DE102015001454A1

DE102015001454A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102015001454A1
Application number: DE102015001454.4A
Authority: DE
Inventors: Walter Brüllmann
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2016-08-11

Abstract

Es wird ein Wälzlager beschrieben, aufweisend – einen Außenring (5), – einen Wälzkörper-Satz (2) und – einen Innenring oder einen zu lagernden Rotor (1). Erfindungsgemäß sind wenigstens ein zusätzlicher Wälzkörper-Satz (4) und wenigstens ein Zwischenring (3) vorgesehen, wobei die Wälzkörper-Sätze (2, 4) in der gleichen Ebene und konzentrisch zueinander angeordnet sind, und wobei der oder die Zwischenringe (3) die wenigstens zwei Wälzkörper-Sätze (2, 4) voneinander trennt bzw. trennen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, aufweisend

– einen Außenring,
– einen Wälzkörper-Satz und
– einen Innenring oder einen zu lagernden Rotor.

Ferner betrifft die Erfindung eine Expansionsvorrichtung, insbesondere einen Turboexpander, die bzw. der wenigstens einen Rotor aufweist.
Gattungsgemäße Wälzlager, die der Lagerung von Rotoren, Achsen oder Wellen dienen, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird im Folgenden lediglich der Begriff Rotor verwendet; er umfasse auch jede Art von Achsen und Wellen.
Des Weiteren sind Expansionsvorrichtungen, insbesondere Turboexpander, die wenigstens einen Rotor aufweisen, aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Aufgrund der hohen Drehzahlen dieser Rotoren – diese liegen im Bereich zwischen 100,000 und 360,000 Umdrehungen pro Minute – werden für die axiale und/oder radiale Lagerung derartiger Rotoren gegenwärtig Gas- oder Magnetlager verwendet. Herstellung und Betrieb von Gas- und Magnetlager sind jedoch vergleichsweise aufwendig und kostenintensiv.
Eine wesentlich günstigere Alternative wäre die Lagerung der Rotoren mittels eines Wälzlagers. Die hohe Flächenbelastung zwischen den Wälzkörpern und Lagerringen sowie die Festigkeit des Käfigs legen bei den zum Stand der Technik zählenden Wälzlagerkonstruktionen das Drehzahllimit fest und beschränken die Lebensdauer des Wälzlagers.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Wälzlager anzugeben, das eine für die Lagerung von Rotoren ausreichend hohe Drehzahl erlaubt und darüber hinaus eine akzeptable Lebensdauer aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Wälzlager vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass

– wenigstens ein zusätzlicher Wälzkörper-Satz und wenigstens ein Zwischenring vorgesehen sind,
– wobei die Wälzkörper-Sätze in der gleichen Ebene und konzentrisch zueinander angeordnet sind, und
– wobei der oder die Zwischenringe die wenigstens zwei Wälzkörper-Sätze voneinander trennt bzw. trennen.

Erfindungsgemäß sind nunmehr wenigstens ein zusätzlicher Wälzkörper-Satz und wenigstens ein Zwischenring vorgesehen. Hierbei sind alle Wälzkörper-Sätze in der gleichen Ebene und zueinander konzentrisch angeordnet. Die Wälzkörper-Sätze werden (jeweils) von dem bzw. den Zwischenringen voneinander getrennt.
Durch das erfindungsgemäße Vorsehen wenigstens eines zusätzlichen Wälzkörper-Satzes und wenigstens eines Zwischenrings reduzieren sich die Drehzahlen der Wälzkörper der Wälzkörper-Sätze. Damit einhergehend kommt es zu einer Reduzierung der Flächenbelastung zwischen den Wälzkörpern und Lager(zwischen)ringen, was zur Folge hat, dass höhere Drehzahlen möglich sind.
Das erfindungsgemäße Wälzlager ermöglicht eine axiale und/oder radiale Lagerung eines Rotors.
Grundsätzlich sind Konstruktionen denkbar, bei denen mehr als zwei Wälzkörper-Sätze, die jeweils durch Zwischenringe voneinander getrennt sind, vorgesehen werden. Da bei derartigen Konstruktionen die axiale Stabilität des Lagers eingeschränkt ist, kommen derartige Konstruktionen nur in Ausnahmefällen zur Anwendung.
Die erfindungsgemäße Expansionsvorrichtung, bei der es sich vorzugsweise um einen Turboexpander handelt, und die bzw. der wenigstens einen Rotor aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mittels wenigstens eines erfindungsgemäßen Wälzlagers gelagert ist.
Das erfindungsgemäße Wälzlager sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen desselben seien anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Hierbei zeigt die 1 eine Draufsicht auf dieses Ausführungsbeispiel, während die 2 einen Schnitt entlang der in der 1 dargestellten Achse A-A zeigt. Der Übersichtlichkeit halber sind in den 1 und 2 die erforderlichen Wälzkörper-Käfige sowie die ggf. vorzusehende(n) Wälzlager-Dichtung(en) nicht dargestellt.
Das in den 1 und 2 dargestellte Wälzlager weist einen Außenring 5 bzw. ein Gehäuse auf, in dem dieser Außenring 5 angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird der Rotor 1 nunmehr mittels wenigstens zweier Wälzkörper-Sätze 2 und 4, die durch einen Zwischenring 3 voneinander getrennt sind, gelagert. Anstelle des in den 1 und 2 dargestellten Rotors 1 kann ein Innenring vorgesehen sein, der der Aufnahme einer Achse oder Welle dient.
Wie insbesondere aus der 2 ersichtlich, sind die wenigstens zwei Wälzkörper-Sätze 2 und 4 in der gleichen Ebene und zueinander konzentrisch angeordnet. Als Wälzkörper können Kugeln und/oder Rollen verwendet werden.
Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Wälzlagers in Expansionsvorrichtungen, wie bspw. einem Turboexpander, können diese Expansionsvorrichtungen bzw. Turboexpander kostengünstiger realisiert werden, da auf die bisher erforderlichen Gas- und Magnetlager verzichtet werden kann. Die für den Betrieb eines Magnetlagers erforderliche Elektronik wird damit obsolet. Auch die bei der Verwendung von Gaslagern auftretenden, unerwünschten Druckschwankungen gehören damit der Vergangenheit an.

Claims

Wälzlager, aufweisend – einen Außenring (5), – einen Wälzkörper-Satz (2) und – einen Innenring oder einen zu lagernden Rotor (1), dadurch gekennzeichnet, dass – wenigstens ein zusätzlicher Wälzkörper-Satz (4) und wenigstens ein Zwischenring (3) vorgesehen sind, – wobei die Wälzkörper-Sätze (2, 4) in der gleichen Ebene und konzentrisch zueinander angeordnet sind, und – wobei der oder die Zwischenringe (3) die wenigstens zwei Wälzkörper-Sätze (2, 4) voneinander trennt bzw. trennen.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sätze Wälzkörper (2, 4) aus Kugeln und/oder Rollen gebildet sind.
Expansionsvorrichtung, insbesondere Turboexpander, aufweisend wenigstens einen Rotor (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) mittels wenigstens eines Wälzlagers nach einem der Ansprüche 1 bis 2 gelagert ist.