DE927185C - Thrust bearing - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
- F16C17/06—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with tiltably-supported segments, e.g. Michell bearings
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Description
Drucklager Die Erfindung betrifft ein Drucklager jener Bauart, bei welcher ein sich drehender Ring auf einem Kranz nicht drehbarer Schuhe Abstützung findet, die in bezug auf diesen Ring derart angeordnet sind, daß sich beim Anfahren der vom Lager gehaltenen Maschinenwelle zwischen den einander anliegenden Flächen von Ring und Schuhen ein Ölfilm bildet, der während des Maschinenlaufs erhalten bleibt.Thrust bearing The invention relates to a thrust bearing of that type in which a rotating ring on a wreath of non-rotating shoes support finds, which are arranged with respect to this ring so that when starting the machine shaft held by the bearing between the adjacent surfaces An oil film forms on the ring and shoes, which is retained while the machine is running remain.
Lager der angegebenen Art werden zur Aufnahme sehr hoher Lasten benutzt, beispielsweise für die Rotoren hydroelektrischer Aggregate, die aus einem Turbinenrad, einer Welle und dem Rotor eines Generators bestehen und die zusammen ein Gewicht von mehreren hundert Tonnen aufweisen können. Unter solchen Voraussetzungen ist es unerläßlich, daß die Last auf sämtliche Lagerschuhe gleichmäßig verteilt wird, um ein Fressen oder doch eine übermäßige Erhitzung eines oder mehrerer Schuhe zu verhüten.Bearings of the specified type are used to accommodate very high loads, for example for the rotors of hydroelectric units, which consist of a turbine wheel, consist of a shaft and the rotor of a generator and together they have a weight of several hundred tons. Under such conditions is it is essential that the load is evenly distributed over all the bearing shoes, to prevent eating or excessive heating of one or more shoes prevent.
Es gibt nun bereits verschiedene Anordnungen, welche eine gleichmäßige Lastverteilung auf die Schuhe ermöglichen. Hierbei handelt es sich einerseits um mechanische Mittel, die aber deswegen unvollkommen sind, weil die auftretenden Reibkräfte das Auswuchten der einzelnen Organe stören. Andererseits hat man hydraulische Mittel vorgeschlagen, die so wirken, daß die Belastung, die der sich drehende Ring den Lagerschuhen mitteilt, über ein unter Druck stehendes Ölvolumen auf das Lagergehäuse übertragen - wird. Man, kann mit Hilfe dieser hydraulischen Lastübertragung die Belastungen der einzelnen Schuhe völlig ausgleichen. In der Praxis wird hierbei der Kranz aus Schuhen durch mindestens einen Kolben getragen, der sich in einem das unter Druck stehende Öl enthaltenen Zylinder derart verstellen kann, daß sich die Schuhe an die entsprechende Fläche des Drehringes anpassen können.There are already various arrangements that have a uniform Enable load distribution on the shoes. On the one hand, this is mechanical means, which are imperfect because of the frictional forces that occur disturb the balancing of the individual organs. On the other hand, you have hydraulic means proposed that act so that the load that the rotating ring the Bearing shoes notifies about a pressurized volume of oil on the bearing housing transferred - is. You can with Using this hydraulic load transfer Completely compensate for the loads on the individual shoes. In practice this will be the wreath of shoes carried by at least one piston, which is in a the pressurized oil contained cylinder can adjust such that can adapt the shoes to the corresponding surface of the rotating ring.
Da nun aber bei einer derartigen Einrichtung das Öl, welches zur Lastübertragung benutzt wird, durch eine Pumpe geliefert wird, besteht die Gefahr, daß jede Betriebsführung der Pumpe ein Stillsetzen der Maschine erforderlich macht, zu der das betreffende Lager gehört.Since, however, with such a device, the oil, which is used to transfer the load is used, is supplied by a pump, there is a risk that any operational management the pump makes it necessary to shut down the machine to which the relevant Warehouse belongs.
