WO2022023023A1 - Hydrodynamisches radial-kippsegmentlager - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a hydrodynamic radial tilting pad bearing according to the preamble of independent patent claim 1.
- the selection of a suitable bearing depends on many factors.
- load factors such as specific bearing load, lubricating gap height, expected lubricating gap temperature, the stiffness and damping properties of the hydrodynamic lubricating film play a role in connection with the mechanical properties of the rotor.
- these are usually described by four stiffnesses (main stiffnesses horizontally and vertically and so-called coupling stiffnesses) and correspondingly four dampings for each bearing, in each load point.
- a further embodiment of the invention provides that the tilting axes of the tilting segments are stationary, with one advantageous embodiment of the invention providing that the ratio of the curvature of the rear side of the tilting segment to the curvature of the inner wall of the support ring in the area of the tilting axis is between 0.75-0.95 is preferably 0.85. This results in a sufficiently high radial tilting segment rigidity without impeding the tilting movement of the tilting segments.
- FIG. 2A A second embodiment of a inventions to the invention hydrodynamic radial tilting pad bearing in a radial view.
- FIG. 2A shows the hydrodynamic radial tilting pad bearing 1 in a radial section.
- the individual tilting pads 5 in turn tilt about a stationary tilting axis 8, with the gaps 9 on both sides of the tilting axis 8 between the support ring 3 and the rear side 7 of the tilting pad being filled with a storage liquid.
- the Kippseg element 5 When tilting the Kippseg element 5, the bearing liquid is pressed out of the narrowing gap 9 and sucked into the opposite, enlarged gap 9.
- structural measures are taken to increase the flow resistance that the bearing liquid has to overcome when it is pressed out or sucked into the gap 9 . This structural measure can be seen from the detailed view A in FIG. 2B.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hydrodynamisches Radial- Kippsegmentlager (1) zur Lagerung einer Welle (2) umfassend einen, die Welle (2) radial umschließenden Tragring (3) und mehrere an einer Innenwandung (4) des Tragrings (3) angeordnete und voneinander beabstandete Kippsegmente (5) wobei beidseitig einer Kippachse (8), zwischen der Innenwandung (4) des Tragrings (3) und einer Kippsegmentrückseite (7) des Kippsegments (5) auf Grund der unterschiedlichen Krümmung von Kippsegmentrückseite (7) und Innenwandung (4) des Tragrings (3) Spalten (9) ausgebildet sind, welche mit einer Lagerflüssigkeit gefüllt sind. Bei einem Kippen des Kippsegments (5) wird Lagerflüssigkeit aus dem sich durch die Kippbewegung verengenden Spalt (9) gedrückt und in den sich durch die Kippbewegung erweiterten Spalt (9) hineingesaugt. Durch bauliche Maßnahmen wird der Strömungswiederstand der Lagerflüssigkeit beim Herausdrücken und Hineinsaugen in die Spalten (9) erhöhen und dadurch die Kippbewegung des Kippsegments (5) gedämpft.
Description
Beschreibung
Hydrodynamisches Radial-Kippsegmentlager
Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Radial- Kippsegmentlager nach dem Oberbegriff des unabhängigen Pa tentanspruchs 1.
Bei hydrodynamisch geschmierten Lagern für Turbomaschinen ist die Auswahl eines geeigneten Lagers von vielen Faktoren ab hängig. Neben Lastfaktoren wie spezifischer Lagerlast, Schmierspalthöhe, erwartete Schmierspalttemperatur, spielen in Verbindung mit den mechanischen Eigenschaften des Rotors die Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften des hydrodynami schen Schmierfilms eine Rolle. Diese werden in der linearen Lagertheorie durch für jedes Lager, in jedem Lastpunkt, übli cherweise durch vier Steifigkeiten (Hauptsteifigkeiten hori zontal und vertikal und sogenannte Koppelsteifigkeiten) und dementsprechend vier Dämpfungen beschrieben.
Die Koppelsteifigkeiten haben in ihrem absoluten Wert und re lativ zu den Hauptsteifigkeiten und zur Steifigkeit des Ro tors wesentlichen Einfluss auf die Stabilität des Systems Ro tor-Lager. Im Falle einer Instabilität können selbsterregte Schwingungen auftreten, die zu Schäden an der Maschine füh ren.
