DE102022207396A1

DE102022207396A1 - Axial plain bearings with deformable support elements

Info

Publication number: DE102022207396A1
Application number: DE102022207396.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Kursch
Original assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2022-07-20
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2024-01-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Axialgleitlager (01) zur axialen Abstützung eines Rotors einer Gasturbine. Dieses weist ein Lagergehäuse (02) und eine Mehrzahl Gleitkörper (03) und eine Mehrzahl Stützelemente (07) auf. Dabei stützen sich die Gleitkörper (03) axial an Stützelementen (07) und diese wiederum am Lagergehäuse (02) ab. Zum Ausgleich der axialen Kräfte auf die einzelnen Gleitkörper (03) weisen die Stützelemente (07) einen elastisch verformbaren Verformungsabschnitt (08) auf. Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Kraftverteilung ist dabei vorgesehen, dass sich die Stützelemente (07) bei einer Überlast auch plastisch verformen.The invention relates to an axial plain bearing (01) for axially supporting a rotor of a gas turbine. This has a bearing housing (02) and a plurality of sliding bodies (03) and a plurality of support elements (07). The sliding bodies (03) are supported axially on support elements (07) and these in turn are supported on the bearing housing (02). To balance the axial forces on the individual sliding bodies (03), the support elements (07) have an elastically deformable deformation section (08). In order to achieve the most even distribution of force possible, it is provided that the support elements (07) also deform plastically in the event of an overload.

Description

Die Erfindung betrifft ein Axialgleitlager mit verformbaren Stützelementen, welche einen Ausgleich zur Erzielung einer gleichmäßigen Flächenpresse ermöglichen.The invention relates to an axial plain bearing with deformable support elements, which enable compensation to achieve a uniform surface pressure.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Bauformen von Axialgleitlagern, welche insbesondere bei hohen axialen Kräften eingesetzt werden, bekannt. Beispielsweise werden derartige Axialgleitlager in Gasturbinen zur Abstützung des Turbinenrotors eingesetzt. Dabei weisen die Axialgleitlager im Umfang verteilt eine Mehrzahl von Gleitkörpern auf, über welche verteilt die Axialkraft vom Rotor auf das Lagergehäuse übertragen wird.Various designs of axial plain bearings, which are used in particular with high axial forces, are known from the prior art. For example, such axial plain bearings are used in gas turbines to support the turbine rotor. The axial plain bearings have a plurality of sliding bodies distributed around the circumference, over which the axial force is transmitted from the rotor to the bearing housing.

Um eine gleichmäßige Lastverteilung auf den einzelnen Gleitkörpern zu erzielen ist es erforderlich, eine Ausgleichsmöglichkeit zwischen den einzelnen Gleitkörpern vorzusehen. Hierzu kommen grundsätzlich zwei verschiedene Bauweisen in Betracht. In einer ersten, vergleichsweise komplizierten Anordnung sind die einzelnen Gleitkörper jeweils an miteinander verbundene Kippsegmente gelagert. Hierdurch kann in fast idealer Weise eine gleichmäßige Belastung aller Gleitkörper erreicht werden. Nachteilig ist jedoch der komplizierte Aufbau und die hiermit verbundenen hohen Kosten eines entsprechenden Systems.In order to achieve an even load distribution on the individual sliding bodies, it is necessary to provide a compensation option between the individual sliding bodies. There are basically two different construction methods that can be considered. In a first, comparatively complicated arrangement, the individual sliding bodies are each mounted on tilting segments connected to one another. In this way, an even load on all sliding bodies can be achieved in an almost ideal manner. However, the disadvantage is the complicated structure and the associated high costs of a corresponding system.

Eine deutlich einfachere Gestaltung wird erreicht, wenn die einzelnen Gleitkörper elastisch gelagert werden. Dazu befindet sich unter jedem Gleitkörper ein elastisch verformbaren Stützkörper, so dass bei unterschiedlichen Belastungen der Gleitkörper eine unterschiedliche Nachgiebigkeit der Stützkörper im Gegenzug zu einem Ausgleich der jeweils übertragenen Axiallast führt. Hierbei wird zwar keine homogene Verteilung der Axiallast erreicht, jedoch können die Unterschiede bei deutlich geringeren Kosten für ein entsprechendes Lagersystem auf kleine Werte reduziert werden.A significantly simpler design is achieved if the individual sliding bodies are mounted elastically. For this purpose, there is an elastically deformable support body under each sliding body, so that with different loads on the sliding bodies, a different flexibility of the support bodies in return leads to a compensation of the axial load transmitted. Although this does not achieve a homogeneous distribution of the axial load, the differences can be reduced to small values at significantly lower costs for a corresponding bearing system.

