DE112017001041T5

DE112017001041T5 - Gleit- oder Radiallager und Drehmaschine

Info

Publication number: DE112017001041T5
Application number: DE112017001041.1T
Authority: DE
Inventors: Tanehiro Shinohara; Takaaki Kaikogi; Takashi Nakano; Yuichiro WAKI; Yutaka Ozawa; Naoto Tochitani
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2018-12-06
Also published as: US20190010976A1; CN108700111B; KR20180101594A; KR102055517B1; JP2017155755A; CN108700111A; WO2017150496A1; JP6571026B2; US10451105B2

Abstract

Ein Gleitlager umfasst einen Tragring, eine Vielzahl von Lagersegmenten, die an einer radial inneren Seite einer unteren Hälfte des Tragrings angeordnet und ausgestaltet sind, um eine Drehwelle von unten zu tragen, und ein Paar von Seitenplatten, die an beiden Seiten der Vielzahl von Lagersegmenten hinsichtlich einer Axialrichtung der Drehwelle angeordnet sind. Jede der Seitenplatten umfasst einen ersten Bereich, der einen Umfangsbereich stromaufwärts von einem ersten Lagersegment umfasst, das sich unter der Vielzahl von Lagersegmenten am weitesten stromaufwärts befindet, und einen zweiten Bereich, der sich stromaufwärts von dem ersten Bereich befindet und einen größeren Abstand zwischen einer Innenumfangsoberfläche der Seitenplatte und einer Außenumfangsoberfläche der Drehwelle aufweist als der erste Bereich.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Gleit- oder Gleitlager zum drehbaren Tragen einer Drehwelle bzw. Rotationswelle und eine Drehmaschine.
Hintergrund
Ein Gleitlager ist generell als eine Tragvorrichtung bekannt, die bei Drehmaschinen wie beispielsweise Dampfturbinen und Gasturbinen verwendet wird.
Beispielsweise offenbart Patentschrift 1 ein Gleitlager, das eine Drehwelle mit einer Vielzahl von Lagersegmenten trägt. Genauer gesagt umfasst das Gleitlager von Patentschrift 1 einen Tragring, ein stromaufwärtiges Lagersegment und ein stromabwärtiges Lagersegment, die durch den Tragring getragen sind, und eine Vielzahl von Ölzufuhrdüsen zum Zuführen von Schmieröl zu Räumen zwischen jedem Lagersegment und der Drehwelle. Die Vielzahl von Ölzufuhrdüsen umfasst eine erste Ölzufuhrdüse (am weitesten stromaufwärts liegende Ölzufuhrdüse), die stromaufwärts von dem stromaufwärtigen Lagersegment angeordnet ist, zweite und dritte Ölzufuhrdüsen, die an beiden Enden des stromaufwärtigen Lagersegments angeordnet sind, und eine vierte Ölzufuhrdüse, die an einem stromaufwärtigen Ende des stromabwärtigen Lagersegments angeordnet ist. An beiden Endoberflächen eines unteren Halbbereichs des Tragrings ist eine Seitenplatte angeordnet, um ein Austreten von Schmieröl, das von den Ölzufuhrdüsen zugeführt wird, zu der Außenseite der Lagerung zu vermeiden.
Zitationsliste
Patentschrift
Patentschrift 1: JP 4764486 B
Zusammenfassung
Zu lösende Probleme
Bei dem Gleitlager, das eine Vielzahl von Lagersegmenten wie in Patentschrift 1 beschrieben umfasst, ist während einem normalen Betrieb ein Ölfilm mit einer geeigneten Dicke zwischen der Drehwelle und jedem Lagersegment mit einer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit gebildet. Der Ölfilmdruck bewirkt, dass die Drehwelle im Wesentlichen direkt darüber schwimmt bzw. gleitet.
Gemäß den Erkenntnissen der vorliegenden Erfinder kann jedoch keine geeignete Lastverteilung unter den Lagersegmenten beibehalten werden, was eine Reduzierung der Lagerleistung oder ungewöhnliche Vibrationen verursachen kann. Beispielsweise kann sich, wenn keine ausreichende Lagerleistung in einem stromaufwärtigen Bereich aufgrund des Fehlens eines Ölfilmdrucks an dem stromaufwärtigen Lagersegment sichergestellt ist, die Drehwelle stromaufwärts bewegen, wenn sie schwimmt, was ungewöhnliche Vibrationen verursachen kann.
In Anbetracht der obigen Umstände ist es eine Aufgabe von zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Gleitlager und eine Drehmaschine vorzuschlagen, bei denen eine Lastverteilung unter den Lagersegmenten beibehalten, das Auftreten von ungewöhnlichen Vibrationen verhindert und die Lagerleistung verbessert sein kann.
Lösung für die Probleme
(1) Ein Gleit- oder Radiallager gemäß zumindest einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassend: einen Tragring, eine Vielzahl von Lagersegmenten, die an einer radial inneren Seite eines unteren Halbbereichs des Tragrings angeordnet und ausgestaltet sind, um eine Drehwelle von unten zu tragen, und ein Paar von Seitenplatten, die an beiden Seiten der Vielzahl von Lagersegmenten hinsichtlich einer Axialrichtung der Drehwelle angeordnet sind, wobei jede der Seitenplatten aufweisend: einen ersten Bereich, der einen Umfangsbereich stromaufwärts von einem ersten Lagersegment, das von der Vielzahl von Lagersegmenten am weitesten stromaufwärts positioniert ist, umfasst, und einen zweiten Bereich, der stromaufwärts von dem ersten Bereich positioniert ist und einen größeren Abstand zwischen einer Innenumfangsoberfläche der Seitenplatte und einer Außenumfangsoberfläche der Drehwelle aufweist als der erste Bereich.
Als Resultat von intensiven Studien der vorliegenden Erfinder, haben diese herausgefunden, dass ein Eintrag von Luft in Schmieröl, das zu dem ersten Lagersegment zu übertragen ist, einen nicht ausreichenden Ölfilmdruck zwischen der Drehwelle und dem ersten Lagersegment (stromaufwärtiges Lagersegment), das am weitesten stromaufwärts positioniert ist, verursachen kann.
Das Gleitlager, das die Zwischenräume bzw. Spalten zwischen der Innenumfangsoberfläche von jeder der Seitenplatten und der Außenumfangsoberfläche der Drehwelle umfasst, um die Außenseite der Lagerung mit einem Lagerinnenraum, der durch das Paar von Seitenplatten umgeben ist, zu verbinden, kann also verursachen, dass Schmieröl Luft beinhaltet, die von den Zwischenräumen in einem Bereich von einem zweiten Lagersegment (stromabwärtiges Lagersegment), das an der stromabwärtigen Seite positioniert ist, zu dem ersten Lagersegment aufgenommen wird. Dementsprechend kann angenommen werden, dass eine große Menge von Luft in dem Schmieröl beinhaltet ist, das zu dem ersten Lagersegment zu übertragen ist (im Folgenden als ein Übertragungsöl bezeichnet), und dass eine tatsächliche Schmierölmenge reduziert ist. Folglich ist es, selbst wenn eine Ölzufuhreinheit unmittelbar stromaufwärts von dem ersten Lagersegment und eine Ölzufuhreinheit unmittelbar stromaufwärts von dem zweiten Lager dieselbe Ölmenge austragen, wahrscheinlich, dass das Schmieröl bei dem ersten Lagersegment verglichen mit dem zweiten Lagersegment unzureichend ist. Ferner ist, während das Schmieröl ein inkompressibles Fluid ist, die in dem Schmieröl beinhaltete Luft ein kompressibles Fluid. Somit werden Blasen, die in dem Schmieröl beinhaltet sind, an dem ersten Lagersegment (insbesondere in der Nähe des vorderen Rands) an der stromaufwärtigen Seite zusammengedrückt und es ist schwierig einen dynamischen Druck an der vorderen Randseite des ersten Lagersegments zu erzeugen.
Folglich ist eine Lagerleistung des ersten Lagersegments reduziert und eine geeignete Lastverteilung unter der Vielzahl von Lagersegmenten kann nicht beibehalten sein. Folglich verschiebt sich eine Spur der Wellenmitte der Drehwelle von der vertikalen Linie mit einer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit, was die Möglichkeit erhöht, dass ungewöhnliche Vibrationen auftreten und sich eine Lagerleistung verringert.
