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Radiales Führungslager mit Lagersegmenten
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für ,maschinenmit verb aller wolle Die Erfindung betrifft ein radiales
Führungslager mit Lagersegmenten für Maschinen mit rertikaler Welle, insbesondere
für einen elektrischen Wasserkraftmaschinensatz, bei dem das Lagerspiel der einzelnen
Lagersegmente über im Lagergehäuse geführte Bolzen einstellbar ist. Ein derartiges
Führungslager ist aus der französischen Patentschrift 1 368 274 bekannt. Für jedes
Lagersegment ist ein radial liegender Einstellbolzen mit Kontermutter vorgesehen,
der mit einer Seite in eine Bohrung im Lagersegment hineinragt und auf der anderen
Seite im Lagergehäuse verschraubt ist. Nach dem Einstellen des Lagerspiels wird
die Kontermutter fest angezogen, so daß sie gegen eine Fläche des Lagergehäuses
zur Anlage kommt.
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Die im Führungslager auftretenden Radialkräfte, die von der zu fordernden
Laufgüte des gesamten Maschinensatzes abhängig sind und im wesentlichen von den
mechanisch und magnetisch zulässigen Restunwuchten des Läufers beeinflußt werden,
treten bei dieser bekannten Anordnung von dem Lagersegment auf den Einstellbolzen
über und werden von diesem auf das Lagergehäuse über die anliegenden Gewindeflanken
des durch die Kontermutter vorgespannten Einstellbolzens übertragen. Mit einer derartigen
Anordnung ergibt sich keine sehr große mechanische Steifigkeit, da in tragenden
Gewinden nur ein Teil der eingeschraubten Gewindegänge für
die Krafttibertragung
herangezogen wird. Eine derartige Anordnung ist ausreichend,-wenn die Radialkräfte
relativ gering-sind, so daß in bezug auf die Laufgüte die Gesamtsteifigkeit des
Führungslagers kaum entscheidende Bedeutung hat.
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Seit neuester Zeit werden aber durch die steigenden Maschinenleistungen
und durch den gleichzeitigen Trend zum reversiblen Maschinensatz, z. B. bei Pumpspeicheranlagen,
die mit zwei Drehrichtungen arbeiten, wobei die elektrische Maschine als Motor-Generator
und die gekoppelte hydraulische Maschine als Pumpen-Turbine eingesetzt wird, die
von dethydraulischen Maschine auf den Tflaschinensatz wirkenden Radialkräfte erheblich
gesteigert, womit ein entscheidender Einfluß auf die Laufgüte des gesamten Wellenstranges
und damit auf die zu fordernde Gesamtsteifigkeit des oder der FUhrungslager ausgeübt
wird. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die mechanische Steifigkeit
der Lagerspiel-Einstellvorrichtung eines radialen Führungslagers zu erhöhen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem radialen Führungslager mit
Lagersegmenten der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung der in einer Bohrung
des Lagergehäuses gelagerte Bolzen als Druckbolzen großen Querschnitts ausgebildet
und weist an seiner dem Lagersegment abgewandten Stirnfläche eine geneigte Keilfläche
auf, die an einer entsprechenden Keilfläche des in Richtung der Maschinenachse beweglichen
Einstellkeiles anliegt, der sich seinerseits an seiner dem Druckbolzen abgewandten
Seite am Lagergehäuse abstützt. Die Lagerspiel-Einstellvorrichtung besteht also
in wesentlichen aus dem am Lagersegment anliegenden Druckbolzen großen Querschnitts,
der radial ausgerichtet ist und in Richtung seiner Achse verschiebbar in einer Bohrung
des Lagergehäuses gelagert ist. Die Verschiebung zur Einstellung des Lagerspiels
wird durch einen Einstellkeil bewirkt, dessen Achse senkrecht zur Achse des Druckbolzens
steht und der sich seinerseits im Lagergehäuse abstützt. Der Kraftfluß einer im
Führungslager auftretenden Radialkraft verläuft bei dieser Anordnung direkt ohne
Umlenkung vom Lagersegment über den Druckbolzen, die Keilflächen und den Einstellkeil
in das Lagergehäuse. Wegen des gew h,ten großen Guerschnitts für den Druclsbolzenergeben
sich
große tragende Querschnitte und somit eine hohe Betriebssicherheit.
