NL7908162A - Kipsegment-radiaalleger voor hoogbelaste, snellopende assen. - Google Patents

Description

•S' m *· N/29.322-tM/f.

Vi

Kipsegment-radiaalleger voor hoogbelaste,snellopende assen.

De uitvinding heeft betrekking op een kip-segment-radiaalleger voor hoogbelaste, snellopende assen, in het bijzonder van turbogroepen en-drijfwerken, met ten minste één in de lastrichting van een legerhuis kipbaar aangebracht 5 draagsegment en ten minste twee tegen de Jastrichting van het legerhuis aangebrachte geleidingssegmenten met tussenruimten tussen de afzonderlijke segmenten en een smeermiddelkringloop met een in het legerhuis uitmondende toevoerleiding voor onder „druk staand gekoeld smeermiddel.

10 Kipsegment-radiaallegers van deze soort zijn vooral bedoeld voor assen met een omtreksnelheid van 70 m/s en meer aan de buitenste legertapdiameter.

Dergelijke legers zijn bijvoorbeeld bekend uit het Duitse Offenlegungsschrift 2154217 en het tijdschrift 15 "Brown Boveri-Mitteilungen" nr. 6-77, blz. 309-320; ze zijn ontstaan uit het streven om legers te ontwikkelen, die bestand zijn tegen hoge specifieke belastingen en een zo gering mogelijk verliesvermogen hebben. Het is bekend, dat de legerver-liezen bij grote turbogroepen op gebruikelijke wijze in de 20 grootte .orde van 0,5% van het machinevermogen liggen en zelfs bij bijzonder gunstige legerconstructie nauwelijks kleiner gemaakt kunnen worden dan 0,3%; daarmede kunnen bij een 1300-MW-machine nog steeds verliezen in de grootte orde van 4000 tot 6500 kW optreden. Ondanks koeling van het smeermiddel in een 25 buiten het leger aangebracht koelaggregaat voeren de leger-verliezen tot een sterke verwarming van de segmenten, waardoor nauwe grenzen zijn gesteld aan de specifieke belastbaarheid daarvan. Voor sterk belaste assen, bijvoorbeeld assen van turbinerotoren met een massa van 100 t en meer, zijn dus 30 legertapdiameters tot 900 mm als noodzakelijk beschouwd. Hoe groter echter de legertapdiameter is, des te groter is bij gegeven toerental ook de omtreksnelheid en deze is weer beslissend verantwoordelijk voor de verwarming van het smeermiddel in de legerspleten.

35 De uitvinding beoogt kipsegment-radiaal legers van de bovenbeschreven soort zodanig uit te voeren, dat de legertapdiameter kleiner gehouden kan worden dan mo- 790 8 1 62 2 gelijk is bij bekende legers van deze soort bij gelijke belasting en gelijk toerental.

Hiertoe is het kipsegment-radiaalleger volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat aan de toevoerleiding 5 in ten minste één tussenruimte aangebrachte mondstukken zijn aangesloten, die in staat zijn om direct op de as gerichte vrije smeermiddelstralen op te wekken. Daardoor wordt het voordeel verkregen, dat ten minste een deel van het in het legerhuis in gekoelde toestand ingeleide smeermiddel het op-10 pervlak van de as resp. van de legertap bereikt, zonder op weg daarheen noemenswaardig te zijn verwarmd, zoals dit het geval is bij bekende legers van deze soort, waarbij het smeermiddel aan één van de segmenten langs- of door een kanaal in een segment stroomt, voordat het komt in de legerspleet tus-15 sen de as en een volgend segment. De smeermiddelstralen volgens de uitvinding hebben verder het voordeel, dat ze de op de as hechtende, verhitte smeermiddelfilm ten minste in zekere mate verdringen, terwijl deze film bij de bekende legers van deze soort voor een aanzienlijk deel van een legerspleet 20 in de volgende terecht komt en zich in hooïdzaak eerst daar mengt met het vers toegevoerde smeermiddel.

Tenslotte heeft het opspuiten van het smeermiddel volgens de uitvinding het voordeel, dat de pertijds-eenheid toegevoerde smeermiddelhoeveelheid nauwkeurig kan 25 worden gedoseerd.

Bij bekende legers van deze soort, waarbij het smeermiddel over een goot of dergelijke wordt toegevoerd aan de afzonderlijke segmenten, moet daarentegen voortdurend een aanzienlijk smeermiddeloverschot gereed gehouden worden, 30 om te zorgen, dat een voldoende smering op de totale leger-breedte bij alle bedrijfsomstandigheden gewaarborgd is. Dientengevolge moet bij hoge toerentallen van de as in het algemeen teveel smeermiddel in de goot aan het begin van het draagsegment, maar vooral in de goot tussen de as en de ge-35 leidingssegmenten worden toegevoerd, waardoor de warmteontwikkeling in het smeermiddel onnodig verhoogd wordt.

