DE2154217C2 - Kippsegment-Radialgleitlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kippsegment-Radialgleitlager für liegende Wellen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Kippsegmentlager ist aus der SE-PS 546 bekannt. Bei diesem bekannten Lager sind vier in der unteren Hälfte des Lagergehäuses angeordnete Kippsegmente vorgesehen, die jeweils als einteilige massive Körper ausgebildet sind und in ihrem, in Wellendrehrichtung gesehen, vorderen Teil radial verlaufende Schmiermittelzuleitungskanäle aufweisen, durch welche aus einem am Lagerumfang verlaufenden Speisekanal Schmiermittel zur Gleitfläche zugeführt wird.

Bisher war es nur unter Schwierigkeiten möglich, Kippsegmentlager für Wellen verhältnismäßig großen Durchmessers und hohe Drehzahlen einzusetzen, wie sie bei Turbogeneratoren und ähnlichen Maschinen auftreten, da dann eine zu starke Erwärmung der Gleitflächen im Betrieb auftritt. Diese starke Erwärmung der Gleitiiächen bekannter Kippsegmentlager bei höheren Drehzahlen und höheren Belastungen erzeugt ein starkes Temperaturgefälle über der radialen Dicke der Kippsegmente, das zum Verzug der Kippsegmente führen kann, was wiederum eine Beeinträchtigung des Schmierfilms und eine noch stärkere Erwärmung im Mittelbereich der Gleitfläche nach sich zieht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kippsegment-Radialgleitlager für schwerbelastete, schnell umlaufende Wellen großen Durchmessers, beispielsweise für Turbogeneratoren, auszubilden, wobei die Anordnung so getroffen werden soll, daß eine Überhitzung des Lagers und dadurch bedingte Verformungen der Kippsegmente sicher vermieden werden. ίο Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Lager sind die den stark belasteten Teil des Lagers bildenden, in der unteren

is Gehäusehälfte angeordneten Kippsegmente jeweils in einen Gleitflächenteil und einen diesen tragenden bzw. im Lagergehäuse abstützenden Stützteil unterteilt, wobei der Gleitflächenteil eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der Stützteil aufweist Zwischen dem Stützteil und dem Gleitflächenteil sind etwa in Umfangsrichtung verlaufende Kühlkanäle gebildet Außerdem ist durch die Ausbildung der Schmiermittelversorgungseinrichtung ein in Wellendrehrichtung durch das Lager hindurchverlaufender Schmier- bzw. Kühlmittelkreislauf gebildei, der von einem in der oberen Lagergehäusehälfte in das Lager einmündenden Einlaß bis zu einem in Wellendrehrichtung hinter dem letzten Kippsegment angeordneten Auslaß verläuft und einen zwischen dem Einla3 und dem ersten Kippsegment verlaufenden Zulaufkanal in Form einer Vertiefung der Gleitfläche im oberen Teil des Lagers sowie auch die Kühlkanäle der Kippsegmente enthält.

infolge der Ausbildung der Kippsegmente des erfindungsgemäßen Lagers wird erreicht, daß an den Gleitflächen entstehende Reibungswärme aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit des Gleitflächenteils der Kippsegmente schnell abgeleitet und auf das durch die Kühlkanäle strömende Kühlmittel übertragen wird, ohne daß sich der schlechter wärmeleitfähige Stützteil wesentlich erwärmt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Aus der DE-AS 11 72 483 ist es zwar bereits an sich bekannt, bei einem als Kippsegmentlager ausgebildeten Axialgleitlager die Kippsegmente jeweils aus einer Gleitplatte und einer diese abstützenden Tragplatten zusammenzusetzen und zwischen Tragplatte und Gleitplatte von Schmiermittel durchströmte Kühlkanäle vorzusehen, jedoch liegen bei einem Axiallager gegenüber einem Radiallager für liegende Wellen die Verhältnisse insofern anders, als ein Axiallager über seinen gesamten Umfang im wesentlichen gleichmäßig belastet ist, während bei einem Radiallager für liegende Wellen das Lager einseitig, r.ämlich in seiner unteren Lagerhälfte stark belastet und in seiner oberen Hälfte kaum belastet ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in schematischem Querschnitt ein Kippsegment-Radialgleitlager nach der Erfindung, und

F i g. 2 ebenfalls in schematischem Querschnitt eine

abgewandelte Ausführungsform eines solchen Lagers.

