DE102011089149B4 - Bearing arrangement, in particular for a turbomachine - Google Patents

Bearing arrangement, in particular for a turbomachine Download PDF

Info

Publication number
DE102011089149B4
DE102011089149B4 DE102011089149.8A DE102011089149A DE102011089149B4 DE 102011089149 B4 DE102011089149 B4 DE 102011089149B4 DE 102011089149 A DE102011089149 A DE 102011089149A DE 102011089149 B4 DE102011089149 B4 DE 102011089149B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lubricant
lubricant passage
bearing arrangement
bearing
passage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102011089149.8A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102011089149A1 (en
Inventor
Dr. Hiller Sven
Peter Geiger
Thomas Hess
Dr. Bayer Erwin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
Priority to DE102011089149.8A priority Critical patent/DE102011089149B4/en
Publication of DE102011089149A1 publication Critical patent/DE102011089149A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102011089149B4 publication Critical patent/DE102011089149B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F16C33/6659—Details of supply of the liquid to the bearing, e.g. passages or nozzles
    • F16C33/6674—Details of supply of the liquid to the bearing, e.g. passages or nozzles related to the amount supplied, e.g. gaps to restrict flow of the liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/002—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by temperature variation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/23—Gas turbine engines

Abstract

Lageranordnung, insbesondere für eine Turbomaschine, mit einem Schmiermittelreservoir und einer Lagerkammer (4) mit einem Lager (1), die durch mindestens eine Schmiermittelpassage (12) mit dem Schmiermittelreservoir verbunden ist, und mit mindestens einem lagerkammertemperaturbeaufschlagten Stellelement (13), welches sich bei einer Erhöhung einer Lagerkammertemperatur reversibel ausdehnt und hierdurch einen Querschnitt der mindestens einen Schmiermittelpassage (12) verändert, wobei das mindestens eine Stellelement (13) eine Durchgangsbohrung (14) aufweist, die den Querschnitt der mindestens einen Schmiermittelpassage (12), wenigstens teilweise, begrenzt, und wobei die mindestens eine Schmiermittelpassage (12) und das mindestens eine Stellelement (13) in einem Düsengehäuse (10) angeordnet sind.Bearing arrangement, in particular for a turbo machine, with a lubricant reservoir and a bearing chamber (4) with a bearing (1), which is connected to the lubricant reservoir by at least one lubricant passage (12), and with at least one adjusting element (13) to which the bearing chamber temperature is applied and which is at an increase in a bearing chamber temperature reversibly expands and thereby changes a cross section of the at least one lubricant passage (12), the at least one adjusting element (13) having a through hole (14) which, at least partially, delimits the cross section of the at least one lubricant passage (12), and wherein the at least one lubricant passage (12) and the at least one adjusting element (13) are arranged in a nozzle housing (10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung, insbesondere für eine Turbomaschine, sowie eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit einer solchen Lageranordnung.The present invention relates to a bearing arrangement, in particular for a turbomachine, and to a turbomachine, in particular a gas turbine, with such a bearing arrangement.

Insbesondere in Turbomaschinen, in denen ein oder mehrere Rotoren in einem oder mehreren Gehäusen drehbar gelagert sind, muss bei höheren Drehzahlen bzw. Lasten mehr Schmiermittel zugeführt werden als im Teillastbereich. Hierzu sind aus betriebsinterner Praxis regelbare Schmiermittelpumpen bekannt. Diese sind jedoch aufwändig. Zudem kann im Teillastbereich zu viel Schmiermittel zugeführt werden.Especially in turbomachinery, in which one or more rotors are rotatably mounted in one or more housings, more lubricant must be supplied at higher speeds or loads than in the partial load range. For this purpose, controllable lubricant pumps are known from in-house practice. However, these are expensive. In addition, too much lubricant can be supplied in the partial load range.

Aus der Druckschrift EP 1 057 977 A2 ist eine Lageranordnung für eine Turbomaschine bekannt, welche ein Schmiermittelreservoir und eine Lagerkammer mit zwei Lager aufweist. Letztere sind durch je eine Schmiermittelpassage mit dem Reservoir verbunden. Dabei sind Temperatursensoren vorgesehen, die je nach Lagertemperatur den Ölzufluss zu den Lager über zwei Pumpen regeln.From the publication EP 1 057 977 A2 a bearing assembly for a turbomachine is known, which has a lubricant reservoir and a bearing chamber with two bearings. The latter are connected by a respective lubricant passage with the reservoir. Temperature sensors are provided which, depending on the storage temperature, regulate the oil flow to the bearings via two pumps.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lageranordnung bzw. eine Turbomaschine mit einer Lageranordnung zu verbessern.The object of the present invention is to improve a bearing arrangement or a turbomachine with a bearing arrangement.

Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 6 stellt eine Turbomaschine mit einer solchen Lageranordnung unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen.This object is achieved by a bearing arrangement with the features of claim 1. Claim 6 provides protection for a turbomachine with such a bearing arrangement. The dependent claims relate to preferred developments.

Eine erfindungsgemäße Lageranordnung weist eine Lagerkammer mit einem oder mehreren Lagern, insbesondere Wälz- und/oder Gleitlagern in Form von Drehlagern auf. Die Lagerkammer kann ganz oder teilweise schmiermittelgefüllt und/oder schmiermitteldicht sein. Insbesondere kann sie eine oder mehrere Schmiermitteldichtungen aufweisen, die einen Abfluss von Schmiermittel aus der Lagerkammer auf einen Schmiermittelleckagestrom begrenzen.A bearing assembly according to the invention has a bearing chamber with one or more bearings, in particular rolling and / or plain bearings in the form of pivot bearings. The storage chamber may be wholly or partially filled with lubricant and / or lubricant. In particular, it may include one or more lubricant seals that limit drainage of lubricant from the bearing chamber to a lubricant leakage current.

Insbesondere, um einen solchen auszugleichen, weist die Lageranordnung weiter ein Schmiermittelreservoir auf. Ein Schmiermittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere Öl aufweisen oder sein. Das Schmiermittelreservoir kann druckbeaufschlagt sein, insbesondere kann es eine oder mehrere Schmiermittelpumpen aufweisen, um Schmiermittel in die Lagerkammer zu fördern. Zusätzlich oder alternativ kann Schmiermittel gravitations- und/oder trägheits-, insbesondere fliehkraftbedingt, zu der Lagerkammer strömen und/oder, insbesondere durch eine oder mehrere Schmiermittelpumpen, aus der Lagerkammer abgefördert werden.In particular, to compensate for such, the bearing assembly further comprises a lubricant reservoir. A lubricant according to the present invention may in particular comprise or be oil. The lubricant reservoir may be pressurized, in particular it may include one or more lubricant pumps to deliver lubricant into the storage chamber. Additionally or alternatively, lubricant gravitational and / or inertial, in particular centrifugal force, flow to the storage chamber and / or, in particular by one or more lubricant pumps, are discharged from the storage chamber.

Lagerkammer und Schmiermittelreservoir sind durch eine oder mehrere Schmiermittelpassagen verbunden.Bearing chamber and lubricant reservoir are connected by one or more lubricant passages.

Erfindungsgemäß weist die Lageranordnung ein oder mehrere lagerkammertemperaturbeaufschlagte Stellelemente auf, welche derart ausgebildet sind, dass sie sich bei einer, insbesondere betriebsbedingten, Erhöhung der Lagerkammertemperatur reversibel ausdehnen und hierdurch einen Querschnitt wenigstens einer Schmiermittelpassage verändern. Indem das bzw. die Stellelemente lagerkammertemperaturbeaufschlagt sind, d. h. thermisch mit der Lagerkammer, insbesondere dem sie wenigstens teilweise füllenden Schmiermittel gekoppelt sind, so dass Wärme zwischen der Lagerkammer bzw. dem sie wenigstens teilweise füllenden Schmiermittel und dem bzw. den Stellelementen, insbesondere direkt, übertragen wird, bewirkt eine Erhöhung einer Temperatur der Lagerkammer, insbesondere des sie wenigstens teilweise füllenden Schmiermittels, eine Ausdehnung des bzw. der Stellelemente. Umgekehrt bewirkt eine Erniedrigung der Temperatur ein Zusammenziehen, so dass die Stellelementkontur in Abhängigkeit von der Temperatur der Lagerkammer, insbesondere des sie wenigstens teilweise füllenden Schmiermittels, reversibel variiert. Durch die Konturänderung(en) werden ein oder mehrere Querschnitte einer oder mehrerer der Schmiermittelpassagen verändert und so der Zustrom von Schmiermittel zu dem Lagerraum selbsttätig temperaturabhängig eingestellt.According to the invention, the bearing arrangement has one or more bearing chamber temperature-actuated adjusting elements, which are designed such that they extend reversibly at an, in particular operational, increase the bearing chamber temperature and thereby change a cross-section of at least one lubricant passage. By subjecting the actuator (s) to the bearing chamber temperature, d. H. thermally coupled to the bearing chamber, in particular to the at least partially filling lubricant, so that heat is transferred between the bearing chamber or the at least partially filling lubricant and the actuator (s), in particular directly, causing the temperature of the bearing chamber to increase in particular of the at least partially filling lubricant, an extension of the or the adjusting elements. Conversely, a lowering of the temperature causes a contraction, so that the control element contour varies reversibly in dependence on the temperature of the bearing chamber, in particular of the at least partially filling lubricant. As a result of the change in contour (s), one or more cross sections of one or more of the lubricant passages are changed and thus the inflow of lubricant to the storage space is automatically adjusted as a function of temperature.