In Anbetracht dessen umfasst bei dem obigen Gleit- oder Radiallager (1) jede der Seitenplatten einen ersten Bereich, der einen Umfangsbereich stromaufwärts von dem ersten Lagersegment, das von der Vielzahl von Lagersegmenten am weitesten stromaufwärts positioniert ist, und einen zweiten Bereich, der stromaufwärts von dem ersten Bereich positioniert ist und einen größeren Abstand zwischen der Seitenplatte und der Drehwelle aufweist (insbesondere zwischen der Innenumfangsoberfläche der Seitenplatte und der Außenumfangsoberfläche der Drehwelle) als der erste Bereich.
Bei dieser Ausgestaltung wird, da der Abstand zwischen dem zweiten Bereich der Seitenplatte und der Drehwelle relativ groß bzw. weit ist, das Schmieröl einfach in den Umfangsbereich des zweiten Bereichs ausgetragen. Somit wird das Übertragungsöl, das zu dem ersten Bereich mit der sich drehenden Drehwelle auszutragen ist, hauptsächlich zu der Außenseite des Gleitlagers ausgetragen, bevor es den ersten Bereich erreicht.
Zudem wird, da der Abstand zwischen dem ersten Bereich der Seitenplatte und der Drehwelle relativ klein bzw. schmal ist, das Schmieröl nicht einfach in den Umfangsbereich des ersten Bereichs ausgetragen. Somit ist ein Schmierölsumpf bzw. eine Schmierölwanne in einem Raum gebildet, der durch die jeweiligen ersten Bereiche des Paars von Seitenplatten und der Drehwelle gebildet ist d.h. ein Raum stromaufwärts von dem ersten Lagersegment. Das Schmieröl von diesem Ölsumpf strömt in den Zwischenraum zwischen dem ersten Lagersegment und der Drehwelle hinein und bildet einen Ölfilm. Somit kann ein Einbringen bzw. eine Einlagerung von Blasen in dem Ölfilm verhindert sein und ein ausreichend hoher Ölfilmdruck kann an dem ersten Lagersegment beibehalten sein. Zudem kann, da das Übertragungsöl hauptsächlich in den Umfangsbereich des zweiten Bereichs wie oben beschrieben ausgetragen wird, das Übertragungsöl verringert werden, das den Ölsumpf erreicht. Dies reduziert ebenfalls die Menge der in dem Schmieröl in dem Ölsumpf beinhalteten Luft.
Mit dem Obigen kann eine geeignete Lastverteilung unter der Vielzahl von Lagersegmenten beibehalten sein und ein Auftreten von ungewöhnlichen Vibrationen des Gleitlagers kann verhindert und die Lagerleistungen kann verbessert sein.
(2) Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Gleit- oder Radiallager der obigen Ausgestaltung (1) ferner zumindest einen Übertragungsvermeidungsabschnitt, der an einer radial inneren Seite des Tragrings in einem Umfangsbereich des zweiten Bereichs angeordnet ist, der radial von dem Tragring nach innen vorsteht, und der ausgestaltet ist, um eine stromabwärtige Strömung eines Übertragungsöls zu vermeiden.
Bei der obigen Ausgestaltung (2) ist der Übertragungsvermeidungsabschnitt, der von dem Tragring radial nach innen ragt bzw. vorsteht, an einer radial inneren Seite des Tragrings in dem Umfangsbereich des zweiten Bereichs angeordnet. Durch den Übertragungsvermeidungsabschnitt wird das Übertragungsöl daran gehindert von dem zweiten Bereich stromabwärts zu strömen. Somit kann die Menge des Übertragungsöls, das in den Ölsumpf, der in dem Umfangsbereich des ersten Bereichs gebildet ist, hineinströmt, reduziert sein. Folglich kann ein Eintrag von Luft in den Ölfilm zwischen dem ersten Lagersegment und der Drehwelle effektiv vermieden sein.
(3) Bei einigen Ausführungsformen bei den obigen Ausgestaltungen (1) bis (2) umfasst das Gleit- oder Radiallager ferner zumindest eine erste Ölzufuhreinheit, die stromaufwärts von dem ersten Lagersegment in einem Umfangsbereich des ersten Bereichs angeordnet ist, um Schmieröl dem ersten Lagersegment zuzuführen.
Bei der obigen Ausgestaltung (3) stellt die erste Ölzufuhreinheit, die stromaufwärts von dem ersten Lagersegment in dem Umfangsbereich des ersten Bereichs angeordnet ist, die Bildung des Ölsumpfs an der stromaufwärtigen Seite des ersten Lagersegments sicher. Somit ist der Ölsumpf, der wenig oder gar keine Blasen enthält, stromaufwärts von dem ersten Lagersegment ausgebildet und das Schmieröl wird von diesen Ölsumpf dem ersten Lagersegment zugeführt. Dadurch kann eine Reduktion der Lagerleistung des ersten Lagersegments aufgrund eines Eintrags von Blasen in das Schmieröl vermieden sein.
(4) Bei einigen Ausführungsformen bei einer der obigen Ausgestaltungen (1) bis (3) umfasst das Gleit- oder Radiallager ferner eine zweite Ölzufuhreinheit, die stromabwärts von einem zweiten Lagersegment, das unter der Vielzahl von Lagersegment am weitesten stromabwärts positioniert ist, in einem Umfangsbereich des zweiten Bereichs angeordnet ist, um Schmieröl einer hinteren Randseite des zweiten Lagersegments zuzuführen.
Wenn die zweite Ölzufuhreinheit stromabwärts von dem stromabwärtigen Lager (zweites Lagersegment) wie bei der obigen Ausgestaltung (4) angeordnet ist, wird das Schmieröl, das von der zweiten Ölzufuhreinheit der hinteren Randseite des zweiten Lagersegments zugeführt wird, einfach in Richtung des ersten Lagersegments als das Übertragungsöl übertragen. In Anbetracht dessen wird bei der obigen Ausgestaltung (4), da die zweite Ölzufuhreinheit in dem Umfangsbereich des zweiten Bereichs angeordnet ist, das meiste Schmieröl, das von der zweiten Ölzufuhreinheit zugeführt wird, von dem Zwischenraum zwischen der Seitenplatte und der Drehwelle zu der Außenseite ausgetragen. Somit kann vermieden werden, dass das Schmieröl, das von der zweiten Ölzufuhreinheit zugeführt wird, das erste Lagersegment als das Übertragungsöl erreicht.
(5) Bei einigen Ausführungsformen bei einer der obigen Ausgestaltungen (1) bis (4) befindet sich ein stromabwärtiges Ende des ersten Bereichs stromabwärts von einem hinteren Rand des ersten Lagersegments.
Bei der obigen Ausgestaltung (5) kann, da ein Abstand zwischen der Seitenplatte und der Drehwelle in dem Umfangsbereich des ersten Lagersegments und stromaufwärts von dem ersten Lagersegment relativ klein ist, eine ausreichende Menge von Schmieröl, das in dem Ölsumpf und dem ersten Lagersegment zurückbehalten ist, sichergestellt sein.
(6) Bei einigen Ausführungsformen bei einer der obigen Ausgestaltungen (1) bis (5) ist eine Winkelposition θ eines stromabwärtigen Endes des ersten Bereichs und ein stromaufwärtiges Ende des zweiten Bereichs θ_TE - 0,25α ≤ θ ≤ θ_TE + 0,25α erfüllt, wobei α ein Sektorwinkel eines zweiten Lagersegments ist, das von der Vielzahl von Lagersegmenten am weitesten stromabwärts positioniert ist, und θ_TE eine Winkelposition eines hinteren Rands des zweiten Lagersegments ist.
Bei der obigen Ausgestaltung (6) sind das stromabwärtige Ende des ersten Bereichs und das stromaufwärtigen Ende des zweiten Bereichs angrenzend an den hinteren Rand des zweiten Lagersegments, das von der Vielzahl von Lagersegmenten am weitesten stromabwärts positioniert ist, angeordnet. Der Umfangsbereich des ersten Bereichs, wo der Zwischenraum zwischen der Seitenplatte und der Drehwelle relativ schmal ist, deckt hauptsächlich einen Bereich ab, der mit der Vielzahl von Lagersegmenten versehen ist, so dass eine ausreichende Menge des Schmieröls für jedes der Lagersegment sichergestellt ist. Zudem beginnt der Umfangsbereich des zweiten Bereichs, wo der Zwischenraum zwischen der Seitenplatte der Drehwelle relativ weit ist, von um den hinteren Rand des zweiten Lagersegments herum. Dies ermöglicht dem Schmieröl von dem relativ weiten zweiten Zwischenraum zwischen der Seitenplatte und der Drehwelle in den zweiten Bereich unmittelbar an der stromabwärtigen Seite des zweiten Lagersegments ausgetragen zu werden. Dadurch kann das Übertragungsöl effektiv reduziert sein.
