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Gasgeschmierte Lagerkonstruktion
Die Erfindung bezieht sich auf eine gasgeschmierte Lagerkonstruktion mit einem Rotor, der konzentrisch mit einem stillstehenden Glied ausgerichtet ist, um das der Rotor mit einer Geschwindigkeit von mindestens 2000 Umdr/min läuft, wobei der Zwischenraum zwischen diesem Rotor und dem stillstehenden Glied in Verbindung mit Durchgängen steht, die zu einer Druckgasquelle führen, und wobei das stillstehende Glied von einem elastischen Stützglied getragen wird, das zwischen dem stillstehenden Glied und einem starren Stützglied angeordnet ist.
Es ist schon lange bekannt, dass gasgeschmierte Lagerkonstruktionen bedeutende Vorteile gegenüber flüssigkeitsgeschmierten, rotierenden Systemen bieten können. Zum Beispiel sind die letztgenannten auf verhältnismässig niedrige Umlaufgeschwindigkeiten beschränkt ; hohe Geschwindigkeiten verursachen Überhitzung und Versagung der Lager. Oft zeigen mit Flüssigkeit arbeitende Einrichtungen das Problem der Verunreinigung der Verfahrensflüssigkeit durch Schmiermittel, wie z. B. in Maschinen für die Verarbei- tung von Lebensmitteln. Es kann aber auch das Schmiermittel selbst verunreinigt werden, wie durch radioaktive Gase in nuklearen Anlagen. Eine andere Begrenzung flüssigkeitsgeschmierterVorrichtungen bildet die Möglichkeit des Einfrierens im Betrieb bei niedrigen Temperaturen, z.
B. in Expansionsturbinen, oder chemische Zersetzung bei hohen Temperaturen. Alle diese Nachteile können ingasgeschmierten Lagerkonstruktionen vermieden werden.
Unglücklicherweise wurden die früher verwendeten Systeme der Lagerung auf Gas durch verschiedene Arten von Unstabilitätserscheinungen heimgesucht, die das Arbeiten mit hohen Geschwindigkeiten zu verhindern suchten, selbst wenn übermässig grosser Gasverbrauch zugelassen wurde, um einen steiferen Schmierfilm zu erhalten.
Zwei Arten von Unstabilitäten an gasgetragenen Lagern sind die am meisten störenden :
Der Synchronwirbel und Halbfrequenz-oder selbsterregter Wirbel. Der Synchronwirbel ist eine Folge von mechanischer Unausgeglichenheit oder Unwucht. Wenn die geometrische und die Schwerachsen des rotierenden Gliedes nicht zusammenfallen, kann ein Wirbeln der geometrischen Achse beobachtet werden, da die Rotoren, besonders bei höheren Geschwindigkeiten, um ihre Trägheitsachse (Schwerachse) zu rotieren trachten. Da, das Laufspiel eines gasgeschmierten Lagers sehr klein ist (in der Grössenordnung von 12 bis 25 u), muss die Abweichung zwischen den beiden Achsen auf einem sehr niedrigen Wert gehalten werden.
Dies mag kein besonders schwieriges Problem sein, wenn eine einfache, zylindrische, einstückige Welle von zwei Traglagern getragen wird, weil dynamisches oder sogar statisches Auswuchten gewöhnlich ausreicht, um eine brauchbar, kleine Unwucht zu erzielen. Die meisten Rotoren von Turbomaschinen sind jedoch sehr kompliziert und können aus zahlreichen Stücken bestehen. So z. B. besteht das System Wellenlagerung-Gebläserad einer kommerziell verwendeten Druckluftturbine aus mehr als einem Dutzend Teilen. Selbst wenn der Rotor ursprünglich ausgewuchtet ist, können die verschiedenen Teile während des Betriebes ihre gegenseitige Stellung verschieben, wie Versuche bewiesen haben.
Andere Ursachen von Synchronwirbeln in früheren gasgeschmierten Traglagerkonstruktionen umfassen ungleichmässige Deformationen in anisotropen Materialien, ungleichmässiges Kriechmass in hochbeanspruchten Rotoren, ungleichmässige Erosion von Rotorteilen durch in der Arbeitsflüssigkeit mitgeführte
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Feststoffe, Unstabilität der Abmessungen infolge von Alterung und das Vorhandensein von Temperaturgefällen im Rotor.
Diese Wirkungen können kombiniert auftreten und schwere Unwucht verursachen. Um die Zentrifugalkräfte infolge einer möglichen Unwucht zu zeigen, sei angeführt, dass eine gasgeschmierte Lagerkonstruktion, die einen Rotor von 36, 3 kgGewicht, eine Wellendrehzahl von 36 000 Umdr/min und eine Exzentrizität von 1, 27 hat, eine Unwuchtkraft von mehr als 635 kg entwickelt. Offensichtlich wäre der Gasfilm nicht imstande, diese beträchtlich vergrösserte Last zu tragen. Es würde Fressen zwischen Welle und Lager eintreten.
Die andere häufige Form von Unstabilität gasgeschmierter Lager, nämlich Halbfrequenz- oder selbsterregter Wirbel, wird durch die Relativgeschwindigkeit zwischen der Welle und der Lagerbüchse hervorgerufen und durch die Gasfilmkräfte dazwischen aufrecht erhalten. Die Schwelle der Kreisfrequenz des Wirbels wird gewöhnlich nach der Formel berechnet :
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Darin bedeuten : w = Wirbelschwelle
R = Wirbel Verhältnis ; der übliche Wert liegt bei 2 oder höher.
Er wird für ein gegebenes Gasla- ger und eine gegebene Drehgeschwindigkeit als konstant angesehen, ist aber eine Funktion der Geometrie der Konstruktion und anderer Faktoren. k = Federkonstante des schmierenden Gasfilms m = Masse des Rotors
Der Halbfrequenzwirbel ist sehr lästig, weil er gewöhnlich unterhalb der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit auftritt und die Kreis-Amplitude ohne Warnung sehr plötzlich anwächst. In beschränktem Ausmass deuten Beweise darauf hin, dass das gasgeschmierte Lager in der Nähe der kritischen Frequenz oder der Schwelle selbsterregten Wirbels gegen äussere Erregung äusserst empfindlich ist. In einem Versuch genügte ein leichter Schlag auf die Bank, auf der die Vorrichtung angeordnet war, um das Lager aus dem Gleichgewicht zu werfen und sofortiges Fressen der Lagerflächen zu verursachen.