Erfindungsgemäß'weist das mindestens eine Stellelement eine Durchgangsbohrung auf, die den Querschnitt der mindestens einen Schmiermittelpassage wenigstens teilweise begrenzt, wobei die mindestens eine Schmiermittelpassage und das mindestens eine Stellelement in einem Düsengehäuse angeordnet sind.According to the invention, the at least one adjusting element has a through bore which at least partially delimits the cross section of the at least one lubricant passage, the at least one lubricant passage and the at least one actuating element being arranged in a nozzle housing.

In einer bevorzugten Ausführung ist ein Stellelement als separates Bauteil in einer Führung derart aufgenommen, dass es sich in der Führung ausdehnen bzw. zusammenziehen kann. In der Führung können eine oder mehrere der Schmiermittelpassagen ausgebildet sein. Um seine Konturänderung zu vergrößern, weist in einer bevorzugten Ausführung ein Stellelement einen thermischen Ausdehnungs-, insbesondere Längenausdehnungskoeffizienten α, auf, der wenigstens das 1,5fache, insbesondere wenigstens das Doppelte des Koeffizienten einer solchen Führung beträgt. Bevorzugt beträgt ein thermischer Längenausdehnungskoeffizient α eines Stellelementes wenigstens 15 [10–6/K], insbesondere wenigstens 20 [10–6/K], wobei unter einem thermischen Längenausdehnungskoeffizienten α insbesondere in fachüblicher Weise das Verhältnis von Längenänderung Δl zu dem Produkt aus Ausgangslänge l und Temperaturänderung ΔT verstanden wird (α = Δl/(l × ΔT)).In a preferred embodiment, an actuating element is accommodated as a separate component in a guide such that it can expand or contract in the guide. One or more of the lubricant passages may be formed in the guide. In order to increase its contour change, in a preferred embodiment an adjusting element has a coefficient of thermal expansion, in particular a coefficient of linear expansion α, which amounts to at least 1.5 times, in particular at least twice the coefficient of such a guide. A coefficient of thermal expansion α of an actuating element is preferably at least 15 [10 -6 / K], in particular at least 20 [10 -6 / K], whereby the ratio of change in length Δl to the product of initial length is determined by a thermal coefficient of thermal expansion α, particularly in the usual way l and temperature change ΔT is understood (α = Δl / (l × ΔT)).

In einer bevorzugten Ausführung ist ein Stellelement derart ausgebildet, dass seine Ausdehnung den Querschnitt einer oder mehrerer Schmiermittelpassagen vergrößert, insbesondere überhaupt erst öffnet. Insbesondere hierzu kann in einer bevorzugten Weiterbildung das Stellelement eine oder mehrere Durchgangsbohrungen aufweisen, die den Querschnitt der Schmiermittelpassage(n), wenigstens teilweise, begrenzen. Ein Stellelement kann nun so ausgebildet sein, dass seine Ausdehnung eine Durchgangsbohrung in eine Schmiermittelpassage hinein verschiebt und so den Querschnitt der Schmiermittelpassage an dieser Stelle, der durch die Durchgangsbohrung begrenzt wird, vergrößert, insbesondere öffnet.In a preferred embodiment, an actuating element is designed such that its expansion increases the cross section of one or more lubricant passages, in particular only opens. In particular, in a preferred embodiment, the adjusting element may have one or more through-holes, which limit, at least partially, the cross-section of the lubricant passage (s). An adjusting element can now be designed such that its extension displaces a through-bore into a lubricant passage and thus enlarges, in particular opens, the cross-section of the lubricant passage at this location, which is delimited by the through-bore.

In einer bevorzugten Ausführung sind zusätzlich eine oder mehrere Grundschmiermittelpassagen zwischen Schmiermittelreservoir und Lagerkammer strömungstechnisch parallelgeschaltet, wobei eine Ausdehnung des bzw. der Stellelemente den Querschnitt der Grundschmiermittelpassage(n) nicht verändert. Auf diese Weise kann temperaturunabhängig eine Schmiermittelgrundversorgung der Lagerkammer dargestellt werden, durch das bzw. die Stellelemente werden dann weitere Schmiermittelpassagen parallel zu- bzw. abgeschaltet.In a preferred embodiment, in addition, one or more base lubricant passages between the lubricant reservoir and the bearing chamber are fluidically connected in parallel, with an expansion of the actuator or elements not changing the cross section of the base lubricant passage (s). In this way, a lubricant base supply of the bearing chamber can be displayed independently of temperature, by the or the adjusting elements then further lubricant passages are switched on or off in parallel.

