DE1525252B2 - Storage for vertical shafts - Google Patents
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Description
1 21 2
Große Maschinen mit senkrechter Welle, wie z. B. hend aus der Kombination eines hydrostatischen elektrische Wasserkraftgeneratoren, werden im allge- Axiallagers mit einem hydrodynamischen Axiallager, meinen auf hydrodynamisch geschmierten Axialla- bildet gemäß der Erfindung ein schwimmend angegern gelagert. Hydrodynamische Axiallager haben ordneter Spurring mit seiner unteren Stirnseite die zwar höhere Reibungsverluste als hydrostatische La- 5 Gegengleitfläche des hydrodynamischen Axiallagers ger, jedoch wendet man die letzteren bei großen Ma- und mit seiner oberen Stirnseite die Basis des hydroschinen normalerweise nicht an, da sie praktisch statischen Axiallagers. Bei normalem Betrieb, d. h., keine Notlaufeigenschaften haben, so daß es beim wenn also dem hydrostatischen Lager laufend Druck-Ausfall der Druckölversorgung sehr leicht zu einer öl zugeführt wird, trägt allein das hydrostatische Zerstörung des Lagers und zur Beschädigung der io Lager die Welle, so daß der Vorteil der geringen vom Lager getragenen Maschinenteile kommen kann. Reibungsverluste eines hydrostatischen AxiallagersLarge machines with a vertical shaft, such as B. starting from the combination of a hydrostatic electric hydropower generators, in general thrust bearing with a hydrodynamic thrust bearing, my on hydrodynamically lubricated Axialla- forms according to the invention a floating angegern stored. Hydrodynamic thrust bearings have the ordered track ring with their lower face higher friction losses than hydrostatic bearing 5 counter sliding surface of the hydrodynamic axial bearing ger, however, the latter is used for large machines and the base of the hydraulic machine with its upper face usually not because they are practically static thrust bearings. In normal operation, i. H., have no emergency running properties, so that if the hydrostatic bearing is running pressure failure the pressure oil supply is very easily fed to an oil, only carries the hydrostatic Destruction of the bearing and damage to the io bearing the shaft, so the advantage of low machine parts carried by the warehouse. Frictional losses of a hydrostatic axial bearing
Zur Herabsetzung der Reibungsverluste während voll ausgenutzt wird. Da die Reibung zwischen den des Betriebes eines hydrodynamischen Axiallagers Tragflächen des hydrostatischen Lagers wesentlich ist es bekannt, dieses mit einer durch Druckgas wirk- geringer ist als die Reibung zwischen den Tragflächen samen Traglagerentlastungsvorrichtung zu kombinie- 15 des hydrodynamischen Lagers, liegt der sowohl die ren. Die in der österreichischen Patentschrift 204 335 Gegengleitfläche des hydrodynamischen Axiallagers beschriebene Traglagerentlastungsvorrichtung be- als auch die Basis des hydrostatischen Axiallagers steht aus einem rotierenden Kolben in einem stehen- bildende Spurring durch Reibung gehalten auf den den Zylinder. Beide Teile sind gegenseitig abgedich- Tragflächen des hydrodynamischen Lagers auf, so tet. Durch Zuführung eines unter Druck stehenden 20 daß dieses nicht wirksam wird. Fällt jedoch in einem Gases in diesen Zylinder wird der Kolben und damit Schadensfall die Druckölversorgung des hydrostatidie zu lagernde Welle angehoben und somit das zur sehen Lagers aus, so steigt die Reibung an den Lauf-Lagerung der Welle dienende, ständig jedoch zusam- flächen des hydrostatischen Lagers so lange an, bis der men mit der Entlastungsvorrichtung wirksame hydro- Spurring vom Tragkopf der senkrechten Welle mitgedynamische Axiallager entlastet. Die Traglagerent- 25 nommen wird, was nach Überwindung der Haftreilastungsvorrichtung und das hydrodynamische Axial- bung des hydrodynamischen Axiallagers der Fall ist. lager sind in axialer Richtung gesehen untereinander Bei rotierendem Spurring entsteht aber auf der Tragangeordnet, sie haben aber jeweils eine eigene Trag- fläche des hydrodynamischen Lagers ein tragfähiger konstruktion, die für die Übertragung der Gesamtlast Schmierfilm, auf dem die Maschine auslaufen kann, ausgelegt ist. 30 Das hydrodynamische Lager tritt also jetzt automa-To reduce frictional losses while being fully utilized. Since the friction between the the