(7) Bei einigen Ausführungsformen bei einer der obigen Ausgestaltungen (1) bis (6) umfasst jede der Seitenplatten ein den ersten Bereich bildendes unteres Halbteil, wo der Abstand ein konstanter erster Abstand ist, und ein den zweiten Bereich bildendes oberes Halbteil, wo der Abstand ein konstanter zweiter Abstand ist.
Bei der obigen Ausgestaltung (7) ist jedes Paar von Seitenplatten in Hälften umfassend die obere Halbseitenplatte und die untere Halbseitenplatte unterteilt. Somit können die Herstellbarkeit und die Bearbeitbarkeit beim Befestigen von jeder Seitenplatte verbessert sein. Die jeweiligen Winkelbereiche, die durch das obere Halbteil und das untere Halbteil eingenommen werden, sind nicht besonders begrenzt. Beispielsweise kann das oberhalb Halbteil und das untere Halbteil jeweils über einen Winkelbereich von 180° vorgesehen sein.
Das obere Halbteil und das untere Halbteil weisen jeweils einen konstanten Zwischenraum zwischen der Drehwelle auf, wobei der erste Zwischenraum zwischen dem oberen Halbteil und der Drehwelle sich von dem zweiten Zwischenraum zwischen dem unteren Halbteil und der Drehwelle unterscheidet. Das untere Halbteil, das den ersten Bereich bildet, und das obere Halbteil, das den zweiten Bereich bildet, sind also separat ausgebildet. Somit können der erste Zwischenraum und der zweite Zwischenraum mit unterschiedlichen Abständen einfach eingestellt sein.
(8) Bei einer Ausführungsform bei der obigen Ausgestaltung (7) weist jede der Seitenplatten eine verbundene oder gebondete Oberfläche zwischen dem unteren Halbteil und dem oberen Halbteil auf und die verbundene oder gebondete Oberfläche ist hinsichtlich einer horizontalen Oberfläche geneigt.
Bei der obigen Ausgestaltung (8) kann die Flexibilität von jeweilige Positionen von dem Lagersegment, dem Ölsumpf und dem Zwischenraum, der den Lagerinnenraum mit dem Außenraum in Verbindung bringt, verbessert sein.
Ferner kann bei dieser Ausgestaltung, wenn jede der Seitenplatten so positioniert ist, dass ein stromaufwärtiger Abschnitt des unteren Halbteils sich über einem stromabwärtigen Abschnitt davon befindet, ein Vergrößerungsbereich des ersten Bereichs unmittelbar stromaufwärts von dem ersten Lagersegment vergrößert sein und ein Bereich, der einen Ölsumpf stromaufwärts von dem ersten Lagersegment bildet, kann vergrößert sein. Demgegenüber kann ein Vergrößerungsbereich des zweiten Bereichs bis unmittelbar stromabwärts von dem am weitesten stromabwärts liegenden Lager vergrößert sein, so dass das Schmieröl von dem Zwischenraum zwischen der Drehwelle und der Seitenplatte an der unmittelbar stromabwärtigen Seite des am weitesten stromabwärts liegenden Lagers ausgetragen wird. Somit kann das Übertragungsöl effektiv reduziert sein.
(9) Bei einer Ausführungsform bei der obigen Ausgestaltung (8) beträgt ein Neigungswinkel der verbundenen oder gebondeten Oberfläche hinsichtlich der horizontalen Oberfläche 5° oder mehr und 45° oder weniger.
Bei der obigen Ausgestaltung (9) ist der Neigungswinkel der verbundenen oder gebondeten Oberfläche zwischen dem oberen Halbteil und dem unteren Halbteil in dem obigen Bereich so eingestellt, dass der erste Bereich und der zweite Bereich geeignet angeordnet sind. Dadurch kann ein großer bzw. weiter Ölsumpfbereich an der stromaufwärtigen Seite des ersten Lagersegments sichergestellt sein und das Austragen des Schmieröls an der unmittelbar stromabwärtigen Seite des am weitesten stromabwärts liegenden Lagers vereinfacht werden und somit kann das Übertragungsöl effektiv reduziert sein.
(10) Bei einigen Ausführungsformen bei einer der obigen Ausgestaltungen (1) bis (9) ist G₁ ≤ 0,01D und G₂ ≥ 0,02D erfüllt, wobei G₁ der Abstand in dem ersten Bereich ist, G₂ der Abstand in dem zweiten Bereich ist und D ein Innendurchmesser der Seitenplatten ist.
Bei der obigen Ausgestaltung (10) kann, da der Abstand G₁ zwischen der Innenumfangsoberfläche der Seitenplatte und der Außenumfangsoberfläche der Drehwelle in dem ersten Bereich und der Abstand G₂ zwischen der Innenumfangsoberfläche der Seitenplatte und der Außenumfangsoberfläche der Drehwelle in dem zweiten Bereich innerhalb des obigen Bereichs eingestellt sind, der Ölsumpf effektiv gebildet sein und das Übertragungsöl austragen werden.
(11) Bei einigen Ausführungsformen bei den obigen Ausgestaltungen (1) bis (10) weist jede der Seitenplatten zumindest eine Öffnung zum Austragen von Schmieröl auf und die Öffnung befindet sich an einer Umfangsposition zwischen einem Paar von aneinander angrenzenden Lagersegmenten der Vielzahl von Lagersegmenten.
Bei der obigen Ausgestaltung (11) kann, da das Schmieröl durch die Öffnung zwischen den Lagersegmenten ausgetragen wird, ein Anstieg des Drehwiderstands der Drehwelle aufgrund des Schmieröls, das zwischen den Lagersegmenten aufgenommen ist, verhindert sein.
(12) Eine Drehmaschine gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Gleit- oder Radiallager mit einer der obigen Ausgestaltungen (1) bis (10), und eine Drehwelle, die durch das Gleit- oder Radiallager getragen ist.
Die obige (12) Drehmaschine umfasst das Gleitlager, das ein Auftreten von ungewöhnlichen Vibrationen verhindert und eine exzellente Lagerleitung aufweist. Daher kann eine hoch zuverlässige Drehmaschine vorgesehen sein.
Vorteilhafte Effekte
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Übertragungsöl aktiv zu der Außenseite der Lagerung in dem Umfangsbereich des zweiten Bereichs ausgetragen und eine Ölsumpf ist in dem Umfangsbereich des ersten Bereichs ausgebildet. Das Schmieröl von diesem Ölsumpf strömt in einen Zwischenraum zwischen dem ersten Lagersegment und der Drehwelle hinein und bildet einen Ölfilm. Dieser Ölfilm beinhaltet somit kaum Blasen und behält einen hohen Ölfilmdruck an dem ersten Lagersegment bei. Somit kann eine geeignete Lastverteilung unter der Vielzahl von Lagersegmenten beibehalten sein und ein Auftreten von ungewöhnlichen Vibrationen bei dem Gleitlager kann verhindert und die Lagerleistung kann verbessert sein.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines Gleitlagers gemäß einer Ausführungsform entlang seiner Axialrichtung.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A aus 1.
3 ist eine Ansicht entlang einer Linie B-B aus 1.
4 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer Seitenplatte und einer Ölzufuhreinheit gemäß einer Ausführungsform (entsprechend 3).
5 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben eine Ausgestaltung einer Seitenplatte gemäß einer Ausführungsform (entsprechend 3).
6 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer anderen Ausgestaltung einer Seitenplatte gemäß einer Ausführungsform (entsprechend 3).
7 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer Ausgestaltung einer Seitenplatte gemäß einer anderen Ausführungsform.
8 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer Ausgestaltung einer Seitenplatte gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Jedoch ist es beabsichtigt, dass, so lange nicht anders identifiziert, Dimensionen, Materialien, Formen, relative Positionen und ähnliches von in den Ausführungsformen beschriebenen Komponenten nur als illustrativ interpretiert werden sollen und nicht dazu gedacht sind den Umfang der vorliegenden Erfindung zu begrenzen.
Zuerst wird mit Bezug auf 1 bis 3 die Gesamtausgestaltung eines Gleit- oder Radiallagers 10 gemäß einiger Ausführungsformen beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht eines Gleit- oder Radiallagers 10 gemäß einer Ausführungsform entlang seiner Axialrichtung. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A aus 1. 3 ist eine Ansicht entlang einer Linie B-B aus 1. 2 und 3 zeigen eine Ebene rechtwinklig zu einer Axialrichtung einer Drehwelle bzw. Rotationswelle 2.
