DE2632977B2

DE2632977B2 - Kühlvorrichtung zur Absenkung der Öltemperatur von ölgeschmierten Dämpfungslagern

Info

Publication number: DE2632977B2
Application number: DE2632977A
Authority: DE
Inventors: Josef 8031 Olching Meyer; Karl 8000 München Mötz; Josef 8024 Deisenhofen Schurrer
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MT Aerospace AG
Priority date: 1976-07-22
Filing date: 1976-07-22
Publication date: 1981-06-04
Also published as: IT1080616B; JPS6119846B2; NL7707278A; CH623639A5; GB1531127A; NL181131B; FR2359318B1; DE2632977C3; JPS5327753A; NL181131C; FR2359318A1; US4116501A; DE2632977A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung zur Absenkung der öltemperatur von ölgeschmierten Dämpfungslagern, bei denen das Lager in einem das Schmieröl aufnehmenden und in eine Dämpfungsflüssigkeit eintauchenden Dämpferkörper angeordnet ist, der elastisch an einem Gehäuse des Dämpfungslagers angekoppelt ist.

Bei Gleit-, Spurlagern sowie anderweitigen mechanischen Lagern stellt die Erwärmung des Schmieröles, die infolge der Reibung zwischen den relativ zueinander bewegten Teilen an der Lagerstelle erzeugt wird, oftmals ein Problem dar. Zumal die Schmieröle schlechte Wärmeleiter sind, staut sich die Wärme gewissermaßen um das Lager, was zur frühzeitigen Zerstörung des Lagers führt. Auch können die öldämpfe in vielen Fällen unerwünschte Nebenwirkungen hervorrufen, wie z. B. eine Vermischung der öldämpfe mit Strömungsmedien bei Strömungsmaschinen. Öldämpfe können auch bei im Vakuum betriebenen Drehkörpern nachteilige Folgen verursachen, wenn sie in den evakuierten Raum eindringen.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art ist der Dämpferkörper topfförmig ausgebiidet und mit einem Schmieröl gefüllt, in dem den Rotor tragende Kugellager eingetaucht sind. Von der Außenseite ist der Dämpferkörptr von einer Dämpfungsflüssigkeit umgeben und über elastische Abdichtungsringe am Lagergehäuse angekoppelt (DE-PS 5 04 790).

Die Dämpfungseigenschafter· von Lagern der bekannten Art sind verhältnismäßig gut, jedoch weisen sie

ίο eine unzulängliche Abkühlung des Schmieröls auf. Die Wärmeleitfähigkeit der Dämpfungsflüssigkeit reicht in vielen Fällen nicht aus, um die erzeugte Reibungswärme ausreichend abzuleiten, so daß der Hauptanteil der Wärmeenergie dem Rotor selber zugeführt wird, was oft unerwünscht ist.

Bekannte Methoden zur Kühlung des Schmieröls durch einen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf, entweder des Schmieröles selber (DE-PS 5 04 790) oder mittels eines gesonderten Kühlmittelkreislaufes (DE-PS 5 83 022) sind fertigungstechnisch sehr aufwendig.

Zur Ableitung der im Rotor, insbesondere an der Lagerstelle angestauten Wärme ist es bekannt, die Rotorstelle mit einer Aluminiumscheibe zu verbinden (DE-GM 19 61 592). Eine derartige Lösung ist insbesondere bei sehr schnell rotierenden Zentrifugen unbrauchbar, zumal sie eine Mehrbelastung für das Rotationssystem darstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die einfach herzustellen ist und trotzdem eine gute Kühlung des Schmieröles auch bei langzeitig betriebenen Drehkörpern sicherstellt.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Kühlvorrichtung gelöst, die aus einem aus wärmeleitendem

J5 Material bestehenden rotationssymmetrischen Kühlelement besteht, das mit dem Gehäuse des Dämpfungslagers in wärmeleitender Verbindung steht, und dadurch, daß das Kühlelement sich vom Gehäuse aus über den Dämpferkörper, ohne ihn zu berühren, und den Schmierölraum im Dämpferkörper im wesentlichen abdeckend erstreckt und in das Schmieröl eintaucht.

