DE102017216701A1 - Tilting pad bearing and machine with at least one tilting pad bearing - Google Patents

Tilting pad bearing and machine with at least one tilting pad bearing Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kippsegmentlager (10; 10a; 10b; 10c), mit einem Lagerring (11; 11a) und mehreren radial innerhalb einer Ausnehmung (13) des Lagerrings (11; 11a) angeordneten Kippsegmenten (15 bis 17), die auf der Ausnehmung (13) abgewandten Seite jeweils eine Lagerfläche (18) für eine Welle (1) aufweisen, wobei die Kippsegmente (15 bis 17) als von dem Lagerring (11; 11a) separate Bauteile ausgebildet sind, und wobei die Kippsegmente (15 bis 17) im Bereich jeweils einer Lagerstelle (23) auf der der Ausnehmung (13) zugewandten Seite kippbar angeordnet sind.The invention relates to a tilting pad bearing (10; 10a; 10b; 10c), comprising a bearing ring (11; 11a) and a plurality of tilting segments (15 to 17) arranged radially within a recess (13) of the bearing ring (11; The recess (13) facing away from each side a bearing surface (18) for a shaft (1), wherein the Kippsegmente (15 to 17) as the bearing ring (11; 11a) separate components are formed, and wherein the Kippsegmente (15 to 17 ) in the region of a respective bearing point (23) on the recess (13) facing side are arranged tiltably.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Kippsegmentlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Maschine mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Kippsegmentlager.The invention relates to a tilting pad bearing according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a machine with at least one Kippsegmentlager invention.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Ausführungsformen von Kippsegmentlagern bekannt. Diese lassen sich grundsätzlich in zwei unterschiedliche Bauarten unterteilen: Einerseits gibt es Kippsegmentlager, bei denen die Kippsegmente, die in Anlagekontakt bzw. in Wirkverbindung mit einer zu lagernden Welle angeordnet sind, monolithisch bzw. einstückig mit dem Lagerring verbunden ( US 2008/0253706 A1 ). Nachteilhaft bei einer derartigen Bauweise ist, dass der (radiale) Abstand zwischen den Kippsegmenten und der zu lagernden Welle relativ schwierig einzustellen bzw. zu verändern ist, sodass die Teile hochgenau mit entsprechend hohen Fertigungskosten hergestellt werden müssen. Bei der anderen bekannten Bauart von Kippsegmentlagern sind die Kippsegmente als von dem Lagerring separate Bauteile ausgebildet. So ist es beispielsweise bei der gattungsgemäßen DE 198 34 914 A1 vorgesehen, dass entweder am Innenumfang des Lagerrings ein radial nach innen ragender Vorsprung ausgebildet ist, der als Kippachse für ein schalenabschnittsförmiges Kippsegment dient, oder dass alternativ hierzu das Kippsegment an seinem Außenumfang einen radial nach außen ragenden Vorsprung aufweist, der in Anlagekontakt mit dem Innenumfang des Lagerrings angeordnet und dort kippbar gelagert ist. Eine Einstellung des (radialen) Abstands zwischen den einzelnen Kippsegmenten und einer zu lagernden Welle ist bei der letztgenannten Bauart nur aufwendig durch unterschiedlich dicke Kippsegmente bzw. unterschiedlich ausgebildete Vorsprünge am Lagerring bzw. am Kippsegment möglich.Different embodiments of tilting pad bearings are known from the prior art. These can basically be subdivided into two different types: On the one hand, there are tilting pad bearings in which the tilting segments, which are arranged in abutting contact or in operative connection with a shaft to be supported, are monolithically or integrally connected to the bearing ring ( US 2008/0253706 A1 ). A disadvantage of such a construction is that the (radial) distance between the tilting segments and the shaft to be stored is relatively difficult to set or change, so that the parts must be manufactured with high precision and correspondingly high production costs. In the other known type of Kippsegmentlagern the Kippsegmente are formed as separate from the bearing ring components. So it is for example in the generic DE 198 34 914 A1 provided that either a radially inwardly projecting projection is formed on the inner circumference of the bearing ring, which serves as a tilting axis for a cup-shaped tilting segment, or alternatively that the tilting segment has on its outer circumference a radially outwardly projecting projection which is in abutting contact with the inner circumference of Bearing ring is arranged and stored there tiltable. An adjustment of the (radial) distance between the individual tilting segments and a shaft to be supported in the latter type is only complicated by differently thick tilting segments or differently shaped projections on the bearing ring or on the tilting segment possible.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Kippsegmentlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es bei relativ einfacher bzw. kostengünstiger Fertigung eine einfache Einstellung des (radialen) Abstands zwischen den Kippsegmenten und der zu lagernden Welle bzw. dem durch die Kippsegmente zu lagernden Element ermöglicht. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, die Einstellung des Abstands zwischen dem Kippsegmentlager und der zu lagernden Welle bzw. dem zu lagernden Element mittels eines von dem Lagerring und dem Kippsegment separaten Elements durchzuführen, das sowohl in Anlagekontakt mit dem Kippsegment als auch mit dem Lagerring angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, ein und denselben Lagerring sowie ein und dieselben Kippsegmente zu verwenden, und die Abstände zwischen den Kippsegmenten und der zu lagernden Welle bzw. dem zu lagernden Element über unterschiedlich ausgestaltete bzw. eine unterschiedliche Größe aufweisenden Elemente zwischen dem Lagerring und den Kippsegmenten einzustellen. Insbesondere ermöglicht es die erfindungsgemäße Ausbildung des Kippsegmentlagers darüber hinaus, für die einzelnen Kippsegmente unterschiedlich ausgebildete bzw. unterschiedliche geometrische Dimensionen aufweisende Elemente zu verwenden, um beispielsweise Schrägstellungen oder exzentrische Anordnungen einer zu lagernden Welle bzw. eines zu lagernden Elements relativ zur Längsachse des Lagerrings des Kippsegmentlagers auszugleichen. Dadurch ergibt sich insgesamt gesehen eine besonders gute Eignung des erfindungsgemäßen Kippsegmentlagers zur reibungsarmen Lagerung einer Welle bzw. eines zu lagernden Elements in einer Maschine, was beispielsweise mit einer relativ geringen Erwärmung des Kippsegmentlagers beim Betrieb auch unter ungünstigen Bedingungen und einem hohen Wirkungsgrad bzw. geringen Verlusten verbunden ist.The tilting pad bearing according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that it enables a simple adjustment of the (radial) distance between the tilting segments and the shaft to be supported or the element to be supported by the tilting segments with relatively simple or cost-effective production. The invention is based on the idea to carry out the adjustment of the distance between the tilting pad bearing and the shaft to be supported or the element to be stored by means of a separate element of the bearing ring and the tilting element, both in abutting contact with the tilting pad and with the bearing ring is arranged. This makes it possible to use one and the same bearing ring and one and the same tilting segments, and the distances between the tilting segments and the shaft to be supported or the element to be stored on differently configured or a different size having elements between the bearing ring and the tilting segments adjust. In particular, the design according to the invention of the tilting pad bearing furthermore makes it possible to use differently shaped or different geometric dimensions elements for the individual tilting segments, for example inclined positions or eccentric arrangements of a shaft to be supported or a member to be supported relative to the longitudinal axis of the bearing ring of the tilting pad bearing compensate. This results overall in a particularly good suitability of the tilting pad bearing according to the invention for low friction bearing a shaft or a member to be stored in a machine, which, for example, with a relatively low heating of Kippsegmentlagers during operation even under unfavorable conditions and high efficiency or low losses connected is.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kippsegmentlagers sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the Kippsegmentlagers invention are listed in the dependent claims.

