Hintergrund der Erfindung
(Gebiet der Erfindung)
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lagerschmiervorrichtung für
eine Dreh- bzw. Rotationsmaschine, in der eine Drehwelle drehbar innerhalb
eines Gehäuses über ein Lager getragen ist, ein Ölreservoir unterhalb einer
das Lager enthaltenden Lagerkammer angeordnet ist und Schmieröl über ein
Ölaufnahmeglied aufgenommen wird, das an einem Endteil der Drehwelle
montiert ist und in das Schmieröl im Ölreservoir eingetaucht ist, das an das
Lager geliefert wird.
(Stand der Technik)
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Wie gut bekannt sind, sind verschiedene Arten zur Lieferung von Schmieröl
an Lager von Rotationsmaschinen bereits bekannt. Beispielsweise sind
Techniken bekannt, in welchen Schmieröl über eine Ölscheibe oder ein Ölzahnrad
bzw. Ölzahnradgetriebe aufgenommen wird und das aufgenommene Öl
entlang einer Innenoberfläche eines Gehäuses heruntergetropft wird, während
das Öl an das Lager geliefert wird, oder bei welcher eine positive
Strahlschmierung durch Verwendung einer Pumpe bewirkt wird, wie es in der JP-A-
58-193997 offenbart ist (Patentoffenlegung Nr. 193997183). Jedoch ist die
erstere Technik auf Anwendungen limitiert, in denen die Drehgeschwindigkeit
des Drehgliedes relativ langsam ist und sie liefert eine kleine Menge an
Schmieröl, wogegen die letztere Technik die Konstruktion bzw. den Aufbau
unvermeidbar kompliziert und voluminös macht.
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Zur Eliminierung der zuvor genannten Nachteile hat die Anmelderin der
vorliegenden Erfindung eine Technik vorgeschlagen, in welcher eine
angemessene Menge von Schmieröl leicht an ein Lager mit der Hilfe von einer
Rotationskraft einer Drehwelle geliefert werden kann, wie es in der JP-A-5-340371
offenbart ist (Patentoffenlegung Nr. 340371/93).
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Für das richtige Verständnis der vorliegenden Erfindung ist die in der zuvor
genannten JP-A-5-340371 vorgeschlagene Technik in Fig. 5 gezeigt, wobei
eine Drehwelle 42 drehbar innerhalb eines Gehäuses 44 über ein Rollenlager
35 getragen ist, ein Ölreservoir 46 unterhalb einer Drehkammer angeordnet
ist, in welcher das Rollenlager 35 enthalten ist, und Schmieröl über eine
Ölscheibe 34 aufgenommen wird, die an einem Endteil der Drehwelle 42
montiert ist und in das Schmieröl eingetaucht ist.
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In einer Innenoberfläche einer Abdeckung 41, die an einem Ende des
Gehäuses 44 angebracht ist, ist eine Führungsnut G für das Sammeln von Schmieröl
vorgesehen, daß durch die Ölscheibe 34 aufgenommen wird und entlang der
Innenoberfläche nach unten fließt, und eine Führungsplatte 32 ist an einer
Seite der Führungsnut G angeordnet. Eine Saugdüse 33 zum Ansaugen des
Schmieröls, das in der Führungsnut G gesammelt ist, ragt in die Führungsnut
hinein. Ein Schmierdurchlaß 37 zur Führung des Schmieröls, das durch die
Ansaugdüse 33 angesaugt wurde, ist in der Drehwelle 42 ausgebildet.
Ölzuführdüsen 38, die mit dem Schmierdurchlaß 37 verbunden sind, dienen zur
Bewirkung einer Pumpwirkung, wenn sich die Drehwelle 42 dreht.