Um diese vorstehend erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden, sind schon verschiedene Abhilfen vorgeschlagen und erprobt worden. Diese umfassen das Erhöhen des Wirbel Verhältnisses durch Unterbrechen der Symmetrie des Gasfilms, wie z. B. durch Längsnuten, nicht kreisförmige Löcher und separate Druckkissen. Ein anderer Lösungsversuch bestand darin, die Strammheit des Gasfilms durch Vorbelastung, Vergrösserung des Wellendurchmessers, äusserste Verbesserung des radialen Spiels und Erhöhung des Gaszufuhrdruckes zu steigern. Eine weitere Methode besteht in der Verwendung von resonanten Hohlräumen.
Alle diese möglichen Abhilfen haben Nachteile. So z. B. neigen Längsnuten dazu, die Steifigkeit des Films zu vermindern ; die meisten der andern Methoden erhöhen den Verbrauch an Schmierungsgas auf ein unwirtschaftlich hohes Mass. Überdies lösen sie nicht die früher erwähnten Probleme infolge Synchronwirbels.
Es ist ferner ein Rotor bekannt, der in einem stationären Glied befestigt ist, durch stark befestigte Federn gehalten wird, die z. B. als Gummi-O-Ringe oder aus magnetischen Vorrichtungen bestehen können.
Die Erfindung betrifft hingegen einen Rotor, der ausserhalb eines stationären Gliedes sich befindet, welches elastisch mit einem starren Tragglied verbunden ist.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte, gasgeschmierte Lagerkonstruktion zu schaffen, welche mechanische Unstabilitäten der rotierenden Glieder vermeidet, so dass sie Stabilität bei hohen Drehgeschwindigkeiten mit einem relativ niedrigen Verbrauch von Schmierungsgas ergibt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines gasgeschmierten Lagersystems, das eine Berührung zwischen der Welle und dem Rotor infolge von Synchronwirbel und von selbsterregtem oder Halbfrequenzwirbel im gewünschten Arbeitsbereich beseitigt.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Stützglied eine elastische Stützung nach allen Richtungen, im wesentlichen senkrecht zur Drehachse, ergibt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist derart ausgebildet, dass das elastische Stützglied an jedem Ende des stillstehenden Gliedes einen Teil mit verkleinertem Durchmesser aufweist.
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Das elastische Stützglied kann auch zylindrische Einlagen aus Elastomeren oder Kunstharzen umfas- sen, die rings umjeden Endteil dieser Achse angeordnet sind, wobei das Elastomer ein Silikon-Elastomer oder das Kunstharz Polyäthylen oder Polyvinylchlorid sein kann. Das elastische Stützglied kann aber auch aus Metallfedern bestehen, die als Blattfedern, bombierten Scheibenfedern oder Schraubenfedern ausgebildet sein können.
In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein Axialschnitt einer gasgeschmierten Lagerkonstruktion gemäss der Erfindung ; die Fig. 2 und 3 sind Diagramme, welche die verbesserte Leistung zeigen, die durch die Benutzung der Erfindung ermöglicht wird ; Fig. 4 ist ein Axialschnitt einer Konstruktion, ähnlich der Fig. 1, jedoch mit mehreren Gasschmierungsräumen und mit getrennten Dämpfungsmitteln ; Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden gasgeschmierten Lagerkonstruktion mit Metallschrot als Dämpfungsmittel ; Fig. 6 stellt eine lotrecht, anstatt waagrecht angeordnete, gasgeschmierte Lagerung gemäss der Erfindung dar ; Fig. 7 ist ein Axialschnitt einer gasgeschmierten Lagerkonstruktion in Form eines durch einen Elektromotor getriebenen Kompressors gemäss der Erfindung ;
Fig. 8 zeigt einen Axialschnitt einer andern Ausführungsform, ähnlich Fig. 7, jedoch unter Verwendung radialer Federn als metallische, elastische Stützmittel ; Fig. 9 ist eine Stirnansicht im Querschnitt nach der Linie 9-9 durch die Konstruktion nach Fig. 8 ; Fig. 10 ist ein Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform mit einem durch eine Turbine angetriebenen Kompressor mit freitragend angeordneten Rotoren und Spurlagerteilen ; Fig. 11 ist ein vergrösserter Axialschnitt einer der Fig. 10 ähnlichen, aber in gewissen Konstruktionseinzelheiten abwei chendenAusführungsform, bestehend aus starrer Büchse, metallischen elastischen Stützmitteln und Dämp- fungsglied ; Fig. 12 ist eine Stirnansicht der Konstruktion gemäss Fig. 11 im Querschnitt nach der Linie 12-12 ;
Fig. 13 ist ein vergrösserterAxialschnitt einer Konstruktion, ähnlich Fig. 11, die aber eine andere Gaszufuhr zeigt und Dämpfungsmittel in der Spurlagerung verwendet und Fig. 14 ist ein Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der eine einzige Spurlagerungsfläche verwendet wird.
In den Zeichnungen sind in den Fig. 7 bis 14 zur Bequemlichkeit des Lesers einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Zunächst auf Fig. 1 Bezug nehmend, wird ein vom Stator --19-- umgebener Rotor --11-- von einer nicht rotierenden Achse--l2-- weg durch einen Gasfilm in einem engen Ringspalt --13-- zwischen den beiden gehalten, wobei das Durchmesserspiel zwischen dem Rotor und der Achse beispielsweise 25 u beträgt. Eine Bohrung--14-- erstreckt sich in der Längsrichtung und vorzugsweise konzentrisch durch die Achse-12-- und steht mit dem Ringspalt-13-- durch radiale Kanäle --15-- in Verbindung. Die nicht rotierende Achse--12-- als primäres starres Stützglied wird von elastischen Stütz- und Dämpfungsgliedern-16-- getragen, wie z.
B. zylindrischen Einlagen aus Elastomeren, die eine zufriedenstellende Federungskennlinie haben, wie Silikon-Elastomere oder Kunstharze, wie Polyäthylen oder Polyvinylchlorid.
Andere geeignete elastische Stütz-und Dämpfungsmittel-16-- sind Metallfedern, u. zw. Blattedern, Bellville-Scheiben (eine Ringscheibe mit einem mittleren konvexen Teil) und Schraubenfedern, sowie Matten aus metallischen oder nicht metallischen Fasern, die in Lagen um einen Endteil der nicht rotierenden Achse --12-- gewickelt sind. Das für den Aufbau der elastischen Stütz- und Dämpfungsmit- tel gewählte Metall soll mit den beabsichtigten Arbeitsbedingungen verträglich sein und vorzugsweise einen relativ hohen Elastizitätsmodul und kein merkliches Kriechen aufweisen. Zu den geeigneten Metallen gehören rostfreier Stahl, Aluminiumlegierungen, Titan- und Kupfer-Lagermetallegierungen, wie Beryllium-Kupfer.
