WO2008065139A2 - Hydrodynamisches axialgleitlager für eine generator mit vertikaler rotationsachse - Google Patents

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Andreas Schubert
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Hanspeter Walser
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Alstom Technology Ltd
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    • F16C2380/00—Electrical apparatus
    • F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

Definitions

  • the invention relates to a hydrodynamic axial plain bearing for a generator with a vertical axis of rotation, in particular a hydrogenerator.
  • the invention also relates to a generator equipped with such an axial sliding bearing.
  • the bearings have a key position. If the camp fails, the electricity production based on this generator comes to a standstill.
  • the thrust bearings have to withstand a large load, especially in vertically operated generators, such as those used in power generation by means of water turbines.
  • plain bearings are used for this purpose.
  • the usual design are hydrodynamic thrust bearings in which a mounted on the shaft of the rotor rotating ring. This race supports the rotor axially against a bearing housing. The raceway slides on a lubricant film over bearing pads located in the bearing housing. For this purpose, all components of the support bearing are housed in an oil bath.
  • the storage is ensured by means of a viable hydrodynamic lubricant film, which builds in particular by a spline in the lubrication gap.
  • a viable hydrodynamic lubricant film which builds in particular by a spline in the lubrication gap.
  • running rings with diameters of about 2 m to 6 m are used.
  • the lubricant can be cooled. This is usually done by arranging an external oil cooler, which is connected via at least one inlet and outlet with the lubricant space of the support bearing.
  • the volume of the lubricant bath is designed such that in the event of failure of the cooler, the bearing can continue to run for a buffer period of, for example, at least 15 minutes without the risk of overheating.
  • the space for the lubricant is integrated in the carrier star.
  • in these types or after a conversion of the plain bearings requires the provision of an adequate volume for the lubricant increased design and equipment costs.
  • In addition to the heating of the lubricant is also disadvantageous that takes place due to the turbulent flow conditions in the lubricant space intensive mixing of the lubricant with air and phase separation is practically excluded during operation.
  • at least a proportionate air separation during operation is desirable.
  • the invention has for its object to provide an improved embodiment for a hydrodynamic thrust bearing.
  • the aforementioned design constraints and other disadvantages should be avoided by a simple constructive solution.
  • a sufficient volume of lubricant to be provided, and moreover, preferably a venting of the lubricant during operation are possible.
  • the invention is based on the general idea to provide one or a plurality of external reservoir, which are connected via at least one supply and a derivative with the lubricant volume of the support bearing.
  • the at least one storage container is assigned at least one cooler for the lubricant, which is preferably arranged in series with the reservoir or reservoirs in the inlet or outlet.
  • the sliding bearing comes out with a comparatively small lubricant space, while a more or less high proportion of the lubricant depending on the specific application is located in the external storage containers.
  • the gas content, usually air, of the lubricant in the bearing is lower, since already after a short residence time of the lubricant in the at least one storage container uses a phase separation.
  • the necessary pressure difference for the liquid circulation can be generated by a pump, a variant is preferred, according to which the required pressure difference is applied by pump segments of the bearing. According to a preferred embodiment with a single reservoir that is placed according to the hydrostatic conditions at a suitable level close to the generator.
  • the respective reservoir has a vent line through which the air exiting the lubricant can escape into the atmosphere.
  • the vent line is arranged as a riser such that the liquid column standing therein exerts a static pressure on the liquid of the reservoir.
  • a plurality of storage containers is accommodated in accordance with the prevailing space conditions on the supporting star. By operating these containers such that there is room for a gas cushion above the liquid level, liquid settling and subsequent partial phase separation may take place.
  • the containers can be arranged in groups connected in series on suitable support elements.
  • FIG. 4 is a view as in FIG. 3, but in another embodiment,
  • Fig. 5 is a view as in Fig. 2, but in the embodiment according to
  • a generator 1 which may in particular be a hydrogenerator, comprises a rotor 2 and a stator 3.
  • the rotor 2 has a rotor shaft 4 which is rotatably mounted about a rotation axis 5.
  • the rotation axis 5 is oriented vertically.
  • the rotor 2 or the rotor shaft 4 is arranged vertically.
