DE6608771U

DE6608771U - Lager fuer schnell umlaufende maschinen, vorzugsweise turbolader.

Info

Publication number: DE6608771U
Application number: DE6608771U
Authority: DE
Original assignee: Wallace Murray Corp
Current assignee: Wallace Murray Corp
Priority date: 1966-08-24
Filing date: 1957-08-22
Publication date: 1971-11-11
Also published as: SE327864B; US3390926A; GB1156876A; FR1535174A

Description

n,,.,5!o!?uirT, 51 AACHEN,don 10, August 1971

BRUNO SCnMtTZ AuguslaslraOo U-U · Tfolofon 503731

Patentanwalt

WALIiAOE-MURRAY CORPORATION in New York, N.Y, (V.St.A.)

Neue Beschreibung zu Gebrauchsmusteranmeldung Akts. W 40 442/47b Sbsn

Lager für schnell umlaufende Maschinen, vorzugsweise Turbolader

Die Erfindung betrifft ein radial und axial wirkendes Gleitlager für die Welle von schnell umlaufenden, mit zwei an den Wellenenden fliegend angeordneten Laufrädern versehenen Masehinea, vorzugsweise Turbolader«, bei welchem zwischen dem Lagergehäuse und der Welle eine zwei Lagerstellen bildende sowie relativ zu dem Lagergehäuse und der Welle drehbare Lagerbüchse angeordnet ist.

Kombinierte Gleit- und Axialdrucklager sind für Turbolader bereits bekannt. So ist in der USA-Patentschrift 3 043 636 ein Lager beschrieben, dessen Welle an einem Ende ein Turbinenrad und am anderen Ende ein Verdichterrad trägt. Diese Welle lagert in einer Büchse, welche nicht drehbar in einem Lagergehäuse sitzt und an ihrem einen Ende einen radial nach außen vorstehenden Plansch aufweist. Die Büchse ist mit einer Reihe von radial gerichteten Ölbohrungen versehen, die eine ausreichende Schmierung des Lagers gewährleisten sollen.

Nachteilig ist es bei diesem Lager, daß sich die Welle in Bezug auf die Büchse mit der vollen Geschwindigkeit dreht, so daß eine hohe Relativgeschwindigkeit mit daraus folgenden maximalen Reib- und Wärmeverlusten zwischen Welle und Büchse auftritt. Die dabei erforderliche hohe Ölzufuhr geschieht über verhältnismäßig enge Kanäle, die sich im Betrieb leicht zusetzen können_y so daß dadurch Betriebsstörungen auftreten können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager für schnell utalaufende Maschinen zu schaffen, das eine

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größere Stabilität zeigt, gegenüber bekannten Lagern geringere Energieverluste bringt und sich nicht verstopft oder zusetzt. Ferner soll das Lager so ausgebildet sein, daß eine einzige umlaufende Lagerbüchse für eine Laderwelle geeignet ist, sowohl radiale als auch axiale Belastungen aufzunehmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Lager der eingangs erwähnten Art aur-c-ϊϊ die Kombination folgender, sum Teil an sich bekannter Merkmale gelöst?

a) Die Lagerbuchse weist für die Aufnahme des Axialdruckes eine beträchtliche Wandstärke auf.

b) Die Lagerbüchse lagert mit ihrer entgegen der Richtung des Axialdruckes weisenden Stirnfläche gegen einen Welleaabsatz, während die in Richtung des Axialdruckes weisende Stirnfläche der Lagerbuchse gegen eine an dem Lagergehäuse befestigte Druckplatte anliegt.

c) In dem Lagergehäuse iat ein sich au dem zwischen den beiden Lagerstellen befindlichen mittleren Teil der Lagerbuchse erstreckender weiter Schmiermittelzuführkanal vorgesehen.

d) Die Lagerbuchse weist in ihrem mittleren Teil sowohl an ihrer Außenfläche als auch an ihrer Innenfläche eine ringnutartige Ausnehmung auf und ist mit über ihren Umfang verteilten, sich radial von ihrer äußeren Ausnehmung zu ihrer inneren Ausnehmung erstreckenden Schmiermitteldurchtrittsöffnungen versehen.

e) Die Lagerbüchse besitzt an ihrer Außenfläche sowie an ihrer Innenfläche sich von den Ausnehmungen zu ihres Stirnflächen erstreckende axiale Schmiermittelverteilungsnuten und an

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ihren Stirnflächen zwischen ihrer Außenfläche und ihrer Innenfläche befindliche radiale Schmiermittelverteilungsnuten,

ι Durch dieses Lager werden die Nachteile der bisher bekannten Lager der einschlägigen Art vermieden und es wird ein auch bei hohen Drehzahlen betriebssicher arbeitendes Lager geschaffen, welches bei einfachster Ausbildung dennoch zuverlässig die zu Übertragenden Lagerkräfte aufnimmt.