In einer vorteilhaften geometrischen Ausgestaltung der separaten Elemente im Bereich der Lagerstelle im Lagerring zylindrisch ausgebildet und weisen eine runde Querschnittsfläche auf. Die Einstellung eines Lagerspalts zwischen dem Kippsegment und der zu lagernden Welle bzw. dem zu lagernden Element erfolgt somit durch die Verwendung eines Elements mit einem zur Einstellung des gewünschten Spalts erforderlichen Durchmesser.In an advantageous geometric configuration of the separate elements in the region of the bearing in the bearing ring cylindrical and have a round cross-sectional area. The setting of a bearing gap between the tilting segment and the shaft to be supported or the element to be stored thus takes place by the use of an element with a diameter required for setting the desired gap.

Um sogenannte „Kantenträger“ bei den separaten Elementen oder den Kippsegmenten zu vermeiden, die an den axialen Endbereichen der separaten Elemente bzw. den damit zusammenwirkenden Bereichen der Kippsegmente auftreten, kann es vorgesehen sein, dass die separaten Elemente an den stirnseitigen Endbereichen ballig ausgebildet sind.In order to avoid so-called "edge beams" in the separate elements or the tilting segments, which occur at the axial end regions of the separate elements or the cooperating regions of the tilting segments, it can be provided that the separate elements are crowned at the end-side end regions.

Um die separaten Elemente im Bereich des Lagerrings bzw. der Kippsegmente in Umfangsrichtung des Lagerrings betrachtet an einer definierten Stelle anzuordnen, ist es vorgesehen, dass der Lagerring und das Kippsegment auf einander zugewandten Seiten jeweils eine gekrümmt ausgebildete Aufnahme für das separate Element aufweisen, und dass das separate Element in den Aufnahmen linienförmig anliegt. Durch die linienförmige Anlage wird im Zusammenhang mit einem zwischen dem Außenumfang des Kippsegments und dem Innenumfang des Lagerrings ausgebildeten Spalt eine kippbare Anordnung des Kippsegments in dem Lagerring um das separate Element ermöglicht.In order to arrange the separate elements in the region of the bearing ring or the tilting segments viewed in the circumferential direction of the bearing ring at a defined location, it is provided that the bearing ring and the tilting segment each have on sides facing each other a curved receiving portion for the separate element, and that the separate element lies linearly in the receptacles. Due to the linear arrangement, a tiltable arrangement of the tilting segment in the bearing ring about the separate element is made possible in connection with a gap formed between the outer circumference of the tilting segment and the inner circumference of the bearing ring.

Um zu vermeiden, dass bei einem insbesondere zylindrisch ausgebildeten separaten Element ein Drehen bzw. eine Rotation des Elements während des Betriebs stattfindet, kann es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Lagerring und das Kippsegment auf einander zugewandten Seiten jeweils eine Aufnahme für das separate Element aufweisen, dass die eine Aufnahme gekrümmt ausgebildet ist, dass die andere Aufnahme zwei in einem Winkel zueinander angeordnete Anlageflächen aufweist, und dass das separate Element linienförmig im Bereich der Aufnahmen und der beiden Anlageflächen anliegt. Durch die linienförmige Anlage des Elements im Bereich der beiden Anlageflächen ergibt sich in diesem Bereich eine erhöhte Reibung zwischen dem Element und den Anlageflächen, die eine Drehung des Elements um seine Längsachse verhindert. In order to avoid that in a particular cylindrically shaped separate element, a rotation or rotation of the element takes place during operation, it may be provided in a further embodiment of the invention that the bearing ring and the tilting segment on each side facing each a receptacle for Having the separate element, that a recording is curved, that the other recording has two mutually arranged at an angle abutment surfaces, and that the separate element is linearly applied in the region of the receptacles and the two contact surfaces. Due to the linear arrangement of the element in the region of the two contact surfaces results in this area increased friction between the element and the contact surfaces, which prevents rotation of the element about its longitudinal axis.