Um eine Überlast des Stützkörpers zu verhindern ohne diesen übermäßig zu dimensionieren, ist in aller Regel vorgesehen, dass die Verformung des Stützkörpers derart begrenzt ist, dass ab einem zu erwartenden Maximum einer Axiallast der Stützkörpers am Lagerkörper auf Block geht und keine weitere Verformung möglich ist.In order to prevent an overload of the support body without over-dimensioning it, it is generally provided that the deformation of the support body is limited in such a way that from an expected maximum axial load of the support body on the bearing body blocks and no further deformation is possible.

Beispielhafte Ausführungsformen für derartige Axialgleitlager sind aus den Veröffentlichungen US 1684693 und der DE 4343965 bekannt.Exemplary embodiments for such axial plain bearings are from the publications US 1684693 and the DE 4343965 known.

Als nachteilig bei diesem System stellt sich jedoch heraus, dass bei einer wiederholten gleichartigen Lastverteilung zwischen den einzelnen Gleitkörpern des Axialgleitlager eine wiederholt gleichbleibende Verformung der Stützkörper mit gleichbleibenden (nach der Verformung verbleibenden) Unterschieden zwischen den Flächenpressungen an den einzelnen Gleitkörpern verbleibt.The disadvantage of this system, however, turns out to be that with a repeated, similar load distribution between the individual sliding bodies of the axial plain bearing, a repeated constant deformation of the support bodies with constant differences (remaining after the deformation) between the surface pressures on the individual sliding bodies remains.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine bessere Verteilung der Axiallast auf die Gleitkörper zu erzielen, ohne dass bewegliche Kippsegmente erforderlich sind.The object of the present invention is therefore to achieve a better distribution of the axial load on the sliding bodies without the need for movable tilting segments.

Die gestellte Aufgabe wird durch ein Axialgleitlager gemäß Ausführungsform nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.The task is solved by an axial plain bearing according to the embodiment according to the teaching of claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments are the subject of the subclaims.

Das gattungsgemäße Axialgleitlager dient zur Abstützung eines Rotors. Um welche Art von Rotor es sich hierbei handelt ist zunächst unerheblich. Die Ausführungsform eignet sich jedoch insbesondere zur Abstützung von größeren axialen Lasten und der Anforderung an eine gleichmäßige Verteilung der Axiallast auf die einzelnen Gleitkörper. Entsprechend ist die Verwendung des Axialgleitlager in Gasturbinen vorteilhaft.The generic axial plain bearing serves to support a rotor. What type of rotor this is is initially irrelevant. However, the embodiment is particularly suitable for supporting larger axial loads and the requirement for an even distribution of the axial load on the individual sliding bodies. Accordingly, the use of axial plain bearings in gas turbines is advantageous.

Das Axialgleitlager weist hierbei zunächst mal ein Lagergehäuse und eine Mehrzahl im Umfang verteilt angeordneter Gleitkörper auf. Die Gleitkörper besitzen jeweils auf der vom Lagergehäuse wegweisenden Seite eine sich in radialer Richtung und in Umfangsrichtung erstreckende Gleitfläche. Auf der axial gegenüberliegenden Seite befindet sich ein Auflageabschnitt, an dem sich der jeweilige Gleitkörper abstürzt und über den die Axialkräfte übertragen werden.The axial plain bearing initially has a bearing housing and a plurality of sliding bodies distributed around the circumference. The sliding bodies each have a sliding surface that extends in the radial direction and in the circumferential direction on the side facing away from the bearing housing. On the axially opposite side there is a support section on which the respective sliding body rests and through which the axial forces are transmitted.

Weiterhin sind gattungsgemäß eine Mehrzahl Stützelemente vorhanden, über die jeweils die Lagerkräfte von den Gleitkörpern auf das Lagergehäuse übertragen werden. Entsprechend liegen die jeweiligen Gleitkörper mit dem jeweiligen Auflageabschnitt in axialer Richtung an jeweils einem Stützelement an. Beanstandet zum Auflageabschnitt in Umfangsrichtung und/oder in radialer Richtung stützt sich das Stützelement in axialer Richtung wiederum am Lagergehäuse ab. Weiterhin ist es erforderlich, dass das Stützelement jeweils einen Verformungsabschnitt aufweist, welche sich bei einer axialen Belastung des Stützelements verformen kann. Entsprechend ist es erforderlich, dass das Stützelement an der Position des Auflageabschnitts vom Lagergehäuse in axialer Richtung beanstandet ist.Furthermore, a plurality of supporting elements are present, via which the bearing forces are transmitted from the sliding bodies to the bearing housing. Accordingly, the respective sliding bodies with the respective support section rest against a support element in the axial direction. In relation to the support section in the circumferential direction and/or in the radial direction, the support element is again supported on the bearing housing in the axial direction. Furthermore, it is necessary that the support element each has a deformation section, which can deform when the support element is subjected to axial loading. Accordingly, it is necessary that the support element is positioned at the position of the support section of the bearing housing in the axial direction.

