DE112016006525T5

DE112016006525T5 - Gleitlagervorrichtung und Rotationsmaschine

Info

Publication number: DE112016006525T5
Application number: DE112016006525.6T
Authority: DE
Inventors: Takashi Nakano; Tanehiro Shinohara; Takaaki Kaikogi; Yuichiro WAKI; Yutaka Ozawa
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2018-11-22
Also published as: US20190128321A1; US10724573B2; KR20180112049A; WO2018029836A1; KR102115856B1; CN109072973B; CN109072973A

Abstract

Ein Gleitlager weist auf: einen Tragring, der eine zylindrische Form besitzt; mindestens zwei Lagersegmente, die auf einer radialen Innenseite des Tragrings angeordnet sind und eingerichtet sind, eine Rotorwelle zu lagern; mindestens eine Ölzuführeinheit, die auf der radialen Innenseite des Tragrings angeordnet ist, zum Zuführen von Schmieröl zu einem Spalt zwischen dem Lagersegment und der Rotorwelle; ein Paar von Seitenplatten, die in Bezug auf eine Axialrichtung an beiden Endabschnitten des Tragrings entlang eines Außenumfangs der Rotorwelle angeordnet sind; und mindestens eine Öffnung, die eingerichtet ist, einen Lagerinnenraum, der von den mindestens zwei Lagersegmenten und dem Paar von Seitenplatten umgeben ist, in Verbindung mit der Umgebung zu bringen und das Schmieröl über den Lagerinnenraum nach außen abzuführen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitlager und eine Rotationsmaschine.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Im Allgemeinen ist ein Gleitlager weithin als eine Lagervorrichtung bekannt, die in Rotationsmaschinen wie Dampfturbinen, Gasturbinen, Gebläsen und Kompressoren verwendet wird.
Beispielsweise offenbart Patentdokument 1 ein Gleitlager, das einen Tragring, zwei Lagersegmente und eine Vielzahl von Ölzuführdüsen umfasst. Eine Ölzuführdüse führt ihr zugeführtes Schmieröl einem Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche einer Rotorwelle und der inneren Umfangsfläche eines Lagersegments zu.
Liste der Bezugnahmen
Patentliteratur

Patentdokument 1: JP4764486B
Patentdokument 2: JPS58-180814A
Patentdokument 3: JP2014-202268A
Patentdokument 4: JP2003-176818A
Patentdokument 5: JP2010-242842A

DARSTELLUNG
Zu lösende Aufgaben
Die vorliegenden Erfinder fanden heraus, dass es in dem Gleitlager, das in Patentdokument 1 offenbart wurde, schwierig sein kann, einen Ölfilm auszubilden, der auf den Lagersegmenten eine ausreichende Dicke aufweist. Es wurde herausgefunden, dass es insbesondere in einem Fall schwierig ist, eine ausreichende Ölfilmdicke auf den Lagersegmenten sicherzustellen, in dem der Flächendruck der Rotorwelle auf die Lagersegmente niedrig ist, oder in einem Fall, in dem sich die Rotorwelle in einem Niederdrehzahlbereich dreht.
Hinsichtlich der obenstehenden Ausführungen ist es eine Aufgabe von mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein Gleitlager und eine Rotationsmaschine anzugeben, anhand derer es möglich ist, eine ausreichende Ölfilmdicke auf Lagersegmenten sicherzustellen, und eine Zunahme des Bewegungswiderstands auf die Rotorwelle zu unterbinden.
Lösung der Aufgabe
(1) Ein Gleitlager gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Tragring, der eine zylindrische Form besitzt; mindestens zwei Lagersegmente, die auf einer radialen Innenseite des Tragrings angeordnet sind und eingerichtet sind, eine Rotorwelle zu lagern; mindestens eine Ölzuführeinheit, die auf der radialen Innenseite des Tragrings angeordnet ist, zum Zuführen von Schmieröl zu einem Spalt zwischen dem Lagersegment und der Rotorwelle; ein Paar von Seitenplatten, die in Bezug auf eine Axialrichtung an beiden Endabschnitten des Tragrings entlang eines Außenumfangs der Rotorwelle angeordnet sind; und mindestens eine Öffnung, die eingerichtet ist, einen Lagerinnenraum, der von den mindestens zwei Lagersegmenten und dem Paar von Seitenplatten umgeben ist, in Verbindung mit der Umgebung zu bringen und das Schmieröl über den Lagerinnenraum nach außen abzuführen.
