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Umlaufschmierung für schnellaufende Vertikalwellen, insbesondere bei
hängenden Spinnzentrifugen Senkrecht angeordnete Wellen hoher Drehzahl, die am oberen
Ende die Antriebsvorrichtung, meist einen Elektromotor, und an ihrem unteren Ende
das in Umdrehung zu versetzende Aggregat tragen, werden im allgemeinen in zwei Vertikallagcrn
geführt. Derartige Antriebswellen verwendet man bei hängenden Trenn-oder Klärschleudern
und auch bei hängenden Spinnzentrifugen, wie sie zur Verzwirnung frisch erzeugter
Kunstseidefäden oder verstreckter Baumwoll-, Woll-oder jutevorgarne vorgeschlagen
wurden, ferner beispielsweise bei Deckenventilatoren und vertikalen Kreiselpumpen.
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Hängende Spinnzentrifugen, für welche die Schmiervorrichtung nach
der Erfindung hauptsächlich bestimmt ist, ohne damit eine Verwendung für ähnliche
Zwecke auszuschließen, erfordern ihrer hohen Drehzahl (8000-1200o Upm) und Betriebsbeanspruchung
wegen eine besonders sorgfältige Lagerschmierung. Sie arbeiten deshalb stets mit
dauerndem Ölumlauf, wobei das Schmiermittel einem untergebauten Ölbehälter entnommen
wird, in den es fortlaufend wieder zurückkehrt.
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Bei bisher bekannten Spinnzentrifugen stehender Bauart reicht das
unterste Ende der hohlgebohrten Zentrifugenwelle zu diesem Zweck bis in ein untergebautes
Ölgefäß hinab. Während des Zentrifugenlaufes steigt das Schmiermittel innerhalb
der konisch ausgeführten Wellenbohrung auf Grund von Zentrifugalkräften nach oben,
wo es aus seitlichen Wellenöffnungen auf die Lagerstellen herabfließt, um seinen
Kreislauf von neuem zu beginnen. Statt mit Hilfe einer nach oben weiter werdenden
Wellenbohrung kann man das 01 auch durch am unteren Wellenende eingeschnittene
Schraubengänge in die Hohlwelle
hineinbefördern. Bei hängenden Spinnzentrifugen,
bei denen der Faden dem Spinntopf durch eine zentrale Wellenbohrung zuläuft, ist
diese Art der Lagerschmierung unmöglich, weil die Wellenbohrung für eine Schmiermittelförderung
nicht mehr zur Verfügung steht.
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Die hängende Bauart bereitet aber auch an sich an der unteren Wellenlagerstelle
erhebliche Schwierigkeiten. Sowohl während des Betriebes als auch während des Stillstands
dürfen hier unter keinen Umständen Olverluste eintreten, weil bei dem meist nur
geringen Umlaufvorrat andernfalls die Gefahr besteht, daß die Lager heißlaufen.
Außerdem führt das herauslaufende Öl zu unerwünschten Verschmutzungen des Schleudergutes
oder seiner Umgebung.
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Durch Stopfbüchsen ist keine befriedigende Abdichtung der unteren
Lagerstelle erreichbar, weil sie bei hohen Drehzahlen untragbar hohe Reibungsverluste
verursachen und bei Betriebsstillständen nicht unbedingt dicht halten.
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Eine in jeder Beziehung einwandfreie und unter allen Umständen auslaufsichere
Umlaufschmierung schnelllaufender Vertikalwellen, insbesondere bei hängenden Spinnzentrifugen,
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Welle an ihrem unteren Ende unterhalb
des unteren Lagers einen flüssigkeitsdicht aufgesetzten Ölbehälter trägt. Die bei
der Wellendrehung auftretende Zentrifugalbeschleunigung drückt das in diesem dauernd
mitrotierenden Ölbecher vorhandene dünnflüssige Schmiermittel durch im Lagergehäuse
stillstehend angeordnete Steigleitungen bis zur oberen Lagerstelle hinauf. Von hier
aus fließt es auf die untere Lagerstelle und danach in den Ölbehälter herab, um
seinen Kreislauf von neuem zu beginnen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der mitumlaufende Ölbehälter eine
flaschenförmige Gestalt hat und die feststehend angeordneten Steigleitungen an ihren
unteren Eintrittsöffnungen von einem Ringkörper umgeben sind.