Ein weiteres alternatives elastisches Stütz- und Dämpfungsmittel ist eine magnetische Aufhängung, die einander gegenüberstehende Magnete und elektrische Steuerkreise zum Aufrechterhalten der zentralen Ausrichtung aufweist. Eine weitere Alternative für elastische Stützmittel ist ein Endteil mit ver-
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verwendet werden, um den Rotor --11-- in axialer Richtung in seiner Stellung zu halten.
Die Vorteile dieser neuen Konstruktion wurden in einer Reihe von Versuchen mit einer nach Fig. 1 gebauten Vorrichtung erwiesen.
Diese hatte folgende Merkmale :
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<tb>
<tb> Achsdurchmesser <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> cm <SEP>
<tb> Lagerlänge <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP> cm <SEP>
<tb>
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Schmierungsgas und Druck :
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<tb>
<tb> Stickstoff <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> atm <SEP>
<tb> umgebender <SEP> Atmosphärendruck <SEP> 1 <SEP> atm
<tb> Rotorgewicht <SEP> 1, <SEP> 27 <SEP> kg
<tb>
Stickstoffgas wurde durch die Bohrung--14-- und die Verbindungskanäle --15-- in den ringförmigen Zwischenraum --13-- zwischen der Aussenfläche der nicht rotierenden Achse--12-- und der Wand des radial ausgerichteten Durchganges --18-- im Rotor --11-- eingeführt. Es war ein Schmiergasdruck von 3, 12 atmerforderlich, umdenRotor--11-- von der Achse-12-- abzuheben,
die vier Kanäle-15- von etwa 0, 51 mm Durchmesser hatte. Der Rotor --11-- wurde durch Druckluft angetrieben, die aus Öffnungen oder Düsen ausströmte und einen Teil ihrer Triebkraft an einen genuteten Abschnitt des Rotorumfanges abgab. Der Rotor war absichtlich unausgewuchtet, um zu ermitteln, ob diese gasgeschmierte Lagerung verwendbar war, um die Beschränkungen der Rotorgeschwindigkeit infolge Synchronwirbel zu bessern oder zu beseitigen. Es wurde gefunden, dass der Rotor mit bis zu 25000 Umdr/min ohne Berührung oder Fressen zwischen Achse und Rotor laufen konnte. Während des Versuches wurde das Kreisen der Achse innerhalb des Rotors durch ein Stroboskop visuell beobachtet, wie erwartet worden war.
Der Rotor lief um seine freie oder Schwerachse, anstatt um seine geometrische Achse.
Da keine Berührung zwischen dem Rotor--11-- und der Achse --12-- auftrat, wären noch höhere Geschwindigkeiten möglich gewesen. Dann wurden die nachgiebigen, elastischen Stütz- und Dämpfungsmittel durch starre Tragmittel ersetzt und da wurde gefunden, dass eine höchste Umdrehungsgeschwindigkeit von nur 11000 Umdr/min erreicht werden konnte, bevor Berührung des Rotors mit der Achse eintrat. Die Verwendung der nachgiebigen, elastischen Stützung für die nicht rotierende Achse erlaubte also ein Arbeiten bei weit höheren Geschwindigkeiten ohne Rotorberührung als es mit der gleichen Anordnung ohne Einbau der nachgiebigen, elastischen Stützmittel möglich war.
Die Fähigkeit des erfindungsgemässen gasgeschmierten Lagersystems, die Schwelle des selbsterregten Wirbels zu erhöhen oder zu beseitigen, wurde durch Versuche festgestellt, bei denen eine Vorrich-
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Diese hatte folgende Merkmale :
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<tb>
<tb> Achsdurchmesser <SEP> 8 <SEP> mm <SEP>
<tb> Lagerlänge <SEP> 2 <SEP> Teile <SEP> von <SEP> je <SEP> 19 <SEP> mm <SEP> Länge
<tb> Schmierungsgas <SEP> und <SEP> Druck <SEP> : <SEP>
<tb> Stickstoff. <SEP> 5. <SEP> 46 <SEP> atm
<tb> umgebende <SEP> Atmosphäre <SEP> 1 <SEP> atm
<tb> Rotorgewicht <SEP> 0, <SEP> 13 <SEP> kg
<tb>
Die Höchstgeschwindigkeit, die mit starr aufgehängter Achse erreicht werden konnte, betrug 17 000 Umdr/min.
Nach Anbringung der elastischen Achsaufhängung wurde das Lagersystem erfolgreich bei Geschwindigkeiten bis zu 50 000 Umdr/min betrieben.
In Fig. 1 nimmt der Stator --19-- elektrische Energie auf und dies erteilt dem Rotor --11-- eine Geschwindigkeit von wenigstens 2000 Umdr/min. Wenigstens ein Teil dieser Energie wird vom Rotor - 11-auf Gas übertragen, das in den Kompressor --20-- durch ein Ansauggehäuse --20a-- eintritt und aus ihm durch ein Ausgangsgehäuse-20b-austritt. In dieser Ausführungsform weist der Kompressor Mittel zur Aufnahme der Rotationsenergie auf, nämlich den Auslasskanal--20c-- des Kompressors. Der Kompressor kann die Form eines Gasgebläses oder einer Flüssigkeitspumpe haben, deren jede dazu dienen kann, als Flüssigkeitsbremse die Wellenleistung zu verzehren, d. h. in Wärme zu verwandeln.
Alternativ kann der Rotor --11-- der Rotor einer Turbine sein, welche Energie von einer Flüssigkeit oder einem Gas empfängt, wie Hochdruckgas aus einem Kompressor, um elektrische Energie zu erzeugen. Diese Konstruktion ist im wesentlichen eine Umkehrung der in Fig. 1 dargestellten. Der hier im folgenden verwendete Ausdruck "Generator" schliesst Einrichtungen sowohl für die Erzeugung nutzbarer elektrischer Energie als auch für das Verzehren der Energie durch elektrische Mittel ein, wie Wirbelstrombremsen.
