CH441882A - Einrichtung zur Lagerung einer Welle - Google Patents

Description

      Einrichtung        zur        Lagerung        einer    Welle    Bei bekannten Lagereinrichtungen sind die Lager mit  Schalen aus     Holz    oder Gusseisen versehen und die Wel  le mit einer Nabe aus     Gusstahl,    welche in letzterer durch  Zwischenschaltung eines Flüssigkeitsfilmes zwischen  Schale und Nabe getragen wird, wobei dieser     Flüssig-          keitsfilm    aus Wasser oder einem anderen Flüssigkeits  system besteht, das mit hohem Druck oder ohne einen  solchen zugeführt wird.  



  Solche Lager zeigen wesentliche Nachteile; da sie  sich sehr schnell abnutzen, müssen sie etwa alle sechs  Monate erneuert werden, was mühsam und auch kost  spielig ist. Den Grund der raschen Abnützung sieht der  Erfinder darin, dass zwischen der Lagerschale und der  Wellennabe bei den bisher bekannt gewordenen Aus  führungen kein wahrer Flüssigkeitsfilm vorhanden war.  



  Es ist auch bekannt, dass mit genügendem Druckauf  wand Wasser oder ein anderes Flüssigkeitssystem in den  freien Raum, den Spalt zwischen der Lagerschale und  der     Wellennabe    geführt werden kann, um     dort    einen   wahren  Flüssigkeitsfilm zu bilden, aber alle diese  Methoden führten nicht zu dem gewünschten Resultat.  



  Gegenstand     vorliegender        Erfindung    ist eine Einrich  tung zur Lagerung einer Welle, gekennzeichnet durch  eine     Schale    aus     quellbarem    Material, mit einer Ringnut  im Mittelteil seiner Innenwandung und einem Paar Ring  nuten in beiden Manschettenteilen der Innenwandung,  wobei diese drei Ringnuten     miteinander    durch     eine    Viel  zahl schmaler, flacher, axial verlaufender Nuten verbun  den sind, die ebenfalls an der Innenwandung der Lager  schale verlaufen und unter einem bestimmten Winkel zur  Achsrichtung der Lagerschale, kurz bevor sie in die  Ringnuten der beiden Manschettenteile münden, abge  bogen sind,

   und wobei die Ringnut des     Mittelteiles    einen  Einlass aufweist, durch den Druckflüssigkeit     zuführbar     ist, und dadurch gekennzeichnet, dass die Welle mit ei  ner Nabe aus rostfreiem Material versehen ist, die an    ihrer Oberfläche gehont und innerhalb der Lagerschale  angeordnet ist.  



  Durch diese Ausbildung der Lagereinrichtung wird  zwischen der Lagerschale und der Wellennabe Schmier  mittel unter genügendem Druck gehalten.  



  Es muss vermieden werden, dass die Lagerschale aus  einem metallischen Material gefertigt ist. Eine metallische  Lagerschale     müsste    entweder von der     Doppelschlitzart     oder von der integralen Art sein. Wenn die Lagerschale  von der     Doppelschlitzart    ist, würde es nicht möglich sein,  die Flüssigkeit zwischen der Lagerschale und der Wel  lennabe unter genügendem Druck zu halten, da sie na  türlich durch die feine Spaltöffnung auslaufen würde.

    Wenn die Lagerschale dagegen von der integralen Art  ist, würde der innere Durchmesser substantiell breiter  sein müssen als der äussere Durchmesser der Wellen  nabe, um dieser letzteren die Einführung in den Füh  rungsausschnitt glatt zu gestalten, aber ein solcher     lich-          ter    Raum zwischen der Lagerschale und der Wellennabe  würde es natürlich unmöglich machen, die Flüssigkeit da  rin unter genügendem Druck zu halten.  



  Dagegen hat der Erfinder eine Lagerschale von der  integralen Art aus einem quellenden Material, wie z. B.  einem synthetischen Harz, gefertigt. Die Lagerschale aus  quellendem Material gestattet nicht nur, die Wellennabe  bei substantiell enger lichten Öffnung leicht und glatt in  die Lagerschale     einzuführen    und auch die Schmierflüs  sigkeit     unter    genügendem Druck zu halten ; die Stärke  des Flüssigkeitsfilmes wird nun auch immer mehr erhöht  entsprechend der Verringerung der lichten Öffnung, da  die Lagerschale im Kontakt mit der Flüssigkeit quillt.  Dies will aber nicht immer bedeuten, dass das so zwi  schen die Lagerschale und die Wellennabe eingefüllte       Schmiermittel    mit substantieller Gleichförmigkeit und  vollkommener Kontinuität über diese verteilt ist.

