DE2632977C3 - Kühlvorrichtung zur Absenkung der Öltemperatur von ölgeschmierten Dämpfungslagern - Google Patents
Kühlvorrichtung zur Absenkung der Öltemperatur von ölgeschmierten DämpfungslagernInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung zur Absenkung der Öltemperatur von ölgeschmierten
Dämpfungslagern, bei denen das Lager in einem das Schmieröl aufnehmenden und in eine Dämpfungsflüssigkeit
eintauchenden Dämpferkörper angeordnet ist, der elastisch an einem Gehäuse des Dämpfungslagers
angekoppelt ist.
Bei Gleit-, Spurlagern sowie anderweitigen mechanischen Lagern stellt die Erwärmung des Schmieröles, die
infolge der Reibung zwischen den relativ zueinander bewegten Teilen an der Lagerstelle erzeugt wird,
oftmals ein Problem dar. Zumal die Schmieröle schlechte Wärmeleiter sind, staut sich die Wärme
gewissermaßen um das Lager, was zur frühzeitigen Zerstörung des Lagers führt. Auch können die
Öldämpfe in vielen Fällen unerwünschte Nebenwirkungen hervorrufen, wie z. B. eine Vermischung der
öldämpfe mit Strömungsmedien bei Strömungsmaschinen,
öldämpfe können auch bei im Vakuum betriebenen Drehkörpern nachteilige Folgen verursachen, wenn sie
in den evakuierten Raum eindringen.
Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art ist der Dämpferkörper topfförmig
ausgebildet und mit einem Schmieröl gefüllt, in dem den Rotor tragende Kugellager eingetaucht sind. Von der
Außenseite ist der Dämpferkörper von einer Dämp- -, fungsflüssigkeit umgeben und über elastische Abdichtungsringe
am Lagergehäuse angekoppelt (DE-PS 5 04 790).
Die Dämpfungseigenschaften von Lagert der bekannten Art sind verhältnismäßig gut, jedoch weisen sie
ίο eine unzulängliche Abkühlung des Schmieröls auf. Die Wärmeleitfähigkeit der Dämpfungsflüssigkeit reicht in
vielen Fällen nicht aus, um die erzeugte Reibungswärme ausreichend abzuleiten, so daß der Hauptanteil der
Wärmeenergie dem Rotor selber zugeführt wird, was ti oft unerwünscht ist.
Bekannte Methoden zur Kühlung des Schmieröls durch einen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf, entweder
des Schmieröles selber (DE-PS 5 04 790) oder mittels eines gesonderten Kühlmitteikreislaufes (DE-PS
5 83 022) sind fertigungstechnisch sehr aufwendig.
Zur Ableitung der im Rotor, insbesondere an der Lagerstelle angestauten Wärme ist es bekannt, die
Rotorstelle mit einer Aluminiumscheibe zu verbinden (DE-GM 19 61 592). Eine derartige Lösung ist insbesondere
bei sehr schnell rotierenden Zentrifugen unbrauchbar, zumal sie eine Mehrbelastung für das Rotationssystem
darstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln,
jo die einfach herzustellen ist und trotzdem eine gute Kühlung des Schmieröles auch bei langzeitig betriebenen
Drehkörpern sicherstellt.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Kühlvorrichtung gelöst, die aus einem aus wärmeleitendem
J5 Material bestehenden rotationssymmetrischen Kühlelement
besteht, das mit dem Gehäuse des Dämpfungslagers in wärmeleitender Verbindung steht, und dadurch,
daß das Kühlelement sich voin Gehäuse aus über den Dämpferkörper, ohne ihn zu oorühren, und den
Schmierölraum im Dämpferkörper im wesentlichen abdeckend erstreckt und in das Schmieröl eintaucht.
Ein derartiges Element, das beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium sein kann, kann leicht durch entsprechende
Formgebung der entsprechenden Lagerausführung angepaßt werden, derart, daß weder der
Raumbedarf noch die Ausführung beispielsweise eines bereits bestandenen Lagers verändert zu werden
braucht.
