WO2011006470A1 - Lageranordnung für ein mediengeschmiertes lager mit einem rotationsabscheider - Google Patents

Lageranordnung für ein mediengeschmiertes lager mit einem rotationsabscheider Download PDF

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WO2011006470A1
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bearing
rotary separator
rotary
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bearing arrangement
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PCT/DE2010/000768
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Stefan Ruhl
Hans Friedrich
Sebastian Pachner
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Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • F16N2210/14—Bearings

Definitions

  • the invention relates to a bearing arrangement according to the preamble of claim 1 for a media-lubricated bearing, in particular a media-lubricated rolling or sliding bearing, as well as a rotary separator according to claim 10 for a media-lubricated bearing.
  • media-lubricated bearings in particular media-lubricated plain or roller bearings, are known, in which the bearing is arranged in the lubricant medium and through which the lubricant medium flows.
  • water-lubricated rolling bearings are known which are arranged in the water and in which water is introduced into the rolling bearing on the inflow side.
  • the lubricating medium especially the water, transports particles that should not get into the bearing and that have a higher density than the lubricant.
  • To remove the particles from the lubricating medium is known to upstream the bearing upstream of a rotary separator.
  • the rotary separator imparts a component of movement in the radial direction, ie in a direction perpendicular to the axis of rotation of the bearing, to the lubricant flowing essentially parallel to the axis of rotation of the bearing so that under the effect of a centrifugal force the particles are accelerated away from the axis of rotation of the bearing the warehouse can be passed, so in particular not get into the camp.
  • DE 10 2007 003 618 A1 describes in FIG.
  • FIG. 3 an exemplary embodiment in which a conically tapering plate-shaped element is arranged concentrically to the axis of rotation of a stator housing of a turbine.
  • Lubricating medium flowing in along the axis of rotation is rotated in the dish-shaped element so that particles having a density higher than the density of the lubricating medium are guided away from the axis of rotation along the wall of the dish-shaped element.
  • an inlet opening for a lubricant supply channel which leads via a radial, so perpendicular to the axis of rotation, and then offset from the axis of rotation, a parallel portion to two with respect to the axis of rotation staggered bearings.
  • the bearing assembly includes a longitudinally extending supply channel for the de-lubricated lubricant medium.
  • JP 08135653 AA (Abstract) describes a bearing arrangement for a sliding bearing with a rotary separator upstream of the inlet side.
  • the rotary separator comprises a shaft-mounted deflector radially projecting from the shaft which directs the incoming lubricant against an angular deflection member on a bearing housing, the deflecting means directing a first partial flow of the fluid through a filter into the bearing gap of the journal bearing and a second partial flow of the fluid in which the particles are located, between the bearing and the bearing receiver on the sliding bearing steers past.
  • the filter is attached to the bearing and leaves a gap to the deflection means so that particles can pass through the filter and get to the bearing gap.
  • JP 08338425 AA (Abstract) describes a bearing arrangement of a sliding bearing with a rotary separator upstream of the inlet side.
  • the rotary separator comprises a deflection means which radially deflects the flow of lubricant flowing in parallel to the axis of rotation of the shaft, wherein the deflection means is non-rotatably connected to the shaft, wherein the lubricant passes into a pre-chamber arranged on the shaft, from which a first partial flow of the Lubricant passed through a filter in the bearing gap and a second partial flow in which concentrate the particles is directed past the sliding bearing through an annular gap between the sliding bearing and a bearing housing.
  • structural changes must be made on the shaft and on the bearing housing.
  • JP 2003042159 AA (Abstract) describes a bearing arrangement with two thrust bearings, wherein for supplying the lubricating medium, a perpendicular to the axis of rotation of a shaft, that is radially extending supply line is hen, which merges into a radially extending bore in the body of the shaft. Further, the lubricating medium is guided along the rotational axis of the shaft in two axial bore sections, which merge into two radial bore sections, in order then again to arrive parallel to the axis of rotation to the thrust bearings.
  • the axial bearings are preceded by a recess in the shaft, which is designed as a deposition chamber for particles.
  • US 3,500,959 A describes a centrifugal disc which is arranged at an end portion of a shaft, wherein the centrifugal disc with a bearing receptacle for the shaft leaves a gap, so that the lubricating medium must enter into the gap to lubricate the shaft.
  • This has the disadvantage that upon rotation of the shaft, the lubricant from the gap exits, so is conveyed against the desired direction of inflow.
  • a bearing in particular also a bearing located in the operating position, can be retrofitted with the rotary separator as required.
  • the rotary separator can be adapted with its outer dimensions to the dimensions of the Lagerauf close in which the bearing is arranged, so that there is a constructive degree of freedom.
  • first rotary separator and a second rotary separator are provided, wherein the second rotary separator is connected downstream of the first rotary separator and the second rotary separator the Bearing is upstream in terms of flow, so that amplifies the effect of both rotary separators.
  • the at least one rotary separator can be fixed to the rotating bearing ring of the bearing, for example by means of press fit, alternatively or additionally, it can be provided to mechanically clamp the rotary separator against the bearing ring.
  • the rotary separator comprises a substantially annular body, wherein bores can be introduced into the body of the rotary separator in a simple manner in order to guide the flow of the lubricant in the rotary separator.
