DE2628828A1

DE2628828A1 - Lagerung fuer rotierende maschinenteile

Info

Publication number: DE2628828A1
Application number: DE19762628828
Authority: DE
Inventors: Hansulrich Dipl Ing Dr Hoerler; Ulrich Dipl Ing Linsi; Oswald Policke
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-06-03
Filing date: 1976-06-26
Publication date: 1977-12-15
Also published as: US4116502A; JPS52148746A; DK241077A; CH594828A5; GB1573554A; BR7703558A

Description

51/76 Hw/Ca 2.6.1976

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. , Baden (Schweiz)

Lagerung für rotierende Maschinenteile

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagerung für rotierende Maschinenteile, insbesondere für Wellen von Turboladern, bestehend aus zwischen Welle und Lagerflansch angeordneten Wälzlagerteilen und einer Schmierölversorgung.

Bei thermischen Turbomaschinen, wie auch bei Turboladern können grosse Axialkräfte auftreten, welche, falls im Hinblick auf Reibleistung und Verhalten bei Schmiermittelmangel Wälzlager verwendet werden, am besten durch Schrägkugel- oder Kegelrollenlager aufgenommen werden. Normalerweise ist die Axialkraft immer nach der gleichen Seite gerichtet, doch entstehen

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bei gewissen Betriebszuständen, vor allem auch bei Stossbetrieb der Turbolader, relativ kleine negative Kräfte. Wenn in einem Turbolader zwei Schrägkugellager in "X-Anordnung" gegeneinander gestellt werden, können die negativen Kräfte durch das hintere Lager aufgenommen werden. Beim Auftreten von sehr hohen positiven Axialkräften werden beide Schrägkugellager in Tandem-An^ Ordnung gleichsinnig eingebaut. In diesem Falle bleibt für ein umgekehrt angeordnetes drittes Lager in den meisten Turboladern kaum Platz, ausserdem wäre bei Anordnung eines derartigen Lagers die. Schmierölversorgung und die Wärmeabfuhr sehr problematisch.

Bei den bekannten Turboladern werden vielfach anstelle von Schrägkugellagern Vierpunktlager verwendet, welche sowohl positive als" auch negative Axialkräfte aufnehmen können. Jedoch stösst die Herstellung und der Einbau derartiger Vierpunktlager in Turboladern mit kleinen Axialspielen und hohen Betriebstemperaturen auf Schwierigkeiten, da bei diesen Anordnungen die Tendenz besteht, dass ein Klemmen unter bestimmten Betriebszuständen eintritt. Weiterhin wird eine äusserst hohe Herstellungsgenauigkeit verlangt und, um die Lagerleistung so tief wie bei -Schrägkugellager^ zu halten und den Oeldurchtritt durch das Lager zu erleichtern, ist eine asymmetrische Konstruktion erforderlich. Dadurch ist ein erheblicher konstruktiver Aufwand bedingt.

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Weiterhin sind verschiectens Kombinationen von Wälzlagern und Gleitlagern zur Anwendung gekommen. Dabei ist die Anordnung derart, dass die beiden Lagertypen die Last oder die Drehzahl untereinander aufteilen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagerung zu schaffen, welche kleine pulsierende negative Axialkräfte· aufnehmen kann, und bei welcher eine zuverlässige Schmierung des gesamten Lagers erzielt werden kann.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemfiss dadurch gelöst, dass ein zusätzliches Axialgleitlager mit einem Gleitring am feststehenden Lagerflansch und mit einem mit der Welle rotie^ renden Tragring zur Aufnahme von Axialkräften der Welle in jeweils einer Richtung angeordnet, und dass der Gleitring und der Tragring so gegeneinander eingestellt sind, dass zwischen beiden ein im vorbestimmten Umfang variables Axialspiel vorhanden ist.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform· des Erfindungsgegenstandes sind im Gleitring im wesentlichen radiale Oelableitkanäle mit Oeleintrittsöffnungen angeordnet und die Oelein-' trittsöffnungen der radialen Oelableitkanäle befinden sich ausserhalb des mittleren Wälzlagerdurchmessers.