Auch die Beziehungen zwischen den einzelnen Parametern sind studiertworden. Die Arbeit an den theoretischen Gesichtspunkten der Erfindung begann vor diesen Versuchen und in der Folge wurde durch diese Versuche erkannt, dass die Ergebnisse grosse praktische Bedeutung haben. Kleinste Gasfilmdicke und Resonanzgeschwindigkeiten wurden als Funktion der Wellengeschwindigkeit und anderer Parameter
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des Systems erhalten. Es wurde entdeckt, dass durch geeignete Wahl des Massenverhältnisses eines Rotors und primären Stützgliedes ein Verhältnis der Schmierfilmsteifigkeit und der Federkonstanten der elastischen Stützung gewählt werden kann, so dass die kritischen oder Resonanzfrequenzen des Systems nicht in oder nahe dem gewünschten Bereich der Arbeitsgeschwindigkeit liegen.
Es wurde weiters gefunden, dass das elastische Stützmittel eine verhältnismässig hohe Steifigkeit haben kann, nämlich in der Grössenordnung der für den Schmierfilm verwendeten. Aus diesem Grunde ist es nicht schwer, den Rotor in bezug auf die umgebenden Bestandteile, z. B. Achsabdichtungen, felderregende Spulen, Gehäuse u. dgl., konzentrisch zentriert zu erhalten.
Die Fig. 2 und 3 sind Diagramme, die in der Ordinate die Abweichungen-a-des Rotors von seiner Gleichgewichtslage in Abhängigkeit von der als Abszisse aufgetragenen Anzahl-n-der Umdrehungen pro Minute anzeigen. In Fig. 2 sind die Versuchsergebnisse für eingasgeschmiertes Lager mit der gebräuchlichen, starrenAufhängung der nicht rotierenden Achse und in Fig. 3 die Ergebnisse für ein gleiches Lager, jedoch mit der erfindungsgemässen nachgiebigen Unterstützung der Achslagerung eingetragen.
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000spiel-s-bleiben. Die gewünschte Arbeitsgeschwindigkeit ist mit -- b-- bezeichnet, kann aber mit diesem starren Lager nicht erreicht werden, weil schon an der Schwelle des selbsterregten Wirbels bei der viel niedrigeren Drehzahl von -- c-- Berührung zwischen Achse und Rotor eintritt.
Aus Fig. 3 ist zu ersehen, dass bei nachgiebig aufgehängter Lagerung die erste kritische Geschwindigkeit-k-zwar niedriger als nach Fig. 2 ist, wobei gleichfalls die Abweichungen des Rotors kleiner als das Lagerspiel-s-bleiben. In diesem Lager ist aber durch die Anwendung der Erfindung die Schwelle des selbsterregten Wirbels zu einer Drehzahl erhöht, die viel höher als im starren Lager und mit Sicherheit über der gewünschten Arbeitsdrehzahl -- b-- liegt.
Es wurde auch festgestellt, dass im Falle, dass die gewählten Konstruktionsparameter der nachgiebigen Lageraufhängung als für die Erhöhung der Resonanzfrequenzen des Systems über die gewünschte Betriebsgeschwindigkeit hinaus erfolglos erweisen sollten, insbesondere bei Rotoren mit erheblicher Unwucht, die sich ergebenden Vibrationsamplituden durch Verwendung getrennter Energieverzehrer oder Dämpfungsmittel zusätzlich zu den elastischen Stützmitteln doch klein gehalten werden können (d. i. kleiner als das Lagerspiel). Es wurde gefunden, dass eine Trennung der nachgiebigen, elastischen Stützung von den Dämpfungsmitteln es gestattet, beide Faktoren unabhängig voneinander bestens zu gestalten.
Fig. 4 zeigt eine gasgeschmierte Lagerung, ähnlich jener nach Fig. 1, die ebenfalls erfolgreich geprüft wurde. Der Rotor --21- wird von der nicht rotierenden Achse --22-- durch Gasfilme in getrennten, in Längsrichtung versetzten, engen ringförmigen Zwischenräumen --23a und 23b-getragen. Diese Ausführungsform ist besonders dort brauchbar, wo ein verhältnismässig langer Rotor verwendet wird. Die inneren Enden dieser engen Zwischenräume --23a und 23b-stehen in Verbindung mit einem Schmierungsgasraum -- 29 --, der z. B. in der Mitte des axial ausgerichteten Rotordurchganges --28--
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biegsame, elastische Stützmittel, wie z.
B. ein Stütz- oder Aufhängedraht --26a--, mit einem Ende an einem Ende der Achse -- 22-- durch Metallverklebung befestigt. Das andere Ende des Stützdrahtes - steckt dicht gleitend in einer Kappe-34-. Das Dämpfungsmittel, z. B. in Form einer Elasto- merscheibe --26b--, ist konzentrisch zum Stützdraht-26a-und an ein Ende der Achse --22-- ansto- ssend angeordnet. Die Scheibe --26b-- ist im inneren Ende einer grossen Höhlung --31-- im Drucklager - angeordnet und dort festgehalten, das seinerseits koaxial zu der stillstehenden Achse an- geordnet ist.
Das innere Ende der grossen Höhlung steht durch den mittleren Teil der Scheibe --26b--, die Bohrung--24-- und mehrere Kanäle --25-- mit einem kleinen Hohlraum--33-- des Drucklagers --32-- in Verbindung, der ebenfalls koaxial zur Achse--22-- angeordnet ist und sich in der Längsrichtung bis zum gegenüberliegenden Ende des Lagers beim Rotor --21- erstreckt. Die ringförmigen Zwischenräume--23a und 23b-- sind so bemessen, dass sie etwas grösseren Durchmesser als die Achse --22haben, deren eines Ende in der Längsrichtung in den Hohlraum reicht, wo es durch das Dämpfungsmittel - aufgehalten wird.
Das offene Ende der grossen Höhlung --31-- ist durch die Kappe --34-- gasdicht abgeschlossen, z. B.
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durch Verschrauben. Die Kappe-34-- hat ihrerseits in der Mitte einen Durchgang, in dessen äusseres Ende ein Verbindungsstück --35-- für die Zufuhr von Schmier- und Traggas eingeschraubt ist.
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chen Abständen von der Querachse des Rotors --21-- angeordnet, um das Schmierungsgas im wesentlichen gleichmässig in den Ringspalten-23a und 23b-- zu verteilen.