  • the dimensions of the rotary separator can be easily adapted to the conditions of the camp; In particular, it is possible to provide large storage with a bearing diameter of up to a few meters, possibly also subsequently with a rotary separator.
  • the material of the body of the rotary separator is a steel, in particular a corrosion-resistant steel.
  • the rotary separator thus consists of a material comparable with respect to the body of the bearing so that leakage currents due to contact electricity at the interface of the bearing to the body of the rotary separator can be avoided.
  • a corrosion-resistant steel and a coated steel in particular a coated bearing steel could be used, which is corrosion resistant due to the coating against seawater.
  • the body of the rotary separator can also consist of another material, for example a plastic, in particular in rotary separators for small-sized bearings.
  • a diameter of an outlet region of the rotary separator increases with increasing distance from the bearing.
  • the particles exit the rotary separator with a partial flow of the lubricant and are led away from the bearing.
  • the increase in the diameter of the outlet area which may be formed as a conical bore in the body of the rotary separator, with increasing distance to the bearing allows for an acceleration of the partial flow, which transports the particles away from the bearing, and thus an improved removal of the particles from near the camp.
  • an inlet opening of the rotary separator is arranged radially offset relative to an outlet opening of the rotary separator.
  • the particle-laden lubricating medium flows out on the same side of the rotary separator on which it has flowed into the rotary separator.
  • an inlet region of the rotary separator is designed as a substantially radially extending bore, wherein the bore extending substantially radially, ie at an approximately perpendicular angle to the axis of rotation of the bearing easy to install and allows the appearance of particularly pronounced centrifugal forces that accelerate the particles away from the axis of rotation of the bearing.
  • the radially extending bore tapers away from the axis of rotation.
  • an inlet region of the rotary separator is designed as a bore directed at an angle to the axis of rotation, so that the distance over which the lubricant is guided within the rotary separator is increased.
  • the bore tapers away from the axis of rotation, as a result of which the flow of the lubricating medium in the bore is additionally accelerated.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a bearing assembly according to the present invention having a first embodiment of a rotary separator according to the present invention
  • Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment
  • FIG. 1 shows a bearing arrangement which comprises a bearing 1 designed as an angular contact ball bearing and a rotary separator 2 upstream of the bearing 1 on the inflow side, wherein the rotary separator 2 is arranged directly on the bearing 1.
  • the bearing 1 is arranged in seawater and flows through seawater, so that seawater is provided as a lubricant of the bearing 1.
  • the bearing 1 supports only a partially visible shaft 3 on a bearing receptacle 4.
  • a first bearing ring 5 is designed as an inner ring of the bearing 1 and rotatably on the shaft 3, for example by means of press fit attached.
  • the shaft 3 is rotatable about an axis of rotation provided in the illustration of FIG. 1 to the left of the bearing 1.
  • the rotary separator 2 is rotationally fixed to the shaft 3, for example by means of press fit, attached, and additionally braced against the bearing 1, in particular against an end face 9 of the first bearing ring 5 by means of a lock nut.
  • a spring element for example a plate spring, could also clamp the rotary separator 2 against the bearing 1.
  • the rotary separator 2 comprises an inlet opening 6, through which the water passes via a first cylindrical intermediate section 7 into a first inlet region 8.
  • a second cylindrical intermediate section 10 leads to an outlet region 11 and a third cylindrical intermediate section 12 to a further, second inlet region 13, from which a fourth cylindrical intermediate section 14 to the outlet region 11 and a fifth cylindrical intermediate section 15 to a Outflow opening 16, which leads into the bearing gap 17, so the gap between the first bearing ring 5 and another, designed as an outer ring bearing ring 18 of the bearing 1.
  • the first, third and fifth intermediate cylindrical section 7, 12 and 15 are aligned with each other and designed, for example, as a common bore, which the body of the rotary separator 2 in its axia- len extension enforced.
  • the first inlet region 8 and the second inlet region 13 are each formed as in relation to the axis of rotation of the shaft 3 radially directed bores in the body of Rotationsabscheiders 2, the respective bore of the axis of rotation, namely the axis of rotation of the shaft 3, tapers away, until the bore merges at its end section into the second cylindrical intermediate section 10 and into the fourth cylindrical intermediate section 14.
  • the bores for the inlet regions 8, 13 are designed, starting from the inner jacket surface 19 of the body of the rotary separator 2, and are rotationally symmetrical about an imaginary axis of symmetry, which is perpendicular to the axis of rotation of the shaft 3. Aligning to this axis of symmetry is the respective cylinder axis of the second or fourth cylindrical intermediate section 10 or 14, which is embodied in an extension and radially directed continuation of the conically tapering bores of the two inlet regions 8, 13.
  • the outlet region 11 of the rotary separator 2 is designed as a conical bore whose diameter increases with increasing distance in the axial direction from the bearing 1, in particular from the further bearing ring 18.
  • the bore of the outlet region 11 comprises a first, conical wall surface 20 and a second, cylindrical wall surface 21, wherein in the region of the second wall surface 21 of the rotary separator 2 has a substantially constant thickness to the adjacent bearing seat 4.
  • Particle streams of the lubricating medium enriched with particles pass from the first inlet region 8 or from the second inlet region 13 into the outlet region 11 via the second or fourth cylindrical intermediate section 10 or 14 and leave the outlet region 11 via an outlet opening 22, which the inlet opening 6 is arranged in an end face 23 of the body of the rotary separator 2, so that the inlet opening 6 and the outlet opening 22 are arranged parallel to the axis of rotation, but radially spaced from each other.