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Der Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung ist insbesondere darin zu erblicken, dass das zusätzliche Axialgleitlager ohne grosse konstruktive Aenderungen am Lagerteil des Turboladers, d.h. an den vorhandenen Schrägkugellagern angebaut werden kann, und dass durch ein im vorbestimmten Umfang variabel eingestelltes Axialspiel eine Ueberbeanspruchung des Gleitlagers und des Wälzlagers vermieden wird. Weiterhin ist durch die Anordnung von im wesentlichen radialen Oelableitkanälen mit OeI-eintrittsöffnungen auf einfache Weise ein günstiger Oelablauf hinter den Lagerstellen gewährleistet. Eine derartige Anordnung ergibt einen rotierenden Oelring, dessen Innendurchmesser relativ gross ist, wodurch die Planschleistung der Kugeln der Schrägkugellager reduziert wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kontaktflächen des Axialgleitlagers aus einem selbstschmierenden Material bestehen.

Eine derartige Materialwahl für die Kontaktflächen des Axialgleitlagers wird sich überall dort anbieten, wo beim Anfahren der Turbomaschine, insbesondere des Turboladers wenig bzw. kein Schmieröl vorhanden ist. Durch die Notlaufeigenschaften eines selbstschmierenden Nateriales wird ein Fressen der Lagerflochen verhindert.

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine verdichterseitige Lagerung eines Turboladers,

Fig. 2 eine Variante der Schmiermittelabführung der Lagerung gemäss Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Lagerung eines Turboladers· mit vor den Lagern liegendem Gleitring.

Gemäss Fig. 1 ist mit 1 eine Welle, beispielsweise eines Turboladers bezeichnet j auf welcher zwei aus je einem Aussenring 2, einem Käfig 3, einem Innenring Ί und Kugeln 5 bestehende Schrägkugellager gleichsinnig angeordnet sind zur Aufnahme der positiven Axialkräfte, deren Richtung durch einen Pfeil gekennzeichnet ist. Die beiden Schrägkugellager sind mit Aussenbüchsen 6 und einer gemeinsamen Innenbüchse 7 versehen und stützen sich über axiale Dämpferbleche 8 auf einen Sicherungsflansch 9, sowie über radiale Dämpferbleche 10 auf einen Lagerflansch 11 ab. Die aus den vorgenannten Teilen bestehenden Schrägkugellager werden als eine Baugruppe auf die Welle 1 aufgeschoben und an einem Lagergehäuse 12 befestigt. Weiterhin ist am

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Lagerflansch 11 ein Gleitlager, bestehend aus einem Gleitring 13 und einem Tragring I¹I befestigt. Der Gleitring 13 weist eine durch mehrere radiale (nicht dargestellte) Oelführungsnuten grossen Querschnitts, die das ganze durch die Lagerung tretende OeI fassen, in Segmente unterteilte Lagerfläche auf. Diese Lagersegmente können plan oder in Umfangsrichtung leicht geneigt ausgebildet sein. Da die Lagersegmente dauernd mit heissem OeI in Berührung stehen, werden sie aus einem temperaturbeständigen Lager-Material hergestellt, welches gute Notlauf eigenschaften -aufweist , welche insbesondere dann erforderlich sind, wenn während des Anfahrens kein oder nur eine geringe Oelmenge vorhanden ist. Der Tragring 14 kann durch Einklemmen mittels des Innenringes 4, mittels eines Toleranzringes, durch Pressitz oder in anderer bekannter Weise auf der Welle 1 befestigt sein. Weiterhin ist es möglich, den Innenring ¹J selbst als Tragring auszubilden.

In der Fig. 2 ist eine Variante des Tragrings 14 dargestellt, wob.ei dieser einen kleineren Aussendurchmesser als gem. Fig. 1 aufweist. Zwischen dem Tragring 14 und dem Gleitring 13 ist ein Oelableitkanal 15 vorgesehen, durch welchen das in den Schrägkugellagern befindliche OeI nach aussen abgeleitet werden kann.

