DE3510622A1 - Verfahren und vorrichtung zur kuehlung des fuer die tauchschmierung eines waelzlagers dienenden oels - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung des für die Tauchschmierung eines Wälzlagers dienenden Öls

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Einrichtungen.

Bei Wälzlagern, die mit Öl geschmiert werden, besteht die Möglichkeit, das Schmiermittel gleichzeitig zur Kühlung des Wälzlagers zu benutzen. Hierzu ist es nötig, daß das Lager einen Zufluß und einen Abfluß für das Öl besitzt. Bei behindertem Zufluß oder Abfluß tritt ein Wärmestau im Wälzlager ein, der zu dessen Zerstörung führen kann. Die Betriebssicherheit des Lagers ist daher mit der Funktion der Ölversorgung eng verbunden.

Als eine besonders sichere Art der Ölversorgung gilt die Tauchschmierung. Hier ist das Lager von einem Ölbehälter umgeben, der so weit mit Öl gefüllt ist, daß sich die unten gelegenen rotierenden Teile des Lagers ständig durch das Öl bewegen. Beim Eintauchen in dieses Ölbad nimmt das Wälzlager Öl auf und fördert es mit fortschreitender Drehbewegung über seinen gesamten Wälzbereich. Die Förderwirkung des Lagers kann dabei noch unterstützt werden durch Schmierringe, Schöpfröhrchen, Förderschnecken, Förderkegel oder Fördertaschen, die allesamt eine gewisse Pumpwirkung entwickeln, solange die Welle rotiert. Während des Durchtritts durch das Wälzlager ändert das Schmieröl seinen Zustand: Es erwärmt sich und nimmt Luft auf.

Das vom Lager abtropfende Öl, das wieder in die Ölwanne gelangt, vermischt sich nicht mehr mit dem dort befindlichen Kaltöl. Vielmehr bildet es über dem Kaltöl eine Schicht heißen, luftgesättigten Öls. Gerade in diese Schicht taucht aber das Wälzlager

ein. Das bedeutet, daß ein wesentlicher Teil des Ölbades, nämlich das unten befindliche Kaltöl, nicht an der Ölzirkulation teilnimmt. Daraus ergibt sich ein wesentlicher Nachteil der Tauchschmierung: Die Lagertemperatur liegt nämlich wesentlich höher als bei einer Ölumlaufschmierung, bei welcher eine Ölpumpe zur Umwälzung und Vermischung der Öl füllung benutzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei tauchgeschmierten Wälzlagern nachteilige Abscheidung des heißen Öls an der Oberfläche des Ölbades zu vermeiden, also die gesamte, zur Verfugung stehende Ölmenge an der Schmierung zu beteiligen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ölbad mittels eines oder mehrerer Öistrahlen durchmischt wird.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird der zur Strahlbildüng notwendige Öldruck durch eine oder mehrere von der gelagerten Welle angetriebene Pumpeinrichtungen erzeugt. Besonders vorteilhaft und wenig aufwendig ist es, wenn der Öldruck durch die Förderwirkuhg des zu schmierenden, gegebenenfalls mit einer Pumpeinrichtung an sich bekannter Art ausgestatteten Wälzlagers erzeugt wird*

Zur Durchführung des erfinduhgsgemäßen Verfahrens Wird ein mit einer Pumpeinrichtung ausgestattetes Wälzlager vorgeschlagen^ hinter dem - in Förderrichtung der Pumpeinrichtung gesehen ein Ölsammelraum und eine von dem Ölsammelraum ausgehende, unterhalb des Ölspiegels mündende Strahlvorrichtung angeordnet sind. Der Ölsammelraum kann dabei von einer dem Wälzlager benachbarten, die Welle umgebenden Ringraum gebildet werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann selbstverständlich auch bei einer paarweisen Anordnung von Wälzlagern verwirklicht werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Kegelrollenlager gleicher Größe verwendet werden, die so auf der Welle angeordnet sind, daß die größeren Seiten der Kegelrollen einander gegenüberstehen und daß sie einen als Ringraum ausgebildeten Ölsammelraum zwischen sich einschließen, an den sich eine unterhalb des Ölspiegels mündende Strahlvorrichtung anschließt.

