DE3209514C2 - In sich geschlossene Getriebeanlage mit Druckschmierung - Google Patents

In sich geschlossene Getriebeanlage mit Druckschmierung

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanlage mit Druckschmierung, mit einem gekühlten Ölbehälter (7), einer Ölpumpe (6), einem Ölfilter (8) sowie Zu- und Ablaufleitungen (9 und 11), wobei alle vorgenannten Elemente innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet sind. Außerdem weist das Getriebegehäuse (1) im oberen Bereich einen zweiten Ölbehälter (10) auf, welcher über zwei Leitungen (13 und 14) mit dem zu schmierenden Getriebe verbunden ist, wobei die eine Leitung (14) verschließbar ausgebildet ist und gegenüber der anderen Leitung (13) höhenmäßig im unteren Bereich des zweiten Ölbehälters (10) liegt. Es ergibt sich damit eine Getriebeanlage mit integrierter Sicherheits-Ölversorung und Beseitigung unerwünschten Trockenlaufes beim An- und Auslaufen des Getriebes.

Description

a) der zweite ölbehälter (10) zwei Anschlüsse für zwei Leitungen (13, 14) aufweist, welche über eine gemeinsame Sammelleitung (17) zu den Getriebeteilen führen,
b) daß diese beiden Anschlüsse höhenmäßig versetzt sind und
c) daß der eine Anschluß am Boden des zweiten Ölbehälters (10) angeordnet und verschließbar ausgebildet ist.
2. Getriebeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Anschluß in etwa im mittleren Höhenbereich des zweiten Ölbehälters (10) liegt.
3. Getriebeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ölbehälter (10) im oberen Bereich eine zu den zu schmierenden Getriebeteilen führende Überlaufleitung (12) aufweist.
4. Getriebeanlage nac'n Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß zur Leitung (14) über ein Ventil und einen mit einer Ein- und Ausschaltsteuerung verbundenen Hubmagnet (16) verschließbar ist.
5. Getriebeanlage nach Anspruch 1 bis 4, mit einem Planetengetriebe und umlaufendem Planetenradträger der Ölversorgungsleitungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die vom zweiten ölbehälter (10) kommende Leitung (14) mit der Ölversorgungsleitung (24) verbunden ist, deren Eintrittsöffnung (28) einen kleineren, radialen Abstand zur vertikalen Getriebemittelachse als die Austrittsöffnung (29) hat.
6. Getriebeanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (1) außenseitig mit Kühlelementen (19; 25,26) versehen ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine in sich geschlossene Getriebeanlage mit Druckschmierung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Getriebeanlag^n höherer Leistungen, vor allem, wenn sie für höhere Drehzahlen vorgesehen sind, ist Druckschmierung für die Ölversorgung der Lager und der Verzahnungen erforderlich. Hierzu wird mindestens eine Schmierölpumpe vorgesehen. Diese wird entweder von der Getriebeanlage selbst mechanisch angetrieben oder z. B. von einem besonderen Elektromotor.
Da in den meisten Fällen durch das Schmieröl eine größere Wärmemenge abzuführen ist, wird das öl nach Pumpenaustritt in einem separaten Ölkühler rückgekühlt. Bei bekannten Getriebeanlagen wird dabei das öl in einem getrennt vom Getriebegehäuse ausgebildeten ölbehälter zusammen mit der Ölpumpe und dem ölkühler zu einem besonderen ölaggregat zusammengefaßt
Durch diese übliche Anordnung des ölaggregats ergeben sich bei Druckölschmierung folgende Nachfeile: bereits vor dem Anfahren und während der Hochlaufperiode ist eine Schmierung erforderlich, um das Getriebe vor Schaden zu bewahren. Besonders
ίο wichtig ist dies bei Getrieben, welche in Notanlagen angebaut sind und daher nur sehr selten laufen. In den langen Stillstandszeiten trocknen die Lagerstellen aus, so daß diese Getriebe beim Anfahren ohne Vorschmierung gefährdet sind. Somit ist z. B. eine elektrisch angetriebene Pumpe erforderlich, da eine vom Getriebe mechanisch angetriebene Pumpe noch nicht fördert. Diese elektrisch angetriebene Pumpe wird jedoch nur zum Anfahren eingesetzt, nicht dagegen im Betrieb. Durch die zusätzliche Anordnung einer elektrisch angetriebenen Hilfsölpumpe ergibt sich ein erhöhter Bauaufwand.
