Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
FLUID BEARING AND WET ROTOR PUMP COMPRISING SUCH A BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/166041
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fluid bearing (1), comprising two mutually corresponding friction partners (3, 4). At least one friction partner (3) comprises an alloy (9) and a coating (8) arranged thereon, the electrochemical potential of the alloy (9) being higher than the electrochemical potential of the coating (8).

Inventors:
KURSAWE, Serge (Boggasse 21, Uttenreuth, 91080, DE)
SCHOLZ, Wolfgang (Im Windegut 9, Neuhäusel, 56335, DE)
HAAG, Bertram (Tragelhöchstädt 12, Uehlfeld, 91486, DE)
Application Number:
DE2019/100006
Publication Date:
September 06, 2019
Filing Date:
January 07, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
F04D29/02; F04D29/047; F16C17/10; F16C33/04; F16C33/10; F16C33/12
Foreign References:
JP2003343481A2003-12-03
US20170058616A12017-03-02
EP2103711A12009-09-23
US20090052822A12009-02-26
DE102013004339A12014-09-18
DE102011077556A12012-12-20
DE102013004339A12014-09-18
DE102016210507A12017-12-14
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Hydrodynamisches Gleitlager (1 ), aufweisend zwei miteinander korrespondie- rende Reibpartner (3, 4), wobei mindestens ein Reibpartner (3) eine Legierung (9) und eine darauf angeordnete Beschichtung (8) aufweist, wobei das elektro- chemische Potential der Legierung (9) höher ist als das elektrochemische Po- tential der Beschichtung (8).

2. Hydrodynamisches Gleitlager (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beide Reibpartner (3, 4) aus einem nichtrostenden Material hergestellt sind.

3. Hydrodynamisches Gleitlager (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (D) der Beschichtung (8) zwischen 3 pm und 20 pm, insbesondere zwischen 5 pm und 10 pm, bevorzugt 7 pm beträgt.

4. Hydrodynamisches Gleitlager (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (8) Kohlenstoffschichten, insbesondere amorphe Kohlenstoffschichten oder CVD-Diamantschichten, ent- hält.

5. Hydrodynamisches Gleitlager (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (8) einen Gleitlack enthält.

6. Hydrodynamisches Gleitlager (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beschichtete Reibpartner (3) als Lager- buchse ausgebildet ist.

7. Hydrodynamisches Gleitlager (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse (3) als Umformteil ausgeführt ist.

8. Hydrodynamisches Gleitlager (1 ) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse (3) an der dem anderen Reibpartner (4) zugewandten Fläche (7) und an einer Stirnseite (6) beschichtet ist.

9. Hydrodynamisches Gleitlager (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Reibpartner (3) komplett beschichtet ist.

10. Nassläuferpumpe (2), insbesondere Heizungspumpe oder Wasserpumpe, mit einem hydrodynamischen Gleitlager (1 ) nach den Ansprüchen 1 bis 9.

Description:
Hydrodynamisches Gleitlager sowie Nassläuferpumpe mit einem solchen Gleitlager

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Gleitlager sowie eine Nassläuferpumpe, insbesondere Heizungspumpe oder Wasserpumpe, mit einem solchen hydrodynami- schen Gleitlager.

Allgemein weisen Gleitlager zwei sich relativ zueinander bewegende Teile auf, die aufeinander gegen den durch Gleitreibung verursachten Widerstand gleiten. Zwischen den beiden relativ zueinander bewegenden Teilen des Gleitlagers befindet sich ein Schmierfilm, der unter Druck gesetzt werden muss, um die Kontaktflächen der beiden Teile gegen die Lagerkraft zu trennen. Gleitlager werden diesbezüglich in hydrodyna- mische und hydrostatische Gleitlager unterteilt. Bei hydrostatischen Gleitlagern wird der Druck in der tragenden Schmierfilmschicht durch eine externe Pumpe erzeugt.

