Geht's oder geht's doch nicht ?

Hallo Leute,

es gibt Neuigkeiten, nachdem ich die Turbine 6 Stunden Dauervollgas ( 100 % über Lagerhöchstdrehzahl ) mit Heizöl und Diesel ohne Öl betrieben habe hat überraschenderweise der vordere Verdichterlagerkäfig sich aufgelöst. Eigentlich hatte ich erwartet, daß das Turbinenseitige Lager als erstes den Geist aufgibt. Dieses Lager ist aber noch in einem optischen guten Zustand, auch die Kugeln vom Verdichterlager glänzen ( siehe Bild ) und scheinen die Prozedur fast schadlos überstanden zu haben.
Um genaueres über den Verschleiß an den Lagerkugeln zu erhalten, habe ich die Lager an die Fa. GRW nach Würzburg geschickt zwecks Überprüfung. Ich bin gespannt auf das Ergebnis.

Gruß
Alfred

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Suzi75

User
Hy Alfred,
Erst mal grossen Respekt vor !!!"dem"!!! Versuch. :eek: Man OPFERT nicht so einfach eine Turbine für die Allgemeinheit.
An der Schmierung kann's meiner Meinung nach nicht gelegen haben da das Lager dann anders aussehen würde wie Du auch schon angemerkt hast. Ich denke aber, wenn Du käfiglose Lager verwendet hättest würde der Brenner noch immer laufen da Du ja in diesem Brenner gute Schmierung/Kühlung hast. Der Käfig ist natürlich bei diesen Lagern der Schwachpunkt und sieht dann so aus wie der da.
Was ich aber gerne noch von Dir wissen möchte ist:
A.: Wie sieht das Verdichterrad aus (Is a blöde Frage aber mir hat's auch bei einem Brenner das vordere Lager zerlegt und wusste nicht warum :mad: )?
B.: Welche Durchflussmenge nach der Drossel zu den Lagern hast Du gehabt?
C.: Die Höchstdrehzahl welche Du im Versuch gefahren hast (100% über Lagerhöchstdrehzahl bei 608er Stahl-Lagern so etwa 85.000 1/min??? ;) )
Gruss von einem Selbstbauer aus Bayern
 

Spunki

User
Hallo Jungs!

Gestern bekam ich per Post 0.5mm und 1mm Probeplatten aus reinem PTFE (Teflon) ... hab davon ein Stückchen gleich mal unter die Heißluftpistole gehalten ... unter 300°C tat sich so gut wie nichts! ... über 300° nur Farb- und Formänderung aber kein "Verbrennen" ... unglaublich für einen Kunststoff!

Auch die Reibwerte sind bereits ohne Öl phantastisch!

Werde nach Abschluß meines Delta-Projektes und mit Hilfe eines Freundes (perfekter Werzeugmacher und begnadeter Turbinenselbstbauer) meine P80 testweise auf "Getrenntschmierung" umbauen ...

Dabei werden wir beide Lager abdichten, einen eigenen geschlossenen Ölkreislauf vorsehen der Welle und Tunnel kühlt und zusätzlich gleich die Lager schmiert/kühlt ...

Trotzdem werden die Lager dabei nicht im vollen Ölbad laufen sondern nur im "Ölnebel" ... wie das Ganze dann im Detail aussieht werde ich bei Erfolg bekanntgeben ...

Ziel der ganzen Aktion ist:

1. den lagerzerstörenden "Schmirgel" aus der Ansaugluft von den Lagern fernzuhalten
2. nicht unnötigerweise 95% des teuren und die Turbine verkokenden Turbinenöls zu verbrennen
3. Machbarkeitsstudie (Herausforderung) ...

Grüße Spunki

[ 08. Februar 2005, 12:32: Beitrag editiert von: Spunki ]
 

pöik

User
Ja hallo zusammen

Ich frage mal einfach aus Neugierde, was aus den Versuchen/Projekten von euch (Spunki, Alfred) geworden ist.

Auch wenns schon mehrere Jahre her ist:cool:

gruss Michi
 

pöik

User
Hey Jungs!

