DE2710706C2 - Radiales Führungslager mit Lagersegmenten für Maschinen mit vertikaler Welle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein radiales Führungslager mit Lagersegmenten für Maschinen mit vertikaler Welle, insbesondere für einen elektrischen Wasserkraftmaschinensatz, bei dem das Lagerspiel der einzelnen Lagersegmente über im Lagergehäuse geführte, radial ausgerichtete Bolzen einstellbar ist. Ein derartiges Führungslager ist aus der FR-PS 13 68 274 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.

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 Kraftübertragung 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

Ferner ist aus der US-PS 19 31 389 ein Axiallager für hocntourige Spindeln mit einem einzigen Lagerscbuh bekannt, der den Tragring trägt, auf dem sich die Welle der Spindel mit einem Flansch abstützt Damit Schwingungen der Spindel vermieden werden, wird auf diesen Lagerschuh ständig eine Kraft ausgeübt, so daß er fest gegen den Flansch der Spindel gedrückt ist Diese Kraft wird durch eine Druckfeder erzeugt, die auf einen Bolzen einwirkt der mit einer Keilfläche an einer entsprechenden Keilfläche des Lagerschuhs anliegt so daß die Kraft umgeleitet wird und den Lagerschuh gegen den Spindelflansch drückt. Die Keile dienen mithin nur dazu, eine ständige Kraft in ihrer Richtung umzulenken und auf dem Lagerschuh zu übertragen. Eine Einstellmöglichkeit von außen ist nicht gegeben.

Ein Gleitlager, dessen Lagerschale durch einen Stellkeil in der Höhe verschiebbar ist, ist aus dem DE-GM 17 04 153 bekannt. Die Sicherung gegen eine Axialverschiebung zwischen Lagerschale und Stellkeil gewährleistet eine Führung durch eine mittige Nut in der La gerschale und eine Führungsleiste am Stellkeil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mechanische Steifigkeit der Lagerspieleinstellvorrichtung eines radialen Führungslagers zu erhöhen. Dies ist erforderlich, weil sich durch die steigenden Maschinenleistungen und durch den gleichzeitigen Trend zum reversiblen Maschinensatz, ζ. Β. 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 der hydraulischen Maschine auf den Maschinensatz wirkenden Radialkräfte erheblich gesteigert wurden, womit ein entscheidender Einfluß auf die Laufgüte des gesamten Wellenstranges und damit auf die zu fordernde Gesamtsteifigkeit des oder der Führungslager ausgeübt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein radiales Führungslager mit Lagersegmenten der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß der in einer Bohrung des Lagergehäuses gelagerte Bolzen als Druckbolzen großen Querschnitts ausgebildet ist und an seiner dem Lagersegment abgewandten Stirnfläche eine geneigte Keilfläche aufweist, die an einer entsprechenden Keilfläche eines in Richtung der Maschinenachse beweglichen Einstellkeiles anliegt, der sich seinerseits an seiner dem Druckbolzen abgewandten Seite am Lagergehäuse abstützt, und daß der Einstellkeil mit einem in Richtung der Wellenachse verlaufenden Gewindeschaft versehen ist, der eine Bohrung in der oberen Abdeckung des Lagergehäuses durchsetzt und auf seinem außerhalb des Lagergehäuses liegenden Teil eine Einstellmutter trägt, die an der Abdeckung aufliegt und gegen Verdrehung gesichert ist.

Die Lagerspiel-Einstellvorrichtung besteht also im 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 am Gehäuse 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 gewählten großen Querschnitts für den Druckbolzen ergeben sich große tragende Querschnitte und somit eine hohe Betriebssicherheit.

Da der Druckbolzen und der Einstellkeil über Keilflächen aneinanderfügen, bestimr.v die Neigung der Keilfläche die Empfindlichkeit der Einstellmöglichkeit des Lagerspiels. Die Lageveränderungen des Einstellkeiles werden über den das Lagergehäuse durchsetzenden Gewiüdeschaft durch Drehen der außerhalb des Lagergehäuses liegenden und somit leicht zugänglichen Einstellmutter auf dem Gewindeschaft vorgenommen. Bei vorgegebener Gewindesteigung des Gewindeschaftes des Einstellkeiles kann somit der Verdrehwinkel der Einstellmutter als MaDi für das Lagerspiel gewertet werden.