  • a hydrodynamic axial sliding bearing 6 is provided for axial mounting of the rotor 2.
  • the axial slide bearing 6 is arranged at the upper end of the shaft 4 in the example.
  • the axial sliding bearing 6 is positioned at the lower end of the shaft 4.
  • both ends of the shaft 4 may be mounted in each such axial slide 6.
  • the axial sliding bearing 6 comprises a bearing housing 7.
  • the bearing housing 7 has a basin 8, which is filled with a lubricant.
  • a possible lubricant level is indicated in Fig. 2 by a broken line and designated 9.
  • the bearing housing 7 has a plurality of bearing segments 10, which are arranged annularly with respect to the rotation axis 5.
  • the rotor 2 is supported axially via a race 11 on these bearing segments 10.
  • the race 11 is firmly connected to the rotor 2 and the shaft 4.
  • a lubricant film 12 is formed axially between the bearing segments 10 and the race 11, via which the race 11 is then axially supported on the bearing segments 10. Accordingly, it is a hydrodynamic thrust bearing 6.
  • the axial sliding bearing 6 comprises at least one reservoir 13, which is arranged outside of the basin 8.
  • the Axialgleitlager 6 includes at least one heat exchanger 16 which serves as a cooler for the lubricant, which is in particular an oil.
  • the heat exchanger 16 is incorporated in the supply line 15, that is arranged downstream of the storage container 13.
  • the heat exchanger 16 may also be in the drain line 14 be integrated, so be arranged upstream of the reservoir 13, or there are corresponding cooling units directly into the reservoir (13) integrated. Since at higher temperatures due to the lower viscosity a phase separation liquid-gaseous can take place more easily, the shown subordinate positioning of the heat exchanger 16 is the preferred embodiment.
  • the at least one heat exchanger 16 is integrated in a cooling circuit 17, in which a coolant circulates.
  • a cooling circuit 17 in which a coolant circulates.
  • the reservoir 13 has a vent line 18. Through the vent line 18, air which emerges from the lubricant stored in the reservoir 13 can be removed from the reservoir 13.
  • the vent line 18 is suitably connected to an upper end of the reservoir 13.
  • the reservoir 13 may be designed so that it has its highest point in the region of the connection of the vent line 18.
  • the vent line 18 is designed here as a riser, which is oriented substantially vertically.
  • the vent line 18 has an overflow 19 which is open to the environment, via which it is connected to a return line 20.
  • the return line 20 leads back to the basin. 8
  • a corresponding delivery device In order to be able to convey the lubricant from the basin 8 through the discharge line 14 to the storage container 13 and through the supply line 15 back to the basin 8, a corresponding delivery device must be provided to overcome the flow resistance in the storage tank 13 and in particular in the heat exchanger 16.
  • a separate (not shown in the figures) pump which may be arranged in the supply line 15 or in the drain line 14.
  • a suitable overpressure is preferably generated in the discharge line 14, which drives the lubricant through the discharge line 14, the storage container 13, the heat exchanger 16 and the supply line 15.
  • the riser Since the vent line 18 in the region of the overflow 19 to the environment is open, the riser must be designed so high that a sufficiently high static pressure can be generated to blow out the lubricant from the overflow 19 due to the discharge pressure in the drain 14 prevent.
  • the return 20 is provided for the case that due to pressure pulses but a small amount of lubricating oil is conveyed through the vent line 18 through the overflow 19.
  • An inlet funnel 21 of the return line 20 catches this lubricant and transports it back to the basin 8.
  • the outgassing air can carry lubricant droplets or a lubricant mist with it, which can deposit in the region of the overflow 19 and can reach the return line 20 via the funnel 21.
  • a closed high pressure chamber 23 and a low pressure chamber 24 are formed in the basin 8, wherein the low pressure chamber 24 does not have to be closed.
  • the low-pressure space 24 is the actual storage. Accordingly, in the low-pressure space 24, the bearing segments 10, the bearing ring 11, the lubricant film 12 and, as appropriate, If necessary, the pump segments 22.
  • the supply line 15 is connected to the low-pressure chamber 24, while the drain line 14 is connected to the high-pressure chamber 23.
