CH558481A - Gleitlager. - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleitlager mit mehreren segmentartig angeordneten Lagerschuhen für schwere rotierende Maschinenteile, dessen Lagerschuhe in einem Lagergehäuse abgestützt sind, wobei die Lagerschuhe an der der Lauffläche abgekehrten Seite eine sphärische Auflagefläche aufweisen, die mit einer am Lagergehäuse angeordneten Pfanne korrespondiert und im Lagergehäuse und in den Lagerschuhen Bohrungen und Leitungen für die Zuführung des Schmiermittels in den Schmierspalt vorgesehen sind.



   Durch die zunehmende Vergrösserung der Einheitsleistung bei Turbomaschinen werden die Hersteller der Lager immer wieder vor neue Probleme gestellt. Da es sich bei solchen Lagern um rasch umlaufende Maschinenteile bei sehr grossen Wellen oder Läufergewichten handelt, sind die Grenzen der erfüllbaren Forderungen sehr eng abgesteckt. Neben den Anforderungen zur Kühlung der Lagerschuhe bzw. des Kühlmittels, ist auch die Laufruhe der Maschine ein Kriterium welches die Lagerbauart beeinflusst.



   Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, durch in einem Lagergehäuse an pneumatischen oder hydraulischen Zylindern aufgehängte Lagerkörper die kritischen Drehzahlen der Läufer bzw. des schweren Maschinenteils zu beeinflussen.



   In der Praxis haben aber solche Lager auf die Laufruhe der Läufer nur einen zufälligen und nicht vorherbestimmbaren   Einfluss.    Denn die Dämpfungseigenschaften werden neben den Einflüssen aus der Wellengeometrie, Steifigkeit und Wuchtgüte auch von den Parametern des Lagers bestimmt.



  Dazu gehören die Lagerbauart, die Belastung, die Drehzahl der Welle, die erreichbaren Spiele und nicht zuletzt die Zähigkeit des Schmierfilms. Als Ursache für das praktische Versagen bekannter Lagerbauarten mit Dämpfungs-Einrichtungen, ist entweder das Auftreten Coulomb'scher Reibung anzusehen oder die sich zeitlich, also im Betrieb fortwährend verändernden Bedingungen am Schmierspalt bzw. Lagerschuh.



   Die Erfindung hat daher die Aufgabe ein Gleitlager zu schaffen, bei dem Wellenvibrationen gedämpft oder Resonanzen aus dem Arbeitsbereich des Lagers verschoben werden können.



   Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch ausgezeichnet, dass die Pfanne als Kolben eines hydraulischen Zylinders ausgebildet ist, der im Lagergehäuse über eine Führung und Einstelleinrichtung befestigbar ist, wobei im Inneren des Zylinders elastische Lamellen mit Nuten und Durchlässen angeordnet sind, die über eine Ausgleich-Bohrung mit dem Schmierspalt des jeweiligen Lagerschuhes verbunden sind.



   Die Vorteile dieser Lagerabstützung liegen eindeutig darin, dass das aus gekapselten Einzelelementen gebildete Abstützglied des Zylinders in seinem Schwingungsverhalten exakt bestimmbar ist. Durch geeignete Auswahl der Federcharakteristik der Lamellen und des Dämpfungsgrades ist das Verhalten des einzelnen Lagerkörpers und somit des Lagers hinsichtlich der von der Welle aufgezwungenen Schwingungen auf einfache Weise zu beeinflussen. Die gekapselten Zylinder können zudem ohne Änderung auf die übrige Konstruktion des Lagers mit unterschiedlichsten Charakteristiken hergestellt werden und bei Bedarf in das Lagergehäuse eingesetzt und ausgetauscht werden. Durch Austauschen der Zylinder lässt sich selbst nach längerem Betrieb die Laufruhe einer durch den Betrieb beanspruchten Welle verbessern.

  Auch während der Planungsphase solcher Maschinen ergibt sich eine vorteilhafte Wirkung, da die Beschränkung der Bauarten wegen Rücksichtnahme auf kritische Drehzahlen grösstenteils entfallen kann.



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.



   Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Lager,
Fig. 2 ein Detail an einem Lagerschuh.



