DE4445956A1 - Hohlwellenpumpe - Google Patents
HohlwellenpumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hohlwellenpumpe zur Eigenschmie
rung der Wälzlager von Turbomaschinen.
Für die Ölversorgung der Wälzlager von Turbomaschinen werden
häufig Eigenschmierungssysteme, die keine externe Schmieröl
pumpe benötigen, verwendet.
Aus der CH-A-451 714 ist eine selbstansaugende Zentrifugal-
Schmierölpumpe, auch Hohlwellenpumpe genannt, bekannt. Die an
einem Wellenende der Turbomaschine angebrachte Einheit be
steht im wesentlichen aus einer Schmierölzentrifuge und einer
scheibenförmigen Fliehkraftpumpe.
Die Zentrifuge besitzt einen Staurand und Hilfskanäle zur Ab
leitung überflüssigen Schmieröls. Daran schließt sich die
Fliehkraftpumpe an, welche als umlaufendes Pumpenrad mit ra
dialen Entlüftungskanälen ausgebildet ist. Beim Betrieb der
Hohlwellenpumpe entsteht durch die Fliehkraftwirkung auf die
in den Entlüftungskanälen rotierende Luftsäule ein Unter
druck, mit dem Öl über eine Ölansaugleitung aus einem Ölsumpf
in die Zentrifuge gesaugt wird. Der Staurand und die Hilfska
näle verhindern, daß dieses Schmieröl über die Entlüftungs
kanäle des Pumpenrades abfließt. Sie wirken damit als Trenn
stelle zwischen dem anzusaugenden Schmieröl und der den Un
terdruck aufprägenden Luftsäule.
Das in der Zentrifuge rotierende Öl erzeugt den für die
Schmierung erforderlichen Öldruck. Es wird von der Zentrifuge
aus über annähernd axiale Bohrungen direkt in das Wälzlager
eingespritzt und fließt anschließend wieder in den Ölsumpf
zurück.
Bei tieferen Drehzahlen oder großer Förderhöhe reicht der
von der Fliehkraftpumpe erzeugte Unterdruck zum Ansaugen des
Schmieröles nicht mehr aus. Es wurde bereits versucht, den
Unterdruck durch den Einsatz eines Pumpenrades mit größerem
Außendurchmesser zu erhöhen. Aufgrund des vorhandenen Bau
raumes und der erforderlichen Festigkeit des Pumpenrades sind
derartige Verbesserungen jedoch nur begrenzt möglich.
Die Erfindung versucht, alle diese Nachteile zu vermeiden.
Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hohlwellenpumpe zur Ei
genschmierung der Wälzlager von Turbomaschinen zu schaffen,
die eine wesentlich verbesserte Ansaugleistung besitzt.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einer
Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, an der
Fliehkraftpumpe zumindest ein radial freistehender Hohlkörper
befestigt ist. Im Inneren jedes Hohlkörpers sind ein Hohlraum
sowie in der Fliehkraftpumpe eine entsprechende Anzahl vor
zugsweise radialer Bohrungen ausgebildet. Jeder Hohlraum ist
mit einer Bohrung zu einem Entlüftungskanal verbunden. Die
Austrittsöffnung des Entlüftungskanals ist am äußeren Ende
des Hohlkörpers, parallel zur Drehachse der Welle angeordnet.
Durch die Umströmung eines solchen, in der praktisch ruhenden
Luft rotierenden Hohlkörpers wird an dessen Austrittsöffnung
ein Unterdruck aufgeprägt, welcher sich additiv dem durch die
Fliehkraftwirkung entstehenden Unterdruck überlagert. Der auf
diese Weise hervorgerufene Unterdruck ist wesentlich größer
als der allein durch die Fliehkraftwirkung zu erzielende. Da
mit ist eine verbesserte Ansaugleistung verbunden, so daß
auch bei tieferen Drehzahlen oder großer Förderhöhe ein
selbsttätiges Fördern des Schmieröls aus dem Ölsumpf in die
Zentrifuge gewährleistet ist.
In einer ersten Ausführungsform sind die Hohlkörper als Pum
penröhrchen mit kreiszylindrischem Querschnitt ausgebildet.
Diese Ausbildung der Hohlkörper wirkt sich besonders vorteil
haft auf die Höhe des Unterdruckes aus. Zudem sind solche
Pumpenröhrchen relativ leicht zu fertigen und senken deshalb
die Herstellungskosten gegenüber herkömmlichen Pumpenrotoren.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung besitzen die
Hohlkörper ein stromlinienförmiges Profil. Von derart aerody
namisch ausgeformten Hohlkörpern wird die Luft im Raum über
dem Ölsumpf weniger stark mitgerissen und verwirbelt, so daß
nur relativ geringe Anströmverluste entstehen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn am äußeren Ende jedes Hohl
körpers eine in Umfangsrichtung der Welle ausgerichtete Düse
angeordnet und an ihrem Düsenhals über eine Öffnung mit dem
Entlüftungskanal verbunden ist.