Auch während der Auslaufperiode einer Getriebeanlage müssen die Getriebeschmierstellen mit ausreichend Öl versorgt werden. Die Auslaufzeiten können hierbei erheblich sein. Bei Getrieben mit mechanisch zwangsgetriebenen Pumpen müssen beim Auslauf elektromotorisch getriebene Pumpen zugeschaltet werden, da bei den zwangsgetriebenen Pumpen bei sinkender Drehzahl der Förderstrom abreißt.
Bei Getrieben mit elektromotorisch getriebenen Pumpen müssen diese in der Auslaufperiode eingeschaltet bleiben. Desweiteren ergibt sich, daß bei den zum Stand der Technik zählenden Getriebeanlagen mit Druckölschmierung bei allen möglichen Pumpenschäden und beim Zusammenbrechen von elektrischen Netzen die Getriebeanlagen ohne Ölversorgung und damit schadensanfällig sind.
Als Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, ist eine in sich geschlossene Getriebeanlage bekannt, mit einem ersten ölbehälter, einer Pumpe sowie einem im oberen Bereich des Getriebegehäuses liegenden zweiten ölbehälter (GB-PS 7 08 099). Diese in sich geschlossene Getriebeanlage mit den beiden Ölbehältern wird speziell bei Flugzeugen eingesetzt, um bei allen möglichen Fluglagen das Getriebe ausreichend mit Schmiermittel zu versorgen. Bei einem Flugzeug tritt jedoch nicht das Problem auf, daß hier ein Getriebe vorliegt, welches nur sehr selten läuft. Damit ergibt sich weder die Gefahr eines Anfahrens eines selten laufenden Getriebes ohne Vorschmierung noch einer zeitlich langen Auslaufperiode, wie vorstehend beschrieben.
Zum Stand der Technik zählt weiterhin eine Einrichtung zur ölzufuhr für Lager mit zwangsweisem
Ölumlauf und einem zwischen einer ölpumpe und einem Lager angeordneten Ölvorralsbehälter (AT-PS 1 62 792). Dieser ölvorratsbehälter ist so ausgestattet, daß im Falle des ordnungsgemäßen Betriebes stets die zufließende ölmenge an das Lager abgegeben wird, während im Störungsfall, also beim Ausbleiben des ölzuflusses, die im Vorratsbehälter vorhandene Ölmenge verzögert an das Lager abgegeben wird. Hierzu findet ein im ölbehälter angeordnetes Rohr Anwendung, welches im oberen Bereich eine große öffnung und in der Nähe des Bodens des Behälters zusätzliche kleine öffnungen aufweist.