  • the pumping segments 23 now convey the lubricant from the low-pressure space 24 into the high-pressure space 23.
  • the pumping segments 22 may, for example, be located in a lubricant gap
  • a high-pressure lubricant film This can now be used to convey the lubricant. Accordingly, high-pressure lines 25 lead from the respective pump segment 22 to the high-pressure space 23. Said lubricant film preferably forms radially between the respective pump segment 22 and the race 11.
  • the high pressure in the lubricating film 26 of the pump segments 22 drives the lubricant through the high pressure lines 25 in the high pressure chamber 23. From the high pressure chamber 23, the lubricant passes through the drain line 14 to the reservoir 13 and the supply line 15 through the heat exchanger 16 to the low pressure chamber 24. Accordingly, creates a closed lubricant circuit.
  • the pumping segments 22 are provided in addition to the bearing segments 10, wherein they cooperate radially with the raceway 11.
  • the functionality of the pump segments 22 may be integrated into the bearing segments 10, so that part of the high pressure arising in the lubricating film 12 of the bearing segments 10 can be used to convey the lubricant in said lubricant circuit.
  • the reservoir 13 is outside a room
  • the generator 1 is housed.
  • the at least one reservoir 13 also within the space 27 may be arranged.
  • the storage container 13 may be arranged on a carrier star 28, which carries the axial sliding bearing 6. If a plurality of reservoir 13 are provided, these can be connected in total or in groups in series, whereby the lubricant calms and is easier to vent.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Axialgleitlager (6) für einen Generator (1) mit vertikaler Rotationsachse (5), umfassend ein Lagerge- häuse (7), das in einem mit einem Schmiermittel befüllten Becken (8) mehrere bezüglich der Rotationsachse (5) ringförmig angeordnete Lagersegmente (10) aufweist, auf denen sich im Betrieb des Axialgleitlagers (6) ein fest an einem Rotor (2) des Generators (1) angebrachter Laufring (11) über einen sich axial zwischen den Lagersegmenten (10) und dem Laufring (11) ausbildenden Schmiermittelfilm (12) axial abstützt. Um die Zuverlässigkeit des Axialgleitlagers (6) zu verbessern, ist mindestens ein außerhalb des Beckens (8) angeordneten Vorratsbehälter (13) vorgesehen, der über eine Ablaufleitung (14) und eine Zulaufleitung (15) an das Becken (8) angeschlossen ist. Außerdem ist mindestens ein als Kühler dienenden Wärme- übertrager (16) vorgesehen, der in die Zulaufleitung (15) oder in die Ablauflei- tung (14) eingebunden ist.

Description

Hydrodynamisches Axialgleitlager für einen Generator mit vertikaler
Rotationsachse
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrodynamisches Axialgleitlager für einen Generator mit vertikaler Rotationsachse, insbesondere einen Hydrogenerator. Die Erfindung betrifft außerdem einen mit einem solchen Axialgleitlager ausges- tatteten Generator.