In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es vorgesehen, dass die beiden Anlageflächen durch separate, plättchenförmige Bauteile gebildet sind, die im Bereich des Lagerrings ortsfest angeordnet sind. Die ortsfeste Anordnung der separaten, die Auflageflächen ausbildenden Bauteile kann beispielsweise durch einen Formschluss zwischen den Bauteilen und einer gegengleich ausgebildeten Aufnahme im Lagerring erfolgen, oder aber beispielsweise durch stoffschlüssige Verbindungen, wie Laserschweißen usw.In a structurally preferred embodiment of the proposal made last, it is provided that the two contact surfaces are formed by separate, platelet-shaped components which are arranged stationary in the region of the bearing ring. The stationary arrangement of the separate, the bearing surfaces forming components can be done for example by a positive connection between the components and a counter-trained recording in the bearing ring, or, for example, by material connections, such as laser welding, etc.

Um das thermische Verhalten des Kippsegmentlagers während des Betriebs zu optimieren, kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass der Lagerring und/oder die Kippsegmente und/oder die separaten Elemente aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen. Es kann somit beispielsweise über einen relativ großen Temperaturbereich eine Optimierung der Lagerung erfolgen.In order to optimize the thermal behavior of the tilting pad bearing during operation, it may also be provided that the bearing ring and / or the tilting segments and / or the separate elements consist of materials having different thermal expansion coefficients. It can thus be done for example over a relatively large temperature range optimization of storage.

In ähnlicher Art und Weise bzw. um es zu ermöglichen, dass eine thermische Überlastung des Kippsegmentlagers beispielsweise bei besonders hohen Drehzahlen des zu lagernden Elements bzw. der zu lagernden Welle vermieden wird, kann es vorgesehen sein, dass die separaten Elemente Kanäle zur Durchführung eines der Temperierung dienenden Fluids aufweisen.In a similar manner or to make it possible that a thermal overload of Kippsegmentlagers is avoided for example at particularly high speeds of the element to be stored or the shaft to be stored, it may be provided that the separate elements channels for performing one of Have temperature-controlling fluid.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Einstellung des Lagerspalts nicht nur einmalig bei der Montage des Kippsegmentlagers erfolgt, sondern auch während des Betriebs bzw. im Einbauzustand des Kippsegmentlagers in einer Maschine. Dadurch lässt sich über einen weiteren Betriebsbereich einer Maschine eine Optimierung der Lagerung im Sinne eines möglichst hohen Wirkungsgrads oder Ähnlichem bewirken. Hierzu sieht es die Erfindung konkret vor, dass die Position der separaten Elemente im Bereich der Lagerstellen durch externe Mittel einstellbar ausgebildet ist.A further embodiment of the invention provides that the adjustment of the bearing gap not only occurs once during the assembly of the tilting pad bearing, but also during operation or in the installed state of Kippsegmentlagers in a machine. As a result, an optimization of the storage in terms of the highest possible efficiency or the like can be achieved over a further operating range of a machine. For this purpose, the invention concretely provides that the position of the separate elements in the region of the bearing points is designed to be adjustable by external means.

In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung dieses Vorschlags ist es vorgesehen, dass das wenigstens ein separate Element wenigstens zwei in Längsrichtung des wenigstens einen separaten Elements voneinander beanstandete zylindrische Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, wobei die Längsachsen der Abschnitte in einem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, der der Hälfte der Differenz der Durchmesser der beiden Abschnitte entspricht, und wobei der einen kleineren Durchmesser aufweisende Abschnitt mit den externen Mitteln zur Drehung gekoppelt ist.In a structurally preferred embodiment of this proposal, it is provided that the at least one separate element has at least two cylindrical sections of different diameters spaced apart from one another in the longitudinal direction of the at least one separate element, the longitudinal axes of the sections being arranged at a distance parallel to one another, that of the half the difference of the diameters of the two sections corresponds, and wherein the smaller diameter portion is coupled to the external means for rotation.

Um eine beispielsweise temperaturabhängige Einstellung der separaten Elemente zu bewirken, kann es darüber hinaus in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass Sensormittel zur Erfassung wenigstens einer betriebsrelevanten Eigenschaft des Kippsegmentlager vorgesehen sind, und dass die Sensormittel mit einer Regeleinheit zur Ansteuerung der externen Mittel gekoppelt sind.In order to effect, for example, a temperature-dependent adjustment of the separate elements, it can also be provided in a further embodiment of the invention that sensor means are provided for detecting at least one operationally relevant property of the tilting pad bearing, and that the sensor means coupled to a control unit for controlling the external means are.

Mit Blick auf eine möglichst kostengünstige Herstellbarkeit der Kippsegmentlager ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn die der Einstellung des Lagerspalts dienenden separaten Elemente als Normbauteile ausgehärtetem Stahl ausgebildet sind. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei um zylindrische Stifte.With a view to the most cost-effective manufacturability of Kippsegmentlager it is also advantageous if the setting of the bearing gap serving separate elements are designed as standard components hardened steel. In the simplest case, these are cylindrical pins.

Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine Maschine, umfassend zwei Lagereinrichtungen zur radialen Lagerung einer Welle und wenigstens einem Kippsegmentlager, das auf erfindungsgemäße Art und Weise ausgebildet ist. Eine derartige Maschine hat insbesondere den Vorteil, dass beispielsweise Fluchtungsfehler zwischen den beiden Lagereinrichtungen besonders einfach ausgeglichen werden können.Furthermore, the invention also includes a machine, comprising two bearing devices for the radial mounting of a shaft and at least one tilting pad bearing, which is formed in accordance with the invention. Such a machine has the particular advantage that, for example, misalignment between the two storage facilities can be compensated for particularly easily.