Ein derartiges Element, das beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium sein kann, kann leicht durch entsprechende Formgebung der entsprechenden Lagerausführung angepaßt werden, derart, daß weder der Raumbedarf noch die Ausführung beispielsweise eines bereits bestandenen Lagers verändert zu werden braucht.

Solche Formteile lassen sich leicht herstellen und ohne großen Aufwand beispielsweise auf Gehäuseteile aufschweißen.

Die Wärmeübertragung kann erfindungsgemäß mittels spezieller Konturen, wie Schlitze, Gewinde und/oder Bohrungen etc., die die Kontaktfläche

zwischen dem öl und dem Kühlelement vergrößern, besonders günstig beeinfluß werden.

Es ist auch vorteilhaft, daß die durch beispielsweise eine Lagerspindel angetriebene ölbewegung zur Wärmeübertragung genutzt wird. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß das Kühlelement die Lagerstelle umgibt und mit Strömungslenkenden Schlitzen oder Bohrungen versehen ist.

Hierdurch kann die ölströmurg entsprechend gerichtet und damit sowohl der Wärmeübergang als auch die ölzufuhr am Gleitlager optimal beeinflußt werden.

Das erfindungsgemäße Kühlelement hat weiterhin den Vorteil, daß es durch seine Formgebung gleichzeitig als Abdeckung des ölgefüllten Raumes ausgenützt wird,

um die in den Raum des Drehkörpers durchdringende Ölabdampfmenge zu reduzieren.

Das Austreten von öldämpfen aus dem Lagerraum kann weiterhin reduziert werden, wenn erfindungsgemäß das Kühlelement an der Innenseite eines die Lagerstelle bzw. den Lagerzapfenhalter umgebenden zylindrischen Teiles mit Schraubennuien versehen ist, die in Zusammenwirkung mit dem sich drehenden Lagerzapfenhalter eine Molekularpumpe bilden.

Hierdurch können die öldämpfe kontinuierlich _u, zurück in den Lagerraum gedrückt werden, ohne daß sie in einer nennenswerten Menge in den Drehkörperraum eindringen.

Eine weitere Verbesserung der Wärmeübertragung kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß das Kühlelement über elastische Elemente, beispielsweise Metalldrähte oder Bänder, wärmeleitend mit dem Traglager verbunden ist Somit ist zusätzlich eine direkte Wärmeübertragung von der Wärmequelle an das Kühlelement bzw. an die kühleren Gehäuseteile möglich, ohne daß die Bewegungsfreiheit des Traglagers nachteilig beeinflußt wird.

In vielen Fällen kann es vorkommen, daß bei unverhoffter Zerstörung des Drehkörpers durch Splitterteile die den Dämpfungskörper haltende Membran zerstört wird, wobei das Dämpfungsöl in den Drehkörperraum eindringen kann. In diesen Fällen dient das erfindungsgemäße Kühlelement auch noch als Schutzschild zur Abdeckung der Dämpfungsvorrichtung.

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind in jo den Zeichnungen schematisch dargestellt.

F i g. 1 und 2 zeigen je ein Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist ein in einem Gehäuse IO angeordneter Drehkörper 11 mit seinem unteren Dämpfungslager 12 dargestellt. Der Drehkörper 11 stützt sich über einen _J5 Zapfenhalter 14 und einem Lagerzapfen 15 an einem Traglager 16 ab. Mit dem Traglager 16 ist ein Dämpferzylinder 18 starr verbunden, der einerseits in eine Dämpfungsflüssigkeit 19 eintaucht und andererseits als Lagerträger bzw. Schmierölbehälter dient. Der Dämpfungszylinder ist mittels einer Membran 20, die gleichzeitig als Abdichtung des Dämpfungsflüssigkeitsraumes dient, elastisch am Gehäuse 10 angekoppelt.