Insbesondere, um den Stellweg einer lagerkammertemperaturabhängigen Konturvariation eines Stellelementes zu vergrößern, kann eine Führung, in der es aufgenommen ist, zusätzlich temperiert, insbesondere gekühlt werden. Auf diese Weise führt eine Erwärmung des Stellelementes zu einem größeren Relativstellweg, beispielsweise einer stärkeren Verschiebung einer Durchgangsbohrung.In particular, in order to increase the travel of a bearing chamber temperature-dependent contour variation of an actuating element, a guide in which it is accommodated can additionally be tempered, in particular cooled. In this way, a heating of the control element leads to a larger Relativstellweg, for example, a stronger displacement of a through hole.

In einer bevorzugten Ausführung sind wenigstens ein Stellelement und eine oder mehrere Schmiermittelpassage(n), deren Querschnitt es verändert, in einem Düsen-gehäuse angeordnet, welches als separates Bauteil lösbar oder unlösbar in einer Lageranordnung bzw. Turbomaschine angeordnet werden kann. Dies kann insbesondere die Herstellung von Stellelement und Schmiermittelpassage(n) erleichtern.In a preferred embodiment, at least one actuating element and one or more lubricant passage (s), the cross section of which changes it, are arranged in a nozzle housing which can be arranged as a separate component detachably or non-detachably in a bearing arrangement or turbomachine. This can in particular facilitate the production of actuating element and lubricant passage (s).

In einer bevorzugten Ausführung weist die Lageranordnung eine Schmiermittelpumpe mit einem Gehäuse und einem Rotor auf, wobei der Querschnitt der Schmiermittelpassage, der durch eine Ausdehnung eines oder mehrerer lagerkammertemperaturbeaufschlagter Stellelemente infolge einer Erhöhung der Lagerkammertemperatur verändert wird, als Spalt zwischen Gehäuse und Rotor, insbesondere Schaufeln, ausgebildet ist. Ein Spalt zwischen Gehäuse und Rotor einer Schmiermittelpumpe bedingt sogenannte Spaltverluste, die die Förderleistung der Pumpe reduzieren. Wenn nach dieser Ausführung der Spalt bei einer Erhöhung der Temperatur reduziert wird, steigt die Förderleistung und es wird der Zustrom von Schmiermittel zu dem Lagerraum selbsttätig temperaturabhängig eingestellt. Hierzu kann in einer bevorzugten Ausführung ein Stellelement, insbesondere der Rotor einer Schmiermittelpumpe, derart ausgebildet sein, dass seine Ausdehnung den Spalt verringert, insbesondere verschließt.In a preferred embodiment, the bearing assembly comprises a lubricant pump having a housing and a rotor, wherein the cross section of the lubricant passage, which is changed by an extension of one or more bearing chamber temperature-controlled actuators due to an increase in the storage chamber temperature, as a gap between the housing and rotor, in particular blades, is trained. A gap between the housing and rotor of a lubricant pump requires so-called gap losses, which reduce the delivery rate of the pump. According to this embodiment, if the gap is reduced with an increase in temperature, the delivery rate increases and the flow of lubricant to the storage space is automatically temperature-adjusted. For this purpose, in a preferred embodiment, an adjusting element, in particular the rotor of a lubricant pump, be designed such that its expansion reduces the gap, in particular closes.

Insbesondere, wenn ein Stellelement als Zumessnadel mit wenigstens einer Durchgangsbohrung ausgebildet und in einer Führung aufgenommen ist, in der auch eine oder mehrere Schmiermittelpassagen ausgebildet sind, kann es vorteilhaft sein, Stellelement und Schmiermittelpassage jeweils ganz oder teilweise generativ, insbesondere gemeinsam, herzustellen. Bei einer generativen Herstellung wird schichtweise verfestigbares Material auf einer vorhergehenden Schicht aufgetragen und lokal, beispielsweise optisch, thermisch und/oder chemisch, verfestigt, um so sukzessive das Bauteil aufzubauen. Indem lokal unterschiedliches Material aufgetragen wird, kann insbesondere ein Stellelement gleichzeitig zusammen mit seiner Führung aufgebaut werden.In particular, if an adjusting element is designed as a metering needle with at least one through-bore and is received in a guide in which one or more lubricant passages are formed, it can be advantageous to produce the actuating element and lubricant passage in each case in whole or in part generatively, in particular jointly. In a generative production layer-solidified material is applied to a previous layer and locally, for example, optically, thermally and / or chemically, solidified, so as to successively build the component. By locally different material is applied, in particular, an actuator can be constructed simultaneously with his leadership.