Hier bedeutet „Axialrichtung“ eine Richtung entlang einer Mittelachse O der Drehwelle 2, die durch das Gleitlager 10 getragen ist, „Radialrichtung“ bedeutet eine Radialrichtung der Drehwelle 2, „Umfangsrichtung“ bedeutet eine Umfangsrichtung der Drehwelle 2. Die „Umfangsrichtung“ kann eine Umfangsrichtung eines Tragrings 12, 13 sein oder kann eine Umfangsrichtung einer Seitenplatte 17, 18 sein. Ferner bedeutet hier „stromaufwärts“ oder „stromabwärts“ stromaufwärts oder stromabwärts in einer Drehrichtung bzw. Rotationsrichtung der Drehwelle 2.
Bei den in 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen weist das Gleitlager 10 eine Ausgestaltung auf, die ein direktes Schmierverfahren als das Schmierverfahren (Ölzufuhrverfahren) einsetzt und umfasst ein erstes Lagersegment 30 und ein zweites Lagersegment 32, die in einem unteren Halbbereich angeordnet sind. Beispielsweise kann das Gleitlager 10 ein Kipplager bzw. ein Kippsegmentlager sein.
Im Folgenden wird das dargestellte Gleitlager 10 beispielhaft beschrieben aber das Gleitlager 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nicht darauf begrenzt. Beispielsweise können bei anderen Ausführungsformen zwei zusätzliche Lagersegment in einem oberen Halbbereich angeordnet sein, so dass insgesamt vier Lagersegmente in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Alternativ können drei oder mehr Lagersegmente in dem unteren Halbbereich montiert sein. Jedoch tragen in welcher Ausgestaltung auch immer die Lagersegmente in dem unteren Halbbereich hauptsächlich die Last der Drehwelle 2 während einem Betrieb des Gleitlagers 10.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Gleitlager 10 einen Tragring 11, eine Vielzahl von Lagersegmenten 30, 32, die an einer radial inneren Seite des Tragrings 11 angeordnet sind und ausgestaltet sind, um eine Drehwelle 2 von unten zu tragen, und ein paar von Seitenplatten 17, 18, die an beiden Seiten der Vielzahl von Lagersegmenten 30, 32 in der Axialrichtung der Drehwelle 2 angeordnet sind.
Im Folgenden wird insbesondere ein Ausgestaltungsbeispiel von jeder Komponente des Gleitlagers 10 beschrieben.
Der Tragring 11 wird durch ein Lagergehäuse (nicht dargestellt) getragen und umfasst einen oberen Halbtragring 12 und einen unteren Halbtragring 13. Der obere Halbtragring 12 und der untere Halbtragring 13 weisen jeweils eine Innenumfangsoberfläche und eine Außenumfangsoberfläche mit einem halbbogenförmigen Querschnitt rechtwinklig zu der Axialrichtung auf. Obwohl das dargestellte Beispiel eine Ausgestaltung darstellt, bei der der Tragring 11 in den oberen Halbtragring 12 und den unteren Halbtragring 13 unterteilt ist, kann der Tragring 11 ein einzelnes Stück bzw. einstückig sein oder in drei oder mehr Segmente unterteilt sein.
An beiden Enden hinsichtlich der Axialrichtung des Tragrings 11 ist ein Paar von Seitenplatten 17, 18 entlang dem Außenumfang der Drehwelle 2 angeordnet. Die Seitenplatten 17, 18 sind in einer Scheibenform ausgebildet und weisen ein Loch in der Mitte auf, durch das die Drehwelle 2 hindurchtritt. Diese Seitenplatten 17, 18 vermeiden geeignet ein Austreten von Schmieröl, das von den später beschriebenen Ölzufuhreinheiten 25 bis 29 zugeführt wird, zu der Außenseite.
Wie in 1 dargestellt kann ein Führungsblech bzw. Leitmetall (halbkreisförmiger Lagerabschnitt) 20, 21 an der Innenumfangsoberfläche des oberen Halbtragrings 12 montiert sein, um hauptsächlich einen Kontakt bzw. Rückprall („bound“) der Drehwelle 2 von oben zu vermeiden. Beispielsweise ist ein Paar von Führungsblechen 20, 21 in der Axialrichtung an beiden Seiten des oberen Halbtragrings 12 in der Axialrichtung innerhalb der Seitenplatten 17, 18 montiert. Das Führungsblech 20, 21 weist eine Halbbogenform auf.
Somit vermeidet, wenn das Führungsblech 20, 21 an der radial inneren Seite des oberen Halbtragrings 12 angeordnet ist, das Führungsblech 20, 21 den Kontakt der Drehwelle 2, wodurch ein Schaden von Komponenten aufgrund des Kontakts der Drehwelle 2 verhindert ist. In einem Fall, in dem der Tragring 11 nicht in den oberen Halbtragring 12 und den unteren Halbtragring 13 unterteilt ist, sondern ein einzelnes Stück ist oder in drei oder mehr Segmente unterteilt ist, kann das Führungsblech 20, 21 in einem oberen Halbbereich des Tragrings 11 vorgesehen sein.
Der obere Halbtragring 12 und der untere Halbtragring 13 sind mit zumindest einer Ölzufuhreinheit 25 bis 29 versehen. Beispielsweise ist die Ölzufuhreinheit 25 bis 29 eine Ölzufuhrdüse.
Bei dem in 2 dargestellten Beispiel sind in einem Fall, bei dem sich die Drehwelle 2 wie durch den Pfeil S in der Figur dargestellt im Uhrzeigersinn dreht, fünf Ölzufuhreinheiten umfassend eine Ölzufuhreinheit (eine später beschrieben erste Ölzufuhreinheit) 25, eine Ölzufuhreinheit (eine später beschriebe erste Ölzufuhreinheit) 26, eine Ölzufuhreinheit 27, eine Ölzufuhreinheit 28, und eine Ölzufuhreinheit (eine später beschriebene zweite Ölzufuhreinheit) 29 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite in der Drehrichtung S der Drehwelle 2 vorgesehen.
Genauer gesagt sind die Ölzufuhreinheiten 25, 26 stromaufwärts von dem ersten Lagersegment 30, das am weitesten stromaufwärts positioniert ist, umfänglich bzw. umlaufend angeordnet. Die Ölzufuhreinheiten 27, 28 sind zwischen dem ersten Lagersegment 30 und dem zweiten Lagersegment 32, das stromabwärts von dem ersten Lagersegment 30 positioniert ist, umfänglich angeordnet. Die Ölzufuhreinheit 29 ist stromabwärts von dem zweiten Lagersegment 32 angeordnet.
Eine Schmierölzufuhrkanal (nicht dargestellt) ist innerhalb des Tragrings 11 ausgebildet. Schmieröl, das dem Schmierölzufuhrkanal zugeführt wird, wird jeder Ölzufuhreinheit 25 bis 29 zugeführt und von jeder Ölzufuhreinheit 25 bis 29 zu einem Bereich um die Lagersegmente 30, 32 herum ausgestoßen.
Das erste Lagersegment 30 und das zweite Lagersegment 32 sind an einer radial inneren Seite des unteren Halbtragrings 13 angeordnet und ausgestaltet, um die Drehwelle 2 von unten zu tragen.
Das erste Lagersegment 30 ist an einer radial inneren Seite des unteren Halbtragrings 13 entlang eines Außenumfangs der Drehwelle 2 angeordnet.
Das zweite Lagersegment 32 ist an einer radial inneren Seite des unteren Halbtragrings 13 stromabwärts von dem ersten Lagersegment 30 in einer Drehrichtung S der Drehwelle 2 entlang eines Außenumfangs der Drehwelle 2 angeordnet.
Somit wird, da das erste Lagersegment 30 und das zweite Lagersegment 32 an dem unteren Halbtragring 13 angeordnet sind, die Drehwelle 2 geeignet durch das erste Lagersegment 30 und das zweite Lagersegment 32 getragen.
In einem Fall, in dem der Tragring 11 nicht in den oberen Halbtragring 12 und den unteren Halbtragring 13 unterteilt ist, sondern ein einzelnes Stück ist oder in drei oder mehr Segmente unterteilt ist, können das erste Lagersegment 30 und das zweite Lagersegment 32 in einem unteren Halbbereich des Tragrings 11 angeordnet sein.
Als nächstes wird mit Bezug auf 2 bis 6 insbesondere die Ausgestaltung der Seitenplatten 17, 18 und die umgebende Struktur beschrieben.