  • the rotary separator 2 has a substantially annular body of a coated steel, for example a coated bearing steel, in particular 100Cr6, which is corrosion-resistant due to the coating in seawater.
  • the body could consist of a stainless steel, even without coating corrosion-resistant steel, such as a stainless steel.
  • Holes for forming the inlet regions 8, 13 and the outlet region 11 and the cylindrical intermediate sections 7, 10, 12, 14, 15 are provided on the body of the rotary separator 2 at four points in the circumferential direction at four locations, so that over a total of four inflow openings 16 the seawater purified by the particles can enter the bearing gap 17.
  • FIG. 2 shows a bearing arrangement which has a bearing 1 designed as an angular contact ball bearing and a composite of two rotary separators arranged upstream of the bearing 1, wherein a first rotary separator 2 a and a second rotary separator 2 b are provided, the second rotary separator 2 b being provided first rotary separator 2 a downstream in terms of flow and the second rotary separator 2 b upstream of the bearing 1 in terms of flow.
  • Particulate-laden seawater enters via a inlet port 6a and via a first cylindrical intermediate section 7 in the first rotary separator 2a into a first inlet region 8 and via a second Inlet region 13 either via a second cylindrical intermediate portion 10 in the outlet region 11 or via a third cylindrical intermediate portion 12 in an inlet opening 6b of the second rotary separator 2b.
  • Both rotary separators 2a, 2b are designed substantially similar, so that in the following only the first rotary separator 2a is described in more detail.
  • the first rotary separator 2 a has the first inlet region 8, which is designed as a bore directed at an angle of approximately 20 to 30 ° with respect to a perpendicular to the axis of rotation.
  • the second inlet region 13 is likewise designed as a bore at an angle of approximately -20 ° to approximately -30 ° relative to a perpendicular to the axis of rotation.
  • the bores of both inlet regions 8, 13 taper away from the axis of rotation, so that the area cross section of the bore increases in each case as the radial distance from the axis of rotation increases.
  • the second cylindrical section 10 of both rotary separators 2a, 2b opens into the two rotary separators 2a, 2b common outlet 11, which is formed as a cylindrical recess, especially as a groove with nikseg- mentförmigen cross-section on an outer circumferential surface 24 of the respective rotary separator 2a, 2b.
  • the groove forming the outlet region 11 is closed by a section of a wall surface 25 of the bearing support 4.
  • the two inlet regions 8, 13 of the rotary separator 2 a, 2 b do not break through the inner jacket surface 19 of the body of the rotary separator 2 a, 2 b, so that in the second embodiment a system of the rotary separator 2 a, 2 b formed along the entire inner jacket surface 19 is possible on the shaft 3 is.
  • Both rotary separators 2a, 2b are aligned with each other aligned and form a compact unit, wherein the second rotary separator 2b is attached to the end face 9 of the first bearing ring 5 of the bearing 1 by means of press fit.
  • Each of the two rotary separators 2a, 2b is fixed to the shaft 1 by means of a press fit.
  • a single rotary separator can be provided which corresponds to one of the two rotary separators 2a or 2b. It is further understood that a single rotary separator 2 can be provided which corresponds to the fixed connection of the two rotary separators 2a, 2b and then has two first inlet regions 8 and two second inlet regions 13 each.
  • the rotary separator has two or more inlet regions, it is understood that one of the two inlet regions is the design of the inlet regions 8 or 13 from the first exemplary embodiment and the at least one further of the inlet regions is the design of the inlet regions 8, 13 from the second exemplary embodiment can have.
  • the inlet opening 6 or 6a a filter, such as a filter screen for removing coarse particles upstream of the upstream side can be.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für ein mediengeschmiertes Lager (1), insbesondere für ein mediengeschmiertes Wälzlager, umfassend ein Lager (1), und einen dem Lager (1) einströmseitig vorgeschalteten Rotationsabscheider (2) zum Entfernen von Partikeln aus dem Schmiermedium. Die Aufgabe, eine Lageranordnung mit einem einfach, insbesondere auch nachträglich anzubringenden Rotationsabscheider anzugeben, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Rotationsabscheider (2) als von dem Lager (1) getrennt ausgebildete bauliche Einheit ausgebildet ist, die unmittelbar an dem Lager (1) angeordnet ist.

