EP1999387A1 - Hydrodynamisches gleitlager - Google Patents

Hydrodynamisches gleitlager

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Publication number
EP1999387A1
EP1999387A1 EP07712290A EP07712290A EP1999387A1 EP 1999387 A1 EP1999387 A1 EP 1999387A1 EP 07712290 A EP07712290 A EP 07712290A EP 07712290 A EP07712290 A EP 07712290A EP 1999387 A1 EP1999387 A1 EP 1999387A1
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EP
European Patent Office
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pumping
plain bearing
bearing according
gap
support
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07712290A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Axel Günter Albert FÜRST
Kamil Matyscak
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General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/108—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid with a plurality of elements forming the bearing surfaces, e.g. bearing pads
    • 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
    • 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
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    • F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/1085—Channels or passages to recirculate the liquid in the bearing

Definitions

  • the present invention relates to the field of storage of rotating machinery, e.g. Hydro generators. It relates to a hydrodynamic sliding bearing according to the preamble of claim 1.
  • Rotors of large machines such as hydro generators are usually carried and guided by hydrodynamic plain bearings, as described for example in the document EP-A2-0 135 730. In these bearings, the axial and radial guidance is taken over by separate bearings of different designs.
  • a running ring (2) is provided in FIG. 1 therefor, which in the radial direction by guide bearing segments (4) and in axial direction is supported by support bearing segments (3).
  • the guide bearing segments (4) are equipped according to FIG. 2 of EP-A2-0 135 730 with a pumping bag or a pumping gap (13).
  • the lubricant collects in the pumping gap (13) and is pumped from there through a lubricant outflow channel (14) into an outflow bore (15) and from there into a lubricant circuit.
  • the object is solved by the entirety of the features of claim 1.
  • the invention is characterized in that the slide bearing is equipped with an integrated pumping device for pumping the lubricating oil in a circuit.
  • the pumping device is arranged laterally on one of the support segments, wherein in particular the pumping device is arranged in the direction of rotation on the front side of the support element.
  • the pumping means is formed separately from the support member and releasably secured to the support segment.
  • Another embodiment of the invention is characterized in that the pumping device is perpendicular to the axis of rotation adjacent to the raceway, and at the boundary between the top and the raceway forms a pumping gap, and that means are provided to collect the pumping gap in the gap and under pressure Remove lubricating oil laterally from the pumping device.
  • the means for discharging the lubricating oil comprise a arranged in the direction of rotation at the end of the pumping gap, extending in the radial direction, in particular over the width of the pumping gap, extending discharge channel, which communicates with a arranged in the interior of the pumping device collecting space, wherein the collecting space in radial direction, a discharge pipe is guided out of the pumping device to the outside.
  • the pumping means comprises a base body attachable to the support segment, on the upper side of which a cover plate adjoining the raceway is mounted, in the upper side of which a recess is made to form the pumping gap.
  • the cover plate is preferably detachably connected to the base body, in particular screwed.
  • the entire pumping device can also be an integral part of the support segment, without individual screwed parts.
  • the channels can be milled out in the segment body.
  • a first recess is provided in the base body at the end adjacent to the support segment, which forms the collecting space after being covered by the cover plate; at the end of the cover plate adjoining the support segment, a second recess is provided, which forms the discharge channel.
  • Figure 1 is a perspective view of the basic arrangement of a hydrodynamic sliding bearing, as it is suitable for carrying out the inventive solution.
  • FIG. 2 is a side view of a pump device according to a preferred embodiment of the invention in the plane G-G in FIG. 3;
  • FIG. 2 is a side view of a pump device according to a preferred embodiment of the invention in the plane G-G in FIG. 3;
  • FIG. 3 is a plan view from above of a support segment with screwed pumping device according to FIG. 2;
  • Fig. 4 shows the section through the arrangement of Fig. 3 in the plane E-E.
  • the invention relates to a support bearing assembly, as shown in FIG. 1 greatly simplified.
  • the sliding bearing 10 of Fig. 1 comprises a rotatable about a rotation axis 13 race 11, which rests in the axial direction on a plurality of ring segment-shaped support segments 12, of which in Fig. 1, only one is drawn. Between the bottom of the race 11 and the top of the support segment 12 is a bearing gap 14 which is filled with a lubricant film.
  • the assumed direction of rotation of the race 11 is indicated by the rotary arrow shown in FIG.
  • a pumping device 15 is attached, which cooperates with the raceway 11 and 11 unfolds a pumping action when rotating raceway, such as it has been described similarly for the guide bearing segment in the aforementioned EP-A2-0 135 730.
  • the pumping device 15 comprises a fastener on the support segment 12 Baren, cuboidal base body 16, on the upper side of which is adjacent to the raceway 11 cover plate 17 is mounted.
  • cover plate 17 In the top of the cover plate 17 is a extending in the direction of rotation, laterally limited depression introduced, which, when the cover plate 17 adjacent to the underside of the raceway 11, the desired pumping gap 18 is formed.
  • the cover plate 17 is detachably connected to the base body 16, in particular by means of the fastening screws 22 screwed.
  • a first recess is provided at the end adjacent to the support segment 12, which, after being covered by the cover plate 17, forms a collection chamber 19 which is bounded on one side by the support segment 12.
  • a second recess is provided which forms a discharge channel 20 which is bounded on one side by the support segment 12.
  • lubricating oil collects in the pumping gap 18 and is continuously discharged through the disposed at the end of the pumping gap 18 discharge channel 20 in the lying in the interior of the pumping device 15 collecting space 19.
  • a discharge pipe 21 which is guided in the radial direction through the main body 16 to the outside.
  • the pumped lubricating oil can be supplied to a cooling and / or filtering and subsequently returned to the storage area to form a closed circuit.
  • an external pump can be saved or dispensed with special pump segments.
  • the pumping device 15 can be easily retrofitted to existing support segments. By dividing the pumping device 15 in the base 16 and cover plate 17, the production is simplified. Overall, there are the following advantages: - Short construction; a total of fewer bearing parts; no external pumps needed; and higher operational safety.

