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Lagerung von zwei zueinander drehbaren Lagerungsteilen, von denen
der drehbare Teil eine spitzwinklig zur Achse der Lagerung verlaufende schraubenförmige,
Ölkeilbildung fördernde Schrägfläche aufweist Die Erfindung betrifft eine besondere
Ausbildung von radialen Traglagerungen mit schraubenförmiger Lagerungstragfläche
an einem drehbaren Lagerungsteil, der einem ruhenden Lagerungsteil gegenüberliegt,
und mit mindestens einer schraubenförmigen, Ölkeilbildung fördernden Schrägfläche,
die sich seitlich an die von mindestens einem Schraubengang gebildete Lagerungstragfläche
bzw. Rippe anschließt und spitzwinklig zur zugehörigen Lagerungstragfläche, zur
Erzeugung eines Ölkeilbildungsraumes radial einwärts, d. h. unter die genannte Lagerungstragfläche,
verläuft. Nach dem französischen Patent 758 75a ist eine radiale Traglagerung
bekannt, deren Lagerzapfen als flachgewindeartiger Schraubenkörper ausgebildet ist.
Die die Lagerungstragfläche bildenden Gewindegänge sind vom einen Rand jedes Gewindeganges
gegen denn anderen Rand oder von der Gewindegangmitte nach den beiden Rändern des
betreffenden Gewindeganges abgeschrägt. Das dickere Ende jeder dieser zur Bildung
eines Ölkeils dienenden Abschrägungen geht mittels einer schwachen Bombierung horizontal
in den benachbarten Gewindegangrand bzw. die Gewindegangmitte über,
ohne
somit eine horizontale Lagerungstragfläche zu bilden. Aus diesem Grund sinkt dann
bei etwaigem Versagen der ölkeilbildung die Tragfähigkeit der Lagerung bis auf einen
geringen Prozentsatz herab, was zu ernsten Betriebsstörungen führen kann: Demgegenüber
zeichnet sich die Lagerung gemäß der vorliegenden Erfindung mit zwischen zwei zueinander
drehbaren Lagerungsteilen, von denen der drehbare Teil eine spitzwinklig zur Achse
der Lagerung verlaufende schraubenförmige, ölkeilbildung fördernde Schrägfläche
aufweist; durch eine Lagerungstragfläche am drehbaren Lagerungsteil aus, welche
zylindrisch ist, sich in Richtung der Ölförderung durch die Lagerung an das obere
Ende der Schrägfläche anschließt und in der Axialrichtung verhältnismäßig schmal
ist, wobei die Neigung der Schrägfläche anschließt und in der Axialrichtung verhältnismäßig
schmal ist, wobei die Neigung der Schrägfläche einer Ölkeilbildung entspricht, die
einen äußerst tragfähigen Öldruck rings um die schraubenförmigen Flächen des drehbaren
Lagerungsteils erzeugt.
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Demzufolge hat diese Lagerung eine verhältnismäßig bedeutend größere
Tragfähigkeit und einen ruhigeren, erschütterungsfreien Gang, auch bei höchsten
Umdrehungsgeschwindigkeiten, als dies auf diesem Gebiet bis dahin :erreichbar war.
Es wird dabei gleichzeitig verhindert, .daß bei allfällig unerwartetem Ausbleiben
der ölkeilbildung Betriebsstörungen durch Heißlaufen der Lagerung auftreten.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig: i zeigt die Ausbildung des Erfindungsgegenstandes an einer Lagerung
mit einheitlicher und die Fig:2 mit entgegengesetzter Fließrichtung des Schmieröls.
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Gleiche Zahlen bezeichnen in allen Figuren ähnliche Teile.
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In Fig. i stellt i einen festen Lagerungsteil dar, in welchem eine
zweiteilige Lagerbüchse 2 eingebaut ist. 3 ist die um eine Achse 9 drehbar zu lagernde
Welle mit einem Lagerungsteil 4, welche eine Lagerungstragfläche 5 hat, die zylindrisch
ist, sich in Richtung der Ölförderung durch die Lagerung an das obere Ende der Schrägfläche
6 anschließt und in der Axialrichtung verhältnismäßig schmal ist. Die Schrägfläche
6, an welche sich die Lagerungstragfläche 5 anschließt, hat einen Winkel 8 bzw.
eine Neigung, die einer Ölkeilbildung entspricht, welche einen äußerst tragfähigen
Öldruck rings um die schraubenförmigen Flächen 5, 6 und 7 des drehbaren Lagerteils
erzeugt. Die schraubenförmige Schrägfläche 6 weist an ihrem unteren Ende einen rillenförmig
vertieften Rand 7 auf, der mit ölzufuhrmitteln 12, 13, 1q., die oberhalb
des drehbaren Teils q. angeordnet sind; in Verbindung steht. Mit anderen. Worten,
es wird bei der Drehung der Welle sich auf den Tragflächen 5 ein viel höherer Öldruck
einstellen, als derjenige des bei io zugeführten Schmieröls beträgt. Das Lagerschmieröl
wird durch eine Druckpumpe r i zum Ölzufuhrmittel bzw. der Oleintrittsstelle 12,
zurückgefördert und gelangt durch die ölzufuhrmittel bzw. die Leitungen 13, 14 zu
der Innenseite 16 des Wellenbundes 15. Die Tragfläche 16 des Bundes 15
kann in beliebiger Weise ausgeführt werden. Von der Innenfläche dieser Tragfläche
16 gelangt das Schmieröl in die schraubenförmigen, vertieften Flächen 6, 7 und wird
dann durch die Drehbewegung der Welle zwischen die Lagerungstragfläche 5 und die
Lagerschale 2 gepreßt. Ferner findet durch die schraubenförmige Form der Vertiefungen
6 und 7 eine spiralförmige axiale Bewegung des Schmieröls statt, durch welche dasselbe
gegen das Austrittsende 17 der Lagerung hin, z. B. in den Raum 18, gefördert wird.
