DE2103239A1

DE2103239A1 - Radialgleitlager, ausgebildet als Dreikeillager, vorzugsweise für Turbomaschinen

Info

Publication number: DE2103239A1
Application number: DE19712103239
Authority: DE
Inventors: Rudolf 4100 Duisburg; Holzer Gerold Dipl.-Ing. 4330 Mülheim Gemein
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1971-01-25
Filing date: 1971-01-25
Publication date: 1972-08-10
Also published as: ZA72487B; GB1373429A; US3722965A

Description

KRAFTWERK UiTION AKTIENGESELLSCHAFT 4330 Mülheim-Ruhr Mülheim-Ruhr Wiesenstraße 35

Unser Zeichen: VPA 71/9331 Bu/Fa

Radialgleitlager, ausgebildet als Dreikeillager, vorzugsweise für Turbomaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radialgleitlager, ausgebildet als Dreikeillager, vorzugsweise für Turbomaschinen, insbe- ^ sondere Dampfturbinen großer Leistung, bestehend aus einer ™ axial geteilten Lagerschale, deren Lagerflächen von einer Lagerbüchse bzw. einem Gleitmetallausguß gebildet sind, wobei über den inneren Umfang der Lagerflächen verteilte Keilsegmente mit sichelförmigen Räumen zum Aufbau der Schmierkeile bezüglich der Welle vorgesehen sind, welche - in Drehrichtung der Welle gesehen - an ihrem Anfang mit Ölzuleitkanälen verbunden sind und welche ferner mit Ölableitkanälen in Verbindung stehen.

Radialgleitlager des genannten Aufbaues sind in bezug auf Gleitflächenschmierung, Dämpfung von Schwingungsamplituden und Stabilisierung der Welle besonders vorteilhaft. Mit zunehmender Leistung der Dampfturbinen, für die sie hauptsächlich Verwendung \ finden, steigt die Größe der schwingenden Massen und steigen auch die seitlich oder nach oben gerichteten Dampfkräfte an, welche versuchen, die Welle aus ihrer stabilen Lage zu verschieben. Darüberhinaus können bei der Inbetriebsetzung einer Dampfturbinenanlage sich solche belastungs- und wärmeabhängige Spieländerungen im Lager ergeben, daß eine vergrößerte Schwingungsneigung der Welle die Folge ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radialgleitlager der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem die geschilderten Schwierigkeiten beseitigt sind, d.h., bei welchem die Welle auf sehr einfache Weise - auch nachträglich, d.h. nach Inbetriebsetzung des Turbosatzes stabilisiert werden kann.

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Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß von den drei Keilsegmenten der Lagerschale ein oberes vorgesehen ist, v/elches die Lagerflächen der oberen Lagerschalenhälfte etv/a mittig zur vertikalen Achsebene überstreicht, und daß sein sichelförmiger Raum von einem in der Lagerschale einstellbar gelagerten Justiersegment gebildet ist, durch v/elches mittels Ölspalteinstellung die an der oberen Wellenpartie angreifenden Öldruckkräfte veränderbar sind.

Anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung wird die Erfindung im folgenden noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einem Radialschnitt quer zur Welle den prinzipiellen

Aufbau des Radialgleitlagers;
Fig. 1a eine Einzelheit des Ölzuleitkanalsystems der unteren

Lagerschalenhälfte gemäß Schnittebene Ia-Ia; Fig. 1b eine Einzelheit des Ölzuleitkanalsystems der oberen

Lagerschalenhälfte gemäß Schnittebene Ib-Ib; Fig. 1c den Schnitt gemäß Ebene Ic-Ic, d.h. eine Einzelheit

des Ölableitkanalsystems;
Fig. 2 die Anordnung der Schmierkeile am inneren Umfang der Lagerflächen bzw. am äußeren Umfang der Welle, wobei zwecks deutlicherer Darstellung die Schmierkeile und

Öltaschen im Vergleich zu Fig. 1 vergrößert sind; Fig. 3a, 3b Vektordiagramme der Öldruckkräfte der einzelnen Schmierkeile, und zwar Fig. 3a ohne die Öldruckkraft P,

des Schmierkeile3 kill und Fig. 3b mit Öldruckkraft P-,; Fig. 4 schematisch die ruhende Welle in ihrer Lagerbohrung zur Veranschaulichung des Bohrungsspiels gegenüber der-Welle.

