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In der Entwicklung von Turbomaschinen ist eine der größten Einschränkungen die Erwärmung im Lagerbereich: Überschreiten die Temperaturen kritische Schwellen, gefährdet dies die Lagerlebensdauer und letztlich die Betriebssicherheit der gesamten Maschine.
Mit der Einführung der Eddy-Groove-Technologie bietet Miba eine innovative Lösung. In diesem Artikel zeigen wir,
In herkömmlichen Gleitlagern von Turbomaschinen herrscht bei typischen Betriebsbedingungen meist eine laminare Strömung des Schmieröls. Diese zeichnet sich durch eine schichtweise Bewegung ohne nennenswerte Vermischung aus.
Das Problem dabei: Die Wärmeleitung im Öl ist relativ gering. Es entstehen ausgeprägte Temperaturgradienten, besonders zwischen Lagerschale und Rotor.
Kommt es jedoch zu einer Strömungstransition, bei der die laminare in eine turbulente Bewegung übergeht (z. B. durch sogenannte Taylor-Wirbel), entstehen radiale Strömungskomponenten. Diese sorgen für eine effizientere Durchmischung des Schmierfilms und damit für eine homogenere Temperaturverteilung.
Das Resultat: deutlich niedrigere maximale Temperaturen in den Gleitlagern der Turbomaschinen.
Allerdings tritt dieser Effekt auf die Temperatur natürlicherweise fast nur bei sehr großen Lagerdurchmessern oder extrem hohen Drehzahlen auf. Typische Durchmesserbereiche kleinerer und mittlerer Gleitlager in Turbomaschinen bleiben meist im laminaren Bereich. Hier setzt die Technologie der Eddy Grooves an.
Um die maximale Lagertemperatur zu senken und damit die spezifischen Lagerlasten zu reduzieren, kann oftmals nur mehr folgender Ausweg genommen werden:
Allerdings gehen solche Anpassungen oft mit unerwünschten Nebenwirkungen einher:
Besonders bei bereits bestehenden Gehäusekonstruktionen oder im Betrieb befindlichen Gleitlagern sind geometrische Änderungen oft schwierig umzusetzen, was die Notwendigkeit für alternative Lösungen unterstreicht.
Eddy Grooves sind speziell ausgelegte Strukturen auf der Gleitfläche eines Lagers, die gezielt in kritischen Bereichen von Gleitlagern in Turbomaschinen eingesetzt werden. Ihr Hauptzweck besteht darin, die ursprünglich laminare Ölströmung zu stören und gezielt Wirbel zu erzeugen.
Diese Wirbel sorgen für eine Durchmischung des Schmierfilms, wodurch sich die Temperatur-Verteilung im Ölfilm homogenisiert. Der Effekt: Die maximale Oberflächentemperatur des Lagers sinkt signifikant, ohne dass die tragfähige Schmierfilmdicke oder die Stabilität des Systems beeinträchtigt wird.
Die Wirkmechanismen im Überblick:
Damit ermöglichen Eddy Grooves eine gezielte Verbesserung der Temperatur-Verhältnisse speziell in hochbelasteten Bereichen von Turbomaschinen Gleitlagern – eine Optimierung, die mit herkömmlichen Lagerkonzepten kaum erreichbar ist.
Um die Effizienz und die Temperatur-Reduktionspotenziale der Eddy-Groove-Technologie objektiv zu bewerten, führte Miba umfangreiche Tests auf einem speziell ausgerüsteten Prüfstand durch. Dabei lag der Fokus auf realitätsnahen Betriebsbedingungen, wie sie in modernen Turbomaschinen Gleitlagern auftreten.
Für die Versuchsreihen wurde ein hochleistungsfähiger Gleitlagerprüfstand verwendet, der folgende Eckdaten aufwies:
Das Testlager war ein modernes Fünf-Kippsegmentlager, wie es typischerweise in anspruchsvollen Turbomaschinen Gleitlagern eingesetzt wird. Zur präzisen Temperatur-Erfassung wurden in den tragenden Pads jeweils 14 Thermoelemente integriert, sowohl direkt unter der Oberfläche als auch in tieferen Materialschichten.
Verglichen wurden zwei Konfigurationen:
Die Messergebnisse zeigten eindrucksvoll den positiven Einfluss der Eddy Grooves:
Besonders hervorzuheben ist: Die Wirkung der Eddy Grooves war bei steigender Lagerbelastung und höheren Gleitgeschwindigkeiten besonders ausgeprägt. Genau dort, wo konventionelle Gleitlager in Turbomaschinen an ihre thermischen Grenzen stoßen.
Die Integration von Eddy Grooves in Turbomaschinen Gleitlager eröffnet konkrete Vorteile entlang des gesamten Lebenszyklus:
Die Technologie ist überall dort einsetzbar, wo Gleitlager in Turbomaschinen extremen Anforderungen ausgesetzt sind – insbesondere in:
Erfolgreiche Tests wurden bereits für Lagerdurchmesser von 120 mm bis 500 mm durchgeführt. Auch für kleinere Baugrößen und weitere Lagerdesigns (z. B. Festprofil-Gleitlager) wird die Übertragbarkeit aktuell intensiv untersucht.
Mit der Eddy-Groove-Technologie bietet Miba eine effektive Lösung, um die thermischen Grenzen moderner Turbomaschinen Gleitlager gezielt zu verschieben. Durch gezielte Turbulenz werden
Damit setzt Miba einen wichtigen Impuls für die Weiterentwicklung von Gleitlagertechnologie in Hochleistungsanwendungen.