Zur Optimierung der Einstellbarkeit der Lagerung der zu lagernden Welle der Maschine ist es darüber hinaus in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass zwei axial voneinander beabstandete, erfindungsgemäß ausgebildete Kippsegmentlager vorgesehen sind, sowie ein von dem Kippsegmentlagern separates Axiallager für die Welle. Bei der Maschine kann es sich beispielsweise, und nicht einschränkend, um einen Kompressor handeln.To optimize the adjustability of the storage of the shaft to be stored of the machine, it is also provided in a further embodiment that two axially spaced, inventively designed Kippsegmentlager are provided, as well as a separate from the Kippsegmentlagern thrust bearing for the shaft. For example, and not by way of limitation, the engine may be a compressor.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in:

  • 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Kippsegmentlagers,
  • 2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Kippsegmentlagers,
  • 3 einen vereinfachten Längsschnitt durch einen einstufigen Verdichter unter Verwendung zweier Kippsegmentlager, die entsprechend der 1 oder 2 ausgebildet sind,
  • 4 einen Längsschnitt durch den Kompressor entsprechend der 3 mit lediglich teilweiser Darstellung der Bauteile zur Verdeutlichung des Einstellbarkeit der Kippsegmentlager,
  • 5 einen Teillängsschnitt im Bereich eines modifizierten, kühlbaren Kippsegmentlagers in einer Maschine,
  • 6 einen Querschnitt durch ein modifiziertes Kippsegmentlager, bei dem der Lagerspalt insbesondere während des Betriebs einer Maschine einstellbar ist,
  • 7 eine perspektivische Ansicht eines der Einstellung des Lagerspalts dienenden Elements des Kippsegmentlagers gemäß der 6 und
  • 8 eine vereinfachte Darstellung eines mittels separater Einrichtungen verstellbaren Kippsegmentlagers entsprechend der 6.
This shows in:
  • 1 a cross section through a first embodiment of a tilting pad bearing,
  • 2 a cross section through a second embodiment of a tilting pad bearing,
  • 3 a simplified longitudinal section through a single-stage compressor using two Kippsegmentlager, according to the 1 or 2 are trained
  • 4 a longitudinal section through the compressor according to the 3 with only partial representation of the components for clarification of the adjustability of the tilting pad bearings,
  • 5 a partial longitudinal section in the region of a modified, coolable tilting pad bearing in a machine,
  • 6 a cross section through a modified Kippsegmentlager, in which the bearing gap is adjustable, in particular during operation of a machine,
  • 7 a perspective view of an adjustment of the bearing gap serving element of Kippsegmentlagers according to the 6 and
  • 8th a simplified representation of an adjustable by means of separate devices Kippsegmentlagers according to the 6 ,

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

In der 1 ist ein Kippsegmentlager 10 zur radialen Lagerung einer Welle 1 in einer Längsachse 2 der Welle 1 dargestellt. Das Kippsegmentlager 10 weist einen Lagerring 11 bzw. ein Gehäuse 12 auf, das eine kreisförmige Ausnehmung 13 mit einem Radius R hat. Radial innerhalb der Ausnehmung 13 sind beispielhaft drei identisch ausgebildete Kippsegmente 15 bis 17 angeordnet. Die Kippsegmente 15 bis 17 weisen jeweils auf der der Ausnehmung 13 abgewandten Seite eine Lagerfläche 18 auf, die in Wirkverbindung bzw. in Anlagekontakt mit dem Außenumfang der Welle 1 angeordnet ist.In the 1 is a tilting pad bearing 10 for the radial mounting of a shaft 1 in a longitudinal axis 2 the wave 1 shown. The tilting pad bearing 10 has a bearing ring 11 or a housing 12 on, this is a circular recess 13 with a radius R Has. Radial inside the recess 13 are exemplified three identically formed Kippsegmente 15 to 17 arranged. The tilting segments 15 to 17 each have on the recess 13 opposite side of a storage area 18 on, in operative connection or in abutting contact with the outer circumference of the shaft 1 is arranged.

Zwischen den Lagerflächen 18 der Kippsegmente 15 bis 17 und dem Außenumfang der Welle 1 ist ein Lagerspalt 3 ausgebildet, der entweder in Umfangsrichtung betrachtet konstant ist, oder durch einen geringfügig größeren Radius der Lagerflächen 18 gegenüber dem Radius der Welle 1 geringfügig sicherförmig ausgebildet ist.Between the storage areas 18 the tilting segments 15 to 17 and the outer circumference of the shaft 1 is a storage gap 3 formed, which is either constant in the circumferential direction, or by a slightly larger radius of the bearing surfaces 18 opposite the radius of the shaft 1 is slightly safe-shaped.