Description

Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 für ein mediengeschmiertes Lager, insbesondere ein medienge- schmiertes Wälz- oder Gleitlager, sowie einem Rotationsabscheider nach Anspruch 10 für ein mediengeschmiertes Lager. Aus der Praxis sind mediengeschmierte Lager, insbesondere medienge- schmierte Gleit- oder Wälzlager, bekannt, bei denen das Lager in dem Schmiermedium angeordnet ist und von dem Schmiermedium durchströmt ist. Insbesondere sind wassergeschmierte Wälzlager bekannt, die im Wasser angeordnet sind und bei denen Wasser einströmseitig in das Wälzlager ein- geleitet wird. Das Schmiermedium, speziell das Wasser, transportiert Partikel, die nicht in das Lager gelangen sollen und die eine höhere Dichte als das Schmiermedium aufweisen. Zum Entfernen der Partikel aus dem Schmiermedium ist bekannt, dem Lager einströmseitig einen Rotationsabscheider vorzuschalten. Der Rotationsabscheider erteilt dem im wesentlichen parallel zu der Drehachse des Lagers einströmenden Schmiermedium eine Bewegungskomponente in radialer Richtung, also in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse des Lagers, so dass unter der Wirkung einer Zentrifugalkraft die Partikel von der Drehachse des Lagers weg beschleunigt werden und an dem Lager vorbeigeführt werden können, also insbesondere nicht in das Lager gelangen. DE 10 2007 003 618 A1 beschreibt in Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem konzentrisch zu der Rotationsachse eines Statorgehäuses einer Turbine ein sich konisch verjüngendes tellerförmiges Element vorgeschaltet ist. Entlang der Rotationsachse einströmendes Schmiermedium wird in dem tellerförmigen Element in Drehung versetzt, so dass Partikel mit einer Dichte, die höher als die Dichte des Schmiermediums ist, entlang der Wandung des tellerförmigen Elementes von der Rotationsachse weggeführt werden. Mit der Rotationsachse fluchtend ist eine Einlassöffnung für einen Schmiermittelzuführungskanal, der über einen radialen, also zu der Rotationsachse senkrechten, und dann einen zu der Rotationsachse versetzten, parallelen Abschnitt zu zwei bezüglich der Rotationsachse versetzt angeordneten Lagern führt. Die Lageranordnung umfasst einen sich lang erstreckenden Zuführungskanal für das von den Partikeln befreite Schmiermedium.
JP 08135653 AA (Abstract) beschreibt eine Lageranordnung für ein Gleitla- ger mit einem einströmseitig vorgeschalteten Rotationsabscheider. Der Rotationsabscheider umfasst ein an der Welle befestigtes, von der Welle radial abstehendes Ablenkmittel, das das einströmende Schmiermittel gegen ein unter einem Winkel an einem Lagergehäuse angeordnetes Ablenkmittel lenkt, wobei das Ablenkmittel einen ersten Teilstrom des Strömungsmittels durch einen Filter in den Lagerspalt des Gleitlagers lenkt und einen zweiten Teilstrom des Strömungsmittels, in dem sich die Partikel befinden, zwischen dem Lager und der Lageraufnahme an dem Gleitlager vorbei lenkt. Der Filter ist an dem Lager befestigt und lässt eine Lücke zu dem Ablenkmittel, so dass Partikel den Filter passieren und an den Lagerspalt gelangen können.
JP 08338425 AA (Abstract) beschreibt eine Lageranordnung eines Gleitla- gers mit einem einströmseitig vorgeschalteten Rotationsabscheider. Der Rotationsabscheider umfasst ein Ablenkmittel, das den parallel zu der Rotationsachse der Welle einströmenden Strom des Schmiermittels radial ablenkt, wobei das Ablenkmittel mit der Welle drehfest verbunden ist, wobei das Schmiermittel in eine an der Welle angeordnete Vorkammer gelangt, aus der heraus ein erster Teilstrom des Schmiermittels durch einen Filter in den Lagerspalt geführt und ein zweiter Teilstrom in dem sich die Partikel konzentrieren, an dem Gleitlager vorbei durch einen Ringspalt zwischen dem Gleitlager und einem Lagergehäuse gelenkt wird. Zur Ausbildung des Rotationsabscheiders sind dabei an der Welle und an dem Lagergehäuse jeweils bauli- che Veränderungen vorzunehmen.
JP 2003042159 AA (Abstract) beschreibt eine Lageranordnung mit zwei Axiallagern, wobei zur Zuführung des Schmiermediums eine sich senkrecht zu der Drehachse einer Welle, also radial erstreckende Zuführleitung vorgese- hen ist, die in eine sich radial erstreckende Bohrung in dem Korpus der Welle übergeht. Weiter wird das Schmiermedium entlang der Rotationsachse der Welle in zwei axialen Bohrungsabschnitten geführt, die in zwei radiale Bohrungsabschnitte übergehen, um dann wieder parallel zu der Rotationsachse zu den Axiallagern zu gelangen. Den Axiallagern vorgeschaltet ist eine Ausnehmung in der Welle, die als Abscheidekammer für Partikel ausgebildet ist.
US 3,500,959 A beschreibt eine Schleuderscheibe, die an einem Endabschnitt einer Welle angeordnet ist, wobei die Schleuderscheibe mit einer Lageraufnahme für die Welle einen Spalt lässt, so dass das Schmiermedium in den Spalt eintreten muss, um die Welle zu schmieren. Hierbei besteht der Nachteil, dass bei Rotation der Welle das Schmiermedium aus dem Spalt austritt, also entgegen der gewünschten Einströmrichtung gefördert wird.
DE 202 13 002 111 beschreibt eine Lageranordnung für eine Welle mit einer Lagerbuchse, an deren Mantelfläche Drallnuten vorgesehen sind.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lageranordnung mit einem einfach, insbesondere auch nachträglich anzubringenden Rotationsabscheider anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Lageranordnung nach Anspruch 1 mit einem Rotationsabscheider nach Anspruch 11 gelöst.
