DE69515065T2

DE69515065T2 - Schmierung einer vertikalen lageanordnung

Info

Publication number: DE69515065T2
Application number: DE69515065T
Authority: DE
Inventors: Henry New
Original assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Current assignee: Delaware Capital Formation Inc
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: EP0796410B1; GB9424592D0; GB2295864A; EP0796410A1; DE69515065D1; WO1996018066A1; GB2295864B; JPH10510035A; US5863133A; ATE189738T1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf vertikale Lageranordnungen, welche zur Abstützung von sich vertikal erstreckenden, rotierenden Wellen verwendet werden und welche Druck- bzw. Axial- und/oder Radial- bzw. Traglagerabstützungen hiefür zur Verfügung stellen, und sie bezieht sich insbesondere auf Schmierungsanordnungen hiefür.
Eine vertikale Lageranordnung von bekannter Form, welche zur Abstützung einer vertikalen Welle verwendet wird, welche zu einer Drehung um ihre Längsachse in einer beliebigen Rotationsrichtung fähig ist, ist in einem Aufriß im Schnitt in Fig. 1 gezeigt.
Eine Welle 5, welche eine Längsachse 6 aufweist, ist von ihrem oberen Ende 7 durch eine vertikale Lageranordnung abgehängt, welche allgemein mit 10 gezeigt ist. Diese Lageranordnung umfaßt einen Rand bzw. Kragen 11, welcher das Ende 7 der Welle umgibt und mit der Welle als ein Rotorteil drehbar ist, wobei der Kragen ein sich in axialer Richtung erstreckendes Teil 12 und einen radial erweiterten Flansch 13 aufweist, um sich in radialer Richtung erstreckende, axial gerichtete Flächen bzw. Seiten 14 und 15 zu definieren. Die Lageranordnung umfaßt auch ein Statorgehäuse 20, welches den Kragen bzw. Ring 11 umgibt und andere Statorteile der Anordnung enthält.
Die Lageranordnung umfaßt verschiedene Lagerteile, welche innerhalb des Gehäuses aufgenommen sind, und es ist gezeigt, daß sie ein Hauptdrucklagerteil 21 in der Form eines Rings von Lagersegmenten bzw. -elementen 22, welche durch den Stator getragen sind und welche um die Welle angeordnet sind, um die Welle mit Hilfe der Fläche 14 des Ringflansches abzustützen, ein Gegendrucklagerteil 23 in der Form eines Rings von kleinen Lagersegmenten bzw. - elementen 24, welche durch die Struktur abgestützt sind, um mit der Flanschseite 15 zusammenzuwirken, und ein Traglagerteil 25 in der Form einer Vielzahl von Lagersegmenten bzw. -elementen 26 umfaßt, welche von dem Stator getragen sind und um das sich axial erstreckende Teil 12 des Kragens angeordnet sind.
Die Lagerteile bestehen aus einem konventionellen Lagermaterial, wie beispielsweise Weißguß bzw. Lagermetall auf einem Grundmetall, und arbeiten mit einem dazwischenliegenden Film eines flüssigen Schmiermittels, welcher durch Füllen des Gehäuses mit Schmiermittel 27 bis zu einem Niveau 27' über dem höchsten Lagerteil, d. h. bei vollständig in einem Bad des Schmiermittels eingetauchten Lagerteilen, gebildet ist. Die Lagerplatten bzw. -elemente sind auch derart montiert, daß sie ein begrenztes Ausmaß einer Neigung aufweisen, um zu ermöglichen, daß der Schmiermittelfilm eine keilartige Dicke aufgrund von hydrodynamischen Kräften während der Rotation annimmt, und um eine geringe Fehlausrichtung zwischen dem Schaft und dem Stator aufzunehmen bzw. auszugleichen.
Das vollständige Eintauchen der Lageroberflächen in das Schmiermittels stellt sicher, daß ein hydrodynamischer Film zu allen Zeiten ohne ein Mitreißen zur Verfügung steht; die Lageranordnung ist somit vollständig innerhalb des Gehäuses aufgenommen und wird aus diesem Grund manchmal als vom vertikalen, unabhängigen bzw. in sich abgeschlossenen Typ bezeichnet.
Unabhängig von der Tatsache, daß die Gehäuseteile vollständig in einem Schmiermittelbad eingetaucht sind, bedeutet das Zurückgreifen auf das Schmiermittel und sein inhärent geringes Druckgefälle und ein schlechter Wärmeaustrag, daß die Leistungsumhüllung einer derartigen Lageranordnung begrenzt ist und in einem bedeutenden Ausmaß durch die thermischen Eigenschaften des Schmiermittels bestimmt wird. Insbesondere ist, obwohl das Schmiermittel durch die Lagerteile in einem gewissen Ausmaß durch die Rotation der Welle und die viskose Mitnahme des Schmiermittelfilms bewegt wird, die Strömungsrate oder -geschwindigkeit und/oder der hydrodynamische Druck durch die Wellendrehzahl bzw. -geschwindigkeit und die Schmiermitteltemperatur in der Nähe der Lagerteile begrenzt. An den Lagerteilen erzeugte Wärme begrenzt die Geschwindigkeit, mit welcher die Welle gedreht werden kann und/oder die durch die Welle getragene Belastung, wenn nicht die Wärme von den Lagerteilen mit Hilfe des Schmiermittelbades und/oder den Stator und die Gehäusestruktur abgeleitet wird.
Die Struktur des Stators verhindert Konvektionsströme innerhalb des Schmiermittels von einer entsprechenden Verteilung desselben durch das Bad.
Es ist bekannt, Wärmetauscherrohre innerhalb des Schmiermittelbads vorzusehen, durch welche ein Kühlmittel zu einem Strömen bewirkt wird, um Wärme aus dem Schmiermittelbad zu entnehmen, wobei dies mit strichlierten Linien 28 angedeutet ist.
Es ist alternativ bekannt, das Gehäuse mit außenliegenden Rippen 29&sub1; oder dgl. auszubilden und das gesamte Gehäuse in einem geführten Strom eines Kühlfluids anzuordnen, wie beispielsweise Luft, welche zu einem Strömen über die Rippen durch ein Gebläse bzw. einen Ventilator 29&sub2; gezwungen wird, welcher an dem Ende der Welle oder des Kragens getragen ist, oder das Gehäuse mit einem Wasser- bzw. Kühlmantel zu umgeben.
Derartige bekannte Anordnungen der Beeinflußung der Maschinenummantelung der Lageranordnung durch Beeinflußung des Verhaltens und der Funktionalität des Schmiermittels hängen von der Wärmeübertragung durch das Schmiermittel des Bades ab, welches unabhängig von dem begrenzten Ausmaß der Fluidbewegung innerhalb der Lagerteile im wesentlichen ruht und einen schlechten Leiter darstellt.