Stand der Technik
Bei großen Generatoren zur Stromerzeugung kommt den Lagern eine Schlüsselstellung zu. Versagt das Lager, kommt die auf diesem Generator basierende Stromproduktion zum Stillstand. Neben den Radiallagern für die Welle haben die Axiallager vor allem bei vertikal betriebenen Generatoren, wie sie beispielsweise bei der Stromerzeugung mittels Wasserturbinen eingesetzt werden, einer großen Belastung standzuhalten. Üblicherweise werden hierfür Gleitlager eingesetzt. Die übliche Bauform sind hydrodynamische Axialgleitlager, bei denen ein an der Welle des Rotors befestigter Laufring mitrotiert. Dieser Laufring stützt den Rotor axial gegen ein Lagergehäuse ab. Der Laufring gleitet auf einem Schmiermittelfilm über im Lagergehäuse angeordnete Lagersegmente. Zu diesem Zweck sind sämtliche Komponenten des Traglagers in einem Ölbad untergebracht. Die Lagerung wird mittels eines tragfähigen hydrodynamischen Schmiermittelfilms gewährleistet, der sich insbesondere durch ein Keilprofil im Schmierspalt aufbaut. Bei solchen großen Generatoren zur Stromerzeugung kommen Laufringe mit Durchmessern von etwa 2 m bis 6 m zum Einsatz. Bei den verwendeten hohen Umdrehungszahlen sowie aufgrund der hohen Axialkräfte treten entsprechend hohe Temperaturen im hydrodynamischen Axialgleit- lager auf, denen das Traglager und das Schmiermittel standhalten müssen. Hierzu kann das Schmiermittel gekühlt werden. Dies geschieht in der Regel durch Anordnung eines externen Ölkühlers, welcher über wenigstens eine Zu- und Ableitung mit dem Schmiermittelraum des Traglagers verbunden ist. Dabei ist das Volumen des Schmiermittelbads so ausgelegt, dass im Falle eines Aus- falls des Kühlers das Lager noch über einen Pufferzeitraum von beispielsweise wenigstens 15 Minuten ohne die Gefahr einer Überhitzung weiter laufen kann. Bei einigen Bauarten ist der Raum für das Schmiermittel in den Tragstern integriert. Insbesondere bei diesen Bauarten oder nach einer Umrüstung der Gleitlager erfordert die Bereitstellung eines adäquaten Volumens für das Schmiermit- tel einen erhöhten konstruktiven und apparativen Aufwand. Neben der Erwärmung des Schmiermittels ist auch noch nachteilig, dass aufgrund der turbulenten Strömungsbedingungen in dem Schmiermittelraum eine intensive Durchmischung des Schmiermittels mit Luft stattfindet und während des Betriebs eine Phasentrennung praktisch ausgeschlossen ist. Im Interesse einer hinreichen- den Wirkung des Schmiermittels ist jedoch eine wenigstens anteilige Luftab- scheidung während des Betriebs wünschenswert.
Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein hydrodynamisches Axialgleitlager eine verbesserte Ausführungsform anzugeben. Insbesondere sollen die vorgenannten Auslegungszwänge und andere Nachteile durch eine einfache konstruktive Lösung umgangen werden. Unabhängig von den Bauarten des Generators und den herrschenden Raumverhältnissen soll insbesondere ein ausreichendes Schmiermittelvolumen bereitgestellt werden, und darüber hinaus soll vorzugsweise eine Entlüftung des Schmiermittels während des Betriebs ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegenstände der unab- hängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen oder eine Mehrzahl externer Vorratsbehälter bereitzustellen, welche über wenigstens eine Zu- und eine Ableitung mit dem Schmiermittelvolumen des Traglagers verbunden sind. Dem wenigstens einen Vorratsbehälter ist zumindest ein Kühler für das Schmiermittel beigeordnet, welcher vorzugsweise in Reihe mit dem oder den Vorratsbehältern in der Zu- oder Ableitung angeordnet ist.
Auf diese Weise kommt das Gleitlager mit einem vergleichsweise geringen Schmiermittelraum aus, während sich ein von dem konkreten Einsatzfall ab- hängiger mehr oder weniger hoher Anteil des Schmiermittels in den externen Vorratsbehältern befindet. Insgesamt ist der Gasanteil, in der Regel Luft, des Schmiermittels im Lager geringer, da bereits nach kurzer Verweildauer des Schmiermittels in dem wenigstens einen Vorratsbehälter eine Phasentrennung einsetzt.
Die notwendige Druckdifferenz für den Flüssigkeitsumlauf kann zwar durch eine Pumpe erzeugt werden, bevorzugt ist jedoch eine Variante, wonach die erforderliche Druckdifferenz durch Pumpsegmente des Lagers aufgebracht wird. Nach einer vorzugsweisen Ausführungsart mit einem einzigen Vorratsbehälter wird jener entsprechend den hydrostatischen Gegebenheiten auf einem geeigneten Niveau nahe bei dem Generator aufgestellt.
Vorzugsweise weist der jeweilige Vorratsbehälter eine Entlüftungsleitung auf, durch welche die aus dem Schmiermittel austretende Luft in die Atmosphäre entweichen kann.
Die Entlüftungsleitung ist dabei als Steigleitung derart angeordnet, dass die darin stehende Flüssigkeitssäule einen statischen Druck auf die Flüssigkeit des Vorratsbehälters ausübt.
