DE69307397T2

DE69307397T2 - Lagerschmieranordnung für Rotationsmaschinen

Info

Publication number: DE69307397T2
Application number: DE69307397T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Niimura; Noburu Shimizu
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1993-06-04
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2013-06-05
Also published as: DE69307397D1; EP0573063A1; KR940005898A; JP2572699B2; US5312192A; EP0573063B1; JPH05340371A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lagerschmierstruktur bzw. Lagerschmieranordnung für Rotationsmaschinen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Lagerschmierstruktur für Rotationsmaschinen, die für eingebaute geschmierte Kompressoren mit positiver Verdrängung, für Turbokompressoren, für Vakuumpumpen oder ähnliches geeignet sind.
Die folgenden sind die herkömmlichen Verfahren, um ein Schmieröl an ein Lager einer Rotationsmaschine zu liefern:
(1) Wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Lagerteils relativ niedrig ist:
Ein Verfahren, bei dem ein Schmieröl, welches durch eine Ölscheibe aufgewirbelt wird und an der Innenwandfläche einer Abdeckung eines Lagergehäuses herabfließt, an das Lager durch einen Öllieferdurchlaß geliefert wird, der im Lagergehäuse vorgesehen ist.
(2) Wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Lagerteils relativ hoch ist:
Ein Verfahren, bei dem eine Zwangschmierung (Düsen- bzw. Ölnebelschmierung) durch eine Zahnradpumpe ausgeführt wird, wie beispielsweise Offenlegung der japanischen Patentanmeldung (KOKAI) Nr. 58-193997 (1983).
Jedoch leiden die oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren (1) und (2) an den folgenden Problemen.
Beim Verfahren (1) ist es, obwohl die Schmierstruktur einfach ist, unmöglich, eine ausreichend hohe Einspeisungsrate von Schmieröl zu erhalten. Dementsprechend kann dieses Verfahren nicht für eine Lagerschmierstruktur bzw. -anordnung einer Rotationsmaschine mit hoher Geschwindigkeit angepaßt werden. Beim Verfahren (1) sind weiter die Rotorwelle und das Gehäuse einem komprimierten Gas mit hoher Temperatur ausgesetzt.
Obwohl das Gehäuse im allgemeinen mit einem Kühlmantel versehen ist, so daß es gekühlt werden kann, kann die Rotorwelle nicht gekühlt werden, und heizt sich daher auf eine hohe Temperatur auf. Während dementsprechend der am Gehäuse angebrachte äußere Ring eines Wälzlagers sich nicht auf eine hohe Temperatur aufheizt, wird der an der Welle angebrachte Innenring auf eine hohe Temperatur aufgeheizt. Daher ist es wahrscheinlich, daß das erforderliche Lagerspiel nicht sichergestellt sein wird, und daß das Lager ausbrennen wird. Wenn zusätzlich die Einspeisungsrate des Schmieröls niedrig ist, kann kein ausreichender Kühleffekt erreicht werden. Daher ist es unmöglich, die Temperaturdifferenz zwischen dem Innen- und Außenring zu verringern.
Bei dem Verfahren (2) wird, obwohl es möglich ist, eine ausreichend hohe Einspeisungsrate des Schmieröls zu erreichen, eine Zahnradpumpe und eine Ölversorgungsleitung benötigt. Dementsprechend führt dieses Verfahren zu einem Kostenanstieg und es mangelt ihm an kompakter Form und ist schwer anzuwenden.
Im Hinblick auf die obigen Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Probleme zu eliminieren und eine Lagerschmierstruktur für eine Rotationsmaschine vorzusehen, welche eine einfache Struktur besitzt und welche fähig ist, ein Lager mit einer ausreichend großen Schmierölmenge zu beliefern, und eine Temperaturdifferenz zwischen den Innen- und Außenringen des Lagers zu minimieren.
US-A-4 987 974 offenbart eine Lagerschmierstruktur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die oben beschriebenen Probleme werden durch die vorliegende Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Durch die oben beschriebene Anordnung der Lagerschmierstruktur für Rotationsmaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung wird Schmieröl, welches aus der Führungsnut durch die Ansaugdüse angesaugt, wird an das Lager aus der Öldüse durch den Schmiermitteldurchlaß geliefert, der innerhalb der sich drehenden Welle vorgesehen ist. Dementsprechend kann eine ausreichend große Schmierölmenge an das Lager durch die Öldüse geliefert werden, welche eine Pumpwirkung ausführt, die durch die Drehung der Welle eingeleitet wird. Somit kann das Lager ausreichend gekühlt werden. Da das Schmieröl durch den Schmiermitteldurchlaß innerhalb der sich drehenden Welle hindurchläuft, wird die sich drehende Welle auch gekühlt. Daher kann die Temperaturdifferenz zwischen den Innen- und Außenringen des Lagers minimiert werden. Dementsprechend ist es möglich, ein Ausbrennen des Lagers zu verhindern.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Begleitzeichnungen offensichtlich, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfndung beispielhaft gezeigt ist.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die die Struktur eines Lagerteils einer Schraubenvakuumpumpe zeigt, auf die die Lagerschmierstruktur bzw. -anordnung für Rotationsmaschinen der vorliegenden Erfindung angewandt ist;
