DE10322631A1 - Wälzlager für den geschmierten und gekühlten Dauerbetrieb bei hohen Drehzahlen - Google Patents

Abstract

Wälzlager (10) für geschmierten und gekühlten Dauerbetrieb bei hohen Drehzahlen mit einem als Rollbahnkörper dienenden Lageraußenring (12), der an seiner der der Laufrille (17) abgewandten Außenfläche Kanäle (20) aufweist, durch die am Außenumfang ein der Kühlung des Wälzlager (10) dienendes Kühlmedium im Zwangsdurchlauf geführt ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Wälzlager für den geschmierten und gekühlten Dauerbetrieb bei hohen Drehzahlen, insbesondere für den Einsatz im Bereiche der Luftfahrt.
• Wälzlager für den Einsatz bei hohen Drehzahlen erfordern bekanntlich eine als Ölumlauf-, Ölnebel- oder Öleinspritzschmierung ausgebildete Schmierung, die gleichzeitig der Abführung der im Betrieb entstehenden Wärme dient. Um beiden Aufgaben gerecht zu werden, ist relativ viel Öl dem rotierenden Teil des Wälzlagers zuzuführen.
• Wie die Erfahrung zeigt, führt die hohe zugeführte Ölmenge zu einer als sogenanntes "Churning" bezeichneten Schmierstoffreibung. Die dabei entstehende Verlustwärme muss ebenfalls abgeführt werden. Die für den Ölumlauf benötigte Ölmenge wird daher groß, was zu entsprechend zu bemessenen Pumpen und Wärmetauschern im Ölkreislauf führt.
• Hier Abhilfe zu schaffen ist Aufgabe der Erfindung.
• Ausgehend von der Erkenntnis, dass für die Schmierung des jeweiligen Wälzlagers nur sehr wenig Öl nötig ist, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwecks Trennung von Schmierung und Kühlung der Lageraußenring eines solchen Wälzlagers auf der den Wälzkörpern abgewandten Seite Kanäle aufweist, durch die am Außenumfang des Wälzlagers ein der Kühlung dienendes Medium geführt ist.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kanäle des Lageraußenringes als spiralförmige oder labyrinthartige oder ophiomorphe (schlangenartige) Nuten ausgebildet und von einer mit der Geometrie des Lageraußenringes korrespondierenden Kappe öldicht abgedeckt und ist als Kühlmedium ein im Zwangsdurchlauf geführtes Öl verwendet. Hierzu wird das für die Kühlung und das für die Schmierung benötigte Öl vorzugsweise einer gemeinsamen Ölquelle entnommen.
• Die erfindungsgemäße Ausbildung eines solchen Wälzlagers hat überraschende Vorteile. Wie Messungen ergeben haben, sind ca. 70% des Wärmeanteils im Öl durch das Churning bedingt, so dass die Trennung von Schmierung und Kühlung zu einer drastischen Reduzierung der Schmierölmenge führt. Damit wird die Erzeugung von Verlustwärme stark reduziert, was zur Reduzierung der Komponenten für den Ölzwangsumlauf führt, und es wird eine gezielte und effektive Kühlung und Schmierung der Wälzlager erreicht.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung noch näher beschrieben. Es zeigen in vereinfachter Darstellung:
• 1 einen Schnitt durch ein nur teilweise dargestelltes Wälzlager gemäß der Erfindung,
• 2 eine Abwicklung des Lageraußenrings eines Wälzlagers mit spiralförmigen Kanälen,
• 3 eine Abwicklung eines Lageraußenrings mit labyrinthartigen Kanälen, und
• 4 eine Abwicklung eines Lageraußenrings mit ophiomorphen Kanälen
• Ein in 1 nur teilweise ersichtliches Wälzlager 10 umfasst einen als Rollbahnkörper dienenden Lageraußenring 12 und einen ebenfalls als Rollbahnkörper dienenden Lagerinnenring 13, zwischen denen die von einem Massivkäfig 14 gehaltenen Wälzkörper 15 innerhalb von Laufrillen 17 und 18 von Lageraußen- und Innenring 12/13 umlaufen können.
• Solche Wälzlager sind hinreichend bekannt und müssen bei ihrem Einsatz als hochtourig laufende Wälzlager geschmiert und gekühlt werden.
• Wie 1 zeigt, sind zum Zwecke der Kühlung Kanäle 20 in die der Laufrille 17 abgewandte Außenfläche des Lageraußenrings 12 in Form von spiralig verlaufenden Nuten eingearbeitet; vgl. auch 2. Diese Rillen sind mittels einer Kappe 22 öldicht abgedeckt, so dass die abgedeckten Rillen Kanäle 20 bilden. Das der Kühlung die nende Öl wird im Zwangsumlauf durch die Kanäle 20 geführt, wozu es bei 23 ein- und bei 24 austritt; vgl. auch 2.
• Das der Schmierung dienende Öl wird in üblicher Weise in Richtung der Pfeile 25 den Wälzkörpern 15 direkt zugeführt. Dieses Öl stammt vorteilhafter Weise aus der gleichen Ölquelle wie das für die Kühlung verwendete Öl.
• Die für den Zwangsumlauf des für die Schmierung benötigten Öl erforderlichen Komponenten sind, da an sich bekannt, hier der Übersicht halber nicht dargestellt.
• 3 zeigt, mit gleichen Bezugszeichen wie 1 und 2, eine alternative Ausführung eines Lageraußenrings 12 mit labyrinthartigen Kanälen 20, welche das der Kühlung dienende Öl am Umfang U des Lageraußenrings 12 mehrfach in Umfangsrichtung hin und zurück leiten und dabei auch über die axiale Länge L verteilen.
• 4 schließlich zeigt, mit gleichen Bezugszeichen wie die voranstehenden Figuren, eine dritte Ausführung eines Lageraußenrings 12 mit ophiomorphen, d.h. schlangenartigen, Kanälen 20. Ausgehend vom Eintritt 23 wird das der Kühlung dienende Öl in zwei Strömen axial mehrfach vor und zurück und dabei auch in Umfangsrichtung zu zwei Austritten 24 geführt.
• Für den Fachmann ist es klar, dass noch weitere Strömungsführungen am Lageraußenring möglich sind, ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen.

10

Wälzlager

12

Lageraußenring

13

Lagerinnenring

14

Massivkäfig

15

Wälzkörper

17

Laufrillen

18

Laufrillen

20

Kanäle

22

Kappe

23

Eintritt

24

Austritt

25

Pfeile

Claims (3)

1. Wälzlager für geschmierten und gekühlten Dauerbetrieb bei hohen Drehzahlen, insbesondere für den Einsatz im Bereich von Luftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Trennung von Schmierung und Kühlung der Lageraußenring (12) auf der den Wälzkörpern (15) abgewandten Außenfläche Kanäle (20) aufweist, durch die am Außenumfang des Wälzlagers (10) ein der Kühlung dienendes Medium im Zwangsdurchlauf geführt ist.
2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (20) des Lageraußenringes (12) als spiralförmige, oder labyrinthartige oder ophiomorphe (schlangenartige) Nuten ausgebildet sind und von einer mit der Geometrie des Lageraußenringes (12) korrespondierenden Kappe (22) öldicht abgedeckt sind.
3. Wälzlager nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium ein im Zwangsdurchlauf geführtes Öl verwendet ist.