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Verfahren zur Herstellung ölfreier Doppelstein-Spurlager mit einer
zwischen den beiden Lagersteinen liegenden Stahlkugel für Elektrizitätszähler Elektrizitätszähler
werden für eine bestimmte Nennstromstärke gebaut, die zu 10019/o angenommen wird.
Die in letzter Zeit üblich gewordene Erweiterung des Meßbereichs bis 700 1%, schließt
eine wesentliche Erhöhung der Meßgenauigkeit in sich, da die Anlaufbedingungen und
Kleinlastfehler nicht geändert werden. Die Erhöhung des Meßbereichs führt zu einer
Verkleinerung der Ankerdrehzahl und des Drehmomentes. Damit der zulässige Kleinlastfehler
nicht überschritten wird, müssen die auf den Zähleranker wirkenden Reibungskräfte
entsprechend reduziert werden. Außerdem müssen diese Reibungskräfte wesentlich konstanter
gehalten werden als früher.
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Eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich der Reibungsverhältnisse
wurde durch Einführung der sogenannten Doppelstein-Spurlager erzielt, bei denen
eine lose Kugel zwischen zwei Lagersteinen läuft. Eine Schwierigkeit bietet dabei
aber immer noch das Problem der Schmierung. Bei Verwendung von öl
als Schmiermittel
in Doppelstein-Spprlagern für Elektrizitätszähler ist wegen der durch Eindickung
und Verharzung bedingten zeitlichen Veränderung des öles eine Konstanthaltung der
Reibung auf längere Dauer praktisch nicht möglich.
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.. Es sind bereits Versuche bekanntgeworden, bei Lagern der genannten
Art ohne ölung auszukommen. Dann bleibt zwar bei Verwendung gehärteter und polierter
Stahlkugeln die Reibung lange Zeit kon-' .stant, ist aber von vornherein für hohem
Ansprfiche nicht niedrig genug, und außerdem neigen 'di# durch keinen Schmiennittelfilm
geschützten-Kugelfi #gpm Korrodieren.
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Einen Ausweg aus diesen Schwierigkeiten scheint ein bekannter Vorschlag
zu bieten, wonach solche Teile, die ohne Wartung längere Zeit bei geringer und zeitlich
konstanter Reibung auf anderen Teilen laufen sollen, mit einer Trockenschmierschicht
von außerordentlich geringer Dicke, gegebenenfalls nur von Moleküldicke, zu überziehen
sind.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Versuch, auf den bisher bei Doppelstein-Spurlagern
üblichen Kugeln aus gehärtetem Stahl eine dauerhafte Trokkenschmierschicht dadurch
zu erzeugen, daß diese Kugeln in einer Poliertrommel unter Zusatz des feinpulverisierten
Trockenschmiermittels gerollt werden, nicht zu dem gewünschten Erfolg führt. Mit
einer Trockenschmierschicht überzogene Kugeln aus gehärtetem Stahl werden leicht
an kleineren und größeren Stellen wieder blankgescheuert und korrodieren dann an
den blankgewordenen Stellen. Auch wenn man an Stelle von Kugeln aus gehärtetem Stahl
unter Zusatz eines feinpulverisierten Trockenschmiermittels bis zur Erzielung einer
auf ihrer Oberfläche festhaftenden Schicht des Trockenschmiermittels gerollt werden.
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Nach der Erfindung wird die in der angegebenen Weise erzeugte, festhaftende
Trockenschmiermittelschicht durch längeres, insbesondere etwa 48 Stunden dauerndes
Rollen der Kugel in einer anderen Poliertrommel ohne Zusatz eines Schmiermittels
verdichtet und anschließend von noch lose an ihr anhaftenden Teilchen des Trockenschmiermittels
durch Utraschallbehandlung der Kugeln in einem nichtpolaren Lösungsmittel befreit.
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Das Rollen von Kugeln oder sonstigen geeigneten Teilen in einer Poliertrommel
oh#ne. Zusatz eines Schmiermittels ist an sich bekannt. Man erreicht damit eine
besonders glatte Oberfläche, und zwar weniger dadurch, daß die Oberfläche durch
das Rollen geschliffen wird, als vielmehr dadurch, daß
eine gewisse
Verfestigung der Oberfläche eintritt. Diesen Umstand macht sich die Erfindung zunutze,
indem sie durch Rollen der bereits mit einer festhaftenden Trockenschmiermittelschicht
versehenen Kugeln die Trockenschmiermittelschicht weiterhin verfestigt.
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Wesentlich für den mit der Erfindung erzielten Erfolg ist außerdem
der dritte Verfahrensschritt, wonach die kugeln schließlich noch durch Ultraschallbehandlung
in einem nichtpolaren Lösungsmittel von lose an ihnen haftenden Schmiermittelteilchen
befreit werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß auch nach Abschluß der vorangegangenen
beiden Verfahrensschritte immer noch die Möglichkeit besteht, daß winzige Teilchen
des Trockenschmiermittels nicht ganz fest an der Schicht haften. Diese Teilchen
können sich dann im Betrieb von der Schmiermittelschicht lösen und zu einer Änderung
der Reibungsverhältnisse führen, die bei Elektrizitätszählern unbedingt vermieden
werden muß.
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Das Behandeln von Oberflächen mit Ultraschall ist an sich bekannt.
Dabei handelt es sich aber ausschließlich um Teile mit metallischen Oberflächen,
die von nichtmetallischen Verunreinigungen, wie Fett- und Oxydschichten, gereinigt
werden sollen. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung handelt es sich demgegenüber
nicht um eine Reinigung im eigentlichen Sinne, d. h. um eine Beseitigung
materialfremder Oberflächenteile, sondern strenggenommen um eine zusätzliche Bearbeitung
der Oberfläche, indem diejenigen Teile der Oberflächenschicht, die trotz der vorangegangenen
Verdichtung dieser Schicht nicht innig mit ihr verbunden ist, abgetragen werden.
Besonders überraschend ist es, daß durch die Ultraschallbehandlung, also durch deren
Kavitationswirkung, die Oberflächengüte nicht wieder verschlechtert wird.
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Als Trockenschmiermittel ist das an sich für diesen Zweck bekannte
Molybdändisulfid am besten geeignet, und zwar in feinpulverisierter Form mit einer
Teilchengröße kleiner als 0,005 mm.
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In einem Durchführungsbeispiel dieses Verfahrens wurden Kugeln für
Doppelsteinlager aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 1,588 mm
und polierter Oberfläche in einer Poliertrommel mit Zusatz von Molybdändisulfid
während 24 Stunden gerollt und hierauf die noch locker haftende Molybdändisulfidschicht
durch Rollen in einer anderen Poliertrommel ohne Zusatz während 48 Stunden verdichtet.
Die Teilchengröße des feinpulverisierten Molybdändisulfids betrug bei 8611/o der
Teilchen weniger als 2 [t und bei 43% der Teilchen weniger als 0,5 #t. Die erreichte
Schichtdicke betrug etwa 2 #x. Hierauf wurden die Kugeln während 2 bis
3 Stunden einer Ultraschallbehandlung in Benzin unterzogen und dadurch die
noch lockeren Teilchen entfernt. Die so erhaltene Schicht hatte eine Dicke kleiner
als 1 #t und war außerordentlich , abreibfest. In Doppelsteinlagem
zwischen zwei Saphirpfannen hatten die Kugeln einen Reibungskoeffizienten, der ungefähr
demjenigen von gehärteten, hochglanzpolierten und geölten Stahlkugeln entsprach,
mit dem Unterschied jedoch, daß er über lange Zeit konstant und von der Temperatur
fast vollständig unabhängig war.