Durch die Einschnürung der Strömung in einer solchen Düse
kann der zum Ansaugen nutzbare Unterdruck in der Zentrifuge
weiter vergrößert werden.
Sind auf der Fliehkraftpumpe mehrere Hohlkörper befestigt,
werden diese mit Vorteil symmetrisch angeordnet, um dadurch
Unwuchten zu vermeiden.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfin
dung anhand einer Hohlwellenpumpe für Turbolader dargestellt.
Es zeigen
Fig. 1 einen Teillängsschnitt der Hohlwellenpumpe;
Fig. 2 eine Vorderansicht der Fliehkraftpumpe in einer er
sten Ausführungsform, vergrößert dargestellt;
Fig. 3 eine Profildarstellung eines stromlinienförmig
ausgebildeten Hohlkörpers;
Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 2, jedoch in ei
ner anderen Ausführungsform.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentli
chen Elemente gezeigt.
Die Hohlwellenpumpe ist am Ende der Turboladerwelle 1 ange
ordnet (Fig. 1). Sie besteht aus einer mit der Welle 1 ver
bundenen hydraulischen Zentrifuge 2 und einer mit dieser zu
sammenwirkenden Fliehkraftpumpe 3. Auf letzterer sind zwei
radial freistehende und als Pumpenröhrchen mit kreiszylindri
schem Querschnitt ausgeformten Hohlkörper 4 befestigt.
Im Inneren der Pumpenröhrchen 4 ist jeweils ein Hohlraum 5
ausgeformt und mit einer entsprechenden radialen Bohrung 6
der Fliehkraftpumpe 3 verbunden, so daß zwei radiale Entlüf
tungskanäle 7 entstehen. Diese sind mittels eines als Trenn
stelle 8 zwischen dem zugeführten Schmieröl 9 und der Flieh
kraftpumpe 3 ausgebildeten T-Kanals mit der Zentrifuge 2 ver
bunden. Am äußeren Ende jedes Pumpenröhrchens 4 befinden
sich zwei parallel zur Drehachse 10 der Welle 1 angeordnete
Austrittsöffnungen 11, die mit dem jeweiligen Entlüftungska
nal 7 in Verbindung stehen (Fig. 1, Fig. 2).
Natürlich kann die Fliehkraftpumpe 3 auch mit nur einem oder
aber mehr als zwei Hohlkörpern 4 versehen sein. Um Unwuchten
zu vermeiden, ist dabei stets darauf zu achten, daß die
Hohlkörper 4 symmetrisch angeordnet werden. Bei nur einem
Hohlkörper 4 kann dazu ein entsprechendes Gegenstück verwen
det werden.
Die Zentrifuge 2 ist mit dem oberen Ende einer Ölansauglei
tung 12 verbunden, welche mit ihrem unteren Ende in einen Öl
sumpf 13 eintaucht (Fig. 1). Zur Abdichtung der Ölansauglei
tung 12 gegenüber der Zentrifuge 2 ist zwischen beiden eine
Dichtung 14 angeordnet. Von der Zentrifuge 2 aus führen na
hezu axiale Schmierbohrungen 15 zum Wälzlager 16.
Beim Betrieb der Hohlwellenpumpe rotieren die beiden auf der
Fliehkraftpumpe 3 befestigten Pumpenröhrchen 4 um die Dreh
achse 10. Dabei wird infolge der Fliehkraftwirkung Luft von
innerhalb der Zentrifuge 2 durch die Entlüftungskanäle 7 nach
außen gefördert. Auf diese Weise wird der Zentrifuge 2 ein
Unterdruck gegenüber dem Ölsumpf 13 aufgeprägt, welcher noch
verstärkt wird durch den Unterdruck, der sich infolge der An
strömung der in der ruhenden Umgebungsluft 17 rotierenden
Pumpenröhrchen 4, an deren Austrittsöffnungen 11 ausbildet.
Der Unterdruck führt zum Ansaugen des Schmieröls 9 aus dem
Ölsumpf 13 in die Zentrifuge 2. Dort bildet sich ein rotie
render Schmierölring 18 aus. Der Öldruck zum Einspritzen des
Schmieröls 9 in das Wälzlager 16 wird von der Ölsäule im
Schmierölring 18 bis zu den Schmierbohrungen 15 aufgebaut.
Dabei regelt der radial nach innen führende T-Kanal 8 das Öl
niveau in der Zentrifuge 2 und verhindert das Abfließen des
Schmieröls 9 in die Entlüftungskanäle 7. Das über die axialen
Schmierbohrungen 15 in das Wälzlager 16 eingespritzte
Schmieröl 9 fließt anschließend wieder in den Ölsumpf 13
zurück.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die
Hohlkörper 4 ein stromlinienförmiges Profil auf (Fig. 3). Bei
ihrer Rotation im Raum über dem Ölsumpf 13 reißen sie weni
ger Luft mit. Es kommt daher kaum zu Verwirbelungen, weshalb
die Anströmverluste geringer bleiben.
