DE2004006C3 - Gleitlager für Turbomaschinenwelle - Google Patents

Description

würden Jenes bekannte Lager stammt übrigens aus

40 einer sehr frühen Zeit, in der es Maschinen, bei denen biegekritische Wellendrehzahlen hätten beachtet

Für mit hohen Drehzahlen in Gleitlagern umlau- werden müssen oder können, noch gar nicht gab. fende Maschinenteile ist es häufig schwierig, einer- Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt

seits den genauen Wert der kritischen Drehzahlen die Aufgabe zugrunde, die Einstellbarkeit des Spiels zweiter oder höherer Ordnung rechnerisch zu bestim- 45 zwischen der Welle und den Gleitflächen des Lagers men und andererseits diese kritischen Drehzahlen zu ermöglichen, außerhalb des Betriebs-Drehzahlbereiches zu legen. Die bei einem solchen Gleitlager erzielbare gleich-

Einer der Gründe hierfür liegt in der Schwierigkeit mäßige und konzentrische Einstellbarkeit der Lagerder Berechnung der Elastizitäts- und Dämpfungsko- gleitflächen der kippbaren Lagerschalensegmente effizienten, die durch die Art der Abstützung mittels 50 macht es möglich, zunächst eine Näherungsrechnung eines hydrodynamischen Schmierfilms gegeben sind, der kritischen Drehzahlen durchzuführen, insbeson-Koeffizienten, deren Einfluß ganz erheblich mit der dere eine Berechnung der kritischen Drehzahlen Zunahme der Drehzahl ansteigt. zweiter Ordnung, die sich schwieriger berechnen las-

Der Elastizitätskoeffizient ist überdies um so klei- sen als die der ersten Ordnung, und dann diese kritiner und beeinflußt infolgedessen um so mehr die kri- 55 sehen Drehzahlen — falls dies erforderlich werden tischen Drehzahlen, je geringer die Druckbelastung sollte — durch Einregeln oder Einstellen des Lagerdes Gleitlagers ist. Man kann feststellen, daß beim- spiels bei Inbetriebsetzung der Maschine in einen Größerwerden der Drehzahl, für die eine Turbuma- Drehzahlbereich zu verlegen, in dem sie keine nachschine ausgelegt ist, die spezifische Belastung der La- teiligen Wirkungen haben können, ger — d. h. das Verhältnis der statischen Kräfte wie 60 Es ist auch möglich, diese Drehzahlen genügend des Läufergewichts und des Gas-Schubs zur Trag- hoch zu legen, was häufig erwünscht ist und was insfläche der Lagerschalen — die Tendenz zeigt, kleiner besondere einem Betrieb mit kleinstem Lagerspiet zu werden. entspricht. Dieses kleinste Lagerspiel kann während

Aus technologischen Gründen ist es nur selten des Betriebes in Abhängigkeit von dem statischen möglich, den Durchmesser der Lagerzapfen der 65 Druck im Ölfilm und der Temperaturerhöhung des Welle im gleichen Verhältnis wie diese obenerwähn- Öls ermittelt werden, ten Kräfte zu ändern. Bei einer Maschine, die in unterschiedlichen Dreh-

Nun zeigt eine analytische Untersuchung des Ver- zahlbereichen arbeiten muß, kann man für jeden

Drehzahlbereich ein Lagerspiel ermitteln, mit dem es Zah^»^f^L^ _den Kippachsen 8. auf denen möglich bt, die kritischen Drehzahlen aus dem be- piertb ^^^^ekimS. Die Kippachsen 8 treffenden normalen Drehzahlbereich herauszubnn- die Ijgpiselirfensesm««» JPP _RadialschlUzcn 9 des gen. Ein Ausführungsbeispiel eines erfmdungsgemä- verschieben sich dann ,„ α i.agerachse

Ben Gleitlagers für eine Turbomaschmenwelle .stm 5 Gehäuses .η der We*e **

der Zeichnung dargestellt, und zwar in Fig. 1 im nahern ⁰^fJ⁰^Jj^_{e kich}t entweder wäh-Querschnitt und in F ig. 2 im Längsschnitt entlang Man kam.aul_o«*c _d ^ _StHlslan.