Vorzugsweise wird eine vorstehend erläuterte erfindungsgemäße Lageranordnung in einer Turbomaschine, insbesondere einer Gasturbine, zur Lagerung eines Rotors der Turbomaschine verwendet. Insbesondere für Flugantriebe kann so eine leichte, kompakte und/oder zuverlässige Lageranordnung zur Verfügung gestellt werden.Preferably, an above-described bearing arrangement according to the invention is used in a turbomachine, in particular a gas turbine, for mounting a rotor of the turbomachine. In particular, for aircraft drives so a lightweight, compact and / or reliable bearing arrangement can be provided.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:Further advantages and features of the present invention will become apparent from the dependent claims and exemplary embodiments. This shows, partially schematized:

1: eine Lageranordnung einer Gasturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Meridianschnitt; 1 a bearing assembly of a gas turbine according to an embodiment of the present invention in a meridian section;

2: eine Ausschnittsvergrößerung der Lageranordnung nach 1 im Teillastbereich; und 2 : An enlarged detail of the bearing assembly after 1 in the partial load range; and

3: eine 2 entsprechende Ausschnittsvergrößerung bei einer höheren Lagerkammertemperatur. three : one 2 corresponding enlarged detail at a higher storage chamber temperature.

1 zeigt in einem Meridianschnitt einen Teil einer Lageranordnung einer Gasturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Eine Lagerkammer 4, die axial beidseitig von Schmiermittel-Labyrinthdichtungen abgedichtet ist, enthält ein Kugellager 1, welches einen Rotor 3 der Gasturbine in einem Gehäuse 2 drehbar lagert. 1 shows in a meridian section a part of a bearing assembly of a gas turbine according to an embodiment of the present invention. A storage chamber 4 , which is axially sealed on both sides by lubricant labyrinth seals, contains a ball bearing 1 which is a rotor three the gas turbine in a housing 2 rotatably supports.

Insbesondere, um Leckageverluste durch die Schmiermittel-Labyrinthdichtungen auszugleichen, ist eine Düse 10 in der Lagerkammer 4 angeordnet und hierzu mit dem Gehäuse 2 unlösbar verbunden, beispielsweise verklebt oder -schweißt.In particular, to compensate for leakage losses through the lubricant labyrinth seals is a nozzle 10 in the storage room 4 arranged and this with the housing 2 undetachably connected, for example glued or welded.

Die Düse ist in den Ausschnittsvergrößerungen der 2, 3 dargestellt. Man erkennt, dass in einem Düsengehäuse 10 eine Grundschmiermittelpassage 11 ausgebildet ist, durch die ein Schmiermittel-, insbesondere Ölreservoir (nicht dargestellt) stets mit der Lagerkammer 4 kommuniziert. Dementsprechend strömt, wie in 2 durch Schmiermittelströmungspfeile angedeutet, Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir in 2 von oben in die Grundschmiermittelpassage 11 und aus dieser in die Lagerkammer 4.The nozzle is in the detail enlargements of 2 . three shown. It can be seen that in a nozzle housing 10 a basic lubricant passage 11 is formed, by a lubricant, in particular oil reservoir (not shown) always with the storage chamber 4 communicated. Accordingly, flows as in 2 indicated by lubricant flow arrows, lubricant from the lubricant reservoir in 2 from the top into the base lubricant passage 11 and from this to the storage room 4 ,

Mit dieser Grundschmiermittelpassage 11 ist eine Schmiermittelpassage 12 strömungstechnisch parallelgeschaltet, die ebenfalls in dem Düsengehäuse 10 ausgebildet ist. Auch durch diese Schmiermittelpassage 12 sind Schmiermittelreservoir und Lagerkammer 4 verbunden.With this base lubricant passage 11 is a lubricant passage 12 fluidically connected in parallel, which also in the nozzle housing 10 is trained. Also through this lubricant passage 12 are lubricant reservoir and storage chamber 4 connected.

In dem Düsengehäuse 10 ist ein separates Stellelement in Form einer Zumessnadel 13 geführt, die eine Durchgangsbohrung 14 aufweist und mit einem in 2 unteren Bereich in der Lagerkammer 4 angeordnet ist, so dass sie sich auf dem Düsengehäuse 10 abstützt und von Schmiermittel in der Lagerkammer 4 umströmt wird.In the nozzle housing 10 is a separate actuator in the form of a Zumessnadel 13 led, which has a through hole 14 and with an in 2 lower area in the storage chamber 4 is arranged so that it is on the nozzle housing 10 supports and lubricants in the storage chamber 4 is flowed around.