Eine Mehrzahl der Ringspalten für das Traggas dient zur Erhöhung der Steifigkeit der Gasfilme. Die Bewegung des Rotors --21-- mit relativ hohen Geschwindigkeiten trachtet Bewegungen der elastisch gestützten, nicht rotierenden Achse --22-- zu erzeugen ; diese Bewegungen können beschädigende Berührung zwischen Rotor und Achse hervorrufen. Je eine elastische Dichtungsscheibe --26b-- stützt sich anliegend gegen jedes Ende der Achse--22-- und dämpft ihre Bewegungen, d. h. leistet Widerstand gegen Verformung durch augenblicklich ausgeübte Kräfte. Gleichzeitig wird die Achse --22-- von den biegsamen Drähten --26a-- elastisch getragen, die an jedem Ende der Achse befestigt sind.
Durch die Verwendung getrennter elastischer Stützmittel und Dämpfungsmittel können die Eigenschaften jedes der beiden aufs beste eingestellt werden. Die Ausführung gemäss Fig. 4 wurde, wie früher erwähnt, erfolgreich mit Geschwindigkeiten bis zu 50 000 Umdr/min betrieben.
In der Vorrichtung nach Fig. 4 kann ein Elektromotor mit Feldspulen --36-- äussere Energie aufnehmen und dem Rotor --21-- erteilen. Wenigstens ein Teil der erhaltenen Rotationsenergie wird vom Ro- tor-21-- auf einen elektrischen Generator mit Feldspulen --37-- als energieaufnehmendes Element übertragen. So ist die Ausführungsform nach Fig. 4 ein elektromotorisch getriebener Generator.
Fig. 5 stellt eine andere Stützung einer gasgetragenen Lagerung dar, in der getrennte Dämpfungsmittel verwendet werden und die ausgeführt und erfolgreich geprüft wurde. Der Rotor --41-- wird von der nicht rotierenden Achse --42-- durch einen Gasfilm getragen, der sich in engen ringförmigen Zwi-
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-- 43-- dazwischen- und steht durch radiale Löcher--45-- in Verbindung mit den Ringspalten --43--. An einem Ende der nicht rotierenden Achse--42-- ist eine Spurlagerplatte-46-vorgesehen, um die axialen Kräfteaufzunehmen ;Kanäle--47--verbindeneinenzwischenRotorundAchseliegendenRingraum--43a-mit dem radialen Spurlagerspalt-48--.
Durch einen Anschluss --49-- wird Schmierungsgas unter Druck dem Durchgang --44-- und von dort den radialen Spalten--43 und 48-- als Trag- und Schmiermittel zugeführt.
Die nicht rotierende Achse --42-- als das primäre starre Stützglied wird durch elastische Stützglie- der--50-- getragen, wie Metallstäbe oder Rohre von vermindertem Durchmesser. Solche Stäbe sind das bevorzugte elastische Stützmittel gemäss der Erfindung und können Teil des primären Stützgliedes sein, dessen Steifigkeit durch Verwendung eines unterschiedlichen Baustoffes oder Widerstandsmomentes des Querschnittes oder durch Verlängerung oder eine Kombination dieser Massnahmen herabgesetzt ist.
Eine Vorrichtung ähnlich der Konstruktion gemäss Fig. 5 wurde in Betrieb gesetzt und die Parameter des Systems wurden sorgfältig durch geeignete Mittel gemessen (z. B. der Dämpfungskoeffizient des Gasfilms durch Anzeigen der Amplitudenabnahmekurve des vibrierenden Rotors an einem Oscilloskop) und als Eingabedaten in einem Computer verwendet, der so programmiert war, dass er die analytischen mit den Versuchsergebnissen verglich. Es wurde ausgezeichnete Übereinstimmung zwischen den analytischen und den Versuchsergebnissen gefunden. Diese Lagerstützvorrichtung übertraf auch die Schwelle des selbsterregten Wirbels für die vergleichbare starre Stützkonstruktion um einen Faktor von mehr als zwei, wie Fig. 3 zeigt.
Zur Dämpfung von Vibrationen können verschiedene Typen von Stossdämpfern verwendet werden.
Diese werden üblicherweise mit einem Ende am sekundären starren Stützglied, z. B. dem äusseren Rahmen, und mit dem andern Ende am primären starren Stützglied befestigt, das gewöhnlich vibriert. Diese Bauart kann mit Viskositäts-Dämpfern (in denen die Energie innerhalb einer viskosen Flüssigkeit verzehrt wird) oder mit Hysteresis-Dämpfern (in denen die Energie durch innere Reibung innerhalb von Körpern, z. B. aus Elastomeren, geschäumten Elastomeren oder Kunstharz, aufgezehrt wird) verwendet werden.
In manchen Aggregaten ist es aber sehr schwierig, das vibrierende Glied mit einem Stossdämpfer von einer Art zu versehen, die an einem Ende mit diesem Glied und am andern Ende mit dem starren Rahmen verbunden werden muss. Auch unter extremen Umgebungsverhältnissen, d. i. sehr niedrigen oder
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sehr hohen Temperaturbereichen, ist es sehr schwierig oder sogar unmöglich, temperaturempfindliche Materialien, wie viskose Flüssigkeiten, Elastomere, Kunstharze usw., für Stossdämpferzwecke zufriedenstellend zu verwenden.
Der für die erfindungsgemässe gasgeschmierte Lagerkonstruktion benutzte Stossdämpfer besteht vor-
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solchen Vorrichtungen wird die kinetische Energie durch Reibung und unelastische oder nur teilweise elastische Stösse in Wärme umgewandelt. Es können auch andere Arten von Stossdämpfern verwendet wer- den, z. B. kann das nachgiebige Stützglied teleskopisch übereinanderliegende Lagen haben, in welchem Fall der energieverzehrende Vorgang die sogenannte Coulomb'sche Reibung wäre. Auch kann das Stützglied aus einem Werkstoff hergestellt werden, der hohe innere Reibung oder Hysteresis hat. Solches Material kann z. B. als äusserer Überzug aufgetragen oder in einem hohlen elastischen Stützglied untergebracht werden.
In Fig. 5 wird äussere Energie in Form von verhältnismässig hochgespanntem Gas durch ein Rohr-53- eingeleitet, das den Turbinenradteil --54-- des Rotors --41-- beaufschlagt und mit niedrigerem Druck durch den Kanal--55-- entweicht. Diese Energie wird auf den Rotor --41-- übertragen, der seinerseits wenigstens einen Teil seiner aufgenommenen Energie auf Gas im Ansaugteil-- 56-- eines Kompressors - überträgt. Das zusammengedrückte Gas fliesst durch die rotierenden Kanäle --58-- und den Diffuser --59-- in das Ausgangsgehäuse-60--. Aus dieser Beschreibung ist ersichtlich, dass Fig. 5 ein von einer Gasturbine getriebenes Kompressoraggregat darstellt.
