DE7620354U1 - Welle mit Lagerung für rotierende Maschinenteile - Google Patents

Description

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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 Vei*halten bei Schmiermittelmangel Wälzlager verwendet werden, am besten durch Schrägkugel- od„?r 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-Anordnung 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 Schrägkugellagern zu halten und den Oeldurchtritt durch das Lager zu erleichtern, ist eine asymmetrische Kon- >

struktion erforderlich. Dadurch ist ein erheblicher konstruk- \\ tiver Aufwand bedingt. . · i|

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Weiterhin sind verschiedene 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 Axialkräf.te aufnehmen kann, und bei welcher eine zuverlässige Schmierung des #

gesamten Lagers erzielt werden kann.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein zusätzliches Axialgleitlager mit einem Gleitring am feststehenden Lagerflansch und mit einem mit der Welle rotierenden 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 vor-• handen ist.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind im Gleitring im wesentlichen radiale Oelableitkanäle mit Oeleintrittsöffnungen angeordnet und die Oeleintrittsöffnungen 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 Materdalwahl 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 Materiales wird ein Fressen der Lagerflächen verhindert.

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes· vereinfacht dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine verdichterseitig'e Lagerung eines Turboladers,

Fig. 2 eine Variante der Schmiermittelabfühi'ung der Lagerung gemäss Fig. I₃

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Lagerung eines Turboladers mit vor den Lagern liegendem Glei.tring.

Gemäss Fig. 1 ist mit 1 eine Welle, beispielsweise eines Turboladers hezeichnet, auf welcher zwei aus je einem Aussenring 2, einem Käfig 3> einem Innenring *) und Kugeln 5 bestehende Schrägkugellager gleichsinnig angeordnet sind zur Aufnahme, der positiven Axi'alkräfte, 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 9j sowie über radiale Dämpferbleche 10 a,uf 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 14 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 Not- · laufeigenschaften-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 Toleränzringes, durch Pressitz oder in anderer bekannter Weise auf der Welle 1 befestigt sein. Weiterhin ist es möglich, den Innenring 4 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 Pig. 3 ist eine ,weitere Ausführungsform einer Lagerung dargestellt, und zwar mit vor den zur Aufnahme der positiven Axialkräfte (Pfeilrichtung) vorgesehenen Schrägkugellagern liegendem Gleitring 13, wobei der Tragring l4 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 I¹J 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, dam.it die Planschleistung der Kugeln gering bleibt. Wie in der Fig. 2 dargestellt, weist der Tragring 14 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 aus-' tretendes OeI vermieden wird. Der zwischen dem Tragring I²J und dem Gleitring 13 gebildete Oelspalt bleibt auch unter Belastung möglichst parallel zu den Oberflächen der beiden Lagerringe. Durch Abstützung des Tragringes lh innen und Befestigung des Gleitringes 13 aussein, 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 I^ 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. ? .

Claims (3)

· . Ansprüche

1. Lagerung für rotierende Maschinenteile, insbesondere für Wellen von Turboladern, bestehend aus zwischen Welle und Lagerflansch angeordneten Wälzlagerteilen und einer Schmier

ölversorgung, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches Axialgleitlager mit einem Gleitring (13) am feststehenden Lagerflansch (11) und mit einem mit der Welle (1) rotier renden Tragring (14) zur Aufnahme von Axialkräften der Welle (1) in jeweils einer Richtung angeordnet, und dass der Gleitring (13) und der Tragring (14) so gegeneinander eingeteilt 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 Oelableitka-

»! näle (15) ausserhalb des mittleren Wälzlagerdurchmessers

ΐ angeordnet sind.

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f Lagerung nach Anspruch 11 - r· *« i· * * i*'t r·
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ι · dass die Kontaktflächen 1 und 51/76 des 2, dadurch gekennzeichnet, Axialgleitlagers (13, Ii))

aus einem selbstschmierenden Material bestehen.

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