BE1025345A1 - Lagerdemperelement, lager en compressorelement uitgerust met dergelijk lagerdemperelement en werkwijze om dergelijk lagerdemperelement te vervaardigen - Google Patents

Abstract

Lagerdemperelement dat een ring (7) omvat die aangebracht is tussen een roterend abject en een ondersteunend abject dat de ring (7) ondersteunt, waarbij de ring (7) minstens drie sleuven (8) omvat doorheen de dikte (A) van de ring (7) in de axiale richting (X-X') en op een afstand van het radiaal gerichte binnen- en buitenoppervlak (9a, 9b) van de ring (7), daardoor gekenmerkt dat ten minste de helft van de sleuven (8) één of meer dempingsgedeelten (8a) bezitten met een maximale breedte van 0,5 millimeter, welke dempingsgedeelten (8a) concentrisch zijn en niet overlappen.

Description

Lagerdemperelement, lager en compressorelement uitgerust met dergelijk lagerdemperelement en werkwijze om dergelijk lagerdemperelement te vervaardigen.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een lagerdemperelement.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor toepassing in roterende machines, zoals bijvoorbeeld turbomachines of schroefcompressoren, waarin een as van een rotor roteerbaar is opgesteld in de behuizing van de machine door middel van een aantal lagers.

Het is bekend dat aan hoge snelheid roterende machines vaak te kampen hebben met trillingsproblemen binnen één of meerdere welbepaalde snelheidsbereiken, voornamelijk wanneer daar resonanties liggen.

In dergelijke bereiken, kan het trillingsniveau zo hoog worden dat er beschadigingen in de machine optreden.

In sommige gevallen is het mogelijk om dit probleem te vermijden door deze snelheidsbereiken te ontwijken.

Dat houdt in dat men zal proberen om de betreffende snelheden te vermijden en op het ogenblik dat het noodzakelijk is om doorheen deze snelheidsbereiken te gaan tijdens het versnellen of vertragen, dit snel zal gedaan worden om zo schade te vermijden of op zijn minst te beperken.

B E2017/5449

Het spreekt voor zich dat het wenselijker is om een machine te ontwerpen op zodanige wijze dat deze trillingsproblemen niet of slechts heel beperkt aanwezig zijn.

Dat vereist het aanpassen van de rotordynamica, die vooral bepaald wordt door de stijfheid van de (roterende) as van de machine en/of van de stijfheid van de lagers van de as.

Aangezien de constructie en assemblage van de machine strikte afmetingen oplegt, is het aanpassen van de stijfheid van de as van de machine zeer sterk gelimiteerd, waardoor het aanpassen van de stijfheid van de lagers vaak een betere keuze is, voor zover de lagerdimensionering dat toelaat.

Aangezien trillingsproblemen nooit volledig uitgesloten kunnen worden, is het voorkeursdragend om de lagers ook te voorzien van enige dempingseigenschappen, die ervoor zullen

zorgen niveau	dat de beperkt	optredende trillingen tot worden.	een aanvaardbaar
Bekend	zijn	vloeistoflagers die	reeds	dempende
eigenschappen	bezitten en ook tot zeer	hoge	snelheden

kunnen draaien, en bijgevolg goed geschikt zijn om in turbomachines te gebruiken.

Maar vloeistoflagers genereren grotere lagerverliezen dan rollagers. Bovendien kunnen vloeistoflagers onderhevig zijn aan instabiel gedrag, wat zeer destructief kan zijn.

B E2017/5449

Dergelijk risico op instabiel gedrag is inherent aan het roteren van de as in een vloeistoffilm.

Daarom worden vaak ook rollagers gebruikt. Om het nadeel van dergelijke rollagers op te lossen, namelijk het feit dat ze geen of zo goed als geen dempingseigenschappen bezitten, worden ze in hoge snelheidstoepassingen vaak gebruikt in combinatie met zogenaamde lagerdemperelementen.

Bemerk dat met rollagers hier bedoeld wordt alle lagers die bestaan uit minstens twee ringen waartussen rollichamen rollen over loopbanen in die ringen. De rollichamen kunnen kogelvormig, cilindervormig, kegelvormig of tonvormig zijn.