In der Folge intensiver Forschung der vorliegenden Erfinder wurde herausgefunden, dass die Ölfilmdicke an dem ersten Lagersegment in dem typischen Gleitlager, das in Patentdokument 1 offenbart wurde, aufgrund eines Mangels an Schmieröl, das zu dem Lagersegment übertragen wird, unzureichend wird. Das bedeutet, dass es in dem Gleitlager aufgrund des Höhenunterschieds weniger wahrscheinlich ist, dass Schmieröl übertragen wird. Zusätzlich ist zwischen den inneren Umfangsflächen der jeweiligen Seitenplatten und der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle ein Spalt vorgesehen, um einen Lagerinnenraum, der von dem Paar von Seitenplatten umgeben ist, in Verbindung mit der Umgebung zu bringen, und somit ist es wahrscheinlich, dass Schmieröl austritt. Somit vermindert sich das Schmieröl, das zu dem ersten Lagersegment übertragen werden soll, was zu einem Mangel an Schmieröl führt, das zu dem ersten Lagersegment übertragen werden soll. Auch wenn die erste Ölzuführeinheit direkt vor dem ersten Lagersegment und ihm vorgelagert und die zweite Ölzuführeinheit direkt vor dem zweiten Lagersegment und ihm vorgelagert die gleiche Ölmenge abführen, ist es somit wahrscheinlich, dass das Schmieröl an dem ersten Lagersegment verglichen mit dem zweiten Lagersegment unzureichend wird. Insbesondere in einem Fall, in dem der Flächendruck der Rotorwelle auf das erste Lagersegment und das zweite Lagersegment niedrig ist, oder in einem Fall, in dem die Rotorwelle sich in einem niedrigen Drehzahlbereich dreht, wird eine kleinere Schmierölmenge zu dem ersten Lagersegment übertragen und der Mangel an Schmieröl an dem ersten Lagersegment wird bemerkbar. Wenn das Schmieröl, das dem ersten Lagersegment zugeführt wird, unzureichend ist, wird das erste Lagersegment von dem Einlass nicht benetzt und der Erzeugungsbereich des Ölfilmdrucks wird schmal, was dazu führt, dass der Ölfilm des ersten Lagersegments dünner wird. Dementsprechend kann in einem Fall, in dem der Flächendruck der Rotorwelle auf das erste Lagersegment und das zweite Lagersegment niedrig ist, oder in einem Fall, in dem die Rotorwelle sich in einem niedrigen Drehzahlbereich dreht, die Wellenmittelpunktsbahn der Rotorwelle von der vertikalen Linie abweichen und den isotrope Veranlagung des Gleitlagers beeinträchtigen.
In einem Fall hingegen, in dem der Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle und der inneren Umfangsfläche der Seitenplatte schmal ist, obgleich es möglich ist, die Schmierölmenge, die von dem Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle und der inneren Umfangsfläche der Seitenplatte austritt, zu verringern, füllt andererseits das Schmieröl den Lagerinnenraum, was zu einer Zunahme des Bewegungswiderstands der Rotorwelle führen kann.
Bei der obigen Ausgestaltung (1) wird, auch wenn der Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der Seitenplatte und der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle verschmälert wird, Schmieröl durch die Öffnung aus dem Lagerinnenraum nach außen abgeführt, was verhindert, dass der Lagerinnenraum mit dem Schmieröl gefüllt wird, was es ermöglicht, eine Zunahme des Bewegungswiderstands der Rotorwelle zu unterbinden.
(2) In einigen Ausführungsformen umfasst in der obigen Ausgestaltung (1) die mindestens eine Ölzuführeinheit eine Ölzuführeinheit, die an einer Position in Umfangsrichtung angeordnet ist, die zwischen den mindestens zwei Lagersegmenten eingefügt ist.
Bei der obigen Ausgestaltung (2) wird dem Spalt zwischen der Rotorwelle und dem stromabwärtigen Lagersegment Schmieröl von der Ölzuführeinheit zugeführt, und Schmieröl, das in dem stromaufwärtigen Lagersegment verwendet wird, wird durch das Schmieröl ersetzt, das von der Ölzuführeinheit zugeführt wird. Dementsprechend kann das stromabwärtige Lagersegment die Rotorwelle mit dem Schmieröl schmieren, das frisch von der Ölzuführeinheit zugeführt wird.
(3) In einigen Ausführungsformen in der obigen Ausgestaltung (1) oder (2) ist die mindestens eine Öffnung in einer unteren Halbregion der Seitenplatten angeordnet.
Bei der obigen Ausgestaltung (3) wird überschüssiges Schmieröl von der unteren Halbregion der Seitenplatten abgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, einen zunehmenden Rührverlust der Rotorwelle zu unterbinden.
(4) In einigen Ausführungsformen in irgendeiner der obigen Ausgestaltungen (1) bis (3) ist die mindestens eine Öffnung in einer unteren Halbregion des Tragrings angeordnet.
Bei der obigen Ausgestaltung (4) wird überschüssiges Schmieröl von der unteren Halbregion des Tragrings abgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, einen zunehmenden Rührverlust der Rotorwelle zu unterbinden.
(5) In einigen Ausführungsformen in einer beliebigen der obigen Ausgestaltungen (1) bis (4) umfassen die mindestens zwei Lagersegmente: ein erstes Lagersegment, das auf einer radialen Innenseite einer unteren Halbregion des Tragrings angeordnet ist; und ein zweites Lagersegment , das auf der radialen Innenseite der unteren Halbregion des Tragrings angeordnet ist, auf einer stromabwärtigen Seite des ersten Lagersegments in Bezug auf eine Drehrichtung der Rotorwelle, und eingerichtet ist, die Rotorwelle von unten zu lagern. Die mindestens eine Öffnung ist an einer Position in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Lagersegment und dem zweiten Lagersegment angeordnet.
Bei der obigen Ausgestaltung (5) wird überschüssiges Schmieröl von den Positionen in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Lagersegment und dem ersten Lagersegment abgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, einen Stau des Schmieröls zwischen dem ersten Lagersegment und dem zweiten Lagersegment zu vermeiden, und einen zunehmenden Rührverlust der Rotorwelle zu unterbinden.
(6) In manchen Ausführungsformen in der obigen Ausgestaltung (5) umfasst die mindestens eine Ölzuführeinheit: eine erste Ölzuführeinheit, die direkt vor dem ersten und ihm Lagersegment vorgelagert positioniert ist; und eine zweite Ölzuführeinheit, die an der Position in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Lagersegment und dem zweiten Lagersegment angeordnet ist.
