DE2658409C3 - Lagerabdichtung für die Blattwinkellager einer Rotornabe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerabdichtung für in Rotorblattachsenrichtunjr hintereinander angeordnete äußere und innere Blaawinkellager einer Rotornabe, insbesondere eines Drehflügelflugzeugs, mit einer die beiden Lager miteinander verbindenden, an j eine Schmierölnachfülleinrichtung angeschlossenen Schiiiierölkammer und jeweils einem auf der der Schmierölkammer abgewandten Lagerseite angeordneten Dichtring.
Bekannte Schmiermittel-Dichtanordnungen für die

ίο Blattwinkellager von Hubschrauberrotoren arbeiten entweder mit einer Fett- oder einer ölschmierung.

Die Fettschmierung hat den Nachteil, daß das Schmierfett unter der Zentrifugalkraftwirkung der umlaufenden Rotornabe in seine Bestandteile unterschiedlichen spezifischen Gewichts aufgespalten wird und dadurch rasch seine Schmierfähigkeit verliert, so daß häufig nachgeschmiert werden muß, damit das verbrauchte Fett aus den Lagerräumen nach außen gepreßt und durch eine neue Fettfül hing ersetzt wird.

Bei bekannten Lagerabdichtungen der eingangs erwähnten Art, die mit einer ölschmierung arbeiten, zeigen sich diese Schwierigkeiten nicht, da die Schmieröle unter der Zentrifugalkraftwirkung des Rotors nicht aufgespalten werden und aus der zwischen den beiden Lagerstellen verlaufenden Schmierölkammer bzw. der Nachfülleinrichtung nur die unvermeidbaren, verhältnismäßig geringen Leckverluste an den Dichtringen ersetzt werden müssen. Hier jedoch werden die im Schmieröl vorhandenen, schwereren Schmulzpartikel, insbesondere der metallische Abrieb, aus dem inneren Blattwinkellager und der Schmierölkammer in das äußere Lager auszentrifugiert, was eine starke Verschmutzung und einen vorzeitigen Verschleiß der Lagerlaufflächen und des den Lagerraum nach außen absperrenden Dichtrings des iiiußeren Wälz- oder Gleitlagers zur Folge ha..

Demgegenüber soll erfindungsgemäß eine Lagerabdichtung der beanspruchten Art geschaffen werden, bei der ein Eindringen von .Schmutzpartikeln aus der

■Ό Schmierölkammer in das äußere Blattwinkellager unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften verhindert und dadurch eine verschleiß- und wartungsarme Funktionsweise der Lagerungen sichergestellt wird.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch

«5 eine Lagerabdichtung der beanspruchten Gattung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß an. der der Schmierölkammer zugewandten Lagerseite des äußeren Blaltwin kellagers ein dieses abdeckendes Abweiselement angeordnet und die Schmicrölkarmner mit einer dem Abweiselement benachbarten, in Richtung des inneren Blattwinkellagers geöffneten Aufniihmetasche für die unter Zentrifugalkraftwirkuni» abgeschiedenen Schmutzpartikel versehen und der zwischen dem Abweiselement und dem Didntring des äußeren Blattwinkellagers liegende Lageri'iium mit der Schmierölkammer über einen die Aufnahmetaste umgehenden Schmicrölkanal in Verbindung steht.

Bei der erfindungsgemäßen Lagerabdichtung werden die in Richtung der Blattwinkelliigerachse nach außen wandernden Schmutzpartikel von dem das äußere Blattwinkellager abdeckenden Abweiselement abgefangen und setzen sich in der daran angrenzenden Aufnahmetasche ab, ohne daß sie in den zum Lagerraum des äußeren Blaltwinkellagers führenden Schmierölkanal eindringen können. Die erfindungsgemäße Lagerabdichtung schützt nicht nur die äußere Lagerstelle wirksam vor Schmutzpartikeln, !Kindern hat auch den besonderen Effekt einer Selbstreinigung, da die

Schmutzpartikel unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft vom Schmieröl getrennt werden und sich als Rückstand in der Aufnahmetasche sammeln, ohne daß es besonderer Ölfilter oder dgl. bedarf. Außer zur Lagerabdichtung der Blattwinkellager eine.- Rotornabe eignet sich die Erfindung auch in hervorragender Weise für Anwendungsfälle, wo die ölschmierung von Gleitoder Wälzlagern in Richtung der Lagerachse zentrifugalkraftbelastet ist, also etwa zur Abdichtung der Lagerstellen einer verstellbaren Laufradbeschaufelung von Turbinen oder Verdichtern.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Abweiselement zu der daran angrenzenden Aufnahmetasche hin schräg geneigt, so daß die auf das Abweiselement auftreffenden Schmutzpartikel unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft unbehindert in die Aufnahmetasche wandern.