Die Neigung zu selbsterregten Schwingungen wird durch Koppel steifigkeiten erhöht und durch Dämpfungen, welche an mehreren Stellen im System wirken, verringert.
Am Markt vorhanden und in der Literatur ausführlich beschrie ben sind sogenannte Radial-Kippsegment-Lager. Solche Radial- Kippsegment-Lager sind beispielsweise in der DE 102011 1057 62 Al offenbart. Bei diesen Lagern wird der Rotor durch eine Anzahl von Kippsegmenten getragen, die um eine Kippachse kippbar in einem Tragring angeordnet sind. Wenn die Kippseg mente dabei frei um die Kippachse kippen können, verschwindet die Koppelsteifigkeit nahezu vollständig.
In bestimmten Fällen ist es wünschenswert, die im Lageröl, dem Rotormaterial und dem Lagergehäuse vorhandene Dämpfung durch spezielle Maßnahmen zu erhöhen. Eine Möglichkeit für solche Maßnahmen sind sogenannte Quetschöldämpferlager. Bekannt sind externe Quetschöldämpferlager und integrierte Quetschöldämpferlager. Bei externe Quetschöldämpferlager wird das eigentliche Lager durch die Lagerschwingungen in einem separaten ölgefüllten Ring bewegt. Bei integrierten Quetschöldämpferlager ist der äußere Lagerkörper mit Öl ge füllten, sich überlappenden Nuten, von geringer Höhe in Um fangsrichtung versehen. Bei radialen Bewegungen der Lagerin nenkontur „atmet" der Lagerkörper mit seinen Nuten, indem das Öl, mit dem das ganze Konstrukt geflutet ist, angesaugt und ausgestoßen wird. Dabei wird Energie dissipiert, wodurch eine dämpfende Wirkung erzielt wird. Nachteilig bei beiden Lösun gen ist, dass die Wirkung der Quetschöldämpfung mit einer elastischen Verformung von Bauteilen einhergeht, was wiederum Einfluss auf deren Steifigkeit bzw. Festigkeit/ Dauerfestig keit hat. Ein weiterer Nachteil ist die aufwendig zu ferti gende Konstruktion.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydrodynamisches Radial- Kippsegmentlager bereit zu stellen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein hydrodynamisches Radial- Kippsegmentlager mit den Merkmalen des unabhängigen Patentan spruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße hydrodynamisches Radial-Kippsegmentlager zur Lagerung einer Welle, umfassend einen, die Welle radial umschließenden Tragring und mehrere an einer Innenwandung des Tragrings angeordnete und voneinander beabstandete Kippseg mente, wobei
die Kippsegmente ein gekrümmtes Profil mit einer zur Welle weisenden, konkaven Kippsegmentvorderseite und einer zum Tragring weisenden, konvexen Kippsegmentrückseite aufwei sen, die Kippsegmente über die Kippsegmentrückseite eine Kippbewegung entlang einer sich in Achsrichtung der Welle er streckende Kippachse auf dem Innenwandung des Tragrings aus führen, wobei die Krümmung der Kippsegmentrückseite stärker ist als die Krümmung der Innenwandung des Tragrings im Be reich der Kippachse, beidseitig der Kippachse, zwischen der Innenwandung des Tragrings und der Kippsegmentrückseite des Kippsegments auf Grund der unterschiedlichen Krümmung von Kippsegmentrückseite und Innenwandung des Tragrings Spalten ausgebildet sind, wel che mit einer Lagerflüssigkeit gefüllt sind, wobei bei einem Kippen des Kippsegments, Lagerflüssigkeit aus dem sich durch die Kippbewegung verengenden Spalten gedrückt wird und in den sich durch die Kippbewegung erweiterten Spalt hineingesaugt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass bauliche Maßnahmen ausgebildet sind, die den Strömungswieder stand der Lagerflüssigkeit beim Herausdrücken und Hineinsau gen in die Spalten erhöhen und dadurch die Kippbewegung des Kippsegments dämpfen.