Gemäß Fig. 1 ist das Radialgleitlager als Dreikeillager ausgebildet, wobei sich im Betrieb zwischen dem äußeren Umfang der Welle w und den Lagerflächen f des allgemein mit 1 bezeichneten Lagers die Schmierkeile kl, kll und kill ausbilden, zu welchen entsprechende Keilsegmente S1, S2 und S3 des Lagers gehören. Das dargestellte Lager 1 ist vorzugsweise für Turbo-

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maschinen, insbesondere Dampfturbinen großer Leistung geeignet. Es besteht aus einer axial geteilten Lagerschale mit den beiden Lagerschalenhälften 1.,, lp> die im Bereich dar axialen Teilfuge a des Lagers zusammengespannt sind. Die Lagerflächen f werden von einer gleichfalls axial geteilten Lagerbüchse b mit den beiden Schalenhälften b1, b'2 gebildet, welche an ihrem inneren Umfang mit einem Weißnietallausguß m versehen sind. Die Stärke des Y/eißmetallausgusses m liegt in der Größenordnung von 1 ms., so daß er aus der verkleinerten Darstellung der Zeichnung nicht erkennbar ist. Wie erwähnt, kann man sich den Umfang des Lagers in drei Keilsegmente S1 bis S3 unterteilt denken, wobei zu jedem Keilsegment ein sichel- bzw. zitronenförmiger Raum 1 bzw. 2 bzw. 3 gehört (vgl. Pig. 2), der zum Aufbau des jeweiligen Schmierkeiles bezüglich der Welle w dient. Die sichelförmigen Räume 1, 2, 3 sind jeweils - in Drehrichtung u der Welle w gesehen - an ihrem Anfang mit Öltaschen 1a, 2a, 3a versehen, welche Teile die Mündungen von allgemein mit 4 bezeichneten Ölzuleitkanälen bilden. Die spezielle Sichelform der Räume 1, 2, 3 ist durch Peinbearbeitung des Weißmetallausgusses m entstanden. Die Ölzuleitkanäle 4 bestehen aus schräggerichteten Stichkanälen 4a, axialen Verteilerkanälen 4b und in die Taschen 1a bis 3a mündenden Einzel-Radialkanälen 4c, welche über die axiale Länge der Lagerflächen f verteilt sind, wie es Pig. 1a, 1b zeigen. Das Zuleitkanalsystem nach Pig. 1a für die untere Lagerschalenhälfte ±2 unterscheidet sich etwas von demjenigen der Pig. Tb für die obere Lagerschalenhälfte I₁, und zwar dadurch, daß der Axialkanal 4b durch eine Bohrung gebildet ist, die nachträglich durch Stopfen4Ί verschlossen ist. Gemäß Pig. 1b besteht der Längskanal 4b für die obere Lagerschalenhälfte aus einer ausgefrästen Tasche. Pig. 1c zeigt, daß die Ölableitung an den "beiden axialen Enden der Lagerflächen über Kanalteile 5c erfolgt, welche in den Axialkanal 5b münden, wobei letzterer wiederum mit dem Stichkanal 5a verbunden ist. In den Räumen im Bereich der Teilfuge a erfolgt somit eine Vermischung des von den Ölkeilen kl bis kill kommenden bzw. zu diesen Keilen hinströmenden Öles. Mit 7 sind noch Druckölkanäle für eine

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'tfellenanhebe- und Entlastungsvorrichtung bezeichnet, mittels welcher beim Anfahren bzw. Turnen unter Druckölzufuhr die Welle w angehoben und damit eine Misch- bzw. Trockenreibung verhindert werden kann.

Erfindungsgemäß ist nun von den Keilsegmenten S1 bis S3 der Lagerschale 1 ein oberes Keilsegment S3 vorgesehen, welches die Lagerflächen f der oberen Lagerschalenhälfte 1- etwa mittig bzw. symmetrisch zur vertikalen Achsebene ν überstreicht. Der sichelförmige Raum 3 dieses Keilsegmentes S3 ist von einem in der Lagerschale I₁ einstellbar gelagerten Justiersegment gebildet, durch welches mittels Ölspalteinstellung, d.h. Einstellung des Ölkeiles kill, die an der oberen Wellenpartie angreifenden Öldruckkräfte P3 (vgl. Pig. 3) veränderbar sind. Bevorzugt ist das Justiersegment 8 als blockförmiger Gewölbekörper ausgebildet, welcher unterseitig den sichelförmigen Raum sowie außerdem planparallele Seitenflächen 8a, 8b und eine plane Deckfläche 8c aufweist. Das Justiersegment 8 ist in eine entsprechend geformte Aussparung 9 der oberen Lagerschalenhälfte I₁ einpaßbar und darin mittels Schrauben 10 arretierbar. Zur Einstellbarkeit sind zwischen seiner Deckfläche 8c und der Bodenfläche der Aussparung 9 Beilagen 11 veränderlicher Stärke einfügbar. Die Haiteschrauben 10 durchdringen die obere Lagerschalenhälfte I^ in Bohrungen 12 und sind in Gewindebohrungen 8e des Justiersegmentes 8 eingeschraubt. Im arretierten Zustand wird das Justiersegment 8 gegen den Boden der Aussparung 9 bzw. die Beilagen 11 gezogen.