operation of a hydrodynamic axial bearing bearing surfaces of the hydrostatic bearing is essential it is known that this with a pressure acting by compressed gas is less than the friction between the wings The same support bearing relief device to combine 15 of the hydrodynamic bearing, both the Ren. The in Austrian patent 204 335 mating sliding surface of the hydrodynamic axial bearing Load bearing relief device described as well as the base of the hydrostatic thrust bearing stands from a rotating piston in a stand-forming track ring held by friction on the the cylinder. Both parts are mutually sealed tet. By supplying a pressurized 20 that this does not take effect. However, falls in one Gas in this cylinder becomes the piston and thus the pressure oil supply of the hydrostatidie in the event of damage If the shaft to be supported is raised and thus the bearing to be seen, the friction on the barrel bearing increases serving the shaft, but constantly coexisting surfaces of the hydrostatic bearing until the men with the relief device effective hydro-track ring from the support head of the vertical shaft mitgedynamische Axial bearing relieved. The support bearing is removed, what after overcoming the static release load device and the hydrodynamic axial exercise of the hydrodynamic axial bearing is the case. bearings are arranged one below the other as seen in the axial direction. however, they each have their own wing of the hydrodynamic bearing a load-bearing one construction, which is responsible for the transfer of the total load of the lubricating film on which the machine can leak, is designed. 30 So the hydrodynamic bearing now occurs automatically
Weiterhin ist es bereits bekannt, zur Lagerung für tisch in Tätigkeit. Eine Zerstörung des hydrostati-Furthermore, it is already known for storage for table in action. A destruction of the hydrostatic
senkrechte Wellen ein hydrodynamisches und ein sehen Lagers wird dadurch vermieden. Diese Ausbil-vertical waves a hydrodynamic and a see bearing is avoided. This training
hydrostatisches Lager zu kombinieren, indem man dung der Lagerung gemäß der Erfindung ist äußerstCombining hydrostatic bearing by manure the bearing according to the invention is extremely
sie radial nebeneinanderlegt. Bei dieser bekannten raumsparend und bedeutet, da das hydrodynamischeplaced them radially next to each other. With this known space-saving and means that the hydrodynamic
Lagerung sind beide Lager so ausgelegt, daß jedes 35 Lager allein als Notlauflager bemessen ist, keinenStorage, both camps are designed so that each bearing is dimensioned as an emergency bearing alone, none
in Dauerbetrieb die Welle tragen kann. Eine solche großen zusätzlichen Aufwand. Es werden jeweils diecan carry the shaft in continuous operation. Such a huge additional expense. The
Auslegung ist räumlich und kostenmäßig sehr auf- guten Eigenschaften beider Lagerarten (sehr geringeDesign is spatially and cost-wise very good properties of both types of bearing (very low
wendig. Reibung und geringe Lagerverluste und die Notlauf-agile. Friction and low bearing losses and the emergency running
Um ein hydrostatisches Lager mit Notlaufeigen- fähigkeit) unter Vermeidung ihrer Nachteile ausge-In order to have a hydrostatic bearing with emergency running capability, while avoiding its disadvantages
schaften zu versehen, ist es bereits bekannt, dieses mit 40 nutzt. Außerdem ist die erfindungsgemäß ausgebil-it is already known to use this with 40. In addition, the inventively trained
einem Rollenlager zu kombinieren, das während des dete Lagerung fähig, größte Lagerkräfte aufzuneh-to combine a roller bearing that is able to withstand the greatest bearing forces during the dete storage.
normalen Betriebes durch einen Stift überbrückt ist. men und daher mit Vorteil als Lager großer elektri-normal operation is bridged by a pin. and therefore with advantage as a warehouse for large electrical
Fällt nun die Druckölförderung für das hydrostati- scher Wasserkraftgeneratoren mit senkrechter WelleNow the pressure oil supply for the hydrostatic hydropower generators with vertical shaft drops
sehe Lager aus, so wird durch die erhöhte Reibung geeignet.if the bearing looks like it is suitable due to the increased friction.
