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Dokumentenidentifikation DE10100470A1 11.07.2002
Titel Vorrichtung zur Versorgung eines Gleitlagers mit Öl
Anmelder A. Friedr. Flender AG, 46395 Bocholt, DE
Erfinder Willemsen, Rolf, 46397 Bocholt, DE
Vertreter Radünz, I., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 40237 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 08.01.2001
DE-Aktenzeichen 10100470
Offenlegungstag 11.07.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.07.2002
IPC-Hauptklasse F16C 33/10
Zusammenfassung Zur Versorgung eines Gleitlagers (2) für eine Welle (1) mit Öl innerhalb eines Lagergehäuses (3) dient ein Ölförderring (10), der in einen Ölsumpf (9) eintaucht, der sich in dem Lagergehäuse (3) unterhalb des Gleitlagers (2) befindet. Die Welle (1) ist durch das Lagergehäuse (3) hindurchgeführt und an den Gehäusedurchführungen durch Spaltdichtungen (7) abgedichtet. An dem Mantel (19) des Ölförderringes (11) ist ein ortsfester Ölabstreifer (20) vorgesehen, der aus einem nur in Richtung auf das Gleitlager (2) offenen Rohr besteht, in dessen der Drehrichtung des Ölförderringes (10) zugewandten Seitenwand (27) eine Öffnung (28) angebracht ist. Die Öffnung (28) weist eine Länge auf, die mindestens der Breite des Ölförderringes (10) entspricht. Die untere Kante der Öffnung (28) springt zurück und dient als Ölabstreifkante (29).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung eines Gleitlagers für eine Welle mit Öl innerhalb eines Lagergehäuses mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Derartige Gleitlager werden bevorzugt als Stehlager für Schiffswellen eingesetzt. Während der Rotation der Schiffswelle haftet Öl an der Ölförderfläche am Mantel eines Ölförderringes und wird dadurch aus dem Ölsumpf des Lagergehäuses zu dem Ölabstreifer gefördert. Es kann angenommen werden, dass auch benachbarte Luftschichten in Rotation versetzt werden. Diese Luft-Öl-Schichten prallen gegen den stillstehenden Ölabstreifer. Die ständig nachgeförderten Ölmengen erhöhen solange das Ölvolumen an der Ölabstreifkante bis das Stauöl in Richtung der Ölkanäle des Gleitlagers schwappt. Bei geringen Umfangsgeschwindigkeiten fließen größere Mengen des Öls vor Erreichen der Ölkanäle direkt seitlich ab, so dass das Gleitlager nur unzureichend geschmiert wird. Der Ölschwall am Ölabstreifer wird sich in einen erwünschten Ölstrom in Richtung auf die zu dem Gleitlager führenden Ölkanäle und in einen unerwünschten Ölstrom aufteilen, der sich in Richtung der Spaltdichtung bewegt und letztendlich zu Leckage führt. Eine Umlenknase im Lagergehäuse soll den darunter liegenden Spalt vor geradlinigen Ölspritzern abschirmen. Hierdurch wird jedoch nur ein unzureichender Schutz gegen eine Ölleckage an der Spaltdichtung erzielt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung derart zu gestalten, dass eine ausreichende Ölversorgung der Gleitlagerung im gesamten Drehzahlbereich (maximale Ölversorgung) bei gleichzeitiger Vermeidung von Ölleckage (minimale Ölversorgung des Spaltdichtungen) erreicht wird.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Ölabstreifer der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfüllt neben der Funktion des Abstreifens aufgrund des rohrförmigen Aufbaus auch die Funktion der Kanalisierung des abgestreiften Öls zum Gleitlager hin und aufgrund der geschlossenen Stirnseite noch die Funktion des Abschirmens des geförderten und abgestreiften Öls von der Spaltdichtung.