   Die ge  wünschte Wirkung wird nicht erreicht, wenn der Flüs-           sigkeitsfilm    nicht mit substantieller Gleichförmigkeit und  vollkommener Kontinuität überall     verteilt    und zusätzlich  überall unter genügendem Druck gehalten wird.  



  Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes  zeigt       Fig.    1 im     Längsschnitt,    ein     Antriebswellenlager    ;       Fig.    2 ist ein Querschnitt nach     Fig.    1 ;       Fig.    3 zeigt eine Einzelheit der beiden Manschetten  teile üblicher Bauart;       Fig.    4 veranschaulicht eine     erfindungsgemäss    ver  besserte Konstruktion der Manschettenteile ;       Fig.    5 ist ein Aufriss längsgeschnitten einer erfin  dungsgemäss ausgerüsteten Pumpe, und       Fig.    6 zeigt vergrössert die hier interessierenden  Hauptteile nach     Fig.    5.

    



  Die     Bauart    nach     Fig.    1-3 wurde für Baggerwellen  angewendet. Die Konstruktion nach     Fig.    4 entspricht  allen Erwartungen,     d.h.    sie besitzt wesentlich grössere  Lebensdauer als bisher bekannte Bauarten.  



  In der Zeichnung     (Fig.    1) ist eine     Stahlgussnabe    mit  B bezeichnet, sie ist auf eine Antriebswelle, die im  Schmutzwasser arbeitet, aufgeschrumpft. Diese Wellen  nabe ist danach gehont und verchromt. Währenddessen  wurde die Lagerschale A aus Phenolharz so hergestellt,  dass eine Ringnut A. und ein Paar Ringnuten<B>As,</B>     A3     im Mittelteil     (A2)    und zu beiden Seiten der Manschet  ten     (A#;    A;

  ) vorgesehen wurden, und zwar an der In  nenwandung der Lagerschale A, während dort     ausser-          dem    eine     Vielzahl    flacher     Axialnuten        A4    vorgesehen  sind     (Fig.    1), welche die drei Ringnuten A.,<B>Ass,</B>     A3    mit  einander verbinden     (Fig.    3).  



  Die mittlere Ringnut     A.,    ist mit einem Einlasskanal  oder Bohrung     A1    für Druckwasser verbunden, das von  einer Quelle ausserhalb gespeist wird.  



  Der Erfinder brachte ein solches Lager an der Saug  kopf-Schneidewelle eines Baggers an. Ohne Reparatur  oder Erneuerung hat es 3 Jahre lang gehalten. Ein be  merkenswertes Ergebnis im     Vergleich    mit entsprechen  den bekannten Lagern mit Lagerschalen aus Gusseisen  in Verbindung mit auf der Welle aufgeschrumpften       Stahlgussnaben,    die nur wenige Monate hielten, und  nahtlose aus Spezialgummi     hergestellte    Lager nutzten  sich innerhalb eines Jahres ab.  



  Bei einer Inspektion zum Überholen nach einjähriger  Laufzeit wurde festgestellt,     dass    die Lagerschale A im  Mittelteil rundherum nicht abgenutzt war,     d.h.        dort,    wo  die     flachen        Axialnuten        A4    vorgesehen sind; jedoch war  eine erhebliche Abnutzung an den beiden Manschetten  teilen bei     A5,    dort wo keine     Axialnuten        A4    vorhanden  sind, um einen Flüssigkeitsfilm bei ausreichendem Druck  aufrecht zu erhalten, festzustellen.  



  Der     Erfinder    untersuchte diese Abnutzung bei     A5     an fünf Einheiten. Dabei wurde den Modellen Wasser  unter genügendem Druck zugeführt und festgestellt, wie  das Wasser durch den freien Raum, Spalt zwischen den  Manschettenteilen     A5    der Lagerschale A und der Wel  lennabe B, während die Welle umlief, austrat. Dabei  wurde gefunden, dass nur eines der Modelle Wasser in  einem Ringfilm austreten liess, während aus allen ande  ren das Wasser in Bündeln kam, was der Lage der be  nachbarten schmalen     Axialnuten        A4    entsprach     (Fig.    3),  obwohl solche Nuten an den Stellen     A5    nicht vorhanden  waren.

