DE102022206866A1

DE102022206866A1 - Lagersystem und Wärmepumpe mit einem Lagersystem und Verfahren zum Herstellen und zum Betreiben eines Lagersystems

Info

Publication number: DE102022206866A1
Application number: DE102022206866.1A
Authority: DE
Inventors: Johannes Lang; Matthias Nagorski
Original assignee: Efficient Energy GmbH
Current assignee: VERTIV SRL, IT
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Es ist ein Lagersystem (100) zum Lagern eines zu lagernden Gegenstands offenbart, wobei das Lagersystem (100) folgende Merkmale aufweist: ein Lager (1); eine Flüssigkeitszuleitung (5a) zu dem Lager und einer Flüssigkeitsableitung (8a) von dem Lager (1); eine Pumpe (2), die ausgebildet ist, um in einem Normalbetrieb bei einer normalen Stromzuführung eine Schmierflüssigkeit über die Flüssigkeitszuleitung (5a) dem Lager (1) zuzuführen und über die Flüssigkeitsableitung (8a) aus dem Lager (1) abzuleiten, wobei der zu lagernde Gegenstand in dem Normalbetrieb eine Geschwindigkeit aufweist; einen Schmiermittelzwischenspeicher (3) zum Speichern eines Schmierflüssigkeitsvorrats, wobei der Schmiermittelzwischenspeicher (3) über ein bei der normalen Stromzuführung geschlossenes Ventil (4) mit dem Lager (1) verbunden ist und das Ventil (4) ausgebildet ist, um im Falle einer Stromunterbrechung geöffnet zu werden, wobei die Pumpe (2) ausgebildet ist, um im Falle der Stromunterbrechung dem Lager (1) weniger Schmierflüssigkeit oder keine Schmierflüssigkeit zuzuführen, und wobei der zu lagernde Gegenstand ausgebildet ist, um im Falle der Stromunterbrechung die Geschwindigkeit zu reduzieren, und wobei der Schmiermittelzwischenspeicher (3) ausgebildet ist, um im Falle der Stromunterbrechung aufgrund einer auf den Schmiermittelzwischenspeicher (3) sowohl im Normalbetrieb als auch während der Stromunterbrechung wirkenden Kraft zumindest einen Teil des Schmierflüssigkeitsvorrats über das Ventil (4) dem Lager (1) zuzuführen. Außerdem sind eine Wärmepumpe, ein Verfahren zum Herstellen eines Lagersystems (100) und ein Verfahren zum Betreiben eines Lagersystems (100) beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Lagersystemen und insbesondere auf Konzepte zum Verbessern der Betriebssicherheit von Lagersystemen in einer Wärmepumpe.
Bei Lagersystemen, welche während eines Betriebes mit einem Schmiermittel zu schmieren sind und welche während eines Betriebes eine Stromzuführung benötigen, um Schmiermittel in das Lager hinein zu befördern, kann es im Falle einer Stromunterbrechung zu Komplikationen kommen, welche im Schlimmsten Fall das Lagersystem beschädigen könnten.
EP 2 933 498 B1 beschreibt eine Lösung, bei der ein in einem Lager gelagerter Rotor eines Motors als Pumpe wirkt, so dass im Falle eines Stromausfalles durch die direkt nach einem Stromausfall resultierende Bewegung des Rotors Wasser in das Lager gesogen wird. In der EP 2 933 498 B1 ist ein geschlossener Unterdruckkreislauf beschrieben, welcher im Falle einer Stromunterbrechung das sich in dem geschlossenen Unterdruckkreislauf befindende Lager mit Schmierflüssigkeit versorgt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbessertes Lagersystem zu schaffen, welches insbesondere ein verbessertes Konzept für eine Schmiermittelzufuhr zu einem Lager im Falle einer Stromunterbrechung bereitstellt, insbesondere wenn das Lagersystem in einer Wärmepumpe mit zirkulierenden Schmiermittel, wie einer Kühlflüssigkeit, Verwendung findet.
Diese Aufgabe wird durch ein Lagersystem nach Patentanspruch 1 gelöst.
Im Falle eines Stromausfalles bzw. einer Stromunterbrechung soll lange genug eine Schmierflüssigkeit in das Lager befördert werden, um ein sicheres und beschädigungsgeringes, insbesondere beschädigungsfreies, „Notlanden“ eines Rotors, welcher durch das Lager gelagert ist, zu gewährleisten.
Eine Kernidee der vorliegenden Erfindung liegt darin, im Falle eines Stromausfalles für eine notwendige Druckerzeugung den Umgebungsdruck, insbesondere den Atmosphärendruck, zu nutzen.
Das Lagersystem zum Lagern eines zu lagernden Gegenstands gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Lager, einer Flüssigkeitszuleitung zu dem Lager und einer Flüssigkeitsableitung von dem Lager. Das Lagersystem umfasst ferner eine Pumpe, die ausgebildet ist, um in einem Normalbetrieb bei einer normalen Stromzuführung eine Schmierflüssigkeit über die Flüssigkeitszuleitung dem Lager zuzuführen und über die Flüssigkeitsableitung aus dem Lager abzuleiten, wobei der zu lagernde Gegenstand in dem Normalbetrieb eine Geschwindigkeit aufweist. Das vorgeschlagene Lagersystem umfasst ferner einen Schmiermittelzwischenspeicher zum Speichern eines Schmierflüssigkeitsvorrats, wobei der Schmiermittelzwischenspeicher über ein bei der normalen Stromzuführung geschlossenes Ventil mit dem Lager verbunden ist und das Ventil ausgebildet ist, um im Falle einer Stromunterbrechung geöffnet zu werden. Die die Pumpe ist ausgebildet, um im Falle der Stromunterbrechung dem Lager weniger Schmierflüssigkeit oder keine Schmierflüssigkeit zuzuführen, und wobei der zu lagernde Gegenstand ausgebildet ist, um im Falle der Stromunterbrechung die Geschwindigkeit zu reduzieren. Der Schmiermittelzwischenspeicher ist ausgebildet ist, um im Falle der Stromunterbrechung aufgrund einer auf den Schmiermittelzwischenspeicher sowohl im Normalbetrieb als auch während der Stromunterbrechung wirkenden Kraft zumindest einen Teil des Schmierflüssigkeitsvorrats über das Ventil dem Lager zuzuführen. Im Falle einer Stromunterbrechung kann das Ventil mechanisch öffnen, sodass das Lager weiterhin mit Schmiermittel aus dem Schmiermittelzwischenspeicher geschmiert werden kann. Bevorzugt kann das Lager mit Schmiermittel aus dem Schmiermittelzwischenspeicher solange geschmiert werden, bis der Rotor zum Still stand gekommen ist. Eine im Normalbetrieb als auch während der Stromunterbrechung auf den Schmiermittelzwischenspeicher wirkende Kraft ist zumindest der umgebende Atmosphärendruck. Das vorgeschlagene Lagersystem kann in einer Wärmepumpe eingesetzt werden. Bei Verwendung des Lagersystems in einer Wärmepumpe kann das Lagersystem eine Arbeitsflüssigkeit der Wärmepumpe als Schmiermittel für das Lager nutzen. Der Schmiermittelzwischenspeicher dient als Pufferspeicher.
Das vorgeschlagene Lagersystem ist dazu ausgebildet, bei einem Stromausfall oder bei einer Stromunterbrechung ausreichend lange genug einen Schmierfilm in dem Lager aufrechterhalten, um ein sicheres und beschädigungsarmes, insbesondere beschädigungsfreies, Notlanden des zu bewegenden Gegenstandes, insbesondere des Rotors in dem Lager, zu gewährleisten. Dieses fortlaufende Schmieren des Lagers wird mit einfachen Mitteln kostengünstig erreicht.
Es versteht sich, dass einzelne Aspekte, welche in Bezug auf das Lagersystem beschrieben sind, auch als Verfahrensschritt umgesetzt werden können und umgekehrt. Weitere Details werden im Rahmen der nachfolgenden Bildbeschreibung erörtert.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Lagersystem;
2 ein erfindungsgemäßes weiteres Lagersystem;
3 eine Wärmepumpe mit einem erfindungsgemäßen Lagersystem;
4 ein Flussdiagram eines Verfahrens zum Herstellen eines Lagersystems; und
5 ein Flussdiagram eines Verfahrens zum Betrieben eines Lagersystems.