Weil der Rotationsabscheider als von dem Lager getrennt ausgebildete bau- liehe Einheit angeordnet ist, lässt sich ein Lager, insbesondere auch ein in Betriebsstellung befindliches Lager, nachträglich bei Bedarf mit dem Rotationsabscheider versehen. Der Rotationsabscheider lässt sich mit seinen äußeren Abmessungen an die Abmessungen der Lagerauf nahe, in der das Lager angeordnet ist, anpassen, so dass hier ein konstruktiver Freiheitsgrad besteht. Es ist insbesondere nicht erforderlich, an der in dem Lager gelagerten Welle oder an der Lageraufnahme baulich Änderungen, insbesondere Bohrungen in der Lageraufnahme, die die Befestigung des Lagers in der Lageraufnahme beeinträchtigen können, vorzusehen, um den Rotationsabscheider auszubilden. Zusätzlich bietet sich die Möglichkeit, dass ein erster Rotationsabscheider und ein zweiter Rotationsabscheider vorgesehen ist, wobei der zweite Rotationsabscheider dem ersten Rotationsabscheider strömungsmäßig nachgeschaltet ist und der zweite Rotationsabscheider dem Lager strömungsmäßig vorgeschaltet ist, so dass sich die Wirkung beider Rotationsabscheider verstärkt.
Der mindestens eine Rotationsabscheider kann auf den drehenden Lager- ring des Lagers beispielsweise mittels Presssitz befestigt werden, alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, den Rotationsabscheider gegen den Lagerring mechanisch zu verspannen.
Vorzugsweise ist hinsichtlich der Ausbildung der Lageranordnung bzw. des Rotationsabscheiders vorgesehen, dass der Rotationsabscheider ein im wesentlichen kreisringförmiges Korpus umfasst, wobei in das Korpus des Rotationsabscheiders auf einfache Weise Bohrungen eingebracht werden können, um die Strömung des Schmiermittels in dem Rotationsabscheider zu leiten. Die Abmessungen des Rotationsabscheiders lassen sich leicht an die Gegebenheiten des Lagers anpassen; insbesondere ist es möglich, Großlager mit einem Lagerdurchmesser von bis zu einigen Metern ggf. auch nachträglich mit einem Rotationsabscheider zu versehen.
Vorzugsweise ist hinsichtlich der Ausbildung der Lageranordnung bzw. des Rotationsabscheiders vorgesehen, dass das Material des Korpus des Rotationsabscheiders ein Stahl, insbesondere ein korrosionsfester Stahl, ist. Der Rotationsabscheider besteht damit aus einem insoweit in Bezug auf das Korpus des Lagers vergleichbaren Material, dass Kriechströme aufgrund einer Kontaktelektrizität an der Grenzfläche des Lagers zu dem Korpus des Rotationsabscheiders vermeidbar sind. Anstelle eines korrosionsfesten Stahls könnte auch ein beschichteter Stahl, insbesondere ein beschichteter Wälzlagerstahl, verwendet werden, der aufgrund der Beschichtung gegenüber Meerwasser korrosionsfest ist. Es versteht sich, dass das Korpus des Rotationsabscheiders auch aus einem anderen Material, beispielsweise ei- nem Kunststoff, bestehen kann, insbesondere bei Rotationsabscheidern für kleinbauende Lager. Vorzugsweise ist hinsichtlich der Ausbildung der Lageranordnung bzw. des Rotationsabscheiders vorgesehen, dass ein Durchmesser eines Auslassbereiches des Rotationsabscheiders mit zunehmenden Abstand von dem Lager zunimmt. In dem Auslassbereich treten die Partikel mit einem Teilstrom des Schmiermittels aus dem Rotationsabscheider aus und werden von dem Lager weg geführt. Die Zunahme des Durchmessers des Auslassbereiches, der als konische Bohrung in dem Korpus des Rotationsabscheiders ausgebildet sein kann, mit zunehmenden Abstand zu dem Lager ermöglicht eine Beschleunigung der Teilströmung, die die Partikel von dem Lager weg trans- portiert, und somit ein verbessertes Entfernen der Partikel aus der Nähe des Lagers.
Vorzugsweise ist hinsichtlich der Ausbildung der Lageranordnung bzw. des Rotationsabscheiders vorgesehen, dass eine Einlassöffnung des Rotations- abscheiders zu einer Auslassöffnung des Rotationsabscheiders radial versetzt angeordnet ist. Dabei strömt das mit Partikeln belastete Schmiermedium auf der gleichen Seite des Rotationsabscheiders aus, auf der es in den Rotationsabscheider eingeströmt ist. Es lässt sich insbesondere vermeiden, den mit den Partikeln belasteten Teilstrom des Schmiermediums außen ent- lang des Lagers, beispielsweise in einer Nut zwischen der äußeren Mantelfläche des Lagerrings und der Lageraufnahme, zu führen.
