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Schmiereinrichtung, insbesondere für schnell rotierende und/oder großen
Temperaturen ausgesetzte Wellen mit Wälz- oder Kugellagern Die Erfindung betrifft
eine Schmiereinrichtung, inshcsondcre für schnell rotierende und/oder großen Tcinperaturen
ausgesetzte Wellen mit Wälz- oder l,Zugellagern, welche kreislaufgeschmiert werden
und ein an der Welle befestigtes Schleuderrad zur Schrniermitte@verteilung aufweisen.
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Bei einer derartigen bekannten Schmiermitteleinrichtung wird das Schmiermittel
aus einer Wanne mittels eines Schleuderrades mitgenommen, wodurch das Schinierrnittel
auf die Welle bzw. die Kugeln des Lagers geschleudert wird.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Schleuderrad
als Sauger auszubilden und dadurch eine über das ganze Lager gleichmäßig verteilte
Sclimicrmittelzirkula.tion. herbeizuführen. Es '.Ollen also durch die Erfindung
sämtliche Kugeln oder Dollen eines Lagers gleichmäßig mit einem Schmiermittel @-ersc-rgt
werden.
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Die .zufgabe wird dadurch gelöst, daß ei-findungs-;;cinäß das als
Sauger wirkende Schleuderrad mit radialen Schaufeln versehen und getrennt durch
das xder di,-v Lager dem Schleuderrad gegenüberliegend eine a.llscitige Schmiermittelzuführung
angeordnet ist.
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Die radialen Schaufeln können am Schleuderrad derart lefestigt sein,
daß das Schmiermittel achsparallel zur Welle angesaugt und fast rechtwinId.ig am
Schleuderrad umgelenkt wird.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die allseitige
Schmiermittelzuführung aus einer l@inglcairimcr, welche, unter einem niedrigen,
vo.rzugsweise 0,7 atü nicht überschreitenden Druck stehend, :"tändig mit dein Schmiermittel,
vorzugsweise Öl, ycfüllt ist. Die an dem inneren, mit der Welle drehenden 1-Ialicri.ig
des oder der Lager angeschlossene \1-andung dicscr Ringkammer ist zweckmäßig dreh-"teif
mit dem Haltering verbunden und weist Dichtungsringe zum Abdichten des stationären
Teils der Ringkammer auf. Zwischen den Dichtungsringen kann <iuPerdem eine Ringnut
zum Ableiten des durch die Dichtung gedrungenen Schmiermittels vorgesehen sein.
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@'citere Merkmale und Vorteile der Erfindung er--,en sich aus der
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt Fig. 1 cincn Axialschnitt
einer Ausführungsform des Lagers gemäß der Erfindung, Fig.2 einen Axialschnitt einer
anderen. Ausführungsforin des Lagers gemäß der Erfindung, Fig. 3 eine schematische
Darstellung des das Lager mit Schmieröl beliefernden Schmierölkreislaufs, Fig. 4
eine graphische Darstellung der Ölzufuhrverhältnisse des Lagers während des Betriebs.
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In den Zeichnungen bezeichnet 1 eine mit hoher Drehzahl in einer Umgebung
von hoher Temperatur umlaufende Welle und 2 ein zylindrisches Gehäuse für das Lager
mit einem Hohlraum 3, der ein Wälzlager einschließt, dessen innerer Laufring 4 unmittelbar
auf der Welle angeordnet ist, während sein äußerer Laufring 5 durch eine Hülse 7
gehalten wird, die mit einer ringförmigen radialen Schulter 8 ausge-Lildet ist,
gegen wslche eine Seite des Ringes 5 anliegt, und mit einem Flansch 9, der am Ende
des Gehäuses 2 anliegt.
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Auf der Welle 1 ist ferner ein Ringkörper 10 angeordnet, der an seiner
einen Seite gegen den inneren Laufring 4 des Wälz- oder Kugellagers anliegt und
an seiner anderen Seite an einer Schulter 10a- einer in dem Teil 1 a. von vergrößertem
Durchmesser der Welle 1 vorgesehenen 'Tut. 11 bezeichnet einen Deckel finit einer-
mittigen zur Welle 1 gleichachsigen Öffnung, der den Ringkörper 10 umgibt und am
Flansch 9 der Hülse 7 anliegt.
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Der Deckel 11 ist so. ausgebildet, daß er auf der einen Seite
des. Wälzlagers einen Ringraum 12 begrenzt, der mit der Innenkammer des Lagers,
in welchem sich die Wälzkörper oder Kugeln 6 befinden, in Verbindung steht. Der
Ringraum 12 steht ferner über einen in den Deckel gebohrten Verbindungskanal 12a,
und eine durch den Flansch 9 gebohrte Öffnung 14 sowie über einem, Kanal 13 im Gehäuse
2 des Lagers mit einem Ölbehälter od. dgl. von niedrigem,
beispielsweise
0,5 Atmosphären nicht übersteigendem Druck in Verbindung.