   Dieser Versuch     lehrte,    dass die Manschettentei  le     A5    an ihrer Oberfläche einer Bearbeitung höchster  Präzision bedürfen, um auf ihr einen wahren Flüssig-         keitsfilm    zu bilden und     unvermeidlich    zur Abnützung  führen,     falls    der Film auf     A5    nicht gebildet ist.  



  Die erwähnte Inspektion ergab, dass die Lagerschale  A am Mittelteil der Innenwandung, wo die     Axialnuten          A4    vorhanden sind, rundherum nicht abgenutzt war,  d. h. es war ein   wahrer Flüssigkeitsfilm   zwischen der  Lagerschale A und der Nabe B im Mittelteil gebildet  worden, obwohl sie an der Oberfläche nicht mit so hoher  Präzision     gefertigt    war. Dieser Tatsache Rechnung tra  gend, verbesserte der Erfinder die Manschettenteile     A5     so, dass dort ein   wahrer Flüssigkeitsfilm   über die  Oberfläche gebildet wurde, obwohl diese nicht     feinst-          bearbeitet    war.

   Zu diesem Zwecke wurde den     Axialnu-          ten        A4    eine im Winkel abgebogene Form an der Stelle,  wo sie in die Ringnuten     A3        A3    münden, gegeben     (Fig.    4).

    Der     Flüssigkeitsstrom    fliesst dann in die Ringnut     A3     mit dem oben beschriebenen vorgegebenen Winkel, wäh  rend seiner Zirkulation längs der Ringnut     A3    aus und  bildet über dem Manschettenteil     A5    auch dort, wo kei  ne     Axialnuten        A4    vorhanden sind, einen Flüssigkeits  film,     während    die Flüssigkeit aus den     Axialnuten    A4  flutet, um einen solchen     Film    im Mittelteil der Schale  zu bilden.  



  Weitere 5 Versuchsbeispiele nach     Fig.    4 bewiesen  das.  



  Das erfindungsgemässe Lager wurde in einem Bagger  und einer Sandpumpe eingebaut. Testuntersuchungen       bestätigten    innerhalb dreier Jahre keine spürbare Ab  nutzung. Das rechtfertigt den Schluss, dass zwischen La  gerschale und Wellennabe stets ein wahrer Flüssigkeits  film vorhanden war, mit anderen Worten: Lagerschale  und Wellennabe sind miteinander nicht in unmittelbare  Berührung gekommen.    Der   wahre Flüssigkeitsfilm   wurde zwischen die  sen beiden Elementen immer aufrecht erhalten.

      Das Kombinationsergebnis zweier Effekte: einmal,  dass der Film zwischen der Lagerschale A und der Wel  lennabe B mittels Flüssigkeit ausreichend hohen     Druk-          kes    gebildet aus den flachen     Axialnuten        A4        rund    um den       Mittelteil    der inneren     Lagerschalewandung        ausfliesst    und  ebenso auch aus der Ringnut     A3    in die beiden Man  schettenteile     A5,    während die Flüssigkeit längs der Nut       A3        zirkuliert;

      zum anderen, dass der wahre Flüssigkeits  film über eine genügend glatte Oberfläche der Wellenna  be B fliesst während der Spalt zwischen der Lagerschale  A und der Wellennabe B klein gehalten wird, weil letz  tere aus     quellbarem    Material, z. B. Fiber enthaltendem  Phenolharz, gebildet ist, das sogar im Falle von direktem  Kontakt mit letzterer in solchem Gleitkontakt mit die  ser bleibt, dass der Flüssigkeit der Durchtritt möglich ist,  um den Film stetig aufrecht zu erhalten.  



