DE2226921C3

DE2226921C3 - Anordnung zum Schmieren der Lager einer Zwischenwelle

Info

Publication number: DE2226921C3
Application number: DE2226921A
Authority: DE
Inventors: Forrest Thomson Glasgow Schottland Randell (Grossbritannien)
Original assignee: WEIR PUMPS Ltd GLASGOW SCHOTTLAND (GROSSBRITANNIEN)
Current assignee: WEIR PUMPS Ltd GLASGOW SCHOTTLAND (GROSSBRITANNIEN)
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1972-06-02
Publication date: 1975-06-12
Also published as: CA959431A; AU442804B2; FR2141755B1; BE784300A; DE2226921B2; US3786901A; GB1360489A; AU4301672A; NL7207622A; DE2226921A1; FR2141755A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schmieren der in einem Gehäuse angeordneten oberen und unteren Lager einer Zwischenwelle, welche die Rotoren zweier vertikal ausgerichteter Rotationsmaschinen so miteinander verbindet, mit einer Schmiermittelkammer, In der mindestens das eine der unteren Lager in Schmiermittel eingetaucht ist, einer drehzahlabhängigen Schmierpumpe, deren Einlaß mit dem unteren Teil ier Schmiermittelkammer in Verbindung steht und defen Auslaß mit den Lagern verbunden ist, sowie mit •iner vom oberen Lager zum unteren Teil der Schmier-Hittelkammer führenden Rückführungsleitung.

Bei der Lagerung der Welle eines schweren Gebläselaufrades ist es bekannt, im unteren Bereich des Lagergehäuses e>n Tauchbad vorzusehen, in das das untere Wellenlager ständig eingetaucht ist. Das obere Wellenlager liegt außerhalb des Tauchbades und wird direkt geschmiert, d. h. von einer in dem Tauchbad angeordneten Schmiermittelpumpe wird über Leitungen öl zu dem oberen Lager gepumpt. Der Rücklauf in das Tauchbad erfolgt über eine von dem oberen Lager ausgehende Rücklaufleitung. Das Tauchbad kann an einen

ölkühler angeschlossen sein (US-PS 2 393 808 und US-PS 2 400 711).

Auch bei Kesselwasser-Speisepumpen, wie sie in Schiffen eingesetzt werden, wird normalerweise das obere Lager über eine Schmiermittel-Druckleitung geschmiert, während die unteren Lager in einem Tauchbad laufen.

Es ist bekannt, daß Axial-Drucklager, wenn sie durch Tauchschmierung geschmiert werden, infolge ihrer großen Radialabmessungen relativ große Leistungsverluste hervorrufen. Eine Schmierung derartiger Axial-Drucklager ausschließlich über Druckleitungen ist aber problematisch, weil besondere Vorkehrungen dafür getroffen werden müssen, daß bereits beim Anlaufen der Maschine genügend Schmiermittel vorhanden ist, um die hohen Axialkräfte aufzunehmen. Dies gilt auch für den Fall eventueller Störungen oder Leitungsunterbrechungen. Bei einem Ausfall der Schmiermittelzufuhr zu dem Lager ist die Maschine in hohem Maße gefährdet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum Schmieren der Lager einer Zwischenwelle zwischen zwei senkrecht ausgerichteten Rotationsmaschinen zu schaffen, die sicherstellt daß sowohl bei Anlauf als auch bei Störungen und während des Betriebes eine ausreichende Schmierung der Lager vorhanden ist, während mindestens eines der Lager, das bei Tauchschmierung eine relativ hohe Verlustleistung fordert während des normalen Maschinenlaufes mit direkter Schmierung betrieben wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Schmiermittelkammer in einen die unteren Lager und einen das obere Lager aufnehmenden unteren bzw. oberen Raum sowie einen zwischen diesen Räumen angeordneten Speicherraum unterteilt ist, wobei der obere Raum und der Speicherraum durch eine Leitung in Verbindung stehen und der zum unteren Rand führende Auslaß durch eine Steuereinrichtung gesteuert ist die bei Stillstand der Welle den Auslaß öffnet so daß die unteren Lager in Schmiermittel eingetaucht sind und ab einer bestimmten Drehzahl diesen verschließt so daß nur noch eines der unteren Lager in Schmiermittel eintaucht.

