EP0805933A1 - Schmierverfahren und schmiervorrichtung für ein lager einer vertikalen welle - Google Patents

Schmierverfahren und schmiervorrichtung für ein lager einer vertikalen welle

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EP0805933A1
EP0805933A1 EP95939275A EP95939275A EP0805933A1 EP 0805933 A1 EP0805933 A1 EP 0805933A1 EP 95939275 A EP95939275 A EP 95939275A EP 95939275 A EP95939275 A EP 95939275A EP 0805933 A1 EP0805933 A1 EP 0805933A1
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oil
chamber
shaft
bearing
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EP95939275A
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Rudolf Bahnen
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Leybold GmbH
Original Assignee
Leybold Vakuum GmbH
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Publication date
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps
    • F16C2360/45—Turbo-molecular pumps

Definitions

  • the invention relates to a method for lubricating a bearing of a vertically arranged shaft with the features of the preamble of claim 1 and to a lubricating device with the features of the preamble of pant claim 3.
  • the present invention has for its object to eliminate the risk of bearing damage due to insufficient lubrication during the start-up phase of a machine.
  • FIG. 1 shows a partial section through a machine with a vertical shaft.
  • the vertical shaft is denoted by 1, a bearing disk by 2 and the bearing to be lubricated by 3.
  • the shaft 1 is equipped with a central oil delivery channel 4, in which the lubricating oil flows from below (generally from a lubricant collecting space) due to known delivery mechanisms, not shown in detail.
  • the oil feed channel 4 is connected to an oil outlet opening 5, from which the oil emerges - also as a result of the centrifugal forces acting when the shaft 1 rotates.
  • the oil escaping flows through the bearing 3 in a known manner and then either returns to another bearing or directly back into the lubricant collecting space. This is usually located below the lower end of the vertical shaft.
  • the oil outlet opening 5 is associated with a rotating with the shaft 1 first chamber (vertical chamber), in the exemplary embodiment an annular chamber 6, which has the shape of a Wave has open U's. It has an oil passage opening 7 directed downwards. This is located near the shaft 1, so that an oil supply 8 can form in the chamber 6 when the shaft rotates. Below the oil passage opening 7 there is another chamber 9 (horizontal chamber) which also rotates with the shaft 1 and has a radially directed oil passage opening 11 in its upper region.
  • the oil reservoir 8 forms in the chamber 6 at a shaft speed corresponding to the normal operation of the machine. Additionally supplied oil passes through the openings 7 and 11 due to gravity or centrifugal forces and serves to lubricate the bearing 3 under operating conditions.
  • oil flows from the supply 8 into the chamber 9 and is no longer discharged from this chamber because of the centrifugal force which goes back to zero.
  • no l initially flows upward through the oil delivery channel 4 of the shaft 1.
  • the oil in the chamber 9 serves to lubricate the bearing 3.
  • the chamber 9 is designed in such a way that the oil is discharged even at low shaft speeds.
  • the outer wall of the chamber 9 is designed such that its diameter increases upwards.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schmierverfahren und eine Schmiervorrichtung für ein Lager einer vertikalen Welle; um eine Mangelschmierung während des Anlaufens der Maschine zu verhindern, wird vorgeschlagen, daß bei einer dem Normalbetrieb der Maschine entsprechenden Wellendrehzahl in einer ersten Kammer (6) ein Ölvorrat (8) gebildet wird, daß das Öl dieses Ölvorrats (8) beim Auslauf der Maschine in eine weitere Kammer (9) strömt und daß das in der weiteren Kammer (9) befindliche Öl während einer späteren Wiederanlaufphase der Maschine vor dem Wirksamwerden des Fördermechanismuses im Ölförderkanal (4) der Welle (1) dem zu schmierenden Lager (3) zugeführt wird.