Auf der der Ausnehmung 13 zugewandten Seite weisen die Kippsegmente 15 bis 17 gekrümmte Außenflächen 19 mit einem Radius r auf, der etwas geringer ist als der Radius R der Ausnehmung 13. Die Bogenlänge der im Querschnitt ringabschnittförmig ausgebildeten Kippsegmente 15 bis 17 beträgt etwas weniger als 120° in Umfangsrichtung betrachtet, sodass zwischen den einzelnen Kippsegmenten 15 bis 17 jeweils Spalte 21 ausgebildet sind. Die Kippsegmente 15 bis 17 sind im Bereich von Lagerstellen 23 jeweils kippbar angeordnet. Die Lagerstellen 23 werden jeweils durch ein von dem Kippsegment 15 bis 17 sowie dem Lagerring 11 separates Element 25 gebildet. Die Anordnung der Elemente 25 zwischen dem Lagerring 11 und den Kippsegmenten 15 bis 17 erfolgt im Bereich von jeweils gekrümmt ausgebildeten Aufnahmen 26, 27 im Bereich der Ausnehmung 13 des Lagerrings 11 bzw. im Bereich der Umfangsflächen 19 des jeweiligen Kippsegments 15 bis 17. Dabei ist die Aufnahme 27 des Kippsegments 15 bis 17 in Bezug auf die Umfangsrichtung des Kippsegments 15 bis 17 außermittig angeordnet.On the recess 13 facing side have the Kippsegmente 15 to 17 curved outer surfaces 19 with a radius r, which is slightly smaller than the radius R of the recess 13 , The arc length of the ring-shaped in cross section Kippsegmente 15 to 17 is slightly less than 120 ° in the circumferential direction, so that between the individual tilting segments 15 to 17 each column 21 are formed. The tilting segments 15 to 17 are in the range of bearing points 23 each tiltably arranged. The bearings 23 are each by one of the tilting segment 15 to 17 as well as the bearing ring 11 separate element 25 educated. The arrangement of the elements 25 between the bearing ring 11 and the tilting segments 15 to 17 takes place in the range of each curved trained recordings 26 . 27 in the region of the recess 13 of the bearing ring 11 or in the area of the peripheral surfaces 19 of the respective tilting segment 15 to 17 , This is the recording 27 of the tilting segment 15 to 17 with respect to the circumferential direction of the tilting segment 15 to 17 arranged off-center.

Im Ausführungsbeispiel weisen die beiden Aufnahmen 26 und 27 jeweils einen teilkreisförmigen Querschnitt und das Element 25 einen zylindrischen Querschnitt auf, wobei der Durchmesser der Aufnahmen 26, 27 ist etwas größer als der Durchmesser des Elements 25.In the exemplary embodiment, the two shots 26 and 27 each a part-circular cross-section and the element 25 a cylindrical cross section, wherein the diameter of the receptacles 26 . 27 is slightly larger than the diameter of the element 25 ,

Das Element 25 ist beispielsweise als Zylinderstift mit über seine axiale Länge konstantem Querschnitt ausgebildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Element 25 in Längsrichtung betrachtet ballig ausgebildet ist, d.h., dass sich der Durchmesser d des Elements 25 im Bereich dessen Stirnseiten (geringfügig) verringert. Zwischen dem Element 25 und den Aufnahmen 26, 27 im Lagerring 11 bzw. dem Kippsegment 15 bis 17 ist jeweils ein linienförmiger Anlagekontakt im Bereich einer Berührlinie 28, 29 ausgebildet, die senkrecht zur Zeichenebene der 1 verläuft.The element 25 is formed, for example, as a cylindrical pin with a constant over its axial length cross-section. However, it can also be provided that the element 25 viewed in the longitudinal direction is formed spherical, that is, that the diameter d of the element 25 reduced in the area of its end faces (slightly). Between the element 25 and the recordings 26 . 27 in the bearing ring 11 or the tilting segment 15 to 17 is in each case a linear contact in the area of a contact line 28 . 29 formed perpendicular to the plane of the drawing 1 runs.

Die Elemente 25 dienen der Einstellung des Lagerspalts 3, d.h. des Abstands zwischen den Laufflächen 18 der Kippsegmente 15 bis 17 und dem Außenumfang der Welle 1 sowie die Einstellung bzw. Positionierung der Kippsegmente 15 bis 17 in Bezug auf die Längsachse 2 der Welle 1, falls die Längsachse 30 des Lagerrings 11 nicht mit der Längsachse 2 der Welle 1 fluchtet. Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Elemente 25 unterschiedliche Durchmesser d aufweisen können.The Elements 25 serve to adjust the storage gap 3 ie the distance between the treads 18 the tilting segments 15 to 17 and the outer circumference of the shaft 1 as well as the setting or positioning of the tilting segments 15 to 17 in relation to the longitudinal axis 2 the wave 1 if the longitudinal axis 30 of the bearing ring 11 not with the longitudinal axis 2 the wave 1 flees. It may be provided in particular that the elements 25 may have different diameters d.

Das in der 2 dargestellte Kippsegmentlager 10a unterscheidet sich von dem Kippsegmentlager 10 dadurch, dass im Bereich der Aufnahmen 26a des Lagerrings 11a jeweils zwei flache bzw. plättchenförmige Bauteile 31, 32 angeordnet sind, die beispielsweise formschlüssig in einer entsprechend angepassten Aufnahme 26a angeordnet sind. Die beiden Bauteile 31, 32 weisen jeweils ebene Anlageflächen 33, 34 für das Element 25 auf, wobei die Anlageflächen 33, 34 V-förmig zueinander angeordnet sind. Dadurch ergeben sich an den Bauteile 31, 32 bzw. den Anlageflächen 33, 34 zwei Berührlinien 35, 36 zum Element 25, die eine Drehung des Elements 25 um dessen Längsachse 37 verhindern.That in the 2 shown tilting pad bearing 10a differs from the tilting pad bearing 10 in that in the field of shots 26a of the bearing ring 11a two flat or plate-shaped components 31 . 32 are arranged, for example, the form-fitting manner in a correspondingly adapted recording 26a are arranged. The two components 31 . 32 each have flat contact surfaces 33 . 34 for the element 25 on, with the contact surfaces 33 . 34 V-shaped are arranged to each other. This results in the components 31 . 32 or the contact surfaces 33 . 34 two contact lines 35 . 36 to the element 25 that is a rotation of the element 25 around its longitudinal axis 37 prevent.

Sowohl bei dem Kippsegmentlager 10, als auch bei dem Kippsegmentlager 10a kann es vorgesehen sein, dass der Lagerring 11, 11a, die Kippsegmente 15 bis 17 sowie die Elemente 25 aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen.Both at the tilting pad bearing 10 , as well as the tilting pad bearing 10a it can be provided that the bearing ring 11 . 11a , the tilting segments 15 to 17 as well as the elements 25 consist of materials with different thermal expansion coefficients.

