Längslager mit einer Druckflüssigkeit zwischen den Lagerflächen, insbesondere
für lotrecht gelagerte Wellen Durch die bei Längslagern, insbesondere für lotrecht
gelagerte Wellen, auftretenden Lagerreibungsverluste wird der Wirkungsgrad von mit
solchen. Lagern ausgestatteten Maschinen sehr stark verschlechtert. Das gilt insbesondere
für Maschinen, bei denen das Lager an, einer dicken Stelle der Welle sitzt, also
z. B. Schirmgeneratoren für Wasserkraftanlagen. Dabei treten nämlich wegen der erforderlichen
großen Durchmesser der Lagerflächen verhältnismäßig große Reibungsmomente auf.Longitudinal bearing with a pressure fluid between the bearing surfaces, in particular
for vertically supported shafts due to longitudinal bearings, especially for vertically
bearing shafts, bearing friction losses that occur will increase the efficiency of with
such. Bearings equipped machines deteriorated very much. This is especially true
for machines in which the bearing sits on a thick part of the shaft, i.e.
z. B. Screen generators for hydropower plants. This occurs because of the necessary
large diameter of the bearing surfaces on relatively large frictional moments.
Gemäß der Erfindung gelingt es, die Reibungsverluste in derartigen
Lagern dadurch wesentlich herabzudrücken, daß an dem Begrenzungsrand der Lagerflächen
der für das Abströmen des Schmiermittels zur Verfügung stehende Querschnitt derart
verengt ist, daß dadurch das Schmiermittel infolge erhöhten Druckes die Lagerflächen
in einem die Schmierfilmistärke plus einem festgelegten Minimalstand beim Stillstand
dies Lagers erheblich überschreitenden Abstand hält. Außerdem wird der durch die
Schmierflüssigkeit gehaltene Abstand zwischen ruhender und sich drehender Lagerfläche
entsprechend der Betriebsdrehzahl, den Lagerflächendurchmessern und der Lagerbelastung
derart bemessen, daß die, durch die Zähigkeit des Schmiermittels. bedingte Reibung
zwischen Lagerflächen. und Schmiermittel und die durch das Strömen des Schmiermittels
in radialer Richtung nach außen. verursachte Reibung die kleinste Gesamtsumme
an
Verlusten ergeben. Die Betriebsdrehzahl in Verbindung mit den Lagerflächendurchmessern
muß hierbei aus dem Grunde berücksichtigt werden:, weil bei einem bestimmten Lager
und bei einer bestimmten Belastung die Reibungsverluste nur bei einer einzigen bestimmten
Wellengeschwindigkeit auf ein Mindestmaß sinken. Dieser Wert wandert beim gleichen
Lager mit wachsender Belastung zu immer höheren Geschwindigkeiten. Der Erfindung
liegt die: Erkenntnis zugrunde, daß durch die sich drehende Lagerfläche in ähnlicher
Weise wie durch eine im Raum sich frei drehende Kreisischeibe der diese umgebende
Stoff, z. B. Flüssigkeit, an der Lagerfläche bzw. an der Stirnfläche der Seheibe
infolge seiner Zähigkeit mitgenommen wird. Es bildet sich eine Grenzschicht mit
radial nach außen zunehmender Dicke aus, die mit umläuft. Diese strömt nach außen,
und verursacht Reibungsverluste. Dreht sich nun eine solche Fläche einer ruhenden
Fläche gegenüber, so hängt die Größe dieser Reibungsverluste vom Abstand der beiden
Flächen ab. Bei großem Abstand sind diese Strömungsreibungsverluste am größten.
Außerdem bildet sich an beiden Flächen je eine Reibungsschicht aus. Die dadurch
bedingten Zähigkeitsreibungsverluste sind bei kleinem Abstand besonders groß. Zwischen.