4 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben der Seitenplatten 17, 18 und der Ölzufuhreinheiten 25 bis 29 gemäß einer Ausführungsform. 5 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer Ausgestaltung der Seitenplatten 17, 18 gemäß einer Ausführungsform. 6 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer anderen Ausgestaltung der Seitenplatte 17, 18 gemäß einer Ausführungsform. Obwohl alle 4 bis 6 der 3 entsprechen, sind Übertragungsvermeidungsabschnitte 34, 36 in diesen Figuren weggelassen.
Bei dem Gleitlager 10 gemäß einiger Ausführungsformen ist wie in 4 bis 6 dargestellt eine Paar von Seitenplatten 17, 18 an beiden Seiten der Vielzahl von Lagersegmenten 30, 32 in der Axialrichtung (Richtung entlang der Mittelachse O) der Drehwelle 2 angeordnet. Jede der Seitenplatten 17, 18 umfasst einen ersten Bereich, der einen Umfangsbereich stromaufwärts von dem ersten Lagersegment 30, das von der Vielzahl von Lagersegmenten 30, 32 am weitesten stromaufwärts positioniert ist, umfasst, und einen zweiten Bereich, der stromaufwärts von dem ersten Bereich positioniert ist und einen größeren Abstand zwischen der Innenumfangsoberfläche der Seitenplatte 17, 18 und der Außenumfangsoberfläche der Drehwelle 2 aufweist als der erste Bereich es tut. Mit anderen Worten ist bei dem Gleitlager 10 ein zweiter Zwischenraum bzw. Spalt 42 zwischen dem zweiten Bereich von jeder Seitenplatte 17, 18 und der Drehwelle 2 größer als ein erster Zwischenraum bzw. Spalt 40 zwischen dem ersten Bereich von jeder Seitenplatte 17, 18 und der Drehwelle 2.
Als Resultat von intensiven Studien durch die vorliegenden Erfinder, haben diese herausgefunden, dass eine Einlagerung von Luft in dem Schmieröl, das zu dem ersten Lagersegment 30 zu übertragen ist, einen unzureichenden Ölfilmdruck zwischen der Drehwelle 2 und dem ersten Lagersegment 30, das am weitesten stromaufwärts positioniert ist, verursacht.
Das Gleitlager 10, das die Zwischenräume 40, 42 zwischen der Innenumfangsoberfläche von jeder der Seitenplatten 17, 18 und der Außenumfangsoberfläche der Drehwelle 2 umfasst, um die Außenseite der Lager mit einem Lagerinnenraum, der durch das Paar von Seitenplatten 17, 18 umgeben ist, zu verbinden, kann verursachen, dass Schmieröl Luft beinhaltet, die von den Zwischenräumen 40, 42 in einem Bereich von dem stromabwärtigen zweiten Lagersegment 32 zu dem stromaufwärtigen ersten Lagersegment 30 aufgenommen wird. Dementsprechend ist anzunehmen, dass eine große Menge von Luft in dem Schmieröl beinhaltet ist, das zu dem ersten Lagersegment 30 zu übertragen ist, und dass eine tatsächliche Menge des Schmieröls reduziert ist. Folglich ist es wahrscheinlich, dass, selbst wenn die Ölzufuhreinheiten 25, 26 unmittelbar stromaufwärts von dem ersten Lagersegment 30 und die Ölzufuhreinheiten 27, 28 unmittelbar stromaufwärts von dem zweiten Lagersegment 32 dieselbe Menge von Öl austragen, dass Schmieröl in dem ersten Lagersegment 30 unzureichend ist verglichen mit dem zweiten Lagersegment 32. Ferner ist, während das Schmieröl eine inkompressibles Fluid ist, die in dem Schmieröl beinhaltete Luft ein kompressibles Fluid. Somit werden Blasen, die in dem Schmieröl beinhaltet sind, an dem ersten Lagersegment 30 zusammengedrückt (insbesondere in der Nähe des vorderen Rands) und ein dynamischer Druck ist schwer an einer vorderen Randseite 30a des ersten Lagersegment 30 zu erzeugen.
Folglich ist eine Lagerleistung des ersten Lagersegment 30 reduziert und eine geeignete Lastverteilung unter der Vielzahl von Lagersegmenten 30, 32 kann nicht beibehalten sein. Folglich wird eine Spur der Wellenmitte der Drehwelle 2 von der vertikalen Linie mit einer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit verschoben, was die Möglichkeit des Auftretens von ungewöhnlichen Geräuschen erhöht und die Lagerleistung verringert.
In Anbetracht dessen umfasst bei dem Gleitlager 10 gemäß der obigen Ausführungsform jede der Seitenplatten 17, 18 den ersten Bereich, der den Umfangsbereich stromaufwärts von dem ersten Lagersegment 30, das von der Vielzahl von Lagersegmenten 30, 32 am weitesten stromaufwärts positioniert ist, umfasst, und den zweiten Bereich, der stromaufwärts von dem ersten Bereich positioniert ist und einen größeren Abstand zwischen der Seitenplatte 17, 18 und der Drehwelle 2 (insbesondere zwischen der Innenumfangsoberfläche der Seitenplatte 17, 18 und der Außenumfangsoberfläche der Drehwelle 2) aufweist als der erste Bereich.
Bei dieser Ausgestaltung ist, da der Abstand (zweiter Zwischenraum 42) zwischen dem zweiten Bereich der Seitenplatte 17, 18 und der Drehwelle 2 relativ groß bzw. weit ist, das Schmieröl einfach in den Umfangsbereich des zweiten Bereichs ausgetragen. Somit wird das Übertragungsöl, das zu dem ersten Bereich mit der sich drehenden Drehwelle 2 zu übertragen ist, hauptsächlich zu der Außenseite des Gleitlagers 10 ausgetragen bevor es den ersten Bereich erreicht.
Zusätzlich wird, da der Abstand zwischen dem ersten Bereich der Seitenplatte 17, 18 und der Drehwelle 2 relativ klein bzw. schmal ist, das Schmieröl nicht einfach in den Umfangsbereich des ersten Bereichs ausgetragen. Somit wird ein Schmierölsumpf in einem Raum, der durch die jeweiligen ersten Bereiche des Paars von Seitenplatten 17, 18 und der Drehwelle 2 umgeben ist, d.h. ein Raum stromaufwärts von dem ersten Lagersegment 30, ausgebildet. Das Schmieröl von diesem Ölsumpf strömt in den Zwischenraum zwischen dem ersten Lagersegment 30 und der Drehwelle 2 hinein und bildet einen Ölfilm. Somit kann ein Eintrag von Blasen in den Ölfilm verhindert sein und der Ölfilmdruck kann an dem ersten Lagersegment 30 hoch beibehalten sein. Zudem kann, da das Übertragungsöl hauptsächlich in dem Umfangsbereich des zweiten Bereichs wie oben beschrieben ausgetragen wird, das Übertragungsöl, das den Ölsumpf erreicht, reduziert sein. Dies reduziert ebenfalls die Menge von Luft, die in dem Schmieröl in dem Ölsumpf beinhaltet ist.
Somit kann eine geeignete Lastverteilung zwischen der Vielzahl von Lagersegmenten 30, 32 beibehalten sein und es kann ein Auftreten von ungewöhnlichen Vibrationen des Gleitlagers 10 verhindert und die Tragleistung verbessert sein.
Wie in 2 und 3 dargestellt umfasst bei einigen Ausführungsformen das Gleitlager ferner zumindest einen Übertragungsvermeidungsabschnitt 34, 36, der an einer radial inneren Seite des Tragrings 12, 13 in dem Umfangsbereich des zweiten Bereichs angeordnet ist, der radial nach innen von dem Tragring 12, 13 vorsteht, und der ausgestaltet ist, um eine stromabwärtige Strömung des Übertragungsöls zu vermeiden.
Genauer gesagt erstreckt sich der Übertragungsvermeidungsabschnitt 34, 36 zumindest teilweise zwischen dem Paar von Seitenplatten 17, 18 in der Axialrichtung. Alternativ kann, in einem Fall, bei dem das Gleitlager 10 wie in 1 dargestellt das Führungsblech 20, 21 umfasst, der zumindest eine Übertragungsvermeidungsabschnitt 34, 36 zwischen dem Paar von Führungsblechen 20, 21 angeordnet sein.
