DE102009032629B4

DE102009032629B4 - Lageranordnung mit einem Rotationsabscheider

Info

Publication number: DE102009032629B4
Application number: DE102009032629.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Fleischer; Dr. Müller Claus
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2029-07-11
Also published as: DE102009032629A1

Abstract

Lageranordnung, umfassend
ein von einem Schmiermedium durchströmtes Lager (4),
einen Rotationsabscheider (11) mit einer an dem Lager (4) vorbei führenden Bypass-Leitung (12),
ein erstes Förderelement (9), das dem Lager (4) einströmseitig vorgeschaltet ist, und ein zweites Förderelement (29), das dem ersten Förderelement (9) einströmseitig vorgeschaltet ist, wobei die beiden Förderelemente (9, 29) einen Zwischenraum (34) begrenzen, der mit der Bypass-Leitung (12) in Verbindung steht,
wobei bei gleicher Drehzahl des Lagers (4) die pro Zeiteinheit geförderte Menge des Schmiermediums für das zweite Förderelement (29) größer als für das erste Förderelement (9) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (34) einen ersten Teil-Zwischenraum (35) und einen zweiten Teil-Zwischenraum (36) aufweist, wobei der erste Teil-Zwischenraum (35) sich auf das Lager (4) hin verjüngt, wobei der zweite Teil-Zwischenraum (36) mit der Bypass-Leitung (12) in Verbindung steht, und wobei die beiden Teil-Zwischenräume (35, 36) über eine Öffnung (31) in Verbindung stehen, in deren Bereich sich die Strömungsrichtung um ca. 90° ändert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem Rotationsabscheider.
Aus dem Stand der Technik sind Lageranordnungen bekannt, die ein Lager mit einem Rotationsabscheider umfassen. Das Lager wird dabei von einem Schmiermedium, meistens Wasser oder ein Schmieröl, durchströmt, das den einströmseitig vorgeschalteten Rotationsabscheider passiert hat, bevor das Schmiermedium in das Lager eintritt. Der Rotationsabscheider ist drehfest mit einem Lagerring des Lagers bzw. mit einer in dem Lagerring drehbar gelagerten Welle angeordnet, so dass bei der Drehung der Welle solche Partikel in dem Schmiermedium, die eine höhere Dichte als das Schmiermedium aufweisen, von der Drehachse der Welle bzw. des Lagers fortbewegt und mittels einer an dem Lager vorbei führenden Bypass-Leitung an dem Lager vorbei bewegt und von dem Lager entfernt gehalten werden.
US 3,500,959 A beschreibt eine Lageranordnung mit einem von einem Schmiermedium durchströmten Lager und einem Förderelement, das als Schleuderscheibe ausgebildet ist, die an der in dem Lager drehbar gelagerten Welle endseitig gelagert ist, wobei die Schleuderscheibe die Stirnflächen des Lagerringes übergreift und einen schmalen Spalt zu der Stirnfläche sowie zu der Lageraufnahme belässt. Der Spalt erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse der Welle. Im Betrieb der Welle dreht sich die Schleuderscheibe und hält gröbere Partikel, deren Abmessungen größer als die des Spaltes sind, von einem Eindringen in den Spalt ab. Hierbei ist ungünstig, dass die Schleuderscheibe eine Förderwirkung aus dem Lager durch den Spalt in die Lagerumgebung bewirken kann, während eine Förderwirkung durch den Spalt zu dem Lager hin eigentlich gewünscht ist.
JP H08 - 338 425 A (Abstract) beschreibt eine Lageranordnung mit einem als Gleitlager ausgebildeten Lager, das mit Wasser als Schmiermedium durchströmt ist. Einströmseitig ist ein einziges Förderelement für das Wasser vorgesehen, das einen mit der Welle drehfesten, im Querschnitt von der Welle radial abstehenden, perforierten Ring umfasst. Dem einzigen Förderelement strömungsmäßig nachgeschaltet ist eine Vorkammer, durch die hindurch das Wasser entweder über ein Filtermedium in das Lager gelangt oder in die Bypass-Leitung, die an dem Lager vorbei führt. Nachteilig ist hier, dass bei nur geringer Drehzahl der Welle nur sehr wenig Wasser durch das Filtermedium in das Lager gelangt, da das Filtermedium das Lager strömungsmäßig weitgehend abschließt. Auch ist die Menge des Wassers, die pro Zeiteinheit in das Lager gelangt, von der Drehzahl der Welle abhängig.