Das Drucklager gemäß der Erfindung ist von jener Bauart, bei welcher jeder Schuh von einem Kolben getragen wird, der sich in einem Zylinder verstellen kann, in dem wenigstens zeitweise Öl unter Druck wirksam ist, wobei die einzelnen Zylinder untereinander derart in Verbindung stehen, daß eine gleichmäßige Verteilung des Lagerdruckes auf sämtliche Schuhe gewährleistet wird.The thrust bearing according to the invention is of the type in which each shoe is carried by a piston that can be adjusted in a cylinder can, in which at least temporarily oil under pressure is effective, the individual Cylinders are connected to one another in such a way that an even distribution the storage pressure on all shoes is guaranteed.
Von Drucklagern bekannter Art unterscheidet sich nun aber der Erfindungsgegenstand dadurch, daß zwischen jeden Schuh und den zugehörigen Teil des Lagergehäuses eine regulierbare Keilvorrichtung eingefügt ist, die an Stelle des unter Druck stehenden Öles die Schuhbelastung auf das Lagergehäuse unter Beibehaltung der gleichmäßigen Lastverteilung übertragen kann.The subject of the invention differs from thrust bearings of the known type in that between each shoe and the associated part of the bearing housing one adjustable wedge device is inserted in place of the pressurized Oil the shoe load on the bearing housing while maintaining the uniform Can transfer load sharing.
In der Zeichnung sind schematisch und beispielhaft mehrere Ausführungsformen des Drucklagers gemäß der Erfindung dargestellt.Several embodiments are shown schematically and by way of example in the drawing of the thrust bearing according to the invention.
Fig. I gibt einen Axialschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel wieder; Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-II der Fig. I; Fig. 3 ist ein axialer Teilschnitt durch eine zweite Ausführungsform; Fig. 4 gibt ein Schnitt nach Linie IV-IV zu Fig. 3 wieder; Fig. 5 ist ein Axialschnitt durch eine dritte Ausführungsform; Fig. 6 ist ein Axialschnitt durch ein viertes Beispiel.Fig. I gives an axial section through a first embodiment again; Fig. 2 is a section on line II-II of Fig. I; Fig. 3 is an axial one Partial section through a second embodiment; Fig. 4 is a section along the line IV-IV to FIG. 3 again; Fig. 5 is an axial section through a third embodiment; Fig. 6 is an axial section through a fourth example.
Das in Fig. I und 2 dargestellte Drucklager weist einen. Drehring I auf, der sich auf einen Kranz nicht drehbarer Schuhe 2 abstützt. Jeder dieser Schuhe 2 ist fest mit einem Kolben 3 verbunden, der in einem Zylinder 4 derart gleiten kann, daß sich der Schuh an die entsprechende Fläche des Drehringes anlegen kann. Die Zylinder 4 sind in einem festen Ring 5 ausgebildet, der durch das Lagerbett 6 getragen wird. Aus Fig. 2 ersieht man, daß sämtliche Zylinder 4 miteinander über Kanäle 7 in Verbindung stehen.The thrust bearing shown in Figs. I and 2 has a. Rotating ring I, who is supported on a wreath of non-rotating shoes 2. Each of these Shoes 2 is firmly connected to a piston 3, which slide in a cylinder 4 in this way can that the shoe can apply to the corresponding surface of the rotating ring. The cylinders 4 are formed in a solid ring 5 which passes through the bearing bed 6 is worn. From Fig. 2 it can be seen that all the cylinders 4 with each other Channels 7 are connected.
Die vom Lager aufzunehmende Maschinenlast wird durch die Welle 8 übertragen, die mit einer Büchse 9 verkeilt ist. Die letztere ruht auf dem Ring I auf und ist mit diesem durch Zapfen Io drehfest verbunden.The machine load to be borne by the bearing is transmitted through the shaft 8, which is wedged with a sleeve 9. The latter rests on the ring I and is rotatably connected to this by pin Io.