Lagerteile einer derartigen Lageranordnung können im Hinblick auf ihre Leistung durch eine erzwungene Schmierung bei erhöhtem Schmiermittelzufuhrdruck profitieren, obwohl über lange Zeiträume die effiziente Abfuhr von Wärme aus dem Schmiermittelbad ein Problem bleibt. In ähnlicher Weise ist eine Beaufschlagung des Schmiermittels von dem Gehäuse durch eine außenliegende Pumpe möglich, um Wärme abzuziehen, wobei jedoch in beiden Fällen das Konzept des unabhängigen bzw. in sich abgeschlossenen Lagers durch eine Zwischenstelle bzw. Kopplung mit zusätzlichen, äußeren Elementen verlorengeht und die Kosten beträchtlich sind.
Obwohl Fig. 1 eine spezielle Ausführungsform einer in sich abgeschlossenen, vertikalen Lageranordnung, umfassend Druck-, Gegendruck- und Trag- bzw. Radiallagerteile, zeigt, wird angenommen, daß eine derartige Anordnung weniger derartige Teile und/oder eine unterschiedliche relative Anordnung relativ zu der Welle umfassen kann. In dieser Beschreibung wird eine vertikale Lageranordnung als eine Lageranordnung definiert, welche ein oder mehrere Lagerteile umfaßt, welche relativ zu einer um eine vertikal ausgerichtete Längsachse rotierende Welle angeordnet sind, wobei die Anordnung ein Rotorteil, welches durch die Welle getragen ist, und ein Statorteil umfaßt, welches das Rotorteil umgibt, und ein Schmiermittelbad für Teile der Lageranordnung beinhaltet.
Es gibt andere Lageranordnungen, welche im Detail unterschiedlich sind, welche jedoch die Verwendung einer Schmiermittelpumpe illustrieren, welche mit der vertikal montierten Welle integriert ist.
Die US-A 1 460 353 beschreibt eine Vorrichtung, welche eine vertikale Welle aufweist, die durch vertikal getrennte Druck- und Trag- bzw. Radiallager abgestützt ist, durch welche Schmieröl durch Schwerkraft hindurchtropft, wodurch ein unteres Sammelbad unterhalb des Trag- bzw. Radiallagers und ein oberes Bad vorgesehen sind, in welchem das Drucklager sitzt. Innerhalb des unteren Bades sind Viskositätspumpenelemente durch Blöcke ausgebildet, welche Schlitze unterschiedlicher Tiefe aufweisen und in Kontakt mit einem die Welle umgebenden Blech oder einer Verkleidung vorgespannt sind, welche Pumpenelemente Öl von dem unteren Bad zu dem oberen Bad mit Hilfe einer Kühlschlange, welche in Luft angeordnet ist, welche durch die Vorrichtung gezwungen bzw. beaufschlagt wird, anheben.
Die GB-A 434 054 beschreibt eine Vorrichtung, welche eine vertikal angeordnete Welle in oberen und unteren Lagern abgestützt aufweist, wobei das untere Lager in einem Bad aus Schmieröl eingetaucht ist und das obere Lager durch Öl aus dem Bad zwangsgeschmiert ist, welches mit Hilfe einer Viskositätspumpe zugeführt wird, welche in dem unteren Lager durch eine Umfangsnut mit einheitlicher Breite und Tiefe gebildet ist, welche in der Lageroberfläche über einen Hauptteil ihrer Umfangslänge ausgebildet ist.
Die FR-A 11 77 187 beschreibt ein Vertikallager-Schmiersystem, in welchem ein Paar von Viskositätspumpen zwischen einem Blech bzw. einer Verkleidung, welche(s) die Welle umgibt und mit dieser rotiert, und einer statischen, geneigten Oberfläche ausgebildet sind, welche in Abstand von der Verkleidung in unterschiedlichem Abstand angeordnet ist, wobei dazwischen ein zweifach geneigter bzw. verjüngter Spalt definiert wird, durch welchen Flüssigkeit gezogen wird, um den Zufuhrdruck unabhängig von der Richtung der Wellenrotation zu erhöhen.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, für eine vertikale Lageranordnung eine Schmieranordnung einfacher und kompakter Konstruktion zur Verfügung zu stellen, welche eine Verbesserung in der gesamten Maschinenummantelung der Anordnung erlaubt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine vertikale Lageranordnung mit geschmierter Welle ein Gehäuse, beinhaltend ein Rotorteil, welches durch die Welle getragen ist, und ein das Rotorteil umgebendes Statorteil, ein oder mehrere Lagerteile, welche zwischen den Rotor- und Statorteilen ausgebildet sind, und ein Schmiermittelbad für die Lagerteile, Viskositätspumpen-Einrichtungen, welche wenigstens einen Viskositätspumpensatz umfassen, und wobei jeder Satz wenigstens eine erste Viskositätspumpe umfaßt, welche durch eine Rotoroberfläche der in das Schmiermittel eingetauchten Anordnung und eine hiezu gewandte, eingetauchte Statoroberfläche definiert ist, welche eine erste Oberflächenvertiefung beinhaltet, welche sich teilweise um die Rotorachse zwischen ersten und zweiten Öffnungen erstreckt, welche an gegenüberliegenden Endabschnitten der Vertiefung angeordnet sind, wodurch eine Rotation des Rotors relativ zu der Statoroberfläche das Schmiermittel mitnimmt, um in der Richtung der Rotation zwischen einer vorderen der ersten und zweiten Öffnungen und einer hinteren der ersten und zweiten Öffnungen zu strömen, und zugeordnet zu jedem Viskositätspumpensatz erste Leitungseinrichtungen, welche sich zwischen der ersten Öffnung jeder Pumpe und einer im Schmiermittelbad eingetauchten Öffnung erstrecken, und zweite Leitungseinrichtungen, welche sich zwischen der zweiten Öffnung jeder Pumpe und Schmiermittelverwendungseinrichtungen erstrecken, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander gewandten Rotor- und Statoroberflächen der Viskositätspumpe nicht-tragende Oberflächen sind, welche eingetaucht in das Schmiermittel um einen im wesentlichen festgelegten Abstand größer als die Dicke eines dynamischen, lastaufnehmenden Films des Schmiermittels voneinander beabstandet angeordnet sind.
Die Schmiermittel-Verwendungseinrichtungen können Wärmetauschereinrichtungen umfassen, welche Schmiermittel-Öffnungseinrichtungen und Kühlmittel-Einlaß- und -Auslaßeinrichtungen aufweisen. Derartige Wärmetauschereinrichtungen sind vorzugsweise außerhalb des Gehäuses angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können die Schmiermittel-Verwendungseinrichtungen ein zwangsgeschmiertes Lagerteil der Lageranordnung umfassen.
Unter der Voraussetzung, daß es für durch derartige vertikale Lageranordnungen gehaltene Wellen üblich ist, in einer beliebigen Richtung zu rotieren, kann wenigstens ein Viskositätspumpensatz auch eine zweite Viskositätspumpe umfassen, welche durch die eingetauchte Rotoroberfläche und einen Teil der dieser gegenüberliegenden, eingetauchten Statoroberfläche definiert ist, welche eine zweite Oberflächenausnehmung sich darin erstreckend zwischen ersten und zweiten Öffnungen aufweist, welche an gegenüberliegenden Endbereichen der Vertiefung bzw. Ausnehmung angeordnet sind, während eine Rotation des Rotors relativ zu der Statoroberfläche Schmiermittel mitnimmt, um in der Richtung der Rotation zwischen einer vorderen der ersten und zweiten Öffnungen und einer hinteren der ersten und zweiten Öffnungen zu strömen, und es erstrecken sich erste Leitungseinrichtungen zwischen der ersten Öffnung der zweiten Pumpe und einer Öffnung, welche in dem Schmiermittel eingetaucht ist, und es erstrecken sich zweite Leitungseinrichtungen zwischen der zweiten Öffnung und den Schmiermittel-Verwendungseinrichtungen, wobei die Vertiefungsöffnungen der Pumpe relativ zueinander derart angeordnet sind, daß eine spezielle Drehrichtung des Rotors als die voreilenden bzw. vorderen Öffnungen der Pumpe die erste Ausnehmungsöffnung von einer Pumpe und die zweite Ausnehmungsöffnung der anderen Pumpe definiert.
