DE942666C

DE942666C - Schmiervorrichtung fuer die Lagerstellen schnellaufender, senkrecht oder nahezu senkrecht gestellter Wellen mit fluessigem Schmiermittel

Info

Publication number: DE942666C
Application number: DEK14658A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Homola; Georg Oberlaender
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1952-06-28
Filing date: 1952-06-28
Publication date: 1956-05-03

Description

Schmiervorrichtung für die Lagerstellen schnellaufender, senkrecht oder nahezu senkrecht gestellter Wellen mit flüssigem Schmiermittel Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung für die Lagerstellen schnell laufender, senkrecht oder nahezu senkrecht gestellter Wellen mit flüssigem Schmiermittel, bei der die hohl ausgebildete Welle an ihrem unteren offenen Ende in einen Schmiermittelbehälter eintaucht und im Bereich der Schmierstellen mit radialen Bohrungen zum Abführen des in der zentralen Wellenbohrung durch Zentrifugalwirkung hochsteigenden Schmiermittels zu den Schmierstellen versehen ist.
Die Wirkung einer solchen Vorrichtung beruht auf einem physikalischen Gesetz, wonach in einem teilweise mit Flüssigkeit gefüllten rotierenden Gefäß die Flüssigkeit an den Gefäßwänden hochsteigt. Bei bekannten Vorrichtungen wird dieser Effekt in der Weise ausgenutzt, daß die schnell rotierende hohle Welle mit ihrem unteren Ende unmittelbar in einen Schmierölvorratsbehälter eintaucht, so daß das Schmieröl während des Betriebes von der schnell rotierenden Weiie mitgenommen, stark verwirbelt und durch die Reibung aufgeheizt wird. Die Rotation kann unter Umständern; ein solches Ausmaß annehmen, daß das Schmieröl an den Behälterwänden so weit hochsteigt, daß es zu einem Überschwappen kommt. Erscheinungen solcher - Art wirken sich störend beim Übertritt von Schmieröl aus dem Behälter in die rotierende Welle aus und sind bei der erfindungsgemäßen Einrichtung dadurch vermieden, daß ein mit dem Schmiermittelbehälter verbundener Stutzen zentral in das untere Wellenende hineinragt, daß ferner ein -das untere Wellenende mit Abstand umgebender, die Welle vor der direkten Berührung mit dem Schmiermittel schützender zylindrischer Schirm vorgesehen ist und daß an dem unteren offenen Wellenende für die Abstützung oder Flüssigkeitssäule in der zentralen Wellenbohrung in an sich bekannter Weise eine Schulter angebracht `ist.
Bei der erfindungagemHen Vorrichtung ist eine Mitnahme des in Vorrat gehaltenen Schmieröls durch die rotierende Welle ausgeschlossen. Eventuell an dem in die Welle .hineinragenden Auslaßstutzen des Schmierölbehälters entlang in den Raum zwischen Welle und Schirm fließendes Schmieröl wird durch den leichten Unterdruck, der sich im Innern .der Welle bei entsprechender Ausbildung der Zulaufkanäle zu den Ölaustrittsstellen bildet, wieder zurückgesaugt, so daß der abgeschirmte Raum während des Betriebes schmierölfrei bleibt. Auf :der im Innern der rotierenden Welle vorgesehenen Schulter, deren Verwendung in Verbindung mit einer unmittelbar in den Schmfierölvorrat eiintauchenden Welle bekannt ist, stützt sich der während des Betriebes. innerhalb der Welle an der Wandung hochsteigende Ölfilm ab. Die Steighöhe h des Schmieröls innerhalb der Welle ist gegeben durch die Bezeichnung worin mit u2 -die innerhalb der Welle auftretende größte Umfangsgeschwindigkeit, mit r1 der kleinste Radius der Schulter, mit y2 der Radius der Wellenbohrung und mit g die Erdbeschleunigung bezeichnet ist.
In der Beschreibung der Zeichnungen sind die Merkmale der Erfindung erläutert. In ' Abb. i ist das Prinzip einer erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, während Abb. 2 ein Ausführungsbeispiel, und zwar einen Längsschnitt durch ein Abgasturbogebläse wiedergibt, bei dem die Anwendung der Erfindung besondere Vorteile bietet, da praktisch jeder zusätzliche Aufwand für die Ölförderung entfällt.
Gleiche Teile sind in den Abbildungen mit _ gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei der Anordnung in Abb. i taucht die senkrecht stehende Weille g nicht unmittelbar in den Behälter, z. B. den Ölsumpf q., ein, sondern das entsprechende Ende wird nach der Erfindung durch einen zylindrischen Schirm 14 vor der direkten Berührung mit der Flüssigkeit im Ölsumpf q. abgeschlossen, und die Zufuhr des Öls erfolgf über eine Düse 3, die zentral in das untere Wellenende hineinragt und durch welche das Öl frei aus dem Ölsumpf q. in die Welle 9 steigen kann. Am - Ende der Welle 9 ist erfindungsgemäß eine Schulter 5 vorgesehen, gegen die sich der infolge der Rotation einstellende, mit 6 bezeichnete schräge Ölspiegel abstützen kann, so daß ein Austreten