Ausdrücklich mit umfasst von der gattungsgemäßen bzw. erfindungsgemäßen Ausführungsform des Axialgleitlager ist eine Ausführung, bei den sich die Stützelemente in axialer Richtung an einem (einstückigen oder mehrteiligen) in axialer Richtung verstellbaren Lagerkörper abstützen, wobei der axial verstellbare Lagerkörper wiederum im Lagergehäuse gelagert und beispielsweise hydraulisch in axialer Richtung verstellbar ist. Wesentlicher Aspekt für die gattungsgemäße Ausführungsform ist es, dass ein Ausgleich der axialen Belastung auf die einzelnen Gleitkörper bei unterschiedlicher axialer Lage ermöglicht wird (was schon bei minimalem axialem Versatz erforderlich sein kann), wobei sich jeweils zumindest zwei Stützkörper, insbesondere alle, an jeweils einem gemeinsamen Lagerelement abstützen (und insofern den axialen Ausgleich erforderlich machen).Expressly included in the generic or inventive embodiment of the axial plain bearing is an embodiment in which the support elements are located in the axial direction on a (one-piece or multi-part) in the axial direction Support adjustable bearing body, the axially adjustable bearing body in turn being mounted in the bearing housing and, for example, hydraulically adjustable in the axial direction. An essential aspect for the generic embodiment is that it is possible to compensate for the axial load on the individual sliding bodies when they are in different axial positions (which may be necessary even with minimal axial offset), with at least two support bodies, in particular all of them, on one each support a common bearing element (and therefore require axial compensation).

In der bestimmungsgemäßen Verwendung des Axialgleitlager treten zu erwartende Axiallasten auf. Dabei wird eine Nennlast als die bei regulärem Betriebsverhalten maximal auftretende Axiallast angenommen. Entsprechend ist das Axialgleitlager unter Berücksichtigung der Nennlast auszulegen. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass in Verbindung mit dem Axialgleitlager die Nennlast die vom Rotor insgesamt über das Axialgleitlager zu übertragende axiale Last ist. Demgegenüber handelt es sich bei der Nennlast in Bezug auf einen Gleitkörper bzw. ein Stützelement um diejenige Last, welche sich ergibt durch Teilung der auf das Axialgleitlager wirkenden Nennlast geteilt durch die Anzahl der Gleitkörper bzw. Stützelemente.Expected axial loads occur when the axial plain bearing is used as intended. A nominal load is assumed to be the maximum axial load that occurs during regular operating behavior. Accordingly, the axial plain bearing must be designed taking the nominal load into account. It should be noted that in conjunction with the axial plain bearing, the nominal load is the total axial load to be transmitted by the rotor via the axial plain bearing. In contrast, the nominal load in relation to a sliding body or a support element is the load that results from dividing the nominal load acting on the axial plain bearing by the number of sliding bodies or support elements.

Dabei sind die Stützelemente derart auszulegen, dass bei der Nennlast der Verformungsabschnitt im Wesentlichen elastisch verformt wird. Eine Hysterese aufgrund wiederkehrender Belastung oder bleibende minimale Verformung, welche bei vielen Stahlsorten üblich ist, sei hierbei vernachlässigt.The support elements must be designed in such a way that the deformation section is deformed essentially elastically at the nominal load. Hysteresis due to recurring loading or permanent minimal deformation, which is common in many types of steel, is neglected here.

Eine Verbesserung hinsichtlich des Ausgleichs der einzelnen Axiallasten auf die einzelnen Gleitkörper mittels Nachgiebigkeit der Stützelemente wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, indem die Stützelemente derart ausgelegt sind, dass bei einer Belastung über die Nennlast hinaus eine plastische Verformung eintritt. Hier wird gefordert, dass die plastische Verformung zumindest bei der 1,5-fachen Nennlast gegeben ist.An improvement in terms of balancing the individual axial loads on the individual sliding bodies by means of flexibility of the support elements is achieved according to the invention in that the support elements are designed in such a way that plastic deformation occurs when a load exceeds the nominal load. Here it is required that the plastic deformation occurs at least at 1.5 times the nominal load.