den beiden Reibungsschichten dreht sich dann die Flüssigkeit wie ein fester Körper
mit konstanter Winkelgeschwindigkeit, der nach außen abströmt und die erwähnten
Strömungsreibungsverluste verursacht. Diesen Überlegungen entsprechend wird erfindungsgemäß
ein Abstand angestrebt, bei dem die Zähigkeitsreibungsverluste und die Strömungsreibungsverluste
in der Gesamtsumme möglichst klein sind.According to the invention it is possible to reduce the friction losses in such
Depress bearings thereby significantly that on the boundary edge of the bearing surfaces
the cross section available for the outflow of the lubricant in this way
is narrowed that thereby the lubricant as a result of increased pressure the bearing surfaces
in one, the thickness of the lubricating film plus a specified minimum level at standstill
this camp keeps significantly exceeding distance. In addition, the
Lubricant maintained distance between stationary and rotating bearing surface
according to the operating speed, the bearing surface diameter and the bearing load
dimensioned such that the, by the viscosity of the lubricant. conditional friction
between storage areas. and lubricants and those produced by the flowing of the lubricant
in the radial direction outwards. friction caused the smallest grand total
at
Losses. The operating speed in connection with the bearing surface diameters
must be taken into account here for the following reason: because in a certain warehouse
and with a certain load the friction losses only with a single certain one
Wave speed decrease to a minimum. This value wanders with the same
Bearings with increasing loads at ever higher speeds. The invention
is based on the: Knowledge that by the rotating bearing surface in a similar
As if by a circular disk rotating freely in space the surrounding disk
Fabric, e.g. B. liquid, on the bearing surface or on the face of the Seheibe
due to its toughness is taken. A boundary layer forms with it
radially outward increasing thickness, which rotates with. This flows outwards,
and causes frictional losses. If such a surface now rotates a stationary one
Area opposite, the size of these frictional losses depends on the distance between the two
Surfaces. These flow friction losses are greatest at a large distance.
In addition, a friction layer is formed on each of the two surfaces. The thereby
The losses due to toughness friction are particularly large at a small distance. Between.
The liquid then rotates around the two friction layers like a solid body
with constant angular velocity, which flows outwards and the mentioned
Causes flow friction losses. In accordance with these considerations, the invention
A distance is sought at which the toughness friction losses and the flow friction losses
are as small as possible in the total.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Dabei befindet sich die ruhende Lagerfläche I am Boden eines Hohlzylinders 2, der
in einem Lagertraggerüst einer Maschine ausgespart ist. Die lotrecht gelagerte Welle
3 der Maschine besitzt einen Bund 4, dessen untere Stirnfläche als sich drehende
Lagerfläche verwendet ist. Der Bund paßt wie ein Kolben in den Zylinder. An die
Stelle des flachen. Zylinders kann auch ein konischer Topf treten. Durch: Kanäle
5 wird eine Flüssigkeit, z. B. Öl, unter Druck zugeführt und dadurch der Abstand
zwischen der unteren Kolbenstirnfläche und der Fläche I entsprechend. der Betriebsdrehzahl,
den Lagerflächendurchmessern und der Belastung so bemessen, daß die Summe der Zähigkeitgreibungs-
und der Strömungsreibungsverluste den kleinsten Wert annimmt. Dabei ist von Vorteil,.
daß trotz erhöhtem hydraulischem Druck die Flüssigkeitsreibung praktisch nicht zunimmt.
Es muß darauf geachtet werden, daß das durch den Spalt zwischen Kolben und Zylinderwand
fließende und bei 6 abfließende Öl in gleichem Ausmaß wieder durch das Rohr 5 zugeführt
wird. Ölzu- bzw. -abfluß können in Abhängigkeit von der Kolbenstellung vom Kolben
selbst gesteuert werden. Der für den Ölabfluß maßgebende Spalt zwischen Zylinder
und Kolben kann durch eine konische Spannbüchse auf den günstigsten, nämlich den
kleinsten zulässigen Wert einstellbar gemacht werden. Der Zwischenraum zwischen
laufender und stillstehender Lagerfläche kann nach einem bestimmten Gesetz profiliert
werden, er kann sich z. B. keilförmig nach außen vergrößern. Auf diese Weise ist
eine weitere Senkung der Reibungsverluste erzielbar. Vor dem Anfahren wird zunächst
der Kolben hochgedrückt, so daß die Lagerflächen den richtigen Abstand voneinander
erhalten. Ferner werden die Welle bzw. der damit verbundene Läufer im Stillstand
auf Bremsklötzen abgesetzt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
The resting bearing surface I is located at the bottom of a hollow cylinder 2, the
is cut out in a bearing support frame of a machine. The vertically mounted shaft
3 of the machine has a collar 4, the lower face of which as a rotating
Storage space is used. The collar fits into the cylinder like a piston. To the
Place of the flat. A conical pot can also be used in the cylinder. Through: channels
5 is a liquid, e.g. B. Oil, supplied under pressure and thereby the distance
between the lower piston face and the surface I. the operating speed,
dimension the bearing surface diameter and the load so that the sum of the toughness friction
and the flow friction losses assume the smallest value. It is an advantage.
that despite the increased hydraulic pressure, the fluid friction practically does not increase.