Bei der obigen Ausgestaltung (6) wird dem ersten Lagersegment Schmieröl von der ersten Ölzuführeinheit zugeführt, und dem zweiten Lagersegment wird Schmieröl von der zweiten Ölzuführeinheit zugeführt. Dementsprechend wird Schmieröl, das für das erste Lagersegment verwendet wird, mit Schmieröl ausgetauscht, das von der zweiten Ölzuführeinheit zugeführt wird, und das zweite Lagersegment kann die Rotorwelle mit dem Schmieröl schmieren, das frisch von der Ölzuführeinheit zugeführt wird.
(7) In manchen Ausführungsformen in der obigen Ausgestaltung (5) oder (6) umfasst das Gleitlager ferner ein Leitblech, das auf einer radialen Innenseite einer oberen Halbregion des Tragrings angeordnet ist, wobei das Leitblech einen oberen Bereich einer äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle abdeckt. Die mindestens eine Öffnung ist an einer Position in Umfangsrichtung zwischen dem Leitblech und dem ersten Lagersegment und/oder einer Position in Umfangsrichtung zwischen dem Leitblech und dem zweiten Lagersegment angeordnet, zusätzlich zu der Position in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Lagersegment und dem zweiten Lagersegment .
Bei der obigen Ausgestaltung (7) wird überschüssiges Schmieröl von der Position in Umfangsrichtung zwischen dem Leitblech und dem ersten Lagersegment oder von der Position in Umfangsrichtung zwischen dem Leitblech und dem zweiten Lagersegment abgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, einen Stau des Schmieröls zwischen dem Leitblech und dem ersten Lagersegment oder zwischen dem Leitblech und dem zweiten Lagersegment zu vermeiden, und eine Zunahme des Rührverlustes der Rotorwelle zu unterbinden.
(8) In manchen Ausführungsformen in einer beliebigen der obigen Ausgestaltungen (5) bis (7) umfasst das Gleitlager ferner eine dritte Ölzuführeinheit, die stromabwärts des zweiten Lagersegments angeordnet ist.
Bei der obigen Ausgestaltung (8) wird der Rotorwelle Schmieröl von der dritten Ölzuführeinheit zugeführt, und Schmieröl, das zu dem ersten Lagersegment übertragen (zugeführt) wird, nimmt zu.
(9) In manchen Ausführungsformen in irgendeiner der obigen Ausgestaltungen (1) bis (8) umfasst das Gleitlager ferner ein Leitblech, das auf einer radialen Innenseite einer oberen Halbregion des Tragrings angeordnet ist, wobei das Leitblech eine obere Region einer äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle abdeckt. Die mindestens eine Öffnung ist in einem Bereich einer Position in Umfangsrichtung angeordnet, der einen Erstreckungsbereich des Leitblechs ausschließt.
Bei der obigen Ausgestaltung (9) ist es weniger wahrscheinlich, dass Schmieröl aus dem Erstreckungsbereich des Leitblechs austritt, was es möglich macht, trotz eines Höhenunterschieds das Übertragen von Schmieröl wirksam zu fördern.
(10) Eine Rotationsmaschine gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst: das Gleitlager gemäß irgendeinem der obigen Punkte (1) bis (9); und eine Rotorwelle, die von dem Gleitlager gelagert wird.
Bei der obigen Ausgestaltung (10) ist es möglich, einen Stau des Schmieröls in dem Lagerinnenraum zu vermeiden, und einen zunehmenden Rührverlust der Rotorwelle zu unterbinden.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Stau des Schmieröls in dem Lagerinnenraum zu vermeiden, und einen zunehmenden Rührverlust der Rotorwelle zu unterbinden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Gleitlagers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Gleitlager auf einem Gehäuse gelagert wird.
2 ist eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Gleitlagers, das auf dem Gehäuse gelagert wird, aufgenommen entlang der Linie II-II.
3 ist eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Gleitlagers 1, das auf dem Gehäuse gelagert wird, aufgenommen entlang der Linie III-III.
4 ist eine schematische Darstellung von Düsen, die eine erste Ölzuführeinheit bilden.
5 ist eine schematische Ansicht eines Gleitlagers gemäß einer Ausführungsform.
6 ist eine schematische Ansicht eines Gleitlagers gemäß einer Ausführungsform.
7 ist eine schematische Ansicht eines Gleitlagers gemäß einer Ausführungsform.
8 ist eine schematische Ansicht eines Gleitlagers gemäß einer Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Allerdings sind Abmessungen, Materialien, Formen, Relativpositionen und dergleichen von Bauteilen, die in den Ausführungsformen beschrieben werden, als rein beispielhaft aufzufassen, sofern diese nicht besonders gekennzeichnet sind, und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken.
Beispielsweise ist eine Formulierung einer relativen oder absoluten Anordnung wie „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht so zu verstehen, dass nur die Anordnung in einem strikten wörtlichen Sinn angegeben ist, sondern auch einen Zustand umfasst, in dem die Anordnung relativ um eine Toleranz oder einen Winkel oder einen Abstand verschoben ist, wobei es möglich ist, die gleiche Funktion zu erreichen.
Ferner ist beispielsweise ein Ausdruck einer Form(gebung) wie etwa eine rechteckige Form oder einer zylindrische Form nicht nur als die strikt geometrische Form zu verstehen, sondern umfasst auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeschrägten Ecken innerhalb des Bereichs, in dem die gleiche Wirkung erzielt werden kann.