Labyrinthdichtungen und Gehäuse rings um die Turbinen-und Kompressorradteile sind zur Vereinfachung nicht abgebildet.
Die Stützkonstruktion gasgeschmierter Lager gemäss der Erfindung kann auch lotrecht anstatt waagrecht, wie in den Fig. 1, 4 und 5 dargestellt, angeordnet sein.
Wie Fig. 6 zeigt, dreht sich der Rotor --61-- um eine lotrechte Achse und ist durch einen zentralen Durchgang--61a-- konzentrisch mit dieser Achse gekennzeichnet. Eine Achse --62-- ist in diesem
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schen der Bohrung--64-- und einem gesonderten, engen, ringförmigen Zwischenraum--63a-- herzustellen.
Zusätzlich zu weiteren Schmierungsgaskanälen --64b--, die mit einem engen, ringförmigen Schmiergasspalt --63b-- in Verbindung stehen, ist ein Ende der Achse--62-- mit einem Druck- oder
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--61-- mitVerbindung zwischen der zentralen Bohrung--64-- und dem engen, ringförmigen Zwischenraum --66-herzustellen. Im Betrieb wird Schmierungs- und Traggas mit überatmosphärischem Druck der zentralen
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Achse --62-- zugeführt- durch elastische Stäbe--70-- mit verkleinertem Durchmesser und Dämpfern--71--an ihrem Platz gehalten, wobei die Dämpfer an einem Ende der Höhlung --72-- über das Drucklager --65-- mit
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kann aus einem teilweise mit Metallteilchen gefüllten Hohlraum bestehen.
In Fig. 6 wird dem Rotor --61-- Energie durch ein Turbinenleitrad --73-- als Hochdruckgas zugeführt, das den Turbinenlaufradteil--74-- beaufschlagt und durch einAustrittsgehäuse entweicht. Wenigstens ein Teil der Rotationsenergie wird vom Rotor --61-- auf einen Generator --75--als dem energieaufnehmenden Glied übertragen. Demnach stellt Fig. 6 ein Aggregat eines gasturbinengetriebenen elektrischen Generators dar.
Wenn gewünscht, müsste das primäre Stützglied nach den Fig. 1 bis 6 nicht eine Achse von gleichmässigem, kreisförmigem Querschnitt sein, sondern könnte alternativ einen mittleren Teil mit grösserem Durchmesser oder auch einen kugelig oder kegelig geformten Kern haben.
In den abgeänderten Ausführungsformen nach den Fig. 7 bis 14 bildet der Rotor die zentrale, rotie-
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rende Einheit und kann aus einem oder mehreren auf einer Welle angebrachten Rädern oder alternativ aus einem Rad und einer Welle als einheitliches Stück bestehen, das Achs- oder Lagerzapfenabschnitte aufweist, die in Lagerbüchsen durch elastische Stützmittel getragen werden.
Die Gas-Lagerkonstruktionen nach den Fig. 7 bis 14 verwenden Metall für das elastische Stützmittel und für die starre Lagerbüchse. Metalle unterliegen keiner wesentlichen Veränderung ihrer physikalischen Eigenschaften und sind nicht chemischer Zersetzung oder Verformung unterworfen, wenn sie
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schen Verhältnissen.
Gummi und andere Elastomere werden durch solche äussere Bedingungen nachteilig beeinflusst und sind gewöhnlich zu weich, um eine geeignete elastische Stützung für sehr schnell rotierende Wellen zu geben. Gummi u. ähnl. Werkstoffe unterliegen auch der Ermüdung und/oder Alterung, was die Aufrechterhaltung genauer Ausrichtung schwierig macht. Sie können bei manchen mechanischen Vorrichtungen zufriedenstellen, wo sich die Grössenverhältnisse und Spielräume während der betrieblichen Lebensdauer der Vorrichtung verändern dürfen.
In klarem Gegensatz dazu ergibt die Konstruktion gemäss der Erfindung sehr genaues Passen zwischen Rotor und Gehäuse, Dichtungen u. dgl., das sich auch während des Gebrauches nicht ändert. So z. B. könnte sich ein 0-Ring aus Gummi als elastisches Stützglied unter irgendwelchen der erwähnten Umgebungsverhältnisse in einem Ausmass verziehen, dass der radiale Spielraum beseitigt würde, was ein Fressen zur Folge hätte.
Es ist zu empfehlen, dass unter den Betriebsbedingungen die radiale Abweichung des metallischen, elastischen Stützgliedes eines gasgelagerten Apparates mit einem zentralen Rotor kleiner als ungefähr das Vierfache des radialen Spieles zwischen Rotor und Lagerbüchse sei. Dies deshalb, weil relativ weiche elastische Stützmittel (wie Gummi mit einem Verhältnis der Abweichung zum Spielraum von mehr als 4) Exzentrizität und/oder schlechte Ausrichtung der Wellenabdichtung während des Betriebes erzeugen und das Einhalten der gewünschten engen Spielräume zwischen sich drehenden und stillstehenden Teilen verhindern würde. Grosse Exzentrizitäten sind besonders unerwünscht, weil die Gasverluste durch die Dichtungen mit steigenden Exzentrizitäten wachsen. Diese Probleme werden durch die Verwendung metallischer elastischer Stützglieder vermieden.
Ferner ist zu empfehlen, dass im Betrieb die Steifigkeit des elastischen Stützgliedes wenigstens ungefähr 0, 1 der Steifigkeit des Gasfilms nach Aufbringen einer gegebenen Last senkrecht zur Rotorachse betrage. Oder anders ausgedrückt, die elastische Stütze ist so gebaut, dass sie eine Abweichung erfährt, die bis zu zehnmal so gross als der Gasfilmspielraum ist, wenn sie der gleichen Kraft ausgesetzt wird. Ein kleineres Steifigkeitsverhältnis des elastischen Stützgliedes zum Gasfilm würde dann auftreten, wenn Weichgummi oder andere Elastomere für die Herstellung des elastischen Stützgliedes verwendet würden, und sollte aus den oben erläuterten Gründen für die Ausrichtung der Wellendichtungen und die engen Spielräume vermieden werden.
Das metallische elastische Stützglied kann z. B. die Form von radialen Federn, winkelig profilierten Ringfedern, oder Federn nach Art der Blattfedern, Bellville-Scheiben und Schraubenfedern haben.
Eine andere Alternative besteht aus einer magnetischen Aufhängung, die gegenüberliegend angeordnete Magnete zur Aufrechterhaltung zentraler Ausrichtung verwendet.