   Das Lager besteht im wesentlichen aus dem Lagergehäuse 1 mit einem Ober- 2 und Unterteil 3 und den segmentartigen Lagerschuhen 4. Im Unterteil 3 des Lagergehäuses 1 sind zwei Lagerschuhe 4 untergebracht, wobei deren Abstützungsachse jeweils um ca.   45    gegenüber der horizontalen Achsebene verdreht angeordnet sind. Im Oberteil 2 des Lagergehäuses 1 ist ein Lagerschuh 4 vorgesehen dessen Abstützungsachse zweckmässigerweise mit der vertikalen Achsebene des Lagers zusammenfällt. Die Lagerschuhe weisen an der äusseren Umfangs-Segmentfläche vorspringende Zapfen 5 mit einer sphärischen Auflagefläche 6 auf. An diesen Auflageflächen 6 liegt die Pfanne 7 des Zylinders 8 an, der in einer Führung 9 des Lagergehäuses 1 angeordnet ist.

  Der Zylinder 8 der beiden Lagerschuhe 4 im Unterteil 3 weist einen abgeschrägten Boden 10 auf, der auf einer mit dem Boden 10 korrespondierenden Keilfläche 12 die Einstelleinrichtung aufliegt, die im wesentlichen aus dem Gleitstein 11 besteht. Der Gleitstein 11 ist durch nicht dargestellte Mittel im Lagergehäuse 1 fixierbar, was leicht durch Klemmen oder Keile, aber auch durch Hydraulikzylinder erfolgen kann.



   Der Lagerschuh 4 des Lagergehäuses 1 im Oberteil 2, dem bei schweren Rotoren eher die Funktion einer Amplitudenbegrenzung der Wellenschwingung zukommt, wird in gleicher Weise über einen Zylinder 8 am Lagergehäuse 1 abgestützt, jedoch wird anstatt der robusten Gleitsteine 11 hier ein einfacher Schraubenbolzen 13 für die Justierung und Fixierung des Zylinders 8 im Lagergehäuse 1 vorgezogen.



   In den Lagerschuhen 4 und im Lagergehäuse 1 sind noch Bohrungen 14 für die Zufuhr des Schmiermittels zu den Laufflächen 15 der Lagerschuhe 4 vorgesehen. Diese beim Ausführungsbeispiel durchwegs als Bohrungen 14 ausgeführten Zuleitungen können ohne weiteres durch flexible Schläuche oder andere Rohrleitungen ersetzt werden.



   Das Schmiermittel wird über die Bohrungen 14 von einer nicht dargestellten Pumpe in den Ringkanal 16 an der Pfanne 7 gebracht, von wo es über mehrere zentrische Bohrungen 17, die an der sphärischen Auflagefläche 6 der Pfanne 7 münden, zu den einzelnen Zapfen 5 bzw. den Lagerschuhen 4 gelangt.



  An einer einlaufseitigen Tasche 18 des Lagerschuhs 4 tritt das Schmiermittel aus einer weiteren Bohrung 19 aus und gelangt in den Schmierspalt 20 zwischen Welle 21 und Lagerschuh 4.



   An der Lauffläche 15 des Lagerschuhs 4 mündet eine Ausgleichsbohrung 22, die mit dem Innenraum 23 des Zylin ders 8 verbunden ist. Über diese Ausgleichsbohrung 22 gelangt das Schmiermittel zwischen die Lamellen 24 (Fig. 2) und bringt aufgrund der direkten Übertragung der Druck schwankungen des Schmiermittels vom Schmierspalt 20 in die
Zwischenräume 25 der Lamellen 24 und der Dämpfungswirkung, die als Kolben ausgebildete Pfanne 7 im Zylinder 8 ständig in eine ausgleichende Lage.



   Auch die Vibrationsenergie wird durch die Quetscharbeit zwischen den Lamellen 24 vernichtet, wodurch eine zusätzliche stabilisierende Wirkung eintritt.



   In Fig. 2 ist der Aufbau des Zylinders 8 in grösserem Massstab dargestellt, wobei für gleiche Teile entsprechende Bezugszeichen wie in Fig. 1 eingesetzt wurden.



   Der Zapfen 5 am Lagerschuh 4 liegt mit seiner Auflagefläche 6 in der Pfanne 7 auf, die eine korrespondierende Aufla   gefläche    6 aufweist. Der Radius der Auflageflächen 6 am Zapfen 5 ist vorteilhaft so gewählt, dass dessen Drehpunkt im Bereich des durch die Sehne des Lagerschuhes bestimmten Kreisabschnittes liegt. Daraus ergibt sich die während des Anfahrens günstige Wirkung des zur Drehrichtung und Drehzahl komplementären Kippwinkels des Lagerschuhes 4.