Een eerste mogelijk lagerdemperelement is een zogenaamde squirrel cage damper bestaande uit een uitkragend element, de squirrel cage, die voor de stijfheid zal zorgen en rond (of in) het lager een ring positioneert zodanig dat er tussen deze ring en het lager een precieze spleet is, de demperspleet. In deze demperspleet wordt dan een dunne film, de squeeze film, aangebracht, die voor de demping zorgt. Voor deze dunne film wordt meestal olie of een andere in meer of mindere mate visceuze vloeistof aangewend,

Een voorbeeld van een dergelijke squirrel cage damper wordt beschreven in het artikel Design and application of squeeze film dampers in rotating machinery door Fouad Y. Zeidan - Proceedings of the Twenty-Fifth Turbomachinery Symposium, Turbomachinery Laboratory, Texas A&M University, pl69 - 188, 1996.

BE2017/5449

Hoewel zowel de stijfheid als de dempingseigenschappen aangepast kunnen worden, is een nadeel van een dergelijke squirrel cage damper dat deze niet alleen duur is, maar ook veel ruimte in beslag neemt, vooral dan in de axiale richting of zin.

Een bijkomend nadeel is dat alle componenten van de squirrel cage damper zeer precies vervaardigd en afgewerkt moeten worden, omdat de dikte van de demperspleet, die de dikte van de dunne film oplegt, nauwkeurig bepaald moet zijn om de gewenste dempende eigenschappen te bekomen.

In US 2009263057 wordt een alternatief lagerdemperelement beschreven, waarbij in één ring van het rollager sleuven worden aangebracht met behulp van verspaning door middel van draadvonken (wire EDM of wire electrodischarge machining).

Door de sleuven te vullen met een visceuze vloeistof, zoals bijvoorbeeld olie, wordt een dunne filmdemper (squeeze film damper) gecreëerd.

Bovendien wordt door de vorm van de sleuven een soort van bladveren gecreëerd die de stijfheid van de demper en dus de stijfheid van de ondersteuning van de as in het lagerdemperelement zullen bepalen.

Deze sleuven creëren dus tegelijkertijd dunne filmdempers als bladveren.

B E2017/5449

Het creëren van de veer en de demper in één onderdeel, namelijk de binnenring of de buitenring van het rollager, zorgt niet alleen voor een compact design, maar maakt ook een zeer nauwkeurige bepaling van de demperspleet mogelijk.

Het lagerdemperelement uit US 2009263057 heeft een aantal nadelen.

Ten eerste zijn de sleuven relatief lang, zodat men niet kan garanderen dat de sleuven steeds volledig gevuld zijn met olie, wat noodzakelijk is voor de goede werking van het lagerdemperelement.

Ten tweede zorgt het gecombineerde demper- en veersysteem ervoor dat het moeilijk is om een bepaalde stijfheid in combinatie met een welbepaalde dempingscapaciteit te realiseren, aangezien beide zeer sterk met elkaar verbonden zijn.

Het gecombineerde veer- en dempergedrag van een bepaald ontwerp is zeer moeilijk te voorspellen en er zijn vaak veel complexe simulaties nodig.

Bovendien is het niet zeker dat een bepaalde combinatie van stijfheid en demping gerealiseerd kan worden.

Het gecombineerde demper- en veersysteem resulteert ook in een ontwerp met meerdere concentrische dunne filmdempers. Hierdoor zal de radiaal gerichte kracht tegengewerkt worden door meerdere dunne filmdempers in serie, waardoor elke

B E2017/5449 dunne filmdemper minder effectief wordt en de dempingscapaciteit afneemt.

Bovendien is het ook niet mogelijk om een gesplitst ontwerp te maken, aangezien de dunne filmdemper niet doorgesneden mag worden.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden.

De huidige uitvinding heeft een lagerdemperelement als voorwerp dat een ring omvat die aangebracht is tussen een roterend object en een ondersteunend object die de ring ondersteunt, waarbij de ring minstens drie sleuven omvat doorheen de dikte van de ring in de axiale richting en op een afstand van het radiaal gerichte binnen- en buitenoppervlak van de ring, met het kenmerk dat ten minste de helft van de sleuven één of meer dempingsgedeelten bezitten met een maximale breedte van 0,5 millimeter, waarbij de dempingsgedeelten concentrisch zijn en niet overlappen.

Met 'sleuf' wordt hier een gleuf, spleet, insnijding of dergelijke bedoeld, waarbij het belangrijk is dat deze sleuven zich uitstrekken doorheen de volledige dikte van de ring in axiale zin.

Vooreerst heeft dergelijk lagerdemperelement als voordeel dat het zeer compact is, met name in axiale zin, zeker in vergelijking met de gekende 'squirrel cage dampers'.

B E2017/5449

Een voordeel is dat door sommige (delen van de) sleuven dunner te maken, deze dempingseigenschappen zullen bezitten, waarbij deze minstens gedeeltelijk ontkoppeld worden van de veereigenschappen van de overige (delen van de) sleuven.