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Abstract

Ein hydrodynamisches Gleitlager umfasst einen um eine Rotationsachse drehbaren Laufring, welcher in axialer Richtung auf einer Mehrzahl von Tragsegmenten (12) gelagert ist, wobei sich zwischen dem Laufring und den Tragsegmenten (12) in einem Lagerspalt ein Schmierölfilm ausbildet. Bei einem solchen Gleitlager wird auf einfache Weise eine Zirkulation des Schmieröls dadurch bewirkt, dass das Gleitlager mit einer integrierten Pumpeinrichtung (15) zum Umpumpen des Schmieröls in einem Kreislauf ausgestattet ist.

Description

HYDRODYNAMISCHES GLEITLAGER
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Lagerung von rotierenden Maschinen wie z.B. Hydrogeneratoren. Sie betrifft ein hydrodynamisches Gleitlager gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Rotoren grosser Maschinen wie z.B. Hydrogeneratoren werden in der Regel durch hydrodynamische Gleitlager getragen und geführt, wie dies beispielsweise in der Druckschrift EP-A2-0 135 730 beschrieben ist. Bei diesen Lagern wird die axiale und radiale Führung durch getrennte Lager unterschiedlicher Bauform übernommen. In der EP-A2-0 135 730 ist in der dortigen Fig. 1 dafür ein Laufring (2) vorgesehen, der in radialer Richtung durch Führungslagersegmente (4) und in axialer Richtung durch Traglagersegmenten (3) gelagert ist. Die Führungslagersegmente (4) sind gemäss Fig. 2 der EP-A2-0 135 730 mit einer Pumptasche bzw. einem Pumpspalt (13) ausgerüstet. Das Schmiermittel sammelt sich im Pumpspalt (13) und wird von dort durch einen Schmiermittelabflusskanal (14) in eine Abströmungsbohrung (15) gepumpt und gelangt von dort in einen Schmiermittelkreislauf.
Normalerweise werden das Axial- und das Radiallager am gleichen Ort benötigt (siehe die EP-A2-0 135 730). Manchmal wird aber auch nur das axiale Traglager gebraucht. Als Öl- bzw. Schmiermittelpumpe müssen dann eine externe Pumpe oder reine Pumpsegmente ohne Radialführungsfunktion verwendet werden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein hydrodynamisches Gleitlager in Form eines axialen Traglagers zu schaffen, welches ohne externe Pumpeinrichtungen einen Schmiermittelkreislauf aufrechterhält.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gleitlager mit einer integrierten Pumpeinrichtung zum Umpumpen des Schmieröls in einem Kreislauf ausgestattet ist.
Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Pumpeinrichtung seitlich an einem der Tragsegmente angeordnet, wobei insbesondere die Pumpeinrichtung in Drehrichtung an der Vorderseite des Tragelements angeordnet.
Vorzugsweise ist die Pumpeinrichtung separat vom Tragelement ausgebildet und am Tragsegment lösbar befestigt. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung senkrecht zur Rotationsachse an den Laufring angrenzt, und an der Grenze zwischen der Oberseite und dem Laufring einen Pumpspalt ausbildet, und dass Mittel vorgesehen sind, um das sich im Pumpspalt sammelnde und unter Druck stehende Schmieröl seitlich aus der Pumpeinrichtung abzuführen.
Vorzugsweise umfassen die Mittel zum Abführen des Schmieröls einen in Drehrichtung am Ende des Pumpspaltes angeordneten, sich in radialer Richtung, insbesondere sich über die Breite des Pumpspaltes, erstreckenden Abführkanal, welcher mit einem im Inneren der Pumpeinrichtung angeordneten Sammelraum in Verbindung steht, wobei vom Sammelraum in radialer Richtung ein Abführrohr aus der Pumpeinrichtung nach draussen geführt ist.
Besonders vorteilhaft für Aufbau und Montage ist es, wenn die Pumpeinrichtung einen am Tragsegment befestigbaren Grundkörper umfasst, auf dessen Oberseite eine an den Laufring angrenzende Deckplatte angebracht ist, in deren Oberseite zur Bildung des Pumpspaltes eine Vertiefung eingebracht ist. Die Deckplatte ist vorzugsweise mit dem Grundkörper lösbar verbunden, insbesondere verschraubt.
Die ganze Pumpeinrichtung kann auch fester Bestandteil des Tragsegmentes sein, ohne einzelne eingeschraubte Teile. Die Kanäle können im Segmentkörper ausgefräst werden.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ist im Grundkörper an dem an das Tragsegment angrenzenden Ende eine erste Ausnehmung vorgesehen, welche nach Abdeckung durch die Deckplatte den Sammelraum bildet; an dem an das Tragsegment angrenzenden Ende der Deckplatte ist eine zweite Ausnehmung vorgesehen, welche den Abführkanal bildet. KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht die Grundanordnung eines hydrodynamischen Gleitlagers, wie es zur Ausführung der erfindungsgemässen Lösung geeignet ist;