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Wenn sich die Drehwelle 42 dreht, wird Schmieröl, das von der Führungsnut
G über die Saugdüse 33 über die Pumpwirkung angesaugt wird, die durch
eine Zentrifugalkraft bezüglich der Ölzuführdüsen 38 erzeugt wird, an das
Rollenlager 35 über den Schmierdurchlaß 37 geliefert. Durch Leiten des
Schmieröls durch den Schmierdurchlaß 37, der in der Drehwelle 42 auf diese
Weise ausgebildet ist, wird die Drehwelle 42 gekühlt. Da eine Zuführmenge
des Schmieröls durch eine Drehgeschwindigkeit der Drehwelle 42 und die
Durchmesser der Ölzuführdüsen 38 und der Ansaugdüse 33 bestimmt ist,
kann die optimale Zuführmenge des Schmieröls durch Veränderung der
Durchmesser der Düsen erreicht werden. Wie tatsächlich in Fig. 5 gezeigt,
kann durch Vorsehen einer Umhüllung bzw. eines Mantels 43, der in der
Abdeckung 41 ausgebildet ist, das Schmieröl im Ölreservoir 46 und das entlang
der Innenoberfläche nach unten fließende Schmieröl leicht gekühlt werden.
Ferner, wenn ein gebogener Teil an einem Endteil der Ölscheibe 34 gebildet
ist, kann eine ausreichende Menge an Öl aufgenommen werden. Im
vorliegenden Fall bezeichnet das Bezugszeichen 39 einen Auslaßanschluß einer
Vakuumpumpe; 40 bezeichnet eine Motorsteuerung, die an einem Endteil der
Drehwelle 42 montiert ist; 45 bezeichnet einen Kühlmantel, der im Gehäuse
ausgebildet ist; und 47 bezeichnet eine Wellendichtung.
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Während die zuvor erwähnte Technik für sich selbst wirksam ist, kann diese
Technik nicht für Anwendungen angepaßt werden, in denen eine Welle auf
eine hohe Temperatur erwärmt wird, da der Ölfluß an der Innenseite des
Schmierdurchlasses 37 schwach ist und ein Lager nicht ausreichend gekühlt
werden kann.
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Bezüglich des Stands der Technik kann weitere Information in der EP-A-0 573
036 gefunden werden, die sich auf folgendes bezieht: Eine
Lagerschmierstruktur für Drehmaschinen mit einem Rotor, der drehbar durch ein Lager in
einem Gehäuse gelagert ist, wobei ein Ölreservoir an einem unteren Teil einer
Lagerkammer vorgesehen ist, die das Lager aufnimmt, und eine Ölscheibe an
einem Ende einer Drehwelle des Rotors angebracht ist und in das Schmieröl
im Ölreservoir eingetaucht ist, um so das Lager mit Schmieröl zu versorgen,
das durch die Ölscheibe verspritzt wird, wobei eine Führungsnut zum
Sammeln des Schmieröls vorgesehen ist, das an einer Innenwand einer
Abdeckung nach unten fließt, die an einem Ende des Gehäuses angebracht ist; eine
Saugdüse ist in die Führungsnut zum Ansaugen des in der Führungsnut
gesammelten Schmieröls eingefügt; ein Schmierdurchlaß erstreckt sich durch
die Innenseite der Drehwelle, um das Lager mit durch die Saugdüse
angesaugten Schmieröl zu versorgen; und eine Öldüse ist mit dem
Schmierdurchlaß verbunden und bringt eine Pumpwirkung, die durch die Drehung der Welle
induziert wird, wobei eine ausreichend große Menge an Schmieröl an das
Lager geliefert wird.
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US-A-3 503 469 offenbart eine Anordnung für das Schmieren eines Lagers
einer ölgekühlten Hochgeschwindigkeitsdrehmaschine, wie beispielsweise
eines Generators. Die Anordnung weist eine Rotorwelle mit einem Hohlraum
zum Halten von Kühlöl und zumindest einem Ölauslaß auf, der mit dem
Hohlraum verbunden ist; ein vom Auslaß beabstandetes Lager trägt die Welle
drehbar; einen Stator mit einem vom Auslaß beabstandeten Teil, der
zusammen mit der Welle einen Raum bildet, in den sich der Auslaß öffnet und in
dem eine Dichteinheit angeordnet ist und den Raum dichtet. Die Dichteinheit
weist einen Drehring auf, der mit der Welle drehbar ist, und einen stationären
Ring, der in dichtenden Eingriff mit dem Drehring angeordnet ist, jedoch
inhärent den Fluß von Lecköl zwischen sich selbst und dem Drehring erlaubt.