Mit dem Ölförderring gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann durch eine Vergrößerung der Ölförderfläche am Mantel des Ölförderringes ein hoher Volumenstrom auch bei geringen Umfangsgeschwindigkeiten erreicht werden. Die kegelige Ringnut des Ölförderinges hat die Aufgabe, Schleuderöl zur Mitte der Lagerung in Richtung des Gleitlagers zu leiten. Die Vergrößerung des kegeligen Durchmessers von der Stirnseite zu den Löchern für den Ölrücklauf über die Breite der Nuttiefe nutzt dabei ebenfalls die Zentrifugalbeschleunigung aus. Das Öl an der Kegeloberfläche kann sich im Betrieb nur in Richtung der Löcher bewegen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch ein Lagergehäuse und

Fig. 2 die perspektische Darstellung eines Models eines Ölabstreifers.

Die dargestellte Lagerung ist beispielsweise ein Stehlager für eine Welle 1 eines Schiffsantriebes. Die Lagerung umfasst ein radiales Gleitlager 2, das innerhalb eines Lagergehäuses 3 angeordnet ist und als Voll- oder Halbschalenlager ausgebildet sein kann. Bei der dargestellten Vollschalenausbildung ist das Gleitlager 2 mit einer oberen und einer unteren Lagerschale 4, 5 versehen, die von einem kugeligen Auflager 6 des Lagergehäuses 3 getragen sind. Die Lagerschalen 4, 5 des Gleitlagers 2 . umschließen die Welle 1, die durch das Lagergehäuse 3 hindurchgeführt ist. An den Gehäusedurchführungen ist, die Welle 1 beiderseits des Gleitlagers 2 durch berührungslose Spaltdichtungen 7 gegenüber der Außenatmosphäre abgedichtet.

Im oberen Teil ist das Lagergehäuse 3 durch einen Schaulochdeckel 8 verschlossen, der auch als ein Einlass für Öl zur Schmierung des Gleitlagers 2 dient. Das Öl befindet sich in einem Ölsumpf 9, der unterhalb des Gleitlagers 2 innerhalb des Lagergehäuses 3 liegt. Das Öl wird mit Hilfe eines später beschriebenen Ölförderringes 10 aus dem Ölsumpf 9 nach oben gefördert und durch Ölkanäle 11, 12 in dem Lagergehäuse 3 und der oberen Lagerschale 4 in den Schmierspalt 13 zwischen den Lagerschalen 4, 5 des Gleitlagers 2 und der Welle 1 geleitet.

Der Ölförderring 10 besteht aus zwei Teilen, die durch eine Klemmverbindung 14 miteinander verbunden sind. Die Teilung ist die Voraussetzung dafür, dass der Ölförderring 10 auch nachträglich montiert werden und einen Ölförderring bekannter Bauart ersetzen kann. Der Ölförderring 10 taucht in den Ölsumpf 9 ein und ist zwischen einer der Spaltdichtungen 7 und dem Gleitlager 2 auf der Welle 1 befestigt. Auf der der benachbarten Spaltdichtung 7 zugewandten Seite ist der Ölförderring 10 mit einer Ringnut 15 versehen. Die radial äußere Fläche 16 der Ringnut 15 verläuft unter Vergrößerung der Nutbreite konisch auf den Nutgrund 17 zu. In dem Nutgrund 17 sind in einem Abstand voneinander eine Reihe von Löchern 18 angebracht, die als Langlöcher ausgebildet sind. Die radial äußere Begrenzung der Löcher 18 liegt in der Verlängerung der äußeren Fläche 16 der Ringnut 15.