Zum Anderen sollen Formulierungen wie „aufweisen“, „umfassen“, „besitzen/haben“, „enthalten“ und „bilden“ das Vorhandensein von anderen Bauteilen nicht ausschließen.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Gleitlagers 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Gleitlager auf einem Gehäuse H gelagert wird. 2 ist eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Gleitlagers 1, das auf dem Gehäuse H gelagert wird, aufgenommen entlang der Linie II-II. 3 ist eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Gleitlagers 1, das auf dem Gehäuse H gelagert wird, aufgenommen entlang der Linie III-III. Ferner sind die 5 bis 7 jeweils schematische Ansichten des Gleitlagers 1 gemäß manchen der Ausführungsformen.
1 ist ebenfalls eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Gleitlagers 1, das auf dem in 2 gezeigten Gehäuse gelagert wird, aufgenommen entlang der Linie III-III.
In manchen Ausführungsformen ist, wie in 1 bis 3 gezeigt, das Gleitlager 1 ein mechanisches Element zum drehbaren Lagern der Rotorwelle 11, die von dem Gehäuse H gelagert wird, das an einer Rotationsmaschine wie einer Dampfturbine, einer Gasturbine, einem Gebläse und einem Kompressor montiert werden soll. Wie in den 2 und 3 gezeigt, umfasst das Gehäuse H einen Montageabschnitt H1, der in Bezug auf die Achse der Rotorwelle 11 in Richtung der Schwerkraft einen Abschnitt einer unteren Hälfte bildet, und eine Abdeckung H2, die in Richtung der Schwerkraft einen Abschnitt einer oberen Hälfte bildet. Während das Gleitlager 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwischen dem Montageabschnitt H1 und der Abdeckung H2 eingefügt ist, ist die Abdeckung H2 mit einem Bolzen H3 an dem Montageabschnitt H1 befestigt. Dementsprechend wird das Gleitlager 1 von dem Gehäuse H gelagert, und die Rotorwelle 11, die von dem Gleitlager 1 drehbar gelagert wird, wird auch in Bezug auf das Gehäuse H drehbar gelagert.
In manchen Ausführungsformen umfasst, wie in 1 bis 3 gezeigt, das Gleitlager 1 einen Tragring 2, mindestens zwei Lagersegmente (31, 32), mindestens eine Ölzuführeinheit (4, 5, 6) und ein Paar von Seitenplatten 7, 7.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der Tragring 2 im Innern des Gehäuses H angeordnet, und ist in der Lage, einen Teil der Rotorwelle 11, das heißt, einen Lagerzapfen 12, in einem zylindrischen Raum zu umgeben. Der Tragring 2 weist beispielsweise eine zylindrische Form mit einem rechteckigen Querschnitt auf.
Wie in 2 gezeigt, umfasst das Gleitlager in manchen Ausführungsformen mindestens zwei Lagersegmente (31, 32) zum Lagern der Rotorwelle 11 von unten.
Diese zwei Lagersegmente (31, 32) sind auf der radialen Innenseite des Bereichs der unteren Hälfte des Tragrings 2 angeordnet, und sind eingerichtet, in der Lage zu sein, die Rotorwelle 11 von unten zu lagern.
Das erste Lagersegment 31 ist auf der radialen Innenseite des Bereichs der unteren Hälfte des Tragrings 2 angeordnet, und ist eingerichtet, die Rotorwelle 11 von unten zu lagern. Das erste Lagersegment 31 hat entlang der axialen Richtung des Tragrings 2 gesehen eine Fächerform und weist eine innere Umfangsfläche 31a und eine äußere Umfangsfläche 31b auf, die gebogen sind. Die innere Umfangsfläche 31a des ersten Lagersegments 31 ist mittels einer Lagerlegierung wie Weißmetall ausgebildet, und ist derart angeordnet, dass sie einem Teil der Rotorwelle 11 zugewandt ist, und zwar der äußeren Umfangsfläche 12a des Lagerzapfens 12.
Ferner ist in manchen Ausführungsformen eine Neigungseinheit (nicht gezeigt) zwischen dem ersten Lagersegment 31 und dem Tragring 2 angeordnet, und das erste Lagersegment 31 wird derart gelagert, dass es in der Lage ist, sich zu neigen.
Das zweite Lagersegment 32 ist auf der radialen Innenseite des Bereichs der unteren Hälfte des Tragrings 2 auf der stromabwärtigen Seite des ersten Lagersegments 31 in Bezug auf die Drehrichtung der Rotorwelle 11 angeordnet, und ist eingerichtet, die Rotorwelle 11 von unten zu lagern. Ähnlich wie das erste Lagersegment 31 weist das zweite Lagersegment 32 entlang der axialen Richtung des Tragrings 2 gesehen eine Fächerform auf und weist eine innere Umfangsfläche 32a und eine äußere Umfangsfläche 32b auf, die gebogen sind. Ähnlich wie bei dem ersten Lagersegment 31 ist die innere Umfangsfläche 32a des zweiten Lagersegments 32 mittels einer Lagerlegierung wie Weißmetall ausgebildet, und ist derart angeordnet, dass sie der äußeren Umfangsfläche 12a des Lagerzapfens 12 zugewandt ist.
Ferner ist in einigen Ausführungsformen, ähnlich wie zwischen dem zweiten Lagersegment 32 und dem Tragring 2, eine Neigungseinheit (nicht gezeigt) zwischen dem zweiten Lagersegment 32 und dem Tragring 2 angeordnet, und das zweite Lagersegment 32 ist derart gelagert, dass es in der Lage ist, sich zu neigen.
