DE1425099B1

DE1425099B1 - Kuehl-und Schmiervorrichtung fuer hochbeanspruchte Wellenlager

Info

Publication number: DE1425099B1
Application number: DE19631425099D
Authority: DE
Inventors: Bernard Diver; Wilkinson Wilfred Henry; Robinson Norman Robert
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1963-01-09
Filing date: 1963-12-23
Publication date: 1971-04-22
Also published as: US3269786A; GB961522A; US3276827A; US3243243A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühl- und Schmiereinrichtung für schnellaufende, thermisch hochbeanspruchte Wellenlager, insbesondere Hauptlager von Gasturbinenstrahltriebwerken, mit einem das Schmiermittel zur Kühlung des inneren Laufringes des Lagers heranführenden Kanal, aus welchem ein Teil des Schmiermittels zur Schmierung des Wälzlagers vorgesehen ist.
Bei bekannten Wellenlagem wird von dem teilweise den Laufflächen des Lagers zugeführten öl gleichzeitig welches zur Kühlung benutzt, wobei das Schmiermittel auch den umgebenden Aufbau kühlt, was bedingt, daß relativ große Schmiermittelmengen pro Zeiteinheit über relativ kompliziert gestaltete Schmiermittelzu- und -abführeinrichtungen gefördert werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmiervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die gleichzeitig bei denkbar geringem Raumbedarf und baulichem Aufwand eine wirksame Kühlung des Lagers bewirkt.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Kühl- und Schmiervorrichtung der erwähnten Bauart dadurch gelöst, daß der Kanal sich aufteilt in eine Mehrzahl von Kanälen, die sich in die Welle radial durchsetzenden Kanälen fortsetzen, welche im Mittelabschnitt des Lagers in axW über die ganze Lagerlänge verlaufende Kühlkanäle in der Innenumfangsfläche des inneren Laufringes einmünden, und daß von diesen Kühlkanälen zunächst radial nach außen gerichtete Schmiennittelzuführungen ausgehen, welche einen Teil des Schmiermittels dem Wälzlager zuführen.
Dadurch, daß erfindungsgemäß nur die Laufringe des Lagers, nicht aber der umgebende Aufbau gekühlt wird, wie dies bei bekannten Vorrichtungen der Fall ist, kann die pro Zeiteinheit geförderte Menge Kühlmittel geringer gehalten werden, und die Folge davon ist, daß ein raumsparender Aufbau mit relativ engen Schmiermittelkanälen getroffen werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Aufteilung der Schmiermittelströme sehr spät erfolgt, so daß der Anteil der relativ kleinen Bohrungen vermindert werden kann, die erforderlich sind, um die getrennten Ströme zu führen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Schmiervorrichtung derart ausgebildet daß die axial verlaufenden Kühlkanäle an ihren Enden geschlossen sind und daß durch den Laufring gerichtete Bohrungen im Bereich der Kühlkanalenden radial nach außen verlaufen, durch die der Schmiermittelstrom an die Aufteilvorrichtung herangeführt wird.
Statt dessen kann gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die Anordnung auch derart getroffen sein, daß die axial verlaufenden Kühlkanäle an ihren Enden in mit einem Spülkanal verbundene seitliche Kammern übergehen und daß durch den Laufring gerichtete Bohrungen radial nach außen verlaufen, welche nach Anzahl und Querschnitt entsprechend der dem Lager zuzuführenden Schmiermittelmenge bemessen sind.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt eines Gasturbinenwellenlagers mit der erfindungsgemäßen Kühl- und Schmiervorrichtung, F i g. 2 einen abgebrochenen Querschnitt des Teils .16, längs der Linie 2-2 gemäß F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt des Teils 24 nach der Linie 3-3 gemäß F i g. 1, F i g. 4 eine der F i g. 1 entsprechende Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Bei dem in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel stellt die äußere Hohlwelle 10 die den Hochdruckverdichter und die Hochdruckturbine tragende Welle dar. Konzentrisch innerhalb dieser Welle ist die den Niederdruckverdichter und die Niederdruckturbine tragende Hohlwelle 11 angeordnet. Das mit der erfindungsgemäßen Kühl- und Schmiervorrichtung ausgestattete Wellenlager ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet. Es weist einen Innenlaufring 12, einen äußeren Laufring 15 und Laufkugeln 14 auf. Der äußere Laufring 15 weist zwei fest miteinander und mit dem Triebwerksgehäuse 20 verbundene Ringe 16 und 17 auf.
Konzentrisch innerhalb der Welle 11 ist ein Schmiermittelkanal 21 in Gestalt eines Rohres angeordnet. Dieser Kanal 21 teilt sich auf in eine Mehrzahl von Kanälen 23, die radial durch die Hohlwelle 11 hindurchführen. Zwischen den Hohlwellen 10 und 11 ist eine Büchse 24 angeordnet, die einen Ringraum 22 zwischen den Wellen 10 und 11 begrenzt und mit Einbuchtungen 25 ausgestattet ist, von denen jede mit einer Bohrung 26 derart in Verbindung steht, daß das Schmiermittel unter der Einwirkung der Fliehkraft nach außen über radial die Welle 10 durchsetzende Kanäle 27 nach der Innenfläche des Innenlaufringes 12 gelangt. Diese Innenfläche weist axial verlaufende Kühlkanäle 30 auf, die an ihren Enden geschlossen sind, wobei durch den Laufring 12 gerichtete Bohrungen 32 im Bereich der Kühlkanalenden radial nach außen verlaufen. Die Speisung der Kühlkanäle 30 erfolgt über die Kanäle 27 im Mittelabschnitt des Lagers, wo sich die Ströme axial nach vom und hinten aufteilen.
Die radialen Bohrungen 32 stehen mit ringförmigen Kammern 33, 34 in Verbindung, die axial benachbart zu beiden Seiten des Lagers 13 liegen. Am äußeren Laufring 15 sind beidseitig Ringflansche 35 bzw. 36 nach innen gezogen, die die ringförmigen Kammern 33, 34 begrenzen. Diese nach innen eingezogenen Flansche besitzen Schlitze 37, welche die Aufteilung des aus den Radialbohrungen 32 austretenden Schmiermittels bewirken, wobei ein Teil dieses Schmiermittels -über die axialen Schiniermittelkanäle 40 nach den Laufflächen gelangt, während ein anderer Teil in die Kammern 33, 34 überführt wird. Das Schmiermittel, das die Laufflächen des Lagers 13 geschmiert hat, tritt über Kanäle 41 und über Bohrungen 42, 43 in die Ringkammern 33 und 34 ein, vereinigt sich dort mit dem direkt aus den Bohrungen 32 zuströmenden Schmiermittel und wird von dort nach einer Spülleitung 44 geleitet, die mit der Kammer 34 unmittelbar und mit der Kammer 33 über einen Kanal 45 verbunden ist.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, wird das dem Lager zugeführte Schmiermittel in jeweils zwei Ströme aufgeteilt, von denen der eine dazu dient, die Wälzkörper des Lagers zu schmieren, während der andere Strom den inneren Laufring kühlt.
Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 entspricht grundsätzlich dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1. Hier ist die äußere Hochdruckwelle 80 über das zu schmierende und zu kühlende Wellenlager 83 am festen Aufbau 86 abgestützt. Innerhalb der Hochdruckwelle 80 ist die Niederdruckwelle 81 gelagert. Das Wellenlager 83 weist einen Innenlaufring 82, einen Außenlaufring 85 und Laufkugeln 84 auf.
Durch die Hohlwelle 81 gelangt das Schmiermittel über mehrere die Welle 81 radial durchsetzende Kanäle 90 in eine Ringkammer 87 zwischen Hochdruckwelle 80 und Niederdruckwelle 81. Innerhalb der Welle 80 ist ein Ring 91 eingesetzt, der sich in die Ringkammer 87 erstreckt und mit einer Vielzahl von im Winkelabstand zueinander angeordneten Taschen 92 ausgestattet ist. Ein Teil dieser Taschen 92 steht über Bohrungen 93 mit Schiniermittelkanälen 94 in Verbindung, die sich in radialen Schmiermittelkanälen 94 a fortsetzen, die der Innenfläche des Innenlaufringes 82 im Mittelteil das Schmiermittel zuführen. Die Innenfläche des Innenlaufringes 82 besitzt axial verlaufende Kühlkanäle 95, 96, die das über die radialen Kanäle 94a angeförderte Schmiermittel in axialer Richtun- nach beiden Seiten des Lagers fördern. Sie dienen als Kühlkanäle für den inneren Laufring, sind an den axial äußeren Enden offen und gehen in seitliche Kammern 100, 101 über, die mit 3 einem nicht dargestellten Spülkanal verbunden sind.
Durch den Innenlaufring 82 gerichtete Bohrungen 102, 102 a verlaufen radial nach außen, und diese sind nach Anzahl und Querschnitt entsprechend der dem Lager zuzuführenden Schmiermittelmenge bemessen. Die Bohrungen 102a erstrecken sich im zentralen Teil nach der Lauffläche, während die Bohrungen 102 an den beiden axialen Enden des Laufringes angeordnet sind.
Bei dem inneren Laufring 82 können die seitlichen Bohrungen 102 durch die mittigen Bohrungen 102 a völlig ersetzt werden, die unmittelbar mit den Ku-ellaufflächen in Verbindung stehen. Hierbei wird erreicht, daß das durch die Bohrungen 102 a zu den Kugeln 84 strömende Schmiermittel nicht durch. Kühlung des inneren Laufringes erwärmt wird.
im