JP H08 - 135 653 A (Abstract) beschreibt eine Lageranordnung mit einem als Gleitlager ausgebildeten Lager, das mit Wasser als Schmiermedium durchströmt ist. Einströmseitig ist als einziges Förderelement für das Wasser ein mit der Welle drehfest verbundener, im Querschnitt radial von der Welle abstehender Ring vorgesehen, der das Wasser gegen eine geneigte Umlenkplatte lenkt, von der ab das Wasser entweder in eine an dem Lager vorbei führende Bypass-Leitung oder zu einer Filterplatte mit einem Filtermedium gelangt. Durch die Filterplatte gelangt das Wasser in das Lager. Auch hier tritt bei geringer Drehzahl nur wenig Wasser in das Lager ein, so dass zwischen der Filterplatte und der Oberfläche der Welle ein Abstand eingehalten ist, durch den Partikel in dem Wasser, an der Filterplatte vorbei, an das Lager gelangen können, insbesondere bei nur geringer Drehzahl der Welle.
DE 202 13 002 U1 beschreibt eine Lageranordnung mit einem Lager und einer in dem Lager gelagerten Welle, wobei eine topfartige Lagerabdeckung vorgesehen ist, die die Endabschnitte der Welle und des Lagers übergreift und ein Eindringen von Partikeln in das Lager unterdrückt. Die Lageranordnung umfasst weiter eine Drallnut als Durchlass für gröbere Partikel, wobei die Drallnut in einem der Lagerringe vorgesehen ist.
DE 10 2007 003 618 A1 beschreibt eine Lageranordnung mit zwei Lagern, die von Wasser als Schmiermedium durchströmt sind. In der Drehachse des Lagers ist ein Filter mit einer dem Filter einströmseitig nachgeschalteten Pumpe vorgesehen. Von der Pumpe gelangt das gefilterte Wasser über einen von der Drehachse im wesentlichen radial fort weisenden Abschnitt zu den beiden Lagern. In einer weiteren Ausgestaltung ist eine trichterförmige Einlassöffnung, konzentrisch zu der Drehachse, vorgesehen, die eine Bypassleitung umfasst, welche radial von der Drehachse fort weist und an dem breitesten Abschnitt des Trichters vorgesehen ist. An der schmalsten Stelle des Trichters ist eine radial zu der Drehachse weisende Zuführleitung vorgesehen, die das von groben Partikeln befreite Wasser zu den beiden Lagern leitet.
DE 36 05 367 A1 , US 27 19 667 A und FR 26 88 574 A1 zeigen Lageranordnungen mit einem Rotationsabscheider, aktive und/oder passive Förderelemente für das Lagerschmiermittel und eine Bypass-Leitung.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lageranordnung mit einem Lager und einem Rotationsabscheider anzugeben, die auch bei geringen Drehzahlen des Lagers bzw. der in dem Lager gelagerten Welle eine sichere Versorgung des Lagers mit dem Schmiermittel ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Lageranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst durch ein zweites Förderelement, das dem ersten Förderelement einströmseitig vorgeschaltet ist, wobei die beiden Förderelemente einen Zwischenraum begrenzen, der mit der Bypass-Leitung in Verbindung steht, wobei bei gleicher Drehzahl des Lagers die pro Zeiteinheit geförderte Menge für das zweite Förderelement größer als für das erste Förderelement ist.