Zwischen jeden Schuh 2 und das Lagerbett 6 ist eine Keilvorrichtung eingeschaltet; sie ist im Ausführungsbeispiel der Fig. I und 2 zwischen dem Kolben 3 und dem Boden des Zylinders 4 angeordnet und besteht aus einem festen Körper i i, im Zeichnungsbeispiel aus einer Stahlkugel, die sich in bezug auf die Lagerachse radial zwischen der Unterseite I2 des Kolbens 3 und der entsprechenden Fläche I3 des Zylinderbodens verstellen läßt.Between each shoe 2 and the bed 6 is a wedge device switched on; it is in the embodiment of FIGS. I and 2 between the piston 3 and the bottom of the cylinder 4 and consists of a solid body i i, in the drawing example from a steel ball, which is in relation to the bearing axis radially between the underside I2 of the piston 3 and the corresponding surface I3 of the cylinder base can be adjusted.
Die beiden Flächen I2 und I3 sind je mit einem besonderen Teil 14 bzw. 15 ausgestattet, das mit der Kugel i i in Berührung ist. Aus Fig. 2 ersieht man, daß die Teile 14 und 15 kreisbogenförmige Rinnen darstellen, deren Erzeugende gegen das Äußere des Lagers hin konvergieren. Die Kugel i i ist von einem Ring 16 umgeben, an den ein Gewindebolzen -17 angesetzt ist. Der letztere ragt durch die Wandung des Zylinders 4 nach außen, und eine auf ihm sitzende Mutter 18 gestatte es, die Kugel i i einerseits im Innern des Ringes 5 zu verstellen, sie aber andererseits auch in einer bestimmten Stellung zu arretieren.The two surfaces I2 and I3 each have a special part 14 or 15, which is in contact with the ball i i. From Fig. 2 it can be seen one that the parts 14 and 15 represent arcuate grooves, their generatrices converge towards the exterior of the bearing. The ball i i is formed by a ring 16 surrounded, to which a threaded bolt -17 is attached. The latter protrudes through the Wall of the cylinder 4 to the outside, and a nut 18 sitting on it allow it to adjust the ball i i on the one hand inside the ring 5, but on the other hand can also be locked in a certain position.
Im übrigen dienen Segmente 2o des Kolbens 3 dazu, diesen abzudichten.In addition, segments 2o of the piston 3 serve to seal it.
Das Anfahren einer Maschine, die ein derartiges Drucklager aufweist, vollzieht sich in folgender Weise: Solange die Maschine noch steht, speist man die Zylinder 4 mit Drucköl, und zwar mit Hilfe einer nicht dargestellten Pumpe. Hierdurch wird es möglich, die Last gleichmäßig auf sämtliche Schuhe :2 zu verteilen. Nachdem man so sämtliche Zylinder 4 unter Druck gesetzt hat, mag es sein, daß sich die Kolben 3 gegenseitig in verschiedener Höhe befinden, ünd zwar können derartige Unterschiede hauptsächlich von ungleichmäßigen Deformationen des Lagergehäuses unter dem Einfluß der vorhandenen Belastung auftreten. Indem man nun die Mutter 18 betätigt, verschiebt man die Kugeln i i derart, daß sie sowohl mit dem Teil 15 als mit,dem Teil 14 in Berührung kommen. Dies hat zur Folge, daß die Belastung des einzelnen Schuhes über die Kugeln ii auf das Lagerbett 6 übertragen werden kann. Anschließend kann man die Speisepumpe für das Öl abschalten. Sobald hierbei der Öldruck in den Zylinder 4 absinkt, wird die Lagerbelastung ganz von den Kugeln i i übernommen.Starting up a machine that has such a thrust bearing, takes place in the following way: As long as the machine is still standing, it is fed Cylinder 4 with pressurized oil, with the help of a pump, not shown. Through this it becomes possible to distribute the load evenly on all shoes: 2. After this so all cylinders 4 have been pressurized, it may be that the pistons 3 are mutually at different levels, and although such differences can mainly from uneven deformations of the bearing housing under the influence the existing load occur. By now operating the nut 18, shifts the balls i i in such a way that they are connected to both part 15 and part 14 in Come into contact. This has the consequence that the load on the individual shoe is over the balls ii can be transferred to the bearing bed 6. Then you can switch off the feed pump for the oil. As soon as the oil pressure in the cylinder 4 drops, the bearing load is completely taken over by the balls i i.
