DE2626609A1

DE2626609A1 - Axialdrucksegmentlager

Info

Publication number: DE2626609A1
Application number: DE19762626609
Authority: DE
Inventors: Karl Kohler
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1976-06-14
Filing date: 1976-06-14
Publication date: 1977-12-15
Also published as: DE2626609C3; DE2626609B2

Description

Axialdrucksegmentlager
Die Erfindung betrifft ein Axlaldrueksegmentlager, insbesondere für hohe Lasten, mit auf einem festen Lagerring auf elastischen plattenförmigen Unterlagen, z.B. aus einem Elastomer, angeordneten, gegenüber dem Lagerring durch Stifte fixierten Lagerschuhen.
Derartige Lager werden beispielsweise für vertikalachsige Wasserturbinen oder Pumpen angewendet. Die Abmessungen und damit auch die Belastungen derartiger Spurlager werden bei der heutigen Tendenz, immer größere Turbinenanlagen zu erstellen, gleichfalls immer größer. Es ist bekannt, unter den Lagerschuhen Federelemente vorzusehen. Diese sollen die Schrigstellung der Lagerschuhe zur Ausbildung des keilförmigen Ölfilms bei hydrodynamischen Lagern ermöglichen. Außerdem werden durch die Nachgiebigkeit der Federelemente Fabrikationstoleranzen, Piontageungenauigkeiten und eine eventuelle leichte Schrägstellung des Turbinendeckels, wenn sich die Auflage unter Last deformiert, ausgeglichen. Es ist bekannt, als Federelemente unter jedem Lagerschuh eine elastische Platte, insbesondere aus Buna oder Fiber, anzuordnen (2T-PS 868 087, AEG-Mitteilungen 1961, Seiten 73 bis 78). Bei großen Buna-Ilatten treten jedoch sowohl in der Fertigung als auch im Betrieb Schwierigkeiten auf. In der Fertigung von großen Buna-Platten sind die Dickentoleranzen schwer beherrschbar. Außerdem stellte es sich im Betrieb heraus, daß mit zunehmender Plattengröße der Federweg immer geringer wird und fast unabhängig von der Plattendicke, sich asymptotisch einem Grenzwert von etwa 0,1 mm nähert, d.h. auf ein zum Ausgleich von Toleranzen und insbesondere für die erforderliche Schrägstellung bei weitem nicht mehr ausreichendes Maß sinkt.
Für höhere Belastungen wurde deshalb die Buna-Platte durch aus Spiral- oder Tellerfedern bestehende Federgruppen ersetzt (DT-PS 971 722). Die Spiralfedern aufweisenden Federgruppen gewährleisten zwar die gewünschten Federwege, sie sind aber technisch sehr aufwendig und damit teuer und störanfällig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Segmentlager der eingangs genannten G-tttung zu schaffen, das bei technischer Einfachheit und großer Wirtschaftlichkeit auch bei großen Abmessungen des Lagerschuns einen ausreichenden Federweg gewährleistet und damit die bisher erforderlichen Herstellungstoleranzen und den Aufwand für das Ausrichten bei der Montage bei großen Spurlagern vermindert.
Die Erfindung löst das Problem durch ein derartiges Lager, in welchem die plattenförmige elastische Unterlage eines Lagerschuhes mehrere, vorzugsweise mehr als zehn, quer zur Axialrichtung lagefixierte und im Abstand zueinander angeordnete Einzelelemente aufweist.
Durch die Auflösung der elastischen plattenförmigen Unterlage in eine größere Anzahl kleiner Plattenelemente wird bei gleiche+r/Plattengesamtfläche unter einem Lagerschuh und bei gleicher Plattendicke der Federweg in überraschender Weise ganz erheblich vergrößert. Dies könnte sich daraus erklären, daß bei den bisherigen elastischen plattenförmigen Lagerunterlagen mit je Lagerschuh einer einzigen aus einem Elastomer bestehenden Platte das Elastomer zumindest im inneren Bereich sich nicht seitlich deformieren kann, da es sozusagen "eingesperrt" ist, während bei der in Einzelelemente aufgelösten Platte bei richtiger Wahl der Größen der Einzelelemente eine einwandfreie seitliche Deformation ermöglicht wird.
Durch Variierung von Fläche und Dicke ist es möglich, auf diese Weise den Federweg auf ein Vielfaches des Federweges einer konventionellen einteiligen Platte, z.B. auf das Zehnfache und mehr, beliebig festzulegen. Eine besonderes vorteilhafte Ausbildung des Lagers ergibt sich, wenn das Verhältnis der belasteten Oberfläche eines Elementes zu deren freier, durch die Dicke und den Umfang bestimmten Oberfläche nicht größer als zehn ist. Bei einem kreisförmigen Federelement mit einem Durchmesser von 90 mm und einer Dicke der elastischen Unterlage von 5 mm beträgt dieser Wert beispielsweise 4,5.
+/ oder auch größerer Vorzugsweise sind die Einzelelemente eines Lagerschuhs auf einem gemeinsamen metallischen Träger aufvulkanisiert. Hierdurch werden die Federelemente nicht nur in ihrer Lage fixiert, sondern es wird eine zusätzliche beträchtliche Vergrößerung des Federweges erzielt. Aus Fertigungsgründen, z.B. wenn Vulkanisierpressen entsprechender Größe nicht zur Verfügung stehen, kann ez vorteilhaft sein, jedes Einzelelement auf einen individuellen Trager &-ufzuvulkanisieren. Diese Sinzelelemente können dann in vorteilhafter Weise in Aussparungen eines gitterförmigen fialteorgan anOeordnet sein, dessen axiale Dicke im wesentlichen gleich der Dicke der Träger ist. Zweckmäßigerweise steht er metallische Träger am Rande jeweils geringfügig über das elastische Einzelelement über. its können dann in platzsparender Weise mehrere metallische Träger aneinanderstoßend innerhalb eines gemeinsamen Halterahmens angeordnet werden.
Die Erfindung ist im folgenden in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt: Fig. 1 im Längsschnitt das Spurlager einer Wasserturbine, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1, und Fig. 3 bis 6 im Schnitt verschiedene Alternativausbildungen von Lagerschuhen nach der Erfindung.
Die vertikale Welle 7 einer Wasserturbine ist über einen Kranz 8 und den Spurring 9 auf den Lagerschuhen abgestützt. Die Lagerschuhe 10 ruhen auf dem festen Lagerring 11, wobei zwischen Lagerschuhen und Lagerring eine große Zahl plattenförmiger elastischer Federelemente 12 angeordnet ist. Der Lagerring 11 ist auf einer festen Stützkonstruktion 13 abgestützt. In dem Lagerring 11 sind, wie an sich bekannt, Stifte 14 angeordnet, welche in entsprechende Bohrungen in den Lagerschuhen 10 eingreifen. Das Lager ist in einem Gehäuse 15 eingeschlossen. Die Federelemente 12 können aus plattenförmigen Elastomerscheiben, z.B. aus Buna, bestehen die, wie in Figur 9 dargestellt, je auf einer individuellen metallischen Scheibe 17 aufvulkanisiert sind. Quer zur Axialrichtung werden die einzelnen Federelemente durch ein gitterförmiges Halteorgan 18 gehalten, in dessen Aussparungen sie angeordnet sind. Es besteht aber auch die Möglichkeit, wie in Figur 4 gezeigt, mehrere einzelne Federelemente in einem gemeinsamen Rahmen 19 zusammenzufassen, wobei der Rahmen 19 beispielsweise sämtliche einzelnen Federelemente eines Lagerschuhs 10 umfassen kann. Bei der Anordnung mehrerer aneinanderstoßender Einzelfederelemente in einem Rahmen 19 stehen die jeweiligen Tragerscheiben 17 am Rande geringfügig über die Elastomerplatten 12 über.
In Fig. 5 sind die Federelemente 12 auf einer Seite eines gemeinsamen metallischen Trägers 20 aufvulkanisiert, während in Figur 6 eine Ausbildung mit zu beiden Seiten des Trägers 20 aufvulkanisierten, sich axial jeweils gegenüberliegenden Elementen 12 dargestellt ist.
Im Grundriß können die einzelnen Federelemente Kreis form haben, wie in Figur 2 dargestellt. Eine bessere Platzausnutzung und damit größere Belastbarkeit auf kleinerer Fläche wird jedoch durch Federelemente erhalten, die z.B. als regelmäßiges Dreieck, Viereck oder Sechseck ausgebildet sind.
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Claims