       Fig.    5 und 6 zeigen ein Pumpengehäuse 1 mit einem  Lager 2 erfindungsgemässer Bauart. Das Gehäuse 1 und  das Lager 2 haben ein gemeinsames Bett 3. Das Lager  gehäuse 4 des Lagers 2 ist mit einer Stopfbüchse 5 am       rechten    Ende versehen. Diese ist mittels einer Packung  7 und einem Flansch 8 wasserdicht gemacht. Die Ring  nut     A3    im rechten Manschettenteil der Lagerschale A  ist mit einem     Druckflüssigkeitsauslass    6 versehen, un  mittelbar oder soweit vorhanden zu einem Tank. An den  Auslass 6 ist ein     Auslassrohr    6' angeschlossen. Das Ge  häuse 4 des Lagers 2 weist einen ringförmigen     Stossdämp-          fer    9 am Vorderende auf.

   Dieser ist elastisch und be  steht z. B. aus Gummi. Sei zentraler Teil ist gegenüber      dem Gehäuse 4 des Lagers 2 mit     Schraubenbolzen    12  abgedichtet unter Zwischenschaltung einer Unterlag  scheibe 10, während sein peripherer Teil unmittelbar  an den Flansch 1' des Pumpengehäuses 1 dicht     an-          schliesst.    Das erfolgt unter Anwendung einer Unterlag  scheibe 11 mittels Schraubenbolzen 13.  



  Bei den üblichen     Einzel-Saug-Pumpen    ist zwischen  Pumpengehäuse 1 und der Radwelle 14 ein Wasser ab  dichtendes Glied vorgesehen mit dem Ergebnis, dass  dort ein beträchtlicher Abstand zwischen dem Schaufel  rad 15 und dem Wellen- oder     Achslager    2 gegeben ist.  Diese Bauart wird unweigerlich dazu führen, dass die  Welle 14 schlägt, was ein     Lecken    in der Stopfbüchsen  packung verursachen wird. Diese muss also fester abge  dichtet werden, was der Welle schadet oder     Kavitations-          erscheinungen,    die für den Wirkungsgrad unerwünscht  sind, mit sich bringt.

   Diese Nachteile überwindet das  dargestellte Lager, weil     dort    die Welle 14 unmittelbar  an das Schaufelrad angeschlossen ist, ohne Zwischen  schaltung eines besonderen wasserabdichtenden Gliedes.  Zufolge dieser Ausbildung läuft die Welle mit geringster  Friktion, weil die Systemflüssigkeit zwischen Welle und  Lager geölt ist. Daher gewährleistet die Pumpe einen  zuverlässigen Lauf, bei ausreichend hohem Wirkungs  grad ohne Lecken, was besonders bei Förderung che  mischer Flüssigkeiten von Bedeutung ist. Das Lager ist  auch für Doppelsaugpumpen anwendbar.  



  Das erfindungsgemässe Lager lässt sich mit Erfolg  verwenden für     Antriebwellen    kleiner tragbarer Pumpen  ebenso wie für grosse Sternrohre von Gefässpropellern  gleich für welche Flüssigkeiten, Wasser, Seewasser,  Schmutzwasser,     chemische    Flüssigkeiten oder derglei  chen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Lagerung einer Welle, gekennzeich net durch eine Schale (A) aus quellbarem Material, mit einer Ringnut (A2) im Mittelteil seiner Innenwandung und einem Paar Ringnuten (A3, A3) in beiden Man schettenteilen der Innenwandung, wobei diese drei Ring nuten miteinander durch eine Vielzahl schmaler, flacher, axial verlaufender Nuten (A4) verbunden sind, die eben falls an der Innenwandung der Lagerschale verlaufen und unter einem bestimmten Winkel zur Achsrichtung der Lagerschale (A), kurz bevor sie in die Ringnuten (A3) der beiden Manschettenteile münden, abgebogen sind, und wobei die Ringnut (A) des Mittelteiles einen Einlass (A<B>)</B> aufweist,

   durch den Druckflüssigkeit zu führbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle mit einer Nabe (B) aus rostfreiem Material versehen ist, die an ihrer Oberfläche gehont und innerhalb der Lager schale (A) angeordnet ist. UNTERANSPRUCH Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das Lagergehäuse (4) mit einer Stopf büchse (5, 7, 8) an seinem hinteren Ende (rechts Fig. 5, 6) ausgerüstet ist und dass die Ringnut (A) im hin teren Manschettenteil der Lagerschale (A) mit einem Auslass (6) für die Druckflüssigkeit versehen ist und dass das Gehäuse (4) an der Vorder- bzw. Stirnseite mit dem Flansch (1') des Pumpengehäuses (1) unter Zwi schenschaltung eines Stossdämpfers (9) verbunden ist.