DE1088769B - Schmiervorrichtung fuer die Lager einer in einem Gehaeuse umlaufenden Welle - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung für Lager einer in einem Gehäuse umlaufenden Welle. Es ist bekannt, zur Schmierung der Welle einer mit hohen Geschwindigkeiten umlaufenden Maschine, z. B. einer Turbine, in dem Lagergehäuse einen Schmiermittelbehälter vorzusehen und aus ihm das Schmiermittel mittels einer Pumpe den Lagern zuzuführen. Bekannte Einrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß sie nur in einer bestimmten Lage betriebssicher arbeiten. Befindet sich also die zu schmierende Welle z. B. in einer Maschine, die sich im Raum dreht, beispielsweise in einer in einem Flugzeug od. dgl. angeordneten Turbine, so besteht die Möglichkeit, daß die Maschine auch in anderer als in vertikaler Stellung zu arbeiten hat. In diesem Fall versagen die bekannten Schmiereinrichtungen, da bei ihnen die richtige Zuführung des Schmiermittels zu den Lagern davon abhängig ist, daß es den Schmierstellen ungehindert zufließen kann.

Andererseits reicht die Verwendung dochtartiger Zuführungsmittel, auch wenn sie in dem Schmiermittelbehälter so angeordnet sind, daß sie die Maschinenwelle ringförmig umgeben, nicht aus, um eine unter allen Umständen zuverlässige Lagerschmierung zu gewährleisten; denn solche Dochtschmierungen sind einerseits nicht in der Lage, den bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Maschine entsprechend großen Schmiermittelbedarf zu befriedigen, und sind überdies der Gefahr ausgesetzt, bei hohen Betriebstemperaturen zu versagen, nämlich zu verkohlen oder gar zu verbrennen.

Diese Nachteile bzw. Mängel werden bei einer Schmiereinrichtung der erörterten Art vermieden, wenn diese erfindungsgemäß mit einem an sich bekannten, die Maschinenwelle ringförmig umgebenden Behälter für das Schmiermittel versehen ist, in dem sich ein gleichfalls ringförmiges, die Welle umgebendes Aufnahmeglied für Schmiermittel befindet, welchem die Pumpe das den Lagern zuzuführende Schmiermittel entnimmt. Eine solche Schmiervorrichtung ist unabhängig von der jeweiligen Lage der Maschinenwelle bzw. ihrer Lager stets imstande, eine für alle Umlaufgeschwindigkeiten ausreichende Schmiermittelmenge den Wellenlagern zuzuführen, ohne daß die Gefahr bestehen würde, daß die Betriebssicherheit der Einrichtung durch hohe Temperaturen beeinträchtigt wird. Der Erfolg beruht auf dem Umstand, daß das von der Pumpe den Lagern zugeführte Schmiermittel ihr nicht in natürlichem Gefälle zufließt, sondern von der Pumpe dem ringförmigen, in allen Lagen der Einrichtung mit Schmiermittel gefüllten Aufnahmeglied entnommen wird.

Zweckmäßig besteht das erwähnte Aufnahmeglied aus porösem, z. B. gesintertem Baustoff.

Schmiervorrichtung

für die Lager einer in einem Gehäuse

umlaufenden Welle

Anmelder:

The Garrett Corporation,
Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,.
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. August 1957

John William Meermans, North Hollywood, Calif.

(V. St Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels hervor.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine mit der Erfindung ausgestattete und von einer Turbine angetriebene Umwälzvorrichtung;

Fig. 2 und 3 zeigen Schnitte nach den Linien 2-2 bzw. 3-3 der Fig I.

Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Umwälzeinrichtung treibt ein Turbinenrad 10 ein Umlaufgebläse 11 an, wobei das Turbinenrad und das Gebläse an entgegengesetzten Enden einer Welle 12 angeordnet sind, die in Lagern 13 und 14 ruht. Das Turbinenrad 10 und das Gebläse 11 sind in geeigneter Weise auf den Enden der Welle 12 befestigt, beispielsweise mit Hilfe von Muttern 15 und 16, die gleichzeitig die Innenlaufringe der Kugellager 13 und 14 gegen nach außen vorspringende Schulteransätze der Welle pressen. Die Außenlauf ringe der Kugellager 13 und* 14 sitzen in einem rohrförmigen Lagerträger 20, dessen linkes Ende von dem Teil 21 des Gehäuses getragen wird, während das rechte Ende einen Flansch aufweist, der mit dem Abschnitt 22 des Gehäuses durch Schrauben verbunden ist. Der Lagerträger ist mit dem Abschnitt 21 des Gehäuses in geeigneter, in der Zeichnung nicht veranschaulichter Weise fest verbunden. Die beiden Außenlaufringe der Kugellager 13 und 14 werden durch zwei Hülsen 24 und eine zwischen diesen an-

