DE2045995B2 - Vorrichtung zur anfahrschmierung fuer getriebe - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Änfahrschmierung für Getriebe mit Schmierpumpe und senkrechter, hohler Zentralwelle. Die Schmierung von Zahnradgetrieben erfolgt üblicherweise dadurch, daß man das Schmiermittel durch Planschen vor Getriebeteilen in einem Schmiermittelsumpf an die zu schmierenden Flächen schleudert oder daß man besondere Schmierpumpen mit dazugehörenden Zuleitungssystemen in den einzelnen Getriebeteilen vorsieht. Daoei können diese Schmierpumpen fremd ingetrieben oder auch von dem zu schmierenden Zahnradgetriebe direkt angetrieben werden.

Mit fremdgetriebenen Schmierpumpen läßt sich eine Schmierung im Anfahrvorgang durchführen, aber es ist dabei ein zusätzlicher, nicht unerheblicher Aufwand erforderlich, denn dieser Weg bedingt neben einem gesonderten Antrieb der Schmierpumpe außerdem einen komplizierten Aufbau des gesamten Getriebes — oft z.B. wegen zusätzlich angebrachter Vorrichtungen zum sicheren Blockieren des Getriebeantriebes, ehe nicht die fremdgetriebene Schmierpumpe einwandfrei läuft — und zusätzlichen Raum, der bei der meist erwünschten oder sogar notwendigen gedrängten Bauweise von Zahnradgetrieben oft gar nicht zur Verfügung steht.

Mit den anderen oben angegebenen Mitteln ist es aber nicht möglich, sofort beim Anfahren einen Schmierfilm zu erzeugen. Man verläßt sich vielmehr darauf, daß in den Lagerspalten und auf den Zahnflanken noch vom vorangegangenen Betrieb her ein dünne.r Ölfilm haften geblieben ist. Aber nach längerem Stillstand des Getriebes ist dies oft nicht der Fall, so daß durch das Fehlen eines genügenden Schmiermittelfiimes Getriebeschäden entstehen und die Lebensdauer erheblich herabgesetzt wird.

Es ist bereits eine Anfahrschmiervorrichtung bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 291 966), bei der direkt über den Zahnrädern, z.B. über dem Kegelritzel eines Kegelradgetriebes, ein aus zwei Kammern bestehender Schmierstoff-Vorratsbehälter angebrach; ist, der z. B. durch die Betätigung eines Elektromagneten geöffnet wird und nach diesem Schaltvorgang e'n oder mehrere Zahnräder, die aber direkt darunter liegen müssen, mit dem Schmiermittel versorgt.

Dabei macht es sich nachteilig bemerkbar, daß für diesen Schmierstoff-Vorratsbehälter und für seine notwendigen Betätigungseinrichtungen (z. B. Elektromagnet, besonderer Schalter und Stromquelle oder andere, mechanische Betätigungselemente), zusätzlicher Raum, zumeist an der Außenseite des Getriebes, benötigt wird. Außerdem muß eine gesonderte Abstreifeinrichtung für beide Drehrichtungen und eine Zulaufrinne vorgesehen werden, die Fehlerquellen beim Schmierölzulauf bilden können. Wenn diese Anfahrschmiervorrichtung aus konstruktiven Gründen in einiger Entfernung über dem zu schmierenden Zahnrad angebracht werden muß, besteht zudem die Gefahr, daß ein Teil des Öles daneben tropft.

Eine direktgetriebene Schmierpumpe hat demgegenüber den Vorteil, ein Zahnradgetriebe während des Betriebes gleichmäßig und genau dosierend auch an entlegenen Stellen mit dem Schmiermittel zu versorgen, ohne daß dafür extra ein zusätzlicher, raumbeanspruchender Fremdantrieb erforderlich ist. Allerdings gestatten derartige, bereits bekannte, direktangetriebene Schmiermittelpumpen in der ersten Phase des Anfahrens noch keinerlei Schmierung der

— vielfach mit nur einem zu geringen oder unter Umständen mit gar keinem Ölfilm bedeckten — Zahnräder, da ja das heranzubringende frische Schmieröl erst die Luft aus den meist entleerten Leitungen verdrängen muß. Auch bei fremdgetriebenen Schmierpumpen kann es vorkommen, daß sie beim Anfahrvorgang versagen und daß eine, für solche Fälle vorgesehene Blockierungseinrichtung ihre Funktion nicht erfüllt.