Einzelne Aspekte der hierin beschriebenen Erfindung sind nachfolgend in den 1 bis 5 beschrieben. In der vorliegenden Anmeldung betreffen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Elemente, wobei nicht alle Bezugszeichen in allen Zeichnungen, sofern sie sich wiederholen, erneut dargelegt sein müssen.
Bevorzugt umfasst das Lagersystem 100 zum Lagern eines zu lagernden Gegenstands ein Lager 1, eine Flüssigkeitszuleitung 5a zu dem Lager und einer Flüssigkeitsableitung 8a von dem Lager 1. Außerdem umfasst das Lagersystem 100 eine Pumpe 2, die ausgebildet ist, um in einem Normalbetrieb bei einer normalen Stromzuführung eine Schmierflüssigkeit über die Flüssigkeitszuleitung 5a dem Lager 1 zuzuführen und die Schmierflüssigkeit über die Flüssigkeitsableitung 8a aus dem Lager 1 abzuleiten. Der zu lagernde Gegenstand weist in dem Normalbetrieb eine Geschwindigkeit auf, insbesondere eine Rotationsgeschwindigkeit, bei welcher der zu lagernde Gegenstand, insbesondere eine Welle bzw. ein Rotor, rotiert. Das Lagersystem umfasst ferner einen Schmiermittelzwischenspeicher 3 zum Speichern eines Schmierflüssigkeitsvorrats bzw. zum Speichern von Schmierflüssigkeit, wobei der Schmiermittelzwischenspeicher 3 über ein bei der normalen Stromzuführung geschlossenes Ventil 4 mit dem Lager 1 verbunden ist und das Ventil 4 ausgebildet ist, um im Falle einer Stromunterbrechung geöffnet zu werden. Die Pumpe 2 ist dazu ausgebildet, um im Falle der Stromunterbrechung dem Lager 1 weniger Schmierflüssigkeit oder keine Schmierflüssigkeit mehr zuzuführen. Im Falle der Stromunterbrechung wird die Pumpe 2 nicht mehr mit elektrischen Strom aus dem Stromnetz versorgt, so dass die Pumpe entweder direkt abgeschaltet wird oder ihren Betrieb herunterfährt, falls die Pumpe 2 einen Zwischenspeicher für elektrischen Strom umfasst, aus dem die Pumpe im Falle der Stromunterbrechung mit Strom versorgt werden kann. Der zu lagernde Gegenstand ist ausgebildet, um im Falle der Stromunterbrechung die Geschwindigkeit zu reduzieren. Insbesondere ist der zu lagernde Gegenstand dazu ausgebildet, nach Eintreten der Stromunterbrechung die Geschwindigkeit im Verlauf der Zeit zu reduzieren, bis der zu lagernde Gegenstand zum Stillstand gekommen ist. Der Schmiermittelzwischenspeicher 3 ist ausgebildet, um im Falle der Stromunterbrechung aufgrund einer auf den Schmiermittelzwischenspeicher 3 sowohl im Normalbetrieb als auch während der Stromunterbrechung wirkenden Kraft zumindest einen Teil des Schmierflüssigkeitsvorrats über das Ventil 4 dem Lager 1 zuzuführen. Bei der sowohl im Normalbetrieb als auch während der Stromunterbrechung wirkenden Kraft handelt es sich zumindest um den umgebenden Atmosphärendruck.
1 zeigt ein vorgeschlagenes Lagersystem 100, wobei das Lagersystem weitere Leitungen 6a, 4a, 7a und Ventile 5, 6, 7, 8 umfasst, welche nachfolgend noch beschrieben sind.
Die auf den Schmiermittelzwischenspeicher 3 wirkende Kraft beruht auf einen durch auf den Schmiermittelzwischenspeicher 3 wirkenden Atmosphärendruck, insbesondere von P=101,325 kPa, oder durch eine auf den Schmiermittelzwischenspeicher 3 wirkende Feder. In 1 ist beispielsweise mit Pfeil 20 der Atmosphärendruck P eingezeichnet. Bei Verwendung einer Feder kann die Feder insbesondere eine Kraft auf den Schmiermittelzwischenspeicher 3 ausüben, welche in dieselbe Richtung wie der Atmosphärendruck P (siehe Pfeil 20 in 1) wirkt.
Wie in 1 gezeigt ist, sind der Schmiermittelzwischenspeicher 3 und die Pumpe 2 ausgebildet, um zum Zuführen der Schmierflüssigkeit zu dem Lager 1 dieselbe Flüssigkeitszuleitung 5a zu nutzen. Insbesondere speichert der Schmiermittelzwischenspeicher 3 Schmierflüssigkeit, welche durch die Pumpe 2 im Falle eines normalen Betriebes, d.h. während einer Stromversorgung der Pumpe 2 mit elektrischen Strom, in den Schmiermittelzwischenspeicher 3 von der Pumpe 2 gepumpt worden ist. 1 zeigt ferner schematisch eine Ansteuerungsvorrichtung 110, die dazu ausgebildet ist, die Anzahl an Ventilen 4, 5, 6, 7, 8 mechanisch zu öffnen und/oder zu schließen. Da die Ansteuerungsvorrichtung 110 dazu ausgebildet ist, die Mehrzahl an Ventilen 4, 5, 6, 7,8 mechanisch anzusteuern, wurde in 1 die Ansteuerungsvorrichtung 110 nur schematisch angedeutet.
Bevorzugt weist das Lagersystem 100 eine Mehrzahl von Ventilen 4, 5, 6, 7, 8 auf, welche das Ventil 4 umfassen, wobei im Falle der Stromunterbrechung die Mehrzahl von Ventilen 4, 5, 6, 7, 8 derart geschaltet sind, dass die Schmierflüssigkeit aus dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 durch das Ventil 4 über eine Schmiermittel-Abführungsleitung 4a, welche in die Flüssigkeitszuleitung 5a mündet, zum Lager 1 strömt, um das Lager 1 im Falle der Stromunterbrechung zu schmieren. Die Mehrzahl an Ventilen 4, 5, 6, 7, 8 ist dazu ausgebildet, im Falle einer Stromunterbrechung mechanisch zu öffnen oder zu schließen, so dass wenigstens das Ventil 4 geöffnet ist, um Schmierflüssigkeit mit Hilfe eines umgebenden Druckes aus dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 in das Lager 1 strömen zu lassen.
Zwischen dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 und dem Lager 1 ist das Ventil 4 in der Schmiermittel-Abführungsleitung 4a angeordnet und das Ventil 4 ist ausgebildet, im Falle der Stromunterbrechung mechanisch zu öffnen, um Schmierflüssigkeit aus dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 und dem Lager 1 strömen zu lassen. Wie in 1 gezeigt mündet die Schmiermittel-Abführungsleitung 4a in die Flüssigkeitszuleitung 5a.
Bevorzug ist zwischen der Pumpe 2 und dem Lager 1 ein weiteres Ventil 5 der Mehrzahl von Ventilen 4, 5, 6, 7, 8 in der Flüssigkeitszuleitung 5a angeordnet. Das weitere Ventil 5 ist während des Normalbetriebes geöffnet und im Falle der Stromunterbrechung geschlossen, um im Normalbetrieb eine Versorgung des Lagers 1 mit Arbeitsflüssigkeit durch die Pumpe 2 zu bewirken. Das weitere Ventil 5 ist dazu ausgebildet, im Falle der Stromunterbrechung mechanisch zu schließen, um einen hydraulischen Druck in der Schmiermittel-Abführungsleitung 4a und der Flüssigkeitszuleitung 5a zu verbessern, insbesondere zu maximieren, wodurch Schmiermittelflüssigkeit in Richtung des Lagers geführt wird.