Dem äußeren Mantel 19 des Ölförderringes 10 steht in einem geringen Abstand von beispielsweise 0,2 bis 0,3 mm ein Ölabstreifer 20 gegenüber. Der Ölabstreifer 20 ist als einseitig geschlossenes Rohr ausgebildet, dessen offenes Ende 21 dem Inneren des Lagergehäuses 3 zugewandt ist. Der Ölabstreifer 20 ist an dem Lagergehäuse 3 befestigt. Dazu ist der Ölabstreifer 20 im hinteren Bereich mit einem Langloch 22 zur Aufnahme einer Befestigungsschraube 23 versehen, die in eine Gewindebohrung 24 im Lagergehäuse 3 eingreift. Innerhalb des Ölabstreifers 20 ist die Befestigungsschraube 23 von einer Hülse 25 umschlossen. Das Langloch 22 gestattet eine Einstellung des Ölabstreifers 20 in Längsrichtung. Zwischen das Lagergehäuse 3 und den Ölabstreifer 20 sind Passscheiben 26 gelegt, über die der Abstand zwischen dem Ölabstreifer 20 und dem Ölförderring 10 eingestellt werden kann.

Die Seitenwand 27 des Ölabstreifers 20, die der Drehrichtung der Welle 1 und des Ölförderringes 10 zugewandt ist, ist im Bereich des Ölförderringes 10 mit einer Öffnung 28 versehen. Die Länge der Öffnung 28 ist mindestens so groß wie die Breite des Ölförderringes 10. Die untere Kante der Öffnung 28 dient dabei als Ölabstreifkante 29 und ist um einen kleinen Betrag gegenüber der Seitenwand 27 zurückgesetzt.

Rotiert die Welle 1 in zwei entgegengesetzten Drehrichtungen, so ist der Ölabstreifer 20 im Bereich des Ölförderringes 10 an den beiden gegenüber liegenden Seitenwänden mit je einer Öffnung 28 versehen. In diesem Fall ist der Ölabstreifer 20 in Längsrichtung durch eine durchgehende Trennwand 30 in zwei Teilräume aufgeteilt. Vorzugsweise besteht der Ölabstreifer 20 aus zwei Vierkantrohren 31, die in Längsrichtung miteinander verbunden sind (Fig. 2).

Oberhalb der Öffnung 28 in der Seitenwand 27 des Ölabstreifers 20 ist ein Spritzölfangblech 32 angebracht. Die längeren Seiten des Spritzölfangbleches 32 überragen die Öffnung 28 und sind schräg in Richtung des darüber liegenden Schaulochdeckels 8 des Lagergehäuses 3 abgewinkelt. Die schräge Fläche bildet mit Öffnung 28 einen Einfülltrichter, an dem frei umherspritzendes Öl, das von dem Ölförderring 10 vor der Ölabstreifkante 29 abgeschleudert wird, abgebremst und in das Vierkantrohr 31 des Ölabstreifers 20 geleitet wird. Vorzugsweise lässt sich das Spritzölfangblech 20 aus einem Blech mit der Länge der Vierkantrohre 31 durch Abkanten der längeren Seiten um je einen Winkel von etwa 45° herstellen. Damit kann die Trichterfunktion sowohl bei Rechts- als auch bei Linkslauf der Welle 1 genutzt werden. Das Spritzölfangblech 32 ist genau wie der Ölabstreifer 20 mit einem Langloch 22 zur Befestigung der Vorrichtung mittels der Befestigungsschraube 23 am Lagergehäuse 3 versehen.

Das dem Inneren des Lagergehäuses 3 abgewandte Ende des Ölabstreifers 20 ist durch ein Abschlussblech 33 geschlossen, an dem ein Ölleitblech 34 befestigt ist. An der Unterkante des Ölleitbleches 34 ist ein Ringsegment 35 angebracht, das in die Ringnut 15 des Ölförderringes 10 hineinragt und eine Fangrinne bildet. Das Ölleitblech 34 erstreckt sich in der oberen Hälfte des Lagergehäuses 3 über einen Halbkreis.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise. Der Ölförderring 10 taucht in der unteren Hälfte des geteilten Lagergehäuses 3 in den Ölsumpf 9. Der Ölstand im Ölsumpf 9 muss so weit abgesenkt sein, dass im Stillstand kein Öl durch die Spaltdichtung 7 in deren 6-Uhr-Stellung abfließen kann.