Vorzugsweise ist hinsichtlich der Ausbildung der Lageranordnung bzw. des Rotationsabscheiders vorgesehen, dass ein Einlassbereich des Rotations- abscheiders als sich im wesentlichen radial erstreckende Bohrung ausgebildet ist, wobei sich die im wesentlichen radial, also unter einem annähernd senkrechten Winkel zu der Rotationsachse des Lagers erstreckende Bohrung leicht anbringen lässt und das Auftreten besonders ausgeprägter Zentrifugalkräfte ermöglicht, die die Partikel von der Rotationsachse des Lagers weg beschleunigen. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die sich radial erstreckende Bohrung von der Drehachse weg konisch zuläuft. Vorzugsweise ist hinsichtlich der Ausbildung der Lageranordnung bzw. des Rotationsabscheiders vorgesehen, dass ein Einlassbereich des Rotationsabscheiders als unter einem Winkel zu der Drehachse gerichtete Bohrung ausgebildet ist, so dass die Strecke, über die das Schmiermittel innerhalb des Rotationsabscheiders geführt wird, vergrößert wird. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Bohrung von der Drehachse weg sich verjüngt, wodurch die Strömung des Schmiermediums in der Bohrung zusätzlich beschleunigt wird. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lageranordnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotationsabscheiders, und Rg. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines zweiten
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lageranordnung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotationsabscheiders.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Fig. 1 zeigt eine Lageranordnung, die ein als Schrägkugellager ausgebildetes Lager 1 sowie einen dem Lager 1 einströmseitig vorgeschalteten Rotationsabscheider 2 umfasst, wobei der Rotationsabscheider 2 unmittelbar an dem Lager 1 angeordnet ist.
Das Lager 1 ist in Meerwasser angeordnet und von Meerwasser durchströmt, so dass Meerwasser als Schmiermedium des Lagers 1 vorgesehen ist. Das Lager 1 lagert eine nur ausschnittsweise erkennbare Welle 3 an einer Lageraufnahme 4. Hierzu ist ein erster Lagerring 5 als Innenring des Lagers 1 ausgestaltet und an der Welle 3 drehfest, beispielsweise mittels Presssitz, befestigt. Die Welle 3 ist um eine in der Darstellung von Fig. 1 links von dem Lager 1 vorgesehene Rotationsachse drehbar.
Der Rotationsabscheider 2 ist an der Welle 3 drehfest, beispielsweise mittels Pressitz, befestigt, und zusätzlich gegen das Lager 1 , insbesondere gegen eine Stirnfläche 9 des ersten Lagerrings 5 mittels einer Kontermutter verspannt. Alternativ zu der Kontermutter könnte auch ein Federelement, beispielsweise eine Tellerfeder, den Rotationsabscheider 2 gegen das Lager 1 verspannen. Der Rotationsabscheider 2 umfasst eine Einlassöffnung 6, durch die das Wasser über einen ersten zylindrischen Zwischenabschnitt 7 in einen ersten Einlassbereich 8 gelangt. Aus dem ersten Einlassbereich 8 führt ein zweiter zylindrischer Zwischenabschnitt 10 zu einem Auslassbereich 11 und ein dritter zylindrischer Zwischenabschnitt 12 zu einem weiteren, zweiten Einlassbereich 13, aus dem ein vierter zylindrischer Zwischenab- schnitt 14 zu dem Auslassbereich 11 und ein fünfter zylindrischer Zwischenabschnitt 15 zu einer Ausströmöffnung 16, die in den Lagerspalt 17, also den Zwischenraum zwischen dem ersten Lagerring 5 und einem weiteren, als Außenring ausgebildeten Lagerring 18 des Lagers 1 führt. Der erste, dritte und fünfte zylindrische Zwischenabschnitt 7, 12 bzw. 15 sind zueinander fluchtend ausgerichtet und beispielsweise als gemeinsame Bohrung ausgestaltet, die das Korpus des Rotationsabscheiders 2 in seiner axia- len Erstreckung durchsetzt.
Der erste Einlassbereich 8 sowie der zweite Einlassbereich 13 sind jeweils als bezogen auf die Rotationsachse der Welle 3 radial gerichtete Bohrungen in dem Korpus des Rotationsabscheiders 2 ausgebildet, wobei die jeweilige Bohrung von der Drehachse, nämlich der Rotationsachse der Welle 3, weg konisch zuläuft, bis die Bohrung an ihrem Endabschnitt in den zweiten zylindrischen Zwischenabschnitt 10 bzw. in den vierten zylindrischen Zwischenabschnitt 14 übergeht. Die Bohrungen für die Einlassbereiche 8, 13 sind ausgehend von der inneren Mantelfläche 19 des Korpus des Rotationsabscheiders 2 ausgeführt und um eine gedachte, auf der Drehachse der Welle 3 senkrechte Symmetrieachse drehsymmetrisch ausgebildet. Zu dieser Symmetrieachse fluchtend ist die jeweilige Zylinderachse des zweiten bzw. vierten zylindrischen Zwischenabschnittes 10 bzw. 14, die in einer Ver- längerung und radial gerichteten Fortsetzung der konisch zulaufenden Bohrungen der beiden Einlassbereiche 8, 13 ausgeführt ist.
Der Auslassbereich 11 des Rotationsabscheiders 2 ist als konische Bohrung ausgebildet, deren Durchmesser mit zunehmenden Abstand in axialer Rich- tung von dem Lager 1 , insbesondere von dem weiteren Lagerring 18, zunimmt. Dabei umfasst die Bohrung des Auslassbereiches 11 eine erste, konische Wandfläche 20 und eine zweite, zylindrische Wandfläche 21 , wobei im Bereich der zweiten Wandfläche 21 der Rotationsabscheider 2 eine im wesentlichen konstante Dicke zu der angrenzenden Lageraufnahme 4 auf- weist.