Abhängig von der Art der Schmiermittel-Verwendungseinrichtungen und ihrer Kopplung mit den Leitungseinrichtungen können die Viskositätspumpen eines Satzes individuell oder gemeinsam, parallel oder tandemartig unabhängig von der Richtung der Wellenrotation arbeiten oder es kann jede Pumpe durch ein Einwege-Ventil oder ein äquivalentes Element isoliert werden, sodaß sie nur für eine spezielle Richtung der Wellendrehbewegung wirksam ist.
Die Viskositätspumpen-Einrichtungen können zwei derartige Viskositätspumpensätze umfassen, wobei jede einer unterschiedlichen Art von Schmiermittel-Verwendungseinrichtungen zugeordnet ist; ein Viskositätspumpensatz kann Wärmetauschereinrichtungen zugeordnet sein und der andere Viskositätspumpensatz kann einer Zwangsschmierung eines Lagerteils der Anordnung zugeordnet sein.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben, in welchen:
die oben beschriebene Fig. 1 einen Aufriß im Schnitt durch eine bekannte Form einer in sich abgeschlossenen, vertikalen Lageranordnung für eine in einer beliebigen Richtung um ihre Längsachse rotierbare Welle ist und zusätzlich zu einem Schmiermittelbad, welches in einem Anordnungsgehäuse ausgebildet ist, unterschiedliche Formen von Wärmetauschereinrichtungen zur Entfernung von Wärme bzw. Hitze aus dem Schmiermittelbad zeigt;
Fig. 2(a) ein Aufriß im Schnitt durch eine schematische Form einer vertikalen Lageranordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, umfassend eine Schmiermittelanordnung, welche Viskositätspumpen-Einrichtungen und Schmiermittel-Verwendungseinrichtungen in der Form von Wärmetauschereinrichtungen, welche außerhalb des Gehäuses angeordnet sind, und auch eine Zwangsschmierung eines Radial- bzw. Traglagers der Anordnung;
die Fig. 2(b) und 2(c) Vergrößerungen der Bereiche B bzw. C der Fig. 2(a) sind, wobei sie zur Illustration wichtiger Merkmale vereinfacht sind;
Fig. 3 ein Querschnitt durch einen Teil der Anordnung der Fig. 2 entlang der Linie X-X derselben ist, welche die Viskositätspumpeeinrichtungen und Leitungseinrichtungen, welche diese mit den Wärmetauschereinrichtungen koppeln, zeigen;
die Fig. 4(a) bis 4(e) schematische Darstellungen von Varianten des Obigen mit möglichen Verbindungen zwischen den Viskositätspumpeneinrichtungen und den Wärmetauschereinrichtungen oder den Zwangsschmiereinrichtungen sind;
die Fig. 5(a) und 5(b) schematische Aufrisse im Schnitt sind, welche alternative Anordnungen von Viskositätspumpen-Pumpenkammervertiefungen für Pumpen innerhalb desselben Satzes bzw. für unterschiedliche Sätze zeigen; und
die Fig. 5(c) ein schematischer Aufriß im Schnitt ist, welcher eine alternative Anordnung einer Viskositätspumpe bei einer sich in radialer Richtung erstreckenden, anstelle sich in axialer Richtung erstreckenden Stator- und Rotorfläche bzw. -seite zeigt.
Bezugnehmend auf die Fig. 2(a) bis (c) und 3, welche eine vertikale Lageranordnung und eine dadurch gestützte Welle zeigen, entsprechen die darin verwendeten Teile und Bezugszeichen denjenigen der oben beschriebenen Fig. 1. Eine Schmieranordnung 30 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist in dieser Anordnung aufgenommen bzw. integriert.
Die Schmieranordnung umfaßt das Gehäuse 20, welches einen Behälter bzw. ein Reservoir für eine Menge an flüssigem Schmiermittel 27, typischerweise Mineralöl bzw. Erdöl, bildet, welche ausreichend ist, um die Lagerteile unterhalb der Schmiermitteloberfläche 27' einzutauchen. Das Schmiermittel bildet derart ein Bad, in welches die Lagerteile eingetaucht sind. Zusätzlich zu dem Gehäuse und dem Schmiermittelbad umfaßt die Anordnung auch Viskositätspumpen-Einrichtungen, welche allgemein mit 31 bezeichnet sind, welche in dieser Ausführungsform einen ersten Viskositätspumpensatz 32 und einen zweiten Viskositätspumpensatz 33 umfassen. Der erste Viskositätspumpensatz 32 umfaßt wenigstens eine erste Viskositätspumpe 34, welche durch eine Rotoroberfläche 35, welche in dem Behälter bzw. Reservoir eingetaucht ist, und eine gegenüberliegende bzw. hiezu gewandte, eingetauchte Statoroberfläche 36 definiert ist, welche eine erste Oberflächenvertiefung bzw. -ausnehmung 37 aufweist, welche sich teilweise um die Rotorachse 6 zwischen Endbereichen 37&sub1;, 37&sub2; der Ausnehmung bzw. Vertiefung erstreckt, in welcher erste und zweite Öffnungen 38&sub1; bzw. 38&sub2; angeordnet sind. Die Rotoroberfläche 35 umfaßt einen sich in axialer Richtung erstreckenden Umfang des Flansches 13, der darüber hinaus die Druckflächen 14 und 15 zur Verfügung stellt und ist der am radial weitesten außen liegende Teil des Rings bzw. Kragens 11, welcher für jede beliebige Winkelgeschwindigkeit bzw. -drehzahl der Welle die maximale, lineare Geschwindigkeit relativ zu der Statoroberfläche 36 und der Vertiefung 37, welcher sie zugewandt ist, aufweist.
Die Oberflächen 35 und 36 haben keine Trag- bzw. Lagerfunktion und sind derart typischerweise durch einen Freiraum in der Größenordnung von 1 mm getrennt, um einen Kontakt zwischen diesen zu vermeiden. Die Oberflächen und die Ausnehmung sind jedoch zwischen den Oberflächen des Schmiermittelbads eingetaucht und sind permanent mit Schmiermittel versorgt, sodaß die Ausnehmung 37 eine Pumpenkammer definiert und daß, wenn die Rotoroberfläche sich relativ zu der Statoroberfläche dreht, sie Schmiermittel mitnimmt, um entlang der Ausnehmung in der Drehrichtung zwischen einer vorderen der Öffnungen und einer hinteren bzw. nacheilenden, d. h. zwischen den Öffnungen 38&sub1; und 38&sub2; für die in Fig. 3 gezeigte Rotation im Uhrzeigersinn, zu strömen.
