DE1088769C2 - Schmiervorrichtung fuer die Lager einer in einem Gehaeuse umlaufenden Welle - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1088

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

KL.47e 1

INTERNAT. KL. F 06 U 20. AUGUST 1958

8. SEPTEMBER 1960 2. MÄRZ 1961

stimmt Oberein mit auslegeschrift

1 08« Ί6Ψ (G 25148 XII / 47 e)

Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung für Lager einer in einem Gehäuse umlaufenden Welle. Es ist bekannt, zur Schmierung der Welle einer mit hohen Geschwindigkeiten umlaufenden Maschine, z. B. einer Turbine, in dem Lagergehäuse einen Schmiermittelbehälter vorzusehen und aus ihm das Schmiermittel mittels einer Pumpe den Lagern zuzuführen. Bekannte Einrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß sie nur in einer bestimmten Lage betriebssicher arbeiten. Befindet sich also die zu schmierende Welle z. B. in einer Maschine, die sich im Raum dreht, beispielsweise in einer in einem Flugzeug od. dgl. angeordneten Turbine, so besteht die Möglichkeit, daß die Maschine auch in anderer als in vertikaler Stellung zu arbeiten hat. In diesem Fall versagen die bekannten Schmiereinrichtungen, da bei ihnen die richtige Zuführung des Schmiermittels zu den Lagern davon abhängig ist, daß es den Schmierstellen ungehindert zufließen kann.

Andererseits reicht die Verwendung dochtartiger Zuführungsmittel, auch wenn sie in dem Schmiermittelbehälter so angeordnet sind, daß sie die Maschinenwelle ringförmig umgeben, nicht aus, um eine unter allen Umständen zuverlässige Lagerschmierung zu gewährleisten; denn solche Dochtschmierungen sind einerseits nicht in der Lage, den bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Maschine entsprechend großen Schmiermittelbedarf zu befriedigen, und sind überdies der Gefahr ausgesetzt, bei hohen Betriebstemperaturen zu versagen, nämlich zu verkohlen oder gar zu verbrennen.

Diese Nachteile bzw. Mängel werden bei einer Schmiereinrichtung der erörterten Art vermieden, wenn diese erfindungsgemäß mit einem an sich bekannten, die Maschinenwelle ringförmig umgebenden Behälter für das Schmiermittel versehen ist, in dem sich ein gleichfalls ringförmiges, die Welle umgebendes Aufnahmeglied für Schmiermittel befindet, welchem die Pumpe das den Lagern zuzuführende Schmiermittel entnimmt. Eine solche Schmiervorrichtung ist unabhängig von der jeweiligen Lage der Maschinenwelle bzw. ihrer Lager stets imstande, eine für alle Umlaufgeschwindigkeiten ausreichende Schmiermittelmenge den Wellenlagern zuzuführen, ohne daß die Gefahr bestehen würde, daß die Betriebssicherheit der Einrichtung durch hohe Temperaturen beeinträchtigt wird. Der Erfolg beruht auf dem Umstand, daß das von der Pumpe den Lagern zugeführte Schmiermittel ihr nicht in natürlichem Gefalle zufließt, sondern von der Pumpe dem ringförmigen, in allen Lagen der Einrichtung mit Schmiermittel gefüllten Aufnahmeglied entnommen wird.

Zweckmäßig besteht das erwähnte Aufnahmeglied aus porösem, z. B. gesintertem Baustoff.

IO

Schmiervorrichtung

für die Lager einer in einem Gehäuse

umlaufenden Welle

Patentiert für:

The Garrett Corporation,
Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. August 1957

John William Meermans, North Hollywood, Calif.

(V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels hervor.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine mit der Erfindung ausgestattete und von einer Turbine angetriebene Umwälzvorrichtung ;

Fig. 2 und 3 zeigen Schnitte nach den Linien 2-2 bzw. 3-3 der Fig I.

Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Umwälzeinrichtung treibt ein Turbinenrad 10 ein Umlaufgebläse 11 an, wobei das Turbinenrad und das Gebläse an entgegengesetzten Enden einer Welle 12 angeordnet sind, die in Lagern 13 und 14 ruht. Das Turbinenrad 10 und das Gebläse 11 sind in geeigneter Weise auf den Enden der Welle 12 befestigt, beispielsweise mit Hilfe von Muttern 15 und 16, die gleichzeitig die Innenlaufringe der Kugellager 13 und 14 gegen nach außen vorspringende Schulteransätze der Welle pressen. Die

Außenlaufringe der Kugellager 13 und 14 sitzen in einem rohrförmigen Lagerträger 20, dessen linkes Ende von dem Teil 21 des Gehäuses getragen wird, während das rechte Ende einen Flansch aufweist, der mit dem Abschnitt 22 des Gehäuses durch Schrauben verbunden ist. Der Lagerträger ist mit dem Abschnitt 21 des Gehäuses in geeigneter, in der Zeichnung nicht veranschaulichter Weise fest verbunden. Die beiden Außenlaufringe der Kugellager 13 und 14 werden durch zwei Hülsen 24 und eine zwischen diesen an-

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geordnete Abstandhülse 72 im Abstand voneinander gehalten. Zwischen den Hülsen 24 befindet sich eine Feder 25, die in axialer Richtung einen Druck auf die Lager ausübt.