Die Übertragung der Axialkräfte wird bei diesem Lager dadurch noch verbessert, daß die vöb der Lagerbüchse abgesandte !Fläche der Druckplatte von ihrer Wellendurchtrittsb'ffnung ausgehende, sich radial nach außen erstreckende Schmiermittelverteilungskerben aufweist. Diese Kerben stellen eine zuverlässige Schmierung der druokbelasteten Flächen dar.

In der nachstehenden Beschreibung ist anhand der Zeichnung eine Auaführungsform gemäß der Erfindung näher erläutert, und zwar zeigen:

Pig, 1 einen Aacialquerschnitt eines turbinengetrieben hochtourigen Zentrifugalluftverdichters für einen Turbolader mit einem Lager gemäß der Erfindung,

Pig. 2 eine Ansicht einer Drucklagerplatte des erfindungsgemäßen Lagers von der Terdichterseite aus gesehen,

Pig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. Z,

Fig. 4 eine Stirnansicht der Lagerbuchse des erfindungsgemäßen Lagers und

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Lagerbüchse nach der Linie 5-5 in Fig. 4.

Fig. 1 zeigt das neue Lager in Verbindung mit einem turbinengetriebenen hochtourigen Zentrifugalluftverdichter oder Turbolader- Dieses Lager kann jedoch aueh bei anderen schnell um=

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laufenden Maschinen verwendet werden. Gemäß jrig. 1 ^irä das Verdichterrad 11 des Zentrifugalluftverdichtero von einsm radial angeströmten Turbinenrad 9 angetrieben, das mit dem Verdichterrad 11 auf einer gemeinsamen Welle 12 befestigt ist. Das Turbinenrad 9 arbeitet mit einem Gehäuse und einer Düse zusammen, die allgemein mit 10 bezeichnet sind, Diese Anordnung besitzt Strömungskanäle, welche so konstruiert sind, da£ das Turbinenrad 9 dem Verdichterrad 11 Antriebsenergie vermitteln kann. Das Veräichterrad 11 arbeitet mit einem Gehäuse "15 zusammen, das derart mit Kammern versehen ist, daß am Umfang des Verdichterrades 11 Druckluft abgegeben wird.

Ein zwischen dem Turbinenrad 9 und dem Verdichterrad 11 befindliches Gußst'ick bildet ein Gehäuse 16, durch das sich ein Teil 12a der Welle 12 erstreckt, welcher einen verstärkten Durchmesser hat. Der Teil 12a der Welle 12 -wird innerhalb des Gehäuses 16 von einer rohrförmigen Gleitlagerbüchse 17 umgeben. Diese Lagerbüchse 17 besteht vorzugsweise aus üblichem Lagerwerkstoff und ist im einzelnen in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Aus diesen Figuren ist zu entnehmen, daß äie Lagerbüchse 17 eine Anzahl radialer Öffnungen 18 besitzt, die in einer mittigen Ausnehmung 19 angeordnet sind, welche 3ie Lagerbüchse 17 als Ringnut umgibt und zur Zuführung von Drucköl dient.

In einem verdickten Teil 12b der Welle 12 ist ein Dichtungsring 31 angeordnet, der das Öl zurückhält und verhindert, daß dieses aus einer im Gehäuse 16 gebildeten Kammer 32, in die das öl einfließt, in den Bereich der Turbinenschaufeln eindringt. Am Verdichterende der Welle 12 ist auf diese eine Abstandsbüchse 33 aufgesetzt, die mit einem Dichtungsring 34 zusammenarbeitet, um den Verdiehterbereich gegenüber dem Lager abzudichten.

An dem verdichterseitigen Ende des Gehäuses 16 sind eine Druckplatte 38 und an deren dem Verdichterrad 11 zugewandten Seite eine Ölabweisseheibe 37 befestigt. Die Druckplatte 38 ist, wie

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Fig. 2 zeigt, mit einer mittigen Öffnung 40 versehen, durch, die der Wellenabschnitt 12a ragt. Der untere Rand der abgeschnittenen, au sich kreisrunden Druckplatte 38 ist an der Stelle 41 abgeschrägt und greift in den gegenüberliegenden Teil der ölabweisscheibe 37 ein. Die Oberfläche 38b der Druckplatte 38 bildet eine Widerlagerfläche für das ihr zugewandte Stirnende der Lagerbuchse 17. Die äußere Oberfläche 38a der Druckplatte 38 ist, wie Fig. 2 zeigt, mit Kerben 39 versehen, um den Umlauf des Schmiermittels radial entlang der Oberfläche eines Umlaufteiles 36 zu unterstützen, das zwischen der ölabweisscheibe 37 und der Druckplatte 38 auf der Welle 12 angeordnet ist.