Bevorzugt ist zwischen der Pumpe 2 und dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 eine Schmiermittel-Zuführungsleitung 6a angeordnet, in welcher ein noch weiteres Ventil 6 der Mehrzahl von Ventilen 4, 5, 6, 7, 8 angeordnet ist. Das noch weitere Ventil 6 ist während des Normalbetriebes und im Falle der Stromunterbrechung geschlossen. Das noch weitere Ventil 6 ist dazu ausgebildet, während eines Wiederauffüllens des Schmiermittelzwischenspeichers 3 zu öffnen. Das Wiederauffüllen des Schmiermittelzwischenspeichers 3 erfolgt während eine Stromversorgung der Pumpe 2 mit elektrischen Strom gegeben ist. Das noch weitere Ventil 6 kann ausgebildet sein, insbesondere elektrisch angesteuert zu werden. Das weitere Ventil 6 kann, aber muss nicht, dazu ausgebildet sein, mechanisch zu öffnen oder zu schließen.
Bevorzugt ist das Lager 1 über die Flüssigkeitsableitung 8a mit einem Flüssigkeitsauffangbehälter 9 gekoppelt, um Schmierflüssigkeit im Falle der Stromunterbrechung nach einem Passieren des Lagers 1 in dem Flüssigkeitsauffangbehälter 9 zu sammeln, wobei ein Flüssigkeitsauffang-Ventil 8 vor dem Flüssigkeitsauffangbehälter 9 in der Flüssigkeitsableitung 8a angeordnet ist. Das Flüssigkeitsauffang-Ventil 8 ist dazu ausgebildet, im Falle einer Stromunterbrechung mechanisch zu öffnen, um Schmierflüssigkeit nach dem Passieren des Lagers 1 zu sammeln.
Die Flüssigkeitsableitung 8a erstreckt sich von dem Lager 1 über die Pumpe 2 hinaus zu der Flüssigkeitszuleitung 5a und erstreckt sich zu der Schmiermittel-Zuführungsleitung 6a und schließt an eine Ausgangsleitung 7a an, wobei in der Ausgangsleitung 7a ein Ausgangs-Ventil 7 angeordnet ist (siehe 1). Im Falle der Stromunterbrechung passiert die Schmierflüssigkeit in der Flüssigkeitsableitung 8a das geöffnete Flüssigkeitsauffang-Ventil 8, bevor die Schmierflüssigkeit in den Flüssigkeitsauffangbehälter 9 gelangt, um entgegenzuwirken, dass sich in der Flüssigkeitsableitung 8a ein Rückstaudruck ausbildet. Alternativ oder zusätzlich passiert die Schmierflüssigkeit in der Flüssigkeitsableitung 8a im Falle der Stromunterbrechung das geöffnete Ausgangs-Ventil 7, um dem Schmierkreislauf des Lagersystems 100 zu entweichen, um entgegenzuwirken, dass sich in der Flüssigkeitsableitung 8a ein Rückstaudruck ausbildet. Im Falle der Stromunterbrechung ist/sind das Ausgangs-Ventil 7 oder das Flüssigkeitsauffang-Ventil 8 oder das Flüssigkeitsauffang-Ventil 8 und das Ausgangs-Ventil 7 dazu ausgebildet, mechanisch zu öffnen.
Bevorzugt sind das Ventil 4, das weitere Ventil 5 und das Ausgangs-Ventil 7 ausgebildet, während des Wiederauffüllens des Schmiermittelzwischenspeichers 3 geschlossen zu sein, insbesondere mechanisch oder unter Stromzufuhr zu schließen. Insbesondere ist im Falle eines Wiederaufladens nur das noch weitere Ventil 6 geöffnet, während alle anderen Ventile der Mehrzahl an Ventilen 4, 5, 7, 8 im Falle des Wiederaufladens geschlossen sind.
Das weitere Ventil 5 ist während des Normalbetriebes dazu ausgebildet, zu öffnen, um geöffnet zu sein, und das Ventil 4, das noch weitere Ventil 6, das Ausgangs-Ventil 7 und das Flüssigkeitsauffang-Ventil 8 sind während des Normalbetriebes dazu ausgebildet, geschlossen zu sein. Während des Normalbetriebes passiert die Schmierflüssigkeit einen Schmierkreislauf, welcher durch die Flüssigkeitsableitung 8a und die Flüssigkeitszuleitung 5a gegeben ist. in dem Schmierkreislauf sind das Lager 1 und die Pumpe 2 angeordnet, zwischen denen die Schmierflüssigkeit während des Normalbetriebes zirkulieren kann (siehe 1).
Das weitere Ventil 5 und das noch weitere Ventil 6 sind im Falle der Stromunterbrechung dazu ausgebildet, mechanisch zu schließen, und das Ventil 4 ist im Falle der Stromunterbrechung dazu ausgebildet, mechanisch zu öffnen, um einen Rückfluss der Schmierflüssigkeit zur Pumpe 2 zu verhindern, und das Ausgangs-Ventil 7 und das Flüssigkeitsauffang-Ventil 8 sind im Falle der Stromunterbrechung dazu ausgebildet, mechanisch zu öffnen, um einer Ausbildung eines auf dem Lager 1 wirkenden hydrodynamischen Druckes entgegenwirkenden Druckes entgegenzuwirken. Durch diese Öffnen- und Schließstellung der Mehrzahl an Ventilen 4, 5, 6, 7, 8 kann erreicht werden, dass im Falle der Stromunterbrechung Schmierflüssigkeit aus dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 über die Schmiermittel-Abführungsleitung 4a zu dem Lager 1 strömt und nach einem Passieren das Lagers 1 die Schmierflüssigkeit in dem Flüssigkeitsauffangbehälter 9 gesammelt wird und/oder den Schmierkreislauf über das Ausgangs-Ventil 7 verlassen kann. Hierdurch wird vermieden, dass Schmierflüssigkeit im Falle einer Stromunterbrechung von dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 über die Flüssigkeitszuleitung 5a direkt zur Pumpe 2 fließt und dass Schmierflüssigkeit in der Flüssigkeitsableitung 8a dazu beiträgt, in der Flüssigkeitszuleitung 5a einen hydraulischen Druck aufzubauen, welcher einem hydraulischen Druck in der Schmiermittel-Abführungsleitung 4a entgegenwirken würde. Außerdem wird vermieden, dass Schmierflüssigkeit im Falle einer Stromunterbrechung von dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 über die Schmiermittel-Zuführungsleitung 6a direkt zur Pumpe 2 fließt.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lagersystem 100. Im Unterschied zum Lagersystem 100 nach 1 ist das Lagersystem 100 nach 2 für den Fall einer Stromunterbrechung schematisch dargestellt. Daher ist zwar das noch weitere Ventil 6 dargestellt, aber nicht das weitere Ventil 5 und das Ausgangsventil 7. Statt dem Ausgangsventil 7 ist ein mechanischer Schalter 17 gezeigt. Außerdem weist das Lagersystem 100 nach 2 einen mechanischen Schalter 14 auf, welcher nahe dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 angeordnet ist. Der Schalter 14 ist dazu ausgebildet, im Falle einer Stromunterbrechung mechanisch zu öffnen, um der Schmiermittelflüssigkeit aus dem Schmiermittelspeicher 3 das Strömen zu dem Lager 1 zu erlauben. Im Falle einer Stromunterbrechung ist das noch weitere Ventil 6 dazu ausgebildet, mechanisch zu schließen, und das Ventil 4 ist ausgebildet, mechanisch zu öffnen, um es der Schmierflüssigkeit in dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 zu ermöglichen, zu dem Lager 1 zu strömen. Bei dem Lagersystem 100 nach 2 erfolgt wie bei dem Lagersystem 100 nach 1 das Widerauffüllen des Schmiermittelzwischenspeichers 3 zu Beginn eines Normalbetriebes nach einer Stromunterbrechung.