Bei Kegelrollenlagern ergibt sich nämlich eine ohne weitere Hilfsmittel erreichte Pumpwirkung. Aufgrund der Konizität der Lagerringe wird das zulaufende Öl von der kleineren Seite der Kegelrollen zu deren größeren Seite hin gefördert. Mit anderen Worten: Öl tritt auf der einen Seite des Lagers in den Raum zwischen Innen- und Außenring ein, rotiert dann im Innern des Lagers mit der Drehzahl des Lagerkäfigs und tritt schließlich auf der anderen Seite des Lagers wieder aus. Bei der oben näher gekennzeichneten paarweisen Anordnung gelangt das Öl in den ringförmigen Sammelraum, von wo es aufgrund des noch vorhandenen Drucküberschusses über die Strahlvorrichtung in das Ölbad geleitet wird.

Die Strahlvorrichtung kann durch eine in dem das bzw. die Wälzlager umgebenden Lagerträger angeordnete Strahldüse gebildet werden. Der unterhalb des Ölspiegels aus der Strahldüse austretende Ölstrahl gelangt aufgrund des im Ringraum herrschenden Überdruckes bis zum Boden der Ölwanne, wo er zerteilt und verwirbelt wird. Es ergibt sich somit eine gute Durchmischung von kaltem und ■ erwärmtem Öl.

Eine andere Art Strahlvorrichtung wird durch ein in das Ölbad
hineinreichendes, mit mehreren Öffnungen versehenes Tauchrohr gebildet. Die Wirkung des Tauchrohres ist ähnlich der Wirkung
der Strahldüse. Das in das Tauchrohr gepreßte erwärmte Öl
tritt an den Öffnungen in der Form von Ölstrahlen aus, die eine Durchmischung des Ölbades bewirken.

Bei einer paarweisen Anordnung von Wälzlagern ist zu beachten, daß beide Wälzlager in allen Betriebszustanden ordnungsgemäß

abwälzen. Ein zeitweiliger Stillstand eines Lagers würde nicht nur das Lager gefährden. Auch die Kühlung des Öls könnte hierdurch beeinträchtigt werden. Dies wäre der Fall, wenn die in die
unteren Bereiche des Ölbades gerichtete Förderung, also die
gewünschte Durchmischung gestört würde.

Anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei mit paarweise angeordneten Kegelrollenlagern ausgestattete
Ausführungen, während in der Fig. 3 eine alternative Ausführung mit einem Kugellager dargestellt ist.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Varianten sind jeweils zwei Kegelrollenlager 1 und 2 spiegelbildlich zueinander angeordnet. Dabei stehen die größeren Seiten der Kegelrollen 3 beider Lager einander gegenüber. Mit ihren Außenringen 4 sind die Kegelrollenlager 1 und 2 unter Zwischenschaltung einer Distanzbuchse 5 in einem Lagerträger 6 so befestigt, daß eine in allen Betriebszustanden sichere Halterung der Außenringe 4 bewirkt wird. Mit gegeneinander zur Anlage kommenden Innenringen 7 sind die Kegelrollenlager 1 und 2 auf einer Welle 8 befestigt, wobei sie zwischen sich einen ringförmigen Ölsammelraum 9 bilden.

Die Kegelrollenlager 1 und 2 tauchen mit ihrem unteren Teil in ein von einer Ölwanne 10 umschlossenes Ölbad 11 ein. Der Ölspiegel 12 liegt im oberen Bereich der jeweils unten befindlichen Kegelrollen 3 der Kegelrollenlager 1 und 2. 5