Gleichzeitig liegt auch der Schmierspalt 13 des Gleitlagers 2 zwischen den Lagerschalen 4, 5 und der Welle 1 über dem Ölspiegel. Hier zeigt sich besonders deutlich, dass beim Anfahren der Welle 1 möglichst schnell sehr viel Öl in das Gleitlager 2 gefördert werden muss. Die zunächst geringen Umfangsgeschwindigkeiten bedingen aufgrund der Kontinuitätsgleichung (Q = v.A), dass sich ein hoher Volumenstrom Q nur durch eine Vergrößerung der Ölförderfläche A erreichen lässt.

Das Öl haftet an der gesamten Oberfläche des Ölförderringes 10. Die Ölförderfläche am zylindrischen Mantel 19 transportiert das erwünschte Schmieröl. An den Stirnflächen des Ölförderringes 10 befindet sich ebenfalls Öl, das aufgrund der Zentrifugalkraft radial nach außen geschleudert wird.

Die Ringnut 15 des Ölförderringes 10 stellt zum einen einen ausreichenden Bauraum zur Montage der Schrauben der Klemmverbindung 14 bereit, durch die die beiden Teile des zweigeteilten Ölförderringes 10 miteinander verbunden sind. Die keilförmige Aussparung der Ringnut 15 ist in vorteilhafter Weise zur Vermeidung einer Schöpfölförderung so angeordnet, dass die Anlage der Köpfe der Schrauben der Klemmverbindung 14 in Richtung der Hauptdrehrichtung der Welle 1 zeigt. Zum weiteren erlaubt die Ringnut 15 den Einsatz des Ringsegments 35 an dem Ölleitblech 34.

Die kegelige Ringnut 15 hat die Aufgabe, Schleuderöl zur Lagermitte in Richtung der Lagerschalen 4, 5 des Gleitlagers 2 zu leiten. Die Vergrößerung des Durchmessers der Ringnut 15 von der Stirnseite zu den Löchern 18 über die Breite der Nuttiefe nutzt dabei ebenfalls die Zentrifugalbeschleunigung aus. Das Öl an der kegeligen, radial äußeren Fläche 16 kann sich im Betrieb nur in Richtung der Löcher 18 bewegen und läuft durch die Löcher 18 zurück. Der Rücklauf erhält durch die gewählten Langlöcher einen möglichst großen Querschnitt.

Die inneren Wände des rohrförmig ausgebildeten Ölabstreifers 20 verschließen dem abgestreiften Öl den ungehinderten geradlinigen Weiterflug. Das Ölleitblech 34 verschließt am vorderen Ende des Ölabstreifers 20 dem abgestreiften Öl den "falschen" Weg in Richtung Lageraustritt. Das in Richtung Lagermitte offene Ende 21 führt das Öl direkt an die Ölkanäle 11, 12. Das überschüssige Öl, das nicht in den Schmierspalt 13 des Gleitlagers 2 gelangt, ist so weit von den beiden Spaltdichtungen 7 der Welle 1 entfernt, dass ausreichend Raum für eine Beruhigung bereitsteht. Die geschlossene Form des rohrförmigen Ölabstreifers 20 und das Spritzölfangblech 32 unterdrücken zusätzlich eine unerwünschte, ziellose Plansch- und Schwallölbildung im Lagergehäuse 3.

Der abgestreifte Ölstrom will sich in einen erwünschten Ölstrom 36 in Richtung zur Mitte des Lagergehäuses 3 und in einen leckageverursachenden Ölstrom 37 teilen. Das Ölleitblech 34 schirmt den Ölförderring 10 in Richtung der Spaltdichtung 7 ab. Die stirnseitige Scheibe des Ölleitbleches 34 übernimmt den größeren Anteil an der Abschirmung des leckageverursachenden Ölstromes 37. Eine an der Wand des Lagergehäuses 3 angebrachte Umlenknase 39 lenkt den leckageverursachenden Ölstrom 37 von der Spaltdichtung 7 fort. Das in die Ringnut 15 des Ölabstreifers 20 hineinragende Ringsegment 35 wirkt als Fangrinne und bildet einen labyrinthartigen Irrweg, in dem sich der Leckageölstrom 38 verfängt, bremst oder staut. Im Stillstand läuft abtropfendes Öl in der Rinne am Umfang zurück in Richtung Ölsumpf 9. Die Innenseite des Ringsegments 35 bremst einen Teil des Schleuderöls von der Stirnseite des Ölförderringes 10 ab und führt es in Richtung Ölsumpf 9 zurück.

