DE3414910A1

DE3414910A1 - Kippsegment - gleitlager

Info

Publication number: DE3414910A1
Application number: DE19843414910
Authority: DE
Inventors: Gunter Ing. Köhler (grad.), 4243 Isselburg; Hermann Ing.(grad.) 4236 Hamminkeln Ostendarp; Josef Dr.-Ing. 4290 Bocholt Theißen
Original assignee: A Friedrich Flender AG
Current assignee: A Friedrich Flender AG
Priority date: 1984-04-19
Filing date: 1984-04-19
Publication date: 1985-10-24

Description

Kippsegment - Gleitlager
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kippsegment-Gleitlager nach dem Oberbegriff.
Es kommt vor, daß beispielsweise Ritzelwellen in einem kritischen Drehzahlbereich laufen und so zu Biegeschwingungen angeregt werden. Handelt es sich hierbei um die zweite oder dritte Biegeeigenfrequenz, dann wird die Schwingung in den Gleitlagern zwar stark gedämpft, die Restschwingung mit relativ hohen Beschleunigungsanteilen reicht jedoch aus, wiederholte Implosionen von Kavitations-Dampfblasen zu erzeugen und damit lokale Ermüdungen in den Gleitflächen hervorzurufen. Die Schwingungskavitation hat bevorzugt ihren Ausgang im Bereich des Druckmaximums, und zwar infolge dort auftretenden momentanen Schmierstoffmangels.
So ist es Aufgabe der Erfindung, dem momentanen Schmierstoffmangel, insbesondere im Bereich des Druckmaximums, entgegenzuwirken.
Diese Aufgabe wird, wie im Kennzeichen des Anspruches 1 angegeben, gelöst. Da durch den engen Schmierspalt beim schwingungsbedingten sich Entfernen von Welle und Gleitfläche nicht genügend Schmierstoff nachfließen kann, sollen Schmierkanäle, die bis an die gefährdeten Zonen heranreichen, für besseren Nachfluß von Schmierstoff sorgen.
Die Anzahl der erforderlichen Schmierkanäle hängt von der Lagerkonstruktion sowie von den Betriebsbedingungen des Lagers ab. Durch die Schmierkanäle wird die konventionelle Tragfähigkeit des Lagers nur geringfügig vermindert. In vielen Fällen genügt die Anordnung nur eines Schmierkanals je Segment.
Da zusätzlicher Schmierstoft möglichst nahe an die gefährdete Zone des Höchstdruckes heranführt, der Druckaufbau aber nicht zu sehr beeinträchtigt werden soll, ist es nach einer Ausgestaltung vorgesehen, die Schmierkanäle dort enden zu lassen, wo ohne sie 2/3 - 9/19 des Höchstdruckes herrschen würde. In der Praxis hat sich ein Wert von 4/5 des Höchstdruckes als vorteilhaft herausgestellt. Diese Ausgestaltung ist besonders günstig bei hochfrequenten Schwingungen. Allgemein kann gesagt werden, daß der Schmierkanal umso näher an den Ort des Höchstdruckes herangeführt werden muß, je höher die Schwingungsfrequenz ist.
Um die Schmierstoffförderwirkung zu erhöhen, ist es nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß die Nuten in Gleitrichtung tangential in die Gleitfläche übergehen.
Des weiteren ist es vorgesehen, die Schmierkanäle gezielt mit einer Spritzvorrichtung anzuspritzen bzw. mit Druckölanschlüssen zu versehen, so daß bei jedem Betriebszustand reichlich Schmierstoff zur Verfügung steht.
Nachfolgend werden anhand von Zeichnungen mögliche Ausführungsbeispiele näher erklärt.
Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Welle und ein Kippsegment mit Schmiernut; Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Kippsegment-Gleitlager nach Linie II - II in Fig. 1; Fig. 3 Draufsicht auf ein Kippsegment nach Fig. 1; Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Kippsegment mit Schmierbohrung, Fig. 5 Draufsicht auf ein Kippsegment nach Fig. 4 Eine rotierende Welle 6 wird in Belastungsrichtung durch ein Gleitlager-Segment 1 (Kippsegment) abgestützt. Der Ubersichtlichkeit halber wurde nur ein Segment dargestellt, obwohl üblicherweise mehrere am Umfang angeordnet werden.
Das Segment 1 wird durch einen Stützkörper 7 radial gehalten und durch einen stützstift 8, der mit dem Stützkörper fest verbunden ist, am Drehen in Umfangsrichtung gehindert.
Da die äußere Kontaktfläche vom Segment 1 und die Auflagefläche des Stützkörpers 7 unterschiedlich große Krümmungsradien aufweisen, kann das Lagersegment entsprechend dem Lastschwerpunkt Kippbewegungen ausführen und sich so einstellen. Zwischen der Welle 6 und der Gleitfläche des Segmentes 1 bildet sich ein nicht dargestellter Schmierkeil aus.
Der Schmierstoff t @@t an der Einlaufseite 3 des Segmentes 1 in den in Drehrichtung sich verengenden Spalt zwischen Segment und Welle ein und ermöglicht den Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms. Damit bei auftretenden Schwingungen das Auftreten von Kavitation im Bereich des Schmierstoffdruckmaximums, also wo der Schmierspalt am dünnsten ist, verhindert wird, befindet sich in den Fig. 1, 2 und 3 eine Schmiernut 2 in der Gleitfläche 5, welche an der Einlaufseite 3 beginnt und an der Stelle 4 endet. Die Endstelle 4 der Schmiernut 2 liegt kurz vor der Stelle, an welcher der Schmierstoffdruck sein Maximum erreicht. So wird immer reichlich Schmierstoff an den engsten Lagerspalt herangeführt und einer Kavitation entgegengewirkt.
Wie in den Figuren 4 und 5 dargestellt, kann auch durch Schmierbohrungen 9 Schmierstoff an die Stelle 4 herangeführt werden. Die Schmierbohrung 9 beginnt an der der Gleitfläche gegenüberliegenden Seite des Kippsegmentes. Dort wird sie durch eine Zulaufbohrung (Einlauf) 10 mit Schmierstoff versorgt, so daß bei jeder möglichen Stellung des Segmentes Schmierstoff zufließen kann. Die Bohrung 9 endet an der Stelle 4 in der Gleitfläche 5. Auch ist es möglich, die Bohrung 9 an ein Druckschmiersystem anzuschließen.
Durch diese Maßnahmen wird auch die Ausbildung eines Schmierkeiles und die Kühlung der Lagerteile verbessert.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß die Schmierkanäle an der Endstelle 4 tangential in die Lagergleitfläche 5 übergehen, wodurch der Schmierstoffstrom in der Schmiernut sich zunehmend beschleunigt und so den Bedarf auch bei auftretenden Schwingungen besser decken kann. Desweiteren besteht auch die Möglichkeit, die Schmiernut am Einlauf gezielt anzuspritzen, so daß jederzeit eine ausreichende Menge mit großer Geschwindigkeit am Nuteintritt zur Verfügung steht.
Durch die Schmierstoffgeschwindigkeit baut sich schon ein Staudruck am Eintritt der Nut auf, wodurch die Lagerschmierung auch in kritischen Betriebsfällen beherrscht werden kann.
Benennungen: 1 Segment, Kippsegment 2 Schmiernut, Schmierkanal 3 Einlaufseite 4 Stelle, Endstelle (von 2 und 9) 5 Gleitfläche 6 Welle 7 Stützkörper 8 Stützstift 9 Schmierbohrung, Schmierkanal 10 Einlaut, Zulaufbohrung