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In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Lagerung dargestellt, und zwar mit vor den zur Aufnahme der positiven Axialkriifte (Pfeilrichtung) vorgesehenen Schr'igkugellagern liegendem Gleitring 13, wobei der Tragring 14 gleichzeitig von der Oelzentrifuge gebildet wird. Bei dieser Ausführung ist .der Innendurchmesser des Gleitringes 13 etwa gleich gross wie der Durchmesser der äusseren Kugellaufbahn des Schrägkugellagers, wodurch der Oelabfluss aus den Lagern nicht gestaut wird. Bei beiden Ausführungen (Fig. 1 und Fig. 3) sind die Lager nach aussen durch ein Qelabstreifblech 16 abgeschlossen. Die den Tragring 14 bildende Oelzentrifuge weist an ihrem der Welle 1 zugekehrten Ende Oeleintrittsöffnungen 17 auf, durch welche Schmieröl in das Lager gelangen kann.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen' Anordnung ist folgende :

Der in der Fig. 1 gezeigte Tragring 14 weist einen Durchmesser auf, welcher nahezu gleich gross ist wie der Durchmesser der äusseren Kugellaufbahn. Ausserhalb dieses Durchmessers beginnen die radialen Oelableitkanäle, wodurch erreicht wird, dass der durch die Zentrifugalkraft in den Schrägkugellagern gebildete Oelring einen bestimmten Durchmesser nicht unterschreitet, damit die Planschleistung der Kugeln gering bleibt. Wie in der Fig. 2 dargestellt, weist der Tragring Ik einen kleineren

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Durchmesser auf, wodurch die Anordnung von Oelableitkanälen 15 erforderlich wird. Diese Anordnung wird sich überall dort empfehlen, wo kleine negative Kräfte auf die Lagerung einwirken. Weiterhin bildet sich an der Stelle X ein rotierender Sperrölring, wodurch ein schädliches Benetzen der Welle 1 durch austretendes OeI vermieden wird. Der zwischen dem Tragring I^ und dem Gleitring 13 gebildete Oelspalt bleibt auch unter Belastung möglichst parallel zu den Oberflächen der beiden Lagerringe. Durch Abstützung des Tragringes Ik innen und Befestigung des Gleitringes 13 ausseh, sowie durch entsprechende Steifheit beider Teile wird erreicht, dass beide Teile in gleichem Masse bei Belastung sich zueinander elastisch konisch stellen.

In der Ausbildung gemäss Fig. 3 wird erreicht, dass das Gleitlager eine höhere Tragfähigkeit aufweist, da es mit kühlerem OeI in Berührung kommt.

Gemäss den vorbeschriebenen .erfindungsgemässen Lagecanordnungen ist es möglich, auf einfache Weise die auf die Lager einwirkenden negativen Axialkräfte auszugleichen und damit die Schrägkugellager von diesen Kräften zu entlasten, wobei das Axialspiel zwischen dem Gleitring 13 und dem Tragring .1¹I so gewählt wird, dass eine Berührung der Lagerflächen erst bei gegen Null gehender positiver Axialkraft erfolgt. Jedoch soll das Axial-

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spiel so eingestellt sein, dass beim Auftreten negativer Axialkräfte das Eintreten schädlicher Betriebszustände in den Schrägkugellagern vermieden wird.

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Claims

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Patentansprüche

ί Iy¹ Lagerung für rotierende Maschinenteile, insbesondere für Wellen von Turboladern, bestehend aus zwischen Welle und Lagerflansch angeordneten Wälzlagerteilen und einer Schmierölversorgung, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches Axialgleitlager mit einem Gleitring (13) am feststehenden Lagerflansch (11) und mit einem mit der Welle (1) rotierenden Tragring (1*0 zur Aufnahme von Axialkräften der Welle (1) in jeweils einer Richtung angeordnet, und dass der Gleitring (13) und der Tragring (14) so gegeneinander eingstellt sind, dass zwischen beiden ein im vorbestimmten Umfang variables Axialspiel vorhanden ist.
2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gleitring (13) im wesentlichen radiale Oelableitkanäle (15) mit Oeleintrittsöffnungen angeordnet sind.
3. Lagerung nach Anspruch 1 und^-2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeleintrittsöffnungen der radialen Oelableitkanäle (15) ausserhalb deg mittleren Wälzlagerdurchmessers angeordnet sind.

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ORIGINAL INSPECTED

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Lagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen des Axialgleitlager (13₃ 1Ό aus einem selbstschmierenden Material bestehen.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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