Da der Druckbolzen und der Einstellkeil über Keilflächen aneinanderliegen, bestimmt
die Neigung der Keilfläche die Empfindlichkeit der Einstellmöglichkeit des Lagerspiels.
Eine eventuell notwendige Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Lagerspiels beim Einstellen
kann durch die vorgegebene Keilflächenneigung und das daraus resultierende Übersetzungsverhältnis
zwischen der Lageänderung des Einstellkeils und der des Druckbolzens direkt an der
Bewegung des Einstellkeils gemessen werden.
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Mit dieser Lagerspiel-Einstellvorrichtung können die Einstellarbeiten
ohne Ablassen des Schmieröles und ohne Demontage der Klemmeinrichtung des Lagersegmentes
vorgenommen werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, der die kontrollierende Messung
des Lagerspieles erheblich vereinfacht, da sonst ungeklemmte Lagersegmente beim
Einstellen des Lagerspiels zum Kippen gegen den Laufring neigen.
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Es ist vorteilhaft, die Keilfläche des Einstellkeiles in den Einstellkeil
einzuarbeiten, derart, daß die Keilfläche in einer Nut liegt und der Druckbolzen
entsprechende seitliche FUhrungsflächen aufweist. Der Druckbolzen greift somit in
die Nut ein, wodurch ein Verdrehen des Druckbolzens und des Einstellkeiles verhindert
wird.
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Zur Erleichterung der Lageveränderungen des Einstellkeiles empfiehlt
es sich, diesen mit einem in Richtung der Wellenachse verlaufenden Gewinde schaft
zu versehen, der eine Bohrung in der oberen Abdeckung des Lagergehäuses durchsetzt
und auf seinem oberhalb des Lagergehäuses liegenden Teil eine Einstellautter trägt,
die an der Abdeckung aufliegt und gegen Verdrehung gesichert ist.
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Durch Drehen der außerhalb des lagergehäuses liegenden und somit leicht
zugnglichßn Einstellmutter! wird die Bewegung des Einstellkeils in Richtung der
Maschinenachse und damit über die Keilflache und den Druckbolzen das Lagerspiel
beeinflußt. Bei vorgegebener Gewindesteigung des Gewindeschaftes des Einstellkeiles
kann somit der Verdrehwinkel der Eln8telltutter als Maß ftlr das Lagerspiel gewertet
werden.
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Es empfiehlt sich weiterhin, die Neigung der Keilflächen am Druckbolzen
bzw. am Einstellkeil so zu wählen, daß ihre Oberkante äeweils, auf die Maschinenachse
bezogen, auf einem größeren Radius als ihre Unterkante liegt. Diese Neigung der
Keilflächen bewfTkt, daß die in Achsrichtung verlaufende Kraft, die durch Wirkung
der Keilfläche aus der Radiallagerkraft entsteht, nach unten gerichtet ist und somit
als Zugkraft im Gewinde schaft wirkt und dadurch die Einstellmutter fest auf ihre
Auflage preßt.
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Im folgenden sei die Erfindung noch anhand de's in den Figuren 1 und
2 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Fi. 1 zeigt
einen Längsschnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes radiales Führungslager,
Fig. 2 zeigt schematisch einen Teil eines Radialschnitts.
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Bei einem radialen Ftlhrungslager 1 eines Maschinensatzes eines Pumpspeicherwerkes
mit vertikaler Welle liegen die Lagersegmente 2 mit einem bestimmten Lagerspiel
an dem rotierenden, mit der Welle verbundenen Laufring 3 an. Die Lagersegmente 2
sind vom Lagergehäuse 4 getragen, das aus einem Außenring 5, einer Bodenplatte 6,
einem Abstützring 7 und einer oberen Abdeckung 8 besteht.