Bevorzugt umfasst der Schmiermittelzwischenspeicher 3 ein Gehäuse 11 mit einem Deckel 10 (=Schmiermittelzwischenspeicher 3b), wobei ein umgebender Atmosphärendruck P den Deckel 10 auf die Schmierflüssigkeit in dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 drückt, um ein Druckniveau auch im Falle der Stromunterbrechung aufrechtzuerhalten, und um durch das Druckniveau in dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 die Schmierflüssigkeit aus dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 im Falle der Stromunterbrechung zu dem Lager 1 strömen zu lassen (siehe 2). Bei geöffnetem Ventil 4 kann die Schmierflüssigkeit durch den umgebenden Druck, welcher durch den Atmosphärendruck P und der Gewichtskraft des Deckel 10 entsteht, aus dem Gehäuse 11 hinausgedrückt werden, um zum Lager 1 zu strömen. In der Schmiermittel-Abführungsleitung 4a, welche in die Flüssigkeitszuleitung 5a mündet, baut sich im Falle der Stromunterbrechung und im Normalbetrieb ein hydraulischer Druck P_WL auf, welcher auf das Lager 1 wirkt (siehe 2).
Bevorzugt weist der Deckel 10 eine Fläche A_D auf, die gegenüber dem Gehäuse 11 abgedichtet ist, so dass im Falle der Stromunterbrechung der Deckel 10 in dem Gehäuse 11 axial verschiebbar ist (siehe Doppelpfeil 10a in 2), bis ein Endanschlag 12, insbesondere der Boden, des Gehäuses 11 erreicht ist. Der Deckel 10 kann entlang seines Umfangs, welche dem Gehäuse 11 gegenüber positioniert ist, Rillen entlang des gesamten Umfangs aufweisen, in welche Dichtungsringe eingebracht sind, um den Deckel gegenüber dem Gehäuse 11 abzudichten. Alternativ könnten auch andere Formen an Dichtungen an dem Umfang des Deckels 10 angeordnet sein. Durch Vorsehen von Dichtungen zwischen dem Deckel 10 und dem Gehäuse 10 kann ein „Festsetzen“ des Deckels während eines Normalbetriebes jedenfalls verhindert werden. Ein Festsetzen des Deckels kann ferner dadurch verhindert werden, in dem der Schmiermittelzwischenspeicher 3 zumindest sporadisch entleert und wieder aufgefüllt wird. Durch das Vorsehen des Deckels 10 wird neben dem umgebenden Atmosphärendruck durch die Gewichtskraft des Deckels ein zusätzlicher Druck aufgebaut.
In 2 ist ferner gezeigt, dass der Flüssigkeitsauffangbehälter 9 eine Flüssigkeitsableitung 8a aufweist, welche ausgehend von dem Lager 1 die Schmierflüssigkeit in Richtung des Flüssigkeitsauffangbehälters 9 in den Flüssigkeitsauffangbehälter 9 hineinführt. Außerdem weist der Flüssigkeitsauffangbehälter 9 eine weitere Flüssigkeitsableitung 8a' auf, welche von dem Flüssigkeitsauffangbehälter 9 zu der Pumpe 2 führt. Die weitere Flüssigkeitsableitung 8a' ist in Relation zu dem Flüssigkeitsauffangbehälter 9 nahe eines Bodenbereiches des Flüssigkeitsauffangbehälters 9 angeordnet, während Flüssigkeitsableitung 8a nahe eines oberen Bereiches des Flüssigkeitsauffangbehälters 9 angeordnet ist. Die Flüssigkeitsableitung 8a und die weitere Flüssigkeitsableitung 8a' sind beabstandet zueinander in Bezug aus den Flüssigkeitsauffangbehälter 9 angeordnet. In dem Flüssigkeitsauffangbehälters 9 kann sich somit ein Schmierflüssigkeitsniveau 13 ausbilden. Dadurch, dass die weitere Flüssigkeitsableitung 8a' in Relation zu dem Flüssigkeitsauffangbehälter 9 nahe des Bodenbereiches angeordnet ist, kann Schmierflüssigkeit über die weitere Flüssigkeitsableitung 8a' zur Pumpe 2 fließen.
In 1 ist gezeigt, dass der Schmiermittelzwischenspeicher 3 ein Flüssigkeitsbeutel 3a ist, welcher dazu ausgebildet ist, sich im Falle der Stromunterbrechung während des Schmierens des Lagers 1 mit Schmierflüssigkeit zusammenzuziehen bzw. zusammenzuklappen. Der Flüssigkeitsbeutel 3a ist als ein Flüssigkeitssack ähnlich einem Infusionsbeutel ausgebildet und kann ähnlich wie ein Infusionsbeutel in dem Lagersystem 100 aufgehängt sein. Ein Flüssigkeitsbeutel 3a könnte auch in einem Lagersystem, wie in 2 gezeigt ist, eingesetzt werden. Ferner könnte auch ein Schmiermittelzwischenspeicher 3b mit dem Gehäuse 11 und dem Deckel 10 in einem Lagersystem 100, wie in 1 gezeigt ist, eingesetzt werden.
Bevorzugt ist der Schmiermittelzwischenspeicher 3, 3a, 3b aus einem elastischen Material, insbesondere aus einem Polyurethan, gefertigt. Elastische Materialien können unterschiedliche Festigkeiten aufweisen, so dass der Schmiermittelzwischenspeicher 3 mit einem stabilen Gehäuse und einem Deckel 10 oder als verformbarer Flüssigkeitsbeutel 3a gefertigt sein kann.
Bevorzugt ist der Schmiermittelzwischenspeicher 3 ausgebildet, eine Schmiermittelmenge von bis zu 5 Liter/Minute, insbesondere 3,5 Liter/Minute, bei einem Schmiermitteldruck unter dem Atmosphärendruck, insbesondere zwischen 700mBar und 1 Bar, an das Lager 1 bereitzustellen, um ein Verdampfen der Schmierflüssigkeit in dem Lager 1 zumindest teilweise zu verhindern. Um eine Schmiermittelmenge von bis zu 5 Liter/Minute, insbesondere 3,5 Liter/Minute, bei einem Schmiermitteldruck unter dem Atmosphärendruck im Falle einer Stromunterbrechung für einen ausreichend langen Zeitraum zu erzielen, weist der Schmiermittelzwischenspeicher 3, 3a, 3b ein entsprechend großes Fassungsvermögen auf, um Schmiermittel zu speichern. Der ausreichend lange Zeitraum umfasst jenen Zeitraum, in dem der zu lagernde Gegenstand im Falle der Stromunterbrechung zum Stillstand kommen kann.
Bevorzugt ist der Schmiermittelzwischenspeicher 3 derart konstruiert, dass der Schmiermittelzwischenspeicher 3 dazu ausgebildet ist, im Falle der Stromunterbrechung ein Druckniveau bereitzustellen, welches dem Druckniveau der Pumpe 2 im Normalbetrieb im Wesentlichen entspricht. Hierdurch wird erreicht, dass im Falle der Stromunterbrechung das durch die Pumpe im Normalbetrieb vorherrschende Druckniveau nicht plötzlich einbricht. Hierdurch kann eine kontinuierliche Funktion des Lagersystems 100 auch während einer Stromunterbrechung gesichert werden, zumindest solange bis der zu lagernde Gegenstand zum Stillstehen gekommen ist.
Bevorzugt weist der Schmiermittelzwischenspeicher 3 ein Fassungsvermögen von 10 Liter, bevorzugt 6 Liter, auf, so dass der zu lagernde Gegenstand, insbesondere ein Rotor, welcher durch das Lager 1 drehbar gelagert ist, im Falle der Stromunterbrechung beschädigungsfrei zum Stillstehen kommt.