Ein weiteres geeignetes elastisches Stützglied besteht aus Lagen von metallischem Filz oder Matten aus einer regellos ineinandergreifenden Struktur von Fasern, die zur Erzielung einer Verklebung gesintert sind.
Wenn Metall zur Herstellung des elastischen Stützgliedes verwendet wird, soll es mit den beabsichtigten Betriebsbedingungen verträglich sein und vorzugsweise einen relativ hohen Elastizitätsmodul und kein messbares Kriechen aufweisen. Zu den geeigneten Materialien gehören rostfreier Stahl, Aluminiumlegierungen, Titan und Kupfer enthaltende Legierungen, wie Beryllium-Kupfer.
Das metallische elastische Stützglied trägt nicht merklich zur Dämpfung bei. Es ist bekannt, dass in der Analyse vieler Vibrationssysteme die Dämpfungseigenschaften metallischer Federn vernachlässigt werden. Für jeden Satz von Ausführungsparametern, z. B. Massen-und Steifigkeitsverhältnisse und Grad der Unwucht, wird die erfindungsgemässe Lagerkonstruktion bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit ohne irgendeine Dämpfung der Stützglieder stabil sein. Es wurde auch festgestellt, dass sehr hohe Umdrehungsgeschwindigkeiten bloss dank der kleinen innewohnenden Dämpfung der Metallfedern und Halter allein erreicht werden können. Dies ist wichtig, weil es maschinenbaulich schwierig ist, gewisse metallische, elastische Stützglieder mit Dämpfungsmitteln zu versehen.
Anderseits können bei Rotoren
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mit erheblicher Unwucht die sich ergebenden Vibrationsamplituden klein gehalten werden (d. i. kleiner als das Lagerspiel), indem getrennte energieverzehrende oder dämpfende Mittel zusätzlich zu den elastischen Stützgliedern verwendetwerden. Eswurde gefunden, dass es das Trennen der elastischen Stützung vom Dämpfungsmittel erlaubt, beide Faktoren unabhängig aufs beste zu gestalten.
Demgemäss zielt eine Ausführungsform der Erfindung auf Dämpfungsmittel ab, die mit der Büchse, als dem starren Stützglied, berührend verbunden und vom elastischen Stützglied getrennt sind. Solche Dämpfungsmittel sind mit der elastisch gestützten Lagerbüchse mechanisch verbunden, müssen aber nicht dieselbe Ausdehnung wie diese haben. Zum Beispiel können getrennte Dämpfungsmittel entweder in die radialen oder in die axialen Druck aufnehmenden Teile einer elastisch aufgehängten Lagerbüchse eingebaut sein. Solche Dämpfer haben vorzugsweise die Form von Metallteilchen mit hoher Dichte und niedriger Streckgrenze, z. B. Bleischrot, die einen Hohlraum teilweise ausfüllen. Dies sind Dämpfer der Hysteresis-Type, in denen die kinetische Energie mittels Reibung durch unelastische oder teilweise ela-
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den, z.
B. können die nachgiebigen Stützglieder teleskopisch übereinanderliegende Lagen aufweisen, in welchem Falle der energieverzehrende Vorgang die sogenannte Coulomb'sche Reibung wäre. Die vorerwähnten metallischen Dämpfungsmittel sind besonders vorteilhaft, wo die Lagerhalterung extremen äusseren Einflüssen ausgesetzt ist, d. i. sehr niedrigen oder sehr hohen Temperaturbereichen.
In der Vorrichtung nach Fig. 7 wird elektrische Energie von einem Elektromotor aufgenommen, der
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wird mittels der Welle --113-- auf Gas übertragen, das in den Kompressor --114-- durch das Ansaug- gehäuse-US-eintritt, das in der Längsrichtung entfernt an dem Wellenende liegt, das dem Rotor - -112-- entgegengesetzt ist. Das Gas fliesst durch den Weg --116-- im Kompressorrad --116a-- und tritt durch das Auslassgehäuse --117-- aus. Der Kompressor --114-- kann die Form eines Gasgebläses oder einer Flüssigkeitspumpe haben, wobei jede dieser Formen z. B. als Flüssigkeitsbremse zur Verzeh - rung der Wellenleistung wirken kann.
Alternativ kann der Rotor --112-- Energie von einer Flüssigkeit oder einem Gas aufnehmen, wie Hochdruckgas aus einem Kompressor. Diese Energie kann von der Hochdruckflüssigkeit durch den als Turbine arbeitenden Rotor übertragen und als elektrische Energie von einem Generator abgegeben werden. Diese Konstruktion ist im wesentlichen eine Umkehrung der in Fig. 7 dargestellten. Der hier verwendete Ausdruck "Generator" schliesst Einrichtungen sowohl für die Erzeugung nutzbarer elektrischer Energie, als auch für die Verzehrung der Energie durch elektrische Mittel, wie Wirbelstrombremsen, ein.
Die Welle --113-- wird von in der Längsrichtung voneinander entfernten Lagerbüchsen-118a und 118b-durch einen Gasfilm in engen, ringförmigen Zwischenräumen-119-zwischen der Innenfläche der Büchse und der Aussenfläche der Welle getragen, wobei ein Durchmesserspiel von ungefähr 0, 001 cm/cm des Wellendurchmessers besteht. Wenn auch die Lagerbüchsen als Zylinder dargestellt
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zähen oder steifen Gasfilm aufrecht zu erhalten, der die Welle --113-- innerhalb der Büchsen--118a und l1Sb-- trägt.
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erläuternde Zwecke.
In Einrichtungen für praktische Zwecke ist es vorzuziehen, für alle Lager das gleiche Stützsystem anzuwenden, um die Probleme der Ausrichtung zu vermindern und mögliche Unstabilitäten zu vermeiden. In Fig. 7 sind die beiden Lagerbüchsen -- 118a und 118b-- ausserdem zwar voneinander entfernt, aber zur besseren Ausrichtung mechanisch durch ein Verbindungsstück --126-- miteinander verbunden.
Die Fig. 8 und 9 stellen einen andern elektromotorisch getriebenen Kompressor, ähnlich der Ausfüh- rung nach Fig. 7, dar, bei dem aber als elastische Stützglieder mehrere in Längsrichtung voneinander entfernte radiale Federn --123-- verwendet werden, die senkrecht zur Achse der Welle --113-- angeordnet sind.