Weil das zweite Förderelement eine größere Förderleistung aufweist als das erste Förderelement, ist auch bei langsamer Drehung der Welle bzw. des die Welle drehbar aufnehmenden Lagers sichergestellt, dass ein Überdruck in dem Zwischenraum zwischen den beiden Förderelementen besteht, wobei der Überdruck teils über die Bypass-Leitung Partikel auch bei geringer Drehzahl von dem Lager wegzutransportieren ermöglicht als auch das Lager mit dem Schmiermittel, insbesondere dem Wasser, zu versorgen gestattet. Der Überdruck in dem Zwischenraum lässt sich leicht durch die Gestaltung der beiden Förderelemente ermöglichen, so dass hier ein konstruktiver Freiheitsgrad besteht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Zwischenraum einen ersten Teil-Zwischenraum und einen zweiten Teil-Zwischenraum aufweist, wobei der erste Teil-Zwischenraum sich auf das Lager hin verjüngt, wobei der der zweite Teil-Zwischenraum mit der Bypass-Leitung in Verbindung steht, und wobei die beiden Teil-Zwischenräume über eine Öffnung in Verbindung stehen, in deren Bereich sich die Strömungsrichtung um ca. 90° ändert. Die Verjüngung des ersten Teil-Zwischenraumes auf das Lager hin unterstützt die Förderwirkung des zweiten Förderelementes, das einen entsprechenden Überdruck in dem ersten Teil-Zwischenraum aufbaut. In dem zweiten Teil-Zwischenraum bewirkt das erste Förderelement einen Unterdruck, so dass das Schmiermittel über die Öffnung von dem ersten Teil-Zwischenraum in den zweiten Teil-Zwischenraum geführt wird. Dabei wird die Strömungsrichtung um ca. 90° abgelenkt, so dass eine Abscheidewirkung erzielt wird, speziell für Partikel, deren spezifisches Gewicht größer ist als das spezifische Gewicht des Schmiermittels, wodurch diese Partikel nur erschwert von dem ersten Teil-Zwischenraum in den zweiten Teil-Zwischenraum gelangen.
Hinsichtlich der Ausbildung der beiden Teil-Zwischenräume ist vorzugsweise vorgesehen, dass die beiden Teil-Zwischenräume mittels einer konischen Wand getrennt sind, wobei die Wand und das zweite Förderelement Abschnitte eines zweiten Bauteils des Rotationsabscheiders bilden. Die Wand bildet zwei Wandflächen aus, wobei die erste Wandfläche den ersten Teil-Zwischenraum als erste Führungsfläche und den zweiten Teil-Zwischenraum als zweite Führungsfläche begrenzt, und wobei die beiden Führungsflächen der Wand jeweils Schmiermittel zu dem Lager führen bzw. die in dem Schmiermittel transportierten Partikel zu der Einlassöffnung der Bypass-Leitung führen.
Vorzugsweise ist hinsichtlich der Ausbildung der beiden mittels der Öffnung verbundenen Teil-Zwischenräume vorgesehen, dass in dem Bereich des zweiten Teil-Zwischenraums ein Umlenkelement angeordnet ist, das das durch die Öffnung einströmende Schmiermedium gegen die Wand lenkt. Das Umlenkelement bewirkt dabei, dass Partikel, die durch die Öffnung in den zweiten Teil-Zwischenraum gelangen, nicht unmittelbar zu der Einlassöffnung des Lagers geführt werden, sondern entlang der Wand, speziell entlang der den zweiten Teil-Zwischenraum begrenzenden zweiten Führungsfläche zu der Einlassöffnung der Bypass-Leitung geführt und damit von der Einlassöffnung des Lagers entfernt werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der zweite Teil-Zwischenraum zu einer Welle hin mittels eines Wandelementes abgegrenzt ist, und dass das Wandelement mit der Welle einen Abschnitt der Bypass-Leitung ausbildet. Das Wandelement hält die Einlassöffnung der Bypass-Leitung von der Einlassöffnung des Lagers beabstandet und unterdrückt damit zusätzlich die Gefahr, dass Partikel in das Lager gelangen können.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass dem Lager eine bezogen auf das erste Förderelement mit Durchbrüchen versehene Abdeckscheibe strömungsmäßig vorgeschaltet ist, die den Zwischenraum, insbesondere den zweiten Teil-Zwischenraum, zu dem Lager hin abgrenzt. Die Durchbrüche in der Abdeckscheibe sorgen für eine gleichmäßige Druckverteilung des Schmiermediums, das von dem ersten Förderelement in das Lager gefördert wird. Zwischen dem ersten Förderelement und der Abdeckscheibe bildet sich dabei ein Unterdruck aus.