Mit der Erfindung erreicht man den Vorteil, daß von den beiden unteren Lagern das obere, bei dem es sich in der Regel um ein Axial-Drucklager handelt durch Tauchschmierung geschmiert wird, wenn die Zwischenwelle im Stillstand ist oder mit ganz niedriger Drehzahl läuft. Wird dagegen mit höherer Drehzahl gearbeitet, dann wird der Pegel des Tauchbades absichtlich gesenkt so daß das genannte Lager nicht mehr eintaucht und statt dessen durch direkte Schmierung über eine Druckleitung geschmiert wird. Dadurch erreicht man, daß die durch die Schmierung hervorgerufenen Leistungsverluste bei normaler Maschinendrehzahl so gering wie möglich gehalten werden. Bei zu geringer Maschinendrehzahl nimmt man dagegen höhere Leistungsverluste an den Lagern in Kauf, um sicherzustellen, daß eine Schmierung gerade auch unter solchen Bedingungen gewährleistet ist. Dies gilt insbesondere für das Anfahren der Maschine, jedoch auch für den Fall, daß Störungen irgendwelcher Art auftreten, die eine Herabsetzung der Maschinengeschwindigkeit erfordern oder auch für Leitungsbrüche.

Die Steuereinrichtung arbeitet zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von dem Schmiermitteldruck in der Druckleitung. Dieser Schmiermitteldruck kann durch eine von der Zwischenwelle angetriebene Pumpe erzeugt werden. Ist die Rotationseeschwindiekeit der

I.

Zwischenwelle groß genug, um eine direkte Schmierung zu erlauben, dann ist auch der von der Pumpe erzeugte Druck ausreichend groß, um die Steuereinrichtung zum Durchschalten zu bringen. Beim Durchschalten wird der Auslaß des Speicherraumes verschlossen, so daß der Speicherraum sich mit Schmierflüssigkeit füllt Diese Schmierflüssigkeit wird aus dem eigentlichen Schmiermittelumlauf herausgenommen, so daß der Pegel an mindestens einem Lager sinkt Gleichzeitig ist aber sichergestellt daß die Schmiermittelzufuhr über die Druckleitungen funktioniert und daß die direkte Schmierung voll eingesetzt hat

Nach dem Vollaufen des Speicherraumes fließt die weiter über die obere Druckleitung zugeführte Schmierflüssigkeit durch ein Rohr, das einen Überlauf bildet in den unteren Raum zurück. Auf diese Weise ist sichergestellt daß dem Schmiermittelumlauf keinesfalls mehr Schmierflüssigkeit entzogen wird, als der Speicherraum aufzunehmen vermag. Ist der Speicherraum gefüllt, dann erfolgt abermals ein kontinuierlicher Schmiermittelumlauf, jedoch von nun ab mit einer verringerten Schmiermittelmenge.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in der zu dem oberen Raum führenden Druckleitung ein Rückschlagventil angeordnet sein. Dieses sorgt dafür, daß bei einem Abfall des Schmiermitteldruckes ein Schmiermittelrücklauf von dem oberen Lager zur Pumpe stattfindet Das Rückschlagventil stellt sicher, daß das obere Lager stets in ein Tauchbad ausläuft.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung näher erläutert

In der Zeichnung ist eine Anordnung zum Schmieren der Lager einer Zwischenwelle schematisch im Längsschnitt dargestellt Es handelt sich dabei um eine Zwischenwelle, an deren unteres Ende z. B. eine Antriebsmaschine in Form einer Turbine angeschlossen sein kann, während an das obere Ende z. B. die Kesselwasser-Speisepumpe für den Kessel eines Schiffes angeschlossen ist.

Die Schmiermittelkammer ist in einen oberen Raum 8 und einen unteren Raum 9 unterteilt. Durch beide Räume geht die Zwischenwelle 5 hindurch. Die Räume 8, 9, die entsprechend der vertikalen ^richtung der Zwischenwelle 5 übereinander angeou'net sind, sind durch eine Zwischenkammer 13 voneinander getrennt.