Er zijn met andere woorden verschillende types van (delen van) sleuven, die elk vooral een andere eigenschap zullen bezitten, namelijk hetzij vooral dempingseigenschappen, hetzij vooral veereigenschappen.

Dat leidt tot een design waarin de dempingseigenschappen minder gekoppeld zijn aan de veereigenschappen van het

1agerdempere1ement, zodat een bepaalde stijfheid kan gerealiseerd worden zonder dat dit invloed heeft op de dempingscapaciteit.

Door meerdere sleuven te gebruiken, kunnen deze bovendien korter gemaakt worden, waardoor gegarandeerd kan worden dat ze volledig gevuld kunnen worden met een visceuze vloeistof.

Een ander voordeel is dat door te vermijden dat deze dempingsgedeelten niet overlappen, er geen concentrische bufferende filmdempers ontstaan, zodat elke aldus gecreëerde bufferende filmdemper een maximale dempingcapaciteit zal bezitten.

Bij voorkeur bezitten ten minste de helft van de sleuven één of meer dempingsgedeelten als het aantal sleuven even

B E2017/5449 is en bezitten alle sleuven één of meer dempingsgedeelten als het aantal sleuven oneven is.

Dat heeft als voordeel dat het design van het lagerdemperelement steeds symmetrisch kan worden uitgevoerd.

Bij voorkeur is minstens een deel van de sleuven, en bij voorkeur elke sleuf, aan beide uiteinden voorzien van een gat doorheen de dikte van de ring in de axiale richting.

Dit gat, of holte, doorboring of dergelijke, zal de spanningsconcentratie die tijdens het gebruik van het lagerdemperelement kan ontstaan aan het uiteinde van de sleuven, verlichten.

Bovendien zijn dergelijke gaten vaak ook noodzakelijk om de sleuven te kunnen creëren in de ring waarbij eerst deze gaten worden geboord om vervolgens hierin de draad aan te brengen, zodat dan door middel van draadvonken de sleuven kunnen worden gesneden. De gaten kunnen gemaakt worden met andere technieken dan boren, bijvoorbeeld zinkvonken, laserboren, enz.

Volgens een voorkeurdragend kenmerk van de uitvinding bezit ten minste één sleuf één of meer veergedeelten met een minimale breedte die groter is dan de breedte van de dempingsgedeelten.

Door een minimale breedte te voorzien voor de veergedeelten van de sleuven, kan een structuur in de ring voorzien

B E2017/5449 worden die een zekere flexibiliteit of veerfunctie zal vertonen en die met andere woorden een zekere stijfheid zal bezitten.

Immers, de sleuven bezitten een flexibiliteit totdat ze door de trillingen gesloten worden, zodat te smalle of dunne sleuven te snel gesloten worden door de trillingen en dus zeer weinig flexibiliteit bezitten. Door een minimale breedte te garanderen voor de veergedeeltes, k.an dat vermeden worden.

In een praktische uitvoeringsvorm zijn ten minste een deel van de dempingsgedeelten van één of meer sleuven gevuld met een visceuze vloeistof.

Het is natuurlijk niet uitgesloten dat alle dempingsgedeelten van alle sleuven gevuld zijn met de visceuze vloeistof.

Daardoor zal een dunne filmdemper gecreëerd worden in deze sleuven. Met behulp van dergelijke dunne filmdemper kan een relatief hoge demping gerealiseerd worden in een beperkte ruimte, wat niet zomaar mogelijk is bij andere types van demping, bijvoorbeeld met behulp van rubber.

In voorkeur dragende uitvoeringsvormen worden maatregelen genomen om ervoor te zorgen dat de totale lengte van de dempingsgedeelten zo lang mogelijk kan zijn.

Dat kan bijvoorbeeld door ervoor te zorgen dat de veergedeelten van de sleuven minstens gedeeltelijk

B E2017/5449 overlappen met de dempingsgedeelten of doordat de dempingsgedeelten zich verder van het centrum of het middelpunt van de ring bevinden dan de veergedeelten.

De uitvinding betreft ook een rollager of een vloeistoflager waarbij de binnenring of de buitenring van het rollager of vloeistoflager een lagerdemperelement omvat volgens de uitvinding.

De uitvinding betreft ook een compressorelement waarbij het ten minste één lagerdemperelement volgens de uitvinding bevat, die gemonteerd is op de as van een rotor van het compressorelement die ingesteld is om gas samen te drukken.