Vorzugsweise ist hinsichtlich des Umlenkelementes und des Wandelementes zweiten vorgesehen, dass das Umlenkelement und das Wandelement Abschnitte eines ersten Bauteils des zweiten Rotationsabscheiders ausbilden. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass auch die Abdeckscheibe ein weiterer Abschnitt des ersten Bauteils des Rotationsabscheiders ist. Dadurch vereinfacht sich der Aufbau des Rotationsabscheiders, wobei insbesondere die Abdeckscheibe bzw. das Wandelement an einem der Lagerringe des Lagers befestigt wird. Ganz besonders bevorzugt ist hierzu vorgesehen, dass das erste Förderelement ebenfalls ein wiederum weiterer Abschnitt des ersten Bauteils des Rotationsabscheiders ist.
Vorzugsweise ist hinsichtlich der vorerwähnten Wand bzw. dem vorerwähnten Förderelement vorgesehen, dass die Wand und das zweite Förderelement Abschnitte des Bauteils des Rotationsabscheiders bilden. Der Rotationsabscheider lässt sich damit durch Zusammenbauen zweier aufeinander bezogener Bauteile ausbilden, insbesondere auch nachträglich an ein bereits in Betriebsstellung befindliches Lager anbringen, wobei der Rotationsabscheider ein im wesentlichen hohlzylindrisches Aussehen erhält, und wobei die innere Mantelfläche des Hohlzylinders durch die die Bypass-Leitung abschnittsweise ausbildende Wandung und die beiden Stirnflächen des Hohlzylinders durch die beiden Förderelemente bzw. das zweite Förderelement mit der Abdeckscheibe gebildet werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
Figurenliste

1 zeigt einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lageranordnung, entlang einer Drehachse einer in dem Lager der Lageranordnung drehbar gelagerten Welle,
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines der beiden Bestandteile des Rotationsabscheiders der Lageranordnung aus 1, und
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des anderen der beiden Bestandteile des Rotationsabscheiders der Lageranordnung aus 1.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Lageranordnung für die drehbare Lagerung einer Welle 1 um eine Drehachse 2 der Welle 1 bezüglich einer Lageraufnahme 3. Die Erstreckung der Drehachse 2 definiert eine axiale Richtung sowie senkrecht zu der Drehachse 2 eine radiale Richtung.
Die Lageranordnung umfasst ein Lager 4, das als einreihiges Radialwälzlager ausgebildet ist, wobei das Lager 4 einen an der Welle 1 drehfesten inneren Lagerring 5 und einen an der Lageraufnahme 3 befestigten äußeren Lagerring 6 aufweist. Die beiden Lagerringe 5, 6 sind mittels kugelförmiger Wälzkörper 7 zueinander um die Drehachse 2 der Welle 1 drehbar gelagert. Das Lager 4 wird von einem fluiden Schmiermittel, insbesondere Wasser, durchströmt. Hierzu tritt das Wasser in der Darstellung von 1 von links kommend in Richtung des Pfeils 8 in das Lager 4 ein und wieder aus, so dass der Pfeil 8 eine Strömungsrichtung des Wassers in Bezug auf das Lager 4 definiert. Einströmseitig vorgeschaltet ist dem Lager 4 ein erstes Förderelement 9, das eine archimedische Schraube umfasst, wobei die archimedische Schraube auf einer Stirnfläche 10 des inneren Lagerrings 5 und damit mittelbar an der Welle 1 drehfest befestigt ist.
Das Wasser ist mit Partikeln befrachtet, die von dem Lager 4 und insbesondere von dem ersten Förderelement 9 mit der archimedischen Schraube ferngehalten werden sollen. Die Lageranordnung umfasst hierzu weiter einen Rotationsabscheider 11, der dem Lager 4 einströmseitig vorgeschaltet ist. Der Rotationsabscheider 11 umfasst eine Bypass-Leitung 12, die an dem Lager 4 vorbei führt und abschnittsweise als sich im wesentlichen parallel zu der Drehachse 2 erstreckende Nut 13 an einer inneren Mantelfläche 14 des inneren Lagerrings 5 ausgebildet ist. Durch die Bypass-Leitung 12 werden Partikel an dem Lager 4 vorbeigeführt, so dass diese Partikel nicht in das Lager 4 bzw. in das erste Förderelement 9 gelangen können.
Der Rotationsabscheider 11 ist zweiteilig ausgebildet und umfasst zwei Bauteile, die in 2 und 3 jeweils einzeln und in perspektivischer Darstellung wiedergegeben sind.
