DE20007841U1 - Gleitdichtungen und Gleitlager für Turbinen und andere Maschinen mit extrem hoher Drehzahl - Google Patents

Gleitdichtungen und Gleitlager für Turbinen und andere Maschinen mit extrem hoher Drehzahl

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Description

w-s-G 10300Gleitlager 'III III
Anmelder:
Kompressorenbau Bannewitz GmbH Windbergstr. 45 01728 Bannewitz
Erfinder: Herr
Joachim Krause Villacher Str. 83a 01279 Dresden
Vertreter: Pat.-Anw. Ilberg & Weißfloh European Patent Attorneys Prellerstr. 26 01309 Dresden
Titel: Gleitdichtungen und Gleitlager für Turbinen und andere Maschinen mit extrem
hohen Drehzahlen
Dresden, den 28. April 2000
w-s-G 10300Gleitlager ' Ü &iacgr;
-4-
Gleitlager und Gleitdichtungen für Turbinen und andere Maschinen mit extrem hohen Drehzahlen
Gleitlager für Turbinen und andere Maschinen mit extrem hohen Drehzahlen insbesondere für Abgasturbolader.
Herkömmliche Gleitlager werden nach dem Stand der Technik aus Blei-Bronze hergestellt. Diese sind in der Regel für eine thermische Belastbarkeit von ca. 2200C begrenzt. Für den Einsatz von rotierenden Axiallagerscheiben kommt der Gleitpaarung am Axialscheiben-Innendurchmesser/Welle eine besondere Bedeutung für die Lebensdauer der Lagerung zu. Daraus ergaben sich die Versuche zum Einsatz von Verbundwerkstoffen. So wird z. B. in der DE 4130946 ein Einlaufbelag für Labyrinthdichtungen einer Strömungsmaschine aus einem Schichtverbundstoff aus dreidimensional vernetzten Faserkörpern aus Eisen-, Nickel- oder Kobaltbasislegierungen vorgeschlagen, der von einer Hülle aus einem oder mehreren Edelmetallen oder Edelmetallegierungen besteht.
In der DE 19618767 wird ein Axiallager mit einem stillstehenden Gleitlager mit einem Spalt zur Fläche des Gegenlagers beschrieben, dessen Material insbesondere aus Kohle besteht und damit eine geringe Verschleißfestigkeit besitzt.
Alle diese Lösungen sind trotz ihrer spezifischen Besonderheiten nicht geeignet, die Lager einer stärkeren Belastung und damit einer höheren Temperatur (ca. 350° C) auszusetzen.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager zu schaffen, welches eine Temperatur bis zu 350° C sicher beherrscht und weiterhin ein sehr kleines spezifisches Gewicht besitzt.
Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen des Anspruches 1 gelöst. 30
Mit der Erfindung wird im angegebenen Anwendungsfall erreicht, dass neben der Möglichkeit der höheren thermischen Belastbarkeit des Gleitlagers gegenüber Weissmetall-, Blei-Bronzenoder Aluminium-Ausführungen und der Ausnutzung der niedrigen spezifischen Dichte des
w-s-G 10300Gleitlaeer * Il I I H . &iacgr;*"'&iacgr;&iacgr;"*&iacgr;
Materials für eine rotierende Axiallagerscheibe, auch noch eine verbesserte Notlaufschmiereigenschaft durch das Carbonisieren in ein hauptsächlich kohlenstoffhaltiges Material erzeugt wird, insbesondere bei einer porösen Ausführung des gesinterten Gleitlagers entsprechend Anspruch 2. Die geringe Wärmeleitfähigkeit des neuen Materials führt durch die dadurch erzielbare thermische Isolation zu einem weiteren Vorteil.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 besteht der Kohlenstoff-Verbundwerkstoff als Formkörper aus einem gesinterten Körper dessen Struktur porös ist und damit gleichzeitig ein Schmiermitteldepot darstellt. Die Weiterbildung nach Anspruch 3 beschreibt die einstückige Ausführung kombiniert mit einem weiteren Bauteil, z. B. mit einem Flansch. Nach Anspruch 4 ist auch die Verwendung einer herkömmlichen Blei-Bronze-Axiallagerscheibe bzw. eines Blei-Bronze-Radiallagers mit analogen Bauteilen aus einem Kohlenstoff-Verbundwerkstoff kombinierbar. Die Kombinationen herkömmlicher Lösungen mit z. B. dem neuartigen Gleitlager sind also möglich. Nach Anspruch 5 kann z. B. die Axiallagerscheibe ebenfalls aus einem Kohlenstoff-Verbundwerkstoff bestehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 ein komplettes einstückiges Gleitlager mit an beiden Seiten angeordneten Axiallagern in Schnittdarstellung,
Fig. 2 ein einstückiges Gleitlager mit Axiallagern und Flansch in Schnittdarstellung, Fig. 3 ein Gleitlager mit Axiallagerscheiben und Flansch aus unterschiedlichen Materialarten in Schnittdarstellung, wobei mindestens ein Teil aus einem Kohlenstoff-Verbundwerkstoff besteht und
Fig. 4 eine rotierende Axiallagerscheibe in der Seitenansicht.
Das erfindungsgemäße Gleitlager besteht aus einem Kohlenstoff-Verbundwerkstoff auf der Basis biogener Stoffe, die durch unvollständiges Carbonisieren in ein hauptsächlich kohlenstoffhaltiges Produkt konvertiert und zu einem porösen Körper in Form eines Gleitlagers gesintert wurde, wobei das Gleitlager aus einem Radiallager 1 und einem Axiallager 2 oder Axiallagerscheiben 2 besteht. Das Radiallager 1 besitzt entsprechend der Zeichnung seitliche,
w-s-Gl 03 OOGleitlager * i'· ? · ·* . * **
-6-
rechts und links angeordnete Axiallagerscheiben 2. Diese sind in dem Gesamtkörper mit integriert und ergeben somit eine einstückige Gestalt. Es ist also nur durch die Außenkontur des Gesamtkörpers der jeweilige Bereich in seiner Funktionalität bestimmt. Es können auch sonst zusätzliche Bauteile, wie z. B. ein Flansch 3, mit im Gesamtkörper integriert sein. Durch die poröse Gestaltung des gesamten Gleitlagers wird eine zusätzliche Notlaufschmiereigenschaft, unabhängig von der bereits materialseitig erzeugten erreicht. Der Lagerwerkstoff besitzt eine hohe Temperaturaufnahefähigkeit, bis ca. 350° C, womit das gesamte Gleitlager einer höheren thermische Belastung ausgesetzt werden kann.
Auch die Kombination mit herkömmlichen Blei-Bronze-Bauteilen ist möglich. So können z. B. die Axilalgerscheiben 2 aus Blei-Bronze bestehen und der Restkörper besteht aus Kohlenstoff-Verbundwerkstoff.
Ein weiterer Spezialfall ist die Ausführung einer rotierenden Axiallagerscheibe 4 aus Kohlenstoff-Verbundwerkstoff. Ihr Einsatz ist für extrem hohe Drehzahlen und hohe Axialkräfte besonders geeignet. Die geringe spezifische Dichte ergänzt die höhere thermische Belastbarkeit, Gleiteigenschaft und Notlaufschmiereigenschaft des Werkstoffes gut.