Das in F i g. 1 dargestellte, eine Welle 12 lagernde

b5 Kippsegmentlager weist ein etwa zylindrisches Lagergehäuse 14 und vier Kippsegmente 16,17,18 und 19 mit jeweils einer Gleitfläche 20 auf, welch letztere durch eine Lagerwerkstoffschicht gebildet ist. Von den vier

Kippsegmenten sind die beiden Kippsegmente 16 und 17 in der oberen Hälfte und die beiden Kippsegmente 18 und 19 in der unteren Hälfte des Lagergehäuses 14 angeordnet.

Die beiden in der unteren Gehäusehälfte angeordneten Kippsegmente 18 und 19 bestehen jeweils aus einem die Gleitfläche 20 bildenden Gleit.lächenteil 23 und einem diesen im Lagergehäuse 14 abstauenden Stützteil 22, wobei der Gleitflächenteil 23 eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der zugehörige Stützteil 22 hat, indem beispielsweise der Gleitflächenteil 23 im wesentlichen aus Kupfer und der Siützteil 22 aus Stahl besteht. In den unteren Kippsegmenten 18 und 19 sind jeweils Kühlkanäle 24 gebildet, die jeweils mindestens teilweise von dem besser wärmeleitfähigen Gleitflächenteil 23 begrenzt sind. Beispielsweise können diese Kühlkanäle 24 durch Nuten in der Unterseite des Gleitflächenteils gebildet sein, die durch den Stützteil abgedeckt sind.

Zur Schmierung und Kühlung wird ein Schmiermittel, normalerweise öl, durch das Kippsegmentlager hindurchgeleitet. Dieses von einer Pumpe 26 zugeführte Schmiermittel tritt über einen im Lagergehäuse gebildeten Einlaßkanal 28 und eine Einlaßöffnung 30 in das Lager ein. Die Einlaßöffnung 30 befindet sich zweckmäßigerweise zwischen den beiden oberen Kippsegmenten 16 und 17.

Der Strömungsweg des Schmiermittels sowie die Wellendrehrichtung sind in der Zeichnung durch Pfeile dargestellt. Durch die Einlaßöffnung 30 in das Lager eintretendes Schmiermittel wird von der umlaufenden Welle 12 mitgenommen und durch einen in dem in Drehrichtung auf die Einlaßöffnung 30 folgenden oberen Kippsegment 16 in Form einer Gleitflächenvcrtiefung gebildeten Zulaufkanal 32 in die untere Hälfte des Lagers befördert, wo es teilweise auf den Gleitflächen der unteren Kippsegmente 18 und 19 einen dünnen Schmierfilm bildet und teilweise durch die Kühlkanäle 24 dieser Kippsegmente 18 und 19 hindurchströmt. Natürlich ist im Betrieb der gesamte freie Raum des Kippsegmentlagers mit Schmiermittel gefüllt, wobei aber zwischen der Einlaßöffnung 30 und einer in Drehrichtung auf das letzte untere Kippsegment 19 folgenden Auslaßöffnung 34 stets eine ausgeprägte Strömung durch den Zulaufkanal 32 und die Kühlkanäle 24 aufrechterhalten wird.

Die den Zulaufkanal 32 bildende Nut in der Gleitfläche des Kippsegments 16 kann in Wellendrehrichtung eine gleichmäßige Tiefe oder eine keilförmig größer werdende Tiefe haben. Das in Wellendrehrichtung vor der Einlaßöffnung 30 liegende obere Kippsegment 17 hat keine Vertiefungen in seiner Gleitfläche und bildet daher eine Strömungssperre, so daß das Schmiermittel nur in unbedeutender Menge zwischen der Auslaßöffnung 34 und der Einlaßöffnung 30 rezirkulieren kann. Das durch die Kühlkanäle 24 der unteren Kippsegmente 18 und 19 hindurchströmende Schmiermittel kühlt diese stark belasteten Kippsegmente, so daß die an den Gleitflächen auftretende Temperatur auf einen annehmbaren Wert reduziert und auQerdem das Temperaturgefälle über der Dicke dieser Kippsegmente klein gehalten wird.

