flüssigen    Schmiermittel ver  meiden. Das erfindungsgemässe Verfahren hat des    weiteren den Vorteil, dass alle Flächen des Mechanis  mus praktisch trocken bleiben, wodurch z.

   B. die       Reglage-Eigenschaften    einer Uhr wesentlich verbes  sert werden, und dass automatisch eine Erneuerung  der     adsorbierten    Schichten     erfolgt.    Selbstverständlich  ist das erfindungsgemässe Verfahren nicht auf die  Verwendung einer flüssigen Substanz, wie z. B. des       Hexylamins,    beschränkt, sondern es können auch  andere Substanzen, die fest oder     gasförmig    sein kön  nen und deren Moleküle sich zur Bildung einer rei  bungsvermindernden Schicht     adsorbieren    lassen, ver  wendet werden.

   Besonders zur Schmierung von Flä  chen, die das     Hexylamin    nicht nur     chemisorbieren,     sondern mit ihm derart reagieren, dass sich Korro  sionsprodukte bilden, wie das bei     Cu    und     Cu-Legie-          rungen    der Fall ist, wird man eine andere Substanz  wählen.     Zweckmässigerweise    wird man als Schmier  mittel eine Substanz verwenden, deren Dampfdruck  unter 50     Torr    liegt, damit die Erneuerung allfällig  sich bildender Löcher der Schmierschicht aus der  Flüssigkeit oder der festen Phase über die gasförmige  Phase     gewährleistet    bleibt.

   Als weitere Substanzen  für das erfindungsgemässe Verfahren eignen sich eine  oder mehrere aus den folgenden Substanzen respek  tive Substanzgruppen:       Kohlenwasserstoffe    (z. B.     Pentan,        Hexan,        Heptan,          Oktan,        Nonan,    Dekan,     Undekan,        Dodekan,        Penten,     Hexen,     Hepten,        Okten,    Benzol,     Toluol,        Xylol,        Mesi-          tylen,        Tetramethylbenzol,

          Äthylbenzol,        Diäthylbenzol,          Triäthylbenzol,        Butylbenzol,        Amylbenzol,        Diamyl-          benzol,        Dibutylbenzol,        Methyläthylbenzol,        Methyl-          butylbenzol,        Methylpropylbenzol,        Äthylpropylbenzol,          Äthylbutylbenzol,        Amylnaphthalin,        Cyclopentan,          Cyclohexan,

          Cycloheptan,        Tetralin,        Dekalin    und       Pinen),    Kohlenwasserstoffgemische (wie z. B.     Kerosen,     Petroleum, Lampenpetroleum,     Terpenalin,        Siedegren-          zenbenzin,    Leichtbenzin,     Ligroin,        Gasolin,        Petrol-          äther,    Autobenzin, Heizöl, Rohöl, Dieselöl und  Paraffinöl),     halogenierte        Kohlenwasserstoffe    (z. B.

         n-Propylchlorid,        n-Propylbromid,        n-Propylfluorid,          n-Butylchlorid;        n-Butylbromid,        n-Butylfluorid,        Pentyl-          chlorid,        Pentylbromid,        Pentylfluorid        (=Amylfluorid),          Hexylchlorid,        Hexylbromid,        Hexylfluorid,        Heptyl-          chlorid,        Heptylbromid,        Heptylfluorid,

      Chlorbenzol,       Di-,        tri-,        tetrahalogenierte        Kohlenwasserstoffe,    Per  chloräthylen), Aldehyde, (z. B.     Önanthaldehyd,        Butyr-          aldehyd),        Ketone    (z. B.     Methyl-n-nonylketon),    Alko  hole (z. B.     Butanol,    Äthanol,     n-Amylalkohol    und       Benzylalkohol),    Fettsäuren (z. B.     Önanthsäure),    Ni  trile (z. B.     Propionitril,        Benzonitril),    Äther (z. B.