Der Rotationsabscheider 11 umfasst ein erstes Bauteil 15 (3), das als Abschnitte ein Wandelement 16 sowie ein Umlenkelement 17 umfasst. Als weiteren Abschnitt umfasst das erste Bauteil 15 eine mit Durchbrüchen 19 versehene Abdeckscheibe 18, die in der montierten Stellung dem Lager 4 und dem ersten Förderelement 9 strömungsmäßig vorgeschaltet ist. Als wiederum weiteren Abschnitt umfasst das erste Bauteil 15 das erste Förderelement 9.
Das erste Bauteil 15 des Rotationsabscheiders 11 ist bezogen auf das Lager 4 bzw. die Welle 1 so montiert (1), dass das Wandelement 16 mit einer Mantelfläche 20 der Welle 1 einen Spalt 21 ausbildet, der die Nut 13 der Bypass-Leitung 12 in axialer Richtung, also parallel zu der Drehachse 2, verlängert. Dabei wird eine Einlassöffnung 22 der verlängerten Bypass-Leitung 12 in axialer Richtung von dem Lager 4 beabstandet ausgebildet, so dass die in die Bypass-Leitung 12 eintretenden Partikel nicht in die Nähe des ersten Förderelementes 9 und des Lagers 4 gelangen. Das Wandelement 16 ist hierzu als sich axial erstreckender hohlzylindrischer Abschnitt des ersten Bauteils 15 ausgebildet, wobei eine innere Mantelfläche des hohlzylindrischen Abschnittes einen Abstand zu der Mantelfläche 20 der Welle 1 aufweist, so dass ein innerer Durchmesser des hohlzylindrischen Abschnittes ein Übermaß gegenüber dem Durchmesser der Welle 1 aufweist. Die Einlassöffnungen 22 der Bypass-Leitung 12 sind als im Draufsicht rechteckige Aussparungen 23 an einem freien Ende des hohlzylindrischen Abschnittes ausgestaltet. Diese Aussparungen 23 bilden eine entlang des Umfangs des hohlzylindrischen Abschnittes umlaufende Abfolge, wobei zwischen je zwei benachbarten Aussparungen 23 ein Zahn 24 vorgesehen ist.
Das erste Bauteil 15 des Rotationsabscheiders 11 umfasst weiter die Abdeckscheibe 18, in der die Durchbrüche 19 als in Umlaufrichtung umlaufende Abfolge von Ausnehmungen mit kreisförmigen Querschnitt angebracht sind. Die Abdeckscheibe 18 ist als im wesentlichen kreisringförmiger Abschnitt des ersten Bauteils 15 ausgebildet, wobei die Durchbrüche 19 näher an der inneren Kante des Kreisrings angeordnet sind. In der montierten Stellung (1) weist die Abdeckscheibe 18 im wesentlichen radial von der Welle 1 bzw. der Drehachse 2 weg und ist dem Lager 4 bzw. dem ersten Förderelement 9 einströmseitig vorgeschaltet, so dass das von dem ersten Förderelement 9 angezogene Wasser zuerst durch die Durchbrüche 19 der Abdeckscheibe 18 tritt, bevor es in einem Einströmbereich 25 gelangt, in dem das erste Förderelement 19 angeordnet ist. Dieser Einströmbereich 25 wird von der Abdeckscheibe 18 im wesentlichen überdeckt.
Das erste Bauteil 15 des Rotationsabscheiders 11 umfasst weiter als Abschnitt das Umlenkelement 17, das als auf der Abdeckscheibe 18 im wesentlichen mittig zwischen der inneren und der äußeren Kante des Kreisrings angeordneter, von der Abdeckscheibe 18 im wesentlichen senkrecht abstehender Ring ausgebildet ist. Das Umlenkelement 17 bewirkt, dass radial in Richtung auf die Drehachse 2 einströmendes Wasser in Richtung auf die Einlassöffnungen 23 der axial verlängerten Bypass-Leitung 12 umgelenkt wird und damit von den Durchbrüchen 19 der Abdeckscheibe 18 und somit von dem Lager 4 fortgelenkt wird.