Mit Partikeln angereicherte Teilströme des Schmiermediums treten aus dem ersten Einlassbereich 8 bzw. aus dem zweiten Einlassbereich 13 über den zweiten bzw. vierten zylindrischen Zwischenabschnitt 10 bzw. 14 in den Aus- lassbereich 11 über und verlassen den Auslassbereich 11 über eine Auslassöffnung 22, die wie die Einlassöffnung 6 in einer Stirnfläche 23 des Korpus des Rotationsabscheiders 2 angeordnet ist, so dass die Einlassöffnung 6 und die Auslassöffnung 22 bezogen auf die Drehachse parallel, aber radial voneinander beabstandet angeordnet sind.
Der Rotationsabscheider 2 weist ein im wesentlichen kreisringförmiges Kor- pus aus einem beschichteten Stahl, beispielsweise einem beschichteten Wälzlagerstahl, insbesondere 100Cr6, auf, der aufgrund der Beschichtung in Meerwasser korrosionsbeständig ist. Alternativ hierzu könnte das Korpus aus einem gegenüber Meerwasser auch ohne Beschichtung korrosionsbeständigem Stahl, beispielsweise einem Edelstahl, bestehen. An dem Korpus des Rotationsabscheiders 2 sind in Umfangsrichtung an vier Stellen mit jeweils gleichen Abstand Bohrungen zur Ausbildung der Einlassbereiche 8, 13 sowie des Auslassbereiches 11 und der zylindrischen Zwischenabschnitte 7, 10, 12, 14, 15 vorgesehen, so dass über insgesamt vier Einströmöffnungen 16 das von den Partikeln gereinigte Meerwasser in den Lagerspalt 17 eintre- ten kann.
Bei der folgenden Beschreibung des in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels bezeichnen jeweils gleiche Bezugszeichen gleiche oder in ihrer technischen Funktion vergleichbare Merkmale. Es sollen insbesondere die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel herausgestellt werden.
Fig. 2 zeigt eine Lageranordnung, die ein als Schrägkugellager ausgebildetes Lager 1 sowie einen Verbund von zwei dem Lager 1 jeweils einströmsei- tig vorgeschalteten Rotationsabscheidern, wobei ein erster Rotationsab- scheider 2a und ein zweiter Rotationsabscheider 2b vorgesehen ist, wobei der zweite Rotationsabscheider 2b dem ersten Rotationsabscheider 2a strömungsmäßig nachgeschaltet ist und der zweite Rotationsabscheider 2b dem Lager 1 strömungsmäßig vorgeschaltet ist. Mit Partikeln belastetes Meereswasser tritt über eine Einlassöffnung 6a und über einen ersten zylindrischen Zwischenabschnitt 7 in dem ersten Rotationsabscheider 2a in einen ersten Einlassbereich 8 und über einen zweiten Einlassbereich 13 entweder über einen zweiten zylindrischen Zwischenabschnitt 10 in den Auslassbereich 11 oder über einen dritten zylindrischen Zwischenabschnitt 12 in eine Einlassöffnung 6b des zweiten Rotationsabscheiders 2b.
Beide Rotationsabscheider 2a, 2b sind im wesentlichen gleichartig ausgestaltet, so dass im folgenden nur der erste Rotationsabscheider 2a näher beschrieben wird. Der erste Rotationsabscheider 2a weist den ersten Einlassbereich 8 auf, der als unter einem Winkel von ca. 20 bis 30°, bezogen auf eine Senkrechte zu der Drehachse, gerichtete Bohrung ausgebildet ist. Der zweite Einlassbereich 13 ist ebenfalls unter einem Winkel von ca. -20° bis ca. -30°, bezogen auf eine Senkrechte zu der Drehachse, als Bohrung ausgestaltet. Die Boh- rungen beider Einlassbereiche 8, 13 verjüngen sich weg von der Drehachse, so dass mit zunehmenden radialen Abstand zu der Drehachse der Flächenquerschnitt der Bohrung jeweils zunimmt.
Der zweite zylindrische Abschnitt 10 beider Rotationsabscheider 2a, 2b mündet in den beiden Rotationsabscheidern 2a, 2b gemeinsamen Auslassbereich 11 , der als zylindrische Ausnehmung, speziell als Nut mit kreisseg- mentförmigen Querschnitt an einer äußeren Mantelfläche 24 des jeweiligen Rotationsabscheiders 2a, 2b ausgebildet ist. Die den Auslassbereich 11 bildende Nut wird durch einen Abschnitt einer Wandfläche 25 der Lagerauf- nähme 4 geschlossen.
Die beiden Einlassbereiche 8, 13 des Rotationsabscheiders 2a, 2b durchbrechen nicht die innere Mantelfläche 19 des Korpus des Rotationsabscheiders 2a, 2b, so dass in dem zweiten Ausführungsbeispiel eine entlang der gesamten inneren Mantelfläche 19 ausgebildete Anlage des Rotationsabscheiders 2a, 2b an die Welle 3 möglich ist. Beide Rotationsabscheider 2a, 2b sind zueinander ausgerichtet aneinander befestigt und bilden eine kompakte Baueinheit, wobei der zweite Rotationsabscheider 2b an der Stirnfläche 9 des ersten Lagerrings 5 des Lagers 1 mittels Presssitz befestigt ist. Jeder der beiden Rotationsabscheider 2a, 2b ist an der Welle 1 mittels Presssitz festgelegt.
