Lagervorrichtung an Vertikalwelle Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Lagervorrichtung an einer Vertikalwelle.
In der Textilindustrie werden heute in bestimmten Fällen Lagerungen benötigt, welche gestatten, die Wellen oder Arbeitsspindeln mit Drehzahlen von mehr als 40 000 U/min. zu betreiben, wobei diese La gerungen überdies relativ grosse Lebensdauer haben sollen und der Aufwand für deren Wartung gering sein muss.
Wie bekannt ist, besteht die grösste Schwierigkeit bei solchen Lagerungen für hohe Drehzahlen in der Schaffung einer geeigneten Schmierung. Die Schmie- rung mittels Fett ist für hohe Drehzahlen ungenügend, da dabei zu hohe Lagertemperaturen entstehen und überdies eine unwirtschaftlich hohe Antriebsleistung benötigt wird. Bei der Nachschmierung der Lagerung besteht zudem die Gefahr der Zuführung einer zu grossen Fettmenge.
Die Ölnebelschmierung, welche zwar den grossen Vorteil einer dosierten Zuführung des Schmiermittels hat, ist für Textilmaschinen nicht geeignet, da sämtliche z. B. 400 Spindellager der Maschine mit Zuführleitungen verbunden werden müssen. Falls keine Ableitung des Ölnebels aus den Lagern vorgesehen ist, setzt sich zudem der aus dem Lager austretende Ölnebel auf den Textilien ab, was nicht erwünscht ist. überdies ist der Ölverlust ziem lich hoch.
Wird der Ölnebel anderseits durch Leitun gen abgeführt, so vergrössert sich der Kostenaufwand nochmals entsprechend der Zahl der vorhandenen Spindeln bzw. hierfür benötigten Lagerstellen.
Bei Lagervorrichtungen für Vertikalwellen, die mit Drehzahlen in der Grössenordnung von 2000 U/min. rotieren, ist es bekannt, unterhalb und oberhalb eines die Welle führenden Wälzlagers eine ringförmige Öl- kammer vorzusehen, wobei die untere Kammer als Reservoir dient, und die beiden Kammern einerseits über das genannte Lager und anderseits über einen Docht miteinander in Verbindung stehen, zum Zwecke, einen kontinuierlichen Ölumlauf zur Schmie rung und Kühlung des Lagers zu erzeugen.
Diese Lagervorrichtung hat sich bei Touren zahlen, die in der angegebenen Grössenordnung liegen, sehr gut bewährt, insbesondere auch deshalb, weil praktisch überhaupt keine Wartung notwendig ist. Hingegen hat es sich gezeigt, dass die Anwendung dieses Prinzips für Vertikalwellen, die mit Drehzahlen von über 10 000 U/min. betrieben werden, auf Schwie rigkeiten stösst. Diese machen sich einerseits durch rasche Lagererwärmung und damit Vergrösserung des Leistungsbedarfes bemerkbar. Anderseits tritt eine Ölvernebelung ein, was aus den im Zusammenhang mit der Ölnebelschmierung geschilderten Gründen bzw. Nachteilen nicht erwünscht ist.
Darüber hinaus ist festzustellen, dass die erwähnten nachteiligen Erscheinungen im Falle von durch Rei bungsmitnahme angetriebenen Vertikalwellen, d. h. z. B. durch Anpressung an einen umlaufenden Rie men, ein Drehzahlabfall an der Welle im Gefolge haben. Insbesondere bei Textihnaschinen, z. B. Zwirn- maschinen, wo die Drehzahländerung eine Qualitäts veränderung des Garnes mit sich bringt, kann ein solcher Drehzahlabfall jedoch nicht in Kauf genom men werden.
Es wurden deshalb Untersuchungen angestellt, um die Ursachen dieser nachteiligen Erscheinungen zu ermitteln. Aus diesen Untersuchungen geht hervor, dass diese Erscheinungen meist eine direkte Folge von ungleichmässiger Schmierung sind, das heisst, dass die Ölzufuhr an das Lager nicht in einem konstanten Film erfolgt, sondern in Form von sich oberhalb des Lagers sammelnden Tropfen, die bei Erreichung einer bestimmten Grösse in das Lager eintreten.
