DE2838395C2 - Entlüftungseinrichtung für den Gehäuse-Innenraum einer Rotationsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Rotationsmaschinen, bei denen solche Entlüftungseinrichtungen Verwendung finden, sind z. B.

- Zahnradgetriebe, bei denen der Rotor ein Zahnrad ist,

- eine in einem Gehäuse gekapselte Kupplung, insbesondere eine hydrodynamische Kupplung, bei der der Rotor durch eine der Kupplungshälften gebildet ist,

- Aggregate, in denen eine vorzugsweise hydrodynamische Kupplung mit einem Zahnradgetriebe kombiniert ist.

In solchen Rotationsmaschinen wird als Schmiermittel und/oder als Kraftübertragungs-Flüssigkeit Öl verwendet. Wenn solche Maschinen mit hohen Rotordrehzahlen arbeiten, dann findet eine Zerstäubung des Öles statt. Demzufolge bildet sich im Gehäuse-Innenraum ein Überdruck, so daß ölnebclhaltige Luft durch die im Gehäuse befindlichci Wellenabdichtungcn nach außen dringt. Dadurch geht ein Teil des Öles verloren, wobei ein Teil ties Öles vonden Dichtungsringen abtropft; außerdem wird die Umgebungsluft mit Ol verschmutzt.

Es ist bekannt, aus den bekannten Gründen einen Entlüftungskanal mit einem Ölnebelabscheider vorzusehen. In vorbenutzten Rotationsmaschinen ist der Entlüftungskanal durch die Gehäusewand geführt und der Ölnebelabscheider auf das Gehäuse aufgesetzt. Der ölnebelabscheider umfaßt eine in einem Filtertopf angeordnete Filterpatrone. Der Durchflußwiderstand des Filters kann je nach dem verwendeten Filtermaterial beträchtliche Werte einnehmen, insbesondere wenn ein hoher Reinheitsgrad der austretenden Luft gefordert wird. In solchen Fällen ist es vielfach notwendig, dem Ölnebelabscheider ein Gebläse zuzuordnen. Diese Bauweise ist aber teuer und man benötigt ständig Energie für den Antrieb des Gebläses.

Eine andere bekannte Entlüftungseinrichtung (DE-OS 2643767, Fig. 3) genügt offensichtlich nur geringeren Anforderungen. Dort ist der Entlüftungskanal durch die Rotorwelle hindurch nach außen geführt; auch ein Ölnebelfilter ist im Inneren der Rotorwelle angeordnet. Eine Fördereinrichtung für die abzuführende Luft ist dort nicht vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebene Entlüftungseinrichtung derart weiterzubilden, daß trotz Verwendung eines Filters mit hohem Durchflußwiderstand ein energiesparender Transport der abzuführenden Luft gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Entlüftungseinrichtung gelöst.

Danach wird die Bewegungsenergie der an einer umlaufenden Fläche des Rotors befindlichen Luft-Grenzschicht ausgenutzt, um den auf der Zuströmseite des ölnebelfilters erforderlichen Druck zu erzeugen. Es zeigt sich überraschend, daß durch das Ansetzen einer einfachen Abschäleinrichtung an die genannte Fläche des Rotors die Luft-Grenzschicht derart in den Entlüftungskanal überführt werden kann, daß sich ein für das Beaufschlagen des Ölnebelfilters bei weitem ausreichender Staudruck bildet.

Es wäre an sich auch denkbar, die gestellte Aufgabe dadurch zu lösen, daß ein vom Rotor angetriebenes Gebläse vorgesehen wird. Jedoch wurde erkannt, daß die genannte Abschäleinrichtung bei gleicher Wirksamkeit einen viel geringeren Bauaulwand erfordert.

Der Vorzug der erfindungsgemäßen Lösung liegt aber nicht allein in der Einfachheit der Bauweise, sondem auch darin, daß der Energieverbrauch für den Lufttransport vernachlässigbar gering ist. Die Erfindung ermöglicht es außerdem, ein für die ölnebelabscheidung wesentlich wirksameres Filtermaterial zu benutzen, z. B. ein Glasfaservlies anstelle der bisher vielfach üblichen Papierfilter.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für die Erfindung sind hydrodynamische Kupplungen, die innerhalb eines feststehenden Kupplungs- oder Getriebegehäuses angeordnet sind. Die rotierenden Kupplungstcile und etwa neben der Kupplung angeordnete Zahnräder verursachen in besonders starkem Maße eine Zerstäubung oder Vernebelung von Arbcits- und Schmieröl im Gehäuse. Die Bildung von ölnebel kann z. B. dort besonders intensiv sein, wo das Zuführen des Arbeitsöles in den Arbeitsraum der Kupplung über eine am Primärschaufclrad angeordnete offene Fangrinne erfolgt.