Wenngleich zunächst widersprüchlich erscheint, eine plastische Verformung der Stützelemente konstruktiv vorzusehen so wird jedoch durch die plastische Verformung eine gleichmäßigere Verteilung der Axiallast auf die einzelnen Gleitkörper ermöglicht. Dabei wird grundsätzlich davon ausgegangen, dass die Axiallast auf die einzelnen Gleitkörper nicht statisch, sondern vielmehr dynamisch wechselnd ist. Ist nunmehr beispielsweise ein Gleitkörper in axialer Richtung minimal versetzt, führt die Belastung über die Nennlast hinaus zur plastischen Verformung des zugehörigen Stützelements. Dieses wiederum infolge führt zu einer geringeren Axiallast auf diesem Gleitkörper bei einer erneuten Belastung, da aufgrund der plastischen Verformung des Stützelements der Gleitkörper bereits ohne Belastung in axialer Richtung gegenüber der Ausgangslage versetzt ist.Although it initially seems contradictory to provide for a plastic deformation of the support elements in the design, the plastic deformation enables a more even distribution of the axial load to the individual sliding bodies. It is generally assumed that the axial load on the individual sliding bodies is not static, but rather dynamically changing. If, for example, a sliding body is now minimally offset in the axial direction, the load in excess of the nominal load leads to plastic deformation of the associated support element. This in turn leads to a lower axial load on this sliding body when loaded again, since due to the plastic deformation of the support element, the sliding body is already offset in the axial direction compared to the starting position without any load.

Als nachteilig bei dieser Ausführung kann angesehen werden, dass bei einem Tausch der Gleitkörper und somit einer möglichen Veränderung der axialen Lage der Gleitfläche und hiermit einhergehend einer Veränderung der Verteilung der Last auf das Axialgleitlager auf die einzelnen Gleitkörper zu erneut unterschiedlichen Lasten auf die einzelnen Gleitkörper führt. Entsprechend kann es vorteilhaft sein, bei einem Tausch der Gleitkörper ebenso die Stützelemente, welche möglicherweise plastisch verformt sein können, auszutauschen. Der Vorteil einer besseren Verteilung der Axiallast auf die Gleitkörper überwiegt jedoch den Nachteil eines möglicherweise erforderlichen Austausches der Stützelemente bei Tausch der Gleitkörper.What can be seen as a disadvantage of this design is that when the sliding bodies are replaced and thus a possible change in the axial position of the sliding surface and, as a result, a change in the distribution of the load on the axial plain bearing on the individual sliding bodies, this again leads to different loads on the individual sliding bodies . Accordingly, when replacing the sliding bodies, it can be advantageous to also replace the support elements, which may possibly be plastically deformed. However, the advantage of a better distribution of the axial load on the sliding bodies outweighs the disadvantage of possibly having to replace the support elements when replacing the sliding bodies.

Zunächst einmal kann vorgesehen sein, dass eine plastische Verformung des Stützelemente am Auflagepunkt des Auflageabschnitts erfolgt und sich dieses insofern in ein beispielsweise weiches Material hineindrückt. Da jedoch bis zur Nennlast eine plastische Verformung im Wesentlichen verhindert sein soll, ist auf die genaue Auslegung des Materials und der Geometrie zu achten.First of all, it can be provided that a plastic deformation of the support element takes place at the support point of the support section and that this is pressed into, for example, a soft material. However, since plastic deformation should essentially be prevented up to the nominal load, attention must be paid to the precise design of the material and geometry.

Besonders vorteilhaft demgegenüber ist es, wenn sich der Verformungsabschnitt bei einer Belastung über die Nennlast hinaus, insbesondere ab der 1,5-fachen Nennlast, nicht nur elastisch, sondern ebenso plastisch verformt.In contrast, it is particularly advantageous if the deformation section deforms not only elastically but also plastically when subjected to a load in excess of the nominal load, in particular from 1.5 times the nominal load.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass Stützelemente derart auszulegen, dass die plastische Verformung bereits bei der 1,2-fachen Nennlast eintritt. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Verformungsabschnitt ab der 1,2-fachen Nennlast plastisch verformt wird.Furthermore, it is advantageous to design support elements in such a way that the plastic deformation occurs at 1.2 times the nominal load. It is particularly advantageous if the deformation section is plastically deformed from 1.2 times the nominal load.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Stützelement zumindest bis zur 1,5-fachen Nennlast eine Verformung zulässt. Insofern ist es in diesem Fall erforderlich, dass auch bei der 1,5-fachen Nennlast auf das Stützelemente unvermindert dieses auf der Seite gegenüberliegend zu dem Auflageabschnitt in axialer Richtung vom Lagergehäuse beanstandet ist.It is advantageously provided that the support element allows deformation at least up to 1.5 times the nominal load. In this respect, it is necessary in this case that even with 1.5 times the nominal load on the support element, it is still in contact with the bearing housing on the side opposite to the support section in the axial direction.

Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass zumindest bei der 1,8-fachen Nennlast unvermindert ein, wenngleich minimaler, Abstand zwischen dem Stützelemente und dem Lagergehäuse an der Position gegenüber liegend dem Auflageabschnitt vorhanden ist.It is particularly advantageously provided that at least at 1.8 times the nominal load there is an undiminished, albeit minimal, distance between the support elements and the bearing housing at the position opposite the support section.

Grundgedanke der Erfindung ist es, dass bei einer Belastung eines Gleitkörper über die Nennlast hinaus eine plastische Verformung des Stützelements eintritt und hierdurch nach einer Entlastung und einer erneuten Belastung aufgrund der axialen Verschiebung durch die plastische Verformung die Belastung auf diesem Gleitkörper geringer ist als vor der plastischen Verformung.The basic idea of the invention is that when a sliding body is loaded beyond the nominal load, a plastic deformation of the support element occurs and as a result, after relief and renewed loading due to the axial displacement caused by the plastic deformation, the load on this sliding body is lower than before the plastic deformation Deformation.

Hierzu erfolgt die Auslegung des Stützelements in vorteilhafter Weise derart, dass nach einer erstmaligen Belastung des Axialgleitlagers mit der 1,5-fachen Nennlast und einer nachfolgenden Entlastung die plastische Verformung an einzelnen Stützelementen zu einer neuen Verteilung der Last auf die einzelnen Gleitkörper des Axialgleitlagers führt. Dabei soll bei einer erneuten Belastung des Axialgleitlagers mit der Nennlast an keinem der einzelnen im Umfang verteilten Stützelemente eine höhere als die 1,2-fache Nennlast auftreten.For this purpose, the support element is advantageously designed in such a way that after the axial plain bearing is loaded for the first time with 1.5 times the nominal load and a subsequent relief of the load, the plastic deformation on individual support elements leads to a new distribution of the load on the individual sliding bodies of the axial plain bearing. When the axial plain bearing is loaded again with the nominal load, none of the individual support elements distributed around the circumference should have a load higher than 1.2 times the nominal load.

Besonders bevorzugt sind die Stützelemente derart ausgelegt, dass nach einer Belastung des Axialgleitlagers mit der 1,5-fachen Nennlast und nachfolgender Entlastung bei einer erneuten Belastung bis zur Nennlast an keinem der einzelnen Stützelemente eine höhere als die 1,1-fache Nennlast auftritt.Particularly preferably, the support elements are designed in such a way that after the axial plain bearing has been loaded with 1.5 times the nominal load and subsequent relief when loaded again up to the nominal load, no higher than 1.1 times the nominal load occurs on any of the individual support elements.

Sofern im Zusammenbau alle Komponenten die ideale Lage aufweisen und keinerlei Toleranzen vorhanden sind, ist offensichtlich jedes der einzelnen Stützelemente identisch belastet. Sofern jedoch - wie im Regelfall zu erwarten ist - Toleranzen und Verformungen zu einer ungleichmäßigen Belastung führen, so gewährleistet das erfindungsgemäße Axialgleitlager auch in diesem Fall seine Funktion mit einer einigermaßen gleichmäßigen Belastung aller einzelnen Gleitkörper.If all components are in the ideal position during assembly and there are no tolerances, each of the individual support elements is obviously subject to identical loads. However, if - as is usually to be expected - tolerances and deformations lead to uneven loading, the axial plain bearing according to the invention also ensures its function in this case with a reasonably uniform load on all individual sliding bodies.

Unter Berücksichtigung der bei der Rotation des abzustützen Rotors auftretenden Reibkräfte auf die Gleitkörper in Verbindung mit der dabei vorhandenen Axiallast ergibt sich in aller Regel ein geringer Versatz aus der geometrischen Mitte des Gleitkörper bezüglich der auf das zugehörige Stützelemente zu übertragenen Kräften. Entsprechend kann es vorteilhaft sein, den Auflageabschnitt in Umfangsrichtung außermittig am Gleitkörper anzuordnen.Taking into account the frictional forces on the sliding bodies that occur during the rotation of the rotor to be supported in conjunction with the axial load present, there is generally a small offset from the geometric center of the sliding body with respect to the forces to be transmitted to the associated support elements. Accordingly, it can be advantageous to arrange the support section off-center on the sliding body in the circumferential direction.

Die zu jedem Gleitkörper erforderlichen Stützelemente können auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden. Hierbei kann in einer einfachen Ausführungsform vorgesehen sein, dass zu jedem Gleitkörper ein zugehöriges separates Stützelement vorgesehen ist.The support elements required for each sliding body can be implemented in different ways. In a simple embodiment, it can be provided that an associated separate support element is provided for each sliding body.