Ferner ist in einigen Ausführungsformen überdies ein Leitblech 33 vorgesehen.
Das Leitblech 33 ist auf der radialen Innenseite der oberen Halbregion des Tragrings 2 angeordnet, und ist an dem Tragring 2 mit einem Bolzen oder Ähnlichem (nicht gezeigt) fixiert. Das Leitblech 33 weist entlang der axialen Richtung des Tragrings 2 gesehen eine Fächerform auf und deckt einen oberen Bereich der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle 11 ab. Das Leitblech 33 weist in Bezug auf die radiale Richtung des Tragrings 2 auf der inneren Seite eine Auflagefläche 33a auf. Die Auflagefläche 22a ist entlang des oberen Bereichs der äußeren Umfangsfläche 12a des Lagerzapfens 12 gebogen und ist dem oberen Bereich der äußeren Umfangsfläche 12a des Lagerzapfens 12 über einen Lagerspalt zugewandt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst das Gleitlager 1 in manchen Ausführungsformen mindestens eine Ölzuführeinheit (4, 5, 6), zum Zuführen von Schmieröl zu der Rotorwelle 11.
Die mindestens eine Ölzuführeinheit(en) (4, 5, 6) ist/sind in der Umfangsrichtung getrennt voneinander angeordnet und ist/sind jeweils in der Lage, der Rotorwelle 11 Schmieröl zuzuführen. Beispielsweise ist durch den Tragring 2 ein Verteilerrohr 24 ausgebildet, und der Vielzahl von Ölzuführeinheiten (4, 5, 6) wird Schmieröl durch das Verteilerrohr 24 zugeführt.
Die erste Ölzuführeinheit 4 dient zum Zuführen von Schmieröl zu einem Teil der Rotorwelle 11, und zwar dem Lagerzapfen 12, und ist direkt vor dem ersten Lagersegment 31 angeordnet, in Bezug auf die Drehrichtung der Rotorwelle 11 auf der stromaufwärtigen Seite des ersten Lagersegments 31. Die erste Ölzuführeinheit 4 umfasst eine Vielzahl von Düsen 41, 42, und zwar beispielsweise zwei Düsen 41, 42. Die Vielzahl von Düsen 41, 42 der ersten Ölzuführeinheit 4 sind mit Abständen direkt vor dem ersten Lagersegment 31 und ihm vorgelagert fixiert.
4 ist eine schematische Grafik von Düsen 41, 42, die die erste Ölzuführeinheit 4 bilden.
Wie in 4 gezeigt, umfassen die Düsen 41, 42 der ersten Ölzuführeinheit 4 einen Basisabschnitt 43 und einen Abzweigabschnitt 44. Der Basisabschnitt 43 weist eine zylindrische Form auf, die an der Spitze geschlossen ist, ist entlang der radialen Richtung des Tragrings 2 angeordnet, und ist an dem Tragring 2 derart befestigt, dass er mit dem Verteilerrohr 24 in Verbindung steht. Der Abzweigabschnitt 44 weist eine zylindrische Form auf, die an der Spitze geschlossen ist, die kleiner ist als die zylindrische Form des Basisabschnitts 43, ist entlang der axialen Richtung des Tragrings 2 angeordnet, und ist an jeder Seite des Basisabschnitts 43 derart befestigt, dass er mit dem Innenraum des Basisabschnitts 43 in Verbindung steht. Ferner umfasst der Abzweigabschnitt 44 eine Vielzahl von Ölabführbohrungen 45, die der axialen Mitte des Tragrings 2 zugewandt sind.
Wie in 2 gezeigt, dient die zweite Ölzuführeinheit 5 zum Zuführen von Schmieröl zu einem Teil der Rotorwelle 11, und zwar den Lagerzapfen 12, ähnlich wie die erste Ölzuführeinheit 4, und ist an einer Position in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Lagersegment 31 und dem zweiten Lagersegment 32 angeordnet. Ähnlich wie die erste Ölzuführeinheit 4 umfasst die erste Ölzuführeinheit 4 eine Vielzahl von Düsen 51, 52, und zwar beispielsweise zwei Düsen 51, 52. Die Vielzahl von Düsen 51, 52 der zweiten Ölzuführeinheit 5 sind mit Abständen an den Positionen in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Lagersegment 31 und dem zweiten Lagersegment 32 angeordnet. Die Düsen 51, 52 weisen die gleiche Ausgestaltung auf wie die Düsen 41, 42 der ersten Ölzuführeinheit 4. Somit werden in diesem Dokument dem entsprechenden Basisabschnitt 53, Abzweigabschnitt 54 und Ölabführbohrung 55 in 4 Bezugszeichen zugeordnet, um die Beschreibung zu vereinfachen.
Bei dieser Ausgestaltung wird dem Spalt zwischen der Rotorwelle 11 und dem zweiten Lagersegment 32 Schmieröl von der zweiten Ölzuführeinheit 5 zugeführt, und Schmieröl, das in dem ersten Lagersegment 31 verwendet wird, wird mit dem Schmieröl ausgetauscht, das von der zweiten Ölzuführeinheit 5 zugeführt wird. Dementsprechend kann das zweite Lagersegment 32 die Rotorwelle 11 mit dem Schmieröl schmieren, das frisch von der zweiten Ölzuführeinheit 5 zugeführt wird.
Ferner ist in einigen Ausführungsformen überdies die dritte Ölzuführeinheit 6 vorgesehen.