Patentansprüche 1. Axialdruck-Segmentlager, insbesondere für hohe Lasten, mit auf einem festen Lagerring auf einer elastischen plattenförmigen Unterlage, z.B. aus einem Elastomer, angeordneten, gegenüber dem Lagerring durch Stifte fixierten Lagerschuhen, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmige elastische Unterlage eines Lagerschuhes (10) mehrere, vorzugsweise mehr als zehn quer zur Axialrichtung lagefixierte und im Abstand zueinander angeordnete Einzelelemente (12) aufweist.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der belasteten Oberfläche eines Elementes zu deren freier, durch die Dicke und den Umfang bestimmten Oberfläche nicht größer als zehn ist.

5. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (12) eines Lagerschuhs (10) auf einem gemeinsamen metallischen Träger (20) aufvulkanisiert sind.

4. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten eines gemeinsamen metallischen Trägers (20) sich jeweils axial gegenüberliegende Einzelelemente (12) aufvulkanisiert sind (Fig. 6).

5. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Einzelelement (12) auf einem individuellen Träger (17) aufvulkanisiert ist.

6. Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (12) in den Aussparungen eines gitterförmigen Halteorgans (18) angeordnet sind, dessen axiale Dicke im wesentlichen gleich der Dicke der Träger (17) ist.

7. Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Träger (20) am Rande jeweils geringfügig über das elastische Einzelelement (12) übersteht.

8. Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere metallische Träger (20) aneinanderstoßend innerhalb eines gemeinsamen Halterahmens (19) angeordnet sind.