Description

Schmierverfahren und Schmiervorrichtung für ein Lager einer vertikalen Welle
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Schmierung eines Lagers einer vertikal angeordneten Welle mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Schmiervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Pantanspruchs 3.
Bei Schmiervorrichtungen dieser Art, wie sie beispielsweise aus der DE-A-21 19 857 bekannt sind, besteht das Problem, daß der Fördermechanismus im ölförderkanal der vertikalen Welle fliehkraft-, d.h. drehzahlabhängig, ist. Wird die geförderte ölmenge auf die bei der Betriebsdrehzahl benö¬ tigte ölmenge eingestellt, dann findet bei geringeren Drehzahlen eine ausreichende Schmierung nicht statt. Da insbesondere Vakuumpumpen (Turbomolekularvakuumpumpen, Turboradialgebläse usw. ) mit immer höheren Drehzahlen betrieben werden, steigt auch die Drehzahl, bis zu der die Wellenlagerungen mit einer MangelSchmierung betrieben werden, im Hochlauf immer weiter an. Bei einem modernen Turboradialgebläse mit einer Betriebsdrehzahl von 40.000 U/min liegt die Drehzahl, bis zu der eine Schmierung der Wellenlager nicht stattfindet, beispielsweise bei 20.000 U/min. Mit steigender Drehzahl nimmt deshalb auch die Gefahr von Lagerschäden infolge der Mangelschmierung zu.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr von Lagerschäden durch Mangelschmierung während der Anlaufphase einer Maschine zu beseitigen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst. Durch die Maßnahmen nach der Erfindung ist sichergestellt, daß öl für eine frühzeitige Lagerschmierung zur Verfügung steht. Die Ma¬ schine kann deshalb ohne die Gefahr eines Lagerschadens bis zu derjenigen Drehzahl hochlaufen, bei der Fördermechanismus des Öls durch den ölförderkanal der Welle wirksam wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand einer Figur erläutert werden. Die Figur zeigt einen Teilschnitt durch eine Maschine mit einer vertikalen Welle.
In der Figur sind die vertikale Welle mit 1, eine Lager¬ scheibe mit 2 und das zu schmierende Lager mit 3 bezeichnet. Die Welle 1 ist mit einem zentralen ölförderkanal 4 ausge¬ rüstet, in welchem das Schmieröl infolge bekannter, im einzelnen nicht dargestellter Fördermechanismen von unten (in der Regel aus einem Schmiermittelsammelraum) nach oben strömt. Oberhalb des Lagers 3 steht der lförderkanal 4 mit einer öl-Austrittssöffnung 5 in Verbindung, aus der das öl - ebenfalls infolge der bei der Drehung der Welle 1 wirkenden Zentrifugalkräfte - austritt. Daβ austretende öl durchströmt in bekannter Weise das Lager 3 und gelangt danach entweder zu einem weiteren Lager oder unmittelbar in den Schmiermit¬ telsammelraum zurück. Dieser befindet sich in der Regel unterhalb des unteren Endes der vertikalen Welle.
Der ölaustrittβöffnung 5 ist eine mit der Welle 1 rotierende erste Kammer (vertikale Kammer), beim Ausführungsbeispiel eine Ringkammer 6, zugeordnet, welche die Form eines zur Welle hin offenen U's hat. Sie weist eine nach unten ge¬ richtete öldurchtrittsöffnung 7 auf. Diese befindet sich in der Nähe der Welle 1, so daß sich bei drehender Welle in der Kammer 6 ein ölvorrat 8 ausbilden kann. Unterhalb der öldurchtrittsöffnung 7 befindet sich eine weitere Kammer 9 (horizontale Kammer), die ebenfalls mit der Welle 1 rotiert und in ihrem oberen Bereich eine radial gerichtete öldurch¬ trittsöffnung 11 aufweist.
In der Kammer 6 bildet sich bei einer dem Normalbetrieb der Maschine entsprechenden Wellendrehzahl der ölvorrat 8 aus. Zusätzlich zugeführtes öl tritt aufgrund von Schwer- bzw. Fliehkräften durch die Öffnungen 7 und 11 hindurch und dient der Schmierung des Lagers 3 unter Betriebsbedingungen. Bei einem Auslauf der Maschine strömt öl aus dem lvorrat 8 in die Kammer 9 und wird wegen der auf Null zurückgehenden Fliehkraft aus dieser Kammer nicht mehr ausgetragen. Bei einem Wiederanlauf der Maschine strömt zunächst kein l durch den ölförderkanal 4 der Welle 1 nach oben. In dieser Zeit dient das in der Kammer 9 befindliche öl der Schmierung des Lagers 3. Die Kammer 9 ist so gestaltet, daß das öl bereits bei geringen Drehzahlen der Welle ausgetragen wird. Dazu ist unter anderem die äußere Wandung der Kammer 9 derart konisch gestaltet, daß ihr Durchmesser nach oben zunimmt.