In der 3 ist stark vereinfacht eine Maschine 100 in Form eines Kompressors 101 dargestellt. Der Kompressor 101 weist eine Welle 40 auf, die in einer Längsachse 41 drehbar gelagert ist. Die Welle 40 trägt an ihrem einen Ende ein Verdichterrad 42 und ist an einem in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse 41 benachbarten Bereich des Verdichterrads 42 in einem Axiallager 45 in Längsrichtung gelagert. Die Welle 40 wird mittels eines Motors 50 angetrieben, wobei die Welle 40 beidseitig des Motors 50 in zwei Kippsegmentlagern 10 oder 10a gelagert ist.In the 3 is a machine greatly simplified 100 in the form of a compressor 101 shown. The compressor 101 has a wave 40 on that in a longitudinal axis 41 is rotatably mounted. The wave 40 carries at its one end a compressor wheel 42 and is at one in the axial direction with respect to the longitudinal axis 41 adjacent area of the compressor wheel 42 in a thrust bearing 45 stored in the longitudinal direction. The wave 40 is by means of a motor 50 driven, the shaft 40 on both sides of the engine 50 in two tilting pad bearings 10 or 10a is stored.

In der 4 ist die Maschine 100 bzw. der Kompressor 101 nochmals ohne Welle 40 sowie ohne Verdichterrad 42 dargestellt. Hierbei erkennt man eine Mittellinie 51, die die Längsachsen der Kippsegmentlager 10, 10a in idealer Ausrichtung zur Längsachse 41 der Welle 40 zeigen sowie zwei Linien 52, 53, die die Toleranzzone für die Koaxialität der beiden Kippsegmentlager 10, 10a zur Lagerung der Welle 40 zeigen. Um die Längsachsen der beiden Kippsegmentlager 10, 10a diesbezüglich einzustellen, können die Kippsegmentlager 10, 10a insbesondere bei einer nicht koaxialen Anordnung, mit unterschiedlichen Durchmessern d aufweisenden Elementen 25 bestückt sein. Weiterhin ist ein Winkel α dargestellt, der die Lage zwischen dem Axiallager 45 und den beiden Kippsegmentlager 10, 10a charakterisiert. Zur Einstellung des Winkels a, der zur Reibungsminimierung typischerweise 90° betragen soll, können die Durchmesser d der Elemente 25 der Kippsegmentlager 10, 10a ebenfalls unterschiedliche Durchmesser d aufweisen bzw. angepasst sein.In the 4 is the machine 100 or the compressor 101 again without a wave 40 and without compressor wheel 42 shown. Here you can see a centerline 51 representing the longitudinal axes of the tilting pad bearings 10 . 10a in perfect alignment with the longitudinal axis 41 the wave 40 show as well as two lines 52 . 53 indicating the tolerance zone for the coaxiality of the two tilting pad bearings 10 . 10a for storage of the shaft 40 demonstrate. Around the longitudinal axes of the two tilting pad bearings 10 . 10a In this regard, the Kippsegmentlager can 10 . 10a in particular in a non-coaxial arrangement, with different diameters d having elements 25 be equipped. Furthermore, an angle α is shown, which is the position between the thrust bearing 45 and the two tilting pad bearings 10 . 10a characterized. To set the angle a, which should be typically 90 ° for minimizing friction, the diameter d of the elements 25 the tilting pad bearing 10 . 10a also have different diameters d or be adapted.

In der 5 ist ein Kippsegmentlager 10b im Halbschnitt unter Verwendung von modifiziert ausgebildeten Elementen 25b dargestellt. Die Elemente 25b weisen jeweils einen Kanal in Form einer Durchgangsbohrung 60 in Längsrichtung auf, die von einem Fluid bzw. einem Kühlmedium durchströmbar sind, was durch die Strömungspfeile 61 verdeutlicht sein soll. Anhand der 5 ist darüber hinaus die ballige Ausbildung der Elemente 25b an ihrem Außendurchmesser im Bereich der Stirnseiten 62, 63 der Elemente 25b erkennbar, in deren Bereich der Durchmesser d geringfügig gegenüber dem mittleren, zylindrischen Bereich verringert ist.In the 5 is a tilting pad bearing 10b in half section using modified elements 25b shown. The Elements 25b each have a channel in the form of a through hole 60 in the longitudinal direction, which can be traversed by a fluid or a cooling medium, which flows through the flow arrows 61 should be clarified. Based on 5 is beyond that the spherical education of the elements 25b at its outer diameter in the region of the end faces 62 . 63 of the elements 25b recognizable, in the region of the diameter d is slightly reduced compared to the central, cylindrical portion.

In der 6 ist ein abgewandeltes Kippsegmentlager 10c dargestellt, das Elemente 25c aufweist. Die Elemente 25c sind entsprechend der Darstellung der 7 mit einem mittleren Abschnitt 71 und beidseitig des mittleren Abschnitts 71 jeweils eines sich in Längsrichtung anschließenden äußeren Abschnitts 72 ausgebildet. Die Abschnitte 71, 72 sind jeweils zylindrisch ausgebildet, wobei der Abschnitt 71 einen Durchmesser d1 aufweist, der größer ist als der Durchmesser d2 der Abschnitte 72. Wesentlich dabei ist, dass die Längsachsen der beiden Abschnitte 71, 72 exzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei beispielhaft die Exzentrizität das Maß (d1 - d2)/2 beträgt.In the 6 is a modified tilting pad bearing 10c represented, the elements 25c having. The Elements 25c are according to the presentation of the 7 with a middle section 71 and on both sides of the middle section 71 each one in the longitudinal direction adjoining outer portion 72 educated. The sections 71 . 72 are each cylindrical, with the section 71 a diameter d 1 which is larger than the diameter d 2 the sections 72 , It is essential that the longitudinal axes of the two sections 71 . 72 are arranged eccentrically to each other, for example, the eccentricity is the measure (d 1 - d 2 ) / 2.