         Dibutyläther,        Diamyläther,        Dihexyläther,        Methyl-          dezyläther),    Ester (z. B.     Amylacetat,        Butylacetat,          Butylbutyrat,        Amylbutyrat,        Glykoldiformiat,        Propyl-          formiat,        Hexylacetat,        Äthyllactat,        Dibutyloxalat,        Di-          äthyloxalat,        Tributylborat,

          Triäthylborat    und     Äthyl-          acetat),        Thioaldehyde    (z. B.     Thioönanthaldehyd,        Thio-          butyraldehyd),        Thioalkohole    (z. B.     Butylmerkaptan),          Thioäther    (z. B.     Methyldezylthioäther    und     Diäthyl-          sulfid),        Thiocyanate    (z. B.     Äthylthiocyanat),        Isothio-          cyanate    (z.

   B.     Äthylisothiocyanat),    sowie     Amyl-,              Methyl-    und     Butyl- Cellosolve ,        Piperidin,        Propylen-          oxyd,    Schwefelkohlenstoff.  



  Es ist des weiteren zu bemerken, dass es, falls die  zu schmierenden Flächen nicht metallisch sind, son  dern z. B.     Flächen    von Edelsteinen, zweckmässig ist,  diese Flächen zuerst zu reinigen. Diese Reinigung  kann z. B. durch Erhitzen im Vakuum erfolgen, wor  auf man im selben Vakuum sich die erste     adsorbie-          rende    Schicht bilden lässt. Anderseits kann es zweck  mässig sein, zur Schmierung von Flächen gewisser  Materialien die Gegenwart von feuchter Luft auszu  nützen, um so eine     amphoter    reagierende Oberfläche  zu erhalten, von welcher die Moleküle mit polaren,  basisch wirkenden Endgruppen     chemisorbiert    werden  können.  



  Es wurde festgestellt, dass sich Stoffe, die einfach  gebaute Moleküle aufweisen, besser eignen als solche,  die aus komplizierter gebauten Molekülen bestehen.  Besonders günstig sind Stoffe, deren Molekül am  einen Ende eine freie     -SH-Gruppe    aufweist, wie z. B.  die     Merkaptane,    obwohl sich diese wegen ihres pene  tranten Geruches nicht überall verwenden lassen.

   Als  günstig und zweckmässig haben sich zur Schmierung  der Achsen und Lager wie der Ankerteile von Uhren  vor allem die     monohalogenierten        Kohlenwasserstoffe          (Propylchlorid,        Propylbromid,        Äthylbromid    usw.)  erwiesen sowie     Kerosen,        Xylol,        Dekalin    und     Mesi-          tylen.    Versuche haben gezeigt, dass     Achslager,    die  mit diesen Substanzen  über die Dampfphase ge  schmiert  waren, sowohl zu Beginn, wie auch nach  sehr langer Versuchszeit einen Reibungskoeffizienten  aufwiesen,

   der kleiner oder gleich gross war als der  jenige derselben Teile, wenn sie mit bestem     Uhrenöl     geschmiert waren.  



  Es ist natürlich nicht nötig, dass der mindestens  teilweise verdampfende Stoff in     flüssiger    Form in das  Gehäuse eingebracht wird. Er kann auch in fester    oder gasförmiger Form eingebracht werden und darf  selbstverständlich bei Arbeitstemperatur auch so weit  in Dampfform übergehen, dass nur noch eine mono  molekulare Schicht auf den Reibungsflächen gebildet  wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Schmieren der Reibungsflächen von in einem Gehäuse eingeschlossenen Teilen, da durch gekennzeichnet, dass man in dem Gehäuse eine bei der Arbeitstemperatur dieser Teile mindestens teilweise verdampfende Substanz unterbringt, deren Moleküle mindestens von den zu schmierenden Flä chen der genannten Teile adsorbiert werden und auf ihnen eine mindestens monomolekulare Schicht bilden. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man eine Substanz verwendet, deren Moleküle von den zu schmierenden Flächen chemisorbiert werden. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man eine Substanz verwendet, deren Dampfdruck bei der Arbeitstemperatur der mechanischen Teile unterhalb 600 Torr liegt. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man als Substanz einen Kohlen wasserstoff verwendet. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man als Substanz ein Amin ver wendet. 5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man als Amin Hexylamin ver- wendet. 6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das n-Hexylamin ver wendet.