Natürlich können die Hohlkörper 4 auch weitere, hier nicht
beschriebene Formen besitzen.
Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem
jeweils eine Düse 19 am freien Ende der Pumpenröhrchen 4 an
geordnet ist und mit diesen zusammenwirkt. Die Düsen 19 sind
jeweils an ihrem Düsenhals 20 über eine Öffnung 21 mit dem
Hohlraum 5 verbunden.
Mit einer solchen Anordnung wird der nutzbare Unterdruck wei
ter vergrößert. Im theoretischen Fall der idealen Über
schalldurchströmung einer Lavaldüse, könnte der Druck im Dü
senhals 20 fast auf Null abgesenkt werden.
Bezugszeichenliste
1 Turboladerwelle, Welle
2 Zentrifuge
3 Fliehkraftpumpe
4 Hohlkörper, Pumpenröhrchen
5 Hohlraum
6 Bohrung, radial
7 Entlüftungskanal
8 Trennstelle, T-Kanal
9 Schmieröl
10 Drehachse
11 Austrittsöffnung
12 Ölansaugleitung
13 Ölsumpf
14 Dichtung
15 Schmierbohrung
16 Wälzlager
17 Umgebungsluft
18 Schmierölring
19 Düse
20 Düsenhals
21 Öffnung
2 Zentrifuge
3 Fliehkraftpumpe
4 Hohlkörper, Pumpenröhrchen
5 Hohlraum
6 Bohrung, radial
7 Entlüftungskanal
8 Trennstelle, T-Kanal
9 Schmieröl
10 Drehachse
11 Austrittsöffnung
12 Ölansaugleitung
13 Ölsumpf
14 Dichtung
15 Schmierbohrung
16 Wälzlager
17 Umgebungsluft
18 Schmierölring
19 Düse
20 Düsenhals
21 Öffnung
Claims (6)
1. Hohlwellenpumpe zur Eigenschmierung der Wälzlager von
Turbomaschinen, bestehend aus
- a) einer auf der Welle (1) der Turbomaschine angeord neten hydraulische Zentrifuge (2) und einer mit ihr verbundenen Fliehkraftpumpe (3), welche der Zentri fuge (2) einen Unterdruck gegenüber einem Ölsumpf (13) aufprägt,
- b) innerhalb der Fliehkraftpumpe (3) angeordneten, vorzugsweise radialen Entlüftungskanälen (7), die über eine Austrittsöffnung (11) mit der Umgebungs luft (17) in Verbindung stehen,
- c) einer Trennstelle (8) zwischen dem zugeführten Schmieröl (9) und den Entlüftungskanälen (7),
- d) einer Ölansaugleitung (12), die mit ihrem unteren Ende in den Ölsumpf (13) eintaucht und an ihrem oberen Ende mit der Zentrifuge (2) verbunden ist, sowie
- e) zumindest annähernd axialen, von der Zentrifuge (2) zum Wälzlager (16) führenden Schmierbohrungen (15), dadurch gekennzeichnet, daß
- f) an der Fliehkraftpumpe (3) zumindest ein radial freistehender Hohlkörper (4) befestigt ist,
- g) im Inneren jedes Hohlkörpers (4) ein Hohlraum (5) sowie in der Fliehkraftpumpe (3) eine entsprechende Anzahl vorzugsweise radialer Bohrungen (6) ausge bildet sind und jeder Hohlraum (5) mit einer Boh rung (6) zu einem Entlüftungskanal (7) verbunden ist,
- h) die Austrittsöffnung (11) des Entlüftungskanals (7) am äußeren Ende des Hohlkörpers (4), parallel zur Drehachse (10) der Welle (1) angeordnet ist.
2. Hohlwellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlkörper (4) als Pumpenröhrchen mit kreiszy
lindrischem Querschnitt ausgebildet sind.
3. Hohlwellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlkörper (4) ein stromlinienförmiges Profil
besitzen.
4. Hohlwellenpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß am äußeren Ende jedes Hohlkörpers (4)
eine in Umfangsrichtung der Welle (1) ausgerichtete Düse
(19) angeordnet und an ihrem Düsenhals (20) über eine
Öffnung (21) mit dem Entlüftungskanal (7) verbunden ist.
5. Hohlwellenpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß an jedem Hohlkörper (4) zumindest zwei
Austrittsöffnungen (11) angeordnet sind.
6. Hohlwellenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hohlkörper
(4) angeordnet und symmetrisch auf der Fliehkraftpumpe
(3) befestigt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4445956A DE4445956A1 (de) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | Hohlwellenpumpe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4445956A DE4445956A1 (de) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | Hohlwellenpumpe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4445956A1 true DE4445956A1 (de) | 1996-06-27 |
Family
ID=6536700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4445956A Withdrawn DE4445956A1 (de) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | Hohlwellenpumpe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4445956A1 (de) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ASEA BROWN BOVERI AG, BADEN, CH |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: LUECK, G., DIPL.-ING. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 7976 |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |