DE1267911B - Dynamisch gasgeschmiertes Radialgleitlager - Google Patents

Description

• Dynamisch gasgeschmiertes Radialgleitlager Die Erfindung betrifft ein dynamisch gasgeschmiertes Radialgleitlager für großen Drehzahlbereich, dessen Lauffläche der Lagerschale nahe den beiden Lagerenden mit über dem Umfang verteilt angeordneten, an der Anlaufseite jeweils in eine Axialnut übergehenden flachen Vertiefungen versehen ist und bei dem je eine Ringnut zwischen den Vertiefungen und den Lagerenden angeordnet ist.
• Die Ringnuten am Lagerende haben den Zweck, den Gasaustausch zwischen dem Schmierspalt und der Lagerumgebung abzugrenzen, um die Lagerlauffläche vor Verschmutzung zu schützen. Die Verwendung von speziellen Ansaugleitungen oder Filtern für das Schmiergas wird dadurch vermieden.
• Es ist auch eine verbesserte Ausführung bekannt (deutsche Auslegeschrift 1158 324), bei der die Vertiefungen sich über einen Großteil der Lagerlänge erstrecken und durch außerhalb des Lagers liegend Leitungen mit Ringnuten am Lagerende verbunden sind, um das am Lagerende austretende Gas wieder zu den Vertiefungen zurückzuführen und so einen in sich geschlossenen Schmierkreislauf herzustellen.
• In dieser Weise konstruierte Gleitlager weisen schon bei verhältnismäßig niedrigen Drehzahlen eine genügende Tragfähigkeit des Schmierfilms auf und arbeiten bei hohen Drehzahlen frei von Instabilität der Wellenbewegung, wie dies durch ausgeführte Maschinen bestätigt wurde.
• Bei dynamisch gasgeschmierten Lagern besteht jedoch außer den Problemen der Tragfähigkeit, der Stabilität und der Verschmutzung auch das Problem der Deformation des Lagers unter Wärmebeanspruchung im Betrieb, da wegen der geringen Tragfähigkeit beim Gaslager ein außerordentlich kleines Lagerspiel und damit zum Funktionieren eine hohe Formgenauigkeit des Lagers unbedingt notwendig ist. Bei mit sehr heißen Gasen arbeitenden Turbomaschinen wird das dem Laufrad nahe liegende Traglager durch einseitige Erhitzung sehr ungünstig beansprucht. Im Betrieb können zwischen den beiden Lagerenden unzulässige Temperaturunterschiede und ungleiche Wärmedehnungen im Lagerkörper auftreten, welche die Betriebssicherheit der Maschine gefährden.
• Diese Schwierigkeit wird auch durch das bekannte, oben beschriebene Lager nicht behoben, da eine Verbindungsleitung von der Ringnut des einen Lagerendes zur Laufflächenvertiefung bestenfalls in der Mitte des Lagers endet und somit das andere Lagerende thermisch kaum beeinflußt wird.
• Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden. Die Lösung besteht darin, daß wenigstens eine Axialnut an wenigstens einem der beiden Lagerenden mit der Ringnut am anderen Lagerende durch wenigstens einen Kanal verbunden ist.
• Auf diese Weise ist es möglich, ohne spezielle, insbesondere ohne bewegte Hilfsmittel einen ständigen Austausch von Schmiergas und damit einen Temperaturausgleich zwischen den beiden Lagerenden zu erzielen.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
• F i g. 1 zeigt einen Axialschnitt des gasgeschmierten Gleitlagers und F i g. 2 einen Radialschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.
• Eine Welle 1 läuft in einer zylindrischen Lagerschale 2, nahe deren Enden A und B mehrere Vertiefungen, sogenannte Stabilisierungstaschen 3 a, 3 b und 3 c über den Umfang segmentartig angeordnet sind. Die Breite dieser Stabilisierungstaschen in Axialrichtung ist so bemessen, daß sie maximal ein Sechstel der Lagerbreite beträgt. üblicherweise sind sie schmaler, und so bleibt zwischen ihnen ein tragender Mittelteil mit zylindrischer Bohrung, ohne jegliche Nuten oder Löcher, von mindestens zwei Dritteln der Lagerbreite übrig. Jede der Stabilisierungstaschen 3 a, 3 b, 3 c ist an ihrem Einlauf, betrachtet in der Drehrichtung der Welle 1, mit einer Axialnut 4a bzw. 4 b bzw. 4 c versehen, die sich über die Breite der Stabilisierungstaschen erstreckt. Die Tiefe t der Stabilisierungstaschen ist von der gleichen Größenordnung wie das radiale Lagerspiel zwischen Welle 1 und Lagerschale 2. Zwischen den Stabilisierungstaschen und den Lagerenden ist je eine Ringnut 5 a, 5 b in die Lagerschale 2 eingedreht.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Axialnuten 4 a, 4 b, 4 c durch je einen oder mehrere in der Lagerschale 2 verlaufende Kanäle 6 a bzw. 6 b mit der am anderen Lagerende B bzw. A befindlichen Ringnut 5 b bzw. 5a verbunden.