Das Gebläse 11 ist gegenüber den Lagern durch eine Labyrinthdichtung 30 isoliert. An dem einen Ende des rotierenden Teiles der Labyrinthdichtung 30 befindet sich eine radial nach außen ragende Fangscheibe 32 od. dgl., mit deren Hilfe das Schmiermittel vom Lager 13 durch einen Kanal 36 in einen Schmiermittelvorratsbehälter bzw. Sumpf 34 zurückgeführt wird, der in dem Gehäuse liegt und die umlaufenden Teil umschließt. Eine entsprechende Labyrinthdichtung 31 mit Fangscheibe 33 und Kanal 37 ist auch an dem anderen Ende der Welle vorgesehen, um das Turbinenrad 10 gegenüber den Lagern abzuschirmen.

Vor dem Turbinenrad 10 befindet sich der Einlaß 35, der an dem Gehäuseteil 22 befestigt ist. Außerdem befindet sich hier ein ringförmiger Auslaß 40, der einen Teil des Endabschnittes der Turbineneinheit bildet. Das Gebläse weist einen ringförmigen Einlaß 41 auf, der in dem Gehäuseteil 21 liegt. Die Auslaßleitung des Gebläses ist mit 42 bezeichnet.

Die Schmiervorrichtung der Anlage besteht im wesentlichen aus einem hohlen, kapillarartig wirkenden filterähnlichen Aufnahmeglied 50 für das Schmiermittel, das derart in dem Gehäuse angeordnet ist, daß es die äußere Fläche des Lagerträgers 20 am inneren Umfang des Vorratsbehälters 34 umgibt. Das Aufnahmeglied ist durch Schrauben 51 an einem Flansch befestigt, der am Lagerträger 20 sitzt. Dieses Aufnahmeglied für das Schmiermittel kann aus beliebigem porösem Baustoff bestehen, wie beispielsweise aus gesinterter Bronze, die eine geeignete Kapillarwirkung besitzt. Es können aber auch andere poröse Baustoffe verwendet werden, soweit sie gute Kapillareigenschaften besitzen, wie beispielsweise Filz oder andere organische Stoffe. Die Wahl des Materials hängt von der jeweils zu berücksichtigenden Temperatur und anderen in Betracht kommenden Faktoren ab. Ist das zur Anwendung gelangende Material nicht steif genug, um formbeständig zu sein, so ist es notwendig, einen entsprechenden Träger vorzusehen oder das Material durch andere Mittel zu versteifen, beispielsweise mit Hilfe einer im Innern des Aufnahmegliedes vorzusehenden Wendelfeder.

Infolge seiner Kapillarwirkung wird das Aufnahmeglied Schmiermittel zu der noch zu beschreibenden Pumpe fördern, und zwar unabhängig von den Betriebsverhältnissen der Turbinenanlage; Voraussetzung ist nur, daß ein Teil des Aufnahmegliedes mit dem im Vorratsbehälter 34 befindlichen Schmiermittel in Berührung steht. In gewissen Fällen kann diese Kapillarwirkung ausreichen, um das Aufnahmeglied vollständig mit dem flüssigen Schmiermittel anzufüllen. Dies hängt auch ab von der Größe des Aufnahmegliedes und der Saugkraft der Pumpe. Das in dem Vorratsbehälter 34 befindliche Schmiermittel kann entweder in flüssiger Form vorhanden sein oder aus einer schmiermittelgetränkten Packung bestehen. Bei Verwendung einer mit Schmiermittel getränkten Packung ist es möglich, eine größere Schmiermittelmenge in der Einheit unterzubringen, als es möglich ist, wenn mit flüssigem Schmiermittel gearbeitet wird; denn der Flüssigkeitsspiegel muß unterhalb der äußeren Umfangsfläche des Lagerträgers 20 gehalten werden.