Eine Anfahrschmierung nach den; Ausgangspunkt der Erfindung ist für schnellaufende Maschinen, z. B. für Gasturbinen, aus einer britischen Patentschrift (britische Patentschrift 1016 482) bekannt. Bei dieser Konstruktion sind — innerhalb des Kegelradgetriebes zwischen Gasturbine und Anfahrvorrichtung

— zwei konzentrisch ineinandergebaute Schmierölhohlräume speziell für den Anfahrvorgang vorgesehen. Diese beiden Hohlräume entstehen dadurch, daß in aufwendiger Weise mehrere einzelne Bauteile, unter anderem auch die Versorgungsleitungen zu den Schmierstellen und die dazu nötigen Halterungen, in das obere Ende einer — auf eine andere Welle aufgesetzten — hohlen Kegelradwelle eingesetzt werden. Dadurch können sich aber bereits kleinere Unwuchten ergeben, die sich bei den hohen Drehzahlen von Gasturbinen rasch vergrößern und zu erheblichen Schwingungen führen können. Außerdem wird der äußere, ringförmige Hohlraum, der zur Änfahrschmierung der Zahneingriffe dient, fast nur beim Stillstand der Maschine durch Herabtropfen von öl versorgt und nicht durch einen gleichmäßigen Schmiermittelstrom. Zudem kann das im inneren

Hohlraum angesammelte Schmieröl unter Umständen, vor allem in Zeiten der Betriebsunterbrechung, langsam wegsickern, da der Hohlraum unten nur durch eine Kerbverzahnung der Übertragungswelle in der Kegelradwelle verschlossen ist.

Schließlich kann es sich bei der Konstruktion nach der angegebenen britischen Patentschrift noch als nachteilig auswirken, daß man oben offene Hohlräume verwendet, ohne darüber eine geschlossene Begrenzungsplatte anbringen zu können. Denn dadurch schießt ein Teil der Schmierflüssigkeit nach oben hinaus und schmiert zwar die beiden Kegelräder durch Verspritzen von Öl, aber da der relativ geringe SchmierölvOrrat im Hohlraum auf diese Weise rasch verbraucht wird, können die ebenfalls zu versorgenden Lagerstellen kaum mit einer ausreichenden Schmierölzuführung im Anfahrzustand rechnen.

Um direkt- oder fremdangetriebene Schmierpumpen verwenden zu können, ohne die angegebene Nachteile der verschiedenen, obenerwähnten Schmiereinrichtungen beim Anfahrvorgang in Kauf nehmen zu müssen, liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, für ein Zahnradgetriebe mit Schmierpumpe und senkrechter, hohler Zentralwelle eine möglichst einfache, beim Einschalten sofort und absolut sicher wirkende Anfahrschmierung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfi~- ^ungsgemäß dadurch gelöst, daß von dem einteiligen Hohlraum der Zentralwelle die Zahneingriffe an dieser Welle durch radiale Kanäle geschmiert werden und daß die Lagerstellen der — mit dem Zentralrad im Eingriff stehenden — Zahnräder über eine Leitvorrichtung und weitere Kanäle in den feststehenden Achsen dieser Zahnräder mit Schmierflüssigkeit versorg! werden. Beim Anfahrvorgang steht das Schmiermittel im Hohlraum zur Verfügung, weil dieser während des normalen Betriebes durch die Leitvorrichtung — in gegenüber dem Anfahrvorgang entgegengesetzter Strömungsrichtung — mit der Schmierflüssigkeit gefüllt wird. Es ergießt sich also schon bei den ersten Getriebeumdrehungen ein Teil der im Hohlraum befindlichen Schmierflüssigkeit infolge der Zentrifugalwirkung selbsttätig über den oberen Rand des Hohlraumes bzw. der Zentralwelle und läuft an die zu schmierenden Stellen. Darüber hinaus wird mit dem anderen Teil der aus d?m Hohlraum herausgeschleuderten Schmierflüssigkeit durch Kanäle, die vom Hohlraum direkt in die Zahneingriffe und die von den Zahnradachsen in die Lagerstellen der Zahnräder führen, an diesen Stellen eine gegenüber den früheren Konstruktionen verbesserte Anfahrschmierung erreicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind in der Schmiermittelzuführungsleitung, die von der Betriebsschmierpumpe —■ durch die feststehenden Zahnradachsen — herangeführt wird, im Bereich der zu schmierenden Zahnräder und Lagerstellen Drosselstellen vorgesehen. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, daß das — beim Anfahren infolge Zentrifugalwirkung erheblich beschleunigte und in die Schmiermittelkanälp gedrückte — Schmieröl den Zahnradbereich nicht etwa rasch verlassen kann, sondern oberhalb der Drosselstellen in den Schmiermittelkanälen etwas gestaut bleibt, damit das öl von dort aus in den seitlichen Kanälen zu den einzelnen Schmierstellen fließt, bis der Ölstrom von der direkt getriebenen Schmiermittelpumpe einsetzt.