Nach einer alternativen Ausführungsart ist eine Mehrzahl von Vorratsbehältern nach Maßgabe der herrschenden Platzverhältnisse am Tragstern untergebracht. Indem diese Behälter derart betrieben werden, dass oberhalb des Flüssigkeitsspiegels Raum für ein Gaspolster verbleibt, kann eine Flüssigkeitsberuhigung und nachfolgende teilweise Phasentrennung stattfinden. Die Behälter können dabei gruppenweise in Reihe geschaltet an geeigneten Tragelementen angeordnet sein.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Zeichnung sowie aus der nachfol- genden Figurenbeschreibung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen In den nachfolgenden Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine stark vereinfachte Schnittdarstellung eines Generators mit einem hydrodynamischen Axialgleitlager,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Generators im Bereich des Axialgleitlagers,
Fig. 3 eine Draufsicht des Axialgleitlagers ohne Generator,
Fig. 4 eine Ansicht wie in Fig. 3, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
Fig. 5 eine Ansicht wie in Fig. 2, jedoch bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 4.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Entsprechend Fig. 1 umfasst ein Generator 1 , bei dem es sich insbesondere um einen Hydrogenerator handeln kann, einen Rotor 2 und einen Stator 3. Der Rotor 2 weist eine Rotorwelle 4 auf, die um eine Rotationsachse 5 drehbar gelagert ist. Die Rotationsachse 5 ist vertikal orientiert. In der Folge ist der Rotor 2 beziehungsweise die Rotorwelle 4 stehend angeordnet. Zur axialen Lagerung des Rotors 2 ist ein hydrodynamisches Axialgleitlager 6 vorgesehen. Das Axial- gleitlager 6 ist im Beispiel am oberen Ende der Welle 4 angeordnet. Ebenso ist eine Ausführungsform möglich, bei welcher das Axialgleitlager 6 am unteren Ende der Welle 4 positioniert ist. Ebenso können beide Enden der Welle 4 in je einem solchen Axialgleitlager 6 gelagert sein.
Entsprechend den Fig. 1 bis 5 umfasst das Axialgleitlager 6 ein Lagergehäuse 7. Das Lagergehäuse 7 weist ein Becken 8 auf, das mit einem Schmiermittel befüllt ist. Ein möglicher Schmiermittelpegel ist in Fig. 2 durch eine unterbrochene Linie angedeutet und mit 9 bezeichnet. In diesem Becken 8 weist das Lagergehäuse 7 mehrere Lagersegmente 10 auf, die bezüglich der Rotations- achse 5 ringförmig angeordnet sind. Im montierten Zustand stützt sich der Rotor 2 über einen Laufring 11 an diesen Lagersegmenten 10 axial ab. Der Laufring 11 ist dabei fest mit dem Rotor 2 beziehungsweise der Welle 4 verbunden. Im Betrieb des Axialgleitlagers 6 bildet sich axial zwischen den Lagersegmenten 10 und dem Laufring 11 ein Schmiermittelfilm 12 aus, über den sich dann der Laufring 11 an den Lagersegmenten 10 axial abstützt. Dementsprechend handelt es sich um ein hydrodynamisches Axialgleitlager 6.
Entsprechend Fig. 1 umfasst das Axialgleitlager 6 zumindest einen Vorratsbehälter 13, der außerhalb des Beckens 8 angeordnet ist. Im Beispiel gemäß Fig. 1 ist nur ein einziger solcher Vorratsbehälter 13 dargestellt. Es ist jedoch klar, dass bei einer anderen Ausführungsform auch mehrere Vorratsbehälter 13 vorgesehen sein können. Der jeweilige Vorratsbehälter 13 ist über eine Ablaufleitung 14 sowie über eine Zulaufleitung 15 an das Becken 8 angeschlossen. Außerdem umfasst das Axialgleitlager 6 zumindest einen Wärmeübertrager 16 der als Kühler für das Schmiermittel dient, bei dem es sich insbesondere um ein Öl handelt. Im Beispiel ist nur ein einziger Wärmeübertrager 16 dargestellt. Es ist klar, dass bei einer anderen Ausführungsform auch mehrere Wärmeübertrager 16 vorgesehen sein können. Im Beispiel ist der Wärmeübertrager 16 in die Zulaufleitung 15 eingebunden, also stromab des Vorratsbehälters 13 angeordnet. Bei einer anderen Ausführungsformen kann der Wärmeübertrager 16 auch in die Ablaufleitung 14 eingebunden sein, also stromauf des Vorratsbehälters 13 angeordnet sein, oder es sind entsprechende Kühlaggregate unmittelbar in den Vorratsbehälter (13) integriert. Da bei höheren Temperaturen aufgrund der geringeren Viskosität eine Phasentrennung flüssig-gasförmig leichter stattfinden kann, ist die gezeigte nachgeordnete Positionierung des Wärmeübertragers 16 die bevorzugte Ausführungsart.