Das erste Bauteil 15 des Rotationsabscheiders 11 umfasst als weiteren Abschnitt das erste Förderelement 9, das als archimedische Schraube ausgebildet ist, wobei sich die Schraubenwindungen im wesentlichen konzentrisch zu der Drehachse 2 des Lagers erstrecken. In der montierten Stellung ( 1) reichen die von der Drehachse 2 entfernten Abschnitte der Schraubengänge bis an die innere Mantelfläche 26 des äußeren Lagerrings 6 heran, so dass der Einströmbereich 25 axial durch das erste Förderelement 9 und die Abdeckscheibe 18 abgegrenzt ist.
Der Rotationsabscheider 11 umfasst ein zweites Bauteil 27, das als Abschnitte eine konische Wand 28 und ein zweites Förderelement 29 umfasst. Das zweite Bauteil 27 des Rotationsabscheiders 11 ist drehfest unmittelbar an der Mantelfläche 22 der Welle 1 befestigt.
Das zweite Bauteil 27 des Rotationsabscheiders 11 umfasst als Abschnitt die konische Wand 28, die bezogen auf die Drehachse 2 einen Winkel von ca. 30° einschließt. Ein Endabschnitt 30 der konischen Wand 28 ist axial gerichtet und annähernd hohlzylindrisch ausgebildet. In dem Endabschnitt 30 ist eine entlang des Umfangs umlaufende Abfolge von Öffnungen 31 ausgebildet, wobei die jeweilige Öffnung 31 als Bohrung von kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist.
Von den Öffnungen 31 axial beabstandet ist als weiterer Abschnitt des zweiten Bauteils 27 das zweite Förderelement 29 ausgebildet, das eine archimedische Schraube an einem Außenumfang des zweiten Bauteils 27 umfasst. Ein von der Drehachse 2 am weitesten radial beabstandeter Abschnitt der Schraubenwindung grenzt an ein hülsenförmiges Abstandselement 32, mit dem der äußere Lagerring 6 des Lagers 4 axial gegen eine Schulter 33 der Lageraufnahme 3 verspannt ist.
Das erste Förderelement 9 und das zweite Förderelement 29 begrenzen einen im wesentlichen geschlossenen Zwischenraum 34, der in radialer Richtung durch die Lageraufnahme 3 (bzw. das Abstandselement 32) und durch die Mantelfläche 22 der Welle 1 (bzw. das Wandelement 16) zusätzlich abgeschlossen ist. Speziell ist vorgesehen, dass das zweite Bauteil 27 an den Zähnen 24 des ersten Bauteils 15 anliegt und mit den Aussparungen 23 die Einlassöffnung 22 der durch das Wandelement 16 axial verlängerten Bypass-Leitung 12 bildet, und dass das zweite Bauteil 27 mit dem Endabschnitt 30 der Wand 28 auf dem Abdeckelement 18 so aufliegt, dass die Öffnung 31 in dem Endabschnitt 30 der Wand 28 radial außerhalb, aber mit dem Umlenkelement 17 auf einer radialen Sichtlinie liegt.
Die konische Wand 28 teilt dabei den Zwischenraum 34 in einen ersten Teil-Zwischenraum 35, der sich auf das Lager 4 hin verjüngt, und einen zweiten Teil-Zwischenraum 36, der sich zu der Einlassöffnung 22 der axial verlängerten Bypass-Leitung 12 hin verjüngt. Der zweite Teil-Zwischenraum 36 ist durch das Wandelement 16 hin zu der Welle 1 abgegrenzt. Die beiden Teil-Zwischenräume 35, 36 stehen über die Öffnungen 31 in der Wand 28 in fluidischer Verbindung, so dass ein Druckausgleich und ein Transport von Schmiermittel zwischen den beiden Teil-Zwischenräumen 35, 36 stattfinden kann. Im Bereich dieser Öffnungen 31 ändert sich die Strömungsrichtung um ca. 90°, da das in dem ersten Teil-Zwischenraum 35 im wesentlichen in axialer Richtung einströmende Wasser durch die Öffnungen 31 im wesentlichen in radialer Richtung tritt. In dem Bereich des zweiten Teil-Zwischenraums 36 steht das Umlenkelement 17 im wesentlichen in axialer Richtung vor, wobei das Umlenkelement 17 das durch die Öffnung 31 einströmende Schmiermedium gegen eine auf die Welle 1 weisende Führungsfläche der Wand 28 lenkt.