Ähnlich wie bei der ersten Ölzuführeinheit 4 und der zweiten Ölzuführeinheit 5 dient die dritte Ölzuführeinheit 6 zum Zuführen von Schmieröl zu einem Teil der Rotorwelle 11, und zwar dem Lagerzapfen 12, und ist direkt nach dem zweiten Lagersegment 32 angeordnet, auf der stromabwärtigen Seite des zweiten Lagersegments 32 in Bezug auf die Drehrichtung der Rotorwelle 11. Während die dritte Ölzuführeinheit 6 eine Vielzahl von Düsen umfassen kann, umfasst die dritte Ölzuführeinheit 6 in der Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, eine Düse 61. Die Düse 61 weist die gleiche Ausgestaltung auf wie die Düse 41 der ersten Ölzuführeinheit 4. Somit werden in diesem Dokument dem entsprechenden Basisabschnitt 63, Abzweigabschnitt 64 und Ölabführbohrung 65 in 4 Bezugszeichen zugeordnet, um die Beschreibung zu vereinfachen.
Bei dieser Ausgestaltung wird der Rotorwelle 11 Schmieröl von der dritten Ölzuführeinheit 6 zugeführt, und Schmieröl, das zu dem ersten Lagersegment 31 übertragen (zugeführt) wird, nimmt zu.
Das Paar von Seitenplatten 7, 7 ist in Bezug auf die axiale Richtung entlang des Außenumfangs der Rotorwelle 11 an beiden Endabschnitten des Tragrings 2 angeordnet, und definiert somit in der axialen Richtung des Tragrings 2 beide Enden des Innenraums des Gleitlagers 1. Das Paar von Seitenplatten 7, 7 ist an dem Tragring 2 mit einem Bolzen 71 befestigt.
Wie in 1 gezeigt, verwendet in einigen Ausführungsformen das Gleitlager 1 ein direktes Schmierverfahren. Und zwar umfasst das Gleitlager 1 einen Spalt zwischen den inneren Umfangsflächen der jeweiligen Seitenplatten 7, 7 und der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle 11, das heißt, der äußeren Umfangsfläche 12a des Lagerzapfens 12, um einen Lagerinnenraum, der von dem Paar von Seitenplatten 7, 7 umgeben ist, in Verbindung mit der Umgebung zu bringen. Somit ist der Innenraum des Gleitlagers 1 nicht vollständig mit Schmieröl gefüllt. Stattdessen ist zumindest ein Teil des Innenraums des Gleitlagers 1 von Luft eingenommen, die von außerhalb eingetreten ist. Ferner ist der Druck des Schmieröls, das sich im Innern des Gleitlagers 1 befindet, ähnlich dem Atmosphärendruck.
In dieser Hinsicht unterscheidet sich das Gleitlager 1 des vorstehend beschriebenen direkten Schmierverfahrens von einem Gleitlager des Ölbadschmierverfahrens, dessen Lagerinnenraum mit Schmieröl gefüllt ist. In dem Gleitlager des Ölbadschmierverfahrens ist zwischen einer Seitenplatte und einer äußeren Lagerzapfenumfangsfläche ein Dichtelement vorgesehen, um ein Austreten von Schmieröl aus dem Lagerinnenraum nach außen zu verhindern, und der Lagerinnenraum ist mit Schmieröl gefüllt. Somit weist das Schmieröl, das sich in dem Innenraum des Gleitlagers des Ölbadschmierverfahrens befindet, einen Druck auf, der höher ist als der Atmosphärendruck.
Vorliegend tendiert bei dem Gleitlager 1 des direkten Schmierverfahrens die Ölfilmdicke dazu, an einem Lagersegment (ersten Lagersegment 31), die in Bezug auf die Drehrichtung der Rotorwelle 11 vorgelagert positioniert ist, unzureichend zu werden. Es wird angenommen, dass der Grund hierfür ein Mangel an Schmieröl ist, das zu dem ersten Lagersegment 31 übertragen wird.
Und zwar ist es in dem Gleitlager 1 des direkten Schmierverfahrens aufgrund des Höhenunterschieds weniger wahrscheinlich, dass Schmieröl übertragen wird. Zusätzlich ist zwischen den inneren Umfangsflächen der jeweiligen Seitenplatten 7, 7 und der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle 11 ein Spalt vorgesehen, um einen Lagerinnenraum, der von dem Paar von Seitenplatten 7, 7 umgeben ist, in Verbindung mit der Umgebung zu bringen, und somit ist es wahrscheinlich, dass Schmieröl in dem zweiten Bereich, die dem ersten Bereich vorgelagert angeordnet ist, austritt. Somit vermindert sich das Schmieröl, das zu dem ersten Lagersegment 31 übertragen werden soll, was zu einem Mangel an Schmieröl führt, das zu dem ersten Lagersegment 31 übertragen wird. Insbesondere in einem Fall, in dem der Flächendruck der Rotorwelle 11 auf das erste Lagersegment 31 und das zweite Lagersegment 32 niedrig ist, oder in einem Fall, in dem die Rotorwelle 11 sich in einem niedrigen Drehzahlbereich dreht, wird eine kleinere Schmierölmenge zu dem ersten Lagersegment 31 übertragen und der Mangel an Schmieröl an dem ersten Lagersegment 31 wird bemerkbar. Wenn das Schmieröl, das dem ersten Lagersegment 31 zugeführt wird, unzureichend ist, wird das erste Lagersegment 31 von dem Einlass nicht benetzt und die Erzeugungsregion des Ölfilmdrucks wird schmal, was dazu führt, dass der Ölfilm des ersten Lagersegments 31 dünner wird. Dementsprechend kann in einem Fall, in dem der Flächendruck der Rotorwelle 11 auf das erste Lagersegment 31 niedrig ist, oder in einem Fall, in dem die Rotorwelle 11 sich in einem niedrigen Drehzahlbereich dreht, die Wellenmittelpunktsbahn der Rotorwelle 11 von der vertikalen Linie abweichen und die isotrope Veranlagung des Gleitlagers 1 beeinträchtigen. Andererseits kann sich auch der Bewegungswiderstand der Rotorwelle 11 erhöhen, wenn die Ölmenge des Schmieröls, das zu dem ersten Lagersegment 31 übertragen wird, übermäßig groß ist.