Solche Formteile lassen sich leicht herstellen und so ohne großen Aufwand beispielsweise auf Gehäuseteile
aufschweißen.
Die Wärmeübertragung kann erfindungsgemäß mittels spezieller Konturen, wie Schlitze, Gewinde
und/oder Bohrungen etc., die die Kontaktfläche zwischen dem Öl und dem Kühlelement vergrößern,
besonders günstig beeinfluß werden.
Es ist auch vorteilhaft, daß die durch beispielsweise
eine Lagerspindel angetriebene Ölbewegung zur Wärmeübertragung genutzt wird. Hierzu sieht die Erfindung
M) vor, daß das Kühlelement die Lagerstelle umgibt und
mit Strömungslenkenden Schlitzen oder Bohrungen versehen ist.
Hierdurch kann die ölströmung entsprechend gcrich
let und damit sowohl der Wärmeübergang als auch die Ölzufuhr am Gleitlager optimal beeinflußt werden.
Das erfindungsgemäße Kühlelement hat weiterhin den Vorteil, daß es durch seine Formgebung gleichzeitig
als Abdeckung des ölgefüllten Raumes ausgenützt wird.
um die in den Raum des Drehkörpers durchdringende ölabdampfmenge zu reduzieren.
Das Austreten von öldämpfen aus dem Lagerraum
kann weiterhin reduziert werden, wenn erfindungsgemäß
das Kühlelement an der Innenseite eines die Lagerstelle bzw. den Lagerzapfenhalter umgebenden
zylindrischen Teiles mit Schraubennuten versehen ist, die in Zuisarnmenwirkung mit dem sich drehenden
Lagerzapfennalter eine Molekularpumpe bilden.
Hierdurch können die öldämpfe kontinuierlich zurück in den Lagerraum gedrückt werden, ohne daß sie
in einer nennenswerten Menge in den Drehkörperraum eindringen.
Eine weitere Verbesserung der Wärmeübertragung kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß
das Kühlelement über elastische Elemente, beispielsweise Metalldrähte oder Bänder, wärmeleitend mit dem
Traglager verbunden ist. Somit ist zusätzlich eine direkte Wärmeübertragung von der Wärmequelle an
das Kühlelement bzw. an die kühleren Gehäuseteile möglich, ohne daß die Bewegungsfreiheit des Tragiagers
nachteilig beeinflußt wird.
In vielen Fällen kann es vorkommer,, daß bei unverhoffter Zerstörung des Drehkörpers durch Splitterteile
die den Dämpfungskörper haltende Membran zerstört wird, wobei das Dämpfungsöl in den Drehkörperraum
eindringen kann. In diesen Fällen dient das erfiridungsgemäße Kühlelement auch noch als Schutzschild
zur Abdeckung der Dämpfungsvorrichtung.
Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
F i g. I und 2 zeigen je ein Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 ist ein in einem Gehäuse 10 angeordneter
Drehkörper 11 mit seinem unteren Dämpfungslager 12 dargestellt Der Drehkörper 11 stützt sich über einen
Zapfenhalter 14 und einem Lagerzapfen 15 an einem Traglager 16 ab. Mit dem Traglager 16 ist ein
Dämpferzylinder 18 starr verbunden, der einerseits in eine Dämpfungsflüssigkeit 19 eintaucht und andererseits
als Lagerträger bzw. Schmierölbehälter dient. Der Dämpfungszylinder ist mittels einer Membran 20, die
gleichzeitig als Abdichtung des Dämpfungsflüssigkeitsraumes dient, elastisch am Gehäuse 10 angekoppelt.
Es ist ferner ein Kühlelement 23 mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit vorgesehen, das im Gehäuseraum
24 des Drehkörpers U angeordnet ist und das Dämpfungslager gegenüber diesem Raum fast vollständig
abdeckt. Der Außenrand des Kühlelementes ist mit dem Gehäuse 12 verschweißt. Das Kühlelement ragt mit
einem zentrischen axialen, hohlzylindrischen Teil 25 in das Schmieröl 26 hinein und umschließt dabei den
Zapfenhalter 14, den Lagerzapfen 15 und die Lagerstelle 16,27.