Die erste Viskositätspumpe 32 hat zugeordnet erste Leitungseinrichtungen 39&sub1;, umfassend eine Leitung 40&sub1;, welche sich zwischen der ersten Öffnung 38&sub1; und einer Öffnung 41&sub1; erstreckt, welche unter die Oberfläche des Schmiermittelbades eingetaucht ist, und zweite Leitungseinrichtungen 39&sub2;, welche eine Leitung 42&sub1; umfassen, welche sich zwischen der zweiten Öffnung 38&sub2; und allgemein mit 43 bezeichneten, beinhalteten Schmiermittel-Verwendungseinrichtungen erstreckt.
Die Schmiermittel-Verwendungseinrichtungen umfassen Wärmetauschereinrichtungen 44, welche Schmiermittel-Öffnungseinrichtungen 45, 46 und Kühlmitteleinlaß- und -auslaßeinrichtungen 47, 48 aufweisen. In der dargestellten Form umfassen sie einen mit Rippen versehenen, mit mehreren Rohren oder einem schlangenartigen Rohr ausgebildeten Kern 49, durch welchen das Schmiermittel zwischen Zutritts- bzw. Öffnungseinrichtungen 45 und 46 zirkuliert, und ist außerhalb des Gehäuses, jedoch innerhalb einer Luftleitung 50 angeordnet, welche das Gehäuse umgibt und durch welche Luft durch einen an dem Kragen 11 oder der Welle 5 montierten Ventilator bzw. ein Gebläse 51 beaufschlagt bzw. eingebracht wird, wobei die mit Rippen versehene Oberfläche des Kerns 49 an jeder Seite desselben die Kühlmitteleinlaß- und -auslaßeinrichtungen 47 und 48 definiert.
Der erste Viskositätspumpensatz 32 umfaßt auch eine zweite Viskositätspumpe 54, welche eine zweite Ausnehmung bzw. Vertiefung 57 in der Statoroberfläche 36 umfaßt, welche sich um die Rotorachse in Serie mit der Ausnehmung bzw. Vertiefung 37 auf derselben vertikalen Höhe zu der Rotoroberfläche 35 gewandt erstreckt. Die zweite Ausnehmung 57 hat Endbereiche 57&sub1; und 57&sub2;, an welchen erste und zweite Öffnungen 58&sub1; bzw. 58&sub2; öffnen bzw. münden. Erste Leitungseinrichtungen 39&sub1; beinhalten eine Leitung 40&sub2;, welche sich von der ersten Öffnung 58&sub1; zu einer Öffnung 41&sub2; erstreckt, welche unterhalb der Oberfläche des Schmiermittelbades ähnlich wie die Öffnung 41&sub1; eingetaucht ist. Die zweiten Leitungseinrichtungen 39&sub2; beinhalten eine Leitung 42&sub2;, welche sich von der zweiten Öffnung bzw. Mündung 58&sub2; zu den Wärmetauschereinrichtungen 44 erstrecken.
Die zweite Viskositätspumpe dieses Satzes ist ident zu der ersten dahingehend, daß eine Wellenrotation im Uhrzeigersinn die zweite Öffnung 58&sub2; als eine vordere bzw. voreilende Öffnung und die erste Öffnung 58&sub1; als eine hintere bzw. nacheilende Öffnung definiert. Es wird angenommen, daß für den Fall, daß die Welle in einer entgegengesetzten Richtung im Gegenuhrzeigersinn rotiert, die Öffnungen 38&sub2; und 58&sub1; die vorderen bzw. voreilenden Öffnungen werden und die Öffnungen 38&sub1; und 58&sub2; die hinteren bzw. nacheilenden Öffnungen werden.
Jede Viskositätspumpe, für welche die Viskositätspumpe 34 typisch ist, ist mit einer Pumpenkammervertiefung 37 von im wesentlichen einheitlicher Breite und Tiefe in einem zentralen Abschnitt 37&sub3; zwischen Endbereichen bzw. -abschnitten 37&sub1; und 37&sub2; ausgebildet, d. h. die Ausnehmungs- bzw. Vertiefungsbasis 37&sub4; erstreckt sich parallel zur Statoroberfläche 36 und die Seitenwände der Vertiefung stehen im wesentlichen normal auf die Statoroberfläche 36. Die Endbereiche 37&sub1; und 37&sub2;, deren Funktion es ist, das Fluid zwischen den vorderen und hinteren Öffnungen (wie sie durch die Wellendrehrichtung definiert sind) zu leiten und es von dem Fluid zu trennen, welches auf ein Strömen mit der Rotoroberfläche über die Statoroberfläche 36 beschränkt ist, umfassen günstigerweise jeweils einen Kreisbogen, wobei naturgemäß auch komplexere und wirksamere Formen implementiert sein können, wenn die Lageranordnungsstruktur diese abstützt, wie dies nachfolgend erörtert wird.
Wie oben erwähnt, sind die Viskositätspumpen 34 und 54 des ersten Satzes auf derselben vertikalen Höhe angeordnet und weisen dieselben Abmessungen auf, sodaß sie im wesentlichen mit derselben Rate bzw. Geschwindigkeit pumpen. Diese Ausnehmungen 37 und 57 sind Ende an Ende in Serie um die Rotorachse angeordnet. Aus Gründen, welche ersichtlich werden, ist der Viskositätspumpensatz 32 auf eine Winkelerstreckung von 180º um die Rotationsachse beschränkt, sodaß sich daher jede Pumpenvertiefung über weniger als 90º, jedoch vorzugsweise nicht bedeutend weniger als 70º erstreckt. Für eine minimale Länge in einer Umfangsrichtung wird angenommen, daß sie etwa 100 mm beträgt.
Der Viskositätspumpensatz ist daher vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt, indem lediglich geringfügige Modifikationen an der Struktur einer bekannten Lageranordnung vorgenommen werden, und verwendet Oberflächen derselben, welche keine andere Funktion aufweisen. Insbesondere und unüblich für eine Viskositätspumpe, welche von einem Lagerschmiermittel Verwendung macht, ist sie nicht in einer Lageroberfläche angeordnet, welche hydrodynamischen Lagerdrücke aufweist und ist ein Kompromiß zwischen dem Vorsehen einer Statorvertiefung und einer Abwesenheit von Lageroberflächen, welche an dieser Statorvertiefung gefunden werden, obwohl, falls erwünscht, eine derartige Viskositätspumpe auf die gezeigte Weise gebildet werden könnte, wenn die Statoroberfläche 33 eine Lageroberfläche wäre, welche die Rotoroberfläche 35 abstützt, wie dies nachfolgend diskutiert wird.
Zusätzlich zu der relativen Einfachheit, mit welcher diese Anordnung in eine bekannte Konstruktion einer Lageranordnung ohne eine wesentliche Neukonstruktion der letzteren eingebaut werden kann, kann jede Viskositätspumpen- Einrichtung einfach mit geringer Gefahr bezüglich der Abmessungen und Oberflächenformen in bezug auf ihre eingetauchte Position und Wirksamkeit einer Aufnahme von Schmiermittel aus dem Bad in den permanent geschmierten Zustand, welcher dann existiert, unabhängig von einer mit Kompromissen behafteten Effizienz in anderen Bereichen definiert werden, welche nach erstem Anschein gegen die Verwendung der angenommenen bzw. gewählten Form sprechen dürften.