• Ein wesentlicher Vorteil dieser Art der Verbindungen 6 a, 6 b zwischen den Axialnuten 4 a, 4 b, 4 c und den Ringnuten 5 a, 5 b besteht darin, daß ein intensiver Austausch des in den Ringnuten 5 a, 5 b eingeschlossenen Schmiergases erfolgen kann.
• Im Betrieb arbeiten die an den Lagerenden A, B angebrachten Stabilisierungstaschen 3a, 3b, 3 c als Viskositätspumpen, die das Schmiergas aus dem einen Lagerende A, B in die Ringnut am anderen Lagerende B bzw. A fördern. Die Folge dieser gleichzeitig in beiden Richtungen sich abspielenden Vorgänge ist ein weitgehender Ausgleich der zwischen den Lagerenden A, B herrschenden Temperaturdifferenz.
• Außer der obengenannten Funktion des Temperaturausgleiches erfüllen diese internen Verbindungen noch eine für dynamisch gasgeschmierte Gleitlager nützliche Funktion einer erhöhten Stabilisierung. Insbesondere kann durch das Verbinden der auf der unbelasteten Seite der Lagerfläche befindlichen Axialnuten 4 a mit einer der Ringnuten 5 a, 5 b die Entwicklung von negativem Druck im Schmierspalt des Lagers verhindert werden.
• Für Stabilisierungszwecke können die Taschen zur Anpassung der Wellenlagerung ungleich tief sein. Beispielsweise kann bei der dargestellten Ausführung die Tasche 3 a auf der unbelasteten Lagerseite, je nach der jeweiligen Wellenexzentrizität im Betrieb, tiefer sein als die Stabilisierungstaschen 3 b und 3 c, womit sich die Stabilität weiter erhöhen läßt.
• Für bestimmte Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, die Stabilisierungstaschen ungleichmäßig über den Umfang zu verteilen und gegebenenfalls weniger als drei Taschen pro Lagerende vorzusehen. Zum Beispiel kann für höhere Ansprüche an die Tragfähigkeit des Lagers die Tasche 3 b samt der Einlaufnut 4 b auf der belasteten Lagerseite weggelassen werden. Die beiden Lagerenden leisten dadurch einen vermehrten Beitrag an die Tragfähigkeit. Es ist ferner möglich, die Stabilisierungstaschen entsprechend dem erstrebten Zweck ungleich breit auszuführen.
• In gewissen Fällen, wo niedrigere Betriebsdrehzahl und höhere Lagerbelastung vorliegen, ergeben die Axialnuten 4 a 4 b, 4 c allein, d. h. ohne die anschließenden Taschen 3 a, 3 b 3 c, ebenfalls eine genügende Stabilisierung.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Dynamisch gasgeschmiertes Radialgleitlager für großen Drehzahlbereich, dessen Lauffläche der Lagerschale nahe den beiden Lagerenden mit über dem Umfang verteilt angeordneten, an der Anlaufseite jeweils in eine Axialnut übergehenden flachen Vertiefungen versehen ist und bei dem je eine Ringnut zwischen den Vertiefungen und den Lagerenden angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß wenigstens eine Axialnut (4a, 4b, 4c) an wenigstens einem der beiden Lagerenden (A bzw. B) mit der Ringnut (5 b, 5 a) am anderen Lagerende (B, A) durch wenigstens einen Kanal (6 a bzw. 6 b) verbunden ist.
2. 2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Lagerende (A, B) wenigstens eine Axialnut (4a, 4b, 4c) mit der Ringnut (5 b, 5 a) des anderen Endes (B, A) verbunden ist.
3. 3. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (6a, 6b) die Lagerschale (2) mindestens teilweise durchsetzt.
4. 4. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf der unbelasteten Seite der Lagerfläche befindlichen Axialnuten (4a) an den Lagerenden (B, A) mit den zugehörigen Ringnuten (5 a, 5 b) an den Lagerenden (A, B) durch Kanäle (6 b, 6a) verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1158 324.