Ein verbesserter Schutz des Lagerraums des äußeren Blattwinkellagers gegen ein Eindringen von Schmutzpartikeln wird zweckmäßigerweise dadurch erreicht, daß das Abweiselement einen die Schmierölkammer zum Lagerraum des äußeren Blattwinkeilagers absperrenden Dichtring umfaßt und der Schmierölkanal — in Richtung auf das innere Blattwinkellager gesehen — nach der Aufnahmetasche in die Schmierölkammer mündet.

Zum Ausgleich der Leckverluste und zur ständigen Erneuerung des Schmieröls ist die Schmierölkammer vorzugsweise im Zuge eines Schmierölkreislaufs angeordnet, wobei sich die filterfreie Selbstreinigungswirkung der erfindungsgemäßen Lagerabdichtung besonders vorteilhaft erweist, wenn in dem zugeführten Schmieröl bereits aus vorgeschalteten Lagerstellen Abrieb- oder sonstige Schmutzpartikel enthalten sind. Daher ist der Schmierölkreislauf zweckmäßigerweise der Getriebeölkrcislauf des Rotors. In diesem Falle empfiehlt es sich, daß der ölkreiseinlaß im Bereich des inneren Blattwinkellagers und der Ölkreisauslaß an dem vom Abweiselement begrenzten Ende der Schmierölkammer angeordnet ist, wodurch eine gute Durchspülung des inneren Lagers und auf dem langen Weg zwischen ölkreisein- und -auslaß eine hohe Kühlwirkung erreicht und sichergestellt wird, daß nur wenig Toträume vorhanden sind, in denen sich in den Ölkreislauf nicht einbezogenes öl ansammeln kann. Zweckmäßigerweise ist die Aufnahmetasche in Radialrichtung zwischen dem Abweiselement und dem Ölkreisauslaß gelegen. Sie bildet somit eine letzte Sperre, an der der gesamte, über den Ölkreisauslaß abgezogene ölstrom vorbeigeführt und in diesem evtl. noch enthaltene Schmutzpartikel unmittelbar vor Erreichen des ölkreisauslasses abgefangen werden.

Im Hinblick auf eine einfache konstruktive Ausbildung und zur Verbesserung der Kühlwirkung ist die Schmierölkammer vorzugsweise als im wesentlichen koaxial zur Blattwinkellagerachse verlaufender Ringraum ausgebildet, und die Aufnahmetasche ist zweckmäßigerweise eine am Kammerende ausgebildete, den Lagerraum des äußeren Blattwinkellagers übergreifende Ringnut, so daß sich sämtliche, in der Schmierölkammer vorhandenen Schmutzpartikel aufgrund der Lage der Aufnahmetasche am äußeren Kammerende ungehindert in dieser absetzen und die Aufnahmetaste leicht zugänglich ist, wenn die Schmutzrückstände bei der routinemäßigen Wartung des Rotors entfernt werden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Teilschnitt einer Rotornabe längs der Blattwinkellagerachse mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lagerabdichtung;

F i g. 2 einen Ausschnitt der in F i g. 1 gezeigten Rotornabe in einer gegenüber F i g. 1 verdrehten Schnittebene zur Darstellung des Schmierölkanals; und F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. F i g. 1 zeigt eine aus einer Ober- und einer

ίο Unterplatte 4, 6 bestehende Hubschrauber-Rotornabe 2, die über einen an der Unterplatte 6 angeformten Flansch 8 an dem Gehäuse des unmittelbar unter der Unterplatte 6 liegenden Hubschraubergetriebes (nicht gezeigt) um die Rotorachse A-A drehbar gelagert ist.