Mittel zum Leiten des Hauptteils des Öls aus dem Raum und zum Leiten des
Rests zum Lager, der zwischen den zwei Ringen leckt, sind ebenso
vorgesehen.
(Mittel zur Lösung des Problems)
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Ziel durch die
Lagerschmiervorrichtung erreicht, wie sie im unabhängigen Anspruch 1 definiert ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
(Durch die Erfindung zu lösende Probleme)
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Demgemäß ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung das Vorsehen einer
Lagerschmiervorrichtung für eine Drehmaschine, wobei eine Drehwelle und ein
Lager positiv bzw. sicher gekühlt werden können, eine angemessene Menge an
Schmieröl an das Lager geliefert werden kann und ein Temperaturunterschied
zwischen einer Innenbahn und einer Außenbahn des Lagers minimiert werden
kann.
(Funktionsweise der Erfindung)
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Mit der zuvor erwähnten Anordnung fließt das durch das Ölaufnahmeglied
aufgenommene Schmieröl, wenn sich die Drehwelle dreht, entlang der
Innenoberfläche des Gehäuses, während es im Ölaufnahmeteil aufgenommen
wird. Das im Ölaufnahmeteil aufgenommene Schmieröl wird durch die
Saugdüse angesaugt und dann an die Innenseite der Drehwelle durch den
ersten Durchlaß beschickt, wodurch die Innenseite gekühlt wird, die dazu
neigt, auf eine hohe Temperatur zu kommen. Das Öl wird dann an den
zwei
ten Durchlaß zurückgeführt, um an das Lager geliefert zu werden, daß am
Endteil der Drehwelle angeordnet ist, und zwar durch die Ölzuführdüsen.
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Demgemäß kann, da die Innenseite der Drehwelle, die zu hohen
Temperaturen neigt, durch das Schmieröl gekühlt werden kann, die Drehwelle selbst
wirksam gekühlt werden, und zwar mit dem Ergebnis, daß eine von der
Drehwelle an das Lager übertragene Wärmemenge zur Reduzierung der
Temperatur des Lagers minimiert werden kann, wodurch eine Beschädigung des
Lagers verhindert wird und die Lebensdauer bzw. das Dienstleben des Lagers
erhöht bzw. erweitert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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Fig. 1 ist eine Seitenschnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel einer
Lagerschmiervorrichtung zeigt.
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Fig. 2 ist eine Seitenschnittansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Erweiterung zeigt.
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Fig. 3 ist eine Seitenschnittansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Mittelbohrung zeigt.
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Fig. 4 ist eine Seitenschnittansicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel von
ersten und zweiten Durchlässen zeigt.
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Fig. 5 ist eine Seitenschnittansicht einer Lageschmiervorrichtung, die zuvor
von der gleichen Anmelderin dieser Anmeldung vorgeschlagen wurde.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele:
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Ausführungsbeispiele einer Lagerschmiervorrichtung werden nun unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die eine Lagerstruktur zeigt, wenn eine
Lagerschmierkonstruktion für Drehmaschinen bei einer Vakuumpumpe der
Schraubenbauart angewendet wird. Wie gezeigt, wird eine Drehwelle 12 drehbar
innerhalb eines ersten Gehäuses 14 über ein Rollenlager 5 drehbar getragen.