zwischen dem Spurring des hydrostatischen Lagers 45 In Durchführung des Erfindungsgedankens ist esbetween the track ring of the hydrostatic bearing 45 In carrying out the inventive concept, it is
und seinem Gegenring die Beanspruchung des Stiftes vorteilhaft, das Drucköl dem hydrostatischen Axial-and its counter ring, the stress on the pin is advantageous, the pressure oil to the hydrostatic axial
so groß, daß dieser zerbricht. Dadurch wird das RoI- lager über den normalerweise stillstehenden Spurringso big that it breaks. As a result, the roller bearing is placed over the normally stationary track ring
lenlager freigegeben, auf dem dann die Maschine aus- zuzuführen, wobei die Einrichtung zur Druckölzu-bearing released, on which the machine can then be carried out, whereby the device for pressure oil supply
laufen kann. Diese bekannte Einrichtung hat aller- führung so ausgebildet ist, daß sie bei Fortfall descan run. This known device is designed in such a way that if the
dings den Nachteil, daß sie jeweils nur für einen Not- 5° Öldruckes eine Rotation des Spurringes zuläßt. Diesdings the disadvantage that it only allows a rotation of the track ring for an emergency 5 ° oil pressure. this
fall betriebsbereit ist, da der Stift nach seiner Zer- kann z. B. dadurch geschehen, daß der Anpreßdruckcase is ready for use because the pen can after its Zer- z. B. happen that the contact pressure
störung jedesmal wieder erneuert werden muß, damit der Dichtungen zwischen der Druckölzuführung undmalfunction must be renewed every time so that the seals between the pressure oil supply and
das Lager in gleicher Weise wie zuvor betrieben wer- dem Spurring hauptsächlich durch den Druck desthe bearing in the same way as before are operated mainly by the pressure of the track ring
den kann. Außerdem können Rollenlager nur ver- zugeführten Öles hervorgerufen wird, so daß bei Aus-can. In addition, roller bearings can only be produced by supplied oil, so that when
hältnismäßig geringe Lagerkräfte aufnehmen, wo- 55 fall des Öldruckes die Dichtungen nicht mehr gegenAbsorb relatively low bearing forces, in which case the seals no longer counteract the oil pressure
durch die Einsatzmöglichkeit der bekannten Lager- den Spurring gepreßt werden und diesen somit nichtDue to the possibility of using the known bearing the track ring are pressed and thus not
anordnung beschränkt ist. am Rotieren hindern.arrangement is limited. prevent it from rotating.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagerung Im folgenden sei die Erfindung durch die in F i g. 1 für senkrechte Wellen, die aus der Kombination eines und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erhydrostatischen Axiallagers mit einem hydrodyna- 60 läutert.The present invention relates to a bearing. In the following, the invention is represented by the steps shown in FIG. 1 for vertical shafts, which result from the combination of one and two illustrated embodiments in more detail erydrostatic Axial bearing with a hydrodynamic 60 refined.
mischen Axiallager derart besteht, daß während des Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine gemäß dermix thrust bearing is such that during Fig. 1 shows a section through a according to the
normalen Betriebes das hydrostatische Lager allein Erfindung ausgebildete Lagerung einer senkrechtennormal operation the hydrostatic bearing alone invention trained storage of a vertical
wirksam ist und daß das hydrodynamische Lager nur Welle;is effective and that the hydrodynamic bearing only shaft;
in Notfällen bei Versagen des hydrostatischen Lagers FiR. 2 zeigt ebenfalls im Schnitt eine besonderein emergencies in the event of failure of the hydrostatic bearing FiR. 2 also shows a special section in section
wirksam wird. Dies mit einer möglichst einfachen, 65 Ausbildung der Druckölzuführung zu dem Spurring,takes effect. This with the simplest possible design of the pressure oil supply to the track ring,
raumsparenden Konstruktion zu verwirklichen, ist Zur Lagerung der senkrechten Welle 1 trägt dieseTo realize a space-saving construction is To support the vertical shaft 1 this carries
Aufgabe der vorliegenden Erfindung. den Tragkopf 2, der mit ihr zusammen rotiert. AufObject of the present invention. the carrying head 2, which rotates together with her. on
Bei einer Lagerung für senkrechte Wellen, beste- dem Tragkopf 2 sind die konzentrisch liegendenIn the case of a mounting for vertical shafts, the existing support head 2 are concentric
Ringe 3 und 4 befestigt, welche die Laufflächen des hydrostatischen Axiallagers 5 bilden. Als Basis des hydrostatischen Axiallagers 5 dient der Spurring 6, der zwei den Ringen 4 und 5 gegenüberstehende Ringe 7 und 8 trägt. An mehreren längs des Umfanges verteilten Stellen sind im Spurring 6 Bohrungen 9 angeordnet, die zu der inneren Druckölkammer 10 des hydrostatischen Axiallagers führen. Durch diese Bohrungen 9 wird das Drucköl dem hydrostatischen Axiallager 5 zugeführt.Rings 3 and 4 attached, which form the running surfaces of the hydrostatic axial bearing 5. As the basis of the hydrostatic axial bearing 5 is used by the track ring 6, the two opposite the rings 4 and 5 Wears rings 7 and 8. At several points distributed along the circumference there are 6 bores 9 in the track ring arranged, which lead to the inner pressure oil chamber 10 of the hydrostatic thrust bearing. Through this The pressure oil is fed to the hydrostatic axial bearing 5 through holes 9.