Es ist gut bekannt, daß Schmiermittel veranlaßt wird, sich entlang der Pumpenkammervertiefung einer Viskositätspumpe durch die mit der Nähe zu der Rotoroberfläche verbundene Turbulenz zu bewegen, und daß der Zuliefer- bzw. Zufuhrdruck eine Funktion der Rotorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl und der Vertiefungslänge (falls unter einem minimalen Wert von etwa 100 mm) ist, während die Zufuhrrate eine Funktion der Rotorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl und der effektiven Querschnittsfläche der Vertiefung ist, vorausgesetzt, daß eine maximale Tiefe nicht überschritten wird, über welcher eine Zirkulation innerhalb der Vertiefung eine Pumpenwirkung zerstört. Derart ist die effektive Querschnittsfläche im wesentlichen durch ihre Breite bestimmt.
Derart ist in der oben beschriebenen Lageranordnungsstruktur, wenn die Abmessungen in Umfangsrichtung um und axial entlang der Rotor-Stator-Zwischenfläche fixiert sind und die Welle in beiden Richtungen rotieren kann, eine Kühlung des Schmiermittels dadurch erzielt, indem dieses durch Wärmetauschereinrichtungen 46 mit einer Durchflußrate bzw. -geschwindigkeit hindurchtritt, welche Vorrang gegenüber dem Zulieferdruck hat; d. h. jede Viskositätspumpe weist eine maximale Vertiefungsbreite in der axialen Richtung auf Kosten einer relativ kurzen Ausbildung in Umfangsrichtung auf.
Die obige Konstruktion geht auch Kompromisse betreffend die Wirksamkeit in anderem Bezug ein. Während die Viskositätspumpe inhärent für jede Richtung der Rotorrotation funktioniert, wurde bei einem derartigen beträchtlichen Abstand zwischen den Rotor- und Statoroberflächen gefunden, daß, wenn ein bedeutender Widerstand gegenüber einem Einziehen des Schmiermittels in die Pumpenkammervertiefung durch die vordere bzw. voreilende Öffnung existiert, das Schmiermittel dazu tendiert, in die Vertiefung aus dem Zwischenraum bzw. Freiraum aus der turbulenten Strömung, welche mit der Rotoroberfläche zusammenhängt, eingezogen zu werden und daß eine geeignete Strömungsrate beträchtlich reduziert ist.
In der bidirektionalen Rotoranordnung ist es daher geeignet zu versuchen, die Strömungsrate zu maximieren, während eine Rotation in beiden Richtungen unter Verwendung von beiden Pumpen des Satzes für beide Rotationsrichtungen aufrecht erhalten wird, während, falls möglich, ein großer Saugwiderstand vermieden wird.
Zu diesem Zweck erstreckt sich in der gezeigten Ausführungsform die zweite Leitungseinrichtung 39&sub2; zwischen beiden Schmiermittel-Öffnungseinrichtungen des Wärmetauschers und des Viskositätspumpensatzes und koppelt diese. Die Leitung 42&sub1; ist mit den ersten Schmiermittel-Öffnungseinrichtungen 45 verbunden und die Leitung 42&sub2; ist mit den zweiten Schmiermittel-Öffnungseinrichtungen 46 verbunden, sodaß unabhängig von der Wellenrotationsrichtung Schmiermittel von dem Bad durch die voreilende Öffnung von einer Viskositätspumpe des Satzes abgezogen wird, zu dem Kern der Wärmetauschereinrichtungen geliefert wird und dann aus den Wärmetauschereinrichtungen abgezogen und zu der nacheilenden Öffnung der anderen Pumpe des Paares zu dem Bad geliefert wird.
In der Anordnung 30 umfassen die Schmiermittel-Verwendungseinrichtungen 43 zusätzlich zu den Wärmetauschereinrichtungen 44 eine Zwangsschmieranordnung 60, welche in Zusammenhang mit Traglagerteilen 25 gezeigt ist und dem zweiten Viskositätspumpensatz 33 der Viskositätspumpen-Einrichtungen 31 zugeordnet ist. Die Viskositätspumpen 64 und 65, welche der Satz umfaßt, sind im wesentlichen ident zu den ersten und zweiten Pumpen 34 und 54, wobei die Statorvertiefungen derselben von gleicher Länge sind und in Serie bei im wesentlichen derselben vertikalen Position der Statoroberfläche 36 und der zugewandten Rotoroberfläche 35 ausgebildet sind. Die erste Öffnung von jeder Viskositätspumpe 64 und 65 ist über erste Leitungseinrichtungen 66 gekoppelt, um in das Schmiermittelbad zu münden. Die zweite Öffnung von jeder Pumpe ist über zweite Leitungseinrichtungen 67, welche eine Leitung 68&sub1; und eine Leitung 68&sub2; umfassen, mit einem ringförmigen Gang 69 gekoppelt, welcher einen Verteiler umfaßt, welcher einen Zutritt zu den Traglagerelementen 26 ermöglicht, jedoch von einem direkten Kontakt mit dem Bad durch eine Dichtung 70 abgedichtet ist.
Das Lagerteil 25 umfaßt derart Schmiermittel-Verwendungseinrichtungen, von welchen der Gang 69 Eingangsöffnungseinrichtungen umfaßt und zwischen der Lageroberfläche und beiden Ausgangsöffnungseinrichtungen zwischengeschaltet ist. Derart zieht für die obengenannte, beispielhafte Rotation der Welle 5 im Uhrzeigersinn die Viskositätspumpe 64 Schmiermittel von dem Bad an und liefert dieses bei erhöhtem Druck zu dem Gang 69, in welchem es sämtlichen Lagerelementen 26 zugänglich gemacht wird und auf die Lageroberflächen derselben gezwungen wird, von welchen es direkt zu dem Schmiermittelbad zurückkehrt. Eine Zwangsschmierung ist daher auch durch einfache, innenliegende Viskositätspumpen-Einrichtungen mit geringen zusätzlichen Modifikationen bereitgestellt. Wenn die Wellenrotation umgekehrt wird, bewirkt die Pumpe 65 densel ben Vorgang einer Zufuhr von Schmiermittel von dem Bad zu dem ringförmigen Gang 69.
Es wird geschätzt werden, daß, da die Pumpen 64 und 65 unabhängig von der Wellendrehrichtung funktionieren, es für eine Pumpe nicht wünschenswert sein wird, Schmiermittel aus dem Gang abzuziehen, welches durch die andere Pumpe zugeführt wird. Zu diesem Zweck können die zweiten Leitungseinrichtungen 67 Einwegeventile 72 umfassen, welche betätigbar sind, um zu verhindern, daß Schmiermittel aus dem ringförmigen Gang 69 durch eine beliebige Pumpe abgezogen wird. Günstigerweise umfassen die Einwegeventilmittel für jede der Leitungen 68&sub1; und 68&sub2; eine Kugel 73, welche in einem sich in vertikaler Richtung erstreckenden Abschnitt der Leitung über einen mit einer Öffnung versehenen Ventilsitz 74 enthalten ist, gegen welchen sie durch Schwerkraft vorgespannt ist, um die Leitung abzuschließen, und welche auf ein positives Druckdifferential zwischen der Pumpe und dem Gang 69 anspricht, um von dem Sitz abgehoben zu werden und einen Schmiermittelstrom entlang der Leitung zu erlauben. Derart liefert unabhängig von der Richtung der Wellenrotation nur eine Pumpe zu einem jeglichen Zeitpunkt Schmiermittel zu dem Gang 69.