Ein zweites Gehäuse 17 ist benachbart zum ersten Gehäuse 14 angeordnet,
und das zweite Gehäuse 17 definiert eine Ölreservoirkammer 18. Ein drittes
Gehäuse 11 mit einem Ölaufnahmeteil 1, der später beschrieben wird, ist
benachbart zum zweiten Gehäuse 17 angeordnet, wobei das dritte Gehäuse 11
eine Abdeckung bildet. In dieser Beschreibung werden die Gehäuse bzw.
Ummantelungen allgemein als "Gehäuse" bezeichnet.
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Ein Ölreservoir 16 ist innerhalb des zweiten Gehäuses 17 an einem unteren ·
Teil davon ausgebildet, und ein Steuerzahnrad bzw. eine Motorsteuerung 10
und eine Ölscheibe 4 zur Definition eines Ölaufnahmeglieds sind an einem
Ende der Drehwelle 12 angebracht. Ein Ölaufnahmeteil 1 ist an einer
Innenwand des dritten Gehäuses 11 ausgerichtet mit einer Mitte der Drehwelle 12
ausgebildet. Eine Mittelbohrung 20 ist im Endteil der Drehwelle 20 gebildet,
und ein Abschlußglied 21 mit einem ersten Mitteldurchlaß 22, der durch es
hindurchgeht, ist in die Bohrung 20 eingesetzt bzw. eingefügt und an der
Drehwelle 12, beispielsweise über einen Gewindeteil 23, gesichert. Eine
Ansaugdüse 3 ist in einem Ende des Abschlußgliedes 21 gebildet, und eine
Führungsplatte 2 zum Halten des Öls im Ölaufnahmeteil 1 ist am Endteil des
Abschlußgliedes angebracht. Die Saugdüse 3 ragt in den Ölaufnahmeteil 1
hinein.
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Das Abschlußglied 21 besitzt eine Erweiterung 21a, die sich nach oben in die
Nähe einer Unterseite bzw. eines Bodens der Mittelbohrung 20 erstreckt, und
ein zweiter Durchlaß 24 ist zwischen der Mittelbohrung 20 und der
Erweiterung 21a definiert. Eine Vielzahl von Ölzuführdüsen 8, die sich radial durch
die Drehwelle 12 erstrecken, sind mit dem zweiten Durchlaß 24 verbunden, so
daß Strömungsmittel im zweiten Durchlaß 24 an das Rollenlager 5 über die
Düsen über eine Pumpwirkung geliefert wird, wenn sich die Drehwelle 12
dreht. Im Ergebnis wird Schmieröl im Ölaufnahmeteil 1 durch die Saugdüse 3
angesaugt.
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Das Öl, das das Rollenlager 5 schmiert, wird an das Ölreservoir 16 über einen
Auslaßdurchlaß 25 zurückgeführt. Das Öl, das den Lagerteil nahe dem
Schaftende schmierte, wird an das Ölreservoir 16 direkt zurückgeführt. In Fig.
1 bezeichnet das Bezugszeichen 9 einen Auslaßanschluß einer
Vakuumpumpe; und 13, 15 bezeichnen Kühlmäntel.
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Demgemäß wird das von der Saugdüse 3 angesaugte Schmieröl in Richtung
auf das Innere der Drehwelle 12 durch den ersten Durchlaß 22 geleitet und
fließt dann zurück in den zweiten Durchlaß 24, aus dem das Öl in das Lager
durch die Ölzuführdüsen fließt, wodurch das Lager geschmiert wird. Somit
kann das Innere der Drehwelle effektiv gekühlt werden. Wie gezeigt, da eine
Zuführmenge des Schmieröls durch eine Drehgeschwindigkeit der Drehwelle
12 und die Durchmesser der Ölzuführdüsen 8 und der Saugdüse 3 bestimmt
wird, kann eine optimale Zuführmenge des Schmieröls durch Veränderung der
Durchmesser der Düsen erreicht werden. Um die Kühleffizienz zu verbessern,
erstrecken sich die Mittelbohrung 20 und die Erweiterung 21a bevorzugter
Weise in Richtung auf eine Innenseite der Drehwelle über das Rollenlager 5
hinaus. Wie gezeigt, kann durch Vorsehen des Kühlmantels 13 das Schmieröl
im Ölreservoir 16 und das entlang der Innenoberfläche nach unten fließende
Schmieröl leicht gekühlt werden.