Claims

Patentansprüche: 1. Kühl- und Schmiervorrichtung für schnelllaufende, thermisch hochbeanspruchte Wellenlager, insbesondere Hauptlager von Gasturbinenstrahltriebwerken, mit einem das Schmiermittel zur Kühlung des inneren Laufringes des Lagers heranfährenden Kanal, aus welchem ein Teil des Schmiermittels zur Schmierung des Wälzlagers vorgesehen ist, dadurch gekennzeichn c t, daß der Kanal (21) sich aufteilt in eine Mehrzahl von Kanälen(23,90), die sich in die Welle (10,80) radial durchsetzenden Kanälen (27,94a) fortsetzen, welche im Mittelabschnitt des Lagers (13,83) in axial über die ganze Lagerlänge verlaufende Kühlkanäle (30,95,96) in der Innenumfan-sfläche des inneren Laufringes(12,82) einmünden, und daß von diesen Kühlkanälen zunächst radial nach außen gerichtete Schmiermittelzuführungen (32, 37, 40 bzw. 102,102a,97,99) ausgehen, welche einen Teil des Schmiermittels dem Wälzlager zuführen.
2. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Kühlkanäle (30) an ihren Enden geschlossen sind und daß durch den Laufring (12) gerichtete Bohrungen (32) im Bereich der Kühlkanalenden radial nach außen verlaufen, durch die der Schmiermittelstrom an die Aufteilvorrichtungen (35, 36, 37) herangeführt wird. 3. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Kühlkanäle (95, 96) an ihren Enden in mit einem Spülkanal verbundene seitliche Kammern (100, 101) übergehen und daß durch den Laufnng (82) gerichtete Bohrungen (102, 102 a) radial nach außen verlaufen, welche nach Anzahl und Querschnitt entsprechend der dem Lager zuzuführenden Schmiermittelmenge bemessen sind.