DE2413020A1

DE2413020A1 - Axialgleitlager fuer eine rotierende welle, insbesondere fuer gasturbinen

Info

Publication number: DE2413020A1
Application number: DE2413020A
Authority: DE
Inventors: James T Kovach; Antoni Paluszny
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1973-04-02
Filing date: 1974-03-19
Publication date: 1974-10-10
Also published as: GB1430529A; US3841720A; CA1001197A

Description

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Betreff
			Patentanmeldung

Axialgleitlager für eine rotierende Welle, insbesondere für Gasturbinen

Die Erfindung betrifft ein Axialgleitlager für eine rotierende Welle, insbesondere für Gasturbinen, wobei das zu lagernde, rotierende Maschinenteil mit einer Lagerscheibe versehen ist, die an eine feststehende Axialscheibe anstößt.

Es sind Axialgleitlager dieser Art bekannt, bei denen jedoch eine relativ geringe Belastbarkeit besteht.

Dem gegenüber ist es das Ziel der Erfindung, ein Axialgleitlager vorzuschlagen, das eine erhöhte Belastbarkeit aufweist, einfach in der Konstruktion und· verläßlich im Betrieb ist.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die Axialscheibe eine Axialbohrung aufweist, durch die ein Schmiermittel über in der Lagerscheibe radial verlaufende Kanäle öffnungen in der Lagerscheibe zuführbar ist, wobei der Austritt des Schmiermittels zwischen einem an der Axialscheibe befindlichen

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Lagerring und einem Bereich der Axialscheibe erfolgt, der mit Spiralnuten versehen ist, die mit der Axialbohrung in Verbindung stehen.

Erfindungsgemäß kann es sich dabei bei den Spiralnuten um solche in Form von logarithmischen Spiralen handeln.

Weiterhin kann die Lagerscheibe mit dem Lagerring sowie die Axialscheibe eben ausgebildet sein.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Axialscheibe mit einem zentrisch zur Axialbohrung liegenden Kugelabschnitt versehen ist, wobei dieser Kugelabschnitt in einer entsprechend geformten Ausnehmung in einem Befestigungsteil gelagert ist. Auch kann dem Lagerring eine entsprechend geformte Lagerfläche auf der Lagerscheibe entsprechen.

Die Erfindung wird näher erläutert anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführun gsb eispiel s.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungs gemäße Anordnung; Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Anordnung nach Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Anordnung nach Fig. 1.

In den Figuren ist mit 11 ein Lager insgesamt bezeichnet. Es besteht aus zwei Hauptkomponenten. Die erste Komponente ist eine Lagerscheibe 12, die um eine Achse 13 drehbar ist. Die zweite Komponente ist eine nicht drehbare Axialscheibe 14.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Lagers 11 ist ein Kugelabschnitt 16 zwischen der Axialscheibe 14 und einem Befestigungsteil 17 angeordnet. Der Kugelabschnitt 16 enthält somit Mittel, die dafür sorgen, daß sich die Anordnung auch dann aneinander anpaßt, wenn die einzelnen Teile nicht genau fluchten und die Lager scheibe 12 zur Axialscheibe 14 etwas versetzt ist. Die Axialscheibe 14 ist an dem Befestigungsteil 17 durch Bolzen 18 befestigt, die eine begrenzte Bewegung des feststehenden Teiles um die Kugelfläche erlauben, jedoch eine Drehung um die Achse 13 verhindern.

Die Lagerscheibe 12 ist im Querschnitt T-förmig gestaltet, wie aus der Fig. 1 hervorgeht. Sie ist durch einen Gewindeteil 19 mit einem Maschinenteil 20 verbunden; dieses Maschinenteil kann beispielsweise der Turbinenrotor sein. Die Lager scheibe 12, die der Axialscheibe 14 zugewandt ist, ist eben ausgeführt und besitzt eine Vielzahl von öffnungen 23, die in einem festgelegten radialen Abstand von der Achse 13 angeordnet sind. Die Öffnungen sind mit einer Axialbohrung 24 durch Kanäle 26 verbunden. Stopfen 27 schließen die äußeren Enden der Kanäle 26 ab.

Die nicht drehbare Axialscheibe 14 besitzt eine im ganzen kreisförmige Tragplatte 28 von einem Durchmesser, der etwa gleich ist dem der Lager scheibe 12. Eine Ringnut 29 befindet sich in der Tragplatte 28, wobei diese Riignut einen gewissen Abstand von dem äußeren Umfang der Tragplatte 28 besitzt. Einzelheiten gehen aus den Figuren 1 und 2 hervor. Von der Ringnut 29 nach innen erstreckt sich eine Vielzahl von Spiralnuten 31. Wenn die Oberfläche sowie die Tragplatte 28 eben ausgeführt sind, empfiehlt es sich, die Spiralnuten 31 als logarithmische Spiralen auszuführen. Die Spiralnuten 31 enden in Radien 32, die einen gewissen Abstand von der Achse 13 besitzen; sie haben auch einen Abstand von der Axialbohrung 33, die eine Fortsetzung der Axialbohrung 24 durch die Axialscheibe 14 und das Befestigungsteil 17 darstellt.