Im Betrieb fließt das Schmiermittel von einer mit einem Kanal 43 im Gehäuse 16 verbundenen Druckquelle aus, bei schnell umlaufender Wells 12 entlang den äußeren und inneren Flächen der Lagerbüchse 17 sowie über deren rückwärtige Stirnfläche und die Fläche 38b der Druckplatte 38. Die Lagerbuchse 17 läuft dabei mit der Welle 12 um, jedoch infolge des auf sie wirkenden Schmi©mitteldruckes nur mit verminderter Drehzahl gegenüber derjenigen der Welle 12. Bei einem Turbolader, wie er beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist und der ein hinten offenes Turbinenrad 9 und ein hinten geschlossenes Verdichterrad 11 besitzt, geht die primäre Druckbelastung von rechts nach links (Fig. 1), wobei die Druckflächen an der rückwärtigen Stirnfläche der Lagerbüchse 17 und der hier anliegenden Druckplatte 38 ein Widerlager zur Aufnahme der Drucklast bilden. Da die Lagerbuchse 17 im Vergleich zurWelle 12 mit geringer Drehzahl umläuft, ist die relative Geschwindigkeit zwischen der rückwärtigen Stirnfläche der Lagerbüchse 17 und der ihr zugewandten Fläch© 38b der Druckplatte 38 im Vergleich zur Relativgeschwindigkeit zwischen Welle 12 und Druckplatte 38 vermindert. Wenn somit das eine der Drucklagerteile mit der Welle 12 umlaufen würde, während das andere ortsfest bleibt, wie bei den üblichen Drucklagern, würde die Relativgeschwindigkeit zwischen den Drucklagerflächen maximal sein.

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Bei der erfindungsgemäßen Ausführung ist, da die Lagerbuchse 17 mit geringerer als der Wellendrehzahl umläuft, die Relativgeschwindigkeit zwischen den Drucklagerflächen vermindert, was folglich auch zu geringeren Reib- und WärmeVerlusten führt. Es muß ferner beachtet werden, daß die erfindungsgemäße Konstruktion des Lagers keinerlei relativ enge Öffnungen oder Kanäle an irgendwelchen ortsfesten Teilen für den Durchgang des Schmiermittels benötigt, die für die bisherigen Lager charakteristisch und besonders anfällig für Verschmutzungen

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Claims

Heue Ansprüche

1. Radial und axial wirkendes Gleitlager für die Welle von schnell umlaufenden, mit zwei an den Wellenenden fliegend angeordneten Laufrädern versehenen Maschinen, vorzugsweise Turboladern, "bei welchem zwischen dem Lagergehäuse und der Welle eine zwei Lagerstellsn bildende sowie relativ zu dem Lagergehäuse und der Welle drehbare Lagerbuchse angeordnet ist , gekennzeichnet durch die Kombination folgender, zum Teil an sich bekannter Merkmal«:

a) die Lagerbuchse (17) weist für die Aufnahme des Axialdruckes eine beträchtliche Wandstärke auf,

b) die Lagerbuchse (17) lagert mit ihrer entgegen der Richtung des Axialdruckes weisenden Stirnfläche gegen einen Wellenabsatz (12b), während die in Fichtung des Axialdruckes weisende Stirnfläche der Lagerbuchse (17) gegen eine an dem Lagergehäuse (16) befestigte Druckplatte (38) anliegt,

c) in dem Lagergehäuse (16) ist ein sich zu dem zwischen den beiden Lagerstellen befindlichen mittleren Teil der Lagerbüchse (17) erstreckender weiter Schmiermittelzuführkanal (45) vorgesehen,

d) die Lagerbüchse (17) weist in ihrem mittleren Teil sowohl an ihrer Außenfläche als auch an ihrer Innenfläche eine ringnutartige Ausnehmung (19) auf und ist mit über ihren Umfang verteilten, sich radial von ihrer äußeren Ausnehmung zu ihrer inneren Ausnehmung erstreckenden Schmiermitteldurchtrittsöffnungen (18) versehen, und

e) die Lagerbüchse (17) besitzt an ihrer Außenfläche sowie an ihrer Innenfläche sich von den Ausnehmungen (19) zu ihren Stirnflächen erstreckende axiale Schmiermittelverteilungsßuten (23) und an ihren Stirnflächen zwischen ihrer Außenfläche und ihrer Innenfläche befindliche radiale SchmiermitteiTerteilungsnuten (21).

2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Lagerbüchse (17) abgewandte Fläche (38a) der

Druckplatte (38) von ihrer Wellendurchtrittsöifaung (40) ausgehende, sich radial nach außen erstreckende Schmiermittelverteilungskerben (39) aufweist.