CH345205A

CH345205A - Drucklager für Turbomaschinen

Info

Publication number: CH345205A
Authority: CH
Inventors: Stroehlen Richard Prof Ing Dr
Original assignee: Licentia Gmbh
Priority date: 1955-06-27
Filing date: 1956-06-27
Publication date: 1960-03-15

Description


  Drucklager für Turbomaschinen    Gegenstand der Erfindung ist ein Drucklager für  Turbomaschinen mit mehreren festen oder beweg  lichen Drucksegmenten, bei welchem die einzelnen  Drucksegmente Aussparungen der Drucklagerflächen  aufweisen, die so ausgebildet sind,     dass    aussen um  jede Aussparung ein geschlossener Rand     stehen-          bleibt.     



  Diese Aussparungen der     Drucklagersegmente     werden im Betrieb über die druckerzeugende Fläche  des     Einlaufrandes,    mit<B>Öl</B> gefüllt und laufend nach  gefüllt. Damit bilden sich     ölpolster,    über die ein  grosser Teil der aufzunehmenden Drücke übertragen  wird. Der Druck in den     Ölpolstem    stellt sich hierbei  entsprechend der jeweiligen Flächenpressung so gross  ein,     dass    die gesamte Gleitfläche des Lagers, be  stehend aus den Randflächen und dem Ölpolster, als,  tragend gelten kann.  



  Bei den bisher üblichen Drucklagern ohne Aus  sparungen kann sich ein Ölfilm nur einmal an der  druckerzeugenden     Einlaufrandfläche    bilden. Bei den  Drucklagern nach der Erfindung wird der     ölfilm    zu  nächst ebenfalls an der druckerzeugenden     Einlauf-          randfläche    hergestellt, er nimmt aber, bedingt durch  die Aussparungen, an Stärke stetig zu, sorgt für die  Schmierung der verhältnismässig schmalen Rand  flächen, kühlt den Druckring der Welle sowie die  Drucksegmente und übernimmt so die Abführung  der     Reibungswänne    sämtlicher Laufflächen. Die Rei  bungsleistung wird damit erheblich verringert und so  der Wirkungsgrad der Turbomaschine erhöht.  



  Bei     Doppeldrucklagern    werden zusätzliche Ver  luste, die sich durch     ölwirbel    in dem schmalen Spalt  der nicht anliegenden Segmente bilden, durch bessere       ölverteilung    in den Aussparungen und durch Ver  grösserung des Spaltes wesentlich verkleinert. Hierbei  werden gleichzeitig die Aussparungen der nichttra  genden Segmente laufend mit<B>Öl</B> aufgefüllt, so     dass       bei einem Wandern des Läufers z. B. beim Anfahren  und infolge der dadurch entstehenden plötzlichen  Belastung dieser Segmente der auftretende     Axial-          schub    ohne weiteres aufgenommen wird.  



  Die erfindungsgemässen Aussparungen können  durch einfaches Nacharbeiten an vorhandenen  Drucklagern nachträglich angebracht werden. Das  Prinzip der Aussparungen kann im übrigen nicht  nur für Axial-, sondern auch für     Radialdrucklager     benutzt werden.  



  Die Zeichnung zeigt in den     Fig.   <B>1</B> bis<B>9</B> als Aus  führungsbeispiele Drucksegmente und Drucklager  gemäss der Erfindung nebst einer alten Ausführung.  



  Die     Fig.   <B>1</B> zeigt in Ansicht ein bewegliches  Drucksegment mit der genannten Aussparung<B>10, 19,</B>  die von dem genannten Rand<B>11, 13</B> umgeben ist.  



  Die     Fig.    2 und<B>3</B> zeigen einen Querschnitt durch  dieses Drucksegment nach der Linie     I-I    der     Fig.   <B>1,</B>  aus dem zu ersehen ist,     dass    der Grund oder Boden  der Aussparung unterschiedlich gestaltet sein kann.  Bei der     Ausführunc,    nach der     Fi   <B>.</B> 2 verläuft die  <B> &  9</B>  Grundfläche<B>18</B> der Aussparung<B>10</B> parallel zu der  Ebene<B>23,</B> welche die<B>'</B> die Aussparung<B>10</B> unmittel  bar umgebenden Teile der Randflächen<B>11</B> und<B>13</B>  enthält. Die Aussparung<B>10</B> weist dabei eine abge  rundete obere Austrittskante 12 auf.

   Bei der Aus  führung nach der     Fig.   <B>3</B> hat die Grundfläche 22 der  Aussparung<B>19</B> einen schrägen Verlauf, und zwar  im Sinne der     Abschrägung    der     Einlaufrandfläche   <B>13,</B>  deren Wirkung im folgenden beschrieben ist.  



  Der     einlaufseitige    Teil des Randes der Druck  fläche, also die druckerzeugende     Einlaufrandfläche     <B>13,</B> ist im Falle der     Fig.    2 und<B>3</B> in der Art abge  schrägt,     dass    ein in der     Einlaufrichtung    20 sich keil  förmig verengender     Einlaufspalt    21 zwischen der       Einlaufrandfläche   <B>13</B> und der durch das Lager abge  stützten Lauffläche 14 gebildet wird.

        Bei beiden Aussparungen<B>10</B> und<B>19</B> ist die     Ein-          laufrandfläche   <B>13</B> breiter als die übrigen Randflächen  <B>11.</B> In dem genannten     Keileinlaufspalt    21 zwischen,  der Fläche<B>13</B> und der Lauffläche 14 z. B. eines  Druckringes tritt beim Betrieb durch die Rotation  der Lauffläche 14 in Richtung 20 eine     Pumpwirkung     auf. Diese erzeugt einen Ölfilm, füllt die Aussparung  <B>10</B>     bzw.   <B>19</B> mit<B>Öl</B> und hält diese     ölfüllung    während  des Betriebes aufrecht.  