derLinieII-HderFig.1. Γ , l„Stt«en Welk das Spiel zwischen der

In eimern festen Lagergehäuse I ist ein eine zylin- des der ^ff*" _chalensegmenten 7 verändern, drische Bohrung! bildender zweiteiliger Baute»! 3, » ^We"%^u"^d f^KShen Drehzahlen der Welk der Teilflächerr3 α hat, durch Paßstifte 4 festgelegt. um auf die Lage der kntiscncn

Im Inneren der zylindrischen Bohrung 2 ist ein einzu^wr*^en\ . eingestellten Winkelstellung

RingS gehalten, der auf seiner Innenfläche mehrere ZjJ*** JJ^_n ^d _einer J_n Hälften des Bauteils 3

gleichsinnig zur Lagerachse exzentrische zylindrische des ™&χ5suio ^j _{mit dcnen die} Enden Gleitbahnen6 aufweist, deren Manteiiinien parallel _iä ^"^^"^S'ii zusammenwirken, deren zur Lagerachse verlaufen. ™™?T_n aus dem Lagergehäuse herausragen.

Innerhalb des Ringes 5 sind ',agerschalenseg- Kopfe 22 oben aus αm ^ ^ _{wird dcr Ring5} mente7 angeordnet, die um Kippachsen S schwenken J^^Sn Bauteils festgespannt und in seikönnen, die ihrerseits radial zur Lagerachse ver- in ^α^™^"¹^₅Κι_1οη Wenn man das Lagersp.el schiebbar in Radialschlitzen 9 im Lagergehäuse ge- «. ner Stellung ^^e^^e _{zunacnst die} Spannschrauben halten sind und sich auf die Gleitbahnen im RingS andern w,l1 lost man _{|g dic} ^^^

radial abstützen, wozu sie mit einer Ansehung 10 21, betätigt dann ^^^„^ _des RingesS erversehen sind. if^Vk? und zieht darauf die Schrauben 21 erneut

Das zur Schmierung des Lagers nötige öl wird re.cht .st und «ein ^r winkelstcllunt-

durch eine in dem Lagergehäuse vorgesehene Boh- *5 an, um den Ring 5

rung 11 zugeführt. Diese ölzuführbohrung mündet in ^^»J™;^ _{kann man} prüfen, indem man bcieinem hydraulischen Druckraum 12, der um den „P^S"^ Druck im olfilm mit Hilfe einer RingS herumführt und aus dem das öl in Richtung ^^"^J^bohrong überwacht, die in der Zechauf die nicht dargestellte Welle durch radiale of - D™^™*^^ ⁸ Diese Dnickabnahmeborung nungen 13 zwischen oder in der Nähe der Endtote 30 nung darstellt ist » ^ _{eines sc},

der Lagerschalensegmente »· Richtung auf d.e Welle g£*£j ^e^_n ^e _{durchj und ein} Kanal 23 geht radial austreten kann. '^CII:** . _La„_erschalensegment und durch die

Der RingS ist mit einem Zahnkranzsegment 14 durch,das Lager« * _{mit cinem Langska}-

versehen, das im Eingriff mit einer Schnecke 15 ist Jd« i und JdU « _Achse8. der frei nach außen welche ihrerseits fest auf der Achse «ner Spindel« 35 nal 24liminw Druckmeßgerät verbunden

mit einem Gewindeabschnitt 17 s.tzt, d.e mittels "^'^jj¹^ _kann auch die öltemperatur am eines aus dem Gehäuse des Lagers herausragenden ^J^^ Lager messen oder besser noch Vierkantkopfes 18 gedreht werden kann. _f, _P TeniDeratur des Gleitmetalls am Lagerschalen-

Die Steigungen des Spindelgewindes 17 und der die I ^emperai« « _{d ines in das} Segment e.n-Schnecke 15 sind unterschiedlich so daß man durch 40 ^^^!SSSI Schließlich läßt sich die Drehen der Spindel 16 den Ring 5 über den Schnek- gebauten ^" _{durch Verfolgen dcr} Ausb.l-

kentrieb IS, 14 drehen kann, wöbe, sich das Zahn- .«^-^brationen finden, kranzsegment 14 nach rechts oder links in der F1 g. 1 dungde rvmia ^ _Lagerschalensegmente 7 kann

¹ man auf diese Weise den Ring 5 über sein 45 auch drei oder mehr als vier sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 haltens des Ölfilms, daß seine Elastizitäts- und Patentansprüche: Dämpfungseigenschaften — umer anderen Parame-