Das Schmiermittel wird von dem Aufnahmeglied 50 mit Hilfe einer durch Preßluft betriebenen ejektorartig arbeitenden Spritzpumpe 60 zu den Lagern gefördert. Sie besteht aus einem Pumpenkörper 62, in den eine Einlaßdüse 61 eingeschraubt oder in anderer Weise befestigt ist. Der Innenraum 53 des hohlen Aufnahmegliedes 50 für das Schmiermittel steht mit der Ansaugöffnung der Spritzpumpe 60 durch einen Kanal 54 in Verbindung; dieser Kanal befindet sich in dem Aufnahmeglied und steht mit einem horizontalen Kanal 55 in Verbindung, der sich in dem Pumpenkörper 62 befindet (vgl. Fig. 2). Die Spritzdüse 61

ίο weist einen axialen Kanal-63 auf und ist auf eine im Pumpenkörper vorgesehene Mündung 64 gerichtet. Diese Mündung führt in einen Auslaßkanal 65 im oberen Teil des Pumpenkörpers. Das obere Ende des Pumpenkörpers ist mit Gewinde in einer öffnung 66 befestigt, die sich in der Seitenwand des Lagerträgers 20 befindet. Zwischen dem Ende der Spritzpumpe und der äußeren Umfläche des Lagerträgers liegt eine Dichtung 70, so daß diese beiden Teile flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind.

Die öffnung 66 im Lagerträger steht mit einer Längsnut 71 in Verbindung, die am äußeren Umfang der mittleren Abstandshülse 72 vorgesehen ist. Die beiden Enden dieser mittleren Abstandshülse 72 ragen in ringförmige Aussparungen 73 hinein, die in den benachbarten Enden der Abstandshülsen 24 vorgesehen sind. Das überlappende Zusammenwirken zwischen den Enden der mittleren und der äußeren Abstandshülsen dient dazu, ein Entweichen von Schmiermittel und Luft zu verhindern für den Fall, daß die Feder 25 die Abstandshülsen 24 etwas verstellt.

Die Längsnut 71 in der mittleren Abstandshülse 72 steht mit einer ringförmigen Kammer 74 in Verbindung, die je an einem Ende der seitlichen Abstandshülsen 24 vorgesehen ist, wie dies aus Fig. 3 zu erkennen ist. Die Ringkammern 74 stehen mit am Umfang verteilt angeordneten öffnungen bzw. Düsen 75 in Verbindung, die in den Abstandshülsen 24 vorgesehen sind und radial nach innen gerichtet sind, so daß sie das von der Pumpe geförderte Gemisch aus Schmiermittel und Luft gegen die Lager 13 und 14 richten.

Der Einlaß der Spritzpumpe 60 steht mit einer öffnung 80 in Verbindung, die in dem Teil 22 des Gehäuses liegt; die Verbindung wird durch einen Kanal 81 hergestellt, der in dem Lagerträger 20 und dem Gehäuseteil 22 verläuft. Die öffnung 80 ist zweckmäßig mit einem Filter 82 ausgestattet, so daß Fremdkörper aufgefangen werden, die sich in der aus der Turbine abgezweigten Luft befinden. Sie muß oberhalb des normalen im Sumpf 34 herrschenden Schmiermittelpegels liegen, damit vermieden ist, daß Schmiermittel in die Turbinenanlage gelangt, wenn die Anlage abgeschaltet wird.

Das Innere des Lagerträgers 20 zwischen den Labyrinthdichtungen 30 und 31 steht mit der Außenluft durch einen radial gerichteten Kanal 90 und einen Längskanal 91 in Verbindung, die beide im Innern der Welle 12 liegen; außerdem wird die Verbindung hergestellt durch einen in einer Abstandsscheibe 93 vorgesehenen radial gerichteten Kanal 92. In dem radialen Kanal 90 entsteht eine so starke Fliehkraft, daß das Schmiermittel von der Luft getrennt wird; dennoch wird infolge der Differenz der radialen Längen der beiden Radialkanäle 90 und 92 der Lagerträger 20 entlüftet. Die durch den Kanal 92 abgeführte Luft tritt durch einen im Abschnitt 21 des Gehäuses vorgesehenen Kanal 94 in die die Anlage umgebende Außenluft.

Wird die vorbeschriebene Anlage in Betrieb gesetzt und Druckluft dem Einlaß 35 der Turbine zugeführt.

so gelangt auch Druckluft durch die Öffnung 80 und den Kanal 81 in die Düse 61 der Spritzpumpe 60 und tritt aus dieser Düse aus; dabei wird in den Kanälen 54 und 55 ein Unterdruck erzeugt, der Schmiermittel aus dem Innenraum 53 des Aufnahmegliedes 50 ansaugt.