Bei Teillast der Gasturbine und entsprechend niedrigen Lager- und Schmiermitteltemperaturen weist die Zumessnadel 13 die in 2 dargestellte zusammengezogene Kontur auf, in der die Durchgangsbohrung 14 nicht mit der Schmiermittelpassage 12 kommuniziert, so dass die Zumessnadel 13 die Schmiermittelpassage 12 sperrt.At partial load of the gas turbine and correspondingly low storage and lubricant temperatures, the metering needle points 13 in the 2 shown contracted contour in which the through hole 14 not with the lubricant passage 12 communicates, leaving the metering needle 13 the lubricant passage 12 locks.

Bei Volllast erhöht sich die Temperatur. Infolgedessen dehnt sich die lagerkammertemperaturbeaufschlagte Zumessnadel 13, wegen ihres speziell ausgewählten Längenausdehnungskoeffizienten, in ihrer Führung in dem Düsengehäuse aus. Hierdurch wird die Durchgangsbohrung 14 in die Schmiermittelpassage 12 hinein verschoben und so der Querschnitt dieser Schmiermittelpassage 12 an dieser Stelle, der durch die Durchgangsbohrung 14 begrenzt wird, vergrößert. Auf diese Weise wird selbsttätig temperaturabhängig die Schmiermittelpassage 12 zugeschaltet und der Schmiermittelzustrom in die Lagerkammer 4 erhöht. 3 zeigt diesen Zustand. Die Relativdehnung der Zumessnadel 13 wird noch dadurch vergrößert, dass das Düsengehäuse 10, in dem die Führung der Zumessnadel ausgebildet ist, durch das die Schmiermittelpassagen 11, 12 durchströmende Schmiermittel gekühlt wird.At full load, the temperature increases. As a result, the bearing chamber temperature-loaded metering needle expands 13 because of their specially selected coefficient of linear expansion, in their leadership in the nozzle housing. This will be the through hole 14 into the lubricant passage 12 pushed into it and so the cross section of this lubricant passage 12 at this point, passing through the through hole 14 is limited, increased. In this way, automatically depending on the temperature, the lubricant passage 12 switched on and the lubricant flow into the storage chamber 4 elevated. three shows this condition. The relative expansion of the metering needle 13 is further increased by the fact that the nozzle housing 10 in which the guide of the metering needle is formed, through which the lubricant passages 11 . 12 flowing lubricant is cooled.

Sinkt die Temperatur der Lagerkammer 4 bzw. des sie füllenden Schmiermittels wieder ab, zieht sich die Zumessnadel 13 wieder zusammen (3 → 2), wodurch die Durchgangsbohrung wieder aus der Schmiermittelpassage 12 entfernt und diese durch die Zumessnadel 13 gesperrt wird, so dass im Teillastbereich der Lagerkammer 4 wieder nur Schmiermittel durch die Grundschmiermittelpassage 11 zugeführt wird.If the temperature of the storage chamber drops 4 or of the filling lubricant, the metering needle retracts 13 together again ( three → 2 ), whereby the through-hole again out of the lubricant passage 12 removed and this through the Zumessnadel 13 is locked, so that in the partial load range of the storage chamber 4 again only lubricant through the base lubricant passage 11 is supplied.

Düsengehäuse 10 und Zumessnadel 13 sind gemeinsam integrativ hergestellt, indem, beispielsweise in 2 von unten nach oben, schichtweise pulverförmiges Material aufgebracht und anschließend lokal verfestigt wird. Dabei wird nur in Bereichen des Düsengehäuses Material verfestigt, in Bereichen, in denen Schmiermittelpassagen 11, 12 ausgebildet werden sollen, Material nicht verfestigt, und in Bereichen der Zumessnadel 13 Material mit einem anderen Längenausdehnungskoeffizienten aufgebracht und verfestigt. Auf diese Weise kann die Zumessnadel 13 kompakt in das Düsengehäuse integriert werden.nozzle housing 10 and Zumessnadel 13 are jointly produced integrally by, for example, in 2 from bottom to top, applied in layers powdery material and then solidified locally. In this case, material is solidified only in areas of the nozzle housing, in areas where lubricant passages 11 . 12 should be trained, material not solidified, and in areas of Zumessnadel 13 Material applied with a different coefficient of linear expansion and solidified. In this way, the Zumessnadel 13 be compactly integrated into the nozzle housing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
(Kugel)Lager(Ball-bearing
22
GasturbinengehäuseGas turbine housing
33
GasturbinenrotorGas turbine rotor
44
Lagerkammerstorage chamber
1010
Düse(ngehäuse)Nozzle (ngehäuse)
1111
GrundschmiermittelpassageBase lubricant passage
1212
Schmiermittelpassagelubricant passage
1313
Zumessnadel (Stellelement)Metering needle (actuator)
1414
DurchgangsbohrungThrough Hole