  Die     Fig.    4 und<B>5</B> zeigen das Belastungsdiagramm  eines herkömmlichen Drucksegmentes ohne Ausspa  rung     (Fig.    4) und eines Drucksegmentes mit Aus  sparung     (Fig.   <B>5).</B> Der Vergleich zeigt,     dass    bei der  erfindungsgemässen Ausführung nach der     Fig.   <B>5</B> das  Segment bis zur hintern Randfläche<B>11</B> hoch belastet  ist. Der Druck fällt erst ganz hinten ab, während der  Abfall bei der     Fig.    4 schon am Ende des     Einlauf-          spaltes    21 beginnt.

   Die Druckübertragung erfolgt       also        weit-        ,gehend        gleichmässig        über        das        ölpolster        in     der Aussparung<B>10.</B>  



  Die     Aussparungsgrundfläche   <B>18</B> oder 22 kann  mindestens<B>5001a</B> der     Gesamtdruckfläche    betragen.  Die     Fig.   <B>6</B> und<B>7</B> zeigen in Ansicht und in einem  in der Zeichenebene abgewickelten Rundschnitt<B>(Zy-</B>  linder mit dem Radius r) ein Drucklager gemäss der  Erfindung mit festen Drucksegmenten. Die einzelnen  Drucksegmente<B>25</B> können mit ebenen oder keil  förmigen Aussparungen<B>10</B> oder<B>19</B> entsprechend  den     Fig.    2 oder<B>3</B> versehen sein. Gemäss der     Fig.   <B>7</B>  sind sie mit ebenen Aussparungen versehen. Der       Einlaufrand    ist auch hier     keilförinig    zulaufend.

   An  den     Einlaufrand    schliesst sich u. a. die Aussparung  <B>10</B> an. Die die Aussparung<B>10</B> unmittelbar umgeben  den Teile der Randflächen<B>11</B> und<B>13</B> stehen parallel  zur Lauffläche 14.  



  Die     Fig:   <B>8</B> und<B>9</B> zeigen im Längsschnitt nach Li  nie     IX-IX    und Querschnitt nach Linie,     VIII-VIII     die Anwendung des Drucklagers gemäss der Erfin  dung bei einer Welle mit auf beiden Seiten eines       Axialschubringes   <B>16</B> angeordneten Drucksegmenten  zur Aufnahme von in beiden Richtungen möglichen,       Axialschüben.    Die Welle<B>15</B> einer Turbomaschine ist  in üblicher Weise mit einem     Axialschubring   <B>16</B> ver  sehen, zu dessen beiden Seiten<B>je</B> ein Drucklager<B>17</B>  und 24 mit beweglichen     Druckseginenten    für die  Aufnahme des in beiden,

   Richtungen möglichen       Axialschubes    angeordnet ist. Die, Segmente beider  Drucklager<B>17</B> und 24 sind mit Aussparungen<B>10</B>  versehen. Hierbei werden auch die Aussparungen  des nicht belasteten Lagers<B>17</B> laufend mit<B>Öl</B> aufge  füllt, so     dass    bei einem Wandern des Turboläufers  der dabei auftretende     Axialschub    sogleich in günsti-         ger    Weise aufgenommen wird. In der     Fig.   <B>9</B> ist der  in genannter Art abgeschrägte Teil der     Einlaufrand-          fläche   <B>13</B> schraffiert gezeichnet.

Claims

PATENTANSPRUCH 1 Drucklager für Turbomaschinen mit mehreren festen oder beweglichen Drucksegrnenten, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Drucksegmente (25) Aussparungen(10) der Drucklagerflächen auf weisen, die so ausgebildet sind, dass aussen umjede Aussparung ein geschlossener Rand stehenbleibt. UNTERANSPRÜCHE 1. Drucklager nach Patentanspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesparte Fläche(18 bzw. 22) mindestens 5011/o der Gesamtdruckfläche beträgt. 2.

Drucklager nach Patentanspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass der einlaufseitige Teil des Randes der Druckfläche(13) abgeschrägt ist, zum Zwecke, dass ein in der Einlaufrichtung (20) sich keilförmig verengender Einlaufspalt (21) zwischen dieser Randfläche(13) und der durch das Lager gestützten Lauffläche (14) gebildet wird. 3. Drucklager nach Patentanspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaufrandfläche (13) breiter ist als die andern Randflächen(11). 4.

Drucklager nach Patentanspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungsgrundfläche (18) parallel zu der Ebene(23) verläuft, welche die die Aussparung(10) unmittelbar umgebenden Teile der Randflächen(11 und13) enthält, wobei die Aus sparung(10) eine abgerundete obere Austrittskante (12) aufweist. 5. Drucklager nach Patentanspruch I und Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungsgrundfläche (22) im Sinne der Abschrä- gung der Einlaufrandfläche (13) schräg verläuft.

6. Drucklager nach Patentanspruch1 und Unter anspruch 2 mit festen Drucksegmenten, dadurch ge kennzeichnet, dass die die Aussparung(10) unmittel bar umgebenden Teile der Randflächen(11 und13) in einer Normalebene zur Lagerachse stehen. PATENTANSPRUCH II Anwendung des Drucklagers nach Patentan spruch I bei einer Welle(15) mit auf beiden Seiten eines Axialschubringes (16) angeordneten Druck segmenten zur Aufnahme von in beiden Richtungen möglichen Axialschüben.