Durch diese Schmiervorrichtung wird also erreicht, daß bei einem Zahnradgetriebe mit senkrechter Welle und unter Verwendung einer direkt getriebenen Schmierölpumpe eine bereits beim Anfahrvorgang einwandfrei arbeitende Schmierung gewährleistet wird. Aber auch bei Zahnradgetrieben mit fremd angetriebener Schmierpumpe ergeben sich durch eine Verwendung der erfindungsgemäßen Anfahrschmierung ebenfalls große Vorteile. Denn dann ist es meistens möglich, den oft erheblichen Aufwand für eine Anfahrblockierungseinrichtung des Getriebeantriebes

— für den Fall des anfänglichen Versagens der fremdgetriebenen Schmierpumpe — überhaupt zu vermeiden.

Manchmal wird man sogar die nach der Erfindung gestaltete Anfahrschmierung wegen ihres geringen Aufwandes zusätzlich zu einer fremdgetriebenen Schmierpumpe mit Blockierungseinrichtung verwenden, um sicherheitshalber jedes Risiko auszuschalten, falls die Blockierungseinrichtung beim Anfahrvorgang ihre Funktion nicht erfüllt.

Die Erfindung wird nachfolgend scher.-atisch in einem Ausführungsbeispiel erläutert und in einer Zeichnung dargestellt.

In der senkrecht gelagerten Zentralweääe 1 eines Verzweigungsgetriebes, welche auf einem Teil ihrer Länge mittels einer eingearbeiteten Verzahnung zugleich ein Zentralrad 2 bildet, befindet sich am oberen Wellenende ein nach oben offener Hohlraum 3. der durch radiale Kanäle 4 mit den Zahnlücken des Zentralrades 2 in Verbindung steht. Dieser Hohlraum 3 reicht bis in den Bereich unterhalb des Zentralrades 2 hinab, sein Boden 5 hat einen erheblichen Abstand von den Kanälen 4. Das obere Ende der Zentralwelle 1 ist durch ein radial wirkendes Hilfslager ö gelagert, das sich über die SchmierbrLcke 7 und

— bei diesem Ausführungsbeispiel drei — feststehenden Zahnradachsen 8 auf dem diese Achsen tragenden Teil des Getriebegehäuses 9 abstützt und von ihm getragen wird. Die Zahnräder 10 des Getriebes stehen im Eingriff mit dem Zentralrad2 und dem außen umlaufenden Ringrad 11. Das Getriebegehäuse 9, die Zahnradachsen 8, die Schinierbrücke 7 und das Hilfslager6 weisen Schmiermittelkanäle 12 auf, vermittels der das Schmiermittel im Betriebszustand von der nicht gezeichneten, direktgetriebenen Schmiermittelpumpe an die zu schmierenden Zahnräder, Lagerstelleii und in den als Schmierstoff-Vorratsbehälter dienenden Hohlraum 3 gebracht wird. Für die Anfahrschmicrung steht die Ölmenge zur Verfügung, die sich in dem Raum zwischen der Unterkante der Kanäle 4 und dem unteren Ende des Hohlraumes 3 befindet, was auf der linken Seite der Zeichnung dargestellt ist. Vor dem allerersten Anfahren des Getriebes wird der Hohlraum 3 mit Schmieröl gefüllt, während er später im Betriebszustand nach jedem Abstellen des Getriebes mit Öl gefüllt bleibt, da er einen Teil des Schmiermittelkreislaufcs ist. Ein Heraustropfen von Scnmieröl ist nicht möglich, da der Hohlraum unten geschlossen ist.

