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Kühlung von Wellenlagerungen für Gasturbinen Die Gehäuse von Wellenlagerungen
von Gasturbinen werden im Gegensatz zu denjenigen von Kraftmaschinen, die mit niedriger
Eintrittstemperatur des Treibmittels arbeiten, nicht nur durch die Reibungswärme
des. Lagers, sondern im wesentlichen durch die infolge von Leitung, Konvektion und
Strahlung der gasführenden Bauteile übertragenen Wärmemengen aufgeheizt. Kühlungstechnisch
besteht hier also die Aufgabe, beträchtliehe zusätzlich von außen eintretende Wärmemengen
abzuführen. Arbeiten derartige Kraftmaschinen noch unter besonders niedrigen Außendrücken,
wie es z. B. bei Höhenflugzeugen der Fall ist, so besteht die Gefahr des 0:lschäumens..
Das schäumende Öl muß, bevor es wieder zur Schmierung verwendet wird, entschäumt
werden.
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Die Kühlung der Lagergehäuse erfolgte bisher in einem besonderen Kanalsystem
durch die zur Lagerschmierung erforderliche Ölmenge, bevor diese die Gleitflächen
des Lagers erreicht, oder in einem vom Schmierölkreislauf getrennten Kühlsystem,
das von einem geeigneten Kühlmuittel durchflossen wird. Hierbei ergibt sich der
Nachteid, daß die Schmicrölpumpe entweder gegen einen erhöhten Druck arbeiten muß
oder besondere Pumpen für die Förderung des Kühlmittels vorgesehen werden müssen.
Das Kühlsystem steht unter Überdruck, so daß bei etwaigen Undichtigkeiten
Schmieröl
verlorengeht oder Kühlmittel sich mit dem Schmieröl mischt und dessen Schmierfähigkeit
mindert oder zerstört. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei diesen Ausführungen
unter Umständen z. B. an Höhenflugzeugen besondere Vorrichtungen, wieZentnidueen
oder überbemessene Öltanks, vorgesehen wenden müssen, um das abfließende Schmieröl
zu entschäumen.
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.Es sind nun zwar Vorschläge bekanntgeworden, bei denen die Welle
von einem oder mehreren im Lagergehünse angeordneten Hohlräumen, welche durch mehr
oder weniger radial verlaufende Kanäle verbunden sind, umgeben ist. Diese Hohlräume
und Kanäle dienen jedoch lediglich dazu, das durch die Lagerreibung erwärmte Schmieröl
abzuführen und eine Verunreinigung des. Treibmittels durch übertretendes Schmieröl
zu verhindern.
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Ein weiterer bekannter Vorschlag sieht die Anordnung eines Sauggebläserades
auf der Welle in einer unmittelbar an das Lager anschließitnden Ringkammer vor,
um -durch Ansaugen von Außenluft durch den Spalt zwischen Welle und Gehäuse den
Ölaustritt ins Freie zu verhindeirn und den in de,r Ringkammer vorhandenen Ölnebel
in geeigneter Weise fortzuschaffen.
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Irgendeine nennenswerte Kühlwirkung kann auf diese Weise nicht erreicht
werden und ist auch nicht beabsichtigt.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlung von Wellenlagerungen für
Gasturbinen, deren Welle von einem oder mehreren; im Lagergehäuse angeordneten Hohlräumen
ganz oder teilweise umschlössen ist. Die Erfindung besteht nun darin, daß das zwischen
den Gleitflächen des, Lagers oder durch zusätzlich in der Nähe der Gleitflüchen
artgebrachte Öffnungen axial oder mit einer axialen Geschwindigkeitskomponente austretende
Öl durch bekannte; auf der Welle angeordnete Mittel derart radial beschleunigt wird,
daß es in die die Welle ganz oder teilweise unischließenden Hohlräume eintritt,
sich auf die Außenwände dieser Hohlräume verteilt und an ihnen mit hoher Geschwindigkeit
entlangfließt. Diese Energieerhöhung ist notwendig, um das C51 auf die durch eine
zweckentsprechende Ausbildung der Ringräumte geschaffenen Kühlflächen zu verteilen
und damit diese Kühlflächen auch ganz auszunutzen sowie einen eine; hohe Geschwindigkeit
voraussetzenden Wärmeübergang zu erreichen. Die Verteilung des Öls in einer verhältnismäßig
dünnen Schicht- über große Flächen gewährleistet ein wirkungsvolles. Ausscheiden
der im Öl enthaltenen -Luft, so daß sich weitere nachgeschaltete Vorrichtungen für
das Entschäumen des Öls erübrigen. Die ausgeschiedene Luft entweicht an dem, Wellendurchführungen.