Weiterhin ist eine Schmiervorrichtung zum Schmieren eines umlaufenden Teiles bekannt, welche von dem
umlaufenden Teil getragen ist und einen Schmiermittelbehälter sowie einen Schmiermittelkanal aufweist (DE-OS 25 41 473). Hierbei findet eine im Schmiermittelkanal angeordnete Drosseleinrichtung zjm Drosseln des Schmiermittelstromes im Schmir rmittelkanal Anwendung. Die Einstellung des Schmiermittelstroms erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit des umlaufenden Teils.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine iii sich geschlossene Getriebeanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher auch bei selten laufenden Getrieben zur Vermeidung des Trockenlaufes beim An- und Auslaufen des Getriebes sowie bei Ausfall der ölpumpenförderleistung stets eine einwandfreie Funktion gegeben ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
a) der zweite ölbehälter zwei Anschlüsse für zwei Leitungen aufweist, welche über eine gemeinsame Sammelleitung zu den Getriebeteilen führen,
b) daß diese Anschlüsse höhenmäßig versetzt sind,
c) daß der eine Anschluß am Boden des zweiten Ölbehälters angeordnet und verschließbar ausgebildet ist.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer kompakten, geschlossenen Bauweise, wie bei Tauchschmierungsgetrieben, und der Beseitigung der Gefahren infolge Trockenlaufs beim An- und Auslaufen der Getriebearlage. Die gesamte Getriebeanlage wird einfacher, da zusätzliche Einrichtungen und Überwachungsgeräte wegfallen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Getriebeanlage im Schnitt,
F i g. 2 eine weitere Ausführungsform bei einem Planetenradgetriebe,
Fig.3 eine andere Ausführungsmöglichkeit der Getriebeanlage bei einem Planetengetriebe,
Fig.4 eine Getriebeanlage mit Planetengetriebe in weiterer Ausführung,
F i g. 5 eine graphische Darstellung der Wirkung der Ölversorgung der Vorrichtung nach F i g. 4.
Die in Fig. 1 dargestellte Getriebeanlage mit Druckschmierung ist innerhalb eines Getriebegehäuses 1 angeordnet, in dem Radsätze 2 sowie Getriebewellen 3 und 4 in Lagerstellen 5 gelagert sind. Eine ölpumpe 6 ist im Getriebegehäuse angeordnet, welche über eine Leitung 11 aus einem ölbehälter 7 öl fördert, das über einen Filter 8 und die Leitung 9 in einen oberhalb der Radsätze 2 angeordneten, zweiten Ölbehälter 10 gelangt.
Dieser ölbehälter 10 ist über drei Leitungen 12, 13 und 14 mit dem Raum verbunden, in welchem die Radsätze 2 sowie die Lagerstellen 5 und die Getriebewellen 3 und 4 angeordnet sind. Die Austrittsöffnung in die Leitung 13 liegt hierbei höhenmäßig oberhalb der Austrittsöffnung in die Leitung 14 (Anschlüsse für die Leitungen 13, 14). Beide Leitungen 13 und 14 sind über eine Sammelleitung 17 miteinander verbunden, welche über eine Leitung 18 zu den einzelnen Lagerstellen 5 und zu den Schmierstellen für die Radsätze 2 führt. Die Leitung 14 ist hierbei über ein Ventil 15 sowie über ein Element, beispielsweise einen Hubmagneten 16, verschließbar.
Im Betriebszustand der Getriebeanlage ist das Ventil
15 geöffnet, wobei der zweite ölbehälter 10 mit öl gefüllt ist Die Schmierung der einzelnen Lagerstellen 5 sowie der Radsätze 2 erfolgt über die Leitungen 13 und 14.
Wird das Getriebe abgestellt so fördert die Pumpe 6 in der Auslaufperiode Schmieröl. Beim Abschalten der
ι» Antriebsmaschine, beispielsweise des Elektromotors oder der Turbine, wird das Ventil 15 durch den Hubmagneten 16 geschlossen. Trotzdem kann infolge des Volumens I über die Leitung 13 öl zu dem Radsatz 2 und den entsprechenden Schmierstellen 5 zugeführt
werden, bis der Ölspiegel im ölbehälter 10 in Höhe der Austrittsöffnung in die Leitung 13 liegt. Diese Höhe ist hierbei so festgelegt daß auch für einen Auslauf des Getriebes selbst bei Pumpenschaden ausreichend Schmieröl zur Verfügung steht
Für das Wiederanfahren des Getriebes steht ein festgelegter Rest in Höhe des Flüssigkeitsspiegels II im ölbehälter 10 zur Verfügung. Beim Anfahren des Getriebes wird das Ventil 15 geöffnet und das öl fließt über die Leitung 14 zu den Lagern. Nachdem das Ventil 15 in der Leitung 14 mit Hilfe des Hubmagneten 16 geöffnet wurde, kann das Getriebe angefahren werden, wobei das Anfahren z. B. über ein nicht näher dargestelltes Zeitrelais verzögert wird.