Durch weitere Untersuchungen über die Drehzahleinflüsse wurde festgestellt, dass eine Tropfenbildung nur bei Drehzahlen über 10000- U/min. auftritt bzw. bei klei neren Drehzahlen das Öl kontinuierlich in das Lager abfliesst, und dass das Öl am Eintritt in das Lager offenbar unter der Einwirkung einer Luftströmung gehindert wird, die durch die mit hoher Drehzahl rotie rende Welle erzeugt wird. Die durch die Welle mit gerissene Luft wird dabei nach aussen geschleudert und verdrängt das Öl.
Wenn jedoch die gesammelte Ölmenge gross genug ist, um die Einwirkung der Luft strömung zu überwinden, ergiesst sich der ganze Tropfen in das Lager und überschwemmt dieses mo mentan, was zu den vorerwähnten nachteiligen Er scheinungen führt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, eine La gervorrichtung zu schaffen, bei welcher diese Nach teile vermieden werden. Die erfindungsgemässe Lager- vorrichtuna zeichnet sich dadurch aus, dass an der Welle Förderorgane vorgesehen sind, um Luft aus der oberen in die untere Ölkammer zu transportieren und dadurch den ölzufluss aus der oberen Kammer in das Lager zu erleichtern.
Durch diese Fördermittel lässt sich die dem Ein tritt des Öls in das Lager entgegenwirkende Luft strömung aufheben, bzw. mindestens teilweise in das Lager hinein ablenken, wobei auch gleichzeitig Öl mitgerissen wird.
Vorzugsweise sind die Förderorgane, die z. B. durch rotierende Schaufeln gebildet sein können, unterhalb des Lagers angeordnet. Um den Luftdruck in den beiden Ölkammern trotz der Wirkung der Förderorgane einigermassen auszugleichen, ist es zweckmässig einen zusätzlichen, die beiden Kammern miteinander verbindenden Luftkanal vorzusehen, über welchen die aus der oberen Ölkammer ent nommene Luft durch solche aus der unteren Kammer ersetzt werden kann. Damit lässt sich verhindern, dass Aussenluft in die obere Ölkammer eintritt und ander seits Luft aus der unteren Ölkammer nach aussen abfliesst, trotzdem die beiden Ölkammern nach aussen nicht luftdicht abgeschlossen werden können.
Die Verhinderung des Luftaustausches mit der Aussenluft ist deshalb von Bedeutung, weil einmal die Aussenluft meist stark staubhaltig ist und anderseits die Luft innerhalb der Ölkammern vernebeltes Öl enthält, das sich nach dem Austreten derselben absetzen würde.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Aus führungsform der erfindungsgemässen Lagervorrich tung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt entlang Linie 1-I in Fig. 3, Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie 11-II in Fig. 3 und Fig. 3 eine Oberansicht der Lagervorrichtung. Mit 1 ist ein Lagerauge bezeichnet, das am nicht dargestellten Gestell einer Textilmaschine vorgesehen ist.
Das Lagerauge 1 weist eine Bohrung 2 auf, die einen Lagerring 3 und zwei beidseitig desselben an geordnete Führungsringe 4 enthält. Zwischen diesen letzteren sind im Lagerring 3 Zylinderrollen 5 ange ordnet, durch welche die Welle 6 geführt ist und auf welchen diese mit einer Schulter 7 abgestützt ist. Die Zylinderrollen 5 werden durch einen Käfig 8 über den Umfang der Welle 6 gleichmässig verteilt gehalten und geführt.
Die Teile 3, 5 und 8 bilden zusammen ein Wälzlager. An der Unterseite des Lagerauges 1 ist ein Stützring 9 vorgesehen, der mit dessen Schulter 10 in die Bohrung 2 hineinragt, wobei sich der untere Führungsring 4, welcher die von den Rollen über tragene axiale Kraft aufnimmt, auf dieser Schulter ab stützt.
An der Oberseite des Lagerauges 1 ist ein Lager deckel 11 angeordnet, welcher mit dessen Schulter 12 auf dem oberen Führungsring 4 aufliegt. Der Stütz ring 9 und der Lagerdeckel 11 werden mittels Schrau ben 13, welche sich durch Bohrungen im Lagerauge 1 erstrecken und Kappenmuttern 14 (nur je eine dar gestellt) gegeneinander gezogen, und klemmen die Ringe 3 und 4 des Rollenlagers zwischen sich ein. Der Lagerdeckel 11 besitzt an dessen Oberseite einen zentralen zylindrischen Ansatz 15, über welchen sich eine auf die Welle aufgesetzte Staubkappe 16 er streckt. Innerhalb des Ansatzes 15 ist auf der Welle 6 eine Hülse 17 angeordnet, die an ihrem unteren Ende einen Kragen 18 aufweist.