Der mittlere Abschnitt 71 ist innerhalb eine senkrecht zur Zeichenebene der 6 angeordneten Erweiterung der Aufnahme 26 aufgenommen, so dass der mittlere Abschnitt 71 in dem Lagerring 11 in axialer Richtung formschlüssig aufgenommen ist. Die beiden äußeren Abschnitte 72 sind ebenfalls im Bereich der Aufnahme 26 des Lagerrings 11 angeordnet. Einer der äußeren Abschnitte 72 ist entsprechend der Darstellung der 8 über eine Antriebsstange 75 mit einem Verstellantrieb 76 gekoppelt, die als externe Mittel eine Verdrehung des Elements 25c im Bereich der Lagerstelle 26 ermöglichen. Dadurch wird auch die Position des Elements 25c in der Aufnahme 26 verändert, um beispielsweise während des Betriebs einer Maschine 100 den Lagerspalt 3 zwischen den Kippsegmenten 15 bis 17 und der zu lagernden Welle 1 einzustellen. Hierzu kann es darüber hinaus entsprechend der Darstellung der 8 vorgesehen sein, dass Sensormittel 80 zur Erfassung wenigstens eines Betriebsparameters des Kippsegmentlagers 10c bzw. der Maschine 100 vorgesehen sind, die mit einer Reglereinheit 90 gekoppelt sind, welche wiederum die einzelnen Stellantriebe 76 ansteuert.The middle section 71 is within a perpendicular to the plane of the drawing 6 arranged extension of the recording 26 recorded so that the middle section 71 in the bearing ring 11 is received positively in the axial direction. The two outer sections 72 are also in the field of recording 26 of the bearing ring 11 arranged. One of the outer sections 72 is according to the representation of 8th via a drive rod 75 with an adjustment drive 76 coupled, which as external means a twisting of the element 25c in the area of the depository 26 enable. This will also change the position of the item 25c in the recording 26 changed, for example, during operation of a machine 100 the bearing gap 3 between the tilting segments 15 to 17 and the wave to be stored 1 adjust. For this purpose, it can also according to the representation of the 8th be provided that sensor means 80 for detecting at least one operating parameter of the tilting pad bearing 10c or the machine 100 are provided with a control unit 90 are coupled, which in turn the individual actuators 76 controls.

Die soweit beschriebenen Kippsegmentlager 10, 10a bis 10c können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere soll die Verwendung der Kippsegmentlager 10, 10a bis 10c nicht auf Kompressoren 101 beschränkt sein.The tilting pad bearings described so far 10 . 10a to 10c can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention. In particular, the use of Kippsegmentlager 10 . 10a to 10c not on compressors 101 be limited.

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Claims (15)