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Um einen zentrischen und schlagfreien Lauf des Maschinensatzes über
den gesamten Drehzahlbereich zu gewährleisten, ist das genaue Einstellen des Lagerspieles
eines Jeden Lagersegmentes 2 erforderlich. Dazu dient ein in der radial verlaufenden
Bohrung 9 im Abstützring 7 geführter Druckbolzen 10, der mit seiner Stirnfläche
11 an dem Lagersegment 2 anliegt. An seiner dem Lagersegment 2 abgewandten Stirnfläche
12 ist der Druckbolzen 10 mit einer geneigten Keilfläche 13 versehen. Diese Keilfläche
13 liegt an einer entsprechenden Keilfläche 14 eines Einstellkeiles 15 an.
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Der Einstellkeil 15 ist zylindrisch ausgebildet und liegt in einer
Bohrung 16 im Abstützring 7, die parallel zur Maschinenachse verläuft. Der Einstellkeil
15 ist also in Richtung der Maschinenachse beweglich.
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Der Einstellkeil 15 ist außerdem mit einem Gcwindeschaft 17 versehen,
der eine Bohrung , in der oberen Abdeckung 8 des IbIaschir,e.-
gehauses
4 durchsetzt und auf seinem außerhalb des Lagergeiiäuses 4 liegenden Teil eine Einstelimutter
19 trägt, die an der Abdeckung 8 aufliegt. Um eine Verdrehung des Einstellkeiles
15 zu vermeiden, ist die Keilfläche 14 in den Einstellkeil 15 eingearbeitet, so
daß sie in einer Nut liegt, und der Druckbolzen 10 ragt in diese Nut hinein und
weist entsprechende seitliche FUhrungsflächen 20 auf.
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Die Einstellung des Lagerspiels kann von außen außerhnlb des Lagergehäuses
4 durch Verdrehen der Einstellmutter 19 vorgenommen werden. Die dazu eventuell notwendige
Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Lagerspiels beim Einstellenkann durch die vorgegebene
Neigung der Keilflächen 13, 14 und das daraus resultierende Ubersetzungsverhältnis
direkt an der Bewegung des Einstellkeiles 15 gemessen werden. Da ferner die Gewindesteigung
am Gewindeschaft 17 bekannt ist, ist hierfür der Verdrehwinkel der Einstellmutter
19 eine Orientierungshilfe. Ist das Lagerspiel wie gewünscht eingestellt, so wird
die Einstellmutter 19 durch eine Verdrehsicherung 21 in ihrer Lage fixiert.
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Eine derartig ausgebildete Lagerspiel-Einstellvorrichtung hat neben
der leichten Zugänglichkeit und der genauen Einstellbarkeit noch den Vorteil, daß
die im Führungslager 1 auftretenden Radiallagerkräfte FR direkt ohne Umleitung vom
Lagersegment 2 über den Druckbolzen 10 und den Einstellkeil 15 auf das Lagergehäuse
4 übertragen werden. Dabei bewirkt die Neigung der Keilflächen 13 und 14 noch, daß
eine in axialer Richtung verlaufende, nach unten gerichtete Kraft FA auftritt, welche
am Gewindeschaft 17 als Zugkraft wirkt und somit die Einstellmutter 19 fest auf
ihre Auflage preßt. Dadurch ist eine hohe Betriebssicherheit gegeben. Dieser günstigeKräfteverlauf
ergibt sich dadurch, daß die Neigung der Keilflächen 13, 14 am Druckbolzen 10 bzw.
am Einstellkeil 15 so gewählt ist, daß ihre Oberkanten 22 Jeweils, auf die Maschinenachse
bezogen, auf einem größeren Radius als ihre Unterkanten 23 liegen.
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2 Figuren 4 Anspruche