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Weitere Merkmale ergeben s,i.oh aus der Beschreibung. Abb. z und 2,
zeigen eine nach diesen Gesichtspunkten durchgebildete Lagerkonstruktion, welche
ein Gleitlagerpaar zusammenfaßt und gleichzeitig als Ausführungsbeispiel dieAnordnung
einer sich selbst einstellenden . kugeligen Lagerschale a und einer festen
Lagerschale b darstellt. Diese Lagerschalen können je nach den vorliegenden
Verhältnissen geteilt und geschlossen ausgeführt werden. Das an der Weile z annähernd
axial zwischen den Laufflächen austretende Schmieröl trifft auf als Kreiselpumpenräder
oder auf andere zweckentsprechende Weise ausgebildete, z. B. mit der Welle aus einem
Stück gearbeitete oder aufgesetzte Spritzringe e; d, c,
welche es durch radial
verlaufende Öffnungen f und g in die Welle ganz oder teilweise umschließende; zweckmäßig
gestaltete Räume h und i
schleudern, an deren Wänden es sich verteilt,
um bei x abzulaufen. Bei mehreren hintereinandergeschalteten Räumen kann eine zweckmäßige
Ölverteilung auf die einzelnen Räume durch ein Versetzen der radialen Öffnungen
in axialer Richtung und in der Umfan@gsrichtüng erreicht werden.
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Um bei, beengten Platzverhältnissen den für den Lagerkörper zur Verfügung
stehenden Raum gut auszunutzen und den Ein- und Ausbau schnell und einfach vornehmen
zu können, ist die Konstruktion derart durchgeführt, daß. der Zusammenbau in axialer
Richtung erfolgt. Hierbei werden die geteilten oder ungeteilten Lagerschalen
a, b von einer geteilten Hülse h umschlossen, welche ihrerseits von der ungeteilten
Hiillse m gehalten wird. Die gegenseitige Lage der Hülsen k und na ist durch den
Gewindering Z oder auf eine andere zweckmäßige Weise gesichert. Die Hülse m wird.
durch als Druck- und Zugschrauben wirkende Bolzen. ya in das Gehäuse o gezogen,
dort gehalten und beim Ausbau herausgedrückt. Das Gehäuse o beisitzt außen an zweclcmäßdg
gewählten Stellen Flächen p, Flansche q oder Armer, mittels deren
es mit dem Fundament oder anderen Bauteilen der Maschine verbunden wird. Die Schmierölzuführung
erfolgt im Ausführungsbeispiel bei. s und führt zu dem ringförmigen Kanal t. Von
dort strömt das Öl durch die axial verlaufenden, auf dem Umfang verteilten Bohrungen
u und die Bohrungen v zu den Lagerschalen a bzw. b. Von hier aus verteilt
es sich über die ringförmigen Räiumne w in; bekannter Weise auf die Lauffiächein.
Das, Öl verläßt den Lagerkörper bei x, und die Luft entweicht durch die Spalte y.
Abb. 3 zeigt die Anordnung mit nur einer Lagerschale, welche in der oberen. Bildhälfte,
Teil a, sich selbst einstellen und in der unteren Bildhälfte, Teil b, starr ausgeführt
ist. -Die: Abb. d. zeigt einen Schnitt durch die Abb. 3 irr Richtung B-B., Abb:
5 eineu solchen in Richtung A-A. Der Lagerkörper ist in einer Axialebene
geteilt und enthält nur einen die Welle z ganz oder teilweise umschließenden Raum
lL, in .den das Öl durch die radial verlaufenden öffnnungen f eintritt-und der in
der oberen Darstellung durch den Raum zwischen einer eingelegten Schale k und dem
äußeren Lagergehäuse. o gebildet wird und in der unteren Darstellung in das Gehäuse
eingegossen ist.
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Die beschriebene Erfindung bietet folgende Vorteile: das, Schmiermittel
wird gleichzeitig zur Kühlung benutzt, ohne daß eine Erhöhung des Pumpendrucks am
Eintritt in den Lagerkörper
erforderlich ist. Die Kühlung erfolgt
symmetrisch zur Wellenachse, so, daß durch die Kühlung selbst kein Verziehen des
Lagerkörpers eintreten kann. Dieses ist besonders in den Fällen wichtig, in denen
nicht nur die Reibungswärme des Lagers, sondern auch große, von außen in den Lagerkörper
tretende Wärmemengen bei Gasturbinen abgeführt werden müssen. Die Gefahr, daß sich
eine die Schmierfähigkeit, des Öls mindernde oder zerstörende Kühlmittclflüssigkeit
mit dem Schmieröl mischt, ist vermieden, da das Schmieröl selbst zur Kühlung benutzt
wird. Durch die Art der Ölführung nach dem Verlassen der Laufflächen wird ein Entschäumen
des Öls erreicht, so, daß besondere Entsch.äumungsanlagen in Fortfall kommen können.
Der axiale Zusammenbau ist für die beschriebene Gestaltung besonders günstig.