DE2709047C2

DE2709047C2 - Hydrostatische Stütz- und Drehvorrichtung für Wellen, insbesondere von Turbosätzen

Info

Publication number: DE2709047C2
Application number: DE2709047A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 5223 Nümbrecht Gemein; Erich 4330 Mülheim Pessel
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1977-03-02
Filing date: 1977-03-02
Publication date: 1981-09-17
Also published as: IN148232B; US4184721A; JPS53107507A; DE2709047A1

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Stütz- und Drehvorrichtung für Wellen, insbesondere von Turbosätzen, mit den im Oberbegriff des Hauptanspruches aufgeführten Merkmalen.

Eine derartige Stütz- und Drehvorrichtung ist aus der US-PS 33 57 759 bekannt. Die Stützvorrichtung besteht dabei aus mehreren hydrostatisch wirkenden Radiallagern mit symmetrisch über den gesamten Umfang der Lagerschalen verteilten und mit Druckölzuführungen versehenen und in Axialrichtung leicht schräg gestellten Lagertaschen. Hiermit soll über den gesamten Drehzahlbereich der Welle eine hydrostatische Abstützung derselben erreicht werden, wobei die Schrägstellung der Lage,uaschen durch die dadurch sich einstellende Tangentialkomponente der Lagertaschenströmung ein antreibendes Moment in Drehrichtung der Welle ergibt. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß zur Erzeugung eines durch die Taschenströmung hervorgerufenen ausreichend großen Drehmomentes bei der Verwendung als Drehvorrichtung für eine Welle eine Vielzahl von Taschen mit entsprechend hohem Ölverbrauch erforderlich ist, da die durch die Tasche in Längsrichtung strömende Taschenleilstrommenge (ein großer Teil fließt über die seitlichen Stege ab) aufgrund der geringen Schrägstellung der Taschen nur ein L'ruchteil der Taschengesamtströmutig als 1 angentialkraftantricn wirksam werden kann. Beim Anmeldungsgegenstand hingegen kann nahezu die gesamte Taschenströmung zum Tangentialkraftantrieb ausgenützt werden, wobei eine deutliche Reduzierung; der Taschenzahl möglich ist

Aus der DE-OS 22 11913 ist eine aerostatische Stützvorrichtung bekannt, bei der die Lagertaschen (siehe Fig. 8) so ausgebildet sein können, daß deren Ränder mit einer Ausnehmung versehen sind, durch die ein Teil der Taschenströmung mit definierter Abitrömrichtung abströmen kann, vfodurch die Neigung besteht, den abgestützten Gegenstand in eine lineare bzw. drehende Bewegung zu versetzen. Auch mit dieser Anordnung kann nur ein geringer Teil der Taschenströmung als Antriebskomponente verwendet werden.

Weiterhin ist es aus der DE-PS 12 64 166 bereits bekannt, bei druckölentlasteten Lagern in der unteren Lagerschale in der Lagermitte eine Entlastungsnut vorzusehen, die bei Beaufschlagung mit Drucköi für ein ölpolster unter der Welle sorgt und bei genügend hohem Druck die Welle anhebt, so daß diese mittels einer herkömmlichen Drehvorrichtung, beispielsweise in Form einer gesonderten Ölturbine, leicht geturnt werden kann. Zum Losbrechen und Turnen der Welle ist dabei bisher immer ein derartiger gesonderter Drehantrieb erforderlich gewesen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, nach der das Drucköi selbst zum Losbrechen und Turnen der Welle herangezogen werden kann, so daß ein gesonderter Drehantrieb nicht mehr erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Merkmale gelöst

Durch diese spezielle unsymmetrische Anordnung der Entlatungsnut ergibt sich ein unsymmetrisches Anheben der Welle und damit eine im wesentlichen tangentiale Ölströmung durch den sich in Drehrichtung vergrößernden Spalt. Dadurch wird zusätzlich zum Anheben der Welle das Drehen der Welle bzw. des Wellenstranges bewirkt

Zweckmäßig ist es dabei, wenn sich diese Entlastungsnut angenähert über die gesamte axiale Länge der Lagerschale erstreckt und ihre Exzentrizität zu der durch die Lagerachse gehenden Vertikalebene etwa ein Viertel der Nutbreite in Drehrichtung der Welle beträgt. Es ist aber auch möglich, daß in den unteren Bereich der Lagerschale vier gleich große axiale Entlastungsnuten eingeschnitten sind, von denen je zwei nebeneinander beiderseits zu der durch die Lagerachse gehenden Vertikalebene und je zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Um bei einer derartigen Anordnung von vier exzentrischen Entlastungsnuten eine bessere tangentiale Abströmung des Öls und damit eine bessere Drehwirkung zu erreichen, ist es ferner zweckmäßig, wenn die Entlastungsnuten beiderseits der durch die Lagerachse gehenden Vertikalebene mit Drucköi unterschiedlichen Druckes und/oder unterschiedlicher Menge beaufschlagbar sind.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch die untere Lagerschäle eines Radiallagers mit exzentrischer Entlastungsnut im Bereich einer ölzuführung;

F i g. 2 eine Aufsicht auf diese untere Lagerschale;

Fig. 3 ein Radiallager mit mehreren, unsymmetrisch bezüglich der Lagermitte angeordneten Entlastungsnuten;

F i g. 4 eine Aufsicht auf die untere Lagerschale dieses

Radiallagers;

F i g. 5 einen Querschnitt durch das untere Segment eines Kippsegmentlagers und

F i g. 6 eine Aufsicht auf dieses Kippsegment.

Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, ist die Welle 1 in der unteren Lagerschale 2 eines Radiallagers gehalten, dessen übrige Teile der Einfachheit halber nicht dargestellt sind, da sie zur tr'äuterung der Erfindung nicht notwendig sind Im Bereich der Druckölzuführung 3 ist nunmehr in die untere Lagerschale eine axiale Entlastungsnut 4 eingeschnitten, die — wie insbesondere aus der Aufsicht auf die untere Lagerschale 2 nach F i g. 2 zu ersehen ist — exzentrisch zu der durch die Lagerachse gehenden Vertikalebene M angeordnet und in Drehrichtung der Welle 1 verschoben ist.

Diese exzentrische Anordnung der Entlastungsnut 4 hat folgende Wirkung: Nach Zuführung des Drucköls über die Ölleitungen 5 und Aufbau eines entsprechenden Öldruckes in der Entlastungsnut 4 wird die Welle 1 nicht nur senkrecht nach oben, sondern auch geringfügig seitlich entsprechend der Exzentrizität der Entlastungsnut 4 angehoben, so daß sich auf der gegcnübeiliegenden Seite ein geringfügiger Spalt 6 zwischen der Welle 1 und der Lagerschale 2 ergibt. In diesem Spalt 6 bildet sich eine tangentiale ölströmung entsprechend dem Pfeil 7 aus, durch den die Welle 1 nicht nur angehoben, sondern auch infolge der Reibung des unter hohem Druck fließenden Öles gedreht wird.

Somit ist es also möglich, allein durch Anordnung der Entlastungsnut und dem Aufbau eines entsprechenden Öldruckes beispielsweise den gesamten Wellenstrang eines Turbosatzes allein mit Hilfe dieses Drucköls zu drehen, ohne daß gesonderte Drehvorrichtungen erforderlich sind.

Eine weitere Möglichkeit, die eine noch bessere Einstellbarkeit gewährleistet, ist in den Fig.3 und 4 dargestellt. Dabei sind in die untere Lagerschale 9 insgesamt vier Entlastungsnuten 10, 11, 12 und 13 eingeschnitten, wobei jeweils zwei Entlaslungsnuien 10 und 11 bzw. 12 und 13 axial hintereinander liegen. Diese Entlastungsnuten sind dabei ebenfalls exzentrisch zu der durch die Lagerachse gehenden Vertikalebene M in Drehrichtung der Welle verschoben, und zwar derart, daß die beiden Entlastungsnuten 10 und 11 einen größeren Abstand zur Vertikalebene M aufweisen als die beiden Entlastungsnuten 12 und 13. Jede dieser Entlastungsnuten 10 bis 13 weist dabei eine eigene ölzuführung 14, 15, 16 und 17 auf, wodurch es möglich ist, beispielsweise in den Entlastungsnuten 10 und 11 einen höheren Öldruck aufzubauen als in den Entlastungsnuten 12 und 13. Dadurch wird dann die Welle 1 ebenfalls schrägseitig nach oben angehoben, so daß sich in dem entstehenden Spalt 18 ebenfalls eine tangentiale ölströmung 19 ausbilden kann, so daß die Welle 1 gleichzeitig gedreht wird.

In den F i g. 5 und 6 ist die gleiche Maßnahme bei einem Kippsegmentlager gezeigt, wobei der Einfachheit halber lediglich das untere Kippsegment 20 dargestellt ist. Auch hierbei sind vier exzentrisch liegende Entlastunesnuten 21, 22, 23 und 24 in das untere Kippsegment 20 eingeschnitten, die über entsprechende Anschlüsse 25, 26, 27 und 28 mit Drucköl versorgt werden. Durch die kugelige Abstützung 30 des unteren Kippsegmentes 20 kann dieses Kippsegment nach Aufbau des entsprechenden Öldruckes geringfügig kippen, so daß sich auch hierbei eine tangentiale ölströmung 31 einstellt, die ein Drehen der Welle 1 bewirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Stütz- und Drehvorrichtung für Wellen, insbesondere von Turbosätzen, die in mehreren, in Form von mit Druckölzuführungen und in den Lagerschalen ausgebildeten Lagertaschen versehenen Radiallagern gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Lagertasche(n) nur im unteren Bereich der Lagerschale (2; 9; 20) angeordnet ist (sind),
die Lagertasche(n) als sich axial erstreckende und in Drehrichtung der Welle (1) in Bezug zu der durch die Lagerachse gehenden Vertikalebene (M) verschobene Entlastungsnut(en) (4; 10 bis 13; 21 bis 24) ausgebildet ist (sind).

2. Hydrostatische Stütz- und Drehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Entlastungsnut (4) angenähert über die gesamte axiale Länge der Lagerschale (2) erstreckt und ihre Exzentrizität zu der durch die Lagerachse gehenden Vertikalebene (M) etwa ein Viertel der Nutbreite in Drehrichtung der Welle (1) beträgt

3. Hydrostatische Stütz- und Drehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den unteren Bereich der Lagerschale (9; 20) vier gleich große axiale Entlastungsnuten (10 bis 13; 21 bis 24) eingeschnitten sind, von denen je zwei nebeneinander beiderseits zu der durch die Lagerachse gehenden Vertikalebene (M) und je zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind.

4. Hydrostatische Stütz- und Drehvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseits der durch aie Lagerachse gehenden Vertikalebene (M) liegenden Ei. Jastungsnuten (10 bis 13; 21 bis 24) mit Drucköi unterschiedlichen Druckes und/oder unterschiedlicher Menge beaufschlagbar sind.