Die Leitung 12 ermöglicht das Auslaufen des Öls, dient also zur Belüftung. Mit steigender Drehzahl übernimmt die Pumpe 6 die Schmierung. Im Betrieb bei vollgefülltem zweitem ölbehälter dient die Leitung 12 als Oberlauf. Dabei geht eine geringe Ölmenge verloren, welche aber z. B. für die Zahnradschmierung genützt werden kann.
Das in den unten im Getriebegehäuse 1 liegenden Hauptölbehälter 7 zurückfließende öl wird durch variable Kühlelemente 19 wieder rückgekühlt. Die Kühlfläche ist abhängig von Aufstellungsbedingungen, Getriebeleistungsdurchsatz usw. Bei Seriengetrieben sind hierbei Prüfstandsversuche für die optimale Gestaltung der Kühlflächen möglich. Bei Getrieben in Einzelanfertigung ist eine Anpassung meist erst am Betriebsort und in der eingebauten Getriebeantege ausführbar. Hierzu sind die Kühlelemente 19 als anschraubbare Rippen ausgebildet, wobei die Dimension der Rippen dann von Fall zu Fall entsprechend bestimmt werden kann.
Eine andere, nicht näher dargestellte Ausführungsform besteht darin, daß das Getriebegehäuse 1 angegossene Kühlrippen aufweist, welche mit Hilfe von Solltrennstellen abgestimmt werden können.
Die in F i g. 2 dargestellte Getriebeanlage besteht aus einem vertikalen Planetenradgetriebe mit einem äußeren Zentralrad 21, einem inneren Zentralrad 22, einem Planetenradträger 20 sowie darauf angeordneten Planetenrädern 23. Der Planetenradträger 20 weist hierbei Ölversorgungsleitungen 24 auf, welche ihrerseits wieder mit den Leitungen 13 und 14 verbunden sind, welche von dem zweiten Ölbehälter 10 kommen.
Der zweite Ölbehälter 10 ist ringförmig im oberen Bereich des Getriebegehäuses 1 ausgebildet. Wiederum liegt die Austrittsöffnung in die Leitung 14 höhenmäßig unterhalb der Austrittsöffnung in die Leitung 13, so daß sich, wie nach Fig. 1, die beiden gleichen Olvorräte I und II ergeben, wobei der Ölvorrat I für das Abstellen des Getriebes dient, wohingegen der ölvorrat II für den Anfahrvorgang dient. Das öl fließt über die Leitungen
13 und 14 im vorgenannten Sinne zu allen Schmierstellen 5 des Getriebes. Die ölpumpe 6 wird hierbei über einen Zahnradsatz 30, 31 von der Welle 4 angetrieben. Eine Überlauf- und Belüftungsleitung 12 ist notwendig.
Bei der in Fig.3 dargestellten Getriebeanlage mit vertikal angeordnetem Planetengetriebe ist der zweite ölbehälter 10 im oberen Bereich des Getriebegehäuses 1 wiederum ringförmig ausgebildet und versorgt über die Leitungen 13 und 14 die entsprechenden Lagerstellen. Die Ausbildung des zweiten Ölbehälters 10 entspricht im wesentlichen mit sämtlichem Zubehör der nach F i g. 2. Die Leitungen 13 und 14 führen über die Leitungen 32 und 33 zu den Lagerstellen 5 des Planetenradträgers. Außerdem werden über die Leitungen 32 und 24 die Lagersieilen der Planetenräder 23 versorgt.
