Moderne Wasserturbinen stellen außergewöhnliche technische Herausforderungen dar. In großen vertikalen Anlagen müssen die Axiallager axiale Lasten von über 6.000 Tonnen aufnehmen – das Gesamtgewicht von Rotor, Turbinenlaufrad und hydraulischem Schub. Die Leistung einzelner Anlagen erreicht heute 889 MVA, mit Turbinen von 800 MW, beispielsweise im chinesischen Wasserkraftwerk Xiangjiaba. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über Wasserturbinenlager und untersucht deren Typen, Werkstoffe, Konstruktionsaspekte, betriebliche Herausforderungen und neue Innovationen.
Im Allgemeinen lassen sich Lagersysteme für Wasserturbinen in zwei grundlegende Kategorien einteilen, die jeweils unterschiedliche Funktionen erfüllen.
Axiallager
Axiallager nehmen axiale Kräfte auf – die vertikale Last, die durch das Gewicht der rotierenden Bauteile entlang der Welle übertragen wird, und den axialen hydraulischen Schub auf das Turbinenlaufrad. Bei den meisten Axiallagern für Wasserturbinen kommt eine Kippsegmentkonstruktion zum Einsatz, um die Tragfähigkeit zu erhöhen und die Stabilität der Anlage zu verbessern. Diese Lager übertragen erhebliche axiale Lasten von den rotierenden auf die stationären Bauteile über einen dünnen Schmierfilm mit extrem geringer Reibung und praktisch keinem Verschleiß.
Die Geschichte moderner Axialgleitlager lässt sich bis ins Jahr 1912 zurückverfolgen, als das Kingsbury-Axialgleitlager – mit einer Axiallast von 184 Tonnen – erstmals im Wasserkraftwerk Holtwood in Pennsylvania, USA, eingesetzt wurde. Diese Innovation ermöglichte die Konstruktion wesentlich größerer Wasserkraftwerke mit erheblichen axialen Belastungen.
Führungslager
Führungslager nehmen Radialkräfte auf und halten die Wellen fluchtend. Sie sind entlang der vertikalen Welle angeordnet und zentrieren den Rotor im Stator. Führungslager können eine feste Geometrie oder kippbare Gleitflächen aufweisen und entweder öl- oder wassergeschmiert sein.
Kombinierte Lagersysteme
Bei vielen Wasserturbinen sind sowohl die Axial- als auch die Gleitlager in einem gemeinsamen Öltank untergebracht. Die dort stattfindende Ölzirkulation beeinflusst das Schmierverhalten erheblich. Obwohl sich die beiden Lager einen gemeinsamen Öltank teilen, arbeiten ihre Schmierölfilme unabhängig voneinander, während die Temperatur- und Druckverteilung im Tank von beiden Lagern gemeinsam bestimmt wird.
Veröffentlichungsdatum: 22. Juni 2026