Es versteht sich, dass anstelle von zwei Rotationsabscheidern 2a, 2b ein einziger Rotationsabscheider vorgesehen sein kann, der einem der beiden Rotationsabscheider 2a oder 2b entspricht. Es versteht sich weiter, dass ein einziger Rotationsabscheider 2 vorgesehen sein kann, der der festen Verbindung der beiden Rotationsabscheider 2a, 2b entspricht und dann je zwei erste Einlassbereiche 8 und zwei zweite Einlassbereiche 13 aufweist.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines ersten Ausführungsbeispiels erläutert und beschrieben, bei dem der Rotationsabscheider 2 einen ersten Einlassbereich 8 und einen zweiten Einlassbereich 13 aufwies, wobei beide Einlassbereiche 8, 13 als im wesentlichen konisch zulaufende Bohrungen ausgebildet waren. Es versteht sich, dass der Rotationsabscheider 2 des ersten Ausführungsbeispiels nur einen Einlassbereich aufweisen braucht.
Sofern der Rotationsabscheider zwei oder mehr Einlassbereiche aufweist, versteht es sich, dass einer der beiden Einlaufbereiche die Gestaltung der Einlassbereiche 8 bzw. 13 aus dem ersten Ausführungsbeispiel und der mindestens eine weitere der Einlassbereiche die Gestaltung der Einlassbe- reiche 8, 13 aus dem zweiten Ausführungsbeispiel aufweisen kann.
Es versteht sich weiter, dass der Einlassöffnung 6 bzw. 6a ein Filter, beispielsweise ein Filtersieb zum Entfernen von groben Partikeln, einströmseitig vorgeschaltet sein kann. Bezugszeichenliste
1 Lager
2 Rotationsabscheider
2a erster Rotationsabscheider
2b zweiter Rotationsabscheider
3 Welle
4 Lageraufnahme
5 erster Lagerring des Lagers 1
6 Einlassöffnung
6a Einlassöffnung
7 erster zylindrischer Zwischenabschnitt
8 erster Einlassbereich
9 Stirnfläche des Lagerrings 5
10 zweiter zylindrischer Zwischenabschnitt
11 Auslassbereich
12 dritter zylindrischer Zwischenabschnitt
13 zweiter Einlassbereich
14 vierter zylindrischer Zwischenabschnitt
15 fünfter zylindrischer Zwischenabschnitt
16 Ausströmöffnung
17 Lagerspalt des Lagers 1
18 weiterer Lagerring des Lagers 1
19 innere Mantelfläche des Korpus des Rotationsabscheiders 20 erste Wandfläche des Auslassbereiches 11
21 zweite Wandfläche des Auslassbereiches 11
22 Auslassöffnung
23 Stirnfläche des Rotationsabscheiders 2
24 äußere Mantelfläche des Rotationsabscheiders 2a, 2b 25 Wandfläche der Lageraufnahme

Claims

Patentansprüche
1. Lageranordnung für ein mediengeschmiertes Lager (1), insbesondere für ein mediengeschmiertes Wälzlager, umfassend
ein Lager (1), und
einen dem Lager (1) einströmseitig vorgeschalteten Rotationsabscheider (2) zum Entfernen von Partikeln aus dem Schmiermedium,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rotationsabscheider (2) als von dem Lager (1) getrennt aus- gebildete bauliche Einheit ausgebildet ist, die unmittelbar an dem Lager (1) angeordnet ist.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Einlassöffnung (6) des Rotationsabscheiders (2) zu einer Aus- lassöffnung des Rotationsabscheiders (2) radial versetzt angeordnet ist.
3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlassbereich (8, 13) des Rotationsabscheiders (2) als sich im wesentlichen radial erstreckende Bohrung ausgebildet ist.
4. Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sich radial erstreckende Bohrung von der Drehachse weg konisch zuläuft.
5. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlassbereich (8) des Rotationsabscheiders (2a, 2b) als unter einem Winkel zu der Drehachse gerichtete Bohrung ausgebildet ist.
6. Lageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung von der Drehachse weg sich verjüngt.
7. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser eines Auslassbereiches (11) des Ro- tationsabscheiders (2) mit zunehmenden Abstand von dem Lager (1) zunimmt.
8. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Korpus des Rotationsabscheiders (2; 2a, 2b) ein Stahl, insbesondere ein korrosionsfester Stahl, ist.
9. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsabscheider (2; 2a, 2b) ein im wesentlichen kreisringförmiges Korpus umfasst.
10. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Rotationsabscheider (2a) und ein zweiter Rotationsabscheider (2b) vorgesehen ist, wobei der zweite Rotationsabscheider (2b) dem ersten Rotationsabscheider (2a) strömungsmäßig nachgeschaltet ist und der zweite Rotationsabscheider (2b) dem Lager (1) strömungsmäßig vorgeschaltet ist.
11. Rotationsabscheider für ein mediengeschmiertes Lager, insbesondere ein mediengeschmiertes Wälzlager, wobei der Rotationsabscheider als von dem Lager (1) baulich getrennte Einheit ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsabscheider die Merkmale von einem der Ansprüche 2 bis 9 aufweist.
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