Zwischen der Ober- und Unterplatte 4,6 ist eine mit der Blattwurzel IO jeweils eines der Rotorblätter starr verbundene Blattwurzelhülse 12 über eine Einstellwinkelbewegung der Blätter um die Blattwinkellagerachse B-B zulassende, innere und äußere Blattwinkellager 14, 16 in Form von in Richtung der Blattwinkeüagerachse B-B auf Abstand gehaltenen Wälzlagern drehbar abgestützt, wobei zum Ausgleich der an den Rotorblättern angreifenden Zentrifugalkräfte die Blattwurzelhülsen 12 sich diametral gegenüberliegender Rotorblätter durch zugfeste, im Bereich der Einstellwinkelbewegung jedoch torsionselastische Zugbänder 18 miteinander verbunden sind, die einen in die Blattwurzelhülse 12 eingesetzten Bolzen 20 schlaufenförmig umgreifen.

Zwischen den Blattwinkellagern 14, 16 liegt eine im wesentlichen koaxial zur Blattwinkellagerachse B-B verlaufende, die Blattwurzelhülse 12 ringförmig umgreifende Schmierölkammer 22, die durch eine die äußeren Laufringe 24, 26 der Blattwinkellager 14 bzw. 16 gegen eine Axialverschiebung sichernde, in Kammerlängsrichtung verlaufende Abstandhülse 28 unterteilt ist, welche an ihrem am äußeren Laufring 26 anliegenden Hülsenende von einer Vielzahl von Axialschlitzen 30 durchsetzt ist. Auf ihrer der Schmierölkammer 22 abgewandten Lagerseite sind die Blattwinkellager 14, 16 jeweils durch einen Dichtring 32 bzw. 34 nach außen abgedichtet.

Die Schmierölkammer 22 liegt im Zuge des Getriebeölkreislaufs und ist über einen Zulaufkanal 36 an den Schmierölsumpf des Getriebes angeschlossen.

Der Zulaufkanal 36 führt zu einer den äußeren Laufring 24 des inneren Blattwinkellagers 14 umgreifenden Ringnut 38, von der mehrere, den Laufring 24 durchsetzende Radialbohrungen 40 zwischen dem Dichtring 32 und den Wälzkörpern 42 in der Lagerraum des inneren Blattwinkellagers 14 münden. Von dort strömt das Schmieröl unter der selbstfördernden Wirkung der beim Umlauf der Rotornabe 2 erzeugten Zentrifugalkräfte an den Wälzkörpern 42 vorbei in die Schmierölkammer 22 und verläßt diese über die Axialschlitze 30 und die in der Unterplatte 6 ausgebildete Ölauslaßöffnung 44, von wo das Schmieröl auf die unmittelbar darunter liegenden Getrieberäder gespritzt und in den Schmierölsumpf des Getriebes zurückgelangt. Dabei baut sich zwischen dem äußeren Blattwinkellager 16 und der Auslaßöffnung 44 ein geschlossener ölring auf, dessen Füllhöhe H von der Lage der Auslaßöffnung 44 abhängig ist. Um das äußere Blattwinkeilager 16 vor den im Schmieröl enthaltenen, unter der Zentrifugalkraftwirkung ausgeschiedenen, schwereren Abrieb- und sonstigen Schmutzpartikeln zu schützen, ist zwischen dem äußeren und dem inneren Laufring 24, 46 des äußeren Blattwinkellagers 16 ein Abweiselement 48 in Form eines weiteren Dichtringes

angeordnet, der die Schmierölkammer 22 zum Lagerraum 50 des Blattwinkellagers 16 hin absperrt. Die im ölring auszenlrifugierten Schmutzpartikel sammeln sich in einer an das äußere Kammerende anschließenden, radial zwischen dem Dichtring 48 und der Auslaßöffnung 44 gelegenen Aufnahmetaste 52, die zum inneren Blattwinkellager 14 hin geöffnet ist und den vom Dichtring 48 begrenzten Lagerraum 50 des äußeren Blattwinkellagers 16 ringnutförmig übergreift.

Zur Schmierölversorgung des Lagerraums 50 dient ein Schmierölkanal 54 (Fig.2), der in Richtung der Blauwinkellagerachse B-B zwischen der Aufnahmetasche 52 und der Auslaßöffnung 44 radial in die Schmierölkammer 22 mündet und über eine den äußeren Laufring 26 des Blattwinkellagers 16 umgreifende Ringnut 56 und eine Vielzahl von den äußeren Laufring 26 durchsetzenden Radialbohrungen 58 mit dem Lagerraum 50 in Verbindung steht, so daß in diesen ständig gereinigtes, von Schmutzpartikeln freies öl aus dem Ölring in der Schmierölkammer 22 nachgefüllt wird.