Es ist ferner ein Kühlelement 23 mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit vorgesehen, das im Gehäuseraum 24 des Drehkörpers 11 angeordnet ist und das Dämpfungslager gegenüber diesem Raum fast vollständig abdeckt. Der Außenrand des Kühlelementes ist mit dem Gehäuse 12 verschweißt. Das Kühlelement ragt mit einem zentrischen axialen, hohlzyiindrischen Teil 25 in das Schmieröl 26 hinein und umschließt dabei den Zapfenhalter 14, den Lagerzapfen 15 und die Lagerstelle 16,27.

Die durch Drehbewegung an der Lagerstelle 16, 27 erzeugte Reibungswärme wird an das diese Stelle umgebende öl übertragen. Deren Ableitung erfolgt dann über das Kühlelement 23, das die Wärme schließlich auf das Gehäuse 10 überträgt. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen dem öl 26 und dem Kühlelement 23 ist der zylindrische Teil 25 mit axialen Schlitzen 30 versehen, die das durch den Zapfen 15 in Bewegung gesetzte öl optimal führen, wodurch sowohl die Wärmeübertragung als auch die ölzufuhr zum Lager verbessert werden kann.

Die Wärmeübertragung kann weiterhin durch wärmeleitende Bänder 32 (Fig. 2) gefördert werden, die durch ihre Verbindung mit dem Traglager 16 einerseits und dem Kühlelen;ent 33 andererseits eine direkte und bessere Wärmeübertragung von der Lagerstelle zur Kühlvorrichtung gewährleisten. Durch entsprechende Auslegung der Steifigkeit dieser elastischen Bänder 32 bleibt die Dämpfungseigenschaft des Lagers unbeeinflußt oder wird sogar verbessert. Die Bänder 32 können eine die ölströmung begünstigende Kontur aufweisen und evtl. kombiniert mit Durchbrüchen im zylindrischen Teil des Kühlelements 33 eine optimale Übertragung der Reibungswärme gewährleisten.

Das Kühlelement 23 bzw. 33 dient gleichzeitig als vakuumtechnische Abdeckung und mechanische Abschirmung des Dämpfungslagers 12. Bei der Abdeckung des Dämpferzylinders 18 wird die dem Raum 24 zugekehrte öloberfläche und damit die ölabdampfmenge verringert.

Um das Heraustreten des innerhalb des Zylinders 25 entwickelten öldampfes zu verhindern, ist dieser Zylinder mit Schraubennuten 35 versehen, die in Verbindung mit dem rotierenden Zapfenhalter 14 eine Molekularpumpe bilden, die die Öldämpfe wieder herunterdrückt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kühlvorrichtung zur Absenkung der öltemperatur von ölgeschmierten Dämpfungslagern, bei denen das Lager in einem das Schmieröl aufnehmenden und in eine Dämpfungsflüssigkeit eintauchenden Dämpferkörper angeordnet ist, der elastisch an einem Gehäuse des Dämpfungs!agers angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung aus einem aus wärmeleitendem Material bestehenden rotationssymmetrischen Kühlelement (23) besteht, das mit dem Gehäuse des Dämpfungslagers (12) in wärmeleitender Verbindung steht, und daß das Kühlelement sich vom Gehäuse aus über den Dämpferkörper (18), ohne ihn zu berühren, und den Schmierölraum (26) im Dämpferkörper im wesentlichen abdeckend erstreckt und in das Schmieröl eintaucht

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in das Schmieröl hineinragende Ende (25) des Kühlelementes (23) dessen Kontaktfläche mit dem öl vergrößernde Konturen, Schlitze (30), Gewinde und/oder Bohrungen aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement (23) die Lagerstelle (16, 27) umgibt und mit strömungslenkenden Schlitzen oder Bohrungen versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement (23) ein zentrales hohlzylindrisches Teil (25) hat, an dessen Innenfläche Schraubennuten (35) vorgesehen sind, die in Zusammenhang mit einem innerhalb des Hohlzylinders (25) rotierenden Bauteil (14) zur Bildung einer Molekul&rpumpe dienen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühleleinent (23) elastische Elemente (32) aufweist, die für eine wärmeleitende Verbindung des Kühlelementes mit dem Traglager (16) surgen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (32) Metalldrähte oder Bänder sind.