Bevorzugt ist/sind eines oder mehrere oder alle Ventile der Mehrzahl an Ventilen 4, 5, 6, 7, 8 als eine Feder und/oder als ein Rückstellkraftelement ausgebildet. Wichtig ist, dass die Mehrzahl an Ventilen 4, 5, 6, 7, 8 im Falle der Stromunterbrechung dazu ausgebildet sind, entweder mechanisch zu öffnen oder mechanisch zu schließen, wie diese bereits hierin detailliert beschrieben worden ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Wärmepumpe 200 mit einem Verdampfer 50 zum Verdampfen von Arbeitsflüssigkeit, um ein verdampftes Arbeitsfluid zu erhalten; einem Kondensierer 60 zum Kondensieren eines verdichteten Arbeitsfluids; und einem Verdichter 70, welcher in Flussrichtung des verdampften Fluids in einem Betrieb der Wärmepumpe 200 zwischen dem Verdampfer 50 und dem Kondensierer 60 angeordnet ist und ausgebildet ist, um das verdampfte Fluid zu verdichten, um verdichtetes Fluid zu erhalten, wobei der Verdichter das Lager 1 und einen in dem Lager 1 zu lagernden Gegenstand aufweist. Eine solche Wärmepumpe 200 ist beispielsweise in 3 gezeigt. Die Wärmepumpe 200 umfasst ferner ein Lagersystem 100, wie es hierin bereits mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben worden ist. Vorteilhafterweise ist die Arbeitsflüssigkeit der Wärmepumpe 200 dieselbe Flüssigkeit wie die Schmierflüssigkeit im Schmiermittelzwischenspeicher 3 ist. Der zu lagernde Gegenstand im Lager 1 wird durch einen Motor M angetrieben, so das der zu lagernde Gegenstand, insbesondere ein Rotor, rotiert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Mehrzahl an Ventilen 4, 5, 6,7, 8 in 2 nicht noch einmal eingezeichnet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Lagersystems 100, wobei das Verfahren in einem ersten Schritt 400 ein Bereitstellen eines Lagers 1 zum Lagern eines Gegenstandes umfasst. In einem Schritt 410 umfasst das Verfahren ein Anordnen einer Flüssigkeitszuleitung 5a zu dem Lager 1 und einer Flüssigkeitsableitung 8a von dem Lager 1. In einem Schritt 420 umfasst das Verfahren ein Anordnen einer Pumpe 2, die in einem Normalbetrieb bei einer normalen Stromzuführung eine Schmierflüssigkeit über die Flüssigkeitszuleitung 5a dem Lager 1 zuführt und über die Flüssigkeitsableitung 8a aus dem Lager 1 ableitet, wobei der zu lagernde Gegenstand in dem Normalbetrieb eine Geschwindigkeit hat. In einem Schritt 430 umfasst das Verfahren ein Bereitstellen eines Schmiermittelzwischenspeichers 3 zum Speichern eines Schmierflüssigkeitsvorrats an Schmiermittelflüssigkeit. In einem Schritt 440 umfasst das Verfahren ein Verbinden des Schmiermittelzwischenspeichers 3 über ein bei der normalen Stromzuführung geschlossenes Ventil 4 mit dem Lager 1, wobei das Ventil 4 ausgebildet ist, um im Falle einer Stromunterbrechung, insbesondere mechanisch, geöffnet zu werden. Es ist ferner denkbar, dass das Ventil 4 über einen Akkumulator, in welchem elektrische Energie gespeichert ist, im Falle der Strom Unterbrechung elektrisch angesteuert wird. In einem Schritt 440 umfasst das Verfahren ein Bereitstellen einer, insbesondere mechanisch agierender, Ansteuerungsvorrichtung 110, die dazu ausgebildet ist:

- im Falle der Stromunterbrechung, weniger Schmierflüssigkeit oder keine Schmierflüssigkeit an das Lager 1 durch die Pumpe 2 zuzuführen, wobei der zu lagernde Gegenstand im Falle der Stromunterbrechung die Geschwindigkeit reduziert,
- im Falle der Stromunterbrechung, Zuführen von zumindest einem Teil des Schmierflüssigkeitsvorrats über das Ventil 4 zu dem Lager 1 durch den Schmiermittelzwischenspeicher 3 aufgrund einer auf den Schmiermittelzwischenspeicher 3 sowohl im Normalbetrieb als auch während der Stromunterbrechung wirkenden Kraft. Bevorzugt ist die Ansteuerungsvorrichtung 110 dazu ausgebildet, die Anzahl an Ventilen 4, 5, 6, 7, 8 mechanisch zu öffnen und/oder zu schließen, wie dieses bereits in Zusammenschau der 1 bis 3 beschrieben worden ist, worauf an dieser Stelle Bezug genommen ist. 4 zeigt ein Flussdiagram des soeben beschriebenen Verfahrens zum Herstellen eines Lagersystems 100, mit welchem das Lagersystem 100 Nach 1 und nach 2 herstellbar sind. Die Schritte 410, 420 und 420 können zeitgleich zueinander oder hintereinander in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden. Der Schritt 450 kann jedoch erst nach den Schritten 410, 420 und 430 ausgeführt werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben 500 eines Lagersystem 100 zum Lagern eines zu lagernden Gegenstands, wobei das Lagersystem 100 umfasst: ein Lager 1; einer Flüssigkeitszuleitung 5a zu dem Lager und einer Flüssigkeitsableitung 8a von dem Lager 1; einer Pumpe 2, die ausgebildet ist, um in einem Normalbetrieb bei einer normalen Stromzuführung eine Schmierflüssigkeit über die Flüssigkeitszuleitung 5a dem Lager 1 zuzuführen und über die Flüssigkeitsableitung 8a aus dem Lager 1 abzuleiten, wobei der zu lagernde Gegenstand in dem Normalbetrieb eine Geschwindigkeit hat; einem Schmiermittelzwischenspeicher 3 zum Speichern eines Schmierflüssigkeitsvorrats. Das Verfahren 500 umfasst die Schritte 510 bis 550. Der Schritt 510 umfasst ein Verbinden des Schmiermittelzwischenspeicher 3 über ein bei der normalen Stromzuführung geschlossenes Ventil 4 mit dem Lager 1. Der Schritt 520 umfasst ein, im Falle einer Stromunterbrechung, Öffnen des Ventils 4. Der Schritt 530 umfasst ein, im Falle der Stromunterbrechung, Liefern von, weniger Schmierflüssigkeit oder keiner Schmierflüssigkeit durch die Pumpe 2 zu dem Lager 1. Der Schritt 540 umfasst ein, im Falle der Stromunterbrechung, Reduzieren der Geschwindigkeit des zu lagernden Gegenstands. Der Schritt 550 umfasst ein, im Falle der Stromunterbrechung, Zuführen zumindest eines Teils des Schmierflüssigkeitsvorrats von dem Schmiermittelzwischenspeicher über das Ventil 4 zu dem Lager 1, aufgrund einer auf den Schmiermittelzwischenspeicher 3 sowohl im Normalbetrieb als auch während der Stromunterbrechung wirkenden Kraft. Die Schritte 520, 530 und 540 können zeitgleich zueinander oder hintereinander in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden. Der Schritt 550 kann jedoch erst nach dem Schritt 520 ausgeführt werden.
Bevorzugt umfasst das Verfahren 400 den folgenden Schritt: ein Verbinden der Pumpe 2 über ein bei der normalen Stromzuführung geöffnetes weiteres Ventil 5 mit dem Lager 1. Dieser Schritt kann beispielsweise zeitgleich oder hintereinander in beliebiger Reihenfolge mit Schritt 510 ausgeführt werden. Im Falle der normalen Stromzuführung kann dann ein Liefern von Schmierflüssigkeit an das Lager 1 durch die Pumpe 2 erfolgen.
Bevorzugt umfasst das Verfahren 400 den folgenden Schritt: im Falle der normalen Stromzuführung, Schließen eines noch weiteren Ventils 6, des Ventils 4, eines Flüssigkeitsauffang-Ventils 8 und eines Ausgangs-Ventils 7, um ein Strömen von Schmierflüssigkeit von der Pumpe 2 zu dem Lager 2 zu bewirken. Durch das Schließen des noch weiteren Ventils 6, des Ventils 4, eines Flüssigkeitsauffang-Ventils 8 und eines Ausgangs-Ventils 7 und das Öffnen des weiteren Ventils 5 wird im Falle der normalen Stromzuführung eine Zirkulation der Schmierflüssigkeit in einem geschlossenen Schmierkreislauf zwischen der Pumpe 2 und dem Lager 1 bewirkt.