Bij bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn de smeermiddelstralen afgeschermd tegen in het legerhuis rondspattend smeermiddel.

40 Daarmee wordt elke menging van verhit smeermiddel met het 790 8 1 62 . 4' 3 vers toegevoerde smeermiddel voor het treffen van de as resp. de legertappen verregaand vermeden.

Op doelmatige wijze eindigt de toevoer-leiding in ten minste êên mondstukkenbuis, die zich op een af-5 stand van de beide naburige segmenten evenwijdig aan de as uitstrekt. Bij deze uitvoering is op doelmatige wijze aan elke mondstukkenbuis een scherm bevestigd, dat de uittredende smeermiddelstralen afschermt tegen rondspattend verhit smeermiddel .

10 Bijzonder gunstig is een· verdere ontwik keling van de uitvinding gebleken, waarbij een eerste groep mondstukken kort achter de uittredekant ten minste van êên segment tegen de draairichting schuin op de as is gericht en een tweede groep van mondstukken kort voor de intredekant van 15 het volgende segment in de draairichting schuin op de as is gericht. Onder uittredekant van een segment wordt die kant verstaan, waaraan een willekeurig punt op het gelegerde oppervlak van de as de invloedzone van het betreffende segment verlaat; dienovereenkomstig wordt onder intredekant van het 20 volgende segment die kant verstaan, waaraan het genoemde punt komt in de invloedzone van het in de draairichting van de as volgende segment. De beschreven verdere uitvoering heeft het voordeel, dat deze een bijzonder werkzame scheiding tussen het in een legerspleet verhitte smeermiddel en het gekoeld 25 toegevoerde smeermiddel mogelijk maakt. Het verhitte smeermiddel wordt namelijk door de uit de mondstukken van de eerste groep uittredende smeermiddelstralen in zekere mate van de as afgespoten, zodat hoogstens onbeduidende resten van het verhitte smeermiddel het in de draairichting volgende 30 segment kunnen bereiken. Aan dit volgende segment wordt door de mondstukken van de tweede groep vers gekoeld smeermiddel toegevoerd, dat tot aan het intreden in de legerspleet van dit volgende segment niet is blootgesteld aan het gevaar, dat het zich met noemenswaardige hoeveelheden verhit smeer-35 middel mengt.

De beschreven uitvindingskenmerken laten zich op bijzonder gunstige wijze completeren ödor een uitvoering van het leger, waarbij het draagsegment breder is dan de geleidingssegmenten, waarbij onder breedte van de segmenten 40 hun uitgestrektheid evenwijdig aan de draaias van de as is 790 8 1 62 ·* * 4 te verstaan. Deze uitvoering berust op het inzicht, dat gelei-dingssegmenten van gelijke breedte als het draagsegment wegens de geringere specifieke belasting van de geleidingssegmenten niet alleen onnodig, maar zelfs schadelijk zijn, daar de warm-5 teontwikkeling in het smeermiddel met toenemende breedte van de geleidingssegmenten toeneemt.

Wanneer de breedte van de geleidingssegmenten, zoals bij bekende legers van deze soort gebruikelijk, ongeveer 0,8 - 1,0 maal zo groot is als de diameter van de 10 as binnen het leger (deze diameter wordt ook aangeduid als legertapdiameter), dan heeft het draagsegment volgens de uitvinding bij voorkeur een breedte, die 1,2 tot 2,2 maal zo groot als de diameter van de as is, terwijl het draagsegment in zijn midden een zich in de omtreksrichting uitstrekkende 15 smeermiddel-afvoergroef heeft. Een dergelijke uitvoering gold tot nu toe bij kipsegment-legers als onmogelijk; men heeft het voor onvermijdelijk gehouden, enerzijds de verhouding van de breedte van de segmenten tot de diameter van de as resp. van de legertap tot hoogstens 1,0 te begrenzen en anderzijds elke 20 onderbreking in het legervlak van het draagsegment te vermijden. Wanneer daarentegen volgens de uitvinding een verhouding breedte tot diameter van 1,2 tot 2,2 op 1 bereikbaar is, dan betekent dit, dat bij een gegeven hoogste toelaatbare waarde van de specifieke legerbelasting de as-resp, legertapdiameter 25 \fTT2 tot \f 2,2 maal kleiner gedimensioneerd en dus de om- treksnelheid in dezelfde verhouding kleiner gehouden kan worden. Daaruit ontstaat het verdere voordeel, dat de wrijvings-verliezen in de legerspleten. kleiner gehouden kunnen worden, hetgeen weer tot gevolg heeft, dat de glijlagen minder ver-30 warmd worden en dus een hogere specifieke belasting kunnen uithouden. De volgens de uitvinding toegepaste dimensionering van de segmenten en aanbrenging van een smeermiddel·· afvoergroef in het draagsegment volgens conclusie 6 blijkt dus een bijzonder waardevolle completering te zijn van de in de conclusies 35 1-5 beschreven smeringsmaatregelen; in elk geval is gebleken, dat de kenmerken van conclusie 6 ook reeds op zichzelf alleen met voordeel bij overigens bekende kipsegment-radiaallegers van de in de aanhef beschreven soort toepasbaar zijn.

