CH657901A5

CH657901A5 - Axialgleitlager-vorrichtung an einer vertikal angeordneten welle.

Info

Publication number: CH657901A5
Application number: CH6814/81A
Authority: CH
Inventors: Yoshio Furukawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-10-29
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1986-09-30
Also published as: JPS5776315A; CA1167501A; JPS6335847B2; KR830008065A; KR880000592B1; US4421426A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Axialgleitlager-Vorrichtung an einer vertikal angeordneten Welle, mit einer Mehrzahl von um die Welle angeordneten Drucksegmenten, um ein Drehglied gleitend zu lagern, mit einer Halterung, um die Drucksegmente federnd und frei schwenkbar zu stützen, und einem um die Drucksegmente und Halterung angeordneten Öltank.

Es ist bekannt, solche Axialgleitlager zu verwenden und die Drucksegmente an einem Punkt mit einem Bolzen mit einem sphärischen Kopf oder mit einer Feder mit ebenfalls einem sphärischen Kopf zu lagern, derart, dass eine Ölschicht auf jedem Drucksegment gebildet wird. Dabei werden die Bolzen und Federn derart angeordnet, dass jedes der Drucksegmente die gleiche Axialkraft aufnimmt. Bei Halterungen, die Bolzen verwenden, kann die Höhe der Bolzen auf eine gewünschte Höhe verstellt werden, um die Gleitflächen aller Drucksegmente auf gleiche Höhe zu bringen. Dieser Höhenausgleich kann auch durch Federn bewerkstelligt werden.

Der wichtigste Punkt bei dieser Art Gleitlager ist, dass stets eine gleichförmige Ölschicht zwischen der rotierenden Welle und den Gleitflächen der Drucksegmente gebildet wird. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Halterungen der Drucksegmente derart ausgebildet sein, dass es möglich ist, die Höhe der Gleitflächen der Drucksegmente anzupassen, so dass keines der Drucksegmente eine wesentlich höhere Axialkraft aufzunehmen hat, und dass die Drucksegmente unabhängig voneinander beweglich sind.

Je höher die an einer Maschine angelegte Last oder je höher die Leistungsfähigkeit der Maschine ist, um so höher ist die notwendige Genauigkeit, um die Höhen der Druckelemente anzupassen. Aus diesem Grunde ist es bekannt,

Federn zu verwenden, die relativ gut angepasst werden können.

In einem vorbekannten Beispiel einer Halterung für Maschinen hoher Leistungsfähigkeit und die als relativ wirkungsvoll angesehen wird, wird jedes Drucksegment durch ein federndes, darunterliegendes Druckaufnahmeglied gestützt, das auf der Oberseite eine Erhebung zur Stützung des Druckelementes und auf der Unterseite, auf zwei entge-gengesetzen Seiten, Auflage-Abschnitte aufweist, wie es im japanischen Gebrauchsmuster Nr. 8805/68 dargestellt ist.

Eine solche Halterung kann ihre Funktion ohne Anstände versehen, falls sie Drucksegmente für das Lagern von gewöhnlichen Drehwellen stützt. Falls jedoch eine solche Halterung für das Stützen von Drucksegmenten für die Lagerung von Wellen von Hochleistungsmaschinen dient, ist es notwendig, die Stärke der federnden, darunterliegenden Druckaufnahmeglieder zu verstärken, da die darauf drük-kende Kraft gross ist. Die Erhöhung der Stärke kann dadurch erreicht werden, dass die Weite oder Dicke der Druckaufnahmeglieder vergrössert wird oder ein Material verwendet wird, das einen höheren Druck aushält. Da jedoch diese Druckaufnahmeglieder ihre Funktion nur zufriedenstellend ausführen können, falls sie zu einem gewissen Betrag federnd ausgebildet sind und im Hinblick darauf, dass der zur Verfügung stehende Zwischenraum begrenzt ist, ist es schwierig, diese Aufgabe zu lösen. In der Regel werden die Druckaufnahmeglieder um etwa 1 mm gebogen. Falls die Länge der druckaufnehmenden Glieder vergrössert wird, um den Bedingungen einer Hochleistungsmaschine zu genügen, können Schwierigkeiten dadurch auftauchen, dass eine Biegung von etwa 1 mm benötigt wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Axialgleitlager-Vorrichtung anzugeben, die eine Halterung aufweist, die sowohl kräftig genug als auch elastisch genug ist, eine genügend hohe mechanische Festigkeit besitzt, ohne einen komplexen Aufbau aufzuweisen, und in einen begrenzten Raum passt. Diese Aufgabe wird mit einer in den Ansprüchen beschriebenen Vorrichtung gelöst.