Claims

Schmierverfahren und Schmiervorrichtung für ein Lager einer vertikalen WellePATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Schmierung eines Lagers (3) einer verti¬ kal in einer Maschine angeordneten Welle (1) mit öl, bei welcher öl in einem ölförderkanal (4) der Welle (1) mit Hilfe von Zentrifugalkräften von unten nach oben und zum Lager (3) gefördert wird, dadurch gekennzeich¬ net.
daß bei einer dem Normalbetrieb der Maschine entsprechenden Wellendrehzahl in einer ersten Kammer (6) ein ölvorrat (8) gebildet wird,
daß das öl dieses ölvorrats (8) beim Auslauf der Maschine in eine weitere Kammer (9) strömt und
daß das in der weiteren Kammer (9) befindliche öl während einer späteren Wiederanlaufphase der Maschine vor dem Wirksamwerden des Fördermechanis- musses im ölförderkanal (4) der Welle (1) dem zu schmierenden Lager (3) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des ölvorrats (8) in der ersten Kammer (6) und zum Austragen des Öls aus der zweiten Kammer (9) zum Lager (3) Zentrifugalkräfte genutzt werden.
3. Schmiervorrichtung für ein Lager (3) einer im wesent¬ lichen vertikal angeordneten Welle (1) mit einem in der Welle (1) ausgebildeten ölförderkanal (4) , der mit einer oberhalb des zu schmierenden Lagers befindlichen ölaustrittsöffnung (5) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet. daß der ölaustrittsöffnung (5) eine erste (vertikale) Kammer (9) mit einer nach unten gerichteten öldurchtrittsöffnung (7) zugeordnet ist, daß der nach unten gerichteten öldurchtrittsöffnung (7) eine weitere (horizontale) Kammer (9) mit einer radial angeordneten öldurchtrittsöffnung (11) zugeordnet ist und daß die Kammern (6, 9) und die öldurchtrittsöff- nungen (7, 11) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sich bei einer dem Normalbetrieb entsprechenden Wellendrehzahl in der vertikalen Kammer (6) ein ölre- servoir (8) und daß sich bei auslaufender Drehzahl in der horizontalen Kammer (9) ein ölreservoir ausbildet.
4. Schmiervorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmalet
Der ölaustrittsöffnung (5) ist eine mit der Welle (1) rotierende Kammer (6) zugeordnet (vertikale Kammer);
die vertikale Kammer (6) weist eine nach unten gerichtete öldurchtrittsöffnung (7) auf;
die nach unten gerichtete öldurchtrittsöffnung (7) ist derart angeordnet, daß sich während der Drehung der Welle (1) unter Betriebsbedingungen in der vertikalen Kammer (6) ein ölreservoir (8) ausbildet und daß das öl bei auslaufender Drehzahl der Welle (1) durch die öldurchtrittsöffnung (7) nach unten ausströmt;
unterhalb der öldurchtrittsöffnung (7) der verti¬ kalen Kammer (6) und oberhalb des Lagers (3) befindet sich eine weitere mit der Welle (1) rotierende Kammer (9) (horizontale Kammer);
die horizontale Kammer (9) weist in ihrem oberen Bereich eine radial gerichtete öldurchtrittsöff- nung (11) auf;
die radial gerichtete ldurchtrittsöffnung (11) und die horizontale Kammer (9) sind derart ange¬ ordnet und ausgebildet, daß während der Drehung der Welle (1) unter Betriebsbedingungen in die horizontale Kammer (9) eintretendes öl infolge der Zentrifugalkräfte durch die radial gerichtete öldurchtrittsöffnung (11) angetragen wird und daß sich bei auslaufender Drehzahl ein ölreservoir ausbildet.
5. Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (6 und 9) Ringkammern sind.
6. Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wand der Kammer (9) derart konisch gestaltet ist, daß ihr Durchmesser nach oben zunimmt.
7. Schmiervorrichtung nach einem der Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Bestandteil einer Turbomolekularvakuumpumpe oder eines Turboradialgeblä¬ ses ist.
EP95939275A 1995-01-28 1995-11-14 Schmierverfahren und schmiervorrichtung für ein lager einer vertikalen welle Withdrawn EP0805933A1 (de)

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