von Öl zwischen Düse 3 und Ölschulter 5 verhindert wird. Mit steigender Drehzahl der Welle werden sich also immer höhere Schmieröldrücke in den radialen Schmnierölbohrungen 7 und 7a,' die zu den Lagerstellen 8 und 8a führen, einstellen: Um auch bei Leerlaufdrehzahl, also niedrigster vorkommender Drehzahl, noch eine Schmierung der am höchsten liegenden Lagerstellen zu erreichen, muß die Bedingung eingehalten werden, daß die, Steighöhe hst des an der Schulter 5 abgestützten Ölspiegels 6 größer ist als die Höhe der obersten Lagerstelle 811, d. h., es muß die Bedingung erfüllt sein: wobei u2 die Umfangsgeschwindigkeit an der mit 2 bezeichneten Stelle und r1 der kleinste Radius der Schulter, r2 der Radius der Wellenbohrung bzw. der Stelle 2 und g die Erdbeschleunigung ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. 2 ist die hohle Läuferwelle 9, an deren oberem Ende die Turbine io und das Aufladegebläse ii angeordnet sind, mit ihrem unteren Ende bis in den ÖlsumPf q. geführt. Durch den das Eintauchende der Welle 9 umgebenden zylindrischen Schirm 14 ist dieses Wellenende gegen die im Ölsumpf q. befindliche Flüssigkeit abgeschirmt, und die Zufuhr des Schmieröls erfolgt über eine nn das Wellenende hineinragende Düse 3, die einen freien Zulauf aus dem Ölsumpf ¢ hat und von diesem so lange mit. Öl versorgt wird, als der Spiegel des Ölsumpfes q. höher liegt als die Austrittsstelle der Düse 3. Das durch d.ie Düse 3 in die Welle 9 eintretende Öl steigt unter Einwirkung der Rotation der Welle 9 an den Wänden, der Wellenbohrung in die Höhe, und es stellt sich innerhalb der Welle g ein schräger Flüssigkeitsspiegel 6 ein, der im Extremfall bei unendlich hoher Drehzahl der Welle senkrecht, d. h. parallel zu den Wänden der Bohrung verlaufen würde. Der Durchmesser der Wellenbohrung bzw. der Durchmesser der Schulter 5 ist, wie bereits angedeutet, so gewählt, daß der schräge Flüssigkeitsspiegel 6, der sich bei der Leerlaufdrehzahl, also der niedrigsten möglichen Drehzahl des Abgasturbogebläses, einstellen würde, noch ausreicht, um die obersten Stellen, im vorliegenden Fall die Austrittsstelle 12 des Kühlöls zwischen dem oberen Lager 8a und dem Turbinen- bzw. Gebläseflansch 15, gerade noch ausreichend mit Öl zu versorgen. Die Ringsammelnuten 13 innerhalb der beiden Lagerstellen 8 und 8a werden durch radiale Bohrungen 7 aus der mittleren zentralen Bohrung der Welle 9 mit Öl versorgt, und 'zwar ist der sich hier ausbildende Öldruck um so größer, je höher die Drehzahl der Welle 9 ist, d. h. also, bei größter Drehzahlbelastung der Lager 8- und 811 tritt auch der höchste Schmieröldruck auf. Nach Durchfließen der Lagerstellen 8 bzw. 811 kann das Öl -dann wieder frei zum Ölsumpf zurückfließen. Der ringförmige Schirm 14, der um das in den Ölsumpf 4 eintauchende Wellenende verläuft, sorgt dafür, daß die Welle 9 außen nicht mit der Flüssigkeit im Ölsumpf 4 in Berührung kommt und diese nicht von der Wellenrotation beeinflußt wird.
Vorteilhaft werden in der Bohrung der Welle 9 im Bereich 'des eintauchenden Wellenendes 'Vorrichtungen, z. B. Rippen, Querwände od. dgl., angeordnet, welche dazu dienen, die Übertragung der Drehbewegung der Welle 9 auf das eintretende Öl zu beschleunigen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schmiervorrichtung für die Lagerstellen schnell laufender, senkrecht oder nahezu senkrecht gestellter Wellen mit flüssigem Schmiermittel, bei der die hohl ausgebildete Welle an ihrem unteren offenen Ende in einen Schmiermittelbehälter eintaucht und im Bereich der Schmierstellen mit radialen Bohrungen für das Abführen des .in der zentralen Wellenbohrung durch Zentrifugalwirkung hochsteigenden Schmiermittels zu den Schmierstellen versehen ,ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Schmiermittelbehälter verbundener Stutzen zentral in das untere Wellenende hineinragt, daß ein das untere Wellenende mit Abstand umgebender, die Welle vor der direkten Berührung mit dem Schmiermittel schützender zylindrischer Schirm vorgesehen ist und daß ferner an -dem unteren, offenen Wellenende für die Abstützung der Flüssigkeitssäule in der zentralen Wellenbohrung in an sich bekannter Weise eine Schulter angebracht ist.
2. Schmiereinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ,in den Behälter hineinragenden Wellenende an sich bekannte Vorrichtungen, z. B. Rippen, Querwände od. dgl., angeordnet sind zur Beschleunigung der Übertragung der Drehbewegung der Welle auf das in sie eintretende Öl. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 32q. 541, 825 575; USA.-Patentschriften Nr. 2 349 131, 2 5I6 252, 2 224 255; britische Patentschrift Nr. 575 364.