Somit ist in einigen Ausführungsformen, wie in 5 bis 8 gezeigt, mindestens eine Öffnung (72a, 72b, 73, 74, 75, 25, 26, 27) vorgesehen, die den Lagerinnenraum (R1, R2), der von den mindestens zwei Lagersegmente (31, 32) und einem Paar von Seitenplatten 7, 7 umgeben ist, in Verbindung mit der Umgebung bringt, und die eingerichtet ist, Schmieröl aus dem Lagerinnenraum (R1, R2) nach außen abzuführen.
In diesem Fall wird, auch wenn der Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der Seitenplatte 7 und der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle 11 verschmälert wird, Schmieröl durch die Öffnung (72a, 72b, 73, 74, 75, 25, 26, 27) aus dem Lagerinnenraum (R1, R2) nach außen abgeführt, was verhindert, dass der Lagerinnenraum (R1, R2) mit dem Schmieröl gefüllt wird, was es ermöglicht, eine Zunahme des Bewegungswiderstands der Rotorwelle 11 zu unterbinden. Darüber hinaus ist es möglich, den Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der Seitenplatte 7 und der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle 11 zu verschmälern, und somit ist es weniger wahrscheinlich, dass Schmieröl zwischen der Rotorwelle 11 und der Seitenplatte 7 austritt, wodurch ausreichend Schmieröl zu dem ersten Lagersegment 31 übertragen (zugeführt) wird. Auf diese Weise ist es selbst in einem Fall, bei dem der Flächendruck der Rotorwelle 11 auf das erste Lagersegment 31 niedrig ist, oder in einem Fall, bei dem die Rotorwelle 11 sich in einem niedrigen Drehzahlbereich dreht, möglich, eine ausreichende Ölfilmdicke an dem ersten Lagersegment 31 sicherzustellen. Darüber hinaus wird überschüssiges Schmieröl zwischen der Rotorwelle 11 und der Seitenplatte 7 durch die Öffnungen (72a, 72b, 73, 74, 75, 25, 26, 27) abgeführt, was einen Stau des Schmieröls verhindert, was es ermöglicht, eine Zunahme des Bewegungswiderstands der Rotorwelle 11 zu unterbinden.
Wie in 5 und 6 gezeigt, sind in einigen Ausführungsformen eine oder mehrere Öffnungen (72a, 72b, 73) im Bereich der unteren Hälfte der Seitenplatte 7 angeordnet.
Bei dieser Ausgestaltung wird überschüssiges Schmieröl aus dem Bereich der unteren Hälfte der Seitenplatte 7 abgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, einen zunehmenden Rührverlust der Rotorwelle 11 zu unterbinden.
Wie in 7 und 8 gezeigt, sind in manchen Ausführungsformen eine oder mehrere Öffnungen (25, 26, 27) im Bereich der unteren Hälfte des Tragrings 2 angeordnet.
Bei dieser Ausgestaltung wird überschüssiges Schmieröl aus dem Bereich der unteren Hälfte des Tragrings 2 abgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, einen zunehmenden Rührverlust der Rotorwelle 11 zu unterbinden.
Wie in 5 bis 8 gezeigt, sind in manchen Ausführungsformen eine oder mehrere Öffnungen (72a, 72b, 73, 25) an den Positionen in Umfangsrichtung zwischen dem ersten 3 Lagersegment 1 und dem zweiten Lagersegment 32 angeordnet.
Bei dieser Ausgestaltung wird überschüssiges Schmieröl von den Positionen in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Lagersegment 31 und dem zweiten Lagersegment 32 abgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, einen Stau des Schmieröls zwischen dem ersten Lagersegment 31 und dem zweiten Lagersegment 32 zu verhindern, und einen zunehmenden Rührverlust der Rotorwelle 11 zu unterbinden.
Wie in 5, 6 und 8 gezeigt, ist in manchen Ausführungsformen mindestens eine Öffnung (74, 75, 76) an der Position in Umfangsrichtung zwischen dem Leitblech 33 und dem ersten Lagersegment 31 und/oder der Position in Umfangsrichtung zwischen dem Leitblech 33 und dem zweiten Lagersegment 32 angeordnet, zusätzlich zu der Position in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Lagersegment 31 und dem zweiten Lagersegment 32.
Bei dieser Ausgestaltung wird überschüssiges Schmieröl von der Position in Umfangsrichtung zwischen dem Leitblech 33 und dem ersten Lagersegment 31 oder von der Position in Umfangsrichtung zwischen dem Leitblech 33 und dem zweiten Lagersegment 32 abgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, einen Stau des Schmieröls zwischen dem Leitblech 33 und dem ersten Lagersegment 31 oder zwischen dem Leitblech 33 und dem zweiten Lagersegment 32 zu verhindern, und einen zunehmenden Rührverlust der Rotorwelle 11 zu unterbinden.