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Auf der entgegengesetzten Seite des Wälz- oder Kugellagers ist ein
Schleuderrad 15 auf die Welle 1 aufgekellt, das gegen den Innenlaufring 4 des Kugellagers
durch eine Hülse 17 angedrückt wird. Das Schleuderrad ist mit einer Anzahl radialer
Schaufeln 16 versehen, die bei der Drehung der Welle 1 Schmieröl aus der Kammer
12 ansaugen und eine rasche Strömung des Schmieröls durch die Innenkammer des Lagers,
in welcher sich die Kugeln 6 bewegen, bewirken und das Öl in den 1iohlrauni 3 des
Gehäuses 2 drücken.
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Der Austritt von Schmieröl in die Kammer 12 in Richtung der Achse
der Wellet zum Wellenteil la, insbesondere zwischen dem Außenumfang des Ringkörpers
10 und dem Innenumfang der Mittelbohrung des Deckels 11, wird durch die Anordnung
ehistischer Ringe 18 und 19 verhindert, die in entsprechenden am Umfang des Ringkörpers
10 vorgesehenen Nuten sitzen. Der Ringkörper 10 weist zwischen den Nuten für die
Ringe 18 und 19 eine weitere Nut 20 attf, die über einen. radialen. Kanal 22 im
Deckel 11 sowie über eine Bohrung 23 im Flansch 9 und durch einen Kanal 24
im Gehäuse 2 mit dem außerhalb angeordneten Auslaß in Verbindung steht.
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Bei der in Fig.2 gezeigten Ausführungsform ist die mit hoher Drehzahl
umlaufende Welle 25 mit einer Verlängerung 26 von geringerem Durchmesser versehen,
auf der der Innenlaufring 27 eines Kugellagers aufgebracht ist, welches in diesem
Falle zwei Kugelreihen 28, 29 aufweist und einen Aul-.lenlaufrin-30 hat. Der Innenlaufring
27 des Kugellagers liegt an seiner einen Seite an einer vorderen Schulter der Nabe
des Schleuderrades 31 an, welche ihrerseits an einer Schulter 32 anliegt, die durch
den abgesetzten Teil 26 der Welle 25 gebildet wird. Das Schleuderrad ist mit radialen
Schaufeln 33 versehen. Auf der eiltgegengesetzten Seite des Innenlaufringes 27 drückt
ein Ringkörper 34 an, der durch einen niit Innengewinde versehenen Bund 35, welcher
auf das mit: einem Außengewinde versehene Ende26a der Welle aufgeschraubt ist, in
seiner Lage gehalten wird. Der äußere Laufring 30 des Kugellagers ist zwischen zwei
feststehenden Teilen 36, 37 eingespannt, die das Gehäuse des Lagers bilden und die
Wellenteile 25 und 2.6 auf beiden. Seiten. des Kugellagers umgeben. Die Zufuhr von
unter niedrigem Druck stehenden: Schmieröl von einer äußeren Quelle- zum Lager geschieht
durch einen Kana,l38, der mit einer ringförmigen Kammer 39 in Verbindung steht,
die zu dein. Raum des Lagers, in dem sich die Kugeln 28 und 29 befinden, offen ist.
Der Teil 36 des Gehäuses ist mit einer ringförmigen Kammer 40 ausgebildet, in welcher
die Schaufeln des Schleuderrades 31 umlaufen. Die Kammer 40 steht über einen Kanal
41 mit dem Schmierölaustritt in Verbindung.
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Der Ringkörper 34 ist mit Nuten versehen, in denen zwei elastische
Dichtungsringe 42 und 42a sitzen, welche mit ihrem Außenumfang an der ringförmigen
Innenfläche 43 des Teils 37 anliegen, der den Ringkörper 34 mit einem geringstmöglichen
Spiet umgibt. Zwischen den Nuten für die Ringe 42 und 42 a ist ini Ringkörper 34
eine weitere ringförmige Nut 47 vorgesehen, die mit einem nach außen führenden Kanal
45 im Gehäuseteil 37 in Verbindung steht.
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Der Wellenteil 25 ist ebenfalls mit Nuten für Dichtungsringe,46 und
47 versehen, die mit ihrem Außenumfang an. der ringförmigen Fläche 47 des Gehäuseteils
36 des Lagers anliegen, welcher mit einem geriiiig-,tmöglielien Spiel den Wellenteil
25 umgibt. Z,t-isclieii den -Nuten für die Dichtungsringe 46 und 47 ist in
der U olle eine weitere rhigförinige Nut 48 vorgesehen, die mit dein Austrittskinal
45 über einen i171 Gehäuseteil 36 winkelig gebohrten Kanal 49 in Verbindung
steht.