Die Erfindung kann aber auch in reinen Zahnrad-

getrieben oder in schnell laufenden Kolbenmaschinen angewendet werden, im letzteren Falle zur Entlüftung des Kurbelgehäuses.

Bei hydrodynamischen Kupplungen hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Abschäleinrichtung am Außenumfang des primärseitigen Laufrades anzuordnen, vorzugsweise an einer Kreiszylinder-Mantelfläche. Einerseits ist dort die Umfangsgeschwindigkeit besonders hoch, und zwar auch dann, wenn der Sekundärteil der Kupplung mit einei kleineren Drehzahl als der Primärteil umläuft. Andererseits hat es sich gezeigt, daß an dieser Stelle der Ölnebelgehalt der Luft geringer ist als an den meisten anderen Stellen des Gehäuse-Innenraumes. Beide Umstände erhöhten die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Entlüftungseinrichtung.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Es zeigte sich, daß insbesondere die Merkmale des Anspruches 5 für ein sichers Funktionieren der Abschäleinrichtung von Bedeutung sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine an einer hydrodynamischen Kupplung angeordnete Entlüftungseinrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie H-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III der Fig. 1,

Fig. 4 eine in einem Zahnradgetriebe angeordnete Entlüftungseinrichtung.

In den Fig. 1 und 2 ist eine hydrodynamische Kupplung mit 10 bezeichnet. Sie dient zur Drehmomentübertragung von einer Primärwelle 11 auf eine Sekundärwelle 12. Die Primärwelle 11 wird über ein ins Schnelle übersetzendes Zahnradpaar 13, 14 angetrieben, das nur in Fig. 1 symbolisch mit strichpunktierten Linien angedeutet ist. Die Kupplung 10 und die Zahnräder 13, 14 befinden sich innerhalb eines Getriebegehäuses 9.

Die Kupplung 10 weist in bekannter Weise ein an der Primärwelle 11 befestigtes Primär-Schaufelrad 15 und ein an der Sekundärwelle 12 befestigtes Sekundär-Schaufelrad 16 auf. Am Primär-Schaufelrad 15 ist ein Flansch 15a angeformt. An diesem ist mittels eines weiteren Flansches 17a eine Kupplungsschale 17 mit einer Zwischenwand 19 befestigt, die das Sekundär-Schaufelrad 16 umhüllen. Das Zuführen von öl als Arbeitsflüssigkeit in den torusförmigen Arbeitsraum der Kupplung 10 erfolgt über eine nicht dargestellte Rohrleitung, die in einer ringförmige Fangrinne 18 mündet. Zum Abführen der Arbeitsfliissigkeit ist ein in den Innenraum der Schale 17 ragendes, vorzugsweise bewegliches Schöpfrohr 8 vorgesehen.

Bei Kupplungen dieser Art kann die Drehzahl der Primärwelle 11 e'wa 6000 Umdrehungen je Minute und somit - bei Einern Außendurchmesser der Flansche 15a, 17a von etwa 0,6 m - die maximale Umfangsgeschwindigkeit bis zu 200 m/s betragen. Hierdurch verursachen die mit öl geschmierten Zahnräder und die Kupplung 10 ein intensives Zerstäuben oder Vernebeln des Öles innerhalb des Getriebegehäuses 9. Demzufolge entsteht im Gehäuseinneren ein Überdruck, der mittels einer Entlüftungseinrichtung mit einem ölnebel-Abscheider 20 abgebaut werden muß. Der letztere weist die folgenden Teile auf:

- einen aus Blech geformten Filtertopf 21. der sn eine Öffnung des Getriebegehäuses 9 eingesetzt ist,

- einen Deckel 22 mit Entlüftungsstutzen 23,

- eine am Deckel 22 befestigte Filterpatron; 24 mit einem daran befestigten Trichter 25, der zum Abführen des ausgeschiedenen Öles in ein an den Boden des Filtertopfes 21 angeschlossenes U-Rohr 26 mündet.

Zum Zuführen von Luft aus dem Inneren des Getriebegehäuses 9indenöInebel-Abscheider 20 ist am Außenumfang der Flansche 15a, 17a eine Abschäleinrichtung 30 angeordnet. Wie aus den Fig. 1 bis 3 erkennbar ist, umfaßt diese ein trichterartiges, aber auf einer Seite offenes Auffangblech 31, das die Flansche 15a, 17a der Kupplung 10 - im Querschnitt gesehen (Fig. 2) - umhüllt und sich entgegen der Drehrichtung (Pfeil D) erweitert. Das Auffangblech

31 geht über in eine Rohrleitung 32, deren Eintrittsöffnung 33 schlitzförmig ist, d. h. einen schmalen, rechteckigen Querschnitt aufweist.