Claims (6)

Lageranordnung, insbesondere für eine Turbomaschine, mit einem Schmiermittelreservoir und einer Lagerkammer (4) mit einem Lager (1), die durch mindestens eine Schmiermittelpassage (12) mit dem Schmiermittelreservoir verbunden ist, und mit mindestens einem lagerkammertemperaturbeaufschlagten Stellelement (13), welches sich bei einer Erhöhung einer Lagerkammertemperatur reversibel ausdehnt und hierdurch einen Querschnitt der mindestens einen Schmiermittelpassage (12) verändert, wobei das mindestens eine Stellelement (13) eine Durchgangsbohrung (14) aufweist, die den Querschnitt der mindestens einen Schmiermittelpassage (12), wenigstens teilweise, begrenzt, und wobei die mindestens eine Schmiermittelpassage (12) und das mindestens eine Stellelement (13) in einem Düsengehäuse (10) angeordnet sind.Bearing arrangement, in particular for a turbomachine, with a lubricant reservoir and a storage chamber ( 4 ) with a bearing ( 1 ) passing through at least one lubricant passage ( 12 ) is connected to the lubricant reservoir, and with at least one storage chamber temperature-actuated actuator ( 13 ), which reversibly expands upon an increase in a storage chamber temperature and thereby forms a cross-section of the at least one lubricant passage ( 12 ), wherein the at least one actuating element ( 13 ) a through hole ( 14 ) having the cross section of the at least one lubricant passage ( 12 ), at least partially limited, and wherein the at least one lubricant passage ( 12 ) and the at least one actuating element ( 13 ) in a nozzle housing ( 10 ) are arranged. Lageranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zur Schmiermittelpassage (12) parallelgeschaltete Grundschmiermittelpassage (11) zwischen Schmiermittelreservoir und Lagerkammer (4), wobei eine Ausdehnung des Stellelements (13) den Querschnitt der Grundschmiermittelpassage (11) nicht verändert.Bearing arrangement according to claim 1, characterized by a lubricant passage ( 12 ) parallel lubrication passage ( 11 ) between lubricant reservoir and storage chamber ( 4 ), wherein an extension of the actuating element ( 13 ) the cross section of the base lubricant passage ( 11 ) not changed. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (13) als separates Bauteil in dem Düsengehäuse (10) derart aufgenommen, ist, dass es sich darin ausdehnen und zusammenziehen kann.Bearing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the actuating element ( 13 ) as a separate component in the nozzle housing ( 10 ) is so absorbed that it can expand and contract. Lageranordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Temperierung, insbesondere Kühlung, des Düsengehäuses (10).Bearing arrangement according to claim 3, characterized by a temperature control, in particular cooling, of the nozzle housing ( 10 ). Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Stellelement (13) und Schmiermittelpassage (12), wenigstens teilweise, generativ, insbesondere gemeinsam, hergestellt sind.Bearing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that actuating element ( 13 ) and lubricant passage ( 12 ), at least partially, generatively, in particular jointly produced. Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit einer Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Lagerung eines Rotors (3) der Turbomaschine.Turbomachine, in particular gas turbine, with a bearing arrangement according to one of the preceding claims for supporting a rotor ( three ) of the turbomachine.
DE102011089149.8A 2011-12-20 2011-12-20 Bearing arrangement, in particular for a turbomachine Active DE102011089149B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011089149.8A DE102011089149B4 (en) 2011-12-20 2011-12-20 Bearing arrangement, in particular for a turbomachine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011089149.8A DE102011089149B4 (en) 2011-12-20 2011-12-20 Bearing arrangement, in particular for a turbomachine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011089149A1 DE102011089149A1 (en) 2013-06-20
DE102011089149B4 true DE102011089149B4 (en) 2014-06-26

Family

ID=48521836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011089149.8A Active DE102011089149B4 (en) 2011-12-20 2011-12-20 Bearing arrangement, in particular for a turbomachine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011089149B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016222030A1 (en) * 2016-11-10 2017-12-14 Schaeffler Technologies AG & Co. KG roller bearing assembly

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016222412B4 (en) * 2016-11-15 2021-10-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Lubricant supply component