Zweckmäßig ist der wenigstens eine Wärmeübertrager 16 in einen Kühlkreis 17 eingebunden, in dem ein Kühlmittel zirkuliert. Hierdurch kann eine intensive Kühlwirkung erreicht werden.
Im gezeigten Beispiel weist der Vorratsbehälter 13 eine Entlüftungsleitung 18 auf. Durch die Entlüftungsleitung 18 kann Luft, die aus dem im Vorratsbehälter 13 bevorrateten Schmiermittel austritt, aus dem Vorratsbehälter 13 abgeführt werden. Die Entlüftungsleitung 18 ist hierzu zweckmäßig an ein oberes Ende des Vorratsbehälters 13 angeschlossen. Zusätzlich kann der Vorratsbehälter 13 so gestaltet sein, dass er im Bereich des Anschlusses der Entlüftungsleitung 18 seinen höchsten Punkt aufweist. Die Entlüftungsleitung 18 ist hier als Steigleitung ausgestaltet, die im wesentlichen vertikal orientiert ist. Ferner weist die Entlüftungsleitung 18 im gezeigten Beispiel einen zur Umgebung hin offenen Überlauf 19 auf, über den sie mit einer Rücklaufleitung 20 verbunden ist. Die Rücklaufleitung 20 führt zurück zum Becken 8.
Um das Schmiermittel vom Becken 8 durch die Ablaufleitung 14 zum Vorrats- behälter 13 und durch die Zulaufleitung 15 zurück zum Becken 8 fördern zu können, muss zur Überwindung der Strömungswiderstände im Vorratsbehälter 13 und insbesondere im Wärmeübertrager 16 eine entsprechende Fördereinrichtung vorgesehen sein. Hierzu eignet sich grundsätzlich eine separate (in den Figuren nicht dargestellte) Pumpe, die in der Zulaufleitung 15 oder in der Ablaufleitung 14 angeordnet sein kann. Zum Fördern des Schmiermittels wird bevorzugt in der Ablaufleitung 14 ein geeigneter Überdruck erzeugt, der das Schmiermittel durch die Ablaufleitung 14, den Vorratsbehälter 13, den Wärmeübertrager 16 und die Zulaufleitung 15 an- treibt. Da die Entlüftungsleitung 18 im Bereich des Überlaufs 19 zur Umgebung hin offen ist, muss die Steigleitung so hoch ausgestaltet werden, dass darin ein hinreichend hoher statischer Druck generiert werden kann, um ein Ausblasen des Schmiermittels aus dem Überlauf 19 aufgrund des Förderdrucks im Ablauf 14 zu verhindern. Der Rücklauf 20 ist für den Fall vorgesehen, dass aufgrund von Druckimpulsen doch eine geringfügige Menge Schmieröl über die Entlüftungsleitung 18 durch den Überlauf 19 gefördert wird. Ein Einlasstrichter 21 der Rücklaufleitung 20 fängt dieses Schmiermittel auf und transportiert es zum Becken 8 zurück. Ferner kann die ausgasende Luft Schmiermitteltröpfchen oder einen Schmiermittelnebel mit sich führen, die sich im Bereich des Überlaufs 19 ablagern können und über den Trichter 21 in die Rücklaufleitung 20 gelangen können.