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Weitere Einzelheiten zeigen die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes.
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Fig. i zeigt einen axialen Vertikalschnitt durch die Schmiervorrichtung
nach der Erfindung bei Verwendung eines zylindrischen Ölbehälters.
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Fig. 2 bis 6 erläutern die zugehörigen Einzelheiten. Fig. 7 zeigt
einen axialen Vertikalschnitt durch die neue Schmiervorrichtung bei Verwendung eines
bauchigen Ölbehälters.
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Fig. 8 und 9 erläutern die zugehörigen Einzelheiten. Fig. io zeigt
einen axialen Vertikalschnitt durch die neue Schmiervorrichtung bei Verwendung einer
ringförmigen Ölfördervorrichtung.
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Fig. ii bis 14 erläutern die zugehörigen Einzelheiten. Fig. 15 bis
20 zeigen die Ausgestaltung der Schmiervorrichtung bei Verwendung von Gleitlagern.
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Die Vertikalwelle i (Fig. i) trägt oben eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung,
insbesondere einen Elektromotor. Auf ihrem unteren Ende ist das in Umlauf zu versetzende
Aggregat, z. B. ein Spinntopf, ein Ventilatorflügel oder ein Pumpenläufer aufgesetzt.
Die Welle i dreht sich in den Kugellagern 2 und 3, die in einem Lagergehäuse 4 sitzen,
das dem Lagerflansch 5 angegossen ist, der u. a. auch zum Aufsetzen des Motorgehäuses
dienen kann.
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Auf das untere, mehrfach abgesetzte Ende der Welle i unterhalb des
unteren Lagers 3 ist der Ölbecher 6 mittels eines ihm eingegossenen Stutzens 7 aufgeschrumpft.
Der Ölbecher 6 umgreift die Außenfläche der Lagerhülse 4 und reicht nach oben bis
fast an den Lagerflansch 5 heran. Außen wird der Ölbecher 6 von einem feststehenden
Schutzmantel 8 dicht umgeben, der an den Lagerflansch 5 angegossen ist.
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In die innere Mantelfläche des Lagergehäuses 4 (Fig. 4) sind drei
von oben bis unten durchgehende Längsnuten 9 eingeschnitten. In jeder Nute 9 liegt
ein dünnes Rohr io, das durch Löt- oder Klebemittel dort befestigt ist. An ihren
beiden Enden sind die Rohre io (Fig. 6) rechtwinklig umgebogen. Die unteren Umbiegungen
ii (Fig. i und 5) liegen unmittelbar im Ölbecher 6. Die oberen Umbiegungen 12 sitzen
in Ausnehmungen 13 (Fig. i und 3), die am oberen Rande der Lagerhülse 4 angebracht
sind.
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Von oben her wird so viel Öl in das Lagergehäuse 4 eingegossen, daß
es den Ölbecher 6 im Ruhezustand etwa bis zur Höhe des Stutzens 7 füllt. Sobald
die Welle i mit ausreichend hoher Drehzahl umläuft, wird das im Becher 6 vorhandene
Öl durch die auftretende Zentrifugalbeschleunigung so weit emporgehoben, daß seine
Oberfläche die aus Fig. i ersichtliche Lage einnimmt. Auf Grund der ihm innewohnenden
Bewegungsenergie wird es hierbei nach dem Prinzip der Zentrifugalpumpe in die unteren
Umbiegungen ii (Fig. 5) der Ölförderrohre io hineingedrückt und so weit emporgetrieben,
daß es am oberen Rohrende 12 ausströmt und sich auf das Kugellager 2 ergießt. Von
hieraus fließt es zum unteren Kugellager 3 und danach in den Ölbecher 6 zurück,
um den beschriebenen Kreislauf von neuem zu beginnen.