Die Eintrittsöffnung 33 erstreckt sich zweckmäßig über die gesamte Breite der Flansche 15a, 17a. Die Eintrittsöffnung 33 wird auf ihrer einen Längsseite von einem sogenannten Schälblech (34) gebildet, das in möglichst geringem Abstand von der Außenumfangsfläche 10a der Flansche 15a, 17a angeordnet wird (Abstand etwa 1 mm). Die vorgenannte Fläche 10a ist beispielsweise zylindrisch; sie könnte aber auch kegelig sein.

Anschließend an die Einlaßöffnung 33 bildet die Rohrleitung 32 eine düsenartige, möglichst stetige Querschnittserweiterung 35. Danach folgt ein Übergang auf kreisförmigen Querschnitt. Die Rohrleitung

32 ist mit Haltern 36 am Gehäuse 9 befestigt und mündet in den Filtertopf 21.

Mit der in der vorbeschriebenen Weise gestalteten Abschäleinrichtung 30 gelingt es, die an der Außenumfangsfläche 10a befindliche und mit hoher Geschwindigkeit umlaufende Luft-Grenzschicht aufzufangen und deren Bewegungsenergie weitgehend in Druckenergie umzuwandeln. Dadurch kann für die Filterpatrone 24 ein zum Zwecke der Ölnebel-Abscheidung besonders wirksames, jedoch eine hohe Druckdifferenz erforderndes Filtermaterial verwendet werden. Die angeströmte Kante des Schälbleches 34 kann bei Bedarf zugespitzt sein.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Abschäleinrichtung 40 im Prinzip gleich wie in den Fig. 1 bis 3 ausgebildet. Da es sich hier aber um ein reines Zahnradgetriebe handelt (mit einem kleinen Zahnrad 41 und einem großen Zahnrad 42), ist an dem kleinen, also mit der höheren Drehzahl umlaufenden Zahnrad 41 eine aus Blech geformte tellerartige Scheibe 43 befestigt. An diese Scheibe 43 ist ein Bund 44 angeformt mit einer zylindrischen Außenmantelfläche 45. Der Durchmesser dieser Fläche ist beträchtlich größer als der Kopfkreis des Zahnrades 41, weil dort die Umfangsgeschwindigkeit entsprechend hoch ist. Dies trägt wesentlich zur Wirksamkeit der Abschäleinrichtung 40 bei. Unter Umständen reicht aber auch schon die am Außenumfang der Zahnräder 41, 42 herrschende Umfangsgeschwindigkeit aus. Dann kann die Abschäleinrichtung - abweichend von Fig. 4 - unter Wegfall der Scheibe 43 direkt an einem der Zahnräder 41 oder 42 angeordnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Entlüftungseinrichtung für den Gehäuse-Innenraum einer Rotationsmaschine mit einem aus dem Gehäuse-Innenraum durch einen ölnebelabscheider nach außen führenden Entlüftungskanal und mit einer Fördereinrichtung für die abzuführende Luft, dadurch gekennzeichnet, daß an einer umlaufenden Fläche (10 a; 45) des Rotors (15; 41, 43) eine Abschäleinrichtung (30; 40) für die mit dieser Fläche umlaufende Luft-Grenzschicht angeordnet ist, von der aus zum Transport der abgeschälten Luft eine den Entlüftungskanal bildende Rohrleitung (32) zum ölnebelabscheider (20) geführt ist.

2. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Fläche (10a; 45) eine Kreiszylinder-Mantelfläche ist.

3. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Fläche (10a) unmittelbar am Rotor (15) z. B. am primärseitigen Laufrad (15) einer hydrodynamischen Kupplung (10) angeordnet ist.

4. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Fläche (45) an einem am Rotor (41) befestigten zusätzlichen Bauteil (43) angeordnet ist.

5. Entlüftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Abschäleinrichtung (30; 40) gehörende Rohrleitung (32) eine sich quer zur Umfangsrichtung des Rotors (15; 43) erstreckende schlitzförmige Eintrittsöffnung (33) und eine in Strömungsrichtung daran anschließende düsenartige Querschnittserweiterung (35) aufweist.

6. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Eintrittsöffnung (33) ein trichterartiges Auffangblech (31) angeordnet ist.