Wie es Fig. 4 zeigt, wird die Bohrung für die Welle w innerhalb des Lagers 1 mit dem Durchmesser d einschließlich eines kleinen Spieles sp1 von wenigen Zehntel mm vorgesehen, so daß sich am oberen Bereich der Welle wdieses Spiel im Ruhezustand einstellen würde. Die zu den Keilsegmenten 1 bis 3 gehörenden Räume besitzen eine auf den Wellenkreis bezogene und in der Praxis sehr bewährte sichel- bzw. Zitronenform. Die rechten

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und linken Seile der sichelförmigen Räume 1 und 2 kommen durch die Sichelform bedingt etwas unterhalb der Welle zu liegen (zusätzliches Spielmaß sp2), wodurch sich das Spiel sp3 am oberen Ölkeil kill ändert. Durch die Erfindung ist nun eine Spielverstellmöglichkeit für den Ölkeil kill gemäß den angedeuteten Maßlinien sp3 möglich, ohne lage und Geometrie der Keilsegmente 1 und 2 zu ändern, mittels welcher ein Ausgleich zum Spiel sp1 und dem Spielmaß sp2 geschaffen werden und mittels welcher den Öldruckkräften im Spalt kill die gewünschte Größe gegeben werden kann. Pig. 3a, 3b zeigen dies näher. Durch die erwähnte Verstellmöglichkeit des Justiersegmentes 8 mit Beilagen 9 kann die vektorielle Zusammensetzung der drei Öldruckkräfte P1, P2, P3 geändert werden. Wäre der sichelförmige Raum 3 im Bereich des Ölkeiles kill zu groß, so könnten sich dort praktisch keine oder nur geringe Öldruckkräfte auswirken, und die Kräfte P1 des Ölkeiles kl und P2 des Ölkeiles kll ergäben die resultierende Öldruckkraft Pp₆₈₁ = G nach Bild 3a. Durch eine Spaltverengung im Bereich des Ölkeiles kill durch Einfügung entsprechender Beilagen 9 wird demgegenübereine Öldruckkraft P3 hervorgerufen, welche bei gleichem Wellengewicht G eine Öldruckkraftzusammensetzung nach Vektordiagramm Bild 3b liefert. Nach diesem Diagramm wird in Abhängigkeit der Größe des Spaltes sp3 eine nach unten gerichtete Ölkraft P3 wirksam. Hierdurch kann eine Wellenstabilität auch dann erreicht werden, wenn aufwärts gerichtete Dampfkräfte bestehen, welche an sich das Bestreben hätten, die Welle annähernd auf einem Gümbelschen Halbkreis nach oben zu bewegen, wodurch dann drehzahlfremde niederfrequente Schwingungen größeren Ausmaßes entstehen könnten, was jedoch durch die Erfindung verhindert wird, Als besonders vorteilhaft ist zu erwähnen, daß die gewünschte Einstellung relativ einfach auszuführen ist, sei es bei der Inbetriebsetzung, sei es, daß bei eingelaufenen Lagerflächen der unteren Keile I und II nach einer bestimmten Zeit eine Nachstellung erforderlich werden sollte.

5 Patentansprüche
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Claims

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P atentan sprüohe

M Λ Radialgleitlager, ausgebildet als Dreikeillager, vorzugsweise für Turbomaschinen, insbesondere Dampfturbinen großer leistung, bestehend aus einer axial geteilten Lagerschale, deren Lagerflächen von einer Lagerbüchse bzw. einem Gleitmetallausguß gebildet sind, wobei über den inneren Umfang der Lagerflächen verteilte Keilsegmente mit sichelförmigen bzw. zitronenförmigen Räumen zum Aufbau der Schmierkeile bezüglich der 7/elle vorgesehen sind, welche - in Drehrichtung der Welle gesehen - an ihrem Anfang mit Ölzuleitkanälen verbunden sind und welche ferner mit Ölableitkanälen in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß von den drei Keilsegmenten der Lagerschale ein oberes vorgesehen ist, welches die Lagerflächen der oberen Lagerschalenhälfte etwa mittig zur vertikalen Achsebene überstreicht, und daß sein sichelförmiger Raum von einem in der Lagerschale einstellbar gelagerten Justiersegment gebildet ist, durch "welches mittels Ölspalteinstellung die an der oberen Y/ellenpartie angreifenden Öldruckkräfte veränderbar sind.
2. Radialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Justiersegment als blockförmiger Gewölbekörper ausgebildet ist, unterseitig den sichelförmigen Raum sowie außerdem planparallele Seitenflächen und eine plane Deckfläche aufweist, wobei es in eine entsprechend geformte Aussparung der oberen Lagerschalenhälfte einpaßbar und darin arretierbar ist und wobei zwischen seiner Deckfläche und der Bodenfläche der Lagerschalen-Aussparung Beilagen veränderlicher Stärke einfügbar sind.
3. Radialgleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Justiersegment die obere Lagerschalenhälfte durchdringende Halteschrauben einschraubbar sind, mittels welcher das Justiersegment gegen seine Beilagen bzw. den Boden der Aussparung festziehbar ist.

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