Zudem kann der Übertragungsvermeidungsabschnitt 34, 36 ein Stausteg bzw. eine Sperre zum Aufhalten des Übertragungsöls, das mit Drehen der Drehwelle 2 stromabwärts strömt, sein, oder kann ein Abstreifer zum Abstreifen des Übertragungsöl von der Drehwelle 2 sein, das in den Umfangsbereich des ersten Bereichs mit Drehen der Drehwelle 2 einzutreten ist. Beispielsweise ist ein Stausteg als der Übertragungsvermeidungsabschnitt 34 an einer zu dem zweiten Lagersegment 32 angrenzenden Position innerhalb des Umfangsbereichs des zweiten Bereichs angeordnet und ein Abstreifer ist als der Übertragungsvermeidungsabschnitt 36 an einer an das erste Lagersegment 30 angrenzenden Position innerhalb des Umfangsbereichs des zweiten Bereichs angeordnet.
Bei der in 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist ein Übertragungsvermeidungsabschnitt 34 stromabwärts von einem hinteren Rand 32b des zweiten Lagersegments 32 angeordnet. Genauer gesagt kann der Übertragungsvermeidungsabschnitt 34 stromabwärts von der am weitesten stromabwärts positionierten Ölzufuhreinheit (eine später beschriebene zweite Ölzufuhreinheit) 29 in der Nähe der Ölzufuhreinheit 29 angeordnet sein.
Der andere Übertragungsvermeidungsabschnitt 36 ist stromaufwärts von einem vorderen Rand 30a des ersten Lagersegments 30 angeordnet. Genauer gesagt kann der Übertragungsvermeidungsabschnitt 36 stromaufwärts von der am weitesten stromaufwärts positionierten Ölzufuhreinheit (eine später beschriebene erste Ölzufuhreinheit) 25 in der Nähe der Ölzufuhreinheit 25 angeordnet sein.
Bei der obigen Ausführungsform sind die Übertragungsvermeidungsabschnitte 34, 36, die von dem Tragring 12, 13 radial nach innen vorstehen, an einer radial inneren Seite des Tragrings 12, 13 in dem Umfangsbereich des zweiten Bereichs angeordnet. Durch die Übertragungsvermeidungsabschnitte 34, 36 wird das Übertragungsöl daran gehindert stromabwärts von dem zweiten Bereich zu strömen. Somit kann die Menge des Übertragungsöls, das in den Ölsumpf hineinströmt, der in dem Umfangsbereich des ersten Bereichs ausgebildet ist, reduziert sein. Folglich kann ein Eintrag von Luft in den Ölfilm zwischen dem ersten Lagersegment 30 und der Drehwelle 2 effektiv vermieden sein.
Wie in 2 und 4 dargestellt umfasst das Gleitlager 10 gemäß einer Ausführungsform ferner zumindest eine erste Ölzufuhreinheit 25, 26, die stromaufwärts von dem ersten Lagersegment 30 in dem Umfangsbereich des ersten Bereichs angeordnet ist, um dem ersten Lagersegment 30 Schmieröl zuzuführen. Bei der dargestellten beispielhaften Ausgestaltung sind zwei erste Ölzufuhreinheiten 25, 26 in der Umfangsrichtung angeordnet.
Bei der obigen Ausführungsform stellen die ersten Ölzufuhreinheiten 25, 26, die stromaufwärts von dem ersten Lagersegment 30 in dem Umfangsbereich des ersten Bereichs angeordnet sind, das Ausbilden des Ölsumpfs an der stromaufwärtigen Seite von dem ersten Lagersegment 30 sicher. Somit wird der Ölsumpf, der wenig oder keine Blasen enthält, stromaufwärts von dem ersten Lagersegment 30 ausgebildet und das Schmieröl wird von diesem Ölsumpf dem ersten Lagersegment 30 zugeführt. Dadurch kann eine Reduktion der Lagerleistung des ersten Lagersegments 30 aufgrund des Eintrags von Blasen in das Schmieröl vermieden sein.
Bei einer Ausführungsform ist ferner eine zweite Ölzufuhreinheit 29, die stromabwärts von dem zweiten Lagersegment 32, das von der Vielzahl von Lagersegmenten 30 am weitesten stromabwärts positioniert ist, angeordnet, um der hinteren Randseite 32b des zweiten Lagersegments 32 Schmieröl zuzuführen, in dem Umfangsbereich des zweiten Bereichs vorgesehen.
Wenn die zweite Ölzufuhreinheit 29 stromabwärts von dem zweiten Lagersegment 32, das wie bei der obigen Ausführungsform am weitesten stromabwärts positioniert ist, angeordnet ist, wird das Schmieröl, das von der zweiten Ölzufuhreinheit 29 zu der hinteren Randseite des zweiten Lagersegments 32 zugeführt wird, einfach zu dem ersten Lagersegment 30 als das Übertragungsöl übertragen. In dieser Hinsicht wird bei der obigen Ausgestaltung, da die zweite Ölzufuhreinheit 29 in dem Umfangsbereich des zweiten Bereichs angeordnet ist, am meisten Schmieröl, das von der zweiten Ölzufuhreinheit 29 zugeführt wird, von dem Zwischenraum zwischen der Seitenplatte 17, 18 und der Drehwelle 2 zu der Außenseite ausgetragen. Somit kann vermieden sein, dass das Schmieröl, das von der zweiten Ölzufuhreinheit 29 zugeführt wird, das erste Lagersegment 30 als das Übertragungsöl erreicht.
Wie in 4 dargestellt kann sich ein stromabwärtiges Ende des ersten Bereichs stromabwärts von dem hinteren Rand 30b des ersten Lagersegments 30 befinden. Bei dem ersten Lagersegment 30 ist der hintere Rand 30a ein Rand, der sich an der stromaufwärtigen Seite befindet, und der hintere Rand 30b ist ein Rand, der sich an der stromabwärtigen Seite befindet.
Bei dieser Ausgestaltung kann, da der Abstand zwischen der Seitenplatte 17, 18 und der Drehwelle 2 in dem Umfangsbereich des ersten Lagersegments 30 an der stromaufwärtigen Seite des ersten Lagersegments 30 relativ schmal bzw. klein ist, sichergestellt sein, dass eine ausreichende Menge von Schmieröl in dem Ölsumpf und dem ersten Lagersegment 30 zurückgehalten wird. Somit kann ein hoher Ölfilmdruck an dem ersten Lagersegment 30 gehalten werden.
Bezugnehmend auf 5 erfüllt bei dem Gleitlager 10 gemäß einer Ausführungsform eine Winkelposition θ des stromabwärtigen Endes des ersten Bereichs und des stromaufwärtigen Endes des zweiten Bereichs θ_TE - 0,25α ≤ θ ≤ θ_TE + 0,25α, wobei α ein Sektorwinkel eines zweiten Lagersegments 32 ist, das von der Vielzahl von Lagersegmenten 30, 32 am weitesten stromabwärts positioniert ist, und θ_TE eine Winkelposition eines hinteren Rands 32b des zweiten Lagersegments 32 ist. Bei dem zweiten Lagersegment 32 ist der vordere Rand 32a ein Rand, der sich an der stromaufwärtigen Seite befindet und der hintere Rand 32b ist ein Rand, der sich an der stromabwärtigen Seite befindet.
Bei der obigen Ausführungsform sind das stromabwärtige Ende des ersten Bereichs und das stromaufwärtigen Ende des zweiten Bereichs angrenzend an den hinteren Rand 32b des zweiten Lagersegments 32, das von der Vielzahl von Lagersegmenten 30, 32 am weitesten stromabwärts positioniert ist, angeordnet. Der Umfangsbereich des ersten Bereichs, wo der Zwischenraum zwischen der Seitenplatte 17, 18 und der Drehwelle 2 relativ schmal ist, deckt also hauptsächlich einen Bereich ab, der mit der Vielzahl von Lagersegmenten 30, 32 versehen ist und eine ausreichende Menge von Schmieröl, das in jedem Lagersegment 30, 32 zurückgehalten wird, ist sichergestellt. Zusätzlich beginnt der Umfangsbereich des zweiten Bereichs, wo der Zwischenraum zwischen der Seitenplatte 17, 18 und der Drehwelle 2 relativ groß ist, von um den hinteren Rand 32b des zweiten Lagersegments 32 herum. Dies ermöglicht dem Schmieröl von dem relativ großen bzw. weiten zweiten Zwischenraum 42 zwischen der Seitenplatte 17, 18 und der Drehwelle 2 an der unmittelbar stromabwärtigen Seite des zweiten Lagersegments 32 in den zweiten Bereich ausgetragen zu werden. Dadurch kann das Übertragungsöl effektiv reduziert sein.