Bei einem praktisch ausgeführten Kippsegmentlager nach Fig. 1 betrug der Innendurchmesser 483 mm und die Länge der Kippsegmente 400 mm. Tiefe und Breite des Zulaufkanals 32 betrugen 7,6 mm bzw. 147 mm und das Nennmaß des radialen Spiels zwischen Welle und Gleitflächen 0,48 mm. Bei einer Lagerbelastung von 29 250kp, was einem Druck von 15 kp/em² entspricht, wurden bei Wellendrehzahlen bis zu 3600 U/min Gleitflächentemperaturen der unteren Kippsegmente von max. 80° C gemessen.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen nach F i g. 1 darin, daß in der oberen Lagerhälfte anstelle zweier Kippsegmente ein feststehendes, durch die Welle im wesentlichen unbelastetes Lagerschalenteil 36 angeordnet ist, in dessen Gleitfläche eine Nut 32 für die Schmiermittelzirkulation gebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel tritt das Schmiermittel durch eine gegenüber der horizontalen Mittelebene des Lagers um 45° versetzte Einlaßöffnung 30 ein und strömt sodann durch die Nut 32 des Lagerschalenteils 36 und die Kühlkanäle 24 der unteren Kippsegmente 18 und 19 zur Auslaßöffnung 34. Unmittelbar hinter der Auslaßöffnung 34 ist ein Ölabstreifer 38 angeordnet, der die Rezirkulation des Schmiermittels innerhalb des Lagers auf ein Minimum herabsetzt. Dieser Ölabstreifer 38 ist mit einer Lagerwerkstoffschicht 39 versehen, die nur einen kleinen Abstand von beispielsweise 0,5 mm von der Welle hat.

Versuche haben gezeigt, daß mit der Ausführungsform nach F i g. 2 gegenüber derjenigen nach F i g. 1 noch um etwa 10°C niedrigere Betriebstemperaturen und eine Verringerung der Lagerverluste um etwa 55% erreicht werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kippsegment-Radialgleitlager für liegende Wellen mit mindestens zwei in der unteren Hälfte eines Lagergehäuses angeordneten, jeweils einen Abschnitt der Gleitfläche bildenden Kippsegmenten und mit einer Schmiermittelversorgungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippsegmente (18, 19) jeweils einen die Gleitfläche (20) bildenden Gleitflächenanteil (23) und einen diesen im Lagergehäuse (14) abstützenden Stützteil (22) aufweisen, daß weiter zwischen dem Gleitflächenteil und dem Stützteil etwa in Umfangsrichtung verlaufende Kühlkanäle (24) gebildet sind und der Gleitflächenteil eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der Stützteil hat und daß die Schmiermittelversorgungseinrichtung einen in der oberen Lagergehäusehälfte in das Lager einmündenden Einlaß (30) und einen in Wellendrehrichtung zwischen dem Einlaß und dem ersten Kippsegment (18) verlaufenden, auch mit den Kühlkanälen in Verbindung stehenden Zulaufkanal (32) in Form einer Gleitflächenvertiefung im oberen Teil (16) des Lagers sowie einen in Wellendrehrichtung hinter dem letzten Kippsegment (19) angeordneten Auslaß (34) aufweist

2. Kippsegment-Radialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützteil (22) der Kippsegmente (18,19) im wesentlichen aus Stahl und der Gleitflächenteil (23) im wesentlichen aus Kupfer besteht.

3. Kippsegment-Radialgleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Lagers mindestens zwei weitere, jedoch einteilige Kippsegmente (16,17) angeordnet sind, die im wesentlichen aus Stahl bestehen.

4. Kippsegment-Radialgleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Lagers ein feststehendes, durch die Welle im wesentlichen unbelastetes Lagerschalenteil (36) angeordnet ist.