Care must be taken to ensure that this passes through the gap between the piston and the cylinder wall
Oil flowing and draining off at 6 is fed back to the same extent through pipe 5
will. Oil inflow and outflow can depend on the piston position of the piston
be controlled by yourself. The decisive gap between the cylinder for the oil drain
and piston can be adjusted to the cheapest, namely the
the smallest permissible value can be made adjustable. The space between
Running and stationary storage space can be profiled according to a certain law
be, he can z. B. enlarge wedge-shaped outwards. That way is
a further reduction in friction losses can be achieved. Before starting, first
the piston pushed up so that the bearing surfaces are the correct distance from each other
obtain. Furthermore, the shaft or the rotor connected to it are at a standstill
deposited on brake pads.
Zur besonderen Verkleinerung der Lagerflächendurchmesser kann der
Druck der zugeführten Flüssigkeit besonders groß gewählt werden. Bei einer aus Segmenten
bestehenden ruhenden Lagerfläche können außerdem die Segmente derart, zweckmäßig
einstellbar, gelagert bzw. ausgebildet sein, daß eine in der Umfangsrichtung keilförmige
Flüssigkeitsschicht zwischen jedem einzelnen Segment und der sich drehenden Lagerfläche
vorhanden ist.To reduce the diameter of the bearing surface in particular, the
Pressure of the supplied liquid can be chosen to be particularly large. With one of segments
existing resting storage area can also use the segments in this way
adjustable, mounted or designed that one is wedge-shaped in the circumferential direction
Liquid layer between each individual segment and the rotating bearing surface
is available.
Gemäß der Erfindung werden die Lagerreibungsverluste auf ein Mindestmaß
herabgedrückt. Zusätzliche Flüssigkeits-, z. B. Ölpumpen sind außerdem nicht erforderlich,
da die sonst für die Bremse verwendete Pumpe nicht mehr gebraucht wird; es stehen
daher nunmehr zusammen mit der Pumpe für den Ölumlauf zwei Pumpen zur Verfügung,
so daß selbst bei Ausfall der einen der Betrieb aufrechterhalten werden kann, ohne
daß zur Durchführung der erfindungsgemäßen Abstandshaltung eine zusätzliche Pumpe
erforderlich ist. Außerdem fällt der Lagerinnendurchmesser besonders klein aus,
da der Flüssigkeitsdruck hoch gewählt werden kann. Dadurch werden die Reibungsverluste
zusätzlich verkleinert. Wegen der Verkleinerung der Lagerdurchmesser wird die Lagerung
einfach und besser zugänglich. Da der Kolben aus hydraulischen Gründen gleichmäßig
getragen wird, machen kleine Unregelmäßigkeiten im Zwischenraum zwischen den Lagerflächen
nichts aus, so daß die Herstellung einfacher wird. Die erfindungsgemäße Ausführung
wird mit besonderem Vorteil bei Schirmgeneratoren angewandt, da bei diesen wegen
der verhältnismäßig großen Lagerdurchmesser die Lagerreibungsverluste besonders
ins Gewicht fallen. Eine Verringerung der Lagerreibungsverluste erlaubt es dabei,.
die elektrischen Verluste zu vergrößern und damit die Maschine höher auszunutzen.According to the invention, the bearing friction losses are minimized
depressed. Additional liquid, e.g. B. Oil pumps are also not required,
since the pump otherwise used for the brake is no longer needed; there are
therefore now two pumps are available together with the pump for the oil circulation,
so that even if one fails, operations can be maintained without
that to carry out the spacing according to the invention an additional pump
is required. In addition, the inside diameter of the bearing is particularly small,
since the liquid pressure can be selected to be high. This will reduce the friction losses
additionally reduced. Because of the reduction in the bearing diameter, the storage
simple and more accessible. Because the piston is even for hydraulic reasons
are worn, make small irregularities in the space between the bearing surfaces
nothing, so that the production becomes easier. The embodiment according to the invention
is used with particular advantage in screen generators, as they are due to
the relatively large bearing diameter, especially the bearing friction losses
matter. A reduction in the bearing friction losses allows.
to increase the electrical losses and thus to make greater use of the machine.