Wenn das Drucklager in dieser Weise eingeregelt ist, kann die Maschine angelassen werden.When the thrust bearing is adjusted in this way, the machine can be left on.
Die Ausführungsform eines Drucklagers gemäß den Fig.3 und 4 weist im wesentlichen alle diejenigen Organe auf, die auch im ersten Ausführungsbeispiel vorhanden sind. Der Unterschied besteht in folgendem: Die Kugeln ii sind durch zylindrische Körper 21 ersetzt, deren beide Enden von Kugelkalotten oder anderen konvexen Flächen gebildet werden. Die Segmente oder Kolbenringe 2o sind durch eine Dichtung 22 aus Kautschuk oder ähnlichem Material ersetzt.The embodiment of a thrust bearing according to FIGS essentially all those organs that are also in the first embodiment available. The difference is as follows: The balls ii are cylindrical Body 21 replaced, both ends of which are spherical caps or other convex surfaces are formed. The segments or piston rings 2o are characterized by a seal 22 Replaced rubber or similar material.
Darüber hinaus unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel vom ersten dadurch, daß mindestens einer der Schuhe 2, der zusammen mit dem Kolben 3 einen Block bildet, in diesem Block einen Kanal 23 aufweist, der die Verbindung des zwischen der aktiven Lagerfläche 24 des Schuhes und dem Ring I gebildeten Ölfilmes mit dem entsprechenden Zylinder 4 sicherstellt.In addition, the second embodiment differs from the first in that at least one of the shoes 2, which together with the piston 3 forms a block, has a channel 23 in this block which connects the between the active bearing surface 24 of the shoe and the ring I ensures the oil film formed with the corresponding cylinder 4.
Auf diese Weise werden beim Lauf der Maschine alle Zylinder 4 von dem genannten Film aus mit Drucköl gespeist.In this way, when the machine is running, all of the cylinders 4 of the said film from fed with pressure oil.
Des weiteren weist der gleiche Schuh 2 einen Auslaßkanal 25 auf, der es gestattet, den in den Zylindern 4 herrschenden Druck zu begrenzen. Zu diesem Zweck wird für den Kanal eine Reguliervorrichtung vorgesehen, die den Ölauslaß steuert. Diese Vorrichtung besteht aus einem Abschlußorgan, z. B. einem Kolben 26, der eine Steuerkante 27 aufweist. Der Kolben 26 kann in der Mündung des Kanals 25 gleiten, und seine Kante 27 arbeitet dabei mit einer Gegenkante 28 am Einlaß des Kanals 25 zusammen.Furthermore, the same shoe 2 has an outlet channel 25 which it allows the pressure prevailing in the cylinders 4 to be limited. To this For this purpose, a regulating device is provided for the channel, which controls the oil outlet. This device consists of a closure member, for. B. a piston 26, the one Has control edge 27. The piston 26 can slide in the mouth of the channel 25, and its edge 27 works with a counter edge 28 at the inlet of the channel 25 together.