Die durch Drehbewegung an der Lagerstelle 16, 27
erzeugte Reibungswärme wird an das diese Stelle umgebende öl übertragen. Deren Ableitung erfolgt
dann über das Kühlelement 23, das die Wärme schließlich auf das Gehäuse 10 überträgt. Zur Verbesserung
des Wärmeüberganges zwischen dem öl 26 und dem Kühlelement 23 ist der zylindrische Teil 25 mit
axialen Schlitzen 30 versehen, die das durch den Zapfen 15 in Bewegung gesetzte Öl optimal führen, wodurch
sowohl die Wärmeübertragung als auch die Ölzufuhr zum Lager verbessert werden kann.
Die Wärmeübertragung kann «-iiterhin durch wärmeleitende
Bänder 32 (Fig. 2) gefördert werden, die durch ihre Verbindung mit dem Traglager 16 einerseits
und dem Kühlelement 33 andererseits eine direkte und bessere Wärmeübertragung von der Lagerstelle zur
Kühlvorrichtung gewährleisten. Durch entsprechende Auslegung der Steifigkeit dieser elastischen Bänder 32
bleibt die Dämpfungseigenschaft des Lagers unbeeinflußt oder wird sogar verbessert. Die Bänder 32 können
eine die ölströmung begünstigende Kontur aufweisen und evtl. kombiniert mit Durchbrochen im zylindrischen
Teil des Kühlelements 33 eine optimale Übertragung der Reibungswärme gewährleisten.
Das Kühlelement 23 bzw. 33 dient gleichzeitig als vakuumtechnische Abdeckung und mechanische Abschirmung
des Dämpfungslagers 12. Bei der Abdeckung des Dämpferzylinders 18 wird die dem Raum 24
zugekehrte Öloberfläche und damit die ölabdampfmenge verringert.
Um das Heraustreten des innerhalb des Zylinders 25 entwickelten öldampfes zu verhindern, ist dieser
Zylinder mit Schraubennuten 35 versehen, die in Verbindung mit dem rotierenden Zapfenhalter 14 eine
Molekularpumpe bilden, die die öldämpfe wieder herunterdrückt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Kühlvorrichtung zur Absenkung der öltemperatur von ölgeschmierten Dämpfungslagern, bei
denen das Lager in einem das Schmieröl aufnehmenden und in eine Dämpfungsflüssigkeit eintauchenden
Dämpferkörper angeordnet ist, der elastisch an einem Gehäuse des Dämpfungslagers angekoppelt
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung aus einem aus wärmeleitendem
Material bestehenden rotationssymmetrischen Kühlelement (23) besteht, das mit dem Gehäuse des
Dämpfungslagers (12) in wärmeleitender Verbindung steht, und daß das Kühlelement sich vom
Gehäuse aus über den Dämpferkörper (18), ohne ihn zu berühren, und den Schmierölraum (26) im
Dämpferkörper im wesentlichen abdeckend erstreckt und in das Schmieröl eintaucht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in das Schmieröl hineinragende
Ende (25) des Kühlelementes (23) dessen Kontaktfiäche
mit dem öl vergrößernde Konturen, Schlitze (30), Gewinde und/oder Bohrungen aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement (23) die
Lagerstelle (16, 27) umgibt und mit strömungslenkenden Schlitzen oder Bohrungen versehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement
(23) ein zentrales hohlzylindrisches Teil (25) hat, an dessen Innenfläche Schraubennuten (35)
vorgesehen sind, dip in Zirimmenhang mit einem
innerhalb des Hohlzylinders (25) rotierenden Bauteil (14) zur Bildung einer Molekuhrpumpe dienen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement
(23) elastische Elemente (32) aufweist, die für eine wärmeleitende Verbindung des Kühlelementes
mit dem Traglager (16) sorgen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (32) Metalldrähte
oder Bänder sind.
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