Der Lagerdeckel 11 bildet zusammen mit dem oberen Führungsring 4 eine ober halb des Lagers 3, 5, 8 liegende, ringförmige Öl- kammer 19, in welche sich ein Docht 20 erstreckt. Der Docht 20 ist durch eine Bohrung im Lagerauge 1 geführt und erstreckt sich vertikal in ein mit Öl ge fülltes Reservoir 21, das in einem an der Unterseite des Lagerauges vorgesehenen ringförmigen Behälter 22 aus durchsichtigem Material gebildet ist.
Der Be hälter 22 weist an seinem oberen Ende eine Mehr zahl von nach einwärts gerichteten Ansätzen 23 auf, welche einen am Stützring 9 vorgesehenen Flansch 24 übergreifen, durch welchen der Behälter 22 gegen das Lagerauge 1 angepresst wird. Der Flansch 24 be sitzt an seinem Umfang eine entsprechende Anzahl von den Ansätzen 23 angepassten Ausnehmungen 25, so dass der Behälter 22 bei entsprechender Ver drehung nach dem Lösen der Muttern 14 entfernt werden kann, indem die Ansätze 23 mit den Aus- nehmungen. 25 im Flansch zur Deckung gebracht werden.
Der Behälter 22 besitzt zur Begrenzung des Ölreservoirs 21 einen die Welle 6 umgebenden Kra gen 26, der an seinem oberen Ende konisch verjüngt ist. Eine Dichtungshülse 27, die auf die Welle 6 aufge schoben und mit dieser drehstarr verbunden ist, weist an deren oberem Ende einen den Kragen 26 über greifenden manschettenförmigen Ansatz 28 auf, der als Abspritzring dient. Der Behälter 22 sowie auch der Deckel 11 weisen an deren dem Lagerauge 1 zu gekehrten Seiten je einen in einer Umfangsnut ange ordneten Dichtungsring 29 auf.
Durch eine im Lager deckel 11, Lagerauge 1 und Stützring 9 vorgesehene Bohrung erstreckt sich ein Öl-Einfüllstutzen 31 in das im Behälter 22 gebildete Ölreservoir 21. Der Ein- füllstutzen 31 besitzt in seinem Mittelteil zwei Um fangsrippen 32, mit welchen derselbe in die Bohrung im Lagerauge 1 eingepresst ist. Gleichzeitig stützt sich der Einfüllstutzen 31 mit einer an seinem oberen Ende vorgesehenen Schulter 33 am Lagerdeckel 11 ab. Der Einfüllstutzen ist durch einen in denselben einge schraubten Zapfen 34 abgeschlossen.
Zwischen der zentralen Bohrung des Stützringes 9 und der Dichtungshülse 27 bzw. deren Ansatz 28 ist ein Ringspalt 35 gebildet, der einerseits mit dem Re servoir 21 und anderseits über das Lager 3, 5, 8 mit der Ölkammer 19 in Verbindung steht. In diesen Ringspalt 35 ragen aus der Dichtungshülse heraus gearbeitete Schaufeln 36. Durch den Stützring 9, das Lagerauge 1 und den Lagerdeckel 11 erstreckt sich ein Luftkanal 37, der in die Ölkammer 19 mündet und diese mit dem Reservoir 21 verbindet.
Beim Betrieb der Welle 6, welche unterhalb der dargestellten Lagervorrichtung in einem zweiten La ger geführt ist, wird von dem der Welle direkt be nachbarten Dochtende Öl, welches sich an diesem angesammelt hat, abgelöst, wobei dieses Öl auf den Führungsring 4 abtropft.
Unter dem Einfluss der Schaufeln 36 im Ringspalt 35, die als Förderorgane wirken, entsteht eine Luftströmung von der Ölkammer 19 durch das Lager in das Reservoir 21, wobei durch diese Luftströmung das auf den Führungsring 4 ab tropfende und gegen die Welle fliessende Öl durch den dazwischenliegenden Spalt in das Lager mit gerissen wird und anderseits der Einfluss der durch die Welle beschleunigten bzw. nach aussen geschleu derten Luft, die dem Zufluss des Öls in den Spalt entgegenwirkt, kompensiert.