Claims (5)

1. Gleitdichtungen und Gleitlager für Turbinen und andere Maschinen mit extrem hohen Drehzahlen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitdichtung und/oder das Gleitlager, bestehend aus Radiallager (1) oder Radiallager (1) und/oder Axiallager (2) einstückig ausgebildet ist und aus einem Kohlenstoff- Verbundwerkstoff auf der Basis biogener Stoffe besteht, die durch unvollständiges Carbonisieren in ein hauptsächlich kohlenstoffhaltiges Produkt konvertiert und aus einem gesinterten, dichten Körper in Form der Gleitdichtung und/oder des Gleitlagers besteht.
2. Gleitdichtung und Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitdichtung und/oder das Gleitlager, bestehend aus einem Radiallager (1) oder Radiallager (1) und/oder einem Axiallager (2) aus einem Kohlenstoff-Verbundwerkstoff besteht, wobei dieser Formkörper aus einem gesinterten, porösen Körper besteht.
3. Gleitdichtung und Gleitlager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitdichtung und/oder das Gleitlager, kombiniert mit einen oder mehreren Bauteilen (3) einstückig ausgebildet ist und aus einem Kohlenstoff-Verbundwerkstoff auf der Basis biogener Stoffe besteht.
4. Gleitdichtungen und Gleitlager für Turbinen und andere Maschinen mit extrem hohen Drehzahlen, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Gleitdichtung und/oder das Gleitlager bzw. ein kombiniertes Bauteil, wie z. B. ein Flansch (3), aus dem Kohlenstoff-Verbundwerkstoff besteht und das jeweils andere Teil bzw. die anderen Teile in einer anderen Materialausführung ausgeführt sind und damit nur eine teilweise Einstückausführung gegeben ist.
5. Gleitdichtung und Gleitlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Gleitdichtung und/oder das Axiallager (2) aus einer rotierenden Axiallagerscheibe (4) aus Kohlenstoff-Verbundwerkstoff auf der Basis biogener Stoffe besteht.
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