Im normalen Betrieb der Maschine wird die Welle 1 allein durch das hydrostatische Axiallager 5 getragen. Der Spurring 6 liegt dabei, durch die Reibung gehalten, auf dem mit fest angearbeiteten Keilflächen 11 versehenen Ring 12 auf, der die Basis eines hydrodynamischen Axiallagers 13 bildet. Dieses hydrodynamische Axiallager 13 dient lediglich als Notlauflager. Es soll nur das Auslaufen der Maschine ermöglichen, so daß es entsprechend klein bemessen werden kann.During normal operation of the machine, the shaft 1 is driven solely by the hydrostatic axial bearing 5 carried. The track ring 6 is held by the friction, on the firmly attached wedge surfaces 11 provided ring 12, which forms the basis of a hydrodynamic axial bearing 13. This hydrodynamic Axial bearing 13 serves only as an emergency bearing. It's just supposed to run out of the machine allow so that it can be made correspondingly small.
Die Notlauffläche des als Mehrflächengleitlager ausgebildeten hydrodynamischen Axiallagers 13 ist mit einer Schicht aus Lagermetall oder aus Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften beschichtet. Damit während des normalen Betriebes der Spurring 6 besser auf den Keilflächen 11 des hydrodynamischen Axiallagers 13 aufliegen kann, läuft jede Keilfläche 11 zu einer Tragfläche 14 aus, die parallel zu der Oberfläche des Spurringes 6 verläuft.The emergency running surface of the hydrodynamic axial bearing 13 designed as a multi-surface sliding bearing is coated with a layer of bearing metal or plastic with good sliding properties. With it during the normal operation of the track ring 6 better on the wedge surfaces 11 of the hydrodynamic axial bearing 13 can rest, each wedge surface 11 runs out to a support surface 14 which is parallel to the surface of the track ring 6 runs.
Fällt durch einen Schadensfall die Versorgung des hydrostatischen Axiallagers 5 mit Drucköl aus, so steigt die Reibung an den Laufflächen des hydrostatischen Axiallagers 5 zwischen den Ring 3 und 8 bzw. 4 und 7 so lange an, bis der Spurring 6 vom Tragkopf 2 mitgenommen wird. Hierdurch entsteht an den Keilflächen 11 des hydrodynamischen Axiallagers 13 ein hydrodynamischer Schmierfilm, auf dem die Maschine auslaufen kann.If the supply of the hydrostatic axial bearing 5 with pressure oil fails due to damage, so the friction increases on the running surfaces of the hydrostatic axial bearing 5 between the ring 3 and 8 or 4 and 7 until the track ring 6 is taken along by the support head 2. This creates on the wedge surfaces 11 of the hydrodynamic axial bearing 13 is a hydrodynamic lubricating film on which the machine can leak.