Wenn beim Anfahren die Zentralwelle 1 in Umdrehung versetzt wird, gerät auch das im Hohlraum 3 befindliche Schmieröl 13 durch Reibung in Rotation. Der vorher flach und ebene Ölspiegel 14 nimmt jetzt die Form eines Paraboloids 15 an, was auf der rechten Seite der Zeichnung dargestellt ist. Das Öl wird nach oben gedrängt und fließt zuerst durch die Kanäle 4 in die Zahnlücken des Zentralrades 2. Von dort wird es durch die Rotation der im gegenseitigen

Eingriff befindlichen Zahnräder auf die Zahnräder 10 und auf das Ringrad 11 übertragen.

Das Aufstellen des ölspiegels in Form eines Paraboloids 15 geschieht aber so schnell, daß nur ein Teil des im Hohlraum 3 enthaltenen Öls durch die Kanäle 4 abfließt. Der Rest des Schmieröls schießt über die Oberkante 16 des Hohlraumes 3 in den Raum 17. Von dcrt fließt es durch seinen Druck und die Schwerkraft über die Schmiermittelkanäle 12 in Hiifslagerö und Schmierbrücke 7 in die Schmiermittelkanäle, die in den Zahnradachsen 8 verlaufen. An den Wänden dieser Kanäle fließt das ül senkrecht herunter, bis es auf den Ring 18 trifft. Dieser Ring lenkt infolge der Drosselwirkung einen großen Teil des herabfließenden Schmieröles in radiale Kanäle 19, die jeweils die als Schmierspalte ausgebildeten Lagerstellen 20 der Zahnräder 10 versorgen. Zwischen dem Hilfslagerö und dem oberen Teil der Zentralwelle 1, die zusammen eine Wellenhilfslagerung bilden, befindet sich ein Spalt 21, der ebenfalls als Schmicrflüssigkcitskanal ausgebildet ist. Der Anfahrschmierölstroni ist in der Zeichnung mit Pfeilen angedeutet.

Sobald die Ölförderung durch die nicht gezeichnete Schmierpumpe einsetzt, also nach beendetem

ίο Anfahrvorgarig und mit Beginn des Normalbetriebes, steigt das öl in den Schmiermittelkanälen 12 des Getriebegehäuses 9 und der Zahnradachsen 8 nach oben und fließt weiter bis zum Raum 17 und in den Hohlraum 3 hinein. Der Betriebsölstrom fließt dann also in entgegengesetzter Richtung wie der Anfahrschmierstrom.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Anfahrschmierung für Getriebe mit Schmierpumpe i'nd senkrechter, hohler Zentrahvelle, deren nach oben offener Hohlraum während des normalen Betriebes von der Schmierpumpe mit Schmierflüssigkeit gefüllt wird und durch radiale Kanäle einerseits direkt und andererseits durch eine über der Zentralwelle angebrachte Leitvorrichtung mit den Schmierstellen verbunden ist. so daß diesen während des Anfahrvorganges infolge Zentrifugalwirkung Schmierflüssigkeit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß von dem einteiligen Hohlraum (3) durch die radialen Kanäle (4) die Zahneingriffr % 10) an der Zentrahvelle (1) und über die Leitvorrichtung (6, 12) sowie durch weitere Kanäle (19) in den feststehenden Achsen (8) deren Lagerstellen (20) geschmiert werden und daß der Hohlraum (3) während des normalen Betriebes durch die Leitvorrichtung (6, 12) in gegenüber dem Anfahrvorgang entgegengesetzter Strömungsrichtung mit der Schmierflüssigkeit gefüllt wird.

2. Vorrichtung Tür Anfahrschmierung für Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sch;/iiermittelzuführungsleitung (12), die von der Betriebsscbmierpi, ape herangeführt wird, im Bereich der zu schmierenden Zahnräder und Lagerstellen Drosselsteilen 18) vorgesehen sind.