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Wie insbesondere aus der Fig. 1 hervorgeht, sind die öffnungen 23 so angeordnet, daß sie Verbindung mit der Ringnut 29 der Axialscheibe 14 haben.

Bei der Verwendung der Anordnung in Gasturbinen empfiehlt es sich, die Axialscheibe aus einem Material zu fertigen, das einen geringen thermischen Ausdehungskoeffizienten besitzt.

Es ist nicht notwendig, daß die Fläche 22 und die Tragplatte 28 eben ausgebildet sind. Auch eine konische oder sphärische Gestalt ist denkbar.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist wie folgt:

Ein Schmiermittel, wie beispielsweise öl, wird unter Druck durch die Axialbohrung 24 und die Axialbohrung 33 in die Anordnung hinein gepumpt, so daß das Öl in Richtung des Pfeiles 34 in Fig. 1 fließt. Ein Teil des Öles tritt durch die sich radial erstreckenden Kanäle 26 hindurch, wodurch infolge der auftretenden Zentrifugalkraft eine Druckerhöhung auftritt. Dadurch wird das öl aus den öffnungen 23 mit einem erhöhten Druckniveau herausgeführt, wobei dieses Druckniveau über dem Druckniveau des Öles in der Axialbohrung 24 und der Axialbohrung 33 liegt.

Ein Teil des Öles, das von der Ringnut 29 aufgenommen wird und das aus den Öffnungen 23 kommt, bewegt sich radial nach außen und bildet einen Film zwischen dem Lagerring 36 der Tragplatte 28 und den entsprechenden Teilen der Fläche 22. Ein anderer Teil des Öles wird in die Spiralnuten 31 durch die Pumpwirkung infolge der Relativbewegung der Fläche 22 zur Tragplatte 28 in Richtung des Pfeiles 38 in Fig. 2 hineingezogen. Diese Pumpwirkung bewirkt eine weitere Erhöhung des Druckes des Öles, was zur Folge hat, daß die Fläche 22 und die Tragplatte 28 voneinander getrennt und geschmiert werden.

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Durch die Spiralnuten 31 gelangt öl radial nach innen und zwar in Form eines Films und kehrt somit zur Axialbohrung 33 zurück.

Aus dem Vorhergehenden wird deutlich, daß der Schmierfilm zwischen den Lagerflächen erzeugt wird durch zwei Wirkungen: Einmal ist ein hydrostatischer Druck vorhanden, mit dem das öl in das System eingebracht wird; zum anderen ist auch durch die Pumpwirkung der Anordnung ein hydrodynamischer Druck aufbaubar. Der Druck der Schmiermittel in den Axialbohrungen 24 und 33 dient auch dazu, die Fließbewegung des Schmiermittels nach innen zwischen den sich drehenden Flächen zu reduzieren, wodurch der Druck des Schmiermittels im Schmierfilm erhöht wird und die Belastbarkeit des Lagers dadurch steigt.

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Claims

Patentansprüche

Axialgleitlager für eine rotierende Welle, insbesondere für Gasturbinen, .wobei das zu lagernde rotierende Maschinenteil mit einer Lagerscheibe versehen ist, die an eine feststehende Axialscheibe anstößt, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialscheibe (14) eine-Axialbohrung (33) aufweist, durch die ein Schmiermittel über in der Lagerscheibe (12) radial verlaufende Kanäle (26) öffnungen (23) in der Lagerscheibe (12) zuführbar ist, wobei der Austritt des Schmiermittels zwischen einem an der Axialscheibe (14) befindlichen Lagerring (36) und einem Bereich der Axialscheibe (14) erfolgt, der mit Spiralnuten (31) versehen ist, die mit der Axialbohrung (33) in Verbindung stehen.
2. Axialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralnuten (31) die Form von logarithmischen Spiralen haben.
3. Axialgleitlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerscheibe (12) mit dem Lagerring (36) sowie die Axialscheibe (14) eben ausgebildet sind.
4. Axialgleitlager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialscheibe (14)' mit einem zentrisch zur Axialbohrung (33) liegenden Kugelabschnitt (16) versehen ist, wobei dieser Kugelabschnitt (16) in einer entsprechend geformten Ausnehmung in einem Befestigungsteil (17) gelagert ist.
5. Axialgleitlager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lagerring (36) eine entsprechend geformte Lagerfläche auf der Lagerscheibe (12) entspricht.

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