Um die erforderliche Pumpleistung zu erzeugen, wird bei der hier vorgestellten bevorzugten Ausführungsform auf eine zusätzliche Pumpe verzichtet. Vielmehr sind im Becken 8 Pumpsegmente 22 vorgesehen. Diese wirken im Betrieb des Axialgleitlagers 6 mit dem Lagerring 11 oder direkt mit dem Rotor 2 beziehungsweise dessen Welle 4 zur Erzeugung einer Pumpwirkung zusammen. Diese Pumpwirkung kann nun zum Fördern des Schmiermittels durch den Vorratsbehälter 13 und durch den Wärmeübertrager 16 genutzt werden.
Entsprechend den Fig. 4 und 5 sind im Becken 8 ein geschlossener Hochdruckraum 23 und ein Niederdruckraum 24 ausgebildet, wobei der Niederdruckraum 24 nicht geschlossen sein muss. Im Niederdruckraum 24 befindet sich die eigentliche Lagerung. Dementsprechend befinden sich im Niederdruckraum 24 die Lagersegmente 10, der Lagerring 11 , der Schmiermittelfilm 12 und gegebe- nenfalls die Pumpsegmente 22. Die Zulaufleitung 15 ist an den Niederdruck- raum 24 angeschlossen, während die Ablaufleitung 14 an den Hochdruckraum 23 angeschlossen ist. Die Pumpsegmente 23 fördern nun das Schmiermittel aus dem Niederdruckraum 24 in den Hochdruckraum 23. Hierzu können die Pumpsegmente 22 beispielsweise mit einem sich in einem Schmiermittelspalt
26 arbeiten, in dem sich durch die Rotation des Rotors 2 aufgrund hydrodynamischer Effekte ein Hochdruck-Schmiermittelfilm ausbildet. Dieser kann nun zum Fördern des Schmiermittels genutzt werden. Dementsprechend führen Hochdruckleitungen 25 vom jeweiligen Pumpsegment 22 zum Hochdruckraum 23. Besagter Schmiermittelfilm bildet sich vorzugsweise radial zwischen dem jeweiligen Pumpsegment 22 und dem Laufring 11 aus.
Im Betrieb des Axialgleitlagers 6 treibt der Hochdruck im Schmierfilm 26 der Pumpsegmente 22 das Schmiermittel über die Hochdruckleitungen 25 in den Hochdruckraum 23. Vom Hochdruckraum 23 gelangt das Schmiermittel durch die Ablaufleitung 14 zum Vorratsbehälter 13 und über die Zulaufleitung 15 durch den Wärmeübertrager 16 zu dem Niederdruckraum 24. Dementsprechend entsteht ein geschlossener Schmiermittelkreislauf.
Bei dem hier gezeigten Beispiel sind die Pumpsegmente 22 zusätzlich zu den Lagersegmenten 10 vorgesehen, wobei sie mit dem Laufring 11 radial zusammenwirken. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Funktionalität der Pumpsegmente 22 in die Lagersegmente 10 integriert sein, so dass ein Teil des im Schmierfilm 12 der Lagersegmente 10 entstehenden Hochdrucks zum För- dem des Schmiermittels im genannten Schmiermittelkreislauf genutzt werden kann.
In den gezeigten Beispielen ist der Vorratsbehälter 13 außerhalb eines Raums
27 angeordnet, in dem der Generator 1 untergebracht ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann der wenigstens eine Vorratsbehälter 13 auch innerhalb des Raums 27 angeordnet sein. Insbesondere kann der Vorratsbehälter 13 an einem Tragstern 28 angeordnet sein, der das Axialgleitlager 6 trägt. Sofern mehrere Vorratsbehälter 13 vorgesehen sind, können diese insgesamt oder gruppenweise in Reihe geschaltet werden, wodurch das Schmiermittel beruhigt und leichter entlüftet wird.