Da das Schmiermittel durch Kapillarwirkung durch die porösen Wandungen des Aufnahmegliedes 50 hindurchtritt und in diesen ansteigt, werden die Wandungen dieses Teiles immer von dem Schmiermittel feucht gehalten. Dieses Schmiermittel gelangt infolge der Luftströmung bereits in Form einer nebelartigen Mischung aus Luft und Schmiermittel durch die Kanäle 54 und 55 zur Spritzpumpe 60. Die aus der Düsenmündung 61 der Spritzpumpe austretende Druckluft verläßt die Düsenmündung mit hoher Geschwindigkeit und reißt den aus Luft und Schmiermittel bestehenden, die Düsenmündüng umgebenden Nebel in die Auslaßmündung 64 der Spritzpumpe; hier mischt sich dieser Luft-Schmiermittel-Nebel mit der Druckluft, wobei das Schmiermittel zu feinster Verteilung zerstäubt wird. . Diese Mischung aus Schmiermittel und Luft gelangt dann aus der Mündung 65 der Spritzpumpe in den Längskanal 71 und teilt sich dort, wobei je eine Hälfte der Gesamtmenge jedem der beiden Lager zugeführt wird; dies geschieht mit Hilfe der Ringkanäle 74, die in den Abstandsstücken 24 vorgesehen sind; die Mischung gelangt zu den Düsen 75, die sie gegen die Lager 13 und 14 richten. .

Die beschriebene Anlage hat den Vorteil, daß das Arbeitsmittel zum Antrieb der Turbine auch die Schmiervorrichtung betreibt. Da die Turbinenanlage mit Druckluft arbeitet, ist es möglich, die Mischung aus Druckluft und Schmiermittel unmittelbar auf die Lager zu richten; dabei werden die Lager gleichzeitig geschmiert und gekühlt. Das Aufnahmeglied 50 sondert nicht nur Fremdstoffe und Wasser von dem Schmiermittel ab, sondern dient infolge seiner großen Kapillarwirkung auch als Fördermittel zum Transport von Schmiermittel aus dem Vorratsbehälter zum Saugeinlaß der Spritzpumpe 60, und zwar unabhängig von dem Betriebszustand der Turbine, vorausgesetzt, daß wenigstens ein Teil des Aufnahmegliedes mit dem Schmiermittel im Vorratsbehälter in Berührung steht.

Das neue Schmiersystem ist gegenüber Temperaturänderungen im wesentlichen unempfindlich und gewährleistet eine hinreichende ölzufuhr sowohl bei sehr hohen Temperaturen, bei welchen Dochte zu verkohlen drohen, als auch bei sehr niedrigen Temperaturen, bei welchen Dochte ihre Wirkung nicht ausüben können, wegen des Dickwerdens des Öles. Ein Schmiersystem nach der Erfindung ist mit Erfolg in Betrieb gehalten worden bei Schmiermitteltemperaturen, die zwischen — 43 und +166° C lagen. Da bei dem Schmiermittelsystem nach der Erfindung kein Teil die Turbinenwelle berührt, ist es von den Drehbewegungen dieser Welle völlig unabhängig.

Claims (9)

PatentAnsprüche:

1. Schmiervorrichtung für die Lager einer in einem Gehäuse umlaufenden Welle, bei welcher sich das Schmiermittel in einem im Gehäuse vorgesehenen Behälter befindet und durch eine Pumpe aus dem Behälter den Lagern zugeführt wird, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten, die Welle (12) ringförmig umgebenden Schmiermittelbehälter (34), in dem sich ein gleichfalls ringförmiges, die Welle umgebendes Aufnahmeglied (50) für Schmiermittel befindet, welchem die Pumpe (60) das den Lagern zuzuführende Schmiermittel entnimmt.

2. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeglied (50) am äußeren Umfang des Vorratsbehälters (34) vorgesehen ist.

3. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeglied (50) in an sich bekannter Weise aus porösem Baustoff mit guter Kapillarwirkung besteht.

4. Schmiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeglied (50) in an sich bekannter Weise aus gesintertem Baustoff besteht.

5. Schmiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe in an sich bekannter Weise als ejektorartig arbeitende Spritzpumpe (60) ausgebildet ist.

6. Schmiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle eine Turbinenwelle ist und die Spritzpumpe mit dem Arbeitsmittel der Turbine betrieben wird.

7. Schmiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Turbine und Spritzpumpe mit Druckluft antreibbar sind.

8. Schmiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für eine in voneinander getrennt angeordneten Lagern ruhende Welle, die von einem rohrförmigen Lagerträger umgeben ist, welcher an seinen Enden jenseits der Lager Abdichtungen gegenüber der Welle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Lagerträgers (20) mit der das Gehäuse umgebenden Außenluft in Verbindung steht.

9. Schmiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel in dem Lagerträger (20) von der Luft getrennt, diese Luft der die Turbine umgebenden Außenluft zugeführt und das Schmiermittel in den Vorratsbehälter (34) zurückgeleitet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 086 521;
belgische Patentschrift Nr. 532 780;
britische Patentschriften Nr. 658 044, 727 973;
USA.-Patentschriften Nr. 2 664 323, 2 762 664,
800 373.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 590/208 8.

(109 523/177 2. 61)