Die Erfindung wird nun im folgenden anhand einer Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt einen Schnitt einer Axialgleitlager-Vorrichtung gemäss der Erfindung,

Figur 2 zeigt einen Schnitt gemäss II-II von Figur 1, die Figuren 3 und 4 zeigen Schnitte gemäss den Linien III-III in Figur 2,

Figur 5 zeigt einen Schnitt einer Ausführungsvariante, und Figur 6 zeigt einen Schnitt einer Ausführungsvariante von Figur 2.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Axialgleitlager-Vorrichtung für einen Turbinen-Generator und man erkennt einen Lager-Öltank 1, Drucksegmente 2, eine Halterung 3 und ein Drehglied 4.

Das Drehglied 4 enthält ein Axialgleitlager 6, das aus einer Einheit mit einer Welle 5 gebildet ist und das an seinem vorderen Ende einen daran verkeilten Läufer 7 aufweist, der mit der Welle 5 läuft.

Der Lager-Öltank 1 bildet eine um die Welle 5 angeordnete, ringförmige Öltankkammer T und beinhaltet sowohl die Drucksegmente 2 und die Halterung 3 als auch das Schmieröl und einen Kühler 8, um das Öl zu kühlen.

Die Drucksegmente liegen in geeigneter Anzahl vor und sind konzentrisch um Welle 5 angeordnet. Die Drucksegmente 2 befinden sich auf gleicher Höhe, so dass alle mit der

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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Unterfläche vom Läufer 7 in Berührung stehen.

Die Anpassung der Höhe der Drucksegmente wird mittels der Halterung 3 durchgeführt. Aus Figur 3 geht hervor, dass die Halterung je Segment ein darunter liegendes Druckaufnahmeglied 9 mit zwei an entgegengesetzten Seiten angeordneten Stützstellen 3a und 3b aufweist, sowie eine darunter liegende Unterlagsplatte 10 und federnde Glieder 11 zwischen jedem Druckaufnahmeglied 9 und der Unterlagsplatte 10. Die Druckaufnahmeglieder 9 weisen eine besondere, zweckentsprechende Form auf. Wie aus Figur 3 ferner hervorgeht, ist eine der Stützstellen, 3a, steif ausgebildet, um eine Axialkraft P vom Drehglied direkt zu übertragen, während an der anderen Stützstelle, 3b, das federnde Glied 11 zwischen dem Druckaufnahmeglied 9 und der Unterlagsplatte 10 vorhanden ist, um die Axialkraft P über dieses federnde Glied zu übertragen. In vorliegendem Beispiel weist das Druckaufnahmeglied 9 auf seiner Oberfläche einen Zapfen 12 auf, der sich in der Nähe der steifen Stützstelle 3a befindet. Daraus, dass der Abstand h zwischen der steifen Stützstelle 3a und dem Zapfen 12 kleiner ist als der Abstand k zwischen der gefederten Stützstelle 3b, geht hervor, dass das Druckaufnahmeglied 9 derart ausgebildet ist, dass eine höhere Axialkraft auf der steifen Stützstelle 3a aufliegt als auf der anderen Stützstelle 3b.

Das Verhältnis des Abstandes h zum Abstand k kann entsprechend den Dimensionen der Maschine oder der Grössen-ordnung der Axialkraft schwanken. Untersuchungen haben ergeben, dass zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden können mit einem Verhältnis von ungefähr V25 in einem Turbinen-Generator der 400 000 kW-Klasse, der als hoch leistungsfähig eingestuft ist. Das federnde Glied 11 kann irgendeine Form aufweisen. Es wurde gefunden, dass vorteilhafterweise das federnde Glied 11 eine Schraubenfeder sein kann, insbesondere beim Gebrauch in einem Lager-Öltank.

Wie in Figur 4 übertrieben dargestellt ist, arbeitet die Halterung 3 derart, dass der Hauptanteil der Axialkraft P, die von jedem Drucksegment 2 auf die dazugehörigenden Druckaufnahmeglieder 9 übertragen wird, von der steifen Stützstelle 3a aufgenommen und einem Öltankboden la übertragen wird, da diese steife Stützstelle 3a in der Nähe des Zapfens 12 angeordnet ist. Dadurch wird keine grosse Axialkraft auf die andere Stützstelle 3b übertragen, so dass das federnde Glied nicht so kräftig ausgebildet sein muss und eine gewöhnliche Feder verwendet werden kann, ohne Gefahr, dass sie beschädigt wird. Da der hohe Axialkraftanteil an der steifen Stützstelle 3a aufgenommen und weitergeleitet wird, ist der der Stelle 3a zugeordnete Teil des Druckaufnahmegliedes so ausgebildet, dass er die notwendige Steifheit aufweist, da keine Elastizität verlangt wird. Demgegenüber braucht der der Stützstelle 3b benachbarte Teil des s Druckaufnahmeglieds 9 nicht so kräftig gebaut zu sein, da die darauf liegende Kraft nicht sehr hoch ist, so dass dieser elastisch ausgebildet sein kann.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Druckaufnahmeglieder 9 in einer bezüglich der Welle 5 10 radialen Richtung angeordnet und das federnde Glied 11 ist an der Stützstelle 3b angeordnet, die sich aussen befindet.