Habt ihr aufgegeben? Oder habt ihr schon Patentrechte auf euren Erfindungen;-)

Ich frage mich, warum man nicht einfach Stahllager ohne Käfig nimmt. Das würde ja bei mangelnder Schmierung wahrscheinlich einfach überhitzen, evtl fressen und den Läufer einfach abbremsen...oder habt ihr da andere Vorstellungen?

Greez

PS: Irgendwie hab ich das Gefühl, wenn ich mir die Themen bei den Turbinen so anschaue, dass gar nicht mehr ausprobiert oder selbst gebaut wird, nur noch gekauft und fertig...find ich irgendwie langweilig...:-/
 
Hallo Geez,

natürlich wird nicht aufgegeben. Wie Du ja richtig feststellst, sind Lager mit Stahlkugeln ohne Käfig nicht geeignet, weil zum einen bei Mangelschmierung das Lager schnell kaputt geht und durch das Gewicht der Stahlkugeln sehr hohe Fliehkräfte im Lager entstehen lassen.
Bei mir läuft eine 66 er Turbine ganz ohne Öl im Diesel schon 7,4 Stunden wobei es sich nicht um neue Lager handelt sondern um alte Lager ( von Alfred Frank) bei denen ich die Kugeln entfernt habe und sie in neue Lagerringe eingesetzt habe. Wie ich feststellen kann, werden die Lager noch lange halten.
Die zeigt mir auch, dass die ganze Diskussion über Öl Überflüssig ist. Bei Kerosin und Petroleum JetA1 geht es ohne Öl NICHT !
Gruß
Alfred
 

pöik

User
Hi Alfred

Ok, schoön zu hören!

Warum gehen denn die Käfiglosen Lager bei Mangelschmierung schneller kaputt?
Hat das mit dem aneinanderstossen der Kugeln zu tun?

Und was ist genau das Problem bei den höheren Fliehkräften? Reibung und dadurch Überhitzung? Hält denn der Käfig bei Käfiglagern auch die Fliehkräfte von dem Aussenring ab? Das würde mich ziemlich überraschen...


Gruss

Ps: Weiss jemand, was aus den Versuchen von Spunki geworden ist?
 
Hallo Greez,

da ich nur einmal eine Mangelschmierung gehabt hatte kann ich dazu nicht viel sagen, nur dies, dass meine Turbine mit völlig trockenen Lagern 2 Flüge bis zum Lagerschaden gemacht hat.
Bei käfiglosen Lagern mit Keramikkugeln hat man den Vorteil, dass keine Affinität zwischen Lagerringen und Kugeln besteht. Bei Lagern mit Stahlkugeln werden die Laufflächen der Lagerringe und Kugeln sehr schnell rauh was binnen kurzer Zeit zum Totalausfall führt. Die hohen Fliehkräfte der Metallkugeln beschleunigen den Verschleißvorgang,.
Bei Lagern mit Käfig dient dieser nur dazu die Kugeln auf Abstand zu halten aber keine Abstützung der Fliehkräfte.
Spunki hat ein neues Hobby das Tauchen.

Gruß
Alfred
 

pöik

User
Hi Alfred

Oha, 2 Flüge ohne schmierung ist ja was...und dann hat der Läufer einfach blockiert oder wie? Hat die Turbine Schaden genommen?

Also ist das mit den Käfigen eigentlich so, wie ich gedacht habe. Sie dienen nur als "Abstandshalter". Was ist denn das Problem, wenn die Kugeln aneinanderstossen? Ich hoffe nicht ein all zu grosses.
Weil dann würd ich mal solche Lager verbauen, ich hab einfach bei Käfiglagern Schiss, dass der Käfig platzt.

Ich will eben eine Turbine zum Laufen brinen und will dafür keine Keramiklager extra bestellen.

Ok, Tauchen ist natürlich cool^^, aber Fliegen möcht ich trotzdem nicht missen:-)

Merci, Gruss
 

Suzi75

User
Vollager........

Vollager........

Hallo Alfred und alle Selbstbauer die da mitlesen,

Das mit dem Käfig ist so eine Sache. Der hält Drehzahlen mechanisch nicht höher als etwa 90 000 min-1 beim 608er Lager aus. Man sollte sich mal die Mühe machen und einem Techniker oder Ing. da mal die Daten vorlegen. Die sagen alle, daß das eigentlich nicht geht.......