Durch die baulichen Maßnahmen wird die Lagerflüssigkeit, wel che sich im Spalt zwischen der Kippsegmentrückseite und der Innenwandung des Tragrings befindet, daran gehindert beim Kippen des Kippsegments frei aus dem Spalt hinaus bzw. hinein zu strömen, vielmehr wird durch die baulichen Maßnahmen das hinaus und hinein gezielt beeinflusst, in dem der Strömungs widerstand so eingestellt wird, das eine gewünschte Dämp fungswirkung (Verdrängungsdämpfung) erzielt wird.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die bauli chen Maßnahmen einen verengten Zuström- bzw. Abströmquer- schnitt in axiale Richtung und in Umfangsrichtung der Spalten ausbilden. Die Richtungen beziehen sich dabei auf die Dreh-
achse eines durch das hydrodynamische Radial-Kippsegmentlager zu lagernden Rotors. Durch den verengten Zuström- bzw. Ab- strömquerschnitt wird ein freies Strömen der Lagertlüssigkeit durch den Spalt verhindert und der Strömungswiderstand und damit die Dämpfungswirkung gezielt beeinflusst. Die gewünsch te Dämpfungswirkung kann dabei auf einfache Weise durch das Anpasssen bzw. die geeignete Auswahl der Verengung erfolgen. Je stärker die Verengung gewählt wird, desto stärker ist die Dämpfungswirkung .
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Veren gung des Strömungsquerschnitts mittels einer Dichtung er folgt, die innerhalb des Tragrings angeordnet ist und die die Spalten längsseitig und stirnseitig zumindest teilweise um schließt, wobei zwischen der Dichtung und dem Kippsegment ein Dichtspalt vorhanden ist, durch den Lagerflüssigkeit aus den Spalten herausgedrückt und hineingesaugt werden kann. Eine solche Dichtung lässt sich einfach und preiswert hersteilen, das hydrodynamische Radial-Kippsegmentlager muss hierzu kon struktiv nur geringfügig angepasst werden. Grundsätzlich ist es möglich, einen Grundkörper für das hydrodynamisches Radi al-Kippsegmentlager auszubilden, in den dann unterschiedliche Dichtungen eingesetzt werden können, wobei sich durch die Auswahl der Dichtung, die Dämpfungswirkung gezielt einstellen lässt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die einzelnen Kippsegmente in jeweils einer Vertiefung in der In nenwandung des Tragrings angeordnet sind, so dass die Spalten längsseitig und stirnseitig zumindest teilweise durch die Vertiefung umschlossen sind, wobei zwischen der Vertiefung und dem Kippsegment ein Dichtspalt vorhanden ist, durch den Lagerflüssigkeit aus den Spalten herausgedrückt und hineinge saugt werden kann. Bei einer solchen Lösung sind die Kippseg mente unmittelbar in Taschen, die in der Innenwandung des Tragrings ausgebildet sind, angeordnet. Das jeweilige Kipp segment ist beabstandet von den Seitenwänden der jeweiligen Tasche, hierdurch ist ein Spalt ausgebildet, durch den die
Lagerflüssigkeit strömen muss. Je nach Tiefe der Tasche in Bezug auf die Höhe des Kippsegments und den Abstand der Sei tenwände zum Kippsegment ergibt sich ein mehr oder wenig gro ßer Strömungswiderstand für die Lagerflüssigkeit und damit eine mehr oder weniger große Dämpfungswirkung.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kippachsen der Kippsegmente ortsfest sind, wobei eine vor teilhafte Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, dass das Verhältnis von Krümmung der Kippsegmentrückseite zur Krümmung der Innenwandung des Tragrings im Bereich der Kippachse zwischen 0,75-0,95 vorzugsweise 0,85 beträgt. Damit ergibt sich eine ausreichend große radiale Kippsegmentstei- figkeit ohne, dass die Kippbewegung der Kippsegmente behin dert wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Verhältnis von Krümmung der Kippsegmentrückseite zur Krümmung der Innenwandung des Tragrings >0,99 ist und das Kippsegment mit seiner Kippsegmentrückseite über die Innenwandung des Tragrings abrollt. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung be wegt sich das Kippsegment nicht, wie bei einem herkömmlichen Kippsegmentlager, um eine ortsfeste Achse, sondern rollt über den Kippsegmentrückseite in der Innenwandung des Tragrings ab. Dabei beträgt die Differenz zwischen den Radien der Kipp segmentrückseite und der Innenwandung des Tragrings nur weni ge Promille, wodurch sich nur eine geringe Spalthöhe zwischen der Kippsegmentrückseite und der Innenwandung des Tragrings ergibt. Gleichzeitig führt der geringe Radienunterschied da zu, dass sich bei einer geringen Verlagerung eines zu lagern den Wellenzapfens und dem damit verbundenen Abrollen des Kippsegments auf der Innenwandung des Tragrings, der Auflage punkt des Kippsegments um einen relativ großen Weg ver schiebt. Aufgrund dieser beiden Merkmale, hat die Lagerflüs sigkeit nur wenig Zeit, in den sich öffnenden Spalt hinter dem sich bewegenden Auflagepunkt hineingesaugt und aus dem sich schließenden Spalt vor dem sich bewegenden Auflagepunkt
verdrängt zu werden, dies führt zu einer Verdrängungswirkung und damit zur gewünschten Dämpfung des Kippsegments.
Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1A: Einen Axialschnitt durch ein erstes Ausfüh rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Radial-Kippsegmentlagers .
- Fig. 1B: Einen Radialschnitt durch das in Fig. 1A ge zeigte erfindungsgemäßen hydrodynamischen Radial- Kippsegmentlagers .
- Fig. 2A: Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen hydrodynamischen Radial-Kippsegmentlagers in radialer Ansicht.
- Fig. 2B: Eine Detailansicht des in Fig. 2A gezeigten De tails A.
- Fig. 2C: Eine Abwicklung des in Fig. 2B gezeigten De tails A.
- Fig. 3: Ein Detailansicht eines dritten Ausführungsbei spiel eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Radial- Kippsegmentlagers .
Die Figuren zeigen zum Teil stark vereinfachte und nicht zwangsläufig maßstabsgerechte Darstellungen der Erfindung. Gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile sind figurübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig 1A und 1B zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines hydrodynamisches Radial-Kippsegmentlager 1 zur Lagerung einer Welle 2.
Fig. 1A zeigt einen Axialschnitt durch das hydrodynamische Radial-Kippsegmentlager 1 zur Lagerung einer Welle 2. Das hydrodynamisches Radial-Kippsegmentlager 1 umfasst einen die Welle 2 radial umschließenden Tragring 3 und mehrere an der Innenwandung 4 des Tragrings 3 angeordnete und voneinander beabstandete Kippsegmente 5. Die Anzahl der Kippsegmente 5 kann dabei je nach Ausführungsform variieren. Die Kippsegment
5 weisen ein gekrümmtes Profil, mit einer zur Welle 2 weisen den konkaven Kippsegmentvorderseite 6 und einer zum Tragring 3 weisenden konvexen Kippsegmentrückseite 7 auf. Die Kippseg mente 5 können über die Kippsegmentrückseite 7 eine Kippbewe gung entlang einer sich in Achsrichtung der Welle 2 erstre ckenden Kippachse 8 auf der Innenwandung 4 des Tragrings 3 ausführen. Die Kippachse 8 ist dabei ortsfest und die Krüm mung der Kippsegmentrückseite 7 ist stärker als die Krümmung der Innenwandung 4 des Tragrings 3 im Bereich der Kippachse 8. Das Verhältnis von Krümmung der Kippsegmentrückseite 7 zur Krümmung der Innenwandung 4 des Tragrings 3 im Bereich der Kippachse 8 liegt dabei zwischen 0,75-0,95 vorzugsweise ca. 0,85. Aufgrund der unterschiedlichen Krümmung der Kipp segmentrückseite 7 und der Krümmung der Innenwandung 4 des Tragrings 3 sind beidseitig der Kippachse 8 zwischen der In nenwandung 4 des Tragrings 3 und der Kippsegmentrückseite 7 des Kippsegments 5 Spalten (9) ausgebildet sind, welche mit einer Lagerflüssigkeit gefüllt sind. Beim Kippen des Kippseg ments 5 um die Kippachse 8, verringert sich der Spalt 9 auf der einen Seite und vergrößert sich im selben Maße auf der anderen Seite der Kippachse 8. Hierdurch wird Lagerflüssig keit aus dem sich durch die Kippbewegung verengenden Spalt 9 gedrückt und in den sich durch die Kippbewegung erweiterten Spalt 9 hineingesaugt.