Die beiden Förderelemente 9, 29 sind jeweils mit der Welle 1 mindestens mittelbar drehfest verbunden und umfassen jeweils eine archimedische Schraube, wobei die beiden archimedischen Schrauben gleichsinnig orientiert sind, so dass beide Förderelemente 9, 29 bei der Drehung der Welle um die Drehachse 2 zur gleichen Zeit in Richtung des Pfeils 8 fördern. Das zweite Förderelement 29 ist mit Bezug auf das erste Förderelement 9 so ausgestaltet, dass bei im wesentlichen gleicher Drehzahl des Lagers 4 bzw. der Welle 1 die pro Zeiteinheit geförderte Menge des Schmiermediums für das zweite Förderelement 29 größer als für das erste Förderelement 9 ist. Hierzu ist vorgesehen, dass Windungen des zweiten Förderelementes 29 ein größeres Volumen einschließen als die Windungen des ersten Förderelementes 9.
Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
Bei einer - auch langsamen - Drehung der Welle 1 bzw. des Lagers 4 um die Drehachse 2 fördert das zweite Förderelement 29 pro Zeit mehr Schmiermittel in den Zwischenraum 34 als das erste Förderelement 9 aus dem Zwischenraum 34 wegfördert. Damit entsteht in dem Zwischenraum 34, insbesondere in den beiden Teil-Zwischenräumen 35, 36, ein Überdruck, der durch die Bypass-Leitung 12 abgebaut wird.
Tritt mit Partikeln befrachtetes Schmiermittel durch das zweite Förderelement 29 in den ersten Teil-Zwischenraum 35, werden die Partikel entlang der von der Welle 1 fort weisenden Führungsfläche der Wand 28 zu der Öffnung 31 zunächst im wesentlichen in axialer Richtung geführt und um ca. 90° umgelenkt, sobald die Partikel durch die Öffnung 31 treten. Unmittelbar nach dem Durchtreten der Öffnung 31 treffen die Partikel auf das Umlenkelement 17, das die Partikel gegen die auf die Welle 1 weisende Führungsfläche der Wand 28 lenkt, so dass entlang der auf die Welle 1 weisenden Führungsfläche die Partikel hin zu der Einlassöffnung 22 der Bypass-Leitung 12 gelangen und über die Bypass-Leitung 12 an dem Lager 4 vorbei geführt werden. In das Lager 4 tritt das von dem ersten Förderelement 9 geförderte, weitgehend von Partikeln befreite Schmiermittel, wobei die Druckdifferenz, die über dem Zwischenraum 34, insbesondere zwischen den beiden Teil-Zwischenräumen 35, 36 im Bereich der Öffnung 31 abfällt, durch die unterschiedlichen Förderraten der beiden Förderelemente 9, 29 bestimmt ist, so lange, wie der Zwischenraum 34 als im wesentlichen abgeschlossen betrachtet werden kann.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, bei dem die Förderelemente 9, 29 jeweils archimedische Schrauben umfassten. Es versteht sich, dass auch andere Förderelemente vorgesehen sein können, beispielsweise Turbinenelemente mit geneigten Leitflächen.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, bei dem die Öffnungen 31 in der Wand 28 im wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt aufwiesen und als zylindrische Ausnehmungen ausgebildet waren. Es versteht sich, dass die Öffnungen auch auf die Welle 1 hin, also in radialer Richtung, verjüngt ausgebildet sein können, so dass sie als Düsen wirken, die das Schmiermedium zu dem Umlenkelement 17 hin beschleunigen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel waren das Umlenkelement 17, das erste Förderelement 9, das Wandelement 16 und die Abdeckplatte 18 Abschnitte des ersten Bauteils 15 des Rotationsabscheiders 11. Es versteht sich, dass die genannten Bestandteile auch voneinander getrennt vorgesehen sein können. Weiter versteht es sich, dass das zweite Förderelement 29 und die Wand 28, die bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel als Abschnitte des zweiten Bauteils 27 des Rotationsabscheiders 11 ausgebildet waren, als voneinander getrennte Bestandteile vorgesehen sein können.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert, bei dem das Lager 4 ein Wälzlager war. Es versteht sich, dass das Lager auch ein Gleitlager sein kann.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war eine Förderung des Schmiermittels entlang des Pfeils 8 (1) vorgesehen, so dass nur eine einzige Förderrichtung vorgesehen war. Es versteht sich, dass je ein Rotationsabscheider 11 zu beiden Seiten des Lagers 4 angeordnet sein kann, um eine Förderung des Schmiermittels in beiden Richtungen durch das Lager 4 zu ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1: Welle