Das heißt, dass bereits bei minimalen Geschwindigkeiten das hydrostatische Gleitla- ger sehr reibungsarm läuft. Im Vergleich dazu wird bei hydrodynamischen Gleitlagern der Druck durch die beiden zueinander bewegten Teile selbst erzeugt. Das bedeutet, dass beim Anlaufen oder Auslaufen der Bewegung nicht genügend Druck in der Schmierfilmschicht erzeugt werden kann, so dass eine Mischreibung entsteht. Das heißt, dass die Kontaktflächen der beiden zueinander bewegenden Teile teilweise di- rekt in Kontakt stehen ohne die schützende Schmierfilmschicht, wodurch ein hoher Verschleiß zustande kommt.

In der DE 10 2011 077 556 A1 ist ein Gleitlager mit einem rotierenden Reibpartner und einem Gegenlaufpartner offenbart. Dabei ist entweder der Reibpartner oder der Gegenlaufpartner mit einem Hartstoff beschichtet, so dass die Reibung im hydrody- namischen Zustand reduziert und die Verschleißfestigkeit im Mischreibungsbetrieb er- höht wird.

In der DE 10 2013 004 339 A1 ist ein Pumpenaggregat mit einem Gleitlager offenbart. Das Gleitlager ist entweder vollständig aus einem tribologisch wirksamen Kunststoff hergestellt oder nur der das Gleitlager bildende innere Bereich ist eine Schicht aus ei- nem tribologisch wirksamen Material. Das Gleitlager weist eine Welle sowie einen La- gerträger auf. Der Lagerträger kann dabei beschichtet sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein rationeller herstellbares hydrodynami- sches Gleitlager mit einer erhöhten Lebensdauer aufzuzeigen.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird das im Anspruch 1 angegebene hydrodynamische Gleitlager und in Anspruch 10 eine Nassläuferpumpe mit einem sol- chen hydrodynamischen Gleitlager vorgeschlagen. Optionale vorteilhafte Ausgestal- tungen der Erfindung ergeben sich ganz oder teilweise aus den abhängigen Ansprü- chen.

Das erfindungsgemäße hydrodynamische Gleitlager weist zwei miteinander korres- pondierende Reibpartner auf, wobei mindestens ein Reibpartner eine Legierung und eine darauf angeordnete Beschichtung aufweist, wobei das elektrochemische Potenti- al der Legierung höher ist als das elektrochemische Potential der Beschichtung.

Dadurch wird beispielsweise Lochfraßkorrosion an dem beschichteten Reibpartner vermieden, dass wiederum die Verschleißbeständigkeit und somit auch die Lebens- dauer des hydrodynamischen Gleitlagers erhöht.

Vorzugsweise sind beide Reibpartner aus einem nichtrostenden Metall hergestellt. Zum Beispiel kann rostfreier Stahl mit einem Chromgehalt von mindestens 13 Mas- sen-% verwendet werden. Insbesondere kommt austenitischer Chrom-Nickel-Stahl, wie Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4301 oder ein Stahl mit einem ähnlich hohen Chromgehalt (17,5 bis 19,5 Massen-%), in Betracht.

Die Schichtdicke der Beschichtung beträgt vorzugsweise zwischen 3 pm und 20 pm, insbesondere zwischen 5 pm und 10 pm. Beispielsweise beträgt die Schichtdicke der Beschichtung 7 pm.