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2215796A1 (en) * 1971-04-08 1972-10-19 Vernay Laboratories Thermally responsive valve
DE2362194B2 (en) * 1973-12-14 1977-10-13 Audi Nsu Auto Union Ag, 7107 Neckarsulm LUBRICANT DOSING PUMP
US5688443A (en) * 1995-04-10 1997-11-18 Walbro Corporation Temperature compensated fluid flow metering carburetor and method
EP1057977A2 (en) * 1999-06-04 2000-12-06 Cryostar-France SA Cryogenic turbo-expander
DE10122440A1 (en) * 2001-05-09 2002-11-28 Mtu Aero Engines Gmbh Arrangement with a fling ring assigned to a shaft bearing and a seal assigned to a sealing gap
EP1471275A2 (en) * 2003-04-25 2004-10-27 Koyo Seiko Co., Ltd. Roller bearing device and method of lubricating roller bearing
DE102009005769A1 (en) * 2009-01-23 2010-08-05 Eos Gmbh Electro Optical Systems Method for reusing residual powder from installation for rapid prototyping of three-dimensional objects, involves sieving residual powder or mixing residual powder with fresh powder
US20110170818A1 (en) * 2008-09-24 2011-07-14 Takeshi Yamamoto Rolling bearing

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2215796A1 (en) * 1971-04-08 1972-10-19 Vernay Laboratories Thermally responsive valve
DE2362194B2 (en) * 1973-12-14 1977-10-13 Audi Nsu Auto Union Ag, 7107 Neckarsulm LUBRICANT DOSING PUMP
US5688443A (en) * 1995-04-10 1997-11-18 Walbro Corporation Temperature compensated fluid flow metering carburetor and method
EP1057977A2 (en) * 1999-06-04 2000-12-06 Cryostar-France SA Cryogenic turbo-expander
DE10122440A1 (en) * 2001-05-09 2002-11-28 Mtu Aero Engines Gmbh Arrangement with a fling ring assigned to a shaft bearing and a seal assigned to a sealing gap
EP1471275A2 (en) * 2003-04-25 2004-10-27 Koyo Seiko Co., Ltd. Roller bearing device and method of lubricating roller bearing
US20110170818A1 (en) * 2008-09-24 2011-07-14 Takeshi Yamamoto Rolling bearing
DE102009005769A1 (en) * 2009-01-23 2010-08-05 Eos Gmbh Electro Optical Systems Method for reusing residual powder from installation for rapid prototyping of three-dimensional objects, involves sieving residual powder or mixing residual powder with fresh powder

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016222030A1 (en) * 2016-11-10 2017-12-14 Schaeffler Technologies AG & Co. KG roller bearing assembly

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011089149A1 (en) 2013-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1131537B1 (en) method for operating a turbo-machine
DE10009655C1 (en) Air cooling system for the paddles of a high pressure gas turbine has flow chambers at each paddle for the leading and trailing edges and the center profile with a heat exchanger to cool the air flow to the paddle edges
EP1945911B1 (en) Steam turbine
EP3191244B1 (en) Method for manufacturing a rotor blade and blade obtained thereby
EP2719484B1 (en) Component for turbomachine
EP1028230B2 (en) Cooled gas turbine component with adjustable cooling
EP1186748A1 (en) Rotor blade for a turbomachine and turbomachine
EP1954922A1 (en) Steam turbine having bearing struts
EP2140114A2 (en) Axial bearing, particularly for a turbocharger
EP3284966A1 (en) Bearing arrangement, in particular for a turbo machine, and turbo machine with a bearing arrangement of this type
DE10011419A1 (en) Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine
DE102016122313A1 (en) Article and method of making an article
EP2949969A1 (en) Lubricating pinion module, lubricating pinion and method for producing a lubricating pinion module
WO2016026490A1 (en) Bearing ring and layer by layer method for producing a bearing ring
DE102011089149B4 (en) Bearing arrangement, in particular for a turbomachine
DE2934271A1 (en) RADIAL BEARING FOR HIGH-DOOR FLOWING MACHINES
DE2437932C3 (en) Method and device for lubricating the rotating bar bearings in axial fans
EP2884048A1 (en) Thermal barrier coating of a turbine blade
DE102021122169A1 (en) Plain bearing and method for lubricating and cooling a plain bearing
EP2823154B1 (en) Coolant bridging line, corresponding turbine vane, gas turbine and power plant
DE102020122584A1 (en) Plain bearing for a planetary gear, planetary gear for a gas turbine engine and gas turbine engine
EP1445427A1 (en) Steam turbine and method of operating a steam turbine
DE112014006619B4 (en) Gas turbine combustion chamber and gas turbine provided with the same
EP2598724B1 (en) Steam turbine and process for cooling such a steam turbine
WO2012126689A1 (en) Bearing arrangement, turbomachine and method

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: MTU AERO ENGINES AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: MTU AERO ENGINES GMBH, 80995 MUENCHEN, DE

Effective date: 20130828

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20150327