Kippsegmentlager (10; 10a; 10b; 10c), mit einem Lagerring (11; 11a) und mehreren radial innerhalb einer Ausnehmung (13) des Lagerrings (11; 11a) angeordneten Kippsegmenten (15 bis 17), die auf einer der Ausnehmung (13) abgewandten Seite jeweils eine Lagerfläche (18) für eine Welle (1) aufweisen, wobei die Kippsegmente (15 bis 17) als von dem Lagerring (11; 11a) separate Bauteile ausgebildet sind, und wobei die Kippsegmente (15 bis 17) im Bereich jeweils einer Lagerstelle (23) auf einer der Ausnehmung (13) zugewandten Seite kippbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle (23) durch ein von dem Lagerring (11; 11a) und dem Kippsegment (15 bis 17) separates Element (25; 25b; 25c) gebildet ist, das in Anlagekontakt mit dem Kippsegment (15 bis 17) und dem Lagerring (11; 11a) angeordnet ist.Tilting pad bearing (10, 10a, 10b, 10c), comprising a bearing ring (11, 11a) and a plurality of tilting segments (15 to 17) arranged radially within a recess (13) of the bearing ring (11, 11a) and arranged on one of the recesses (13 ) facing away in each case a bearing surface (18) for a shaft (1), wherein the Kippsegmente (15 to 17) as the bearing ring (11; 11a) separate components are formed, and wherein the Kippsegmente (15 to 17) in the area each of a bearing point (23) on one of the recess (13) facing side are tiltably arranged, characterized in that the bearing point (23) by a of the bearing ring (11; 11a) and the tilting segment (15 to 17) separate element (25 25b, 25c) which is arranged in abutting contact with the tilting segment (15 to 17) and the bearing ring (11, 11a). Kippsegmentlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Elemente (25; 25b; 25c) im Bereich der Lagerstelle (23) zylindrisch mit einer runden Querschnittfläche ausgebildet sind.Tilting segment bearing after Claim 1 , characterized in that the separate elements (25; 25b; 25c) in the region of the bearing point (23) are formed cylindrically with a round cross-sectional area. Kippsegmentlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Elemente (25; 25b; 25c) zylindrisch und im Bereich ihrer Stirnseiten (62, 63) ballig ausgebildet sind.Tilting segment bearing after Claim 2 , characterized in that the separate elements (25; 25b; 25c) are cylindrical and spherical in the region of their end faces (62,63). Kippsegmentlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (11) und das Kippsegment (15 bis 17) auf einander zugewandten Seiten jeweils eine gekrümmt ausgebildete Aufnahme (26, 27) für das separate Element (25; 25b; 25c) aufweisen, und dass das separate Element (25; 25b; 25c) in den Aufnahmen (26, 27) linienförmig anliegt.Tilting pad bearing according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the bearing ring (11) and the tilting segment (15 to 17) on mutually facing sides each have a curved receiving means (26, 27) for the separate element (25; 25b; 25c), and that the separate element (25; 25b; 25c) in the receptacles (26, 27) linearly. Kippsegmentlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (11a) und das Kippsegment (15 bis 17) auf einander zugewandten Seiten jeweils eine Aufnahme (26a, 27) für das separate Element (25) aufweisen, dass die eine Aufnahme (27) gekrümmt ausgebildet ist, dass die andere Aufnahme (26a) zwei V-förmig zueinander angeordnete Anlageflächen (33, 34) aufweist, und dass das separate Element (25) linienförmig im Bereich der beiden Anlageflächen (33, 34) anliegt.Tilting pad bearing according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the bearing ring (11a) and the tilting segment (15 to 17) on each side facing each have a receptacle (26a, 27) for the separate element (25), that a receptacle (27) is curved, in that the other receptacle (26a) has two contact surfaces (33, 34) arranged in a V-shape relative to one another, and in that the separate element (25) lies linearly in the region of the two contact surfaces (33, 34). Kippsegmentlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anlageflächen (33, 34) durch separate, plättchenförmige Bauteile (31, 32) gebildet sind, die im Bereich der Aufnahme (26a) des Lagerrings (11a) ortsfest angeordnet sind.Tilting segment bearing after Claim 5 , characterized in that the two contact surfaces (33, 34) by separate, platelet-shaped components (31, 32) are formed, which are arranged in the region of the receptacle (26 a) of the bearing ring (11 a) stationary. Kippsegmentlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (11; 11a) und/oder die Kippsegmente (15 bis 17) und/oder die separaten Elemente (25; 25b; 25c) aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen.Tilting pad bearing according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the bearing ring (11; 11a) and / or the tilting segments (15 to 17) and / or the separate elements (25; 25b; 25c) consist of materials with different thermal expansion coefficients. Kippsegmentlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Elemente (25b) Kanäle (60) zur Durchführung eines der Temperierung dienenden Fluids aufweisen.Tilting pad bearing according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the separate elements (25b) channels (60) for carrying out a temperature serving fluid. Kippsegmentlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Position wenigstens eines separaten Elements (25c) zur Einstellung eines Lagerspalts (3) zwischen den Lagerflächen (18) der Kippsegmente (15 bis 17) und der Welle (1) im Bereich der Lagerstellen (23) durch externe Mittel (75, 76) verstellbar ausgebildet ist.Tilting pad bearing according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the position of at least one separate element (25c) for adjusting a bearing gap (3) between the bearing surfaces (18) of the tilting segments (15 to 17) and the shaft (1) in the region of the bearing points (23) by external means (75, 76) is adjustable. Kippsegmentlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens ein separate Element (25c) wenigstens zwei in Längsrichtung des wenigstens einen separaten Elements (25c) voneinander beanstandete zylindrische Abschnitte (71, 72) mit unterschiedlichen Durchmessern (d1, d2) aufweist, wobei die Längsachsen der Abschnitte (71, 72) in einem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, der der Hälfte der Differenz der Durchmesser (d1, d2) der beiden Abschnitte (71, 72) entspricht, und wobei der einen kleineren Durchmesser (d2) aufweisende Abschnitt (72) mit den externen Mitteln (75, 76) zur Drehung gekoppelt ist.Tilting segment bearing after Claim 9 , characterized in that the at least one separate element (25c) has at least two cylindrical portions (71, 72) of different diameters (d 1 , d 2 ) spaced apart from one another in the longitudinal direction of the at least one separate element (25c), the longitudinal axes of the Sections (71, 72) are arranged at a distance parallel to each other, which corresponds to half the difference of the diameter (d 1 , d 2 ) of the two sections (71, 72), and wherein the smaller diameter (d 2 ) having portion (72) is coupled to the external means (75, 76) for rotation. Kippsegmentlager nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Sensormittel (80) zur Erfassung wenigsten seiner betriebsrelevanten Eigenschaft des Kippsegmentlagers (10c) vorgesehen sind, und dass die Sensormittel (80) mit einer Regeleinheit (90) zur Ansteuerung der externen Mittel (75, 76) gekoppelt sind.Tilting segment bearing after Claim 9 or 10 , characterized in that sensor means (80) are provided for detecting at least one of its operational characteristics of the tilting pad bearing (10c), and in that the sensor means (80) are coupled to a control unit (90) for driving the external means (75, 76). Kippsegmentlager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Elemente (25; 25b; 25c) als Normbauteile aus gehärtetem Stahl ausgebildet sind.Tilting pad bearing according to one of Claims 1 to 11 , characterized in that the separate elements (25; 25b; 25c) are designed as standard components made of hardened steel. Maschine (100), umfassend zwei Lagereinrichtungen zur radialen Lagerung einer Welle (40) und wenigstens einem Kippsegmentlager (10; 10a), das nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.Machine (100) comprising two bearing devices for radially supporting a shaft (40) and at least one tilting pad bearing (10; 10a), which according to one of Claims 1 to 12 is trained. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei axial voneinander beabstandete Kippsegmentlager (10; 10a) vorgesehen sind, die nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet sind sowie ein von den beiden Kippsegmentlagern (10; 10a) separates Axiallager (45).Machine after Claim 13 , characterized in that two axially spaced Kippsegmentlager (10; 10a) are provided, which according to one of Claims 1 to 12 are formed and one of the two Kippsegmentlagern (10; 10a) separate thrust bearing (45). Maschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (100) als Kompressor (101) ausgebildet ist. Machine after Claim 13 or 14 , characterized in that the machine (100) is designed as a compressor (101).
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