Demgegenüber kann ebenso vorgesehen sein, dass eine ringförmige Ausgleichsscheibe eingesetzt wird, deren im Umfang verteilte Abschnitte die jeweiligen Stützelemente bilden. Sofern keine Teilung beispielsweise in eine obere Hälfte und eine untere Hälfte zur Montage erforderlich ist, stellt dieses die bevorzugte Ausführung dar.In contrast, it can also be provided that an annular compensating disk is used, the sections of which are distributed around the circumference and form the respective support elements. If no division into an upper half and a lower half is required for assembly, for example, this is the preferred embodiment.

Sofern eine Teilung des Axialgleitlagers in eine obere Hälfte und eine untere Hälfte notwendig ist, werden die Stützelemente bevorzugt durch einen oberen Halbring und einen unteren Halbring realisiert.If it is necessary to divide the axial plain bearing into an upper half and a lower half, the support elements are preferably implemented by an upper half ring and a lower half ring.

Unabhängig hiervon ist es jedoch ebenso möglich, zwei oder mehr Stützelemente durch ein einziges Bauteil zu realisieren, von denen mehrere im Umfang angeordnet sind.Regardless of this, however, it is also possible to implement two or more support elements using a single component, several of which are arranged around the circumference.

Wenngleich eine feststehende Position der Stützelemente bei Verwendung des Axialgleitlagers und einer Belastung der Gleitkörper im Wesentlichen gegeben ist, so ist es dennoch von Vorteil, wenn die Stützelemente am Lagergehäuse zumindest in radialer Richtung und in Umfangsrichtung feststehend gelagert sind.Although a fixed position of the support elements is essentially given when using the axial plain bearing and a load on the sliding bodies, it is still advantageous if the support elements are mounted in a fixed manner on the bearing housing at least in the radial direction and in the circumferential direction.

Die Lagerung der Stützelemente kann hierbei je nach Ausführungsform unterschiedlich erfolgen, wobei diese beispielsweise über Schrauben am Lagergehäuse fixiert sein können. Sofern eine ringförmige Ausgleichsscheibe oder zwei Halbringe vorhanden sind so ist gegebenenfalls eine Umfangssicherung durch axial eingreifende Stege oder Stifte hinreichend, wobei die radiale Lage sich durch die ringförmige Gestalt ergibt, bzw. durch eine entsprechende ringförmige Aufnahme für die Ausgleichsscheibe bzw. die Halbringe im Lagergehäuse realisiert werden kann.The support elements can be stored differently depending on the embodiment, and these can be fixed to the bearing housing using screws, for example. If an annular compensating disk or two half rings are present, circumferential securing by means of axially engaging webs or pins may be sufficient, with the radial position resulting from the annular shape, or realized by a corresponding annular receptacle for the compensating disk or the half rings in the bearing housing can be.

In den nachfolgenden Figuren wird eine beispielhafte Ausführungsform für ein Axialgleitlager skizziert. Es zeigen:

1 eine Ansicht auf das beispielhafte Axialgleitlager in Achsrichtung;
2 ein Querschnitt durch das beispielhafte Axialgleitlager;
3 ein Schnitt durch ein Stützelement;
4 schematisch die Verformung des Stützelemente bei verschiedenen Lastzuständen.

An exemplary embodiment for an axial plain bearing is sketched in the following figures. Show it:

1 a view of the exemplary axial plain bearing in the axial direction;
2 a cross section through the exemplary axial plain bearing;
3 a section through a support element;
4 schematically shows the deformation of the support elements under different load conditions.

Die 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform für ein Axialgleitlager 01 in eine Ansicht auf die Gleitkörper 03 in Achsrichtung des Axialgleitlagers 01. Zu erkennen ist umgebend das Lagergehäuse 02 und den im Umfang verteilt angeordneten Lagerkörpern 03 mit der jeweiligen Gleitfläche 04. Zur besseren Erkennbarkeit wurde auf die Darstellung von drei Gleitkörpern 03 verzichtet. Hierdurch ist abschnittsweise die sich unter den Gleitkörper 03 befindliche Ausgleichsscheibe 06 sichtbar. Die Ausgleichsscheibe 06 bildet hierbei mit im Umfang verteilten Abschnitten die einzelnen Stützelemente 07. Die Stützelemente 07 wiederum weisen jeweils einen Verformungsabschnitt 08 auf, in deren 08 mittleren Bereich sich jeweils eine Auflagefläche 09 befindet. Weiterhin zu erkennen ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Fixierelement 13 mit dem die Ausgleichsscheibe 06 am Lagergehäuse 02 befestigt ist.The 1 shows an exemplary embodiment for an axial plain bearing 01 in a view of the sliding bodies 03 in the axial direction of the axial plain bearing 01. You can see the surrounding bearing housing 02 and the bearing bodies 03, which are distributed around the circumference, with the respective sliding surface 04. For better visibility, the illustration of three sliding bodies 03 dispensed with. As a result, the compensating disk 06 located under the sliding body 03 is visible in sections. From The equal washer 06 forms the individual support elements 07 with sections distributed around the circumference. The support elements 07 in turn each have a deformation section 08, in the middle area of which there is a support surface 09. Also visible in this exemplary embodiment is a fixing element 13 with which the compensating disk 06 is fastened to the bearing housing 02.

