DE3510622C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

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 ein, der zur Zerstörung des Wälzlagers führen kann. Die Betriebs­ sicherheit 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 Lages 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, Schöpf­ röhrchen, Förderschnecken, Förderkegel oder Fördertaschen, die allesamt eine gewisse Pumpwirkung entwickeln, solange die Welle rotiert.

Durch die FR-Z "Revue Technique Automobile", Oktober 1951, Seite 163, ist eine Schmiereinrichtung bekannt, bei der die zu schmierenden Kegelrollenlager aufgrund ihrer Pumpwirkung für eine stetige Durchmischung eines im Bereich der unteren Kegel­ rollen innerhalb des Lagergehäuses gelegenen Ölreservoirs sorgen. Die sich durch die Konizität der Lagerringe ergebende, von der kleineren zur größeren Seite der Kegelrollen gerichtete Pumpwirkung vermag im bekannten Anwendungsfall allerdings nur eine relativ kleine Ölmenge umzuwälzen. Die Durchmischung eines Ölbades, dessen Inhalt das Volumen des Lagergehäuses wesentlich übersteigt, ist mit einer solchen Einrichtung nicht möglich. Ein derartiges Ölbad wird dort benötigt, wo für die Wärmeabfuhr aus einem stark wärmebelasteten Lager allein das vorhandene Öl genutzt wird.

Aber auch diese Art der Schmierung ist sehr problematisch. Die in einem größeren Ölbad vorhandene Schmiermittelmenge reichte zwar grundsätzlich aus, um jederzeit genügend kühles Schmier­ mittel zur Verfügung zu stellen. Das in den vorbekannten Schmiereinrichtungen ohne gesonderte Kühlung tatsächlich zu den Lagern gelangende Öl ist aber sehr heiß. Das liegt daran, daß das Schmieröl während des Durchtritts durch das Wälzlager seinen Zustand ändert: 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 befindliche 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 entscheidender Nachteil der Tauchschmierung: Die Lagertemperatur liegt viel höher als bei einer Ölumlaufschmierung, bei welcher eine Ölpumpe zur Umwälzung und Vermischung der Ölfüllung 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 Verfügung stehende Ölmenge an der Schmierung zu beteiligen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art gelöst durch eine oder mehrere von der gelagerten Welle angetriebene Pumpeinrichtungen und durch eine mit der oder den Pumpeinrichtungen zusammenwirkende weitere Vorrichtung zur Erzeugung mindestens eines das Ölbad durchmischenden Ölstrahles.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird verwirklicht durch einen - in Förderrichtung der Pumpeinrichtung gesehen - hinter dem Wälzlager angeordneten Öldruckraum und einen oder mehrere von dem Öldruckraum ausgehende, unterhalb des Ölspiegels mündende Ölauslässe.

Die Pumpeinrichtung wird bei einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung durch das zu schmierende Wälzlager selbst gebildet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Kegelrollen­ lager gleicher Größe verwendet werden, die so auf der Welle angeordnet sind, daß die größeren Seiten der Kegelrollen einander gegenüberstehen und sie den als Ringraum ausgebildeten Öldruckraum zwischen sich einschließen, an den sich ein oder mehrere unterhalb des Ölspiegels mündende Ölauslässe anschließen.

Hier wird, wie bei der eingangs geschilderten Schmierein­ einrichtung, die bei Kegelrollenlagern ohnehin vorhandene Pumpwirkung genutzt. Im Gegensatz zur vorbekannten Ausführung wird bei der oben näher gekennzeichneten Anordnung das Öl in den ringförmigen Druckraum gepumpt, von wo es aufgrund des erzielten Drucküberschusses über den oder die Ölauslässe in das Ölbad gelangt.

Ein Ölauslaß wird in vorteilhafter Ausgestaltung durch eine Strahldüse gebildet. Der unterhalb des Ölspiegels aus einer 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 weitere zweckmäßige Form des Ölauslasses wird durch ein in das Ölbad hineinreichendes 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 Betriebszuständen 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 Ausführungs­ beispiele 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 Betriebszuständen 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 Öldruckraum (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).

Über eine unterhalb des Ölspiegels (12) gelegene Öffnung in der Distanzbuchse (5) und dem Lagerträger (6) ist der Öldruck­ raum (9) mit einer in das Ölbad (11) reichenden Strahlvorrichtung verbunden, die bei der Ausführung der Fig. 1 durch eine Strahldüse (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 Öldruckraum (9) in die Ölauslässe, 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 Öldruck­ raum (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 Öldruckraum (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).

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Kühlung des für die Tauchschmierung eines Wälzlagers verwendeten Öls, wobei das der Lagerung einer Welle in einem Lagergehäuse dienende Wälzlager mit seinem rotierenden Teil unten in ein unterhalb der Welle angeordnetes Ölbad eintaucht, gekennzeichnet durch eine oder mehrere von der gelagerten Welle (8) angetriebene Pumpeinrichtungen und durch eine mit der oder den Pump­ einrichtungen zusammenwirkende weitere Vorrichtung zur Erzeugung mindestens eines das Ölbad durchmischenden Ölstrahles (16, 17).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen - in Förderrichtung der Pumpeinrichtung (20) gesehen - hinter dem Wälzlager (18) angeordneten Öldruckraum (19) und durch einen oder mehrere von dem Öldruckraum (19) ausgehende, unterhalb des Ölspiegels (12) mündende Ölauslässe (13, 14, 15).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung durch das zu schmierende Wälzlager selbst gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 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 den als Ringraum ausgebildeten Öldruckraum (9) zwischen sich einschließen, an den sich ein oder mehrere unterhalb des Ölspiegels (12) mündende Ölauslässe (13, 14, 15) anschließen.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ölauslaß durch eine Strahldüse (13) gebildet wird.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ölauslässe an einem in das Ölbad (11) hineinreichenden Tauchrohr (15) ausgebildet sind.