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Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Erweiterung 21a. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Ende 21c der Erweiterung
abgeschlossen, und Löcher 21b sind in der Wand der Erweiterung nahe seinem Ende
ausgebildet. Die Löcher 21b leiten bzw. lenken das Schmieröl radial vom
ersten Durchlaß 22 in den zweiten Durchlaß 24.
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Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Mittelbohrung 20. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel sind Gewinde an einer Innenwand der
Mittelbohrung ausgebildet, um ein Oberflächengebiet zu vergrößern, um so die
Kühleffizienz zu verbessern.
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Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, wobei ein zweiter Durchlaß 24a um die
Drehwelle 12 herum gebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind eine
Vielzahl von Ölzuführdüsen 8 in der Wand der Drehwelle in der Nähe des
Bodens bzw. der Unterseite der Mittelbohrung 20 gebildet, und eine Hülse 30 ist
um einen Außenumfang der Drehwelle 12 angeordnet, so daß der zweite
Durchlaß 24a zwischen dem Außenumfang der Drehwelle 12 und einem
Innenumfang der Hülse 30 definiert ist. Ein Durchlaß 31 ist in einer Wand der
Hülse 30 zur Beschickung des Schmieröls von der Hülse 30 zum Rollenlager
5 ausgebildet. Der in diesem Ausführungsbeispiel erreichte Vorteil ist im
wesentlichen gleich zu jenem, der im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erreicht
wird. Tatsächlich ist es nicht nötig, daß der Ölaufnahmeteil 1 im dritten
Gehäuse ausgebildet ist, wie in Fig. 1 gezeigt, sondern es ist beispielsweise eine
L-förmige Führungsplatte an der Innenoberfläche des dritten Gehäuses zur
Definition eines Ölaufnahmeteils zwischen der L-förmigen Führungsplatte und
der Innenoberfläche des dritten Gehäuses angebracht. In diesem Fall ist ein
Loch für das Durchführen der Saugdüse in der Führungsplatte gebildet.
(Wirkungsweise der Erfindung)
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Wie zuvor erwähnt, sind gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden
hervorragenden vorteilhaften Wirkungen vorgesehen:
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(1) Durch Vorsehen des zweiten Durchlasses, der für den Fluß des Öles in
Richtung auf die Saugseite dient, kann das Innere der Drehwelle sicher
bzw. positiv gekühlt werden.
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(2) Durch Verwendung einer Kombination der Ölzuführdüsen und der
Durchlässe, sogar wenn die ersten und zweiten Durchlässe lang sind,
kann eine adäquate bzw. angemessene Ölmenge geliefert werden.
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(3) Die vorliegende Erfindung kann insbesondere bei Vakuumpumpen,
Trockenkompressoren oder ähnlichem angewendet werden, in welchem
eine Drehwelle dazu neigt, sich auf hohe Temperaturen zu erwärmen.
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Die vorliegende Erfindung wurde detailliert unter Bezugnahme auf spezifische
Ausführungsbeispiele erklärt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf
diese erklärten und in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern kann verändert oder durch den Fachmann innerhalb des
Umfangs der vorliegenden Erfindung modifiziert werden, die in den hier
angefügten Ansprüchen definiert ist. Beispielsweise kann das Ölaufnahmeglied
durch eine Ölscheibe oder ein Ölzahnrad konstituiert sein, und der
Ölaufnahmeteil kann durch einen Raum konstituiert sein, dessen Seiten und Boden
durch ein Plattenglied gebildet sind, das an das Gehäuse und einen Teil des
Gehäuses befestigt ist.