In der 2 wird das Axialgleitlager 01 aus der 1 im Querschnitt skizziert. Zu erkennen ist zunächst mal das einfach dargestellte Lagergehäuse 02 und den im Umfang verteilt angeordneten Gleitkörpern 03. Diese 03 weisen jeweils auf der vom Lagergehäuse 02 wegweisenden Seite die Gleitfläche 04 auf. Gegenüber zur Gleitfläche 04 befinden sich jeweils die Auflageabschnitte 05, über welche 05 die Axiallast von den Gleitkörpern 03 übertragen wird.In the 2 The axial plain bearing 01 is made from the 1 sketched in cross section. First of all, you can see the simply shown bearing housing 02 and the sliding bodies 03, which are distributed around the circumference. These 03 each have the sliding surface 04 on the side facing away from the bearing housing 02. Opposite the sliding surface 04 there are the support sections 05, via which the axial load is transmitted by the sliding bodies 03.

Zwischen dem Lagergehäuse 02 und den Gleitkörpern 03 sind die Stützelemente 07 angeordnet, welche 07 hierbei gemeinsam von einer Ausgleichsscheibe 06 gebildet werden. Ein Abschnitt der Ausgleichsscheibe 06, mithin eins der Stützelemente 07 ist in der 3 im Querschnitt dargestellt. Zu erkennen ist der über den größten Teil der Erstreckung vorhandene Verformungsabschnitt 08 in diesem Bereich ist das Stützelement 07 vom Lagergehäuse 02 beanstandet. Die Abstützung am Lagergehäuse 02 erfolgt über die in Umfangsrichtung beidseitigen Stützflächen 11 der Stützabschnitte 10. Axial gegenüberliegend befindet sich im mittleren Bereich die Auflagefläche 09, an der 09 der jeweilige Auflageabschnitt 05 der jeweiligen Gleitkörper 03 zur Anlage kommt.The support elements 07 are arranged between the bearing housing 02 and the sliding bodies 03, which 07 are jointly formed by a compensating disk 06. A section of the compensating disk 06, i.e. one of the support elements 07, is in the 3 shown in cross section. The deformation section 08 present over most of the extension can be seen. In this area, the support element 07 is opposed to the bearing housing 02. The support on the bearing housing 02 takes place via the support surfaces 11 of the support sections 10 on both sides in the circumferential direction. Axially opposite in the middle area is the support surface 09, on which the respective support section 05 of the respective sliding body 03 comes into contact.

Weiterhin zu erkennen ist die in diesem Fall gewählte Umfangssicherung 12 zur Verhinderung einer Verschiebung der Stützelemente 07 in Umfangsrichtung.Also visible is the circumferential securing 12 selected in this case to prevent the support elements 07 from shifting in the circumferential direction.

In der 4 werden nunmehr beispielhaft verschiedene Lastzustände für das Stützelement 07 skizziert.In the 4 Different load conditions for the support element 07 will now be outlined as examples.

Zunächst mal dargestellt ist der Ausgangszustand, bei dem zwischen dem Stützelement 07 und dem Lagergehäuse 02 axial gegenüberliegend zur Auflagefläche 09 ein Abstand 15a ohne Last vorhanden ist.First of all, the initial state is shown in which there is a distance 15a without load between the support element 07 and the bearing housing 02, axially opposite the support surface 09.

Wird nunmehr das Stützelement axial mit der Nennlast belastet reduziert sich der Abstand 15b bei Nennlast.If the support element is now loaded axially with the nominal load, the distance 15b at nominal load is reduced.

Erfolgt eine weitere Belastung bis zur 1,5-fachen Nennlast reduziert sich naheliegend der Abstand 15c weiter, wobei unvermindert ein kleiner Freiraum zum Lagergehäuse vorhanden ist.If there is a further load up to 1.5 times the nominal load, the distance 15c is obviously reduced further, although there is still a small amount of free space to the bearing housing.

Wird das Stützelement 07 nunmehr entlastet vergrößert sich der Abstand 15d nach der Überlast. Hierbei soll die gestrichelte Linie den Ausgangszustand darstellen. Entsprechend ist zu erkennen, dass eine plastische Verformung gegeben ist und das Stützelement 07 nicht mehr bis zur Ausgangsstellung zurückkehrt.If the support element 07 is now relieved of the load, the distance 15d increases after the overload. The dashed line should represent the initial state. Accordingly, it can be seen that there is a plastic deformation and the support element 07 no longer returns to the starting position.