Bei der in 3 bis 6 dargestellten Ausführungsform umfasst jede der Seitenplatten 17, 18 eine untere Halbseitenplatte 17B, 18B (ebenfalls einfach als ein unteres Halbteil bezeichnet), die den ersten Bereich bildet, wo der Abstand zwischen der Seitenplatte 17, 18 und der Drehwelle 2 ein konstanter erster Abstand (die Größe des ersten Zwischenraums 40) ist, und eine obere Halbseitenplatte 17A, 18A (ebenfalls einfach als ein oberes Halbteil bezeichnet), das den zweiten Bereich bildet, wo der Abstand zwischen der Seitenplatte 17, 18 und der Drehwelle 2 der zweite Zwischenraum 42 ist.
Bei der obigen Ausführungsform ist jede des Paars von Seitenplatten 17, 18 umfassend die obere Halbseitenplatte 17A, 18A und die untere Halbseitenplatte 17B, 18B hälftig unterteilt. Somit können die Herstellbarkeit und die Bearbeitbarkeit beim Anbringen von jeder Seitenplatte 17, 18 verbessert sein. Die jeweiligen Winkelbereiche, die durch die obere Halbseitenplatte 17A, 18A und die untere Halbseitenplatte 17B, 18B eingenommen werden, sind nicht besonders begrenzt. Beispielsweise kann die obere Halbseitenplatte 17A, 18A und die untere Halbseitenplatte 17B, 18B jeweils über einen Winkelbereich von 180° vorgesehen sein.
Jede der oberen Halbseitenplatte 17A, 18A und der unteren Halbseitenplatten 17B, 18B weist einen konstanten Abstand von der Drehwelle 2 auf, wobei sich der erste Zwischenraum 40 (erster Abstand) zwischen der oberen Halbseitenplatte 17A, 18A und der Drehwelle 2 von dem zweiten Zwischenraum 42 (zweiter Abstand) zwischen der unteren Halbseitenplatte 17B, 18B und der Drehwelle 2 unterscheidet. Da die untere Halbseitenplatte 17B, 18B, die den ersten Bereich bildet, und die obere Halbseitenplatte 17A, 18A, die den zweiten Bereich bildet, separat ausgebildet sind, können der erste Zwischenraum 40 und der zweite Zwischenraum 42, die unterschiedliche Abstände aufweisen, einfach eingestellt sein.
Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform ist bei jeder der Seitenplatten 17, 18 eine verbundene oder gebondete Oberfläche 50 zwischen der oberen Halbseitenplatte 17B, 18B und der unteren Halbseitenplatte 17A, 18A hinsichtlich einer horizontalen Oberfläche geneigt. In 5 ist ein Koordinatensystem, bei dem die X-Achse die horizontale Richtung und die Y-Achse die vertikale Richtung ist, dargestellt.
In dieser Figur weisen die untere Halbseitenplatte 17B, 18B und die obere Halbseitenplatte 17A, 18A jeweils eine Halbkreisform mit einem Mittenwinkel von 180° auf und die verbundene oder gebondete Oberfläche dazwischen ist hinsichtlich der X-Achse, die die horizontale Oberfläche repräsentiert, geneigt.
Dadurch kann die Flexibilität von jeweiligen Positionen von dem Lagersegment 30, 32, dem Ölsumpf und dem Zwischenraum 42, der den Lagerinnenraum mit dem Außenraum in Verbindung bringt, verbessert sein.
Ferner kann bei der obigen Ausführungsform, wenn jede der Seitenplatten 17, 18 so positioniert ist, dass sich ein stromaufwärtiger Abschnitt der unteren Halbseitenplatte 17B, 18B über einem stromabwärtigen Abschnitt davon befindet, ein Erweiterungsbereich des ersten Bereichs unmittelbar stromaufwärts von dem ersten Lagersegment 30 vergrößert sein, und ein Bereich, der einen Ölsumpf stromaufwärts von dem ersten Lagersegment 30 ausbildet, kann vergrößert sein. Demgegenüber kann ein Erweiterungsbereich des zweiten Bereichs bis unmittelbar stromabwärts von dem am weitesten stromabwärts liegenden Lager (zweites Lagersegment 32 in der Figur) vergrößert sein, so dass das Schmieröl von dem Zwischenraum 42 zwischen der Drehwelle 2 und der Seitenplatte 17, 18 an der unmittelbar stromabwärtigen Seite des am weitesten stromabwärts liegenden Lagers ausgetragen wird. Somit kann das Übertragungsöl effektiv reduziert sein.
Darüber hinaus kann bei der obigen Ausführungsform der Neigungswinkel β der verbundenen oder gebondeten Oberfläche 50 hinsichtlich der horizontalen Oberfläche (X-Achse in 5) 5° oder mehr 45° oder weniger betragen.
Auf diese Weise sind, wenn der Neigungswinkel β der verbundenen oder gebondeten Oberfläche 50 zwischen der oberen Halbseitenplatte 17A, 18A und der unteren Halbseitenplatte 17B, 18B innerhalb des obigen Bereichs eingestellt ist, der erste Bereich und der zweite Bereich geeignet angeordnet. Dadurch kann ein weiter bzw. großer Ölsumpfbereich an der stromaufwärtigen Seite des ersten Lagersegments 30 sichergestellt sein und der Austrag des Schmieröls an der unmittelbar stromabwärtigen Seite des am weitesten stromabwärts liegenden Lagers (zweites Lagersegment 32 in der Figur) sichergestellt sein und somit kann das Übertragungsöl effektiv reduziert sein.
Wie in 6 dargestellt sind bei einer Ausführungsform G₁ ≤ 0,01D und G₂ ≥ 0,02D erfüllt, wobei G₁ der Abstand (die Größe des ersten Zwischenraums 40) in dem ersten Bereich ist, G₂ der Abstand (die Größe des zweiten Zwischenraums 42) in dem zweiten Bereich ist und D ein Innendurchmesser der Seitenplatte 17, 18 ist. Der Innendurchmesser D der Seitenplatte 17, 18 ist ein Abstand zwischen einem Innenumfangsrand der Seitenplatte 17, 18, der die Drehwelle 2 umgibt, und der Mittelachse der Seitenplatte 17, 18.
Bei der obigen Ausführungsform kann, da der Abstand G₁ zwischen der Innenumfangsoberfläche der Seitenplatte 17, 18 und der Außenumfangsoberfläche der Drehwelle 2 in dem ersten Bereich und der Abstand G₂ zwischen der Innenumfangsoberfläche der Seitenplatte 17, 18 und der Außenumfangsoberfläche der Drehwelle 2 in dem zweiten Bereich innerhalb des obigen Bereichs eingestellt sind, der Ölsumpf effektiv ausgebildet sein und das Übertragungsöl ausgetragen werden.
Wie in 2 dargestellt weist bei einer Ausführungsform jede der Seitenplatten 17, 18 zumindest eine Öffnung 52 auf, die sich an einer Umfangsposition zwischen einem Paar von aneinander angrenzenden Lagersegmenten 30, 32 befindet, um das Schmieröl auszutragen. Beispielsweise erstreckt sich die Öffnung 52 entlang der Achse der Drehwelle 2, so dass sie den Lagerinnenraum mit dem Lageraußenraum in Kontakt miteinander bringt.
Bei der obigen Ausgestaltung kann, da das Schmieröl durch die Öffnung 52 zwischen den Lagersegmenten ausgetragen wird, eine Erhöhung des Drehwiderstandes der Drehwelle 2 aufgrund des Schmieröls, das zwischen den Lagersegmenten 30, 32 angesammelt ist, verhindert sein.
Wie oben beschrieben wird gemäß einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Übertragungsöl aktiv zu der Außenseite des Lagers in dem Umfangsbereich des zweiten Bereichs ausgetragen und der Ölsumpf ist in dem Umfangsbereich des ersten Bereichs ausgebildet. Das Schmieröl von diesem Ölsumpf strömt in den Zwischenraum zwischen dem ersten Lagersegment 30 und der Drehwelle 2 hinein und bildet einen Ölfilm. Dieser Ölfilm enthält somit kaum Blasen und hält den Ölfilmdruck an dem ersten Lagersegment 30 hoch. Somit kann eine geeignete Lastverteilung unter der Vielzahl von Lagersegmenten 30, 32 beibehalten sein und ein Auftreten von ungewöhnlichen Vibrationen des Gleitlagers 10 kann verhindert und die Lagerleistung kann verbessert sein.
Wie in 1 dargestellt kann das Gleitlager 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsformen bei einer Drehmaschine 1 umfassend einer Turbine wie beispielsweise eine Gasturbine, eine Dampfturbine (z.B. eine Dampfturbine einer Nuklearenergieanlage) und eine Turbine zum Antreiben einer Maschine, einer Windenergiemaschine wie beispielsweise einem Windturbinengenerator, einem Lüfter, einem Turbolader und einem Kompressor angewendet sein.