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geordnete Abstandhülse 72 im Abstand voneinander fördert. Sie besteht aus einem Pumpenkörper 62, in gehalten. Zwischen den Hülsen 24 befindet sich eine den eine Einlaßdüse 61 eingeschraubt oder in anderer Feder 25, die in axialer Richtung einen Druck auf die Weise befestigt ist. Der Innenraum 53 des hohlen Auf-Lager ausübt. nahmegliedes 50 für das Schmiermittel steht mit der

Das Gebläse 11 ist gegenüber den Lagern durch eine 5 Ansaugöffnung der Spritzpumpe 60 durch einen Kanal

Labyrinthdichtung 30 isoliert. An dem einen Ende des 54 in Verbindung; dieser Kanal befindet sich in dem

rotierenden Teiles der Labyrinthdichtung 30 befindet Aufnahmeglied und steht mit einem horizontalen

sich eine radial nach außen ragende Fangscheibe 32 Kanal 55 in Verbindung, der sich in dem Pumpen-

od. dgl., mit deren Hilfe das Schmiermittel vom Lager körper 62 befindet (vgl. Fig. 2). Die Spritzdüse 61

13 durch einen Kanal 36 in einen Schmiermittelvor- io weist einen axialen Kanal 63 auf und ist auf eine im

ratsbehälter bzw. Sumpf 34 zurückgeführt wird, der Pumpenkörper vorgesehene Mündung 64 gerichtet,

in dem Gehäuse liegt und die umlaufenden Teil um- Diese Mündung führt in einen Auslaßkanal 65 im

schließt. Eine entsprechende Labyrinthdichtung 31 mit oberen Teil des Pumpenkörpers. Das obere Ende des

Fangscheibe 33 und Kanal 37 ist auch an dem anderen Pumpenkörpers ist mit Gewinde in einer Öffnung 66

Ende der Welle vorgesehen, um das Turbinenrad 10 15 befestigt, die sich in der Seitenwand des Lagerträgers

gegenüber den Lagern abzuschirmen. 20 befindet. Zwischen dem Ende der Spritzpumpe und

Vor dem Turbinenrad 10 befindet sich der Einlaß der äußeren Umfläche des Lagerträgers liegt eine

35, der an dem Gehäuseteil 22 befestigt ist. Außerdem Dichtung 70, so daß diese beiden Teile fiüssigkeits-

befindet sich hier ein ringförmiger Auslaß 40, der dicht miteinander verbunden sind,

einen Teil des Endabschnittes der Turbineneinheit 20 Die öffnung 66 im Lagerträger steht mit einer

bildet. Das Gebläse weist einen ringförmigen Einlaß Längsnut 71 in Verbindung, die am äußeren Umfang

41 auf, der in dem Gehäuseteil 21 liegt. Die Auslaß- der mittleren Abstandshülse 72 vorgesehen ist. Die

leitung des Gebläses ist mit 42 bezeichnet. beiden Enden dieser mittleren Abstandshülse 72 ragen

Die Schmiervorrichtung der Anlage besteht im in ringförmige Aussparungen 73 hinein, die in den bewesentlichen aus einem hohlen, kapillarartig wirken- 25 nachbarten Enden der Abstandshülsen 24 vorgesehen den filterähnlichen Aufnahmeglied 50 für das Schmier- sind. Das überlappende Zusammenwirken zwischen mittel, das derart in'dem Gehäuse angeordnet ist, daß den Enden der mittleren und der äußeren Abstandses die äußere Fläche des Lagerträgers 20 am inneren hülsen dient dazu, ein Entweichen von Schmiermittel Umfang des Vorratsbehälters 34 umgibt. Das Auf- und Luft zu verhindern für den Fall, daß die Feder 25 nahmeglied ist durch Schrauben 51 an einem Flansch 30 die Abstandshülsen 24 etwas verstellt,
befestigt, der am Lagerträger 20 sitzt. Dieses Auf- Die Längsnut 71 in der mittleren Abstandshülse 72 nahmeglied für das Schmiermittel kann aus beliebigem steht mit einer ringförmigen Kammer 74 in Verbinporösem Baustoff bestehen, wie beispielsweise aus ge- dung, die je an einem Ende der seitlichen Abstandssinterter Bronze, die eine geeignete Kapillarwirkung hülsen 24 vorgesehen ist, wie dies aus Fig. 3 zu erbesitzt. Es können aber auch andere poröse Baustoffe 35 kennen ist. Die Ringkammern 74 stehen mit am Umverwendet werden, soweit sie gute Kapillareigenschaf- fang verteilt angeordneten öffnungen bzw. Düsen 75 ten besitzen, wie beispielsweise Filz oder andere orga- in Verbindung, die in den Abstandshülsen 24 vorgenische Stoffe. Die Wahl des Materials hängt von der sehen sind und radial nach innen gerichtet sind, so daß jeweils zu berücksichtigenden Temperatur und an- sie das von der Pumpe geförderte Gemisch aus deren in Betracht kommenden Faktoren ab. Ist das 40 Schmiermittel und Luft gegen die Lager 13 und 14 zur Anwendung gelangende Material nicht steif genug, richten.