Um den Strömungswiderstand der Lagerflüssigkeit beim Heraus drücken und Hineinsaugen in die Spalte 9 zu erhöhen und damit die Dämpfungswirkung des hydrodynamischen Radial- Kippsegmentlager 1 zu verbessern ist innerhalb des Tragrings 3 eine Dichtung 10 vorgesehen. Die Dichtung 10 ist so ausge bildet und angeordnet, dass sie die einzelnen Kippsegmente 5 längsseitig (in Umfangsrichtung) und stirnseitig zumindest teilweise umschließt, wobei zwischen der Dichtung 10 und dem jeweiligen Kippsegment 5 ein Dichtspalt 11 vorhanden ist, durch den Lagerflüssigkeit aus den Spalten 9 herausgedrückt und hineingesaugt werden kann. Durch die Auslegung der Dicht spaltweite kann die Dämpfungswirkung entsprechend geregelt werden. Je geringer die Dichtspaltweite, desto größer ist der Strömungswiderstand und damit die Dämpfungswirkung, dabei ist
die Dichtspaltweite aber immer so groß zu wählen, dass die Kippbewegung des Kippsegments 5 nicht behindert wird. Durch einen Austausch der Dichtung 10 und/oder der Kippsegmente 5 kann der Spalt 9 und damit die Dämpfungswirkung des hydrody namischen Radial-Kippsegmentlagers 1 auch noch nachträglich angepasst werden.
Fig. 1B zeigt einen Radialschnitt durch das in Fig. la ge zeigte erfindungsgemäßen hydrodynamischen Radial- Kippsegmentlager . Aus der Schnittdarstellung geht noch einmal deutlich die Ausbildung und Anordnung der Dichtung 10 inner halb des Tragrings 3 hervor. Aufgrund der Dichtung 10 stellt sich hinter den Segmenten ein Reservoir für die Lagerflüssig- keit ein, welches gegenüber der Innenkontur des hydrodynami schen Radial-Kippsegmentlager 1 abgedichtet ist.
Fig. 2A bis 2C zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Radial-Kippsegmentlagers 1. Der grundsätzliche Aufbau des Lagers entspricht dabei dem in den Fig 1A und 1B beschrieben Lager, auf dessen Beschrei bung verwiesen wird.
Fig. 2A zeigt dabei das hydrodynamischen Radial- Kippsegmentlagers 1 in einem Radialschnitt. Die einzelnen Kippsegmente 5 kippen dabei wiederum um eine ortsfeste Kippachse 8, wobei die Spalten 9 beidseitig der Kippachse 8, zwischen dem Tragring 3 und der Kippsegmentrückseite 7 mit einer Lagerflüssigkeit gefüllt sind. Bei Kippen des Kippseg ments 5 wird die Lagerflüssigkeit aus dem sich verengenden Spalt 9 herausgedrückt und in den sich gegenüberliegenden, vergrößerten Spalt 9, hineingesaugt. Um die Dämpfungswirkung der Kippsegmente zu erhöhen wird durch bauliche Maßnahmen der Strömungswiderstand, den die Lagerflüssigkeit beim Herausdrü cken bzw. Hineinsaugen in den Spalt 9 überwinden muss, er höht. Diese bauliche Maßnahme wird durch die Detailansicht A in Fig. 2B ersichtlich.