Das durch den Spalt in das Lager eingetretene Öl gelangt an die Zylinderrollen 5, wodurch die Lauf flächen der Welle und des Ringes 3 sowie auch die Schultern der Führungsringe 4 geschmiert werden. Unter der Wirkung der Schwerkraft und der Luft strömung fliesst das Öl darauf durch den unteren Führungsring an die Dichtungshülse 27 bzw. in den Ringspalt 35, durch welchen es abwärts und gleich zeitig nach auswärts fliesst.
Der manschettenförmige Ansatz 28 verhindert dabei, dass das Öl zwischen der Welle und dem Kra gen 26 aus dem Behälter ausfliessen kann. Das an das untere Ende des Ansatzes 28 gelangende Öl wird end lich in das mit Öl gefüllte Reservoir 21 geschleudert, wo sich dasselbe abkühlt und von wo aus neues Öl durch den Docht 20 in die obere Ölkammer 19 auf steigt. Das in der Ölkammer 19 von der Welle 6 nach oben geschleuderte Öl trifft auf den Kragen 18 des Dichtungsringes 17 auf, der das Öl an die Wandung der genannten Ölkammer ablenkt.
Der Luftkanal 37 zwischen Reservoir 21 und Öl kammer 19 erlaubt, die mittels den Schaufeln 36 aus der Ölkammer abgesogene Luft wieder in diese zu- rückzuführen und damit den Druck zwischen dieser und dem Reservoir sowie auch gegenüber dem Druck der Atmosphäre auszugleichen, ohne dass ein Aus tausch von Luft mit dieser erfolgt. Die beschriebene Lagervorrichtung hat den grossen Vorteil,
dass eine gleichmässige Zuführung von Öl in kleinen Mengen auch bei sehr hohen Drehzah len möglich ist, da die Wirksamkeit der Förder- organe, die auch durch andere Mittel als die Schau feln 37 gebildet sein können, bei steigender Drehzahl ebenfalls zunimmt.
Sofern das Öl im Behälter 22 ausgewechselt wer den muss, wird derselbe durch Lösen der Schrauben 13 bzw. der Muttern 14 und Verdrehung desselben vom Flansch 24 des Ringes 9 entfernt, so dass das Reservoir in diesem Behälter direkt zugänglich ist.
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, besitzt die Schraube 13 unterhalb ihres Gewindeansatzes einen an derselben befestigten Sprengring 30, welcher ver hindert, dass die Schraube nach dem Entfernen der Mutter 14 nach unten in das Ölreservoir fällt.
Der Docht 20 kann entweder aus saugfähigem Material bestehen, oder aber er kann eine Oberfläche aufweisen, welche das Aufsteigen des Öls in die Öl kammer 19 begünstigt. Zweckmässig "erweise enthält der Docht Versteifungsmaterial, das gestattet, densel ben in einer bestimmten Lage in unmittelbarer Nach barschaft der Welle 6 zu halten. Selbstverständlich kann der Docht mit seinem oberen Ende auch direkt an der Welle 6 anliegen. Der Ölumlauf kann nicht nur durch die Wahl von Öl mit unterschiedlicher Visko sität, sondern auch durch die Wahl eines bestimmten Dochtmaterials verändert werden.
Natürlich ist es auch möglich, .statt eines einzigen Dochtes eine Mehr zahl von solchen zu verwenden. Es ist auf jeden Fall darauf zu achten, dass dem Lager nicht zuviel Öl zugeführt wird. Durch Verwendung eines Behälters 22 aus durchsichtigem Material ist es jederzeit in einfacher Weise möglich, den Ölstand im Reservoir 21 zu kontrollieren, was bei einer grossen Anzahl von Lagervorrichtungen, wie sie beispielsweise bei Textil maschinen vorkommen, von Bedeutung ist.
Die beschriebene Lagervorrichtung hat den wei teren Vorteil, dass die Abdichtung der Wellenaus tritte aus derselben bzw. der beiden Ölkammern nach aussen vollkommen reibungsfrei geschieht, in dem der Kragen 18 und der manschettenförmige An satz 28, welche beiden Teile als Abspritzringe dienen, ein Austreten von Öl aus dem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Innern der Lagervorrich tung vollkommen verhindern.