Wird nunmehr das Stützelement 07 nunmehr erneut mit der Nennlast belastet, so ist der Abstand 15e zwischen dem Stützelement 07 und dem Lagergehäuse 02 gegenüberliegend zur Auflagefläche 09 geringer als im ersten Fall des Abstandes 15b.If the support element 07 is now loaded again with the nominal load, the distance 15e between the support element 07 and the bearing housing 02 opposite the support surface 09 is smaller than in the first case of the distance 15b.

Mit dieser Darstellung wird erkennbar, dass die plastische Verformung zu einer axialen Verschiebung des anliegenden Gleitkörper 03 ohne axiale Belastung führt. Dieses führt infolgedessen zu einer geringeren Belastung dieses Gleitkörper 03 im Verhältnis der im Umfang vorhandenen Gleitkörper 03. Somit kann eine bessere Verteilung der auf das Axialgleitlager wirkenden Axiallast erzielt werden.This representation shows that the plastic deformation leads to an axial displacement of the adjacent sliding body 03 without axial loading. As a result, this leads to a lower load on this sliding body 03 in relation to the sliding bodies 03 present on the circumference. A better distribution of the axial load acting on the axial plain bearing can thus be achieved.

Wenn jedoch ein einzelner Gleitkörper 03 im Betrieb nicht über die Nennlast hinaus belastet wird und somit keine plastische Verformung eintritt, so liegt auch keine dauerhafte Überlastung des Gleitkörpers 03 vor. Diejenigen Gleitkörper 03, welche jedoch über die Nennlast hinaus überlastet werden, werden durch die plastische Verformung im Folgenden wieder entlastet.However, if an individual sliding body 03 is not loaded beyond the nominal load during operation and therefore no plastic deformation occurs, then there is no permanent overloading of the sliding body 03. Those sliding bodies 03, which are overloaded beyond the nominal load, are subsequently relieved again by the plastic deformation.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 1684693 [0006]
DE 4343965 [0006]

Claims

Axial plain bearing (01) for axially supporting a rotor, in particular a gas turbine, - with a bearing housing (02); and - with a plurality of sliding bodies (03) arranged distributed around the circumference, each of which (03) has a sliding surface (04) pointing away from the bearing housing (02) and extending radially and in the circumferential direction and a support section (05) facing axially opposite the bearing housing (02). exhibit; and - with a plurality of support elements (07), which (07) each have a deformation section (08) and on which (07) a support section (05) rests and the (07) are supported in the axial direction on the bearing housing (02) and are spaced apart from the bearing housing (02) in the axial direction opposite the support section (05); wherein when a respective support element (07) is loaded with a nominal load, its deformation section (08) is deformed substantially elastically, characterized in that when a respective support element (07) is loaded with 1.5 times the nominal load, this (07) is plastic is deformed.

Axial plain bearing (01). Claim 1 , wherein when a respective support element (07) is loaded with 1.5 times the nominal load, the deformation section (08) is plastically deformed.

Axial plain bearing (01). Claim 1 or 2 , whereby when a respective support element (07) is loaded with 1.2 times the nominal load, this (07) is plastically deformed; and/or wherein when a respective support element (07) is loaded with 1.2 times the nominal load, the deformation section (08) is plastically deformed.

Axial plain bearing (01) according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the respective support element (07) is spaced in the axial direction from the bearing housing (02) opposite the support section (05) when subjected to a load of 1.5 times the nominal load; and/or wherein the respective support element (07) is spaced apart from the bearing housing (02) in the axial direction opposite the support section (05) when subjected to a load of 1.8 times the nominal load.

Axial plain bearing (01) according to one of the Claims 1 until 4 , whereby after an initial loading of the axial plain bearing (01) with 1.5 times the nominal load and a subsequent relief and a new loading of the axial plain bearing (01) with 1.0 times the nominal load on none of the support elements (07) is a higher than 1.2 times the nominal load occurs.

Axial plain bearing (01) according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the support section (05) is arranged off-center on the sliding body (03) in the circumferential direction.

Axial plain bearing (01) according to one of the Claims 1 until 6 , wherein the support elements (07) are mounted individually on the bearing housing (02).

Axial plain bearing (01) according to one of the Claims 1 until 6 , whereby all support elements (07) are part of an annular compensating disk (06); or wherein the support elements (07) are part of an upper half ring or a lower half ring.

Axial plain bearing (01) according to one of the Claims 1 until 8th , wherein the support elements (07) are fixedly mounted on the bearing housing (02) in the radial direction and in the circumferential direction.