Dies ermöglicht, dass das Druckaufnahmeglied 9 sich in einer Richtung erstrecken kann, in welcher verhältnismässig viel Raum zur Verfügung steht, während ein kürzerer Teil 15 dieses Druckaufnahmegliedes auf der Innenseite des Drucksegmentes angeordnet ist, so dass der gleiche Lager-Öltank wie bisher verwendet werden kann. Somit braucht vorteilhafterweise kein Lager-Öltank mit einer speziellen Form und Aufbau verwendet zu werden. Dadurch, dass das federnde 20 Element an der aussen liegenden Stützstelle angebracht ist, kann dieses bei Bedarf leicht ausgewechselt werden, ohne das Drucksegment 2 auseinanderzunehmen.

Figur 5 zeigt eine Ausführungsvariante, in welcher das Druckaufnahmeglied an der Stützstelle 3b' eine Blattfeder 25 IIa aufweist.

Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, die von der Ausführung gemäss den Figuren 1 bis 4 bezüglich der Stellung der Druckaufnahmeglieder 9 ver-30 schieden ist. Die Druckaufnahmeglieder 9 sind in einer Richtung angeordnet, die von der radialen Richtung abweicht. In dieser Ausführung beanspruchen die Druckaufnahmeglieder in radialer Richtung weniger Raum, selbst wenn die Stützstellen 3a, 3b den gleichen Abstand vom Zapfen 12 wie im 35 vorhergehenden Beispiel aufweisen. Dadurch ist es möglich, längere Druckaufnahmeglieder zu verwenden, ohne den Druckmesser des Lager-Öltanks 1 zu erhöhen.

Durch die nicht-radiale Ausrichtung der Druckaufnahmeglieder ergibt sich eine Kraft-Komponente in Längsrichtung 40 der Druckaufnahmeglieder, wodurch eine grössere Stabilität erhalten wird.

Als zusätzlicher Vorteil der Ausführung nach Figur 6 ist noch zu erwähnen, dass hier das Schmieröl stetig und ohne 45 Stillstand gegen die Aussenseite des Öltanks 1 fliesst, in welchem der Kühler durch die Pfeile F angedeutet ist.

B

3 Blatt Zeichnungen

Claims

657901 PATENTANSPRÜCHE

1. AxialgleitJager-Vorrichtung an einer vertikal angeordneten Welle, mit einer Mehrzahl von um die Welle (5) angeordneten Drucksegmenten (2), um ein Drehglied (4) der Welle gleitend zu lagern, mit einer Halterung (3), um die Drucksegmente (2) federnd und frei schwenkbar zu stützen, und einem um die Drucksegmente (2) und Halterung (3) angeordneten Öltank ( 1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (3) je Drucksegment (2) ein darunterliegendes Druckaufnahmeglied (9) mit einem auf dessen Oberseite angeordneten, das entsprechende Drucksegment (2) schwenkbar stützenden Teil (12) aufweist, wobei das balken-förmig ausgebildete Druckaufnahmeglied (9) jeweils im Endbereich auf der Unterseite abgestützt ist und den Abstand (/i, Ii) der beiden Stützstellen (3a, 3b) bezüglich des genannten stützenden Teils (12) unterschiedlich ist, um an der einen Stützstelle (3b) eine geringere Axialkraft aufzunehmen als an der anderen Stützstelle (3a), und dass an der Stützstelle (3b) mit der geringeren Axialkraft das Druckaufnahmeglied (9) federnd abgestützt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckaufnahmeglieder (9) bezüglich der Welle (5) radial angeordnet sind, wobei die eine geringere Axialkraft aufnehmende Stützstelle (3b, 3b') sich aussen befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federung eine Schraubenfeder (11) enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Druckaufnahmeglieder (9) in eine Richtung erstrecken, die von der radialen Richtung abweicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes druckaufnehmende Glied (9) derart angeordnet ist, dass sich die eine geringere Axialkraft aufnehmende Stützstelle (3b, 3b') aussen befindet.