In dem unteren Raum 9 ist ein Gehäuse 20 in Form einer aufrecht stehenden Hülse 19 vorgesehen. Das Gehäuse 20 erstreckt sich von der Bodenwand bis zur oberen Wand 7 B des Raumes 9. Es besitzt horizontale so Trennwände 20/4 und 200, so daß es in ei.t oberes Gehäuseteil, ein mittleres Gehäuseteil und ein unteres Gehäuseteil unterteilt ist. Im unteren Gehäuseteil befindet sich ein Gleitlager 26, das die Zwischenwelle 5 radial positioniert. Das mittlere Gehäuseteil dient als Pumpe und enthält einen an der Zwischenwelle 5 befestigten und mit dieser rotierenden Axialschraubenrotor 27. Am Boden des mittleren Gehäuseteiles befindet sich ein Einlaß 28, während der Pumpenauslaß im oberen Bereich angeordnet ist. Nach unten hin ist das Gehäuse 20 mit einer (nicht dargestellten) Wellendichtung gegenüber der Zwischenwelle 5 abgedichtet.

Im Inneren des oberen Raumes 8 ist das obere Lager 18 in einer Hülse 15 angeordnet, die ein Lagergehäuse 16 bildet und unmittelbar unterhalb des Lagers 18 einen Zwischenboden aufweist. An seinem oberen Ende ist das Lagergehäuse 16 mit einem Überlauf 38 verbunden, durch den hindurch das öl in den oberen Raum 8 über

Der Pumpenauslaß 29 ist über eine Druckleitung 32 mit dem Einlaß eines ölkühler« 30 verbunden. Vom Auslaß des ölkühlers 30 führen zwei Druckleitungen 34 und 35 zu Schmiermitteleinlässen 36, 37A, 37B und 37, die jeweils in dem oberen Gehäuse 16 und in dem oberen und dem unteren Gehäuseteil des unteren Gehäuses 20 in Höhe der Lager 18, 25, Tß vorgesehen sind. Auf diese Weise gelangt gekühltes öl zu den Lagern. Das öl vom oberen Radial-Gleitlager 18 läuft durch den Überlauf 38 des Gehäuses 16 hindurch in den oberen Raum 8 hinein, während von dem unteren Radial-Gleitlager 26 das öl über eine öffnung 39 am unteren Ende des Gehäuses 20 in den unteren Raum 9 hinein entweicht

Infolge möglichen Ölverlustes oder infolge von Rollbewegungen des Schiffes kann sich der ölstand in dem unteren Raum leicht verändern. Das Gehäuse 20 besitzt in einer Höhe etwa zwischen den Lagerteilen des Axial-Drucklagers 25 eine öffnung 40, an die sich ein abwärtsgerichteter Rohrstutzen anschließt Durch die öffnung 40 hindurch kann öl in den unteren Raum 9 abfließen, und zwar von einem höheren Niveau aus als die Lagerteile, so daß das Lager in einem Mineralölbad läuft und daher vom ölstand in den unteren Raum 9 unter Anlauf- und Auslaufbedingungen unabhängig ist

Der Boden 7 B der Zwischenkammer 13 besitzt eine öffnung 41 für den Durchtritt von öl aus dem unteren Raum 9 heraus.

Der ölstand in dem unteren Raum 9 liegt unter normalen Laufbedingungen auf der Höhe der den oberen Gehäuseteil des Gehäuses 20 nach unten begrenzenden Trennwand 2OA Das öl wird dem Axial-Drucklager 25 über einen oberen Zweigeinlaß 37Λ und einen unteren Zweigeinlaß 37 B zugeführt und fließt durch den Auslaß 40 in einer Höhe zwischen den beiden genannten Einlassen von dem Lager ab. Diese gerichtete Schmierung bewirkt einen geringen Leistungsverlust, eine bessere Kühlung des Lagers, einen dickeren Ölfilm und höhere Sicherheit

Der Speicherraum 10Λ dient der Aufnahme derjenigen ölmenge, die sich bei normalem Maschinenlauf nicht im ölkreislauf befindet Er besitzt einen Bodenauslaß 12, der durch eine Steuereinrichtung 57 in Form eines federgespannten Kolbenventils verschließbar ist. Die Steuereinrichtung ist in Öffnungsrichtung vorgespannt und wird durch den Öldruck der zu dem oberen Lager 25 führenden Druckleitung 34, an der ein Abzweig 34A vorgesehen ist, in Schließposition gehalten.