Ferner enthält die Beschichtung beispielsweise Kohlenstoffschichten, insbesondere amorphe Kohlenstoffschichten oder CVD-Diamantschichten. Die Abkürzung CVD steht für Chemical Vapour Deposition (chemische Gasphasenabscheidung). Amor- pher Kohlenstoff wird häufig auch als Diamond-like Carbon (DLC) oder diamantähnli- cher Kohlenstoff bezeichnet. Die Beschichtung kann beispielsweise nach dem Verfah- ren, das in der DE 10 2016 210 507 A1 bereits von der Anmelderin offenbart ist, her- gestellt sein. Alternativ enthält die Beschichtung einen Gleitlack. Unabhängig davon, ob die Beschichtung Gleitlack oder Kohlenstoffschichten aufweist, kann die Beschich- tung dabei ein- oder mehrlagig ausgeführt sein.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der beschichtete Reibpartner als Lager- buchse ausgebildet. In dieser Ausführungsform stellt der andere Reibpartner eine Welle dar. Die Lagerbüchse ist dabei vorzugsweise als Umformteil ausgeführt. Bei- spielsweise ist die Lagerbüchse an der dem anderen Reibpartner zugewandten Flä- che und an einer Stirnseite beschichtet. Das heißt, dass das erfindungsgemäße hyd- rodynamische Gleitlager zusätzlich eine axiale Anlauffläche aufweist, mit der Axial- kräfte übertragen werden können.

In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der eine Reibpartner, vorzugs- weise die Lagerbüchse, komplett beschichtet.

Die erfindungsgemäße Nassläuferpumpe, insbesondere Heizungspumpe oder Was- serpumpe, zeichnet sich dadurch aus, dass sie ein hydrodynamisches Gleitlager, wie oben beschrieben aufweist. Der Schmierfilm des hydrodynamischen Gleitlagers ent- spricht dem Medium, das durch die Nassläuferpumpe gefördert wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen und Wirkungen auf der Ba- sis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:

Figur 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydrody- namischen Gleitlagers in Schnittansicht,

Figur 2 ein beispielhafter Schichtaufbau des beschichteten Reibpartners eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Gleitlagers. ln allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

In der Fig. 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydro- dynamischen Gleitlagers 1 in Schnittansicht dargestellt. Das hydrodynamische Gleit- lager 1 ist hier in einer nicht weiter dargestellten Nassläuferpumpe 2 integriert.

Das hydrodynamische Gleitlager 1 weist zwei miteinander korrespondierende Reib- partner 3, 4 auf. Der erste Reibpartner 3 ist als Lagerbüchse ausgebildet, während der zweite Reibpartner 4 eine Welle darstellt. Beide Reibpartner 3, 4 des hydrodynami- schen Gleitlagers 1 sind hier aus einem rostfreien Stahl hergestellt.

Die Lagerbüchse 3 ist hier als Umformteil ausgebildet und weist eine zylindrische Form mit einem an einer Stirnseite der Lagerbüchse 3 ausgebildeten Flansch 5 auf. Die flanschseitige Stirnseite der Lagerbüchse 3 stellt eine axiale Anlauffläche 6 für Teile der Nassläuferpumpe 2 dar, um Axialkräfte zu übertragen.

In der dargestellten Ausführungsform ist die Lagerbüchse 3 komplett legiert. Ferner ist die Lagerbüchse 3 des hydrodynamischen Gleitlagers 1 an der der Welle 4 zuge- wandten Fläche 7 sowie an der axialen Anlauffläche 6 beschichtet. Die Beschichtung 8 besteht in dieser Ausführungsform aus amorphen Kohlenstoffschichten.

In der Fig. 2 ist der Schichtaufbau des beschichteten Reibpartners 3 in einer

Schnittansicht dargestellt. Der beschichtete Reibpartner 3 ist hier die Lagerbüchse des hydrodynamischen Gleitlagers 1. Die Lagerbüchse 3 ist aus einem rostfreien Stahl hergestellt und weist eine Legierungsschicht 9 auf. Auf der Legierung 9 ist eine Beschichtung 8 aufgebracht, die eine Schichtdicke D von 7 pm aufweist. Die Legie- rung 9 weist dabei ein höheres elektrochemisches Potential auf als die Beschichtung 8, wodurch Lochfraßkorrosion vermieden wird. Bezuqszeichenliste

1 Gleitlager

2 Nassläuferpumpe

3 erster Reibpartner, Lagerbüchse

4 zweiter Reibpartner, Welle

5 Flansch

6 axiale Anlauffläche

7 Fläche

8 Beschichtung

9 Legierung

D Schichtdicke