Bei dieser Konstruktion ist außerhalb des Getriebegehäuses im oberen Bereich ein Kühlventilator 25 angeordnet, welcher von einer Luftführungshaube 26 umgeben ist. Wiederum sind Kühlrippen 19 vorgesehen, so daß auch durch diese Konstruktion eine ausreichende Kühlung des innerhalb des Gehäuses 1 sich befindenden Öls gewährleistet ist.
Die Anpassung der Kühlleistung kann bei dieser Variante durch Veränderungen am Ventilator 25 und/oder der Luftführungshaube 26 erfolgen.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 ist wiederum die Leitung 14 vorgesehen, die die entsprechenden Lagerstellen ausreichend mit öl versorgt. Die Leitung
14 führt hierbei zu den Ölversorgungsleitungen 24 des Planetenradträgers 20. Die Leitung 12 dient wieder als Überlauf und zur Belüftung.
Diese Konstruktion ist so ausgebildet, daß die Entrittsöffnung 28 in den Planetenradträger den Radius Ro zur Getriebemittelachse aufweist, wohingegen die Austrittsöffnung 29 im Bereich der Lagerstelle der Planetenräder 23 den Radius Rb zur Getriebemittelachse besitzt. Durch diesen Unterschied zwischen RB und Ro ergibt sich gemäß F i g. 5 eine Druckdifferenz Ah beim Laufen des Getriebes. Es wird also hier die Fliehkraft ausgenutzt, um die Lager der Planetenräder 23 entsprechend mit öl zu versorgen.
Durch entsprechende Gestaltung der öffnungen 28 und 29 und der Leitung 24 bewirkt dies, daß an der Stelle Ka öl mit hohem Druck austritt, wohingegen am Radius /?oöl angesaugt wird. Diese Wirkung kann dazu führen, daß öl aus den Ölbehältern angesaugt wird. Damit ist selbst bei einer langen Auslaufperiode die Ölversorgung
ίο der Lager der Planetenräder 23 sichergestellt. Bei dieser Konstruktion besteht die Möglichkeit, daß das Ventil 15 entfallen kann. Dann ist allerdings die Anfahrperiode nicht geschützt. Falls bei dieser Bauform längere Stillstandszeiten vorgesehen sind, müßte dann wieder,
!5 wie bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 3, in die Leitung 14 das Steuerventil 15 eingebaut werden.
Es ergibt sich eine kompakte Getriebeanlage, bei welcher alle notwendigen Hilfseinrichtungen zur Druckschmierung im Getriebegehäuse 1 untergebracht
sind. Der zweite ölbehälter 10 gewährleistet ein beschädigungsfreies Anfahren bzw. Auslaufen des im Getriebegehäuse 1 angeordneten Getriebes. Die Schmierung des Öls wird auf einfache Weise gelöst, ebenso wie die Einstellung der Betriebstemperaturen.
Anwendungsgebiete für die dargelegte Getriebeanlage sind Stätten mit höchsten Sicherheitsanforderungen bei gleichzeitig minimaler Ausstattung mit Sicherheitsapparaten sowie bei geringem Bauvolumen. Derartige Anwendungsgebiete sind beispielsweise die chemische Industrie und die Kernkrafttechnik.
Weiter kann die Druckschmierung auch auf allgemeine Lagerungen, wie z. B. die Lagerung von Wellen in Lagerböcken, angewendet werden. Getriebe mit Kühlelementen können z. B. für Pumpenanlagen eingesetzt werden, welche mit konstanter Leistung arbeiten, wobei sich im Betrieb eine betriebsgerechte Beharrungstemperatur einstellen sollte. Hierzu muß die Kühlfläche entsprechend abgestimmt werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. In sich geschlossene Getriebeanlage mit Druckschmierung, wobei ein gekühlter erster Ölbehälter, eine Pumpe sowie Zu- und Ablaufleitungen innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet sind und das Getriebegehäuse im oberen Bereich einen zweiten Ölbehälter aufweist, der mit den zu schmierenden Getriebeteilen und dem ersten ölbehälter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
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