Mit dieser Lagerspiel-Einstellvorrichtung können die Einstellarbeiten ohne Ablassen des Schmieröls 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.

Es ist vorteilhaft, die Keilfläche des Einstellkeiles in den Einstellkeil einzuarbeiten, derart, daß die Keilfläche in einer Nut liegt und der Druckbolzen entsprechende seitliche Führungsflächen aufweist. Der Druckbolzen greift somit in die Nut ein, wodurch ein Verdrehen des Druckbolzens und des Einstellkeiles verhindert wird.

Es empfiehlt sich weiterhin, die Neigung der Keilflächen am Druckbolzen bzw. am Einstellkeil so zu wählen, daß ihre Oberkante jeweils, auf die Maschinenachse bezogen, auf einem größeren Radius als ihre Unterkante liegt. Diese Neigung der Keilflächen bewirkt, daß die in Achsrichtung verlaufende Kraft, die durch Wirkung der Keilfläche aus der Radiallagerkraft entsteht, nach unten gerichtet ist und somit als Zugkraft im Gewindeschaft wirkt und dadurch die Einstellmutter fest auf ihre Auflage preßt.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in den F i g. 1 und 2 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes radiales Führungslager,

Fig.2 zeigt schemarisch einen Teil eines Radialschnitts.

Bei einem radialen Führungslager 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.

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 Druckboizen 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. Der Einstellkeil 15 ist zylindrisch ausgebildet und liegt in

Um einen zentrischen und schlagfreien Lauf des einer Bohrung 16 im Abstützring 7, die parallel zur Maschinenachse verläuft Der Einstellkeil 15 ist also in Richtung der Maschinenachse beweglich.

Der Einsteükeil 15 ist außerdem mit einem Gewindeschaft 17 versehen, der eine Bohrung 18 in der oberen Abdeckung 8 des Maschinengehäuses 4 durchsetzt und auf seinem außerhalb des Lagergehäuses 4 liegenden Teil eine Einstellmutter 19 trägt, die an der Abdeckung 8 aufliegt Um eine Verdrehung des Einstelikeiies 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 Führungsflächen 20 auf.

Die Einstellung des Lagerspiels kann von außen, d. h. außerhalb des Lagergehäuses 4 durch Verdrehen der Einstellmutter 19 vorgenommen werden. Die dazu eventuell notwendige Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Lagerspiels beim Einstellen kann durch die vorgegebene Neigung der Keilflächen 13, 14 und das daraus resultierende Übersetzungsverhältnis 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.

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 günstige Kräfteverlauf 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Radiales Führungslager mit Lagersegmenten für Maschinen mit vertikaler Welle, insbesondere für einen elektrischen Wasserkraftmaschinensatz, bei dem das Lagerspiel der einzelnen Lagersegmente über im Lagergehäuse geführte, radial ausgerichtete Bolzen einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der in einer Bohrung (9) des Lagergehäuses (4) gelagerte Bolzen als Druckbolzen (10) großen Querschnitts ausgebildet ist und an seiner dem Lagersegment (2) abgewandten Stirnfläche (12) eine geneigte Keilfläche (13) aufv. eist, die an einer entsprechenden Keilfläche (14) eines in Richtung der Maschinenachse beweglichen Einstellkeiles (15) anliegt, der sich seinerseits an seiner dem Druckbolzen (10) abgewandten Seite am Lagergehäuse (4) abstützt, und daß der Einstellkeil (15) mit einem in Richtung der Wellenachse verlaufenden Gewindeschaft (17) versehen ist, der eine Bohrung

(18) in der oberen Abdeckung (8) des Lagergehäuses (4) durchsetzt und auf seinem außerhalb des Lagergehäuses (4) liegenden Teil eine Einstellmutter

(19) trägt, die an der Abdeckung (8) aufliegt und gegen Verdrehung gesichert ist.

2. Radiales Führungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilfläche (14) im EinsteHkeil (15) in einer Nut liegt und der Druckbolzen (10) entsprechende seitliche Führungsflächen (20) aufweist.

3. Radiales Führungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen (13,14) am Druckbolzen (10) bzw. am Einstellkeil (15) so geneigt sind, daß ihre Oberkante (22) jeweils, auf die Maschinenachse bezogen, auf einem größeren Radius als ihre Unterkante (23) liegt.