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Zur Auswechselung des Olvorrats kann der Ölbecher 6 an seiner Unterfläche
(Fig. 2) mit einer oder aus rotationsdynamischen Gründen mit zwei bis drei symmetrisch
angeordneten Entleerungsschrauben 14 ausgestattet sein. Der Becherstutzen 7 sollte
an seiner Oberkante eine Löt- oder Kittfuge (Fig. i) besitzen, deren Anbringung
auch ein Ausfließen von Olspuren unter allen Umständen ausschließt.
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Bei sehr hoher Umlaufgeschwindigkeit kann der Olspiegel bis über die
Oberkante des zylindrischen Ölbechers 6 hinwegsteigen. Hiermit wären weitgehende
Olverluste verbunden, die eine geordnete Lagerschmierung unmöglich machen. Dieser
Nachteil läßt sich vermeiden, wenn man dem Ölbecher eine flaschenförmige Form gibt.
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Ein derart ausgeführter Ölbehälter 16 (Fig. 7) besitzt an seinem oberen
Rande 17 einen erheblich geringeren Durchmesser als in seinem Rumpf 18. Während
er oben die Lagerhülse 4 dicht umschließt, ist seine Wandung im mittleren und unteren
Teil ziemlich weit davon entfernt. Bei maximaler Rotationsgeschwindigkeit nimmt
das vorhandene Olvolumen die Niveaufläche i9 an, ohne den oberen Becherrand erreichen
zu können. Auch bei höchster Drehzahl sind daher keine Ölverluste zu befürchten.
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Am unteren Ende sind die verwendeten Ölförderrohre 2o so weit abgebogen,
daß ihre Umbiegungen 21
(Fig. 7 und 8) bis in dem Rumpf des Ölbechers
16 hineinragen. Nuten 22, welche in die Unterkante der Lagerhülse 4 eingeschnitten
sind, dienen den umgebogenen Rohrenden 21 als Auflageflächen.
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Am oberen Ende (Fig. 7) sind die Ölförderrohre 20 mit Stopfen 23 versehen,
welche durch eine auf der Oberkante der Lagerhülse 4 liegende Deckplatte 24 hindurchragen.
Oberhalb dieser Deckplatte sind in die Stopfen 23 (Fig. 9) radial verlaufende Stifte
25 eingeschlagen. Auf diese Weise werden die Ölförderrohre 20 in ihrer vorgeschriebenen
Lage betriebssicher festgehalten. Das geförderte 01 fließt durch eine am
oberen Ende jedes Förderrohres eingeschnittene Öffnung 26 auf die obere Lagerstelle.
Der Umfang der Ölförderung hängt von der Lichtweite der Steigrohre 2o ab und kann
durch dort angebrachte Filterschichten weitgehend gedrosselt werden.
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Zur Herabsetzung der Luftreibungsverluste ist der Ölbecher 16 von
einem seiner Außenfläche angepaßten Schutzmantel 27 dicht umgeben, der an
den Lagerflansch 5 angegossen ist.
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Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des Ölbechers ist aus Fig.
io ersichtlich.
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Bei der hier dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerschmiervorrichtung
handelt es sich um eine vertikal angeordnete Hohlwelle i. Innerhalb ihrer Wellenbohrung
kann ein nicht dargestellter Fadentrichter auf und ab gehen, während am unteren
Wellenende ein Spinntopf angebracht wird, wie es bei hängenden Spinnzentrifugen
üblich ist.