   Im Zylinder 8 ist die Pfanne 7 als Kolben eingesetzt, die mit einer zur Ausgleichsbohrung 22 korrespondierenden Bohrung  30 für das Schmiermittel zum Innenraum 23 des Zylinders 8 ausgestattet ist. An der Pfanne 7 sind die Lamellen 24 mittels eines Drehbolzens 26 befestigt, wobei der Drehbolzen 26 eine Zentrumsbohrung 27 für die Leitung des Schmiermittels zum Innenraum 23 aufweist. Das nahe dem Boden 10 austretende Schmiermittel gelangt in die Zwischenräume 25 der Lamellen 24, die untereinander durch blendartige Durchlässe 28 verbunden sind. Das durch Dämpfungsarbeit erwärmte Schmiermittel   fhesst    über die dazu ausgerüstete Leckagefläche 29 zwischen Pfanne 7 und Zylinder 8 in den Innenraum des Unterteils 3 des Lagergehäuses 1 ab, von wo es nach entsprechender Aufbereitung in den Schmiermittelkreislauf wieder eingeführt wird.



   Die Lamellen 24 sind als federnde Elemente in der Art einer Tellerfeder ausgelegt, so dass die Dämpfungswirkung der Durchlässe 28 durch die hydraulische Quetscharbeit am Schmiermittel und die mechanische Reibungsarbeit zwischen den Lamellen 24 unterstützt wird.



   Die Lamellen 24 können daher mit unterschiedlichsten Federcharakteristiken und auch verschiedenen Dämpfungskonstanten der Durchlässe 28 ausgerüstet werden. Aber auch das mechanische Verhalten in bezug auf die Eigenfrequenz ist bei der Herstellung einfach beeinflussbar. Aufgrund dieser Tatsache lässt sich die Auswirkung der leicht austauschbaren Zylinder 8 auf das dynamische Verhalten der zu lagernden Wellen 21 bestens bestimmen.



   Zweckmässigerweise werden die Zylinder 8 samt Pfanne 7, Lamellen 24 und Dehnbolzen 26 in der Art von Patronen ausgeführt, deren Eigenschaften vorher bestimmbar sind, so dass sie bei Auftreten eines spezifischen Schwingungsverhaltens am Wellenstrang speziell abgestimmt eingesetzt werden können. Bei geeigneter Ausbildung des Lagergehäuses 1 ist es teilweise möglich, ohne Abheben des Oberteils 2 die Zylinder 8 auszutauschen und den Betrieb nach kurzer Zeit wieder aufzunehmen.



   Es liegt auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, anstatt des zu einer Einheit vereinigten Dämpfungs-Federungs-Zylinders 8, einen entlüftbaren Dämpferkolben mit definierter Durchströmung des Schmiermittels an einer davon abgespaltenen, aber mit dem Dämpferkolben zusammenwirkenden Federauflage vorzusehen, die ihrerseits die statische Last und Vibrationsamplituden des Wellenstranges aufnimmt. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Gleitlager mit mehreren segmentartig angeordneten Lagerschuhen für schwere rotierende Maschinenteile, dessen Lagerschuhe in einem Lagergehäuse abgestützt sind, wobei die Lagerschuhe an der der Lauffläche abgekehrten Seite eine sphärische Auflagefläche aufweisen, die mit einer am Lagergehäuse angeordneten Pfanne korrespondiert und im Lagergehäuse und in den Lagerschuhen Bohrungen und Leitungen für die Zuführung des Schmiermittels in den Schmierspalt vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfanne (7) als Kolben eines hydraulischen Zylinders (8) ausgebildet ist, der im Lagergehäuse (1) über eine Führung (9) und Einstelleinrichtung (11) befestigbar ist, wobei im Innenraum (23) des Zylinders (8) elastische Lamellen (24) mit Zwischenräumen (25) und Durchlässen (28) angeordnet sind,

   die über eine Ausgleichsbohrung (22) mit dem Schmierspalt (20) des jeweiligen Lagerschuhes (4) verbunden sind.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Gleitlager nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (24) mittels eines Dehnbolzens (26) als Paket an der Pfanne (7) befestigt sind, wobei der Dehnbolzen (26) mindestens teilweise die Ausgleichsbohrung (22) aufnimmt.

   2. Gleitlager nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (11) durch einen oder mehrere Keile im Lagergehäuse (1) gebildet ist.

   3. Gleitlager nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung durch einen oder mehrere hydraulische Zylinder mit Kolben und einer Druckmittelzuführung gebildet ist.

   4. Gleitlager nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (24) als Tellerfedern und die Durchlässe (28) als Blenden ausgebildet sind.