Die Drehmaschine 1 umfasst eine Drehwelle 2, die ausgestaltet ist, um drehend angetrieben zu werden, ein Lagergehäuse (nicht dargestellt), das die Drehwelle 2 aufnimmt, und das Gleitlager 10 zum Tragen der Drehwelle 2.
Diese Drehmaschine 1 umfasst das Gleitlager 10, das ein Auftreten von ungewöhnlichen Vibrationen verhindert, und eine exzellente Lagerleistung aufweist und hoch zuverlässig ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben im Detail beschrieben aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf begrenzt und vielfältige Änderungen und Modifikationen können eingesetzt sein.
Beispielsweise ist, während die oben beschriebenen Ausführungsformen in Verbindung mit dem Gleitlager 10, das die halbkreisförmigen Seitenplatten 17, 18 aufweist mit einem Mittenwinkel von 180°, beschrieben wurde, die Ausgestaltung der Seitenplatte 17, 18 nicht darauf begrenzt. Beispielsweise ist bei der in 7 dargestellten Ausführungsform die Seitenplatte hälftig in die obere Halbseitenplatte 17A, 18A mit einem Mittenwinkel von mehr als 180° und in die untere Halbseitenplatte 17B, 18B mit einem Mittenwinkel von weniger als 180° unterteilt. Alternativ ist bei der in 8 dargestellten Ausführungsform die Seitenplatte in drei Segmente umfassend die untere Halbseitenplatte 17B, 18B, die den ersten Bereich umfasst, die obere Halbseitenplatte 17A, 18A, die den zweiten Bereich umfasst, und eine andere Seitenplatte 17C, 18C, die weder den ersten Bereich noch den zweiten Bereich umfasst, unterteilt.
Beispielsweise soll ein Ausdruck einer relativen oder absoluten Anordnung wie beispielsweise „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „mittig“, „konzentrischen“ und „koaxial“ nicht so ausgelegt werden, dass er nur die Anordnung in einem strikt wörtlichen Sinne beschreibt, sondern auch einen Zustand umfassen, indem die Anordnung relativ durch eine Toleranz oder durch einen Winkel oder durch einen Abstand verschoben ist, wodurch dieselbe Funktion erreicht werden kann.
Beispielsweise soll ein Ausdruck eines gleichen Zustands wie beispielsweise „dasselbe“, „desgleichen“ und „einheitlich“ nicht so ausgelegt werden, dass er nur den Zustand beschreibt, indem die Merkmale strikt gleich sind, sondern auch einen Zustand umfassen, indem es eine Toleranz oder einen Unterschied gibt, der immer noch dieselbe Funktion erreichen kann.
Ferner soll beispielsweise ein Ausdruck einer Form wie beispielsweise eine „rechteckige Form“ oder eine „zylindrische Form“ nicht so ausgelegt werden, dass sie nur die strikt geometrische Form beschreibt, sondern auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeflachte Ecken innerhalb des Bereichs umfasst, in dem derselbe Effekt erreicht werden kann.
Demgegenüber ist ein Ausdruck wie beispielsweise „umfassen“, „mit“, „aufweisen“, „beinhalten“ und „bilden“ nicht dazu gedacht andere Komponenten auszuschließen.
Bezugszeichenliste

1: Drehmaschine
2: Drehwelle bzw. Rotorwelle
10: Gleitlager
12: oberer Halbtragring
13: unterer Halbtragring
17, 18: Halbseitenplatte
17A, 18A: obere Halbseitenplatte
17B, 18B: untere Halbseitenplatte
20, 21: Führungsblech bzw. Leitmetall
25, 26: erste Ölzufuhreinheit
27, 28: Ölzufuhreinheit
29: zweite Ölzufuhreinheit
30: erstes Lagersegment
32: zweites Lagersegment
34, 36: Übertragungsvermeidungsabschnitt
40: erster Zwischenraum bzw. Spalt
42: zweiter Zwischenraum bzw. Spalt
50: verbundene oder gebondete Oberfläche
52: Öffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4764486 B [0004]

Claims

Ein Gleit- oder Radiallager umfassend: einen Tragring, eine Vielzahl von Lagersegmenten, die an einer radial inneren Seite eines unteren Halbbereichs des Tragrings angeordnet und ausgestaltet sind, um eine Drehwelle von unten zu tragen, und ein Paar von Seitenplatten, die an beiden Seiten der Vielzahl von Lagersegmenten hinsichtlich einer Axialrichtung der Drehwelle angeordnet sind, wobei jede der Seitenplatten aufweist: einen ersten Bereich, der einen Umfangsbereich stromaufwärts von einem ersten Lagersegment, das von der Vielzahl von Lagersegmenten am weitesten stromaufwärts positioniert ist, umfasst, und einen zweiten Bereich, der stromaufwärts von dem ersten Bereich positioniert ist und einen größeren Abstand zwischen einer Innenumfangsoberfläche der Seitenplatte und einer Außenumfangsoberfläche der Drehwelle aufweist als der erste Bereich.
Das Gleit- oder Radiallager gemäß Anspruch 1 ferner aufweisend zumindest einen Übertragungsvermeidungsabschnitt, der an einer radial inneren Seite des Tragrings in einem Umfangsbereich des zweiten Bereichs angeordnet ist, der radial von dem Tragring nach innen vorsteht, und der ausgestaltet ist, um eine stromabwärtige Strömung eines Übertragungsöls zu vermeiden.
Das Gleit- oder Radiallager gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend zumindest eine erste Ölzufuhreinheit, die stromaufwärts von dem ersten Lagersegment in einem Umfangsbereich des ersten Bereichs angeordnet ist, um Schmieröl dem ersten Lagersegment zuzuführen.
Das Gleit- oder Radiallager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend eine zweite Ölzufuhreinheit, die stromabwärts von einem zweiten Lagersegment, das unter der Vielzahl von Lagersegment am weitesten stromabwärts positioniert ist, in einem Umfangsbereich des zweiten Bereichs angeordnet ist, um Schmieröl einer hinteren Randseite des zweiten Lagersegments zuzuführen.
Das Gleit- oder Radiallager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein stromabwärtiges Ende des ersten Bereichs stromabwärts von einem hinteren Rand des ersten Lagersegments positioniert ist.
Das Gleit- oder Radiallager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Winkelposition θ eines stromabwärtigen Endes des ersten Bereichs und ein stromaufwärtiges Ende des zweiten Bereichs θ_TE - 0,25α ≤ θ ≤ θ_TE + 0,25α erfüllt, wobei α ein Sektorwinkel eines zweiten Lagersegments ist, das von der Vielzahl von Lagersegmenten am weitesten stromabwärts positioniert ist, und θ_TE eine Winkelposition eines hinteren Rands des zweiten Lagersegments ist.
Das Gleit- oder Radiallager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jede der Seitenplatten ein den ersten Bereich bildendes unteres Halbteil, wo der Abstand ein konstanter erster Abstand ist, und ein den zweiten Bereich bildendes oberes Halbteil, wo der Abstand ein konstanter zweiter Abstand ist, umfasst.
Das Gleit- oder Radiallager gemäß Anspruch 7, wobei jede der Seitenplatten eine verbundene oder gebondete Oberfläche zwischen dem unteren Halbteil und dem oberen Halbteil aufweist und die verbundene oder gebondete Oberfläche hinsichtlich einer horizontalen Oberfläche geneigt ist.
Das Gleit- oder Radiallager gemäß Anspruch 8, wobei ein Neigungswinkel der verbundenen oder gebondeten Oberfläche hinsichtlich der horizontalen Oberfläche 5° oder mehr und 45° oder weniger beträgt.
Das Gleit- oder Radiallager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei G₁ ≤ 0,01D und G₂ ≥ 0,02D erfüllt ist, wobei G₁ der Abstand in dem ersten Bereich ist, G₂ der Abstand in dem zweiten Bereich ist, und D ein Innendurchmesser der Seitenplatten ist.
Das Gleit- oder Radiallager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jede der Seitenplatten zumindest eine Öffnung zum Austragen von Schmieröl aufweist, und die Öffnung sich an einer Umfangsposition zwischen einem Paar von aneinander angrenzenden Lagersegmenten der Vielzahl von Lagersegmenten befindet.
Eine Drehmaschine umfassend: das Gleitlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, und eine Drehwelle, die durch das Gleit- oder Radiallager getragen ist.