Die sich in der Aufnahmetasche 52 absetzenden Schmutzrückstände werden von Zeit zu Zeit beim routinemäßigen Ausbau der Lager 16, 14 entfernt, und vor der Inbetriebnahme des Rotors wird der Lagerraum 50 über einen durch eine Füllschraube 50 verschließbaren Füllkanal 62 unter Entlüftung über den Schmicrölka nal 54 mit Schmieröl gefüllt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, bei deir die den F i g. 1 und 2 entsprechenden Bauteile durch da; gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind, ist anstelle des Dichtringes 48 und des Schmierölkanals 54 eir Blechring 64 zwischen die Blattwurzelhülse 12 und der inneren Laufring 46 des äußeren Blattwinkellagers 16 eingesetzt, der schräg zur Aufnahmetasche 52 hir geneigt ist und in den durch den Ölspiegel H begrenzter Ölring in der Schmierölkammer 22 eintaucht. Die aul den Blechring 64 auftreffenden Schmutzpartikel wandern unter der Zentrifugalkraftwirkung auf der abgeschrägten Flanke 66 des Blechrings 64 radial nach außen und werden zum äußeren Ende der Aufnahmetasche 52 auszentrifugiert, während von Schmutzpartikeln freies öl aus dem Ölring über einen zwischen deir äußeren Laufring 26 des Blattwinkellagers 16 und deir Blechring 64 freigehaltenen Ringspalt 68 in der Lagerraum 50 nachströmen kann. Ebenso wie bei deir Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 1 und 2 wird auch hier wieder ein wirksamer Schutz der äußerer Lagerstelle 16, gegen ein Eindringen von Schmutzparti kein und eine selbstreinigende Wirkung der Lagerab dichtung sichergestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Lagerabdichtung für in Rotorblattachsenrichtung hintereinander angeordnete äußere und innere Blattwinkellager einer Rotornabe, insbesondere eines Drehflügelflugzeugs, mit einer die beiden Lager miteinander verbindenden, an eine Schmierölnachfülleinrichtung angschlossenen Schmierölkammer und jeweils einem auf der der Schmierölkammer abgewandten Lagerseite angeordneten Dichtring, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Schmierölkammer (22) zugewandten Lagerseite des äußeren Blattwinkellagers (16) ein dieses abdeckendes Abweiselement (48, 64) angeordnet und die Schmierölkammer mit einer dem Abweiselement benachbarten, in Richtung des inneren Blattwinkellagers (14) geöffneten Aufnahmetasche (52) für die unter Zentrifugalkraftwirkung abgeschiedenen Schmutzpartikel versehen ist und der zwischen dem Abweiselement und dem Dichtring (34) des äußeren Blattwinkellagers liegende Lagerraum (50) mit der Schmierölkammer über einen die Aufnahmetasche umgehenden Schmierölkanal (54, 68) in Verbindung steht.

2. Lagerabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abweiselement (64) zu der daran angrenzenden Aufnahmetasche (52) hin schräg geneigt ist.

3. Lagerabdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abweiselement einen die Schmierölkammer (22) zum Lagerraum (50) des äußeren Blauwinkellagers (16) absperrenden Dichtring (48) umfaßt und der Schmierölkanal (54,68) — in Richtung auf das innere Blattwinkcllagcr( 14) gesehen — nach der Aufnahmetasche (52) in die Schmierölkammer (22) mündet.

4. Lagerabdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierölkammer (22) im Zuge eines Schmierölkreislaufs (36,38,40,44) angeordnet ist.

5. Lagerabdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierölkreislauf (36, 38, 40,44) der Getriebeölkreislauf des Rotors ist.

6. Lagerabdichtung nach Anspruch 4 oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß der ölkreiseinlaß (38, 40) im Bereich des inneren Blattwinkellagers (14) und der ölkreisauslaß (44) an dem vom Abweiselement (48, 64) begrenzten Ende der Schmierölkammer (22) angeordnet ist.

7. Lagerabdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmetasche (52) in Radialrichtung zwischen dem Abweiselement (48, 64) und dem Ölkreisauslaß (44) gelegen ist.

8. Lagerabdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierölkammer (22) als im wesentlichen koaxial zur Blattwinkellagerachse (B-B) verlaufender Ringraum ausgebildet ist.

9. Lagerabdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmetasche (52) eine am Kammerende ausgebildete, den Lagerraum (50) des äußeren Blattwinkellagcrs (16) übergreifende Ringnut ist.