Von dort gelangt das Öl durch die Öffnungen ig in den Ölsammelraum z2. Der Raum
18 ist durch einen Deckel 2o geschlossen. Nur das beim Bund 15 austretende Öl fließt
in den unteren Sammelraum 21, von wo es durch die Leitung 22 wieder von der Pumpe
i i angesaugt und in den Ölsammelraum 12 zurückgefördert wird.
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In der Fig. 2 handelt es sieh um eine Lagerung, wobei das Schmieröl
an einer ungefähr in der Lagerungslängsmitte oberhalb der drehbaren Lagerungstragfläche
gelegenen Stelle io eingeführt wird. Die Schraubenform der Lagerungstragflächen
5, 5' und diejenige der Schrägflächen 6, 6' sowie der Ränder bzw. Randnuten 7, 7'
an der Welle ist hingegen im Gegensatz zu Fig. i so ausgebildet, daß die Ölförderung
von der Mitte der Lagerung aus nach beiden Außenseiten der Lagerschale :2 erfolgt.
Es handelt sich also um Schraubengänge verschiedener Schubrichtung bzw. ölförderrichtung.
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Die schraubenförmigen Lagerungstragflächen 5 haben demnach gegenüber
5' eine andere Steigungsrichtung, desgleichen die konischen Flächen 6 gegenüber
6', und für die rillenförmigen Randnuten 7, 7' gilt das gleiche. An den Enden der
Lagerungstragfläche sind noch Drosselstellen 24, 2q.' angeordnet, d. h. der dortige
Spielraum zwischen Welle 3 und Lagerschale 2 ist verhältnismäßig klein gewählt.
Auf der Welle 3 sind beidseitig des Lagers noch ölschleuderringe 25, 25' angebracht.
Aus den Räumen 26 und 26' fließt das Öl in den Sammelraum 2i und wird durch die
Leitung 22 zur Pumpe i z geführt. Diese Pumpe fördert dann dasselbe durch die Leitung
23 in den Sammelraum 12 zurück.
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In der Abwicklung der Lagerungstragflächen ,5 und 5' erscheinen auch
die Tragflächen 24 und 24.', welche die Drosselung des Öls an den Enden der Lagerschale
12 bewirken, um im Lager einen, höheren Druck zu erzeugen als derjenige; welcher
in der Zulaufleitung io für das Öl schon besteht. In Fig. z sieht man, wie die zylindrische
Lagerungstragfläche 5 sich in Richtung der Ölförderung durch die Lagerung an das
obere Ende der Schrägfläche anschließt.
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Die Erfindung kann in beliebig anderer Weise ausgeführt werden. Der
-Erfindungsgegenstand
kann auch auf Lagerungen angewandt werden,
bei welchen der drehbare Lagerungsteil, im Gegensatz zu den gezeichneten Ausführungsbeispielen,
sich auf einem feststehenden Lagerzapfen dreht. Dabei werden die Hinweiszahlen q.
bzw. r, 2 der betreffenden drehbaren bzw. stillstehenden Bauteile der Lagerung gegeneinander
ausgewechselt. Die Erfindung zeitigt den Vorteil, daß zwischen dem relativ schmalen,
schraubenförmigen, drehbaren Lagerungsteil und der eigentlichen feststehenden Lagerschale
ein sich in axialer Richtung verschiebender öldruckkeil entsteht. Dabei wirkt sich
dieser Öldruck über den ganzen Umfang der Lagerungstragflächen aus und nicht nur
über einen kleinen Teil der belasteten Lagerungsstelle, wie z. B. am unteren bzw.
oberen Lagerteil bei gewöhnlichen Zapfenlagern. Solche Wellen werden deshalb ruhiger
laufen. Des weiteren findet durch die erfindungsgemäße Lagerungskonstruktion eine
Förderung des Öls statt, durch welche eine selbsttätige Ölzirkulation entsteht.
Es werden auch laufend andere Teile der Lagerschalen zum Tragen des drehbaren Lagerungsteils
herangezogen, und zwar solche, welche kurz vorher mit Öl überschwemmt und gut abgekühlt
worden sind. Die Erfindung sichert, besonders bei rasch laufenden und heißen Wellen
von Dampf- und Gasturbinen, gute Kühlung, kleine Reibkräfte und einen ruhigen, gedämpften
Gang.