1. Gleitlager für eine Turbomaschinenwelle mit tern — unmittelbar von dem Spiel zwischen dem

einstellbarem Radialspiel, mit mehreren Lager- Wellenzapfen und der Lagerschale abhängen, und schalensegmenten, deren Radial verschiebung 5 man kann zeigen, daß beispielsweise bei einem be-

durch Gleiten auf ebenso vielen zylindrischen stimmten Läufer eine nennenswerte Änderung dieses

Gleitbahnen zu bewirken ist, deren Achsen zur Spiels den Wert der kritischen Drehzahl zweiter Ord-

Achse der Lagerbohrung parallel und exzentrisch nung um ungefähr 40 °/o verändert,

sind, gekennzeichnet durch einen Ring Bekannt (aus der deutschen Patentschrift 9342) ist

(5), der an seiner Innenfläche die exzentrisch-zy- io ein Gleitlager, dessen Radialspiel einstellbar sein soll

lindrischen Gleitbahnen (6) aufweist und der und das mehrere Lagerschalensegmente aufweist,

drehbar in der zylindrischen Bohrung (2) eines welche durch Verschieben in Umfangsrichtung und

drehfesten Bauteils (3) gelagert ist, ferner durch Gleiten auf ebensovielen Gleitbahnen, deren Achsen

eine Vorrichtung (14 bis 18) zur Drehung des zur Achse der Lagerbohrung parallel und exzentrisch

Ringes, ferner durch kippbare Abstützung der 15 sind, radial einwärts bewegt werden sollen; das Ver-

Lagerschalensegmente (7) auf den Gleitbahnen schieben der Segmente in Umfangsrichtung soll da-

des Ringes mittels Kippachsen (8), die zwischen durch geschehen, daß eines der Segmente von einer

den Lagcrschalensegmenten und dem Ring parai- in es eingreifenden Schnecke in Umfangsrichtung

IeI zur Achse der Lagerbohrung angeordnet und verschoben wird und dabei die anderen Lagerscha-

an den beiden Stirnseiten der Lagersegmente in w> lensegmente mitnimmt. Dabei treten zwei Schwieriy-

radialen Schlitzen (9) des drehfesten Bauteils ge- keiten auf: Die erste von diesen besteht darin, d.iG

führt sind, und schließlich durch eine Vorrich- die Segmente, weil sie in Umfangsrichtung von dem

tung (19 bis 22) zum Blockieren der eingestellten mit der Schnecke kämmenden Segment angetrielxü

Winkellage des Ringes. werden sollen und zu diesem Zweck ohne Umfang-

2. Getriebe zur Drehung des die Gleitbahnen 25 spiel ane«nanderliegen müssen, gar nicht radial cinaufweisendeii Ringes nach Anspruch 1, gekenn- wärt* verstellt werden können; die zweite Schwierig zeichnet durch ein an der Außenfläche des Rin- keit ist, daß die Segmente auf den exzentrisch- zylin ges (5) angebrachtes Zahnkranzsegment (14) und drischen Gleitflächen des Lagergehäuses unmittelbar, eine in dieses eingreifende Schnecke (15), die im nämlich mit ebenfalls exzentrisch-zylindrischen FIjdrehfesten Bauteil (3) untergebracht und gegen 3° chen aufliegen und daher, wenn sie in Umfangsrieh-

. Axialverschiebung gesichert ist. tung verschoben wurden, auch eine Winkeländerunu.

3. Vorrichtung zum Blockieren der Winkellage nämlich Änderung des Winkels zwischen einer Tandes Ringkörpers nach Anspruch 1, gekennzeich- gente an die Lauffläche der Welle und der im glonet durch im oberen Teil des festen Lagergehäu- chen Umfangspunkt an die Lauffläche des Lagerses (1) vorgesehene Spannschrauben (21) zum 35 Schalensegments gelegten Tangente erfahren würden Zusammendrücken der beiden Hälften des dreh- und d?her an die Welle ungleichmäßig angepaßt, festen Bauteils (3) und damit zum Einspannen nämlich an der voreilenden Kante der Segmentfläche des Ringes (5) zwischen diesen Hälften. stärker als an der nacheilenden Kante angepreßt