CH662161A5 - Kippsegmentquerlager. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Kippsegmentquerlager, mit einem den äusseren Umfang bildenden Gehäusering, einem innerhalb desselben befindlichen Stützring, wobei Gehäusering und Stützring zwischen einander mindestens einen Ringraum zur Zuführung von Schmieröl zu innerhalb des Stützringes kippbar abgestützten Kippsegmenten begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen je zwei benachbarten Kippsegmenten (8,9,10,11) ein kreisringsektorförmiger Ölzuführsteg (19) vorgesehen ist, der in zur Lagerachse parallelen Nuten des Stützringes (7) eingreift, wobei zwischen den radial gerichteten Stirnflächen der Ölzuführstege (19) und den benachbarten Kippsegmenten ein Tangentialspiel derart besteht, dass die Kippsegmente soweit unbehindert kippbar sind, dass eine Schmierkeilbildung ermöglicht wird, und dass in den Ölzuführstegen ( 19) je ein Ölkanal (20) vorgesehen ist, der einerseits mit dem Ringraum (17) zur Zuführung von Schmieröl und andererseits mit einem Ölkanal (21) in jeweils einem der beiden benachbarten Kippsegmente in leitender Verbindung steht, und dass die Ölkanäle (21) mit je einem Ölzulaufschlitz (22) an der Stelle des Schmierspalteintrittes in den Wellenraum (24) ausmünden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kippsegmentquerlager nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei raschlaufenden und schwach belasteten vollumschlossenen Quergleitlagern, worunter solche mit Umfangsgeschwindigkeiten des Wellenzapfens zwischen 50 und 70 m/s und spezifischen Flächenbelastungen zwischen 10 und 15 bar zu verstehen sind, treten erfahrungsgemäss, insbesondere bei Unwuchterregung und bei unbekannter Lastrichtung, Probleme bezüglich Laufruhe und Lagerstabilität auf.

Für solche Anwendungsfälle eignen sich am besten Kippsegmentlager, insbesondere solche mit vier Kippsegmenten, da diese in allen Hauptrichtungen die gleichen Eigenschaften aufweisen.

Beispiele für Kippsegmentlager dieser Art sind u.a. in den Patentschriften FR-A2 105 401 und US-A4300 808 beschrieben.

Heutige Kippsegmentquerlager mit drei oder vier Kippsegmenten weisen aber ebenfalls einige Nachteile auf. Dazu zählt die schlechte Einstellbarkeit der Lagerspiele bei einzeln einstellbaren Segmenten, die schlecht kontrollierbar ist und oft nur von der Sorgfalt der Montage abhängt. Bei federnd abgestützten Segmenten ändert sich zudem das Lagerspiel mit der Belastung.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Kippsegmentquerlager besteht in der Art der Schmierölzuführung. Es werden dort nämlich, speziell bei grösseren Lagerdurchmessern, die einzelnen Segmente separat durch Zuführkanäle an den Abstützstellen der Segmente mit Öl versorgt. Diese Bauart erfordert längere Zuführbohrungen in den Segmenten vom Ort der Einführung aus bis an die Stelle des Spalteintritts. Für die Segmente bedeutet dies eine Einbusse an Festigkeit und der Zulauf des rückgekühlten Öles vergrössert den Temperaturgradienten über die Segmenthöhe, was eine unkontrollierte Verformung der Lagergleitfläche zur Folge haben kann. Andere, insbesondere kleinere Lager werden oft vollständig geflutet, was höhere Reibungsverlustleistung zur Folge hat, oder es wird ihnen das Schmieröl an nur zwei Stellen zugeführt, was zu ungenügender Schmierung der nicht direkt an der Ölzuführstelle liegenden Segmente führen kann.

Die Bauweise dieser Lager ist oft auch zu wenig robust. Damit und durch die Auflösung der Lagergleitfläche auf einzelne Segmente leiden auch die Havarieeigenschaften. Dazu trägt auch bei, dass die Abstützung der Segmente in Umlauf-richtung der Welle oft nur schwach gesichert ist.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass wegen der Einzel-abstützungen der Segmente diese bei gleichen Wellendurchmessern mehr Platz benötigen als vollumschlossene Lager. Vorgegebene Lagergehäuse sind daher gewöhnlich zu klein für die Aufnahme eines Segmentlagers. Aber auch untereinander besteht wegen unterschiedlicher Ölzuführung bei diesen Segmentquerlagern oft keine Austauschbarkeit.

Diese Nachteile und der gegenüber vollumschlossenen Gleitlagern höhere Preis sind oft der Grund dafür, dass man trotz der hervorragenden Stabilitätseigenschaften von Kippsegmentquerlagern Gleitlager verwendet und damit deren eventuell unbefriedigende Stabilitätseigenschaften in Kauf nimmt.

Mit der vorliegenden, im Patentanspruch definierten Erfindung sollen die vorerwähnten Nachteile der bekannten Bauarten von Kippsegmentquerlagern vermieden werden. Insbesondere sollen ihre Aussengestalt, die Ölanschlüsse und Passplatten so sein, dass sie uneingeschränkt anstelle entsprechender genormter vollumschlossener, zweischaliger Gleitlager in genormten Lagergehäusen mit Ölzuführung in der Trennebene untergebracht werden können.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 ein erfindungsgemässes Kippsegmentquerlager mit vier Kippsegmenten in einem achsnormalen Mittelschnitt, mit Passplatten, aber ohne das zugehörige Lagergehäuse genormter Bauart,

Fig. 2 im Schnitt einen Seitenriss dieses Lagers, und

Fig. 3 eine Skizze, die den Wellenbewegungsbereich eines solchen Kippsegmentquerlagers mit vier Kippsegmenten zeigt.