Wenn eine Lagerstruktur gewählt wird, bei welcher beide Zufuhrleitungen mit dem Gang im wesentlichen am selben Punkt oder als eine gemeinsame Leitung gekoppelt aufweist, kann die Einwegeventileinrichtung von einem Wechselventil bereitgestellt sein, welches auf den höchsten positiven Druck anspricht, um die andere Leitung abzuschließen.
Der zweite Viskositätspumpensatz 33 nimmt derart den anderen Teil der Statoroberfläche um die Wellenachse ein und zählt für die anderen 180º der Statorumfangsoberfläche um die Achse 6, wobei der begrenzte Statorraum für die Viskositätspumpen-Einrichtungen zur Verfügung steht.
Als ein Beispiel des Vorteils, welcher durch Vorsehen eines gepumpten Kühlens des Schmiermittels durch derartige einfache Viskositätspumpenmittel erzielbar ist, wurde gefunden, daß für typische vertikale Lageranordnungen der in Fig. 1 gezeigten Form die Maschinenumhüllung derart ist, daß zum Aufrechterhalten einer Schmiermittelbadtemperatur von 80ºC, während eine Drucklast von 1,7 MPa abgestützt wird, Lageranordnungen für Wellen mit Durchmessern von 60 mm und 140 mm maximale aufrechterhaltene Betriebsdrehzahlen von 2500 U/min bzw. 1800 U/min erlauben.
Für eine vertikale Lageranordnung mit einer Schmiermittelanordnung, umfassend Wärmetauschereinrichtungen, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Form mit einer Viskositätspumpenkammer-Ausnehmungstiefe von 2 bis 3 mm und axialer Breite von etwa 15 mm wurde gefunden, daß diese ununterbrochene Drehzahlen von 6500 U/min und 3000 U/min für denselben Bereich von Wellendurchmessern erlauben. Dies ist von insbesondere praktischer Wichtigkeit, da dies erlaubt, daß derartige Wellen durch Rotoren gedreht werden können, welche auf Netzwerkfrequenzen von 50 Hz oder für einige Durchmesser 60 Hz synchronisiert sind.
Es wird anerkannt werden, daß die oben beschriebene Ausführungsform unter verschiedenen Gesichtspunkten ohne Verlassen der Erfindung abgewandelt werden kann.
Die Schmieranordnung kann nur eine Schmiermittel-Verwendungseinrichtung, d. h. entweder Wärmetauschereinrichtungen oder ein Zwangsschmierlagerteil, jedoch nicht beide umfassen, wodurch ermöglicht wird, daß sich jede Viskositätspumpe weiter um die Welle erstreckt oder daß mehrere derartige Pumpen parallel betrieben werden.
Die Wärmetauschereinrichtungen können, sofern sie Schmiermittel-Verwendungseinrichtungen umfassen, mit dem ersten Viskositätspumpensatz und dem Schmiermittelbad auf eine Weise ähnlich zu derjenigen, wie sie für zwangsgeschmierte Lageranordnungen beschrieben ist, verbunden werden, nämlich so, daß die erste Schmiermittel-Öffnungseinrichtungen derselben mit den zweiten Leitungseinrichtungen 39&sub2; und die zweiten Schmiermittel-Öffnungseinrichtungen derselben direkt mit dem Schmiermittelbad verbunden sind.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4(a) illustriert diese schematisch die Anordnung 30 gemäß Fig. 2 und 3, in welcher die Wärmetauschereinrichtungen 44 in Serie zwischen der ersten Pumpe 34 und der zweiten Pumpe 54 verbunden sind. Fig. 4(b) illustriert das geschmierte Lagerteil 25, welches mit Hilfe von zweiten Leitungseinrichtungen 67 mit beiden Pumpen 64 und 65 und durch ein Einwegeventil 72 verbunden ist und Schmiermittel direkt zu dem Bad zurückführt. Fig. 4(c) zeigt eine Konfiguration, welche die Wärmetauschereinrichtungen 44 verwendet, wobei die zweiten Schmiermittel-Öffnungseinrichtungen 46 direkt mit dem Schmiermittelbad verbunden sind (welche entweder oberhalb oder unterhalb der Oberfläche enden) und wobei die ersten Schmiermittel- Öffnungseinrichtungen 45 mit den zweiten Leitungseinrichtungen 39&sub2; verbunden sind, welche Einwegeventileinrichtungen 75 (welche als ein Wechselventil gezeigt sind) beinhalten, welche jeder Leitung zugeordnet sind, sodaß lediglich eine Pumpe zu jedem Zeitpunkt Schmiermittel durch den Wärmetauscherkern in Abhängigkeit von der Richtung der Wellenrotation zirkuliert.
Die Fig. 4(d) und 4(e) illustrieren alternative Formen, in welchen jede Wärmetauschereinrichtung 44 zwei getrennte Kerne 49 und 49&sub1; aufweist, welche jeweils verbunden sind, um Schmiermittel von einer entsprechenden Pumpe 34 und 54 zu erhalten und dieses direkt zu dem Bad rückzuführen. Wenn die zweiten Leitungseinrichtungen Einwegeventileinrichtungen 73 beinhalten, wie in Fig. 4(d), und/oder jede zweite Schmiermittelöffnung oberhalb der Oberfläche des Schmiermittelbades endet, ist nur ein Wärmetauscherkern und eine Viskositätspumpe zu jedem beliebigen Zeitpunkt in Betrieb, während ohne derartige Ventileinrichtungen und bei einem Münden der zweiten Schmiermittelöffnung unterhalb der Oberfläche 27' des Schmiermittelbades, wie in Fig. 4(e), beide Pumpen und beide Wärmetauscherkerne für beide Richtungen der Wellenrotation arbeiten, obwohl diejenige Pumpe, welche Schmiermittel durch den Wärmetauscherkern zieht bzw. fördert, bei einem geringen Wirkungsgrad arbeiten kann.
Es wird anerkannt werden, daß es, wenn die Welle 5 nur in einer Richtung rotiert, für alle oder einen wesentlichen Anteil ihrer Betriebsvorgänge unnötig sein kann, daß jeder Viskositätspumpensatz zwei Viskositätspumpen beinhaltet, welche auf unterschiedliche Rotationsrichtungen ansprechen. Bei einer derartigen Anordnung und in Übereinstimmung mit den oben erörterten Prinzipien der Flußrateneffizienz kann es dennoch günstig sein, zwei am Umfang angeordnete, kurze Pumpenkammervertiefungen mit maximaler Breite zu haben und die erste Mündung bzw. Öffnung von jeder als eine voreilende Mündung angeordnet zu haben, wie dies in Fig. 4(f) dargestellt ist, da die Pumpen dann parallel arbeiten und derart die effektive Kammerbreite und damit die Flußrate verdoppelt wäre.