um formbeständig zu sein, so ist es notwendig, einen Der Einlaß der Spritzpumpe 60 steht mit einer

entsprechenden Träger vorzusehen oder das Material öffnung 80 in Verbindung,* die in dem Teil 22 des

durch andere Mittel zu versteifen, beispielsweise mit Gehäuses liegt; die Verbindung wird durch einen

Hilfe einer im Innern des Aufnahmegliedes vorzu- 45 Kanal 81 hergestellt, der in dem Lagerträger 20 und

sehenden Wendelfeder. dem Gehäuseteil 22 verläuft. Die öffnung 80 ist

Infolge seiner Kapillarwirkung wird das Aufnahme- zweckmäßig mit einem Filter 82 ausgestattet, so daß

glied Schmiermittel zu der noch zu beschreibenden Fremdkörper aufgefangen werden, die sich in der aus

Pumpe fördern, und zwar unabhängig von den Be- der Turbine abgezweigten Luft befinden. Sie muß

triebsverhältnissen der Turbinenanlage; Voraus- 50 oberhalb des normalen im Sumpf 34 herrschenden

Setzung ist nur, daß ein Teil des Aufnahmegliedes mit Schmiermittelpegels liegen, damit vermieden ist, daß

dem im Vorratsbehälter 34 befindlichen Schmiermittel Schmiermittel in die Turbinenanlage gelangt, wenn

in Berührung steht. In gewissen Fällen kann diese die Anlage abgeschaltet wird.

Kapillarwirkung ausreichen, um das Aufnahmeglied Das Innere des Lagerträgers 20 zwischen den vollständig mit dem flüssigen Schmiermittel anzu- 55 Labyrinthdichtungen 30 und 31 steht mit der Außenfüllen. Dies hängt auch ab von der Größe des Auf- luft durch einen radial gerichteten Kanal 90 und einen nahmegliedes und der Saugkraft der Pumpe. Das in Längskanal 91 in Verbindung, die beide im Innern der dem Vorratsbehälter 34 befindliche Schmiermittel Welle 12 liegen; außerdem wird die Verbindung herkann entweder in flüssiger Form vorhanden sein oder gestellt durch einen in einer Abstandsscheibe 93 voraus einer scjimiermittelgetränkten Packung bestehen. 60 gesehenen radial gerichteten Kanal 92. In dem radialen Bei Verwendung einer mit Schmiermittel getränkten Kanal 90 entsteht eine so starke Fliehkraft, daß das Packung ist es möglich, eine größere Schmiermittel- Schmiermittel von der Luft getrennt wird; dennoch menge in der Einheit unterzubringen, als es möglich wird infolge der Differenz der radialen Längen der ist, wenn mit flüssigem Schmiermittel gearbeitet wird; beiden Radialkanäle 90 und 92 der Lagerträger 20 denn der Flüssigkeitsspiegel muß unterhalb der 65 entlüftet. Die durch den Kanal 92 abgeführte Luft äußeren Umfangsfläche des Lagerträgers 20 gehalten tritt durch einen im Abschnitt 21 des Gehäuses vorgewerden. sehenen Kanal 94 in die die Anlage umgebende

Das Schmiermittel wird von dem Aufnahmeglied Außenluft.

50 mit Hilfe einer durch Preßluft betriebenen ejektor- Wird die vorbeschriebene Anlage in Betrieb gesetzt

artig arbeitenden Spritzpumpe 60 zu den Lagern ge- 70 und Druckluft dem Einlaß 35 der Turbine zugeführt,

so gelangt auch Druckluft durch die Öffnung 80 und den Kanal 81 in die Düse 61 der Spritzpumpe 60 und tritt aus dieser Düse aus; dabei wird in den Kanälen 54 und 55 ein Unterdruck erzeugt, der Schmiermittel aus dem Innenraum 53 des Aufnahmegliedes 50 ansaugt.