Die Fig. 1 zeigt in einem achsnormalen Mittelschnitt ein Kippsegmentquerlager mit vier Kippsegmenten, deren je zwei oberhalb und unterhalb einer horizontalen Trennebene vorgesehen sind. Das Lager ist fertigmontiert zum Einbau in ein genormtes Lagergehäuse mit waagrechter Trennebene dargestellt. Den äusseren Umfang bildet ein waagrecht geteilter zweiteiliger Gehäusering 1, an dem vier Passplatten 2,3,4 und 5 befestigt sind, die zur genauen Einstellung des Lagers in einem nicht dargestellten Lagergehäuse dienen. Ein Gewindestift 6 in der obersten Passplatte 5 sichert den Gehäusering und damit das Lager gegen Verdrehen.

Der zweiteilige Gehäusering 1 umschliesst einen ebenfalls zweiteiligen Stützring 7 mit horizontaler Trennebene, dessen zylindrische Innenflächen vier über den Umfang verteilte Kippsegmente 8 bis 11 aufnehmen. Diese Kippsegmente sind in ihrer jeweiligen Stützringhälfte kippbar befestigt, wobei Sicherungsbolzen 12 im Bereich der Abwälzstelle der Kippsegmente diese in bekannter Weise axial und tangential fixieren. Zur radialen Fixierung der Kippsegmente dienen aus Fig. 2 ersichtliche Sicherungsbolzen 13, die, um das Kippen der Kippsegmente nicht zu behindern, mit Spiel in den beiden Stirnseiten der Kippsegmente eingreifen.

Die Querschnittsform des Stützringes 7 und des Gehäuseringes 1 gehen aus Fig. 2 hervor, die einen Schnitt gemäss dem in Fig. 1 eingetragenen Schnittverlauf II-II darstellt. Der Stützring weist demnach zwei Umfangsnuten 14 auf, die durch einen Umfangssteg 15 voneinander getrennt sind. Der Gehäusering 1 weist einen nach innen hohlen Querschnitt auf mit zwei radial nach innen gerichteten Schenkeln 16, die auf dem Grunde der Umfangsnuten 14 aufliegen. Der Umfangssteg 15, die Nuten 14 und die inneren Begrenzungs2

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flächen des Gehäuseringes 1 begrenzen zwei über den ganzen Lagerumfang sich erstreckende Ringräume 17, durch die das Schmieröl, das durch einen Schmierölzuführkanal 18 in das Lager eingeführt wird, zu den vier Kippsegmenten gelangt.

Für die Zuführung des Schmieröls aus den Ringräumen 17 zu den einzelnen Kippsegmenten sind zwischen je zwei benachbarten Kippsegmenten Ölzuführstege 19 vorgesehen, die in Quernuten des Stützringes 7 eingreifen und dadurch in Umfangsrichtung fixiert sind und Ölkanäle 20 aufweisen, die sich über einen grossen Teil der Breite der Ölzuführstege 19 erstrecken und in diesen radial und tangential verlaufen und mit Ölkanälen 21 in den Kippsegmenten in Verbindung stehen, deren an die Ölzuführstege 19 angrenzender Teil tangential verläuft und radial in Ölzulaufschlitzen 22 in der Weissmetallschicht 23 der Kippsegmente in den Wellenraum 24 ausmündet. Der Drehrichtungspfeil 25 zeigt den Drehsinn der Welle an, für den die Abstützung der Kippsegmente ausgelegt ist. Die Ölzuführstege 19 sorgen neben den Sicherungsbolzen 12 und 13, die mit nicht zu kleinem Spiel in den betreffenden Bohrungen der Kippsegmente sitzen, zusätzlich und überwiegend für die Fixierung der Kippsegmente in Umfangsrichtung. Havarien infolge locker gewordener Kippsegmente sind also ausgeschlossen.

Durch seitenverkehrten Einbau, d.h., durch eine Drehung um 180°, lässt sich das Lager ohne weiteres für die umgekehrte Drehrichtung verwenden. Lediglich die Schmierölzufuhr ist, falls eine solche nicht von Haus aus beidseitig vorgesehen ist, auf die andere Seite zu verlegen.

Die an den beiden waagrechten Trennstellen vorgesehenen 5 Beilagen 26, deren Dicke entsprechend dem gewünschten Spiel zwischen Welle und Kippsegmenten gewählt wird, weisen Durchbrüche entsprechend dem Querschnitt der Ringräume 17 auf, so dass diese über den ganzen Umfang zusammenhängen.

Die Fig. 3 zeigt die geometrischen Verhältnisse, die zwischen der Änderung der Dicke s der Beilagen 26 und dem Berührungsspiel, d.h., des Wellenbewegungsbereichs,

besteht. Dafür gilt die Beziehung ADb2 = ADbi + svZ wobei ADbi = Dl-Dw mit Dl = Durchmesser des den Kippsegmenten einbeschriebenen Kreises und Dw = Wellendurchmesser. Dies bedeutet, dass die Genauigkeit der Lagereinstellung nicht von der Geschicklichkeit und dem Gefühl des Monteurs abhängt, sondern entsprechend den jeweiligen Betriebsbedingungen durch blosse Änderung bzw. Wahl der Beilagendicke s jederzeit definiert formschlüssig eingestellt werden kann. Die Krümmungsspiele der Kippsegmente brauchen dabei nicht verändert zu werden. Die statischen und dynamischen Eigenschaften eines solchen Lagers können damit in gleichem Masse günstig beeinflusst werden.

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1 Blatt Zeichnungen