Een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding 40 wordt hierna aan de hand van schematische tekeningen beschre- 790 8 1 62 5 · *

A

ven.

Fig. 1 toont een schuin aanzicht van een open— gesneden kipsegment-radiaalleger volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont een dwarsdoorsnede van hetzelfde 5 leger.

In het afgeheelde kipsegment-radiaalleger 10 is een as 12 gelegerd, die in de richting van de pijl in fig.

1 en 2 draait. Het leger 10 heeft een legerhuis, dat in zijn uitvoering en in zijn taak om de binnenruimte van het leger 10 af te sluiten ten opzichte van de omgeving zich niet behoeft te onderscheiden van de legerhuizen van bekende kipsegment-radiaallegers en dus hier niet in detail beschreven wordt.

In plaats van het gehele legerhuis is een in dit huis ingebouwde of een bestanddeel van dit huis vormende 15 vaststaande steunring 14 afgebeeld, die aan zijn radiaal binnenste zijde een zich ongeveer over zijn gehele breedte uitstrekkende, platte, ringgroef 16 bezit. Aan de bodem van de ringgroef 16 steunen een in de onderste zone van de steunring 14 aangebracht draagsegment 18 en twee in de bovenste 20 zone van de steunring aangebrachte geleidingssegmenten 20, elk via een wentellichaam 22. Elk wentellichaam 22 is met schroeven 24 aan een afgevlakt gedeelte 26 van het bijbehorende draagsegment 18 resp. geleidingssegment 20 bevestigd.

De verbinding tussen het draagsegment 18 en het bijbehorende 25 wentellichaam 22 is star; tussen elk van de geleidingssegmenten 20 en het bijbehorende wentellichaam 22 zijn bijvoegsels 28 ingespannen, die het mogelijk maken om de bijbehorende legerspeling te veranderen en/of het legermiddelpunt ten opzichte van de draaias A van de as 12 te verschuiven.

30 De wentellichamen 22 hebben een bol, bijvoor beeld bolvormig buitenvlak en zijn iets smaller dan de ringgroef 16, zodat ze zich aan de bodem van de ringgroef naar alle zijden afwentelen kunnen en daardoor kipbewegingen van het bijbehorende draagsegment 18 resp. geleidingssegment 20 35 zowel om een aan de as A evenwijdige as als aan een loodrecht daarop staande as mogelijk maken. De loodrecht op de as A staande kopvlakken van de wentellichamen 22 zijn plat en werken op zodanige wijze met de zijwanden van de ringgroef 16 samen, dat aan de bewegingen van het wentellichaam 22 en 40 dus ook van het bijbehorende draag- resp. geleidingssegment 790 8 i 62 * 6 in de richting van de as A nauwe grenzen gesteld zijn.

De bewegingsvrijheid van het draagsegment 18 en van de beide geleidingssegmenten 20 in de omtreksrichting van de ringgroef 16 is nauw begrensd doordat aan de steunring 5 14 radiaal naar binnenstekende nokken 30 zijn bevestigd, die elk een bol aanslagvlak 32 voor het naburige draag- resp. ge-leidingssegment bezitten.

Het draagsegment 18 heeft een evenwijdig aan de as A gemeten breedte B, die aanzienlijk groter, in het af-10 geheelde voorbeeld ongeveer 1,3 maal zo groot,is dan de voor het leger 10 maatgevende diameter D van de as 12. De beide geleidingssegmenten 20 hebben daarentegen een aanzienlijk geringere . breedte B', die in het afgebeelde voorbeeld maar bijna half zo groot is als de breedte B van het draagsegment 18.