Sogenannte C3-Lager aus Stahl (Laufringe und Kugeln) wie Alfred schon anmerkte sind da nachteilig, da gleiche Materialpaarungen vorliegen.
Das zieht bei totalausfall der Schmierung auch einen Totalschaden des Lagers und evtl. des Brenners nach sich.
Da fressen sich die Kugeln dann in die Laufbahnen ein wenn sie zu heiß werden. Sollte der Käfig sich dann auch noch "atomisieren", dann wandern die Kugeln alle auf einen "Haufen" und geben den Innenring in der Führung an sich frei.
Das ist dann der Punkt, wo sich die Welle dann versetzt und dann das Turbinenrad und der Verdichter angehen.

Der Raumausdehnungskoeffizient der Kugeln übersteigt bei zu großer Wärme dann das Lagerspiel. D.h.: Es besteht KEIN Spiel mehr im Lager !! Das Lager heizt sich ohne weitere äußere Einflüsse selbst weiter auf. Die Lageraußen- und Innenringe können auch nicht "weg" in ihren Passungen (es sei denn, daß der Hersteller da O-Ringe in seinen Passungen des Außenrings vorgesehen hat) und dann steigt die Spannung im Lager dermaßen, daß einfach etwas nachgiebt und sich die Kugel in die Bahn frisst. Die Vorspannung kann da nix mehr machen.
Es handelt sich zwar immer noch um ein Kugellager, aber die Gesetze der hydrodynamischen Schmierung gelten da auch. Es darf einfach keine Rollreibung entstehen. Dies ist um so gefährlicher, wenn gleiche Materialien aufeinandertreffen.
Mit Keramikkugeln haben wir dann folgende Vorteile:

1. Die sind leichter und schwimmen schneller und besser auf wenn die Schmierung stimmt.
2. Die haben fast null Raumausdehnungskoeffizient und machen da eher mal einen Heißstart mit ohne gleich das C zu übersteigen.
3. Sollte die Schmierung mal aussetzen neigen sie nicht zum direkten Fressen, sondern laufen heiß und retten evtl das Laufzeug.
4. Die sind einfach stabiler (bis zum Kern) und verformen sich auch nicht (sind aber "Schlagempfindlich") und
5. Wenn die auch noch ohne Käfig laufen ist da "fast" keine Drehzahl-Grenze (siehe Kolibri mit fast 250 000min-1) !!!

Die Größe (Laufumpfang der Laufzeuge, auch Kugelanzahl) spielen da auch eine Rolle. Je kleiner, um so mehr Drehzahl verkraften sie, aber auch natürlich dann nur kleinere Massen, die gelagert werden sollen.
Nun hoffe ich, da einen kleinen "Einblick" in die Lagersystematik gegeben zu haben, daß meine "Erfahrungen" (Kaputte Lager mit samt Brenner) auch nicht ganz umsonst waren.

Gruß Jo
 
ach wie schön, endlich mal jemand der hier die werkstoffkunde etwas plastisch darstellt, für den laien auch verständlich, und für den fachmann, wenn auch nicht direkt aus dem maschbauer-fach, eben auch logisch nachvollziehbar:):):)
kurz aber doch noch ne frage: raumausdehnungskoeffizient oder wärmeausdehnungskoeffizient (wak)?
ich hätte von der terminologie eher auf letzteres getippt.
beste grüße,
thomas
 