Verzeichnis der verwendeten Bezugszeichen
1 Generator
2 Rotor
3 Stator
4 Rotorwelle
5 Rotationsachse 6 Axialgleitlager
7 Lagergehäuse
8 Becken
9 Schmierölpegel 10 Lagersegment 11 Laufring
12 Schmiermittelfilm
13 Vorratsbehälter
14 Ablaufleitung
15 Zulaufleitung 16 Wärmeübertrager
17 Kühlkreis
18 Entlüftungsleitung
19 Überlauf
20 Rücklaufleitung 21 Trichter Pumpsegment Hochdruckraum Niederdruckraum Hochdruckleitung Schmiermittelspalt Raum Tragstern

Claims

Patentansprüche
1. Hydrodynamisches Axialgleitlager für einen Generator (1 ) mit vertikaler Ro- tationsachse (5),
- mit einem Lagergehäuse (7), das in einem mit einem Schmiermittel befüllten Becken (8) mehrere bezüglich der Rotationsachse (5) ringförmig angeordnete Lagersegmente (10) aufweist, auf denen sich im Betrieb des Axialgleitlagers (6) ein fest an einem Rotor (2) des Generators (1 ) angebrachter Lauf- ring (11 ) über einen sich axial zwischen den Lagersegmenten (10) und dem Laufring (11 ) ausbildenden Schmiermittelfilm (12) axial abstützt,
- mit mindestens einem Schmiermittelkreislauf, umfassend wenigstens einen außerhalb des Beckens (8) angeordneten Vorratsbehälter (13) für das Schmiermittel, der über eine Ablaufleitung (14) und eine Zulaufleitung (15) kommunizierend mit dem Becken (8) verbunden ist, und
- mit mindestens einem als Kühler dienenden Wärmeübertrager (16), der in den Schmiermittelkreislauf eingebunden ist.
2. Axialgleitlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wärmeübertrager (16) in die Ablaufleitung (14) oder in die Zulaufleitung (15) eingebunden ist.
3. Axialgleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (16) in die Zulaufleitung (15) eingebunden ist.
4. Axialgleitlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wärmeübertrager (16) außerdem in einen Kühlkreis (17) eingebunden ist, in dem ein Kühlmittel zirkuliert.
5. Axialgleitlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Vorratsbehälter (13) eine Entlüftungsleitung (18) aufweist, durch welche aus dem Schmiermittel austretende Luft aus dem Vorratsbehälter (13) abführbar ist.
6. Axialgleitlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsleitung (18) als Steigleitung ausgebildet ist.
7. Axialgleitlager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsleitung (18) über einen zur Umgebung hin offenen Überlauf (19) mit einer Rücklaufleitung (20) verbunden ist, die zum Becken (8) führt.
8. Axialgleitlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Becken (8) Pumpsegmente (22) angeordnet sind, die im Betrieb des Axialgleitlagers (6) mit dem Lagerring (11 ) oder mit dem Rotor (2) zur Erzeu- gung einer Pumpwirkung zusammenwirken, die zum Fördern des Schmiermittels innerhalb des Schmiermittelkreislaufs dienen.
9. Axialgleitlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, - dass im Becken (8) ein geschlossener Hochdruckraum (23) und ein Nieder- druckraum (24) ausgebildet sind,
- dass die Ablaufleitung (14) an den Hochdruckraum (23) angeschlossen ist,
- dass die Zulaufleitung (15) an den Niederdruckraum (24) angeschlossen ist, - dass die Lagersegmente (10) im Niederdruckraum (24) angeordnet sind,
- dass die Pumpsegmente (22) im Niederdruckraum (24) angeordnet sind und Schmiermittel aus dem Niederdruckraum (24) in den Hochdruckraum (23) fördern.
10. Axialgleitlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpsegmente (22) mit einem sich in einem Schmiermittelspalt (26) ausbildenden Schmierfilm arbeiten und den sich im Schmiermittelspalt bildenden Hochdruck zum Fördern des Schmiermittels nutzen.
11. Axialgleitlager nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Pumpsegmente (22) zusätzlich zu den Lagersegmenten (10) vorgesehen sind und radial mit dem Laufring (11 ) und/oder mit dem Rotor (2) zu- sammenwirken, oder
- dass die Lagersegmente (10) als Pumpsegmente ausgestaltet sind.
12. Generator, insbesondere Hydrogenerator, mit vertikaler Rotationsachse (5), gekennzeichnet durch ein hydrodynamisches Axialgleitlager (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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