Fig. 2 zeigt eine Führungsnut aus der Richtung des Pfeils A in Fig. 1 gesehen; und
Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel der Führungsnut.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unten mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die die Struktur eines Lagerteils einer Schraubenvakuumpumpe zeigt, auf die die Lagerschmierstruktur bzw. -anordnung für Rotationsmaschinen der vorliegenden Erfindung angewandt ist. Fig. 2 ist eine Ansicht aus der Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 gesehen. Wie in den Figuren veranschaulicht, wird eine Rotorwelle 12 drehbar durch ein Wälzlager 5 innerhalb eines Gehäuses 14 getragen. Ein Ölreservoir bzw. -tank 16 ist im Unterteil einer Lagerkammer vorgesehen, die das Wälzlager 5 aufnimmt. Eine Ölscheibe 4 ist am Ende der Rotorwelle 12 angebracht und ist im Schmieröl im Ölreservoir 16 eingetaucht, so daß das Schmieröl von der Ölscheibe 4 aufgewirbelt wird.
Die Innenwand einer Abdeckung 11, die an einem Ende des Gehäuses 14 angebracht ist, ist mit einer Führungsnut 1 versehen, um Schmieröl zu sammeln, welches von der Ölscheibe 4 verwirbelt wird und es fließt auf der Innenwand der Abdeckung 11 nach unten. Eine Abdeckplatte 2 ist an der Innenwand vorgesehen, um eine Seite der Führungsnut 1 zu bilden. Eine Ansaugdüse 3 ist an dem Ende der Rotorwelle 12 angebracht und wird in die Führungsnut 1 eingeführt, um das Schmieröl anzusaugen, welches in der Führungsnut 1 gesammelt wird, wie in Fig. 2 gezeigt. Es sei bemerkt, daß Fig. 2 die Führungsnut 1 aus der Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 gesehen zeigt. Wie gezeigt, besitzt die Führungsnut 1 eine V-förmige, aufrechte Konfiguration, um das Schmieröl zur Ansaugdüse 3 zu führen. Weiter erstreckt sich ein Schmiermitteldurchlaß bzw. Schmierdurchlaß 7 durch das Innere der Rotorwelle 12, um das Schmieröl durchzulassen, welches durch die Ansaugdüse 3 angesaugt wird. Eine Öldüse 8 ist mit dem Schmiermitteldurchlaß 7 in Verbindung. Die Öldüse 8 führt einen Pumpvorgang aus, der durch die Drehung der Rotorwelle 12 eingeleitet wird.
Das Schmieröl in der Führungsnut 1 wird durch die Ansaugdüse 3 durch die Zentrifugalpumpenwirkung der Öldüse 8 angesaugt, die durch die Drehung der Rotorwelle 12 eingeleitet wird. Dann wird das Schmieröl an das Wälzlager durch den Schmiermitteldurchlaß 7 geliefert. Da somit das Schmieröl durch den Schmiermitteldurchlaß 7 läuft, der innerhalb der Rotorwelle 12 vorgesehen ist, wird die Rotorwelle 12 auch gekühlt. Die Einspeisungsrate des Schmieröls wird durch die Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle 12 und durch die Durchmesser der Öffnungen der Ansaug- und Öldüsen 3 und 8 bestimmt. Dementsprechend kann eine geeignete Öleinspeisungsrate durch Veränderung der Durchmesser der Düsenöffnungen erhalten werden. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Kühlmantel, der innerhalb der Abdeckung 11 vorgesehen ist. Das Vorsehen des Kühlmantels 13 macht es möglich, das Schmieröl im Ölreservoir 16 und in der Führungsnut 1 und das von der Innenwand der Abdeckung 11 herabfließende Schmieröl durch ein einfaches und leichtes Verfahren zu kühlen. Wenn ein gebogener Teil am äußersten Ende der Ölscheibe 4 vorgesehen ist, ist es möglich, eine größere Schmierölmenge aufzuwirbeln und zu liefern. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 9 eine Auslaßöffnung der Vakuumpumpe, 10 ein Zeitsteuerzahnrad, welches am Ende der Rotorwelle 12 angebracht ist, und 15 einen Kühlmantel, der innerhalb des Gehäuses 14 vorgesehen ist.
Es sei bemerkt, daß die Führungsnut 1 durch das Anbringen einer gebogenen Abdeckplatte 2 mit einer L-förmigen Querschnittskonfiguration an der Innenwandfläche der Abdekkung 11 ausgebildet ist, wie in Fig. 3 gezeigt. Es kann auch die Ansaugdüse 3 integral mit der sich drehenden Welle 12 an ihrem Ende ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Erfindung auch auf ein Gleitlager angewandt werden, welches anders als ein Wälzlager ist.
Wie oben beschrieben worden ist, sieht die vorliegende Erfindung die folgenden vorteilhaften Effekte vor:
(1) Das Schmieröl wird aus der Führungsnut durch die Ansaugdüse angesaugt und wird an das Lager aus der Öldüse durch den Schmiermitteldurchlaß innerhalb der sich drehenden Welle geliefert. Da das Schmieröl durch die Zentrifugalpumpenwirkung der Öldüse angesaugt wird, die durch die Drehung der Welle eingeleitet wird, kann eine ausreichend große Schmierölmenge an das Lager geliefert werden. Dementsprechend kann das Lager ausreichend gekühlt werden.
(2) Da das Schmieröl durch den innerhalb der sich drehenden Welle vorgesehenen Schmiermitteldurchlaß hindurchläuft, wird die sich drehende Welle auch gekühlt, so daß die Temperaturdifferenz zwischen den Innen- und Außenringen des Lagers minimiert werden kann. Dementsprechend ist es möglich, ein Ausbrennen des Lagers zu verhindern.