Ein Mechanismus gestattet es, die Höheneinstellung der Steuerkante 27 gegenüber dem Lagerbett 6 zu verändern und dabei zugleich die Höheneinstellung der Schuhe 2 beim Lauf der Maschine zu regeln. Es ist zu diesem Zweck eine Stange 29 vorgesehen, die sich im Ring 5 quer verschieben läßt und über einen Lenker 30 mit dem Kolben 26 verbunden ist. Andererseits steht die Stange 29 fest mit einem Kolben 31 in Verbindung, der unter dem Einfluß des in den Zylindern herrschenden Druckes dauernd versucht, die Stange 26 nach links (Fig. 3) zu verschieben und hierdurch den Kolben 26 in eine den Kanal 25 öffnende Stellung zu verschieben. Ein im einzelnen nicht dargestellter Anschlag 32 wirkt auf den Kolben 21 ein, um die Stellung des Kolbens 26 und damit die Höhe der Steuerkante 27 zu bestimmen.A mechanism makes it possible to change the height setting of the control edge 27 relative to the bearing bed 6 and at the same time to regulate the height setting of the shoes 2 when the machine is running. For this purpose, a rod 29 is provided which can be moved transversely in the ring 5 and is connected to the piston 26 via a link 30. On the other hand, the rod 29 is firmly connected to a piston 31 which, under the influence of the pressure prevailing in the cylinders, constantly tries to move the rod 26 to the left (FIG. 3) and thereby move the piston 26 into a position which opens the channel 25 to move. A stop 32, not shown in detail, acts on the piston 21 in order to determine the position of the piston 26 and thus the height of the control edge 27.
Die Anschaltung einer Maschine mit einem Lagergemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird in folgender Weise bewerkstelligt: Solange die Maschine steht, speist man, wie im ersten Beispiel, die Zylinder 4 mit unter Druck stehendem Öl durch eine nicht dargestellte Pumpe. Hierdurch kann die Lagerlast gleichmäßig auf sämtliche Schuhe verteilt werden. Die Körper 21 werden dann verschoben, um die Höhenunterschiede der Kolben 3 in bezug auf den Boden der Zylinder 4 auszugleichen, derart, daß Kolben 3, Körper 2 1 und Zylinderboden, naturgemäß über die Zwischenstücke I4 und 15, miteinander in Berührung kommen.The connection of a machine with a bearing according to the second embodiment is done in the following way: As long as the machine is at a standstill, one feeds, as in the first example, the cylinders 4 with pressurized oil through a non illustrated pump. This means that the bearing load can be evenly applied to all shoes be distributed. The bodies 21 are then moved to accommodate the differences in height balance the piston 3 with respect to the bottom of the cylinder 4, so that piston 3, body 2 1 and cylinder base, naturally via the intermediate pieces I4 and 15, with one another come into contact.
Wenn diese Operation beendet ist, kann die Speisepumpe entweder abgeschaltet werden oder in Betrieb bleiben, während die Maschine in Gang gesetzt wird. Wenn die Speisepumpe vor dem Anlassen der Maschine nicht stillgesetzt wurde, schaltet man sie ab, sobald die Maschine ihre normale Geschwindigkeit erlangt hat. Denn sobald der Ring I sich dreht, gewährleistet der Ölfilm zwischen ihm und den Schuhen 2 die Speisung der Zylinder 4 mit Drucköl. Die Steuerkante 27 des Kolbens 26 läßt sich dann auf eine Höhe einstellen, bei welcher der Kontakt zwischen dem Kolben 3 und den Körpern 21 sichergestellt ist. Vorzugsweise wird die Kante 27 leicht über diesem Niveau eingestellt, derart, daß während des Maschinenbetriebs die Kolben 3 etwas von den Körpern 2I abgehoben sind und die gleichmäßige Verteilung der Last auf alle Schuhe 2 durch das Drucköl trotz der Vibrationen, etwaiger Senkungen und eventueller Abnutzung der Schuhe 2 gesichert bleibt. Bei der beschriebenen Ausführungsform bilden also die Körper 21 die Sicherheitselemente, die eine normale Funktion des Lagers auch dann gewährleisten, wenn in den Zylindern 4 ein Druckabfall auftritt.When this operation is finished, the feed pump can either be switched off or remain in operation while the machine is started. if the feed pump was not stopped before the machine was started, switches you can turn it off as soon as the machine has reached its normal speed. Because as soon as the ring I rotates, the oil film between it and the shoes 2 ensures the The cylinders 4 are fed with pressurized oil. The control edge 27 of the piston 26 can then adjust to a height at which the contact between the piston 3 and the bodies 21 is ensured. Preferably the edge 27 is slightly above this Set level, so that during the engine operation, the piston 3 something are lifted from the bodies 2I and the even distribution of the load on all Shoes 2 by the pressure oil despite the vibrations, any subsidence and any Wear of the shoes 2 remains secured. Form in the embodiment described so the body 21 the safety elements that a normal function of the bearing ensure even if there is a pressure drop in the cylinders 4.