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Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform des Lager. gemäß der Erfindung
ist wie folgt: Das Schmieröl wird mit niedrigem Druck der auf der °_inen Seite des
Lagers befindlichen ringförmigen Kammer 12. 39 zugeführt und durch das Schleuderrad
15, 31. das auf der mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Welle starr aufgekeilt
ist. angesaugt. Das in die Ringl:ainiiier 12, 39 eintretende Schmieröl strömt sofort
durch die Kugelreihe bzw. Kugelreihen hindurch, wodurch übermäßiges Herumspritzeii
oder Einulgieren des Öls vermieden wird, was die Schmiereigenschaften des Öls verringern
und den passiven Widerstand beträchtlich erhöhen würde. Der @t'irlcungsgrad der
Anordnung hängt nicht von der Drehgeschwindigkeit der Welle ab, da se«-c@h' , iie
Saugwirkung des Schleuderrades als auch der durch das Lager der Ölströmung entgegengesetzte
Widerstand 1:ei Änderung der Uinla.tifgescliwindigkeit der Welle sich in gleiclteni
'lalle ändern.
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Da., wie erwähnt, die durch das Schleuderrad durch das Lager gesaugte
Ölmenge sich finit der Umdrehungszahl der Welle, auf der das Schleuderrad angeordnet
ist, ändert. ist es wesentlich. lall die Zufuhr von Schmieröl zu der vor dein Isugellager
befindlichen Ringkammer stets in einer für das Schleuderrad ausreichenden 'Menge
geschieht.
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Fig. 3 zeigt, in welcher Weise dieses Problem "löst werden kann. In
Fig. 3 bezeichnet 50 einen Behälter, aus dein Schmieröl durch eine Pumpe 51 angesaugt
und in die Hauptleitung 52 mit lioliein Druck, bei-" s piel>weise -1 Atmosphären,
gefördert wird, aus der 01 durch die Zweigleitungen 53, 54 zur Schmierung
sowie für den Antrieb. von Hilfseinrichtungen od. dgl. der Maschine, die mit dem
Lager gemäß der Erfindung ausgerüstet ist, entnommen wird. 55 bezeichnet ein selbsttätiges
Druckregelventil, dessen Auslaß über die Leitung 56 mit der Ringkammer 12, 39 vor
dein Kugellager in Verbindung steht. Das lrentil 55 ist so eingestellt, daß in der
Leitung 56 ständig ein konstanter Druck von beispielsweise 0,5 Atmosphären. unal,liängig
von der Ölzufuhr, aufrechterhalten wird. 57 und 58 sind Ölrückflußleitungen von
der Hauptleitung 52 über das kalibrierte Ventil 59 und das selbsttätige Druckregelventil
55.
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Fig.4 zeigt in schematischer Darstellung die während des Betriebs
des Lagers herrschenden Ölförderv erhältnisse.
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60 bzw. 61 bezeichnen die Linien, welche den Druckzustand am Auslaß
des selbsttätigen Druck regelventils 55 in der Leitung 56 bzw. die Ölförderung durch
das Lager infolge der Drehung des Schleuderrades in Abhängigkeit von der Drehzahl
der letzteren darstellen.
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Für das Abdichten des Lagers dienen die Ringe 18. 19, bzw. 42, 42a,
46, 46a-, die ähnlich wie Kolbenringe das Bestreben haben, sich auszudehnen, so,
daß sie an ihrem Umfang an die sie umgebende Wandung der Lagergehäuseteile drücken.
Zwischen zwei Ringen ist jeweils eine Nut vorgesehen, die. über geeignete Austrittskanäle
mit dem Schmierölbehälter in Verbindung stehen. Wenn Schmieröl durch den ersten
ring hindurchleckt, wird es in der Mittelnut gesammelt und tritt infolge des durch
den zweiten Ring entgegengesetzten Widerstandes in den Schmierbehälter
aus,
statt die Welle entlang nach außen zu lecken. Um zu verhindern, daß durch den durch
das Schleuderrad erzeugten Rückdruck die aus der Dichtung austretende Schmierölströmung
gestört wird, ist es zweckmäßig, den Hauptaustrittska,na.l und den Austrittskanal
aus der Dichtung voneinander gesondert zu führen. Das seitliche Spiel zwischen den
Ringen und ihren jeweiligen Nuten muß so bemessen sein, daß die Ringe frei verdrängbar
sind, ahne daß dadurch die Dichtwirkung beeinträchtigt wird. Die Ringe werden daher
durch ihre Reibung mit der äußeren Sitzfläche gehalten, wobei der Verschleiß an
den Seiten vernachlässigbar ist.