Da der Spurring 6 während des Auslaufens der Maschine rotiert, ist die Druckölzuführung zu den Bohrungen 9 so ausgebildet, daß der Spurring 6 nicht am Rotieren gehindert wird. Eine derartige Druckölzuführung ist in F i g. 2 dargestellt. Die Endteile 15 der Druckölleitung bilden den Zylinder 16, in dem der Kolben 17 beweglich angeordnet ist. Der Kolben 17 trägt den Dichtungsteil 18, der die Dichtung 19 an die Stirnwand des Spurringes 6 anpreßt. Wird nun den Bohrungen 9 des Spurringes durch die Bohrung 20 der Druckölzuleitung und die Bohrung 21 des Kolbens 17 Drucköl zugeleitet, so drückt dieses gleichzeitig auf die Stirnfläche 22 des Kolbens 17 und preßt die Dichtung 19 fest an den stillstehenden Spurring 6 an.Since the track ring 6 rotates while the machine is coasting, the pressure oil supply to the Bores 9 formed so that the track ring 6 is not prevented from rotating. Such a pressure oil supply is in Fig. 2 shown. The end parts 15 of the pressure oil line form the cylinder 16 in which the piston 17 is movably arranged. The piston 17 carries the sealing part 18, which the seal 19 presses against the end wall of the track ring 6. Now the holes 9 of the track ring through the hole 20 of the pressure oil supply line and the bore 21 of the piston 17 supplied pressure oil, so this presses at the same time on the end face 22 of the piston 17 and presses the seal 19 firmly against the stationary track ring 6 at.
Fällt der Öldruck in einem Schadensfall weg, so entfällt der hauptsächliche Anpreßdruck der Dichtungen
19. Es bleibt lediglich ein geringer durch die Feder 23 ausgeübter Druck, der ein Abheben der
Dichtungen 19 von der Stirnwand des Spurringes 6 vermeiden soll. Dieser Druck hindert jedoch den
Spurring 6 nicht an der Rotation; außerdem kann der Dichtteil 18 so ausgebildet sein, daß beim Rotieren
des Spurringes 6 ein hydrodynamischer Schmierfilm zwischen dem Spurring 6 und dem Dichtungsteil
entsteht.
Im Spurring 6 sind weiterhin radial durchgehende Bohrungen 24 angeordnet, welche im Fall der Rotation
des Spurringes 6 nach Art einer Zentrifugalpumpe das im Ölraum 25 stehende Öl umwälzen, so
daß während des Auslaufens der Maschine eine übermäßige Erwärmung des den Schmierfilm des hydrodynamischen
Axiallagers 13 bildenden Öls vermieden wird.If the oil pressure falls away in the event of damage, the main contact pressure of the seals 19 does not apply. All that remains is a lower pressure exerted by the spring 23, which is intended to prevent the seals 19 from lifting off the end wall of the track ring 6. However, this pressure does not prevent the track ring 6 from rotating; In addition, the sealing part 18 can be designed so that when the track ring 6 rotates, a hydrodynamic lubricating film is created between the track ring 6 and the sealing part.
In the track ring 6 there are also radially through bores 24 which, in the event of the track ring 6 rotating like a centrifugal pump, circulate the oil in the oil chamber 25, so that the oil forming the lubricating film of the hydrodynamic axial bearing 13 is excessively heated while the machine is running down is avoided.
Wenn die Maschine mit Hilfe des hydrodynamischen Axiallagers 13 ausgelaufen ist, so ist vor einer erneuten Inbetriebnahme darauf zu achten, daß die Druckölzuführungen 15 genau vor den Öffnungen der Bohrungen 9 im Spurring 6 stehen. Zur Erleichterung der Ausrichtung des Spurringes 6 kann dieser mit entsprechenden Einstellmarkierungen versehen sein.If the machine has run down with the help of the hydrodynamic axial bearing 13, then there is a When starting up again, make sure that the pressure oil supply lines 15 are exactly in front of the openings of the holes 9 in the track ring 6 are. To facilitate the alignment of the track ring 6 this can be provided with appropriate setting markings.
Es empfiehlt sich weiterhin, den Ring 12, der die Basis des hydrodynamischen Axiallagers 13 bildet, federnd oder gelenkig zu lagern, damit durch Fertigungstoleranzen entstehende Ungenauigkeiten bei der Montage ausgeglichen werden können.It is also advisable to use the ring 12, which forms the basis of the hydrodynamic axial bearing 13, to be resilient or articulated so that inaccuracies caused by manufacturing tolerances in the Assembly can be compensated.
Claims (5)
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