DE922093C

DE922093C - Wellenlager, insbesondere fuer Gasturbinen

Info

Publication number: DE922093C
Application number: DER10732A
Authority: DE
Original assignee: ROBER Co Ltd
Current assignee: ROBER Co Ltd
Priority date: 1952-02-21
Filing date: 1953-01-18
Publication date: 1955-01-07

Description

Wellenlager, insbesondere für Gasturbinen Die Erfindung betrifft die Kühlung von Wellenlagern solcher Art, die in Betrieb entweder zu einem Teil einer hohen Temperatur ausgesetzt sind, oder aber, wie z. B. die Lager von Wellen, welche an einem ihrer Enden den Läufer einer Gasturbine tragen, von einer Zone hoher Temperatur aus ständig mittelbar erhitzt werden. Zwar sind derartige Wellenlager gemeinhin auch mit einer Ölkühlung an sich bekannter Art versehen, doch besteht dabei, beispielsweise im Fall eines wenn vielleicht nur vorübergehenden Versagens der Ölkühlung, .eine unmittelbare Gefahr für das plötzlich ungekühlt bleibende Lager und damit dann für die ganze Maschine.
Der Erfindung gemäß werden Lager der in Rede stehenden Art daher mit einer gegebenenfalls zusätzlichen Kühlung versehen, die auf der kühlenden Wirkung schmelzender Metalle beruht. Die Verwendung von Weichmetallen und Weichmetallegierungen als Kühlmittel ist bereits bekannt. So sind solche Metalle und Metallegierungen schon bei der Herstellung von mit Bleibronze ausgekleideten Lagerschalen als Kühlmittel verwendet worden, und zwar im unmittelbaren Anschluß an ihre Herstellung. Weiterhin sind Weichmetalle oder Weichmetallegierungen bereits als Kühlmittel für die Schaufeln von Gasturbinen benutzt worden, indem man sie in eigens dazu vorgesehene Hohlräume in den Schaufeln einfüllte.
Gegenstand der Erfindung ist es darüber hinaus, die Kühlfähigkeit schmelzender Metalle zur Kühlung von Wellenlagern der eingangs beschriebenen Art auf besondere Weise auszunutzen.
Der Erfindung gemäß wird dazu in dem Lager eine bestimmte Menge eines schmelzbaren Metalls vorgesehen, dessen Schmelztemperatur nicht unter der normalen Arbeitstemperatur des Lagers liegt und dessen latente Schmelzwärme beim Schmelzen einen weiteren Anstieg der Temperatur des Lagers verhindert. Das schmelzbare Metall wirkt dabei also nicht allein als Kühlmittel, sondern gleichzeitig auch noch als exakt wirkender Temperaturbegrenzer. Es verhindert somit beispielsweise im Fall eines etwaigen Aussetzens der Ölkühlung ganz selbsttätig eine sonst kaum vermeidbare Zerstörung des Lagers auf eine ebenso einfache wie wirksame Weise.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Lagers gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar veranschaulichen darin Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch das Lager und Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Lager gemäß der Fig. 1 in der Ebene 2-2.
Das in der Zeichnung dargestellte Lager umschließt eine Welle a, deren eines Ende den Läufer b einer Gasturbine trägt und auf deren anderem Ende der Läufer c eines Gebläses angeordnet ist. Das den Turbinenläufer b tragende Ende der Welle a wird von einem feststehenden Lager d getragen, in dem noch ein Ring von Wälzkörpern e vorgesehen sein kann. In dem Lager d ist eine Mehrzahl von längs sich erstreckenden Hohlräumen vorgesehen, welche sämtlich mit einer Legierung f angefüllt sind, die eine passende niedrige Schmelztemperatur hat, und zwar eine Temperatur, welche sicherstellt, daß in dem Lager keinerlei unerwünschte Wärmewirkungen auftreten können. Eine geeignete Legierung besteht zu gleichen Teilen aus Blei und Zink. Sie hat eine Schmelztemperatur von etwa 200° C.
Die in einem Lager untergebrachte Legierungsmenge muß so groß sein, daß ihre latente Schmelzwärme beim Schmelzen jedes weitere Ansteigen der Temperatur in dem Lager, das durch den Wärmestrom, der nach dem Stillsetzen der Turbine von dieser aus entlang der Welle und dem Lager zu fließen beginnt, bewirkt werden könnte, verhindert oder unwesentlich macht.
Ein Lager gemäß dem im vorstehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel wird entweder durch' Wärmeleitung vom Turbinenläufer her erhitzt oder aber dadurch, daß es dem von der Turbine ausgehenden Wärmestrom ausgesetzt wird, wobei längs des Lagers ein Temperaturabfall vom heißen Ende der Welle nach dem den Läufer des Gebläses tragenden kühleren Ende desselben erfolgt.
Bei umlaufender Welle wird die Temperatur des Lagers durch eine Ölkühlung unter dem Schmelzpunkt der Legierung gehalten. Das Öl wird dabei vom Gebläseende der Welle her durch eine darin vorgesehene Bohrung g eingeführt und dann durch nahe dem Turbinenende der Welle vorgesehene radiale Kanäle h den Ableitungen i, j zu- geführt.
Ohne die im vorstehenden beschriebene schützende Wirkung derLegierung würde nach demStillsetzen der Turbine, mit dem gleichzeitig auch die Ölkühlung aufhört, ein unbeschränkter Wärmestrom durch das Lager fließen, welcher dann zu Zerstörungen der aufeinanderliegenden Flächen der Welle und des Lagers oder auch der die Welle tragenden Wälzkörper führen müßte. Durch den Einbau einer Legierung von geeigneter Schmelztemperatur und zureichender Masse kann der Temperaturanstieg in dem Lager völlig zufriedenstellend auf einen ohne weiteres zulässigen Betrag reduziert werden.
Obwohl Lager gemäß der Erfindung sich hauptsächlich für den im vorstehenden erwähnten besonderen Zweck eignen, können sie auf .ganz entsprechende Weise auch -Anwendung bei anderen Gelegenheiten finden, bei denen sie sehr hohen Temperaturen ausgesetzt werden können.

Claims

PATENTANSPRUCH: Wellenlager, insbesondere für Gasturbinen, gekennzeichnet durch Hohlräume, in denen eine Menge eines schmelzbaren Metalls eingebettet ist, dessen Schmelztemperatur nicht unter der normalen Arbeitstemperatur des Lagers liegt und dessen latente Schmelzwärme im Fall des Schmelzens, z. B. beimAussetzen derÖlkühlung, einen weiteren Anstieg der Temperatur des Lagers begrenzt. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 756 1q.7; USA.-Patentschrift Nr. 2 407 16q.; französische Patentschrift Nr. 952 897.