Gleitlager bei Zahnradpumpen

Was ist ein Gleitlager?

Das Gleitlager sitzt im Gehäuse der Pumpe und nimmt die Zahnradwelle auf, um dieser bei Rotation Stabilität zu geben und eine verschleißarme Drehung zu gewährleisten. Erreicht wird dieses durch den Aufbau des hydrodynamischen Schmierfilms, der die durch den Differenzdruck entstehende Wellenlast aufnimmt.

Bei Zahnradpumpen werden pro Zahnradwelle zwei Lager eingesetzt. Jeweils eins vor und eins hinter dem Zahnkranz. Die Lager sind im Gehäuse eingelassen. Insgesamt besitzt die Zahnradpumpe 4 Lagerbuchsen. Die Lager werden gegen Verdrehung durch den Einsatz einer Passfeder bzw. einer Verdrehsicherung geschützt.

Landscape

Was versteht man unter fördermedium-geschmierten Gleitlagern?

Unter fördermedien-geschmierten Gleitlagern versteht man Lager, die durch das geförderte Fluid geschmiert werden und so keiner gesonderten Schmierung durch zusätzliche Schmierstoffe, wie Fette oder Öle bedürfen. Um den Kontakt von Lagerbohrung und rotierendem Wellenzapfen zu vermeiden, muss das geförderte Medium einen entsprechenden Tragfilm ausbilden können.

Landscape

Wie funktioniert ein medium-geschmiertes Gleitlager?

Die Schmierung des Gleitlagers erfolgt durch einen Teil des Produktstroms. Dieser Lagerschmierstrom stellt zwar einen Verluststrom dar, ist aber zum einen mit einem Anteil von etwa 1% vom Hauptproduktstrom verhältnismäßig klein und wird zum anderen für eine zuverlässige Funktion der Pumpe zwingend benötigt. Der von der Pumpe aufgebaute Druck schiebt/drückt das Fördermedium in und durch die Gleitlager, von dort zirkuliert das Fördermedium durch Nuten und Bohrungen zurück zur Saugseite in den Hauptproduktstrom. Der Lagerschmierstrom ist proportional zum Differenzdruck, daher ist unbedingt auf einen der Viskosität angepassten Mindestdifferenzdruck beim Betrieb der Zahnradpumpe zu achten. Andernfalls findet kein ausreichender Medienaustausch in den Gleitlagern mehr statt und es kann aufgrund von Überhitzung oder und/oder zu starker Scherung des Schmierfluids zum Anlaufen der Wellenzapfen in den Gleitlagern bis hin zum Ausfall der Pumpe kommen.

Extra eingebrachte Kanäle und Nuten im Lager unterstützen zudem bei hochviskosen Fluiden die Lagerschmierung zusätzlich. Im Normalfall reicht bei niedrigviskosen Fluiden die zylindrische Lagerbohrung aus, um einen ausreichend tragfähigen Schmierfilm aufzubauen. Wichtig bei den niedrigviskosen Medien ist die Auswahl des richtigen Lagerspiels. Bei hochviskosen Medien ist das Lagerspiel zu vernachlässigen. Durch die Rotation der Zahnradwellen im Lager verteilt sich das Fluid entlang der Rotationsrichtung. An der Verengung des Spaltes entsteht ein Druck, der die Welle anhebt und durch deren Rotation das Medium mitgeschleppt und so für eine Schmierung gesorgt wird. Es bildet sich der benötigte hydrodynamische Schmierfilm aus.

Die Schmierfilmstärke ist abhängig von:

  • Der Drehzahl
  • Der Viskosität
  • Der Lagerlast (Drucklast, die das Lager aufnehmen muss)
  • Der Lagergeometrien (Schmiertaschen, Lagerspiele)

Weitere Lagertechnologien