Bevorzugt umfasst das Verfahren 400 den folgenden Schritt: im Falle eines Wiederauffüllens des Schmiermittelzwischenspeichers 3, Schließen des weiteren Ventils 5, des Ventils 4 und des Ausgangs-Ventils 7; Öffnen des noch weiteren Ventils 6, um ein Strömen von Schmierflüssigkeit von der Pumpe 2 zu dem Schmiermittelzwischenspeichers 3 zu bewirken; und Befüllen des Schmiermittelzwischenspeichers 3 mit Schmierflüssigkeit durch Betreiben der Pumpe 2. Durch das Schließen des weiteren Ventils 5, des Ventils 4 und des Ausgangs-Ventils 7 und das Öffnen des noch weiteren Ventils 6 wird im Falle des Widerauffüllens bewirkt, dass Schmierflüssigkeit durch die Pumpe 2 direkt in den Schmiermittelzwischenspeicher 3 strömt bzw. durch die Pumpe gepumpt wird. Das Wiederauffüllen erfolgt nach einer Stromunterbrechung und bevor ein Normalbetrieb nach einer Stromunterbrechung wiederaufgenommen wird. Insbesondere erfolgt das Widerauffüllen im Falle der normalen Stromzuführung.
Bei der hierin beschriebenen Erfindung ist ein Lagersystem vorgeschlagen, welches bei einem Stromausfall oder bei einer Stromunterbrechung ausreichend lange genug ein Schmierfilm in dem Lager 1 aufrechterhalten kann, um ein sicheres und beschädigungsarmes, insbesondere beschädigungsfreies, Notlanden des zu bewegenden Gegenstandes, insbesondere des Rotors in dem Lager 1, zu gewährleisten.
Beispielsweise kann das vorgeschlagene Lagersystem mit einem Schierdruck von lediglich 800 mbar arbeiten, wodurch für die Druckerzeugung der Umgebungsdruck genutzt werden kann, um Schmierflüssigkeit in das Lager 1 im Falle einer Stromunterbrechung strömen zu lassen, um ein Fortführen eines Schmierens des Lagers auch im Falle der Stromunterbrechung zu ermöglichen. Ein solches Schmieren des Lagers im Falle der Stromunterbrechung erfolgt so lange, bis der zu lagernde Gegenstand zum Stillstehen gekommen ist, nachdem eine Stromunterbrechung erfolgt ist. Beispielsweise kann der gewünschte Betriebsdruck, welcher auf den Schmiermittelzwischenspeicher 3 ausgeübt werden kann, sich über die Druckrelevante Fläche A_D des Deckels 10 in gewissen Dimensionen frei wählen lassen.
In einem Beispiel könnten folgende Werte mit dem vorgeschlagenen Lagersystem erreicht werden:

• Benötigter Schmiermitteldruck: 200 mbar bis 800 mbar
• Benötigte Schmiermittelmenge: 0,5 bis 2 I / min
• Dauer einer sicheren Notlandung: < 2 min
• Daraus ergibt sich ein grobes Behältervolumen des Schmiermittelzwischenspeichers 3 von 1 bis 4 I

Wie aus der vorliegenden Beschreibung des vorgeschlagenen Lagersystem 100 hervorgeht, wird im Falle einer Stromunterbrechung durch mechanisches Öffnen des Flüssigkeitsauffang-Ventils 8 und/oder durch Öffnen der Ausgangs-Ventil 7 der Schmierkreislauf, insbesondere der Unterdruckkreislauf geöffnet. Hierdurch kann Schmierflüssigkeit aus dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 zum Schmieren des Lagers 1 zu dem Lager 1 strömen.
Bei dem vorgeschlagenen Lagersystem wirkt auf Schmiermittelzwischenspeicher 3 sowohl im Normalbetrieb als auch im Falle der Stromunterbrechung derselbe gewünschte, insbesondere durch die Gewichtskraft des Deckels 10 einstellbare, Druck. Im Falles des Stromausfalles wird durch das entsprechende Ausbilden der Mehrzahl an Ventilen 4, 5, 6, 7,8 ein Öffnen oder Schließen des entsprechenden Ventils erreicht. Die Ventile 4, 5, 6, 7, 8 fungieren als Bypass-Ventile. Sofern sich die Ventile 4, 5, 6, 7, 8 in einem geöffneten Zustand befinden, lassen sie Schmierflüssigkeit passieren. In einem geschlossenen Zustand versperren die Ventile 4, 5, 6, 7, 8 der Schmierflüssigkeit eine Strömungsrichtung. Der den Schmiermittelzwischenspeicher 3 umgebende Atmosphärendruck drückt die Schmierflüssigkeit, insbesondere durch eine Druckausübung auf den Deckel 10 oder durch eine Druckausübung auf den Flüssigkeitsbeutel 3a, aus dem Schmiermittelzwischenspeicher 3 in Richtung des Lagers 1, um das Lager im Falle der Stromunterbrechung fortlaufend zu schmieren. Der Schmiermittelzwischenspeicher ist dementsprechend derart konzipiert, dass ein Schmieren solange erfolgen kann, bis der zu lagernde Gegenstand zum Stillstehen gekommen ist. Ein Fachmann versteht, dass der Schmiermittelspeicher 3 daher in Bezug auf den zu lagernden Gegenstand abgestimmt ist. Es ist ferne denkbar, die auf den Schmiermittelzwischenspeicher 3 wirkende Kraft durch ein Federelement zu bewirken, welches derart ausgebildet ist, dass es im Falle einer Stromunterbrechung Druck auf den Schmiermittelzwischenspeicher 3 ausübt.
Das vorgeschlagene Lagersystem ist günstig und einfach herzustellen und zu betreiben. Insbesondere ist das Lagersystem für Wasser als Schmiermittelflüssigkeit geeignet. Zudem ist der Zuführdruck der Schmiermittelflüssigkeit am Lager 1 ausreichend groß, um Kavitation bzw. Verdampfen der Schmiermittelflüssigkeit, insbesondere des Wassers, im Lager zu verhindern. Beispielsweise liegt der Zuführdruck zwischen 700 mbar und 1 Bar.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung bzw. einem System beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung eines entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung bzw. eines Systems auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Auf eine Darstellung der vorliegenden Erfindung in Form von Verfahrensschritten wird vorliegend aus Redundanzgründen abgesehen.
In der vorhergehenden detaillierten Beschreibung wurden teilweise verschiedene Merkmale in Beispielen zusammen gruppiert, um die Offenbarung zu rationalisieren. Diese Art der Offenbarung soll nicht als die Absicht interpretiert werden, dass die beanspruchten Beispiele mehr Merkmale aufweisen als ausdrücklich in jedem Anspruch angegeben sind. Vielmehr kann, wie die folgenden Ansprüche wiedergeben, der Gegenstand in weniger als allen Merkmalen eines einzelnen offenbarten Beispiels liegen. Folglich werden die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann. Während jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann, sei angemerkt, dass, obwohl sich abhängige Ansprüche in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen zurückbeziehen, andere Beispiele auch eine Kombination von abhängigen Ansprüchen mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs oder einer Kombination jedes Merkmals mit anderen abhängigen oder unabhängigen Ansprüchen umfassen. Solche Kombinationen seien umfasst, es sei denn es ist ausgeführt, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner ist beabsichtigt, dass auch eine Kombination von Merkmalen eines Anspruchs mit jedem anderen unabhängigen Anspruch umfasst ist, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch ist.