Die Beispiele, die in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind, unterscheiden sich von der ersten. Ausführungsform dadurch, daß die Schuhe 2, anstatt mit dem zugehörigen Kolben ein Stück zu bilden, zwei getrennte Stücke bilden. Wie man aus den Fig. 5 und 6 ersieht, weist jeder Schuh 2 an der Unterseite einen Ansatz 33 auf, durch den er mit der Oberfläche 34 des zugehörigen Kolbens 3 in Berührung steht. Die Abstützung 33 läßt demgemäß dem Schuh jede Möglichkeit, sich in vollkommener Weise an die Unterseite des Ringes I anzupassen.The examples shown in FIGS. 5 and 6 differ different from the first. Embodiment in that the shoes 2, instead of with the associated piston to form one piece, to form two separate pieces. How to get out 5 and 6, each shoe 2 has a shoulder 33 on the underside through which it is in contact with the surface 34 of the associated piston 3. The support 33 can accordingly the shoe every opportunity to be in perfect Way to adapt to the bottom of the ring I.
Die Ausbildung des Körpers II, des Zylinders 4 und der Regelungsmittel 16 bis 18 für die Kugel II ist hier so wie im Falle der Fig. I gewählt.The formation of the body II, the cylinder 4 and the control means 16 to 18 for the ball II is selected here as in the case of FIG.
Im Falle der Fig. 6 hat der zwischen den Boden 13 des Zylinders 4 und die Unterseite 12 des Kolbens 3 eingefügte Körper die Gestalt eines Prismas 35 von trapezoidem Querschnitt. Ein Teil 1d: oder 15 wird in diesem Falle weder an der Unterseite 12 des Kolbens noch an der Bodenfläche 13 des Zylinders vorgesehen; vielmehr ist hier der Boden 13 im wesentlichen horizontal, während die Fläche ia dazu gegen das Äußere des Lagers hin konvergiert.In the case of FIG. 6, the between the bottom 13 of the cylinder 4 and the bottom 12 of the piston 3 inserted body has the shape of a prism 35 of trapezoidal cross-section. Part 1d: or 15 will be neither in this case on the underside 12 of the piston still provided on the bottom surface 13 of the cylinder; rather, the bottom 13 is essentially horizontal here, while the surface ia converges towards the exterior of the camp.
Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung könnten so abgewandelt werden, daß die Reguliereinrichtungen für den Körper i i, 2i oder 35 ein Federaggregat aufweisen, das versucht, den genannten Körper 1i, 21 oder 35 radial zu verschieben. Auch könnte dazu ein Differentialkolben ähnlich dem Kolben 31 (Fig. 3) verwendet werden, der :den Körper 1i, 2i oder 35 radial nach außen zu verschieben versucht.The various exemplary embodiments of the invention could thus be modified be that the regulators for the body i i, 2i or 35 a spring unit have that tries to move the said body 1i, 21 or 35 radially. A differential piston similar to piston 31 (FIG. 3) could also be used for this purpose who: tries to move the body 1i, 2i or 35 radially outwards.
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