Oberhalb des oberen Raumes S befindet sich ein Überlaufbehälter 43, der zu dem Raum 8 hin geöffnet ist und über eine Leitung 58 mit dem Speicherraum 10/4 in Verbindung steht. Ein weiteres Rohr 59 führt von dem Überlaufbehälter 43 in den unteren Raum 9 hinein. Die Leitung 58 und das Rohr 59 enden in unterschiedlichen Höhen in dem Überlaufbehälter 43. Die Leitung 58 endet in geringerer Höhe. Das Rohr 59 mündet in einen Beruhigungsraum 9Λ hinein, der eine Verlängerung des unteren Raumes 9 bildet. Die Trennwand 60 ist als Ablenkplatte ausgebildet, um das Mitreißen von Luft zu verhindern. Die Außenwand 61 der Beruhigungskammer 9A steigt schräg nach hinten an, um das Beruhigen des Öls zu beschleunigen. Der Ablauf des Überdruckventils 51 sowie der Auslaß des Filters 50 führen durch die obere Wand 62 des Beruhigungsraumes 9A in diesen hinein.

Um zu vermeiden, daß das in das obere Gehäuse 16 hineingepumpte öl abläuft, sobald die Pumpe anhält, ist

durch ein in die Druckleitung 34 eingesetztes Rückschlagventil 52 dafür gesorgt, daß ein ölrücklauf unterbleibt.

Im folgenden sei die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung im einzelnen erläutert.

Zu Beginn des Betriebes der Vorrichtungen werden sowohl die Radiallager 18,26 als auch das oberhalb des Radiallagers 26 angeordnete Axial-Drucklager 25 geflutet. Dabei ist der Speicherraum iOA leergelaufen, wobei die Steuereinrichtung 57 den Auslaß 12 geöffnet hält Wenn der Axialschraubenrotor 27 anläuft und öl zu fördern beginnt, schließt die Steuereinrichtung 57 den Auslaß 12, und von dem oberen Raum 8 fließt öl in den Überlaufbehälter 43 hinein, um von dort über die Leitung 58 in den Speicherraum WA abzufließen. Die-

ser wird schließlich gefüllt, wonach durch das Rohr 59 weiteres öl in den Beruhigungsraum 9A abfließt.

Das Vollaufen des Speicherraumes 10Λ bewirkt, daß das öl in dem unteren Raum 9 auf den niedrigeren Stand abfällt, d. h. etwa auf die Höhe der Trennwand 2OA so daß das Axial-Drucklager 25 ausschließlich durch die durch die Einlasse 37A und 37 B zugeführte ölströmung direkt geschmiert wird.

Hält die ölpumpe an, oder tritt ein Fehler auf, beispielsweise beim Absinken des Öldrucks, so öffnet die Steuereinrichtung 57 den Auslaß 12 unter der Federwirkung, so daß öl von dem Speicherraum iOA in die untere Kammer 9 einfließt und diese füllt. Auf diese Weise wird das Axial-Drucklager 25 geflutet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 2

1. Anordnung zum Schmieren der in einem Gehäuse angeordneten oberen und unteren Lager einer Zwischenwelle, welche die Rotoren zweier vertikal ausgerichteter Rotationsmaschinen miteinander verbindet, mit einer Schmiermittelkammer, in dar mindestens das eine der unteren Lager in Schmiermittel eingetaucht ist, einer drehzahlabhängigen Schmierpumpe, deren Einlaß mit dem unteren Teil der Schmiermittelkammer in Verbindung steht und deren Auslaß mit den Lagern verbunden ist, sowie mit einer vom oberen Lager zum unteren Teil der Schmiermittelkammer führenden Rückführungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelkammer in einen die unteren Lager (25, 26) und einen das obere Lager (18) aufnehmenden unteren bzw. oberen Raum 9 bzw. 8) sowie einen zwischen diesen Räumen angeordneten Speicherraum (10/4) unterteilt ist, wobei der obere Raum und der Speicherraum durch eine Leitung (58) in Verbindung stehen und der zum unteren Raum führende Auslaß (12) durrh eine Steuereinrichtung (57) gesteuert ist, die bei Stillstand der Welle den Auslaß öffnet, so daß die unteren Lager in Schmiermittel eingetaucht sind, und ab einer bestimmten Drehzahl diesen verschließt, so daß nur noch eines der unteren Lager in Schmiermittel eintaucht

2. Anordnung zum Schmieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung

(57) in Abhängigkeit von dem Schmiermitteldruck arbeitet

3. Anordnung zum Schmieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Leitung

(58) durch ein Rohr (59) ein Überlauf gebildet ist, der in den unteren Raum (9) mündet.

4. Anordnung zum Schmieren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu dem oberen Raum (8) führenden Druckleitung (34) ein Rückschlagventil (52) angeordnet ist