Claims

Parentansprüche 1) Kippsegment-Gleitlager für schnellaufende Rotoren, wie z.B. gleitgelagerte Ritzelwellen in Turbogetrieben, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmierkanal (2, 9) oder mehrere in den Segmenten (1) angeordnet sind, die außerhalb der genutzten Gleitfläche beginnen und an einer Stelle (4) in der Gleitfläche (5) kurz vor dem Schmieröldruckmaximum auslaufen.
2) Kippsegment-Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schmierkanal (2, 9) an einer Stelle (4) ausläuft, an der ohne sein Vorhandensein bereits der Schmieröldruck 2/3 - 9/10 seines lagebezogenen Höchstwertes aufweisen wurde.
3) Kippsegment-Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch ge-kennzeichnet, daß jeder Schmierkanal (2, 9) an einer Stelle (4) ausläuft, an der ohne sein Vorhandensein bereits der Schmieröldruck 4/5 seines lagebezogenen Höchstwertes aufweisen würde.
4) Kippsegment-Gleitlager, nach mindestens einen der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmierkanal (2, 9), zumindest seine Endstelle (4),mittig zur Gleitflächenbreite angeordnet ist.
5) Kippsegment-Gleitlager nach mindestens einen der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierkanäle als Schmiernuten (2) ausgebildet sind, die in Gleitrichtung verlaufen und ihr Einlauf an oder in der Nähe der Einlaufseite (3) des Segmentes (1) angeordnet ist.
6) Kippsegment-Gleitlager nach mindestens einen der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierkanäle als Schmierbohrungen (9) ausgebildet sind und ihr Einlaufe (10) außerhalb der Gleitfläche (5) angeordnet sind.
7) Kippsegment-Gleitlager nach mindestens einen der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierkanäle (2, 9) an ihren Endstellen(4) tangential in die Gleitfläche (5) auslaufen.
8) Kippsegment-Gleitlager nach mindestens einen der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einläufe der Schmierkanäle (2, 9) mittels Spritzvorrichtungen oder Druckölanschlüssen mit Schmierstoff versorgt werden.