Bezugszeichenliste

1: Lager
2: Pumpe
3: Schmiermittelzwischenspeicher
4: Ventil
5: Weiteres Ventil
6: Noch weitere Ventil
7: Ausgangs-Ventil
8: Flüssigkeitsauffang-Ventil
9: Flüssigkeitsauffangbehälter
10: Deckel
11: Gehäuse
12: Endanschlag
13: Schmierflüssigkeitsniveau
3a: Flüssigkeitsbeutel
3b: Schmiermittelzwischenspeicher mit Gehäuse und Deckel
4a: Schmiermittel-Abführungsleitung
5a: Flüssigkeitszuleitung
6a: Schmiermittel-Zuführungsleitung
7a: Ausgangsleitung
8a: Flüssigkeitsableitung
P: Atmosphärendruck
AD: Druckrelevante Fläche
10a: Doppelpfeil
14: mechanischer Schalter
17: mechanischer Schalter
20: Pfeil
50: Verdampfer
60: Kondensierer
70: Verdichter
100: Lagersystem
110: Ansteuerungsvorrichtung
2000: Wärmepumpe
400: Schritt
410: Schritt
420: Schritt
430: Schritt
440: Schritt
450: Schritt
500: Schritt
510: Schritt
520: Schritt
530: Schritt
540: Schritt
550: Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2933498 B1 [0003]

Claims

Lagersystem (100) zum Lagern eines zu lagernden Gegenstands, mit folgenden Merkmalen: einem Lager (1); einer Flüssigkeitszuleitung (5a) zu dem Lager und einer Flüssigkeitsableitung (8a) von dem Lager (1); einer Pumpe (2), die ausgebildet ist, um in einem Normalbetrieb bei einer normalen Stromzuführung eine Schmierflüssigkeit über die Flüssigkeitszuleitung (5a) dem Lager (1) zuzuführen und über die Flüssigkeitsableitung (8a) aus dem Lager (1) abzuleiten, wobei der zu lagernde Gegenstand in dem Normalbetrieb eine Geschwindigkeit aufweist; einem Schmiermittelzwischenspeicher (3) zum Speichern eines Schmierflüssigkeitsvorrats, wobei der Schmiermittelzwischenspeicher (3) über ein bei der normalen Stromzuführung geschlossenes Ventil (4) mit dem Lager (1) verbunden ist und das Ventil (4) ausgebildet ist, um im Falle einer Stromunterbrechung geöffnet zu werden, wobei die Pumpe (2) ausgebildet ist, um im Falle der Stromunterbrechung dem Lager (1) weniger Schmierflüssigkeit oder keine Schmierflüssigkeit zuzuführen, und wobei der zu lagernde Gegenstand ausgebildet ist, um im Falle der Stromunterbrechung die Geschwindigkeit zu reduzieren, und wobei der Schmiermittelzwischenspeicher (3) ausgebildet ist, um im Falle der Stromunterbrechung aufgrund einer auf den Schmiermittelzwischenspeicher (3) sowohl im Normalbetrieb als auch während der Stromunterbrechung wirkenden Kraft zumindest einen Teil des Schmierflüssigkeitsvorrats über das Ventil (4) dem Lager (1) zuzuführen.
Lagersystem (100) nach Anspruch 1, wobei die auf den Schmiermittelzwischenspeicher (3) wirkende Kraft durch einen auf den Schmiermittelzwischenspeicher (3) wirkenden Atmosphärendruck oder durch eine auf den Schmiermittelzwischenspeicher (3) wirkende Feder beruht, wobei der Schmiermittelzwischenspeicher (3) und die Pumpe (2) ausgebildet sind, um zum Zuführen der Schmierflüssigkeit zu dem Lager (1) dieselbe Flüssigkeitszuleitung (5a) zu nutzen.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Lagersystem (100) eine Mehrzahl von Ventilen (4, 5, 6, 7, 8) aufweist, welche das Ventil (4) umfassen, wobei im Falle der Stromunterbrechung die Mehrzahl von Ventilen (4, 5, 6, 7, 8) derart geschaltet sind, dass die Schmierflüssigkeit aus dem Schmiermittelzwischenspeicher (3) durch das Ventil (4) über eine Schmiermittel-Abführungsleitung (4a), welche in die Flüssigkeitszuleitung (5a) mündet, zum Lager (1) strömt, um das Lager (1) im Falle der Stromunterbrechung zu schmieren.
Lagersystem (100) nach Anspruch 3, wobei zwischen dem Schmiermittelzwischenspeicher (3) und dem Lager (1) das Ventil (4) in der Schmiermittel-Abführungsleitung (4a) angeordnet ist und das Ventil (4) ausgebildet ist, im Falle der Stromunterbrechung mechanisch zu öffnen, um Schmierflüssigkeit aus dem Schmiermittelzwischenspeicher (3) und dem Lager (1) strömen zu lassen.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei zwischen der Pumpe (2) und dem Lager (1) ein weiteres Ventil (5) der Mehrzahl von Ventilen (4, 5, 6, 7, 8) in der Flüssigkeitszuleitung (5a) angeordnet ist, wobei das weitere Ventil (5) während des Normalbetriebes geöffnet und im Falle der Stromunterbrechung geschlossen ist, um im Normalbetrieb eine Versorgung des Lagers (1) mit Arbeitsflüssigkeit durch die Pumpe (2) zu bewirken.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei zwischen der Pumpe (2) und dem Schmiermittelzwischenspeicher (3) eine Schmiermittel-Zuführungsleitung (6a) angeordnet ist, in welcher ein noch weiteres Ventil (6) der Mehrzahl von Ventilen (4, 5, 6, 7, 8) angeordnet ist, wobei das noch weitere Ventil (6) während des Normalbetriebes und im Falle der Stromunterbrechung geschlossen ist, wobei das noch weitere Ventil (6) dazu ausgebildet ist, während eines Wiederauffüllens des Schmiermittelzwischenspeichers (3) zu öffnen.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Lager (1) über die Flüssigkeitsableitung (8a) mit einem Flüssigkeitsauffangbehälter (9) gekoppelt ist, um Schmierflüssigkeit im Falle der Stromunterbrechung nach einem Passieren des Lagers (1) in dem Flüssigkeitsauffangbehälter (9) zu sammeln, wobei ein Flüssigkeitsauffang-Ventil (8) vor dem Flüssigkeitsauffangbehälter (9) in der Flüssigkeitsableitung (8a) angeordnet ist.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei sich die Flüssigkeitsableitung (8a) von dem Lager (1) über die Pumpe (2) hinaus zu der Flüssigkeitszuleitung (5a) und zu der der Schmiermittel-Zuführungsleitung (6a) erstreckt und an eine Ausgangsleitung (7a) anschließt, wobei in der Ausgangsleitung (7a) ein Ausgangs-Ventil (7) angeordnet ist.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei im Falle der Stromunterbrechung die Schmierflüssigkeit in der Flüssigkeitsableitung (8a) das geöffnete Flüssigkeitsauffang-Ventil (8) passiert, bevor die Arbeitsflüssigkeit in den Flüssigkeitsauffangbehälter (9) gelangt, um entgegenzuwirken, dass sich in der Flüssigkeitsableitung (8a) ein Rückstaudruck ausbildet, oder das geöffnete Ausgangs-Ventil (7) passiert, um dem Schmierkreislauf des Lagersystems (100) zu entweichen, um entgegenzuwirken, dass sich in der Flüssigkeitsableitung (8a) ein Rückstaudruck ausbildet.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das Ventil (4), das weitere Ventil (5) und das Ausgangs-Ventil (7) ausgebildet sind, während des Wiederauffüllens des Schmiermittelzwischenspeichers (3) geschlossen zu sein
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei während des Normalbetriebes das weitere Ventil (5) dazu ausgebildet ist, zu öffnen, um geöffnet zu sein, und das Ventil (4), das noch weitere Ventil (6), das Ausgangs-Ventil (7) und das Flüssigkeitsauffang-Ventil (8) dazu ausgebildet sind, geschlossen zu sein.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei im Falle der Stromunterbrechung das weitere Ventil (5) und das noch weitere Ventil (6) dazu ausgebildet sind, mechanisch zu schließen, und das Ventil (4) dazu ausgebildet ist, mechanisch zu öffnen, um einen Rückfluss der Schmierflüssigkeit zur Pumpe (2) zu verhindern, und das Ausgangs-Ventil (7) und das Flüssigkeitsauffang-Ventil (8) dazu ausgebildet sind, mechanisch zu öffnen, um einer Ausbildung eines auf dem Lager (1) wirkenden hydrodynamischen Druckes entgegenwirkenden Druckes entgegenzuwirken.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Schmiermittelzwischenspeicher (3) ein Gehäuse (11) mit einem Deckel (10) umfasst, wobei ein umgebender Atmosphärendruck den Deckel (10) auf die Schmierflüssigkeit in dem Schmiermittelzwischenspeicher (3) drückt, um ein Druckniveau auch im Falle der Stromunterbrechung aufrechtzuerhalten, und um durch das Druckniveau in dem Schmiermittelzwischenspeicher (3) die Schmierflüssigkeit aus dem Schmiermittelzwischenspeicher (3) im Falle der Stromunterbrechung zu dem Lager (1) strömen zu lassen, wobei der Deckel (10) eine Fläche (A_D) aufweist und gegenüber dem Gehäuse (11) abgedichtet ist, so dass im Falle der Stromunterbrechung der Deckel (10) in dem Gehäuse (11) axial verschiebbar ist, bis ein Endanschlag (12), insbesondere der Boden, des Gehäuses (11) erreicht ist.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Schmiermittelzwischenspeicher (3) ein Flüssigkeitsbeutel ist, welcher dazu ausgebildet ist, sich im Falle der Stromunterbrechung während des Schmierens des Lagers (1) mit Schmierflüssigkeit zusammenzuziehen.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Schmiermittelzwischenspeicher (3) aus einem elastischen Material, insbesondere aus einem Polyurethan, gefertigt ist, wobei der Schmiermittelzwischenspeicher (3) ausgebildet ist, eine Schmiermittelmenge von bis zu 5 Liter/Minute, insbesondere 3,5 Liter/Minute, bei einem Schmiermitteldruck unter dem Atmosphärendruck, insbesondere zwischen 700mBar und 1 Bar, an dem Lager (1) bereitzustellen, um ein Verdampfen der Schmierflüssigkeit in dem Lager (1) zumindest teilweise zu verhindern.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15,wobei der Schmiermittelzwischenspeicher (3) derart konstruiert ist, dass der Schmiermittelzwischenspeicher (3) dazu ausgebildet ist, im Falle der Stromunterbrechung ein Druckniveau bereitzustellen, welches dem Druckniveau der Pumpe (2) im Normalbetrieb im Wesentlichen entspricht, insbesondere wobei der Schmiermittelzwischenspeicher (3) ein Fassungsvermögen von 10 Liter, bevorzugt 6 Liter aufweist, so dass der zu lagernde Gegenstand, insbesondere ein Rotor, welcher durch das Lager (1) drehbar gelagert ist, im Falle der Stromunterbrechung beschädigungsfrei zum Stillstehen kommt.
Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei eines oder mehrere Ventile der Mehrzahl an Ventilen (4, 5, 6, 7, 8) als eine Feder und/oder als ein Rückstellkraftelement ausgebildet sind.
Wärmepumpe (200) mit folgenden Merkmalen: einem Verdampfer (50) zum Verdampfen von Arbeitsflüssigkeit, um ein verdampftes Arbeitsfluid zu erhalten; einem Kondensierer (70) zum Kondensieren eines verdichteten Arbeitsfluids; und einem Verdichter (70), welcher in Flussrichtung des verdampften Fluids in einem Betrieb der Wärmepumpe (200) zwischen dem Verdampfer (50) und dem Kondensierer (70) angeordnet ist und ausgebildet ist, um das verdampfte Fluid zu verdichten, um verdichtetes Fluid zu erhalten, wobei der Verdichter (70) ein Lager (1) und einen in dem Lager (1) zu lagernden Gegenstand aufweist; wobei die Wärmepumpe (200) ein Lagersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 umfasst, wobei die Arbeitsflüssigkeit der Wärmepumpe (200) dieselbe Flüssigkeit wie die Schmierflüssigkeit im Schmiermittelzwischenspeicher (3) ist.
Verfahren zum Herstellen eines Lagersystems (100), wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Lagers (1) zum Lagern eines Gegenstandes; Anordnen einer Flüssigkeitszuleitung (5a) zu dem Lager und einer Flüssigkeitsableitung (8a) von dem Lager (1); Anordnen einer Pumpe (2), die in einem Normalbetrieb bei einer normalen Stromzuführung eine Schmierflüssigkeit über die Flüssigkeitszuleitung (5a) dem Lager (1) zuführt und über die Flüssigkeitsableitung (8a) aus dem Lager (1) ableitet, wobei der zu lagernde Gegenstand in dem Normalbetrieb eine Geschwindigkeit hat; Bereitstellen eines Schmiermittelzwischenspeichers (3) zum Speichern eines Schmierflüssigkeitsvorrats, Verbinden des Schmiermittelzwischenspeichers (3) über ein bei der normalen Stromzuführung geschlossenes Ventil (4) mit dem Lager (1), wobei das Ventil (4) ausgebildet ist, um im Falle einer Stromunterbrechung geöffnet zu werden, Bereitstellen einer Ansteuerungsvorrichtung (110), die dazu ausgebildet ist: - im Falle der Stromunterbrechung, weniger Schmierflüssigkeit oder keine Schmierflüssigkeit an das Lager (1) durch die Pumpe (2) zuzuführen, wobei der zu lagernde Gegenstand im Falle der Stromunterbrechung die Geschwindigkeit reduziert, - im Falle der Stromunterbrechung, Zuführen von zumindest einem Teil des Schmierflüssigkeitsvorrats über das Ventil (4) zu dem Lager (1) durch den Schmiermittelzwischenspeicher (3) aufgrund einer auf den Schmiermittelzwischenspeicher (3) sowohl im Normalbetrieb als auch während der Stromunterbrechung wirkenden Kraft.
Verfahren zum Betreiben eines Lagersystems (100) zum Lagern eines zu lagernden Gegenstands, mit folgenden Merkmalen: einem Lager (1); einer Flüssigkeitszuleitung (5a) zu dem Lager und einer Flüssigkeitsableitung (8a) von dem Lager (1); einer Pumpe (2), die ausgebildet ist, um in einem Normalbetrieb bei einer normalen Stromzuführung eine Schmierflüssigkeit über die Flüssigkeitszuleitung (5a) dem Lager (1) zuzuführen und über die Flüssigkeitsableitung (8a) aus dem Lager (1) abzuleiten, wobei der zu lagernde Gegenstand in dem Normalbetrieb eine Geschwindigkeit hat; einem Schmiermittelzwischenspeicher (3) zum Speichern eines Schmierflüssigkeitsvorrats, mit folgenden Schritten: Verbinden des Schmiermittelzwischenspeicher (3) über ein bei der normalen Stromzuführung geschlossenes Ventil (4) mit dem Lager (1); im Falle einer Stromunterbrechung, Öffnen des Ventils (4); im Falle der Stromunterbrechung, Liefern von, weniger Schmierflüssigkeit oder keiner Schmierflüssigkeit durch die Pumpe (2) zu dem Lager; im Falle der Stromunterbrechung, Reduzieren der Geschwindigkeit des zu lagernden Gegenstands; und im Falle der Stromunterbrechung, Zuführen zumindest eines Teils des Schmierflüssigkeitsvorrats von dem Schmiermittelzwischenspeicher über das Ventil (4) zu dem Lager (1), aufgrund einer auf den Schmiermittelzwischenspeicher (3) sowohl im Normalbetrieb als auch während der Stromunterbrechung wirkenden Kraft.
Verfahren nach Anspruch 20, welches die folgenden Schritte umfasst: Verbinden der Pumpe (2) über ein bei der normalen Stromzuführung geöffnetes weiteres Ventil (5) mit dem Lager (1); - im Falle der normalen Stromzuführung, Liefern von Schmierflüssigkeit an das Lager (1) durch die Pumpe (2). - im Falle der normalen Stromzuführung, Schließen eines noch weiteren Ventils (6), des Ventils (4), eines Flüssigkeitsauffang-Ventils (8) und eines Ausgangs-Ventils (7), um ein Strömen von Schmierflüssigkeit von der Pumpe (2) zu dem Lager (2) zu bewirken. - im Falle eines Wiederauffüllens des Schmiermittelzwischenspeichers (3), Schließen des weiteren Ventils (5), des Ventils (4) und des Ausgangs-Ventils (7); Öffnen des noch weiteren Ventils (6), um ein Strömen von Schmierflüssigkeit von der Pumpe (2) zu dem Schmiermittelzwischenspeichers (3) zu bewirken; Befüllen des Schmiermittelzwischenspeichers (3) mit Schmierflüssigkeit durch Betreiben der Pumpe (2).