2: Drehachse
3: Lageraufnahme
4: Lager
5: innerer Lagerring
6: äußerer Lagerring
7: Wälzkörper
8: Pfeil
9: erstes Förderelement
10: Stirnfläche des inneren Lagerrings 5
11: Rotationsabscheider
12: Bypass-Leitung
13: Nut
14: innere Mantelfläche des inneren Lagerrings 5
15: erstes Bauteil des Rotationsabscheiders 11
16: Wandelement
17: Umlenkelement
18: Abdeckelement
19: Durchbruch in dem Abdeckelement
20: Mantelfläche der Welle 1
21: Spalt zwischen Mantelfläche 20 und Wandelement 16
22: Einlassöffnung der Bypass-Leitung 12
23: Aussparung
24: Zahn
25: Einströmbereich
26: innere Mantelfläche des äußeren Lagerrings 6
27: zweites Bauteil des Rotationsabscheiders 11
28: Wand
29: zweites Förderelement
30: Endabschnit der Wand 28
31: Öffnung
32: Abstandselement
33: Schulter
34: Zwischenraum
35: erster Teil-Zwischenraum
36: zweiter Teil-Zwischenraum

Claims

Lageranordnung, umfassend ein von einem Schmiermedium durchströmtes Lager (4), einen Rotationsabscheider (11) mit einer an dem Lager (4) vorbei führenden Bypass-Leitung (12), ein erstes Förderelement (9), das dem Lager (4) einströmseitig vorgeschaltet ist, und ein zweites Förderelement (29), das dem ersten Förderelement (9) einströmseitig vorgeschaltet ist, wobei die beiden Förderelemente (9, 29) einen Zwischenraum (34) begrenzen, der mit der Bypass-Leitung (12) in Verbindung steht, wobei bei gleicher Drehzahl des Lagers (4) die pro Zeiteinheit geförderte Menge des Schmiermediums für das zweite Förderelement (29) größer als für das erste Förderelement (9) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (34) einen ersten Teil-Zwischenraum (35) und einen zweiten Teil-Zwischenraum (36) aufweist, wobei der erste Teil-Zwischenraum (35) sich auf das Lager (4) hin verjüngt, wobei der zweite Teil-Zwischenraum (36) mit der Bypass-Leitung (12) in Verbindung steht, und wobei die beiden Teil-Zwischenräume (35, 36) über eine Öffnung (31) in Verbindung stehen, in deren Bereich sich die Strömungsrichtung um ca. 90° ändert.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teil-Zwischenräume mittels einer konischen Wand (28) getrennt sind, wobei die Wand (28) und das zweite Förderelement (29) Abschnitte eines zweiten Bauteils (27) des Rotationsabscheiders (11) bilden.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bereich des zweiten Teil-Zwischenraums (36) ein Umlenkelement (17) angeordnet ist, das das durch die Öffnung (31) einströmende Schmiermedium gegen die Wand (28) lenkt.
Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil-Zwischenraum (36) zu einer Welle (1) hin mittels eines Wandelementes (16) abgegrenzt ist, und dass das Wandelement (16) mit der Welle (1) einen Abschnitt der Bypass-Leitung (12) ausbildet.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lager (4) bezogen auf das erste Förderelement (9) eine mit Durchbrüchen (19) versehene Abdeckscheibe (18) strömungsmäßig vorgeschaltet ist, die den Zwischenraum (34), insbesondere den zweiten Teil-Zwischenraum (36), zu dem Lager (4) hin abgrenzt.
Lageranordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (17) und das Wandelement (16) Abschnitte eines ersten Bauteils (15) des Rotationsabscheiders (11) ausbilden.
Lageranordnung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckscheibe (18) einen weiteren Abschnitt des ersten Bauteils (15) des Rotationsabscheiders (11) ausbildet.