Die einzelnen Kippsegmente 5 sind hierzu in jeweils einer Vertiefung 12, welche in der Innenwandung 4 des Tragrings 3
ausgebildet ist angeordnet. Die Vertiefung 12 ist dabei so ausgebildet, dass die Spalten 9 längsseitig und stirnseitig zumindest teilweise durch die Vertiefung 12 umschlossen sind. Gleichzeitig ist zwischen der Vertiefung 12 und dem einzelnen Kippsegment ein umlaufender Dichtspalt 11 ausgebildet, der in Fig. 2C zu erkennen ist. Fig. 2C zeigt dabei eine Abwicklung einer Vertiefung 12, mit einem in der Vertiefung 12 angeord neten Kippsegment 5. Das Kippsegment ist in seinen Ausmaßen kleiner als die Vertiefung 12, so dass es ungehindert in der Vertiefung eine Kippbewegung ausführen kann und sich zwischen der Vertiefung 12 und dem Kippsegment 5 ein umlaufender Dichtspalt 11 ergibt. Je nachdem wie groß der umlaufende Dichtspalt 11 ausgebildet wird ergibt sich eine mehr oder we niger starke Dämpfung. Ein kleiner Dichtspalt 11 sorgt dabei für einen hohen Strömungswiderstand und eine starke Dämpfung ein großer Dichtspalt 11 für einen geringeren Strömungswider stand und eine geringere Dämpfung. Durch einen Austausch der Kippsegment 5 lässt sich somit auch nachträglich noch das Dämpfungsverhalten des hydrodynamischen Radial- Kippsegmentlagers 1 anpassen.
Fig. 3 zeigt ein Detailansicht, eines dritten Ausführungsbei spiel, eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Radial- Kippsegmentlagers 1. Im Gegensatz zu den zwei zuvor beschrie benen Kippsegmentlagern erfolgt hier keine Dreh-/ Kippbewe gung des Kippsegments 5 um eine ortsfeste Achse. Das Kippseg ment rollt bei diesem Ausführungsbeispiel vielmehr mit der Kippsegmentrückseite 7 an der Innenwandung 4 des Tragrings ab. Das Verhältnis der Krümmung der Kippsegmentrückseite 7 zur Krümmung der Innenwandung 4 des Tragrings 3 ist wesent lich größer und ist vorzugsweise >0,99. Dies führt dazu, dass sich bei einer Verlagerung der Welle 2 und dem damit verbun denen Abrollen des Kippsegments 5 entlang der Innenwandung 4 des Tragrings 3, der Auflagepunkt des Kippsegments 5, um ei nen relativ großen Weg zwischen den Punkten B und C ver schiebt, wobei deren genaue Lage von dem Kippwinkel des Kipp segments und der Größe der Radien des Tragrings 3 und der
Kippsegmentrückseite 7 abhängt. Der Punkt A beschreibt den aktuellen Auflagepunkt.
Wie bereits bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Spalt 9, zwischen dem Tragring 3 und der Kippsegment rückseite 7, mit einer Lagertlüssigkeit gefüllt. Bei einem Abrollen des Kippsegments 5 auf der Innenwandung 4 des Trag rings 3, fließt Lagertlüssigkeit in den sich öffnenden Spalt 9, hinter dem sich wegbewegenden Auflagepunkt A und wird La- gerflüssigkeit aus dem sich schließenden Spalt 9 vor dem sich in diese Richtung bewegenden Auflagepunkt A verdrängt. Die geringe Radiendifferenz zwischen der Innenwandung 4 des Trag rings 3 und der Kippsegmentrückseite 7 führt dazu, dass die Spalten 9 eine im Verhältnis zu ihrer Breite und Ihrer Er- Streckung in Umfangsrichtung sehr geringe Höhe aufweisen. Die geringe Spalthöhe erhöht den Strömungswiderstand im Spalt 9 wodurch eine, einem Quetschöldämpfer ähnliche Dämpfung er zielt wird. Zusammenfassend lässt sich die Grundidee der Erfindung so be schreiben, dass durch eine geeignete Geometrie der Lagerbau teile, die Lagerflüssigkeit die in die Spalten 9 zwischen dem Tragring 3 und der Kippsegmentrückseite 7 hineingesaugt bzw. herausgedrückt werden in ihrem freien Strömen gehindert wer- den und dadurch eine Dämpfungswirkung (Verdrängungsdämpfung) erzielt wird.
