DE2004006B2 - Gleitlager fuer turbomaschinenwelle - Google Patents

Description

Drehzahlbereich ein Lagerspiel ermitteln, mit dem es Zahnkranzsegment 14 dreht, verdrehen sich die

möglich ist, die kritischen Drehzahlen aus dem be- Gleitbahnen 6 relativ zu den Kippachsen 8, auf denen

treffenden normalen Drehzahlbereich herauszubrin- die Lagerschalensegmente kippen. Die Kippachsen 8

gen. Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä- verschieben sich dann in den Radialschlitzen 9 des

ßen Gleitlagers für eine Turbomaschinenwelle ist in 5 Gehäuses in der Weise, daß sie sich der Lagerachse

der Zeichnung dargestellt, und zwar in Fig. 1 im nähern oder sich von ihr entfernen.

Querschnitt und in Fig. 2 im Längsschnitt entlang Man kann auf diese Weise leicht entweder wäh-

de'r Linie II-II der Fig. 1. rend des Betriebes oder auch während des Stillstan-

In einem festen Lagergehäusel ist ein eine zylin- des der abgestützten Welle das Spiel zwischen der

drische Bohrung 2 bildender zweiteiliger Bauteil 3, io Welle und den Lagerschalensegmenten 7 verändern,

der Teilflächen 3 α hat, durch Paßstifte 4 festgelegt. um auf die Lage der kritischen Drehzahlen der Welle

Im' Inneren der zylindrischen Bohrung 2 ist ein einzuwirken.

Ring 5 gehalten, der auf seiner Innenfläche mehrere : Zum Blockieren der eingestellten Winkelstellung

gleichsinnig zur Lagerachse exzentrische zylindrische ' des Ringes 5 sind an einer der Hälften des Bauteils 3

Gleitbahnen 6 aufweist, deren Mantellinien parallel 15 Druckflächen 19 angearbeitet, mit denen die Enden

zur Lagerachse verlaufen. 20 von Spannschrauben 21 zusammenwirken, deren

Innerhalb des Ringes 5 sind Lagerschalenseg- Köpfe 22 oben aus dem Lagergehäuse herausragen.

mente7 angeordnet, die um Kippachsen 8 schwenken Durch Festziehen der Schrauben 21 wird der Ring 5

können, die ihrerseits radial zur Lagerachse ver- in dem zweiteiligen Bauteil 3 festgespannt und in sei-

schiebbar in Radialschlitzen 9 im Lagergehäuse ge- 20 ner Stellung festgehalten. Wenn man das Lagerspiel

halten sind und sich auf die Gleitbahnen im Ring 5 ändern will, löst man zunächst die Spannschrauben

radial abstützen, wozu sie mit einer Anflachung 10 21, betätigt dann über den Vierkant 18 die Schnecke

versehen sind. · ^₁ 15, bis die gewünschte Einstellung des Ringes 5 er-

Das zur Schmierung des Lagers nötige Öl wird reicht ist, und zieht darauf die Schrauben 21 erneut

durch eine in dem Lagergehäuse vorgesehene Boh- 25 an, um den Ring 5 in seiner neuen Winkelstellung

rung 11 zugeführt. Diese Ölzuführbohrung mündet in festzuspannen.

einem hydraulischen Druckraum 12, der um den Das Lagerspiel kann man prüfen, indem man bei-Ring5 herumführt und aus dem das Öl in Richtung spiels weise den Druck im Ölfilm mit Hilfe einer auf die nicht dargestellte Welle durch radiale Öff- Druckabnahrnebohrung überwacht, die in der Zeichnungen 13 zwischen oder in der Nähe der Endteile 30 nung dargestellt ist. Diese Druckabnahmeborung der Lagerschalensegmente in Richtung auf die Welle führt durch eine der Kippachsen 8 eines Lagerschaaustreten kann. lensegments hindurch, und ein Kanal 23 geht radial

Der Ring 5 ist mit einem Zahnkranzsegment 14 durch das Lagerschalensegment und durch die

versehen, das im Eingriff mit einer Schnecke 15 ist, Achse 8 und steht in Verbindung mit einem Längska-

welche ihrerseits fest auf der Achse einer Spindel 16 35 nal 24 im Inneren der Achse 8, der frei nach außen

mit einem Gewindeabschnitt 17 sitzt, die mittels mündet, wo er mit einem Druckmeßgerät verbunden

eines aus dem Gehäuse des Lagers herausragenden werden kann. Man kann auch.die öltemperatur am

Vierkantkopfes 18 gedreht werden kann. Öl-Austritt aus dem Lager messen oder besser noch

Die Steigungen des Spindelgewindes 17 und der die Temperatur des Gleitmetalls am Lagerschalen-Schnecke 15 sind unterschiedlich, so daß man durch 4° segment unter Verwendung eines in das Segment ein-Drehen der Spindel 16 den Ring 5 über den Schnek- gebauten Thermoelements. Schließlich läßt sich die kentrieb 15, 14 drehen kann, wobei sich das Zahn- geeignete Einstellung durch Verfolgen der Ausbilkranzsegment 14 nach rechts oder links in der F i g. 1 dung der Vibrationen finden,
bewegt. Die Anzahl der Lagerschalensegmente 7 kann

Wenn man auf diese Weisenden Ring5 über sein 45 auch drei oder mehr als vier sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

. ■ haltens des Ölfilms, daß seine Elastizitäts,- und Fatentanspruche: Dämpfungseigenschaften — unter 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 Radialverschiebung 5 man kann zeigen, daß beispielsweise bei einem bedurch 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 % verändert, s

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 dades Ringes mittels Kippachsen (8), die zwischen durch geschehen, daß eines der Segmente von einer den Lagerschälensegmenten und dem Ring paral- in es eingreifenden Schnecke in Umfangsrichtung IeI zur Achse der Lagerbohrung angeordnet und verschoben wird und dabei die anderen Lagerschaan den beiden Stirnseiten der Lagersegmente in 20 lensegmente mitnimmt. Dabei treten zwei Schwierigradialen Schlitzen (9) des drehfesten Bauteils ge- keiten auf: Die erste von diesen besteht darin, daß 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 angetrieben Winkellage des Ringes. werden sollen und zu diesem Zweck ohne Umfangs-

2. Getriebe zur Drehung des die Gleitbahnen 25 spiel aneinanderliegen müssen, gar nicht radial einaufweisenden Ringes nach Anspruch 1, gekenn- wärts verstellt werden können; die zweite Schwierigzeichnet durch ein an der Außenfläche des Rin- keit ist, daß die Segmente auf den exzentrisch- zylinges (5) angebrachtes Zahnkranzsegment (14) und drischen Gleitflächen des Lagergehäuses unmittelbar, eine in dieses eingreifende Schnecke (15), die im nämlich mit ebenfalls exzentrisch-zylindrischen Flädrehfesten Bauteil (3) untergebracht und gegen 30 chen aufliegen und daher, wenn sie in Umfangsrich-Axialverschiebung gesichert ist. tung verschoben würden, auch eine Winkeländerung,

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 gleinet 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 daher 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

würden. Jenes bekannte Lager stammt übrigens aus

4° 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 Lagerspiel 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