Claims

1. Lagerschmierstruktur für Rotationsmaschinen mit einer sich drehenen Welle (12), die drehbar von einem Lager (5) in einem Gehäuse (14) getragen wird, mit einem Ölreservoir (16), welches im unteren Teil einer Lagerkammer vorgesehen ist, die das Lager (5) aufnimmt, mit einer Führungsnut (1), um aufgewirbeltes Schmieröl zu sammeln, welches eine Innenwand einer Abdeckung (11) herabfließt, welche an einem Ende des Gehäuses (14) angebracht ist, mit einem Schmiermitteldurchlaß (7), der sich axial durch das Innere der sich drehenden Welle (12) erstreckt, um das Lager (5) mit Schmieröl zu beliefern, und mit einer Öldüse (8), die sich radial aus dem Schmiermitteldurchlaß (7) in der sich drehenden Welle (12) erstreckt und eine Pumpwirkung ausführt, die durch die Drehung der Welle (12) eingeleitet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

eine Ölscheibe (4) an einem Ende der sich drehenden Welle (12) angebracht ist, und im Schmieröl in dem Ölreservoir (16) eingetaucht ist, um das Lager (5) mit von der Ölscheibe (4) aufgewirbelten Schmieröl zu versorgen, daß sich die Öldüse (8) zum Wälziager (5) hin erstreckt, und

daß das in der Führungsnut (1) gesammelte Schmieröl in den Schmiermitteldurchlaß (7) durch eine Ansaugdüse (3) angesaugt wird, die in die Führungsnut (1) eingelegt ist, und daß es an das Wälzlager (5) durch die Öldüse (8) geliefert wird.

2. Lagerschmierstruktur nach Anspruch 1, wobei die Führungsnut in der Innenwand der Abdeckung ausgebildet ist.

3. Lagerschmierstruktur nach Anspruch 2, wobei eine Abdeckplatte an der Innenwand der Abdeckung angebracht ist, um eine Seite der Führungsnut abzudecken.

4. Lagerschmierstruktur nach Anspruch 1, wobei die Führungsnut durch Anbringen einer gebogenen Abdeckplatte mit einer L-förmigen Querschnittskonfiguration an der Innenwand der Abdeckung ausgebildet wird.

5. Lagerschmierstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Führungsnut eine V-förmige aufrechte Konfiguration besitzt, um das Schmieröl zur Ansaugdüse zu führen.

6. Lagerschmierstruktur nach Anspruch 1, wobei die Ansaugdüse an dem Ende der sich drehenden Welle angebracht ist.

7. Lagerschmierstruktur nach Anspruch 1, wobei die Ansaugsdüse integral mit der sich drehenden Welle an ihrem Ende ausgebildet ist.

8. Lagerschmierstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6 und 7, wobei das Lager ein Wälzlager ist.

9. Lagerschmierstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6 und 7, wobei ein Kühlmantel innerhalb der Abdeckung vorgesehen ist, um das Schmieröl in dem Ölreservoir und in der Führungsdüse und das Schmieröl zu kühlen, welches die Innenwand der Abdeckung herabfließt.