Fig. 2 die Seitenansicht einer Pumpeinrichtung gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Ebene G-G in Fig. 3;
Fig. 3 die Draufsicht von oben auf ein Tragsegment mit angeschraubter Pumpeinrichtung gemäss Fig. 2; und
Fig. 4 den Schnitt durch die Anordnung aus Fig. 3 in der Ebene E-E.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung geht aus von einer Traglageranordnung, wie sie in Fig. 1 stark vereinfacht dargestellt ist. Das Gleitlager 10 der Fig. 1 umfasst einen um eine Rotationsachse 13 drehbaren Laufring 11 , der in axialer Richtung auf einer Mehrzahl von ringsegmentförmigen Tragsegmenten 12 ruht, von denen in Fig. 1 nur eines eingezeichnet ist. Zwischen der Unterseite des Laufrings 11 und der Oberseite des Tragsegments 12 befindet sich ein Lagerspalt 14, der mit einem Schmiermittelfilm ausgefüllt ist. Die angenommene Drehrichtung des Laufrings 11 ist durch den in Fig. 1 eingezeichneten Drehpfeil angezeigt.
Um für das axiale Gleitlager 10 auf einfache Weise ein platzsparendes, autonomes Pumpsystem für das Schmiermittel einzurichten, um die Zirkulation auch für einen extremen Kreislauf ohne weiteren Antrieb sicher zu stellen, wird gemäss Fig. 3 und 4 am in Drehrichtung vorderen Ende des Tragsegments 12 seitlich eine Pumpeinrichtung 15 angebaut, die mit dem Laufring 11 zusammenwirkt und bei sich drehendem Laufring 11 eine Pumpwirkung entfaltet, wie sie ähnlich für das Führungslagersegment in der eingangs genannten EP-A2-0 135 730 beschreiben worden ist.
Die Pumpeinrichtung 15 umfasst einen am Tragsegment 12 befestig baren, quaderförmigen Grundkörper 16, auf dessen Oberseite eine an den Laufring 11 angrenzende Deckplatte 17 angebracht ist. In die Oberseite der Deckplatte 17 ist eine sich in Drehrichtung erstreckende, seitlich begrenzte Vertiefung eingebracht, die, wenn die Deckplatte 17 an die Unterseite des Laufrings 11 angrenzt, den gewünschten Pumpspalt 18 bildet. Die Deckplatte 17 ist mit dem Grundkörper 16 lösbar verbunden, insbesondere mittels der Befestigungsschrauben 22 verschraubt.
Im Grundkörper 16 ist an dem an das Tragsegment 12 angrenzenden Ende eine erste Ausnehmung vorgesehen, welche nach Abdeckung durch die Deckplatte 17 einen Sammelraum 19 bildet, der auf einer Seite durch das Tragsegment 12 begrenzt ist. An dem an das Tragsegment 12 angrenzenden Ende der Deckplatte 17 ist eine zweite Ausnehmung vorgesehen, die einen Abführkanal 20 bildet, der auf einer Seite durch das Tragsegment 12 begrenzt ist. Der Grundkörper 16 und damit die ganze Pumpeinrichtung 15 ist mittels zweier Befestigungsschrauben 23 am Tragsegment 12 angeschraubt.
Bei drehendem Laufring 11 sammelt sich Schmieröl im Pumpspalt 18 und wird fortlaufend durch den am Ende des Pumpspaltes 18 angeordneten Abführkanal 20 in den im Inneren der Pumpeinrichtung 15 liegenden Sammelraum 19 abgeführt. In den Sammelraum 19 ragt ein Abführrohr 21 hinein, das in radialer Richtung durch den Grundkörper 16 nach aussen geführt ist. Durch das Abführrohr 21 kann das gepumpte Schmieröl einer Kühlung und/oder Filterung zugeführt und anschliessend unter Bildung eines geschlossenen Kreislaufs in den Lagerbereich zurückgeführt werden.
Mit der Kombination des Tragsegmentes 12 und der daran angeflanschten Pumpeinrichtung 15 kann eine externe Pumpe eingespart bzw. auf spezielle Pumpsegmente verzichtet werden. Die Pumpeinrichtung 15 kann an bereits vorhandenen Tragsegmenten leicht nachgerüstet werden. Durch die Aufteilung der Pumpeinrichtung 15 in Grundkörper 16 und Deckplatte 17 wird die Herstellung vereinfacht. Insgesamt ergeben sich die folgenden Vorteile: - Kurze Bauweise; insgesamt weniger Lagerteile; keine externen Pumpen nötig; und höhere Betriebssicherheit.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Gleitlager (hydrodynamisch)
11 Lauf ring
12 Tragsegment
13 Rotationsachse
14 Lagerspalt
15 Pumpeinrichtung
16 Grundkörper
17 Deckplatte
18 Pumpspalt
19 Sammelraum
20 Abführkanal
21 Abführrohr
22,23 Befestigungsschraube