Über eine unterhalb des Ölspiegels 12 gelegene Öffnung in der Distanzbuchse 5 und dem Lagerträger 6 ist der Ölsammelraum 9 mit einer in das Ölbad 11 reichenden Strahlvorrichtung verbunden, die bei der Ausführung der Fig. 1 durch eine Düse 13 und bei der Ausführung der Fig. 2 durch ein mit Öffnungen 14 versehenes Tauchrohr 15 gebildet wird.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungen wird durch die Kegelrollenlager 1 und 2 bei sich drehender Welle 8 Öl aus dem Ölbad 11 angesaugt und über den Sammelraum 9 in die Strahlvorrichtungen, also die Strahldüse 13 bzw. das mit Öffnungen 14 versehene Tauchrohr 15 gepreßt. Während der aus der Strahldüse 13 austretende, senkrecht nach unten gerichtete Ölstrahl 16 am Boden des Ölbehälters 10 zerteilt und verwirbelt wird, treten an den Öffnungen 14 des Tauchrohres 15 mehrere über den Umfang verteilte waagerechte Ölstrahlen 17 aus, die ebenfalls innerhalb des Ölbades 11 verwirbelt werden.

Die in der Fig. 3 dargestellte Ausführung ist nur mit einem Kugellager 18 ausgestattet. Da das Kugellager 18 selbst keine Ölförderung übernehmen kann, befindet sich in einem dem Kugellager 18 benachbarten ringförmig ausgebildeten Ölsammelraum 19 eine mit der Welle 8 verbundene Pumpeinrichtung 20. Die von der Welle 8 angetriebene Pumpeinrichtung 20 fördert somit Öl aus dem Ölbad 11 über das Kugellager 18 in den Sammelraum 19. Von dort gelangt das Öl wiederum über eine Strahldüse 13 in einer bei der Ausführung der Fig. 1 bereits geschilderten Weise zurück in das Ölbad 11.

Es Hegt im Rahmen der Erfindung, daß anstelle eines Kugellagers auch ein anders geartetes Wälzlager und anstelle eines Kegelrollenlager-Paares auch ein anderes Wälzlagerpaar verwendet werden könnte.

Claims (8)

1. Klein, Schanzlin & Seeker Aktiengesellschaft

   Patentansprüche

   . Verfahren zur Kühlung des für die Tauchschmierung eines Wälzlagers verwendeten Öls, wobei das der Lagerung einer Welle in einem Gehäuse dienende Wälzlager mit seinem rotierenden Teil in ein unterhalb der Welle angeordnetes Ölbad eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölbad (11) mittels eines oder mehrerer Ölstrahlen (16, 17) durchmischt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Strahlbildung notwendige Öldruck durch eine oder mehrere von der gelagerten Welle (8) angetriebene Pumpeinrichtungen (20) erzeugt wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Öldruck durch die Förderwirkung des zu schmierenden Wälzlagers (1, 2) erzeugt wird.
4. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein mit einer Pumpeinrichtung

   (20) ausgestattetes Wälzlager (18), einen - in Förderrichtung der Pumpeinrichtung (20) gesehen - hinter dem Wälzlager (18) angeordneten Ölsammelraum (19) und eine von dem Ölsammelraum (19) ausgehende, unterhalb des Ölspiegels (12) mündende Strahlvorrichtung (13, 14, 15).
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölsammelraum (19) durch einen dem Wälzlager (18)
   benachbarten, die Welle (8) umgebenden Ringraum gebildet wird.
6. 6, Einrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach den
   Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei Kegelrollenlager (1, 2) gleicher Größe, die so auf der Welle (8) angeordnet sind, daß die größeren Seiten der Kegelrollen (3) einander gegenüberstehen und daß sie einen als Ringraum ausgebildeten Ölsammelraum (9) zwischen sich einschließen, an den sich eine unterhalb des Ölspiegels (12) mündende Strahlvorrichtung
   (13, Ί4, 15) anschließt.
7. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlvorrichtung durch eine in dem das bzw. die Wälzlager (1, 2, 18) umgebenden Lagerträger (6) angeordnete Strahldüse (13) gebildet wird.
8. 8. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlvorrichtung durch ein in das Ölbad (11)
   hineinreichendes, mit mehreren Öffnungen (14) versehenes Tauchrohr (15) gebildet wird.