Es wird geschätzt werden, daß, falls angebracht, d. h. falls das Pumpen des Schmiermittels zu den entsprechenden Verwendungseinrichtungen durch jeden Satz fähig ist, die Maschinenumhüllung über das erforderliche Maß zu erstrecken, es nicht notwendig sein muß, daß Schmiermittel kontinuierlich und unabhängig von der Wellenrotationsrichtung gepumpt wird. Wenn beispielsweise die Welle in entgegengesetzten Richtungen mit der erforderlichen Frequenz und Dauer rotiert, kann es für jeden Viskositätspumpensatz möglich sein, wirksam bzw. effektiv nur auf eine Rotationsrichtung anzusprechen und während der Rotation in der entgegengesetzten Richtung frei zu laufen oder im wesentlichen frei zu laufen oder still zu stehen.
Wie in allen obigen Ausführungsformen beschrieben und illustriert, sind die Viskositätspumpen alle durch Statoroberflächenvertiefungen an im wesentlichen derselben vertikalen Position relativ zu dem Schmiermittelbad definiert, wobei die Vertiefungen in Serie um die Achse angeordnet sind, Falls gewünscht und der axiale Raum es erlaubt, können die Vertiefungen von jeder Viskositätspumpe eines Satzes vertikal voneinander beabstandet definiert sein, wie dies bei 37&sub1; und 57&sub1; in Fig. 5(a) gezeigt ist, wodurch ermöglicht wird, daß sich jede derartige Vertiefung über den Umfang um die Achse 6 erstreckt. Es kann möglich sein, die Pumpenkammerbreite auf einem erforderlichen Wert für jede Pumpe zu halten und auf eine zusätzliche Umfangslänge zurückzugreifen, um die Aufnahme von zusätzlichen Pumpen oder Sätzen von Pumpen zu erleichtern, oder jede Vertiefung kann, falls erforderlich, länger ausgebildet werden, um den Zufuhrdruck zu erhöhen. Für einige Schmiermitteleinrichtungen, wie beispielsweise ein Lagerteil, welches von einem höheren Zufuhrdruck auf Kosten einer geringen Zufuhrrate, welche durch schmälere Vertiefungen bewirkt wird, begünstigt sein kann, kann eine derartige Anordnung von Pumpenkammervertiefungen geeignet sein, wenn die Statorfläche begrenzt ist, wie dies in der oben im Detail beschriebenen, vertikalen Lageranordnung der Fall ist. Alternativ, wie dies in Fig. 5(b) illustriert ist, können die Oberflächenvertiefungen, welche den Viskositätspumpen von einem beliebigen Satz zugeordnet sind, dieselbe vertikale Position teilen und die Kammern der Viskositätspumpensätze, wie beispielsweise 32&sub1; und 33&sub1;, können in vertikaler Richtung getrennt und unter Umständen von unterschiedlicher Breite sein.
Obwohl die Definition bzw. Anordnung der Viskositätspumpen an dem äußeren Umfang eines derartigen Rotorflansches eine maximale, lineare Rotorgeschwindigkeit mit sich bringt, können derartige Nuten bzw. Rillen innerhalb des Stators, welcher zu anderen Rotoroberflächen gewandt ist, definiert sein. Unter Bezugnahme auf Fig. 5(c) ist die Rotoroberfläche 80 durch die sich in radialer Richtung erstreckende Fläche bzw. Seite 15 des Ringflansches definiert und die zugewandte Statoroberfläche 81, in welcher eine oder mehrere Pumpenkammerausnehmungen 82 ausgebildet sind, ist anstelle dessen als ein Gegendrucklager 24 definiert. Unterschiedliche Ausnehmungen eines Pumpensatzes oder von unterschiedlichen Sätzen können in unterschiedlichen radialen Positionen definiert sein.
Wie beschrieben, ist die Oberflächenvertiefung von jeder Kammer, welche eine Pumpenkammer definiert, im wesentlichen gleichmäßig in bezug auf Breite und Tiefe für eine leichtere Bearbeitung, ebenso wie dies die einfach gekrümmten Endabschnitte sind. Es wird verstanden werden, daß jede derartige Vertiefung eine komplexere Form aufweisen kann, um die Wirksamkeit bzw. den Wirkungsgrad zu erhöhen, wie dies die Form und Position der Öffnungen bzw. Mündungen und der Leitungen sein können. Die ersten und zweiten Öffnungen zu jeder Vertiefung können angeordnet sein, daß sie sich im wesentlichen tangential relativ zu dem Rotor erstrecken und einheitlicher relativ zu der Basis der Vertiefung übergehen. Wo zwei Endabschnitte von benachbarten Pumpen nahe nebeneinander angeordnet sind, wie dies in Fig. 3 ersichtlich ist, können die Öffnungen bzw. Mündungen von benachbarten Vertiefungen entgegengesetzt geneigt sein relativ zu der Ebene der Zeichnung, um einander zu kreuzen, während sie eine eher tangentiale Linie beibehalten.
Es wird auch geschätzt werden, daß die Wärmetauschereinrichtungen andere Formen sowohl außerhalb als auch gegebenenfalls innerhalb des Gehäuses einnehmen können. Es wird anerkannt werden, daß gewünschtenfalls bewirkt werden kann, daß das Kühlmittel durch einen gefalteten oder mit mehreren Röhren versehenen Kern mit Hilfe von gut definierten Öffnungen bzw. Mündungen strömt, welche die Kühlmitteleinlaß- und -auslaßeinrichtungen definieren, während das Schmiermittel über und zwischen den Flächen bzw. Seiten des Kerns mit derartigen weniger gut definierten Schmiermittelöffnungen bzw. -mündungen strömt. Eine derartige Konfiguration erlaubt eine Verwendung eines Kühlmittels, welches eine Beschränkung bzw. Begrenzung innerhalb eines derartigen Röhrenaufbaus erfordert. Während ungenau definierte Schmiermittelöffnungen von begrenzter Praktikabilität außerhalb des Gehäuses sein können, kann eine derartige Konfiguration innerhalb des Gehäuses verwendet werden, wobei derartige Wärmetauscherkerne innerhalb oder über dem Schmiermittelbad angeordnet sind und bei welchen die ersten und zweiten Leitungseinrichtungen angeordnet sind, um Schmiermittel benachbart einer Seite des Kerns abzuziehen und dieses benachbart der anderen Seite derart rückzuführen, daß eine Strömung des Schmiermittels um den Kern bewirkt wird.
Während das Vorsehen einer Kühlung und/oder zwangsweisen Schmierung innerhalb eines Schmiermittelbades bewirkt wird, welches zum Schmieren von Lagerteilen vorgesehen ist, welche bisher ein Eintauchen in das gegebenenfalls vorgesehene Schmiermittel erforderten, kann es durch die Zwangsschmierung möglich sein, einen Betrieb mit einer reduzierten Schmiermittelmenge durchzuführen, sodaß ein gewisses Lagerteil, wie beispielsweise 25 in Fig. 2, nicht vollständig eingetaucht ist, und auf Schmiermittel, welches auf dieses während des Betriebs gepumpt wird, zurückgreift.