15 Aan de éne, in fig. 1 rechter, kopzijde van de steunring 14 is met buisklemmen 34 een eerste ringvormige toevoerleiding 36 bevestigd, die door een buiten het leger-huis aangebracht pomp- en koelaggregaat wordt gevoed met gekoeld smeermiddel. Het pomp- en koelaggregaat kan van bekende 20 bouwwijze zijn en is dus niet afgeheeld. Hetzelfde geldt voor de door het legerhuis heenvoerende aansluitingen, die de toevoerleiding 36 met dit aggregaat verbinden alsmede voor de aansluitingen, waardoor het smeermiddel uit de binnenruimte van het legerhuis terugstroomt naar het aggregaat. Aan de 25 ringvormige toevoerleiding 36 zijn drie mondstukbuizen 38 aangesloten, die zich in de tussenruimte tussen het draagsegment 18 en elk van de beide geleidingssegmenten 20 resp. in de tussenruimte tussen de beide geleidingssegmenten 20 en op een afstand van deze segmenten evenwijdig aan de as A 30 uitstrekken. Elke mondstukkenbuis 38 heeft een rij mondstukken 40, die zo zijn aangebracht, dat daaruit tredende smeermiddelstralen 42 kort achter de uittredekant 44 van het naburige segment 18 resp. 20 de as 12 treffen, en wel op de in fig. 2 zichtbare wijze schuin tegen de draairich-35 ting van de as.

Op overeenkomstige wijzeis aan het andere, in fig. 1 linker kopvlak van de steunring 40 een tweede ringvormige toevoerleiding 46 met drie aan de as A evenwijdige mondstukkenbuizen 48 bevestigd, waarvan de mondstukken 50 40 zo zijn aangebracht , dat daaruit tredende smeermiddelstralen 790 8 1 62 7 52 kort voor de intredekant 54 van het naburige segment 18 resp. 20 de as 12 treffen en wel schuin in de draairichting van dé as.

Aan elke mondstukkenbuis 38 is een scherm 5 56 bevestigd, dat zich evenwijdig aan de as A en aan het sym-metrievlak van de uit de betreffende mondstukkenbuis 38 tredende smeermiddelstralen 42 uitstrekt/ dus eveneens tegen de draairichting van de as schuin geplaatst is en tot dicht bij de as rijkt. Op overeenkomstige wijze is aan de mondstukken-10 buizen 48 telkens een scherm 58 bevestigd, dat in de draairichting van de as 12 schuin geplaatst is.

Bij de afgeheelde, in verhouding tot de diameter D grote breedte B van het draagsegment 18 en in verband met de intensieve smering is het nodig, dat het draagseg-15 ment 18 in zijn midden door een in de omtreksrichting lopende smeermiddelafvloeigroef 60 is onderverdeeld, zodat het draagsegment zich op soortgelijke wijze gedraagt als twee in axiale richting naast elkaar aangebrachte, star met elkaar verbonden, draagsegmenten, waarvan de breedte kleiner is dan 20 de diameter D.

t 790 8 1 62

Claims (6)

1. Kipsegment-radiaalleger voor hoogbelas-te, snellopende assen, in het bijzonder van turbogroepen en -drijfwerken, met ten minste één in de lastrichting van een legerhuis kipbaar aangebracht draagsegment en ten minste 5 twee tegen de lastrichting van het legerhuis aangebrachte geleidingssegmenten, met tussenruimten tussen de afzonderlijke segmenten en een smeermiddelkringloop met een in het legerhuis uitmondende toevoerleiding voor onder druk staand gekoeld smeermiddel, met het kenmerk, dat aan de toevoer- 10 leiding (36, 46) in ten minste ëën tussenruimte aangebrachte mondstukken (40, 50) zijn aangesloten, die in staat zijn om direct op de as (12) gerichte, vrije smeermiddelstralen (42, 52) op te wekken.

2. Kipsegment-radiaalleger volgens con- 15 clusie l, m e t het kenmerk, dat de smeermiddelstralen (42, 52) tegen in het legerhuis rondspattend smeermiddel afgeschermd zijn.

3. Kipsegment-radiaalleger volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk, dat de toevoer- 20 leiding (36, 46) in ten minste één mondstukkenbuis (38, 48) eindigt, die zich op een afstand van de beide naburige segmenten (18, 20) evenwijdig aan de as (12) uitstrekt.

4. Kipsegment-radiaalleger volgens conclusie 3,met het kenmerk, dat aan elke mond- 25 stukkenbuis (38, 48) een scherm (56, 58) bevestigd is.

5. Kipsegment-radiaalleger volgens één der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat een eerste groep van mondstukken (40) kort achter de uittrede-kant (44) van ten minste één segment (18, 20) tegen de draai- 30 richting schuin op de as (12) is gericht en een tweede groep van mondstukken (50) kort voor de intredekant (54) van het volgende segment in de draairichting schuin op de as (12) is gericht.

6. Kipsegment-radiaalleger volgens één 35 der conclusies 1-5, waarbij de breedte(B') van de geleidingssegmenten ongeveer 0,8 tot 1,0 maal zo groot is als de diameter van de as,met het kenmerk, dat het draagsegment (18) een breedte (B) heeft, die 1,2 tot 2,2 maal zo 790. t 62 9 · lèr groot is als de diameter (D)van de as (12) en het draagsegment (18) in zijn midden een zich in de omtreksrichting uitstrekkende smeermiddelafvloeigroef (60) heeft ·> 790 8 1 62