Wie in 5 bis 8 gezeigt, ist in einigen Ausführungsformen mindestens eine Öffnung (74, 26) an dem Umfangspositionsbereich angeordnet ist, der den Erstreckungsbereich des Leitblechs 33 ausschließt.
Bei dieser Ausgestaltung ist es weniger wahrscheinlich, dass Schmieröl aus dem Erstreckungsbereich des Leitblechs 33 austritt, was es möglich macht, trotz eines Höhenunterschieds das Übertragen von Schmieröl wirksam zu fördern.
Vorstehend wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben, doch die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und verschiedene Änderungen und Abwandlungen können vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste

1: Gleitlager
11: Rotorwelle
12: Lagerzapfen
12a: äußere Umfangsfläche
2: Tragring
24: Verteilerrohr
25: Öffnung
26: Öffnung
27: Öffnung
31: erstes Lagersegment
31a: innere Umfangsfläche
31b: äußere Umfangsfläche
32: zweites Lagersegment
32a: innere Umfangsfläche
32b: äußere Umfangsfläche
33: Leitblech
33a: Auflagefläche
4: erste Ölzuführeinheit
41,42: Düse
43: Basisabschnitt
44: Abzweigabschnitt
45: Ölabführbohrung
5: zweite Ölzuführeinheit
51,52: Düse
53: Basisabschnitt
54: Abzweigabschnitt
55: Ölabführbohrung
6: dritte Ölzuführeinheit
61: Düse
63: Basisabschnitt
64: Abzweigabschnitt
65: Ölabführbohrung
7: Seitenplatte
71: Bolzen
72a, 72b: Öffnung
73: Öffnung
74: Öffnung
75: Öffnung
R1, R2: Lagerinnenraum
H: Gehäuse
H1: Montageabschnitt
H2: Abdeckung
H3: Bolzen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4764486 B [0003]
JP 2014202268 A [0003]
JP 2003176818 A [0003]
JP 2010242842 A [0003]

Claims

Gleitlager, aufweisend: einen Tragring, der eine zylindrische Form besitzt; mindestens zwei Lagersegmente, die auf einer radialen Innenseite des Tragrings angeordnet sind und eingerichtet sind, eine Rotorwelle zu lagern; mindestens eine Ölzuführeinheit, die auf der radialen Innenseite des Tragrings angeordnet ist, zum Zuführen von Schmieröl zu einem Spalt zwischen dem Lagersegment und der Rotorwelle; ein Paar von Seitenplatten, die in Bezug auf eine axiale Richtung an beiden Endabschnitten des Tragrings entlang eines Außenumfangs der Rotorwelle angeordnet sind; und mindestens eine Öffnung, die eingerichtet ist, einen Lagerinnenraum, der von den mindestens zwei Lagersegmenten und dem Paar von Seitenplatten umgeben ist, in Verbindung mit der Umgebung zu bringen, und das Schmieröl über den Lagerinnenraum nach außen abzuführen.
Gleitlager nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Ölzuführeinheit eine Ölzuführeinheit aufweist, die an einer Position in Umfangsrichtung angeordnet ist, die zwischen den mindestens zwei Lagersegmenten eingefügt ist.
Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Öffnung in einer unteren Halbregion der Seitenplatten angeordnet ist.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens eine Öffnung in einer unteren Halbregion des Tragrings angeordnet ist.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens zwei Lagersegmente aufweisen: eine erstes Lagersegment, das auf einer radialen Innenseite einer unteren Halbregion des Tragrings angeordnet ist; und ein zweites Lagersegment, das auf der radialen Innenseite der unteren Halbregion des Tragrings angeordnet ist, auf einer stromabwärtigen Seite des ersten Lagersegments in Bezug auf eine Drehrichtung der Rotorwelle, und eingerichtet ist, die Rotorwelle von unten zu lagern, und wobei die mindestens eine Öffnung an einer Position in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Lagersegment und dem zweiten Lagersegment angeordnet ist.
Gleitlager nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Ölzuführeinheit Folgendes umfasst: eine erste Ölzuführeinheit, die direkt vor dem ersten Lagersegment und ihm vorgelagert positioniert ist; und eine zweite Ölzuführeinheit, die an der Position in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Lagersegment und dem zweiten Lagersegment angeordnet ist.
Gleitlager nach Anspruch 5 oder 6, ferner aufweisend ein Leitblech, das auf einer radialen Innenseite einer oberen Halbregion des Tragrings angeordnet ist, wobei das Leitblech eine obere Region einer äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle abdeckt, wobei die mindestens eine Öffnung an einer Position in Umfangsrichtung zwischen dem Leitblech und dem ersten Lagersegment und/oder einer Position in Umfangsrichtung zwischen dem Leitblech und dem zweiten Lagersegment angeordnet ist, zusätzlich zu der Position in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Lagersegment und dem zweiten Lagersegment.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner aufweisend eine dritte Ölzuführeinheit, die stromabwärts des zweiten Lagersegments angeordnet ist.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend ein Leitblech, das auf einer radialen Innenseite einer oberen Halbregion des Tragrings angeordnet ist, wobei das Leitblech eine obere Region einer äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle abdeckt, wobei die mindestens eine Öffnung in einem Umfangspositionsbereich angeordnet ist, der einen Erstreckungsbereich des Leitblechs ausschließt.
Rotationsmaschine, aufweisend: das Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und eine Rotorwelle, die von dem Gleitlager gelagert wird.