Suzi75

User
Raumausdehnung

Raumausdehnung

Hallo Thomas,

Der Längenausdehnungskoeffizient (von mir irrtümlich auf die Schnelle als Wärmeausdehnungskoeffizient definiert (sorry nochmal)) ist eine feste Größe: Für Alu - 23,5x10 (hoch)-6 / Für Chromstahl - 11,0x10-6 ....... Und bei Silikatkeramik etwa (Mittelmaß) 4x10-6 1/K
Die Volumenzunahme eines festen Materials nach Erwärmung ergibt sich aus Längenzumahme in Richung Länge , Breite und Höhe.
Der Raumausdehnungskoeffizient ist dann eben in den Raum.
Da ja eben Stahl einen rel. hohen Wert besitzt im Vergleich zur Keramik, macht das der Stahl eben nicht mehr mit. Der Stahl dehnt sich aus und Keramik bleibt da ziemlich unbeeindrukt.
Es gibt da eben auch noch einen Wärmedurchgangskoeffizient (übertragung von Wärme auf feste Körper über Flüssigkeiten). Also vom Lagerring zur Kugel und dann weiter..... Dieser ist dann bei unserem Schmierfilm im Lager dann der Fall. Je schneller da die Flüssigkeit zwischen Kugel und Lauffläche getauscht wird um Wärme abzuführen, desto besser ist das für das Lager. Dann kommt eben auch noch die Verdunstungskühlung hinzu.
Manche Hersteller arbeiten da eben mit "Zapfluft" vom Verdichter oder hinter dem Verdichter und jagen die durch den Wellentunel um zu kühlen. Andere nehmen die schon sehr warme Luft aus dem Brennkammerbereich.
Also, nicht ganz so einfach die Sache mit den Lagern.
Und wenn dann manche Leute wieder da meinen der Hersteller X ist besser als der Hersteller Y, oder Hersteller Z, dann sollten sich diese Leute erstmal selbst vor Augen führen, was in einem solchen Brenner eigentlich ab geht....
Ich denk mal nicht, daß diese Systematik einer der Mitleser da schon mal komplett !!! durchgerechnet hat. Ich ziehe da die Version mit Versuchen vor.... Ich bin eben nicht der geborene Theoretiker......
Ebenso denk ich mal, daß auch noch keiner da eine Brennkammer komplett durchgerechnet hat. Die sind auch aus Versuchen entstanden....
Sollte ich da daneben liegen.......bitte melden !!!

Gruß Jo
 
die thematik ist ja durchaus sehr interessant. ich gehe ja richtig in der annahme, daß die lagerkugeln bei den keramiklagern aus silikatkeramik gefertigt sind, sinnvollerweise aus einer hochschmelzenden.
wir haben ja im dentalbereich auch mit diversen keramiken zu tun, auch im verbund mit verschiedenen metallen. ebenso mit sehr hochdrehenden lagern für schnelläufer und turbinen, teilweise mit drehzahlen bis 450.000/min. diese sind ja seit einiger zeit auch als keramiklager ausgeführt, sirona bewirbt seit ca. zwei jahren auch keramiklager, die nicht mehr geölt werden müssen. allerdings sind die dortigen arbeitstemperaturen natürlich in einem ganz anderen, "kühlen" bereich als bei unseren binchen, wobei teilweise doch auch für die lagergröße erhebliche axiale belastungen bewältigt werden müssen bei doch deutlichen laufzeiten.
gibt es denn im bereich der lagerkugeln, evtl. auch lagerringen auch schon erkenntnisse bezüglich hochfester keramischer werkstoffe wie zirkonoxid- bzw aluminiumoxidkeramiken?
dort könnte ja durchaus auch ein beschreitbarer weg liegen, vielleicht auch im bereich der hochtemperatur-, verschleißfestigkeit und des ölfreien laufes? idealerweise sollte ja der wärmeausdehnungskoeffizient und daraus folgend der raumausdehnungskoeffizient der lagerkugeln und lagerringe ja so beschaffen sein, daß möglichst keine veränderung des lagerspiels auftritt bei unterschiedlichen temperaturen.
zu den brennkammern wundert mich aber schon, daß es keine hobbybeflissenen ingenieure unter uns gibt, die die thermodynamik in unseren turbinen mal berechnet haben...
 

bo

User gesperrt
Die Kugeln der Hybridlager in den Turbinen bestehen in der Regel aus Siliziumnitrid SI3N4. Es gibt auch Lager die komplett aus diesem Material gefertigt werden, diese würden sicher ohne Probleme ohne Öl im Sprit laufen, haben jedoch ein anderes Problem. Da der Ausdehnungskoeffizient bei SI3N4 sehr gering ist, der von Stahl dagegen recht hoch, wird im Betrieb der Innenring des hinteren Lagers gesprengt.
 
da gibts dann nur eins: turbinenwelle aus vollzirkon:D:D:D
 

bo

User gesperrt
Yep, das wärs. Dann kann man auch gleich auf den Lagerinnenring verzichten, und die Welle entsprechend gestalten.
 
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