Da das Schmiermittel durch Kapillarwirkung durch die porösen Wandungen des Aufnahmegliedes 50 hindurchtritt und in diesen ansteigt, werden die Wandungen dieses Teiles immer von dem Schmiermittel feucht gehalten. Dieses Schmiermittel gelangt infolge der Luftströmung bereits in Form einer nebelartigen Mischung aus Luft und Schmiermittel durch die Kanäle 54 und 55 zur Spritzpumpe 60. Die aus der Düsenmündung 61 der Spritzpumpe austretende Druckluft verläßt die Düsenmündung mit hoher Geschwindigkeit und reißt den aus Luft und Schmiermittel bestehenden, die Düsenmündung umgebenden Nebel in die Auslaßmündung 64 der Spritzpumpe; hier mischt sich dieser Luft-Schmiermittel-Nebel mit der Druckluft, wobei das Schmiermittel zu feinster Verteilung zerstäubt wird. Diese Mischung aus Schmiermittel und Luft gelangt dann aus der Mündung 65 der Spritzpumpe in den Längskanal 71 und teilt sich dort, wobei je eine Hälfte der Gesamtmenge ^a5 jedem der beiden Lager zugeführt wird; dies geschieht mit Hilfe der Ringkanäle 74, die in den Abstandsstücken 24 vorgesehen sind; die Mischung gelangt zu den Düsen 75, die sie gegen die Lager 13 und 14 richten.

Die beschriebene Anlage hat den Vorteil, daß das Arbeitsmittel zum Antrieb der Turbine auch die Schmiervorrichtung betreibt. Da die Turbinenanlage mit Druckluft arbeitet, ist es möglich, die Mischung aus Druckluft und Schmiermittel unmittelbar auf die Lager zu richten; dabei werden die Lager gleichzeitig geschmiert und gekühlt. Das Aufnahmeglied 50 sondert nicht nur Fremdstoffe und Wasser von dem Schmiermittel ab, sondern dient infolge seiner großen Kapillarwirkung auch als Fördermittel zum Transport von Schmiermittel aus dem Vorratsbehälter zum Saugeinlaß der Spritzpumpe 60, und zwar unabhängig von dem Betriebszustand der Turbine, vorausgesetzt, daß wenigstens ein Teil des Aufnahmegliedes mit dem Schmiermittel im Vorratsbehälter in Berührung steht.

Das neue Schmiersystem ist gegenüber Temperaturänderungen im wesentlichen unempfindlich und gewährleistet eine hinreichende ölzufuhr sowohl bei sehr hohen Temperaturen, bei welchen Dochte zu verkohlen drohen, als auch bei sehr niedrigen Temperaturen, bei welchen Dochte ihre Wirkung nicht ausüben können, wegen des Dickwerdens des Öles. Ein Schmiersystem nach der Erfindung ist mit Erfolg in Betrieb gehalten worden bei Schmiermitteltemperaturen, die zwischen —43 und +166° C lagen. Da bei dem Schmiermittelsystem nach der Erfindung kein Teil die Turbinenwelle berührt, ist es von den Drehbewegungen dieser Welle völlig unabhängig.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schmiervorrichtung für die Lager einer in einem Gehäuse umlaufenden Welle, bei welcher sich das Schmiermittel in einem im Gehäuse vorgesehenen Behälter befindet und durch eine Pumpe aus dem Behälter den Lagern zugeführt wird, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten, die Welle (12) ringförmig umgebenden Schmiermittelbehälter (34), in dem sich ein gleichfalls ringförmiges, die Welle umgebendes Aufnahmeglied (50) für Schmiermittel befindet, welchem die Pumpe (60) das den Lagern zuzuführende Schmiermittel entnimmt.

2. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeglied (50) am äußeren Umfang des Vorratsbehälters (34) vorgesehen ist.

3. Schmiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeglied (50) in an sich bekannter Weise aus porösem Baustoff mit guter Kapillarwirkung besteht.

4. Schmiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeglied (50) in an sich bekannter Weise aus gesintertem Baustoff besteht.

5. Schmiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe in an sich bekannter Weise als ejektorartig arbeitende Spritzpumpe (60) ausgebildet ist.

6. Schmiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle eine Turbinenwelle ist und die Spritzpumpe mit dem Arbeitsmittel der Turbine betrieben wird.

7. Schmiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Turbine und Spritzpumpe mit Druckluft antreibbar sind.

8. Schmiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für eine in voneinander getrennt angeordneten Lagern ruhende Welle, die von einem rohrförmigen Lagerträger umgeben ist, welcher an seinen Enden jenseits -der Lager Abdichtungen gegenüber der Welle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Lagerträgers (20) mit der das Gehäuse umgebenden Außenluft in Verbindung steht.

9. Schmiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel in dem Lagerträger (20) von der Luft getrennt, diese Luft der die Turbine umgebenden Außenluft zugeführt und das Schmiermittel in den Vorratsbehälter (34) zurückgeleitet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 086 521;
belgische Patentschrift Nr. 532 780;
britische Patentschriften Nr. 658 044, 727 973;
USA.-Patentschriften Nr. 2664323, 2 762 664,
800 373.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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