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Der verwendete Olbecher besteht aus einem massiven Bodenteil 29 (Fig.
io), der mit einer zentral angeordneten Hülse 3o auf die Hohlwelle i aufgeschrumpft
ist. Am äußeren Umfang trägt er einen erhöhten Rand 31. Hier wird der aus Blech
gezogene Gefäßmantel 32 eingesetzt und durch eine Lötfuge gesichert. Oben ist der
Blechmantel 32 umgebogen und in Form eines Innenmantels 33 dicht an die Außenfläche
der Lagerhülse 4 herangeführt und bis fast auf den sich während des Zentrifugenstillstandes
einstellenden Ölspiegel 34 herabgezogen.
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Diese Ausgestaltung des mitrotierenden Ölbehälters vermindert seine
Rotationsmasse, erleichtert seine Herstellung und gewährleistet in Verbindung mit
einem dicht anliegenden Schutzmantel 35 eine ausreichende Labyrinthabdichtung
des Ölbechers. Bei den Flächenabständen ist jedoch die während der Rotation mögliche
Weitung des Blechmantels 32, 33 zu berücksichtigen.
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Der Schutzmantel 35 für den Ölbecher ist bei der aus Fig. io
ersichtlichen Ausführungsform an die Lagerhülse 4 angegossen. Oberhalb seiner Ansatzstelle
ist eine Füllschraube vorgesehen, durch die sich das Schmiermittel einbringen läßt.
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Bei der in Fig. 7 und 8 veranschaulichten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Schmiervorrichtung haben die rechtwinklig umgebogenen Rohrenden 21 zwei Nachteile.
Sie führen zu einer starken Olzerschäumung und vermitteln nur in einer Drehrichtung
den Olumlauf. Wenn das Aggregat seinen Drehsinn ändern soll, müssen die Ölförderrohre
umgesetzt werden. Zur Vermeidung dieser Nachteile werden die Ülförderrohre einerseits
in einen kreisförmigen Ringkörper eingegossen und andererseits paarweise angeordnet,
damit bei jeder Drehrichtung eine Ölförderung stattfindet.
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Die Ölförderung wird durch einen auf der Lagerhülsenunterkante liegenden
Ringkörper 36 (Fig. io) vermittelt. Seine Außenfläche reicht bis fast an den Blechmantel
32 heran. Der Ringkörper 36 besteht aus drei Einzelsegmenten 37 (Fig. 12), die man
beispielsweise aus Zinklegierungen anfertigt. jedes Segment 37 besitzt zwei tangential
verlaufende Eintrittskanäle 38 und 39, in welche je ein Ölförderrohr 40 (Fig 14)
eingegossen ist.
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An ihrem oberen Ende tragen die Rohre 4o durchbohrte Abschlußstopfen
41, mit deren Hilfe sie oberhalb einer Deckplatte 42 (Fig. io und ii) durch eingeschlagene
Stifte 43 festgehalten werden. Dicht unterhalb der Platte 42 besitzen die Ölförderrohre
4o eine Austrittsöffnung 44, aus der sich das Schmiermittel auf ein Ölsieb 45 ergießt,
das am oberen Ende der Lagerhülse 4 in eine dort angebrachte Erweiterung 46 eingesetzt
ist. Von hier aus fließt es auf die Lagerstellen herab.
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Nach Entfernung einer Wellenhülse 47 (Fig. io) und der Haltestifte
43 kann die Hohlwelle 28 mit dem anhängenden Ölbecher einschließlich der in diesem
liegenden Ölfördervorrichtung 36 nach unten herausgezogen werden. Dem abgenommenen
Ölbecher läßt sich die Ölfördervorrichtung 36 in Form der Einzelsegmente 37 entnehmen.