Wie in der Stirnansicht in Fig. 9 gezeigt wird, haben die radialen Federn --123-- wenigstens zwei äussere Vorsprünge oder Nasen --123a--, die sich gegen das äussere Gehäuse --122-- als das sekundäre starre Stützglied stützen. Der innere Teil der Radialfedern --123-- ist ein Ganzes mit den Lagerbüch-
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Dämpfungsmittel vorgesehen sind.
Fig. 10 stellt ein turbinengetriebenes Kompressoraggregat dar, in dem eine weitere Ausführungsform der gasgelagerten Stützkonstruktion verwendet wird. Äussere Energie wird in Form von relativ hoch gespanntem Gas durch den Rohrstutzen --127-- in das Einlassgehäuse --127a-- einer Turbine --127b-- zu- geführt, um die Turbinenradkanäle --128-- des ersten Rotorrades --112a-- zu beaufschlagen und unter niedrigerem Druck durch den Kanal-129-- in das Austrittsgehäuse --130-- zu entweichen. Diese Ener-
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wird beim Durchfliessen der Kanäle --132-- im zweiten Rotorrad --112b-- unter Druck gesetzt und in das Ausgangsgehäuse --134-- entleert.
An entgegengesetzten Enden der Welle --113-- sind Lagerbüchsen --118a und 118b-- angeordnet, u. zw. im wesentlichen konzentrisch in bezug auf die Drehachse der
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--119-- dazwischen.räumen --136-- dazwischen angeordnet sind, die eine Weite von weniger als etwa 0, 25 mm haben. Die Spurlagerplatten --135-- sind senkrecht zu den Lagerbüchsen --118a und 118b-- und bestehen vorzugsweise aus einem Stück mit diesen, so dass sie das innere Ende der Büchsen bilden. Auf diese Weise
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inbenfedern --137-- getragen, die sich mit einem Ende gegen die Büchsen und mit dem andern Ende gegen das äussere Gehäuse --122-- als das sekundäre starre Stützglied für die elastischen Federn stützen.
Obwohl Fig. 10 eine Ausführungsform zeigt, in der zwei Räder und zwei Spurlagerflächen verwendet werden, kann eine ähnliche Vorrichtung, die nachstehend beschrieben und in Fig. 14 abgebildet ist, gemäss der Erfindung konstruiert werden, in der aber nur eine Spurlagerplatte erforderlich ist. Dies ist deshalb möglich, weil die axialen Kräfte so angeordnet werden können, dass sie nur in einer Richtung ausgeübt werden.
In der Ausführung nach den Fig. 11 und 12 bilden gewellte Metallfedern --123--, die konzentrisch zur Achse der Welle --113-- angeordnet sind, die elastischen Stützmittel. Wie Fig. 12 zeigt, stützen
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z. B. zu beiden Seiten von ringförmigen Dämpfungsmitteln --124-- angeordnet sein. Diese können von metallischen Filz- oder Mattenlagen gebildet werden. die aus einer regellos ineinandergreifenden Struktur metallischer Fasern, z. B. aus rostfreiem Stahl, bestehen und gesintert sind, um ein Verkleben einander berührender Fasern zu erzielen, und die niedrige Dichte haben.
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sen, wodurch ein relativ steifer oder zäher Gasfilm entsteht, um die Welle-113-- und den Rotor --112-seitlich zu tragen.
Ein anderer Teil des Gases strömt durch die abgewinkelten Verbindungskanäle --139 b-- in den ringförmigen Zwischenraum--136--, wodurch ein steifer Gasfilm senkrecht zur Achse der Welle - entsteht, der die Welle und den Rotor gegen axiale Kräfte stützt. Ein Teil des Druckgases im
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allel zur Achse der Welle --113-- angeordnet, welche sich gegen das sekundäre starre Stützglied --122-- abstützen. Getrennte Dämpfungsmittel in Form von metallischen Teilchen oder Schrot-124-- werden im hohlen Teil --120-- des Spurlagergliedes --135-- festgehalten, das senkrecht zur Drehachse gerichtet ist.
In dieser Ausführungsform leistet das Dämpfungsmittel sowohl radialer als auch Längsbewegung des Wellen-Rotor-Körpers Widerstand und ist senkrecht zur Drehachse angebracht, während die Dämpfungsmittel gemäss den Fig. 7,11 und 12 parallel zur Drehachse gerichtet sind.
Das Lagertraggas in der Ausführung nach Fig. 13 wird durch einen zentralen Kanal --145--, der sich der Länge nach durch die drehbare Welle --113-- erstreckt, zugeführt und ein Teil dieses Gases wird
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ausströmenden Schmierungsgases in diesen Räumen sind ähnlich jenen, die vorangehend in Verbindung mit Fig. 11 beschrieben worden sind.
Fig. 14 zeigt einen elektromotorisch getriebenen Kompressor mit einer gasgeschmierten Lagerkon-
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Verwendung von reibungsarmen Oberflächen. So konnte ein erfolgreicher Betrieb der Einrichtungen nach Fig. l als selbsttätige Lagerung erreicht werden, wenn nach dem Erreichen der notwendigen Betriebsgeschwindigkeit die Zufuhr des Schmierungsgases abgesperrt wurde und das rotierende Glied fortfuhr, auf einem hydrodynamischen Gasfilm zu schwimmen, wobei das primäre Stützglied elastisch aufgehängt war.
Überdies können andere Anordnungen der Lager in bezug auf die zentralen Rotorrad-Teile (Turbinenoder Kompressorräder) verwendet werden, wenn es gewünscht wird. Wiewohl gewöhnlich zwei Lager verwendet werden, um eine Welle elastisch zu tragen, kann auch nur ein Lager in freitragender Anordnung angewandt werden, oder aber können drei oder auch mehr Lager verwendet werden, um einen Rotor von besonderer Bauart zu tragen. Wenn gewünscht, kann der Rotor auch in einer im wesentlichen lotrechten Stellung angeordnet werden, wobei das Spurlager gewöhnlich am unteren Ende angeordnet wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gasgeschmierte Lagerkonstruktion mit einem Rotor, der konzentrisch mit einem stillstehenden Glied ausgerichtet ist, um das der Rotor mit einer Geschwindigkeit von mindestens 2000 Umdr/min läuft, wobei der Zwischenraum zwischen diesem Rotor und dem stillstehenden Glied in Verbindung mit Durchgängen steht, die zu einer Druckgasquelle führen, und wobei das stillstehende Glied von einem elastischen Stützglied getragen wird, das zwischen dem stillstehenden Glied und einem starren Stützglied angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Stützglied eine elastische Stützung nach allen Richtungen im wesentlichen senkrecht zur Drehachse ergibt.