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Hydrodynamisches Gleitlager (10), umfassend einen um eine Rotationsachse (13) drehbaren Laufring (11 ), welcher in axialer Richtung auf einer Mehrzahl von Tragsegmenten (12) gelagert ist, wobei sich zwischen dem Laufring (11 ) und den Tragsegmenten (12) in einem Lagerspalt (14) ein Schmierölfilm ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (10) mit einer integrierten Pumpeinrichtung (15) zum Umpumpen des Schmieröls in einem Kreislauf ausgestattet ist.
2. Gleitlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung (15) seitlich an einem der Tragsegmente (12) angeordnet ist.
3. Gleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Pumpeinrichtung (15) in Drehrichtung an der Vorderseite des Tragelements (12) angeordnet ist.
4. Gleitlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung (15) separat vom Tragelement (12) ausgebildet und am
Tragsegment (12) lösbar befestigt ist.
5. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung (15) mit der Oberseite an den Laufring (11 ) angrenzt, und an der Grenze zwischen der Oberseite und dem Laufring (11 ) einen
Pumpspalt (18) ausbildet, und dass Mittel (19, 20, 21 ) vorgesehen sind, um das sich im Pumpspalt (18) sammelnde und unter Druck stehende Schmieröl seitlich aus der Pumpeinrichtung (15) abzuführen.
6. Gleitlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Abführen des Schmieröls einen in Drehrichtung am Ende des Pumpspaltes (18) angeordneten, sich in radialer Richtung, insbesondere sich über die Breite des Pumpspaltes (18), erstreckenden Abführkanal (20) umfassen, welcher mit einem im Inneren der Pumpeinrichtung (15) angeordneten Sammelraum (19) in Verbindung steht, und dass vom Sammelraum (19) in radialer Richtung ein Abführrohr aus der Pumpeinrichtung (15) nach draussen geführt ist.
7. Gleitlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung (15) einen am Tragsegment (12) befestigbaren Grundkörper (16) umfasst, auf dessen Oberseite eine an den Laufring (11 ) angrenzende Deckplatte (17) angebracht ist, in deren Oberseite zur Bildung des Pumpspaltes (18) eine Vertiefung eingebracht ist.
8. Gleitlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (17) mit dem Grundkörper (16) lösbar verbunden, insbesondere verschraubt ist.
9. Gleitlager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Grundkörper (16) an dem an das Tragsegment (12) angrenzenden Ende eine erste Ausnehmung (19) vorgesehen ist, welche nach Abdeckung durch die Deckplatte (17) den Sammelraum (19) bildet, und dass an dem an das Tragsegment (12) angrenzenden Ende der Deckplatte (17) eine zweite Ausnehmung (20) vorgesehen ist, welche den Abführkanal (20) bildet.
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