Das Ölleitblech 34 ist aus Gründen der Montage nur ein halbierter Ring. Ein geschlossener Ring würde zudem die erneute Benetzung der Ölförderfläche im Ölsumpf 9 behindern. Die gewählte Form des Ölleitbleches 34 ist ein Kompromiss zwischen einer hohen Ölförderung im niedrigen Drehzahlbereich und einer Verringerung der Leckage.

Zum Inneren des Lagergehäuses 3 hin liegt an der Spaltdichtung 7 ein geteilter Dichtring 40 an. Ein solcher Dichtring ist definitionsgemäß in einer wirksamen berührungsfreien Spaltdichtung 7 zwar überflüssig. In dem vorliegenden Fall soll er aber den Ölnebel zurückhalten. Der Ölnebel unterwirft sich nicht den Überlegungen, die zuvor für den Flüssigkeitsstrom getroffen wurden.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Versorgung eines Gleitlagers (2) für eine Welle (1) mit Öl innerhalb eines Lagergehäuses (3), durch das die Welle (1) hindurchgeführt ist, wobei die Welle (1) an den Gehäusedurchführungen durch Spaltdichtungen (7) abgedichtet ist, wobei sich in dem Lagergehäuse (3) unterhalb des Gleitlagers (2) ein Ölsumpf (9) befindet, in den ein Ölförderring (10) eintaucht, der zwischen dem Gleitlager (2) und einer der Spaltdichtungen (7) auf der Welle (1) befestigt ist und wobei an dem Mantel (19) des Ölförderringes (11) ein ortsfester Ölabstreifer (20) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabstreifer (20) aus einem nur in Richtung auf das Gleitlager (2) offenen Rohr besteht, in dessen der Drehrichtung des Ölförderringes (10) zugewandten Seitenwand (27) eine Öffnung (28) angebracht ist, die eine Länge aufweist, die mindestens der Breite des Ölförderinges (10) entspricht und dass die untere Kante der Öffnung (28) zurückspringt und als Ölabstreifkante (29) dient.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Öffnung (28) auf dem Ölabstreifer (20) ein Spritzölfangblech (32) angeordnet ist, das nach oben abgewinkelte Längskanten aufweist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabstreifer (20) an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden oberhalb des Ölförderringes (10) mit je einer Öffnung (28) versehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabstreifer (20) in Längsrichtung in zwei voneinander getrennte Teilräume mit je einer Öffnung (28) aufgeteilt ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabstreifer (20) aus zwei Vierkantrohren (31) besteht.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölförderring (10) auf seiner der benachbarten Gehäusedurchführung zugewandten Seite mit einer Ringnut (15) versehen ist, die einen mit Löchern (18) versehenen Nutgrund (17) und eine radial äußere Fläche (16) aufweist, die unter Vergrößerung der Nutbreite konisch auf den Nutgrund (17) zuläuft.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölförderring (10) aus zwei Segmenten besteht, die über eine Klemmverbindung (14) lösbar miteinander verbunden sind.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der geschlossenen Stirnfläche des Ölabstreifers (20) ein Ölleitblech (34) befestigt ist, an dessen Unterkante ein als Fangrinne ausgebildetes Ringsegment (35) angebracht ist, das in die Ringnut (15) des Ölförderringes (10) hineinragt.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölleitblech (34) sich über einen Halbkreis in der oberen Hälfte des Lagergehäuses (3) angeordnet ist.






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