Claims
Patentansprüche
1. Hydrodynamisches Radial-Kippsegmentlager (1) zur Lagerung einer Welle (2) umfassend einen, die Welle (2) radial um schließenden Tragring (3) und mehrere an einer Innenwan dung (4) des Tragrings (3) angeordnete und voneinander be- abstandete Kippsegmente (5), wobei die Kippsegmente (5) ein gekrümmtes Profil mit einer zur Welle (2) weisenden, konkaven Kippsegmentvordersei te (6) und einer zum Tragring (3) weisenden, konvexen Kippsegmentrückseite (7) aufweisen, die Kippsegmente (5) über die Kippsegmentrückseite (7) eine Kippbewegung entlang einer sich in Achsrichtung der Welle (2) erstreckende Kippachse (8) auf dem Innen wandung (4) des Tragrings (3) ausführen, wobei die Krümmung der Kippsegmentrückseite (7) stärker ist als die Krümmung der Innenwandung (4) des Tragrings (3) im Bereich der Kippachse (8), beidseitig der Kippachse (8), zwischen der Innenwandung (4) des Tragrings (3) und der Kippsegmentrückseite (7) des Kippsegments (5) auf Grund der unterschiedlichen Krümmung von Kippsegmentrückseite (7) und Innenwandung (4) des Tragrings (3) Spalten (9) ausgebildet sind, welche mit einer Lagerflüssigkeit gefüllt sind, wobei bei einem Kippen des Kippsegments (5), Lagerflüssigkeit aus dem sich durch die Kippbewegung verengenden Spalt (9) gedrückt wird und in den sich durch die Kippbewe gung erweiterten Spalt (9) hineingesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bauliche Maßnahmen ausgebildet sind, die den Strömungs wiederstand der Lagerflüssigkeit beim Herausdrücken und Hineinsaugen in die Spalten (9) erhöhen und dadurch die Kippbewegung des Kippsegments (5) dämpfen.
2.Hydrodynamisches Radial-Kippsegmentlager (1) nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass
die baulichen Maßnahmen einen verengten Zuström- bzw. Ab- strömquerschnitt längsseitig und stirnseitig der Spalten (9) ausbilden.
3.Hydrodynamisches Radial-Kippsegmentlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verengung des Strömungsquerschnitts mittels einer Dichtung (10) erfolgt, die innerhalb des Tragrings (3) an geordnet ist und die die Spalten (9) längsseitig und stirnseitig zumindest teilweise umschließt, wobei zwischen der Dichtung (10) und dem Kippsegment (5) ein Dichtspalt
(11) vorhanden ist, durch den Lagertlüssigkeit aus den Spalten (9) herausgedrückt und hineingesaugt werden kann.
4.Hydrodynamisches Radial-Kippsegmentlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kippsegmente (5) in jeweils einer Vertiefung
(12) in der Innenwandung (4) des Tragrings (3) angeordnet sind, so dass die Spalten (9) längsseitig und stirnseitig zumindest teilweise durch die Vertiefung (12) umschlossen sind, wobei zwischen der Vertiefung (12) und dem Kippseg ment (5) ein Dichtspalt (11) vorhanden ist, durch den La gerflüssigkeit aus den Spalten (9) herausgedrückt und hin eingesaugt werden kann.
5. Hydrodynamisches Radial-Kippsegmentlager (1) nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippachsen (8) der Kippsegmente (5) ortsfest sind.
6. Hydrodynamisches Radial-Kippsegmentlager (1) nach Anspruch
5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Krümmung der Kippsegmentrückseite (7) zur Krümmung der Innenwandung (4) des Tragrings (3) im Be-
reich der Kippachse (8) zwischen 0,75-0,95 vorzugsweise 0,85 beträgt.
7. Hydrodynamisches Radial-Kippsegmentlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Krümmung der Kippsegmentrückseite (7) zur Krümmung der Innenwandung (4) des Tragrings (3) > 0,99 ist und das Kippsegment (5) mit seiner Kippsegmentrücksei- te (7) über die Innenwandung (4) des Tragrings (3) ab rollt.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022023023A1 true WO2022023023A1 (de) | 2022-02-03 |
Family
ID=77071511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2021/069474 WO2022023023A1 (de) | 2020-07-30 | 2021-07-13 | Hydrodynamisches radial-kippsegmentlager |
Country Status (2)
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| DE (1) | DE102020209611A1 (de) |
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