Das Wiedereinsetzen erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
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Zur Gewährleistung eines einwandfreien Ringzusammenschlusses trägt
jedes Ringsegment 37 (Fig. 12) kreisringförmig angeordnete keilartige Erhöhungen
48 (Fig. 12 bzw. io), die in entsprechende Nutungen 49 passen (Fig. 13), die an
der Unterkante der Lagerhülse 4 eingeschnitten sind. Beim Einbau der Ölfördervorrichtung
36 kommen die Rohre 40 paarweise in entsprechende Längsnuten 5o (Fig. 13) der Lagerhülse
4 zu liegen.
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Die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung hat in betriebstechnischer
Hinsicht den großen Vorteil, daß das umlaufende 0I dauernd hohen Zentrifugalkräften
ausgesetzt ist. Hierbei tritt eine besonders intensive Reinigung des Schmiermittels
ein, weil alle in ihm vorhandenen Fremdkörper (Metallabrieb, Wassertropfen usw.)
gegen die Innenwandung des mitrotierenden Ölbehälters gedrückt und dort festgehalten
werden. Diese fortlaufende Ölreinigung und -klärung arbeitet unter Fortfall jeder
Sieb- oder Filterverstopfungsgefahr wesentlich besser als die bisher übliche Filterung.
Neben der Olverschmutzung beseitigt sie auch etwa aufgetretene Ölzerschäumungen,
welche die Schmierwirkung herabsetzen. In Verbindung mit einem ausreichenden Olvorrat
innerhalb des mitrotierenden Ölbechers gewährleistet die eingeschaltete zentrifugale
Ölreinigung einen störungsfreien Schmiervorgang über außerordentlich lange Zeiträume.
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Die erforderliche Ölkühlung findet in ausreichender Weise an den Wandungen
des Ölbechers statt.
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Bei Verwendung von Gleitlagern kann man das umlaufende Schmiermittel
unmittelbar in den rotierenden Lagerkörper einführen, damit es unter zentrifugalem
Überdruck die obere Lagerstelle schmiert und
dann nach unten abläuft.
In Fig. 15 bis 20 ist eine derartige Lagerausgestaltung beispielsweise dargestellt.
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Am unteren Ende des Lagergehäuses 4 ist mittels der Schrauben 51 (Fig.
16 und 2o) eine Lagerplatte 52 angebracht, deren konische Bohrung dem Lagerkörper
53 entspricht. Am oberen Ende der Lagerhülse 4 liegt auf drei angegossenen Konsolen
54 (Fig. 15) eine Lagerplatte 55 (Fig. 16), die ebenfalls mit konischen Laufflächen
ausgestattet ist. Am Rande besitzt sie Ausnehmungen 56 (Fig. 16 und i9), durch welche
das Öl nach unten abläuft. Der rotierende Lagerkörper 57 der oberen Lagerstelle
ist mit einer becherförTnigen Ausbohrung versehen, die im unteren Teil
58 ihren größten Durchmesser aufweist. Hier sind Radialbohrungen 59 vorhanden
(Fig. 16 und 18), welche den Becherinnenraum 58 mit der Lagerlauffläche verbinden.
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Infolge Zentrifugalbeschleunigung steigt das Schmiermittel aus dem
rotierenden Ölbecher 29 durch die Rohre 40 (Fig. 16) nach oben und ergießt sich
dort in eine Büchse 6o (Fig. 16), deren Boden in eine ringförmige Düse 61 ausläuft
(Fig. 17). Die Ringdüse 61 reicht bis in die becherförmige Ausnehmung 58 des Lagerkörpers
57 herab. Das Schmiermittel wird also, unmittelbar in das Innere des Lagerkörpers
57 eingeführt. Von hier aus gelangt es durch die Bohrungen 59 zwischen die Gleitflächen,
um an der konischen Lagerlauffläche emporzusteigen, bis es an der Lagerfuge 62 (Fig.
16) abgeschleudert wird und durch die Öffnungen 56 zur unteren Lagerstelle gelangt.
Von hier aus fließt es in den mitrotierenden Sammelbehälter 29, um seinen Kreislauf
von neuem zu beginnen. '