Schmiereinrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmier einrichtung für in axialem Abstand voneinander an geordnete Lager eines Rotors. Sie bezieht sich ins besondere, aber nicht ausschliesslich auf die Schmie rung der Lager von Wellen, die mit sehr hohen Geschwindigkeiten rotieren, welche z. B. bei gewissen freilaufenden, gekuppelten Turbinenkompressorein- heiten auftreten.
Es ist manchmal wünschbar, bei Einheiten mit in axialem Abstand voneinander befindlichen Wellen lagern Mittel zur Einführung abgemessener Mengen von flüssigem Schmiermittel an jedes Lager vorzu sehen, und es wurde eine Einrichtung vorgeschlagen, bei welcher Schnecken mit entgegengesetzter Steigung auf der Welle vorgesehen sind, wobei eine dieser Schnecken ein Schneckenrad antreibt, das eine Pumpe betätigt, die Öl in einen Raum zwischen den Schnek- ken fördert, so, dass Öl durch diese letzteren den Lagern an den äusseren Enden der Welle zugeführt wird. Im Falle hoher Winkelgeschwindigkeiten jedoch, z.
B., wo die Welle mit Geschwindigkeiten von 50 000 und<B>100000</B> U/min rotieren soll, erweist sich jede Form von direkter Kupplung zwischen einer Ölpumpe und der Welle undurchführbar als Folge der Abnüt zung, die am Getriebe auftritt, das für Kupplungs zwecke verwendet wird.
Die Schmiereinrichtung der Erfindung für in axialem Abstand voneinander angeordnete Lager eines Rotors weist schraubenlinienförmig verlaufende Nuten entgegengesetzter Steigung zwischen den Lagern sowie im Abstand voneinander angeordnete Kanäle auf, um ein flüssiges Schmiermittel zu den inneren Enden die ser Nuten zu führen, welche als Schraubenpumpen wirken, wenn der Rotor gedreht wird,
so dass ein Schmiermittelstrom durch die erwähnten Kanäle und Nuten erzeugt und das Schmiermittel aus denselben in entgegengesetzten Richtungen durch die Lager gefördert wird.
Die Schmiereinrichtung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenlinienför mig verlaufenden Nuten in zylindrischen Oberflächen teilen des Rotors angeordnet und von einer zylindri schen Hülse umgeben sind, an welcher die Nuten oberseiten mit Laufsitz anliegen, und dass der Rotor zwischen den erwähnten Kanälen einen Zwischenteil aufweist, welcher an der Hülse mit Laufsitz anliegt, um den direkten übergang von Schmiermittel zwi schen den Kanälen zu verhindern.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung zur Schmierung der Turbinen- und Kompressorend- lager von freilaufenden, hochtourigen Kompressor- und Turbineneinheiten, bei welchen die Lager an den entgegengesetzten Enden einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Solche Einheiten, die nach dem Luft kreislaufprinzip arbeiten, werden verwendet, um Kühl luft für die Druckkabinen von Flugzeugen zu liefern.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes ist in der beiliegenden Zeichnung im Axial schnitt dargestellt.
In der Zeichnung sind der Kompressor und die Turbine des Radialtyps und ihre rotierenden Teile 10 und 11 an den abgesetzten Enden 12,13 einer gemein samen Welle 14 befestigt, welche einen Rotor bildet. Dieser Rotor dreht sich in einem Gehäuse 15, das einen Mittelteil 16 und Endteile 17, 18 aufweist, die am Mittelteil befestigt sind, wobei die Endteile Ring teile 19, 20 aufweisen, die Spiralgehäuse bilden.
Im Mittelteil 16 des Gehäuses ist eine axiale Bohrung 21 vorgesehen, welche eine rohrförmige Hülse 22 mit einer Bohrung 22a enthält. In den erweiterten Enden der Hülse 22 sind im Abstand voneinander Wälzlager für die Welle 14 angeordnet, wobei die Lager im gezeigten Beispiel Kugellager 23, 24 sind, welche an der Innenseite des Kompressorteiles 10 bzw. Turbi nenteiles 11 angebracht sind.
Der Mittelteil 16 des Gehäuses weist eine Kammer 25 auf, deren Unterteil ein Ölreservoir 25a bildet. Aus dem letzteren erstreckt sich ein Saugrohr 26 von unterhalb des Ölspiegels nach oben, wobei sein oberes Ende in die Hülse 22 eingeschraubt ist, um einen Öl lieferungskanal zu einer Stelle an der Oberfläche des Mittelteiles 27 der Welle 14 zu schaffen, welcher Teil 27 sich zwischen den im Abstand voneinander befind lichen Lagern erstreckt.
Dieser Teil ist von grösserem Durchmesser als die Enden 12, 13 der Welle, auf welchen der Turbinen- und der Kompressorteil befestigt sind und liegt mit Laufsitz der Hülse 22 an.
Ein zweites Saugrohr 28 ist ähnlich angeordnet, wobei sich die zwei Rohre in der Achsrichtung der Welle 14 im Abstand voneinander befinden, so dass das Saugrohr 28 ungefähr denselben Abstand vom Turbinenendlager 24 hat wie das Saugrohr 26 vom Kompressorendlager 23.
Die oberen Enden der Saugrohre sind durch Kanäle 29, 30, die in die Hülse 22 gebohrt sind, mit der Bohrung 22a für den Mittelteil 27 der Welle ver bunden. Zwischen den Stellen, an welchen der Kanal 29 und der Kanal 30 in die Bohrung 22a ausmünden, und dem anliegenden Lager 23, 24 befindet sich an der zylindrischen Oberfläche der Welle eine schrau- benlinienförmige Nut 31, 32 mit tiefem U-Querschnitt, wobei jede dieser Nuten als Schraubenpumpe wirkt.
Die Nuten 31, 32 sind gegenläufig und so, dass bei Rotation der Welle 14 im richtigen Sinn Öl durch die entsprechenden Saugrohre 26, 28 eingeführt wird und in beiden Richtungen nach aussen längs dem verdick ten Teil 27 der Welle in eine ringförmige Kammer 33 bzw. 34 geführt wird, die sich zwischen den äusseren Enden der Nuten 31, 32 und den entsprechenden Lagern 23, 24 befindet.
Von diesen Kammern geht Öl oder Ölnebel aus wärts zwischen den innern und den äussern Laufring der Lager 23, 24 hindurch in weitere ringförmige Kammern 35, 36, die sich ausserhalb der Lager befin den. Kanäle 37 in der Hülse 22 und im umgebenden Teil des Gehäuses 15 führen das Öl, das durch die Lager geht, zum oberen Teil der Kammer 25 zurück, wobei ein ölüberschuss durch Kanäle 38, die sich im Mittelteil 16 des Gehäuses befinden, aus den ring förmigen Kammern 33, 34, 35, 36 abgeleitet und zum Ölreservoir 25a zurückgeführt wird.
Der Teil 27 mit grösserem Durchmesser der Welle 14, der zwischen den beiden Nuten 31, 32 liegt, hat ringsherum Nuten, um zusammen mit der anliegenden Hülse 22 ein Laby rinth 39 zu bilden und das Öl zu hindern, direkt zwi schen den Kanälen 29, 30 überzutreten, wobei die Nuten des Labyrinths wieder mit Vorteil einen tiefen U-Querschnitt haben.
Um das Öl, das durch die Lager 23, 24 geht, daran zu hindern, längs der Welle 14 und dann radial auswärts längs der Rückseite der rotierenden Turbi nen- und Kompressorteile 10, 11 auszutreten und so die Möglichkeit zu haben, die Luft, die durch den Kompressor und die Turbine geht, zu verschmutzen, sind Labyrinthe zwischen den Rotorteilen und den Lagern vorgesehen, und Luft strömt vom Umfang der Rotorteile radial einwärts und fliesst längs dieser Labyrinthe in die Nähe jedes Lagers, von wo sie durch in das Gehäuse gebohrte Kanäle in die Atmo sphäre austritt.
Diese Labyrinthe können in der folgenden Art ausgebildet sein: An jedem der Rotorteile 10, 11 ist zwischen der Bohrung 10a, 11a in seiner Nabe und dem abgesetzen Wellenende 12, 13, auf welchem er sitzt, eine Hülse 40 befestigt, deren inneres Ende eine radiale Scheibe 40a trägt, die dicht neben der Rück seite des entsprechenden Rotorteiles liegt.
Die radiale Scheibe erstreckt sich über ungefähr die Hälfte des Radius des Rotorteiles nach aussen und ihr Umfang ist durch einen einwärts längsvorspringenden Flansch 41 gebildet. Der Flansch 41 ist ringförmig und koaxial mit der Welle. Ein zweiter ringförmiger und koaxialer Flansch 42 erstreckt sich ebenfalls ein wärts vom anliegenden Rotorteil weg in ungefähr hal bem Radiusabstand von der Achse der Welle wie der erste oder Umfangsflansch 41.
Beide ringförmigen Flanschen 41, 42 sind an ihrer äussern zylindrischen Oberfläche mit Nuten 43 versehen, wobei die Nuten mit Vorteil den bereits erwähnten tiefen U-Querschnitt haben. Ähnliche Nuten 44 sind auch an der innern zylindrischen Ober fläche der Flanschen 41, 42 vorgesehen.
Die Aussen flächen zwischen den Nuten 43 der Flanschen liegen mit Laufsitz den innern zylindrischen Oberflächen der Manschetten 45, 46 an, die am Mittelteil 16 des Gehäuses befestigt sind, so dass sie eine relative Dreh bewegung zwischen den mit Nuten versehenen Flan schen und den Manschetten gestatten. Ähnlich liegen die innern, mit Nuten versehenen Oberflächen zwi schen den Nuten 44 der Flansche 41, 42 mit Laufsitz den zylindrischen Teilen 47, 48 des Gehäuses an.
Bei der beschriebenen Konstruktion ist ein Strömungsweg für die Luft vom Umfang jedes Rotorteiles 10, 11 radial einwärts längs der Rückseite des Rotorteiles zur äussern, mit Nuten 43 versehenen Oberfläche des äussern Flansches 41 geschaffen;
dann geht sie längs dieser äussern Oberfläche zum innern Ende des Flan sches und dann zurück längs der innern, mit Nuten 44 versehenen Oberfläche und von dort radial ein wärts zur äussern, mit Nuten 43 versehenen Ober fläche des innern Flansches 42, einwärts längs letz terem zu einem ringförmigen Raum 49 in der Nähe des äussern Endes des entsprechenden Lagers 23, 24, von wo die Luft durch Kanäle 50, die in den Mittel teil 16 des Gehäuses gebohrt sind,
in die Atmosphäre austritt.
So wird ein Luftstrom zwischen jedem Rotorteil 10, 11 und seinem anliegenden Lager 23, 24 erzeugt, dessen Richtung derjenigen entgegengesetzt ist, die vom Öl eingeschlagen würde, das vom Lager ausgeht und die Durchtrittsluft verschmutzen würde, wobei auf diese Art eine solche Verschmutzung entsprechend vermieden wird.
Eine weitere Hülse 51 mit kurzem Flansch befindet sich zwischen dem innern Laufring jedes Lagers und dem innern Ende der Hülse 40 in der Nabe jedes entsprechenden Rotorteiles, wobei diese Hülse an ihrer äussern zylindrischen Ober fläche und an ihrer äussern radialen Oberfläche am Umfang mit Nuten 52 bzw. 53 versehen ist. Diese mit Nuten versehenen Oberflächen liegen mit Lauf sitz den innern zylindrischen und radialen Oberflä chen 54, 55 des Mittelteiles 16 des Gehäuses an.
Diese Nuten 52, 53 der Hülse 51 bilden mit den anliegen den ebenen Oberflächen des Gehäuses weitere Laby- rinthe zwischen den entsprechenden Lagern 23, 24 und den abgesetzten Wellenenden 12, 13, auf welchen die Rotorteile befestigt sind. Als Alternative zur oben beschriebenen, mit Nuten 53 versehenen radialen Oberfläche kann die Hülse 51 einen radialen Flansch 56 aufweisen, der sich von der Welle 14 weg gemäss der linken Seite der Zeichnung mit einem reduzierten Ende bis zu einem weitem zylindrischen Teil 57 des Mittelteiles 16 des Gehäuses erstreckt.