Claims

1. Vertikale Lageranordnung mit geschmierter Welle, umfassend ein Gehäuse (20), beinhaltend ein Rotorteil (11), welches durch die Welle getragen ist, und ein das Rotorteil umgebendes Statorteil, ein oder mehrere Lagerteile (21, 23, 25), welche zwischen den Rotor- und Statorteilen ausgebildet sind, und ein Schmiermittelbad (27) für die Lagerteile, Viskositätspumpeneinrichtungen (31), welche wenigstens einen Viskositätspumpensatz (32, 33) umfassen, und wobei jeder Satz wenigstens eine erste Viskositätspumpe (34, 64) umfaßt, welche durch eine Rotoroberfläche (35, 80) der in das Schmiermittel eingetauchten Anordnung und eine hiezu gewandte, eingetauchte Statoroberfläche (36, 81) definiert ist, welche eine erste Oberflächenvertiefung (37; 82) beinhaltet, welche sich teilweise um die Rotorachse zwischen ersten und zweiten Öffnungen (38&sub1;, 38&sub2;) erstreckt, welche an gegenüberliegenden Endabschnittten der Vertiefung angeordnet sind, wodurch eine Rotation des Rotors relativ zu der Statoroberfläche das Schmiermittel mitnimmt, um in der Richtung der Rotation zwischen einer vorderen der ersten und zweiten Öffnungen und einer hinteren der ersten und zweiten Öffnungen zu strömen, und zugeordnet zu jedem Viskositätspumpensatz erste Leitungseinrichtungen (39&sub1;; 66), welche sich zwischen der ersten Öffnung jeder Pumpe und einer im Schmiermittelbad eingetauchten Öffnung erstrecken, und zweite Leitungseinrichtungen (39&sub2;; 67), welche sich zwischen der zweiten Öffnung jeder Pumpe und Schmiermittelverwendungseinrichtungen (43) erstrecken, und

dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander gewandten Rotor- und Statoroberflächen der Viskositätspumpe nicht-tragende Oberflächen sind, welche eingetaucht in das Schmiermittel um einen im wesentlichen festgelegten Abstand größer als die Dicke eines dynamischen, lastaufnehmenden Films des Schmiermittels voneinander beabstandet angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskositätspumpeneinrichtungen wenigstens zwei Viskositätspumpensätze (32, 33) beinhalten, wobei einem ersten Satz (32) Schmiermittelverwendungseinrichtungen zugeordnet sind, welche Wärmeaustauschereinrichtungen (44) umfassen, und wobei einem zweiten Satz (33) unabhängig davon Schmiermittelverwendungseinrichtungen zugeordnet sind, welche ein zwangsgeschmiertes Lagerteil der Lageranordnung (60) umfassen.

3. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelverwendungseinrichtungen (43) Wärmetauschereinrichtungen (44) umfassen, welche erste Schmiermittelöffnungseinrichtungen (45), welche mit den zweiten Leitungseinrichtungen (30&sub2;) der ersten Viskositätspumpe verbunden sind, und zweite Schmiermittelöffnungseinrichtungen (46) aufweisen, welche direkt mit dem Gehäusebad und Kühlmitteleinlaß- und Kühlmittelauslaßeinrichtungen (47, 48) verbunden sind.

4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Viskositätspumpe (54; 64, 65) von wenigstens einem Satz (33, 34) zugeordnete Einweg-Ventileinrichtungen (72) aufweist, welche betätigbar sind, um eine Strömung des Schmiermittels zwischen den Schmiermittelverwendungseinrichtungen und der Viskositätspumpe zu verhindern, wenn die Richtung der Rotordrehung die zweite Vertiefungsöffnung als die voreilende Öffnung definiert.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einweg- Ventileinrichtung in den zweiten Leitungseinrichtungen (67) beinhaltet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einweg- Ventileinrichtungen (72) wenigstens eine Kugel (73) umfassen, welche adaptiert ist, um in den Leitungseinrichtungen (67) vertikal über einem mit einer Öffnung ausgebildeten Ventilsitz (74) aufgenommen zu werden, und auf eine positive Druckdifferenz zwischen der Pumpe und den Schmiermittelverwendungseinrichtungen ansprechen, um von dem Sitz angehoben zu werden und einen Schmiermittelstrom entlang der Leitungseinrichtungen zu erlauben.

7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, in welcher wenigstens ein Viskositätspumpenset (32) auch eine zweite Viskositätspumpe (56) umfaßt, welche durch die eingetauchte Rotoroberfläche (35) und teilweise der zugewandten, eingetauchten Statoroberfläche (36) definiert ist, welche eine zweite Oberflächenvertiefung (57) aufweist, welche sich darin zwischen ersten und zweiten Öffnungen (58&sub1;, 58&sub2;) erstreckt, welche an gegenüberliegenden Endabschnitten der Vertiefung angeordnet sind, wobei eine Rotation des Rotors relativ zu der Statoroberfläche Schmiermittel mitnimmt, um in der Richtung der Rotation zwischen einer voreilenden der ersten und zweiten Öffnungen und einer nacheilenden der ersten und zweiten Öffnungen zu strömen, und worin sich die ersten Leitungseinrichtungen (39&sub1;) zwischen der ersten Öffnung der zweiten Pumpe und einer in dem Schmiermittel eingetauchten Öffnung erstrecken, und worin sich die zweiten Leitungseinrichtungen (39&sub2;) zwischen der zweiten Öffnung und Wärmetauschereinrichtungen erstrecken, wobei die Vertiefungsöffnungen (38&sub1;, 38&sub2;; 58&sub1;, 58&sub2;) der Pumpen relativ zueinander derart angeordnet sind, daß eine spezielle Rotationsrichtung des Rotors als die voreilenden Öffnungen der Pumpen die erste Vertiefungsöffnung einer Pumpe und die zweite Vertiefungsöffnung der anderen Pumpe definiert, und dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Leitungseinrichtungen (39&sub2;), welche wenigstens einem Viskositätspumpenset (32) zugeordnet sind, sich zwischen der zweiten Öffnung (38&sub2;) der ersten Viskositätspumpe (34) des Satzes und den ersten Schmiermittelöffnungseinrichtungen (45) der Wärmetauschereinrichtungen (44) erstrecken und sich zwischen der zweiten Öffnung (58&sub2;) der zweiten Viskositätspumpe (54) des Satzes und den zweiten Schmiermittelöffnungseinrichtungen (46) erstrecken, sodaß das Schmiermittel zu und von den Wärmetauschereinrichtungen mit Hilfe der zwei Viskositätspumpen (34, 54) des Satzes strömen.

8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für wenigstens eine Viskositätspumpe (34) die Rotoroberfläche (35) durch einen sich in axialer Richtung erstreckenden Umfang (12) des Rotors definiert ist.

9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoroberfläche (80) auf einem sich in radialer Richtung erstreckenden Drucklagerring (15) der Lageranordnung bei oder nahe dem Lagerumfang des Ringes definiert ist.