De uitvinding betreft ook een werkwijze voor het vervaardigen van een lagerdemperelement volgens de uitvinding, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat:

- het creëren van gaten doorheen de dikte van de ring in de axiale richting door middel van boren, laserboren (laser drilling) en/of zinkvonken (die-sink electrical discharge machining);

- het creëren van sleuven tussen de gaten door middel van draadvonken (wire electrical discharge machining) of draadsnijden (abrasive wire cutting).

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende varianten beschreven van een lagerdemperelement volgens de uitvinding, een lager en compressorelement uitgerust met dergelijk lagerdemperelement en een werkwijze om dergelijk

B E2017/5449 lagerdemperelement te vervaardigen, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin:

figuur 1 schematisch een lager volgens de uitvinding weergeeft, gemonteerd in een compressorelement rond de as van de rotor;

figuur 2 schematisch en in perspectief het lagerdemperelement van figuur 1 weergeeft;

figuur 3 een doorsnede weergeeft volgens de lijn III10 III in figuur 2;

figuur 4 een variant weergeeft van figuur 3;

figuren 5 tot 10 alternatieve uitvoeringsvormen weergeven van figuren 3 en 4.

In figuur 1 is schematisch een gedeelte van een rotoras 1 weergegeven die gelagerd is in een compressorelement 2 door middel van een rollager 3 volgens de uitvinding. In plaats van het voorgesteld rollager 3 zou ook een vloeistoflager kunnen toegepast worden.

Het compressorelement 2 zou bijvoorbeeld een schroefcompressorelement of een turbocompressorelement kunnen zijn.

Het rollager 3 omvat een binnenring 4a en een buitenring 4b, met daartussen rolelementen 5, waarbij de buitenring 4b in dit geval als een lagerdemperelement 6 volgens de uitvinding is uitgevoerd.

B E2017/5449

Het is natuurlijk ook mogelijk dat de binnenring 4a van het rollager 3 als een lagerdemperelement 6 volgens de uitvinding is uitgevoerd.

Het lager 3 met het lagerdemperelement 6 is gemonteerd op de as 1 van de rotor van het compressorelement 2, die ingesteld is om gas samen te drukken.

Het lagerdemperelement 6 is schematisch weergegeven in figuur 2 en een doorsnede ervan in figuur 3.

Zoals duidelijk te zien is in deze figuren, omvat het lagerdemperelement 6 een ring 7.

Deze ring 7 is bij voorkeur, doch niet noodzakelijk voor de uitvinding, vervaardigd uit een metaal. Een materiaal waaruit het rollager 3 vervaardigd kan worden, is geschikt om het lagerdemperelement 6 uit te vervaardigen.

In de ring 7 zijn een aantal sleuven 8 aangebracht.

Volgens de uitvinding zijn het minstens drie sleuven 8, en in het voorbeeld van figuren 2 en 3, zijn het acht sleuven 8 .

Deze sleuven 8 zijn doorheen de volledige dikte A van de ring 7 in de axiale richting X-X' aangebracht.

De sleuven 8 zijn volgens de uitvinding op een afstand van de radiaal gerichte binnen- en buitenoppervlak 9a, 9b van

B E2017/5449 de ring 7, zodat de sleuven niet eindigen of starten aan één van deze vlakken 9a, 9b.

De helft van deze sleuven 8 bezitten dempingsgedeelten 8a die een welbepaalde dempingscapaciteit zullen creëren van het lagerdemperelement 6, waarbij deze dempingsgedeelten 8a maximaal 0,5 millimeter breed zijn, in dit geval bijvoorbeeld 0,15 millimeter.

In dit geval zijn vier van deze sleuven 8 over hun volledige lengte 0,15 millimeter breed, wat wil zeggen dat het dempingsgedeelte 8a de volledig sleuf 8 omvat. De andere vier sleuven 8b zijn breder.

Het is natuurlijk ook mogelijk dat slechts een gedeelte of meerdere gedeelten van deze vier sleuven 8 maximaal 0,5 millimeter breed zijn en dat het andere gedeelte of de andere gedeelten van deze sleuven 8 breder zijn.

Het is ook mogelijk dat sommige sleuven 8 over hun volledige lengte maximaal 0,5 millimeter breed zijn, een aantal andere sleuven 8 gedeeltelijk maximaal 0,5 millimeter breed zijn en de overige sleuven 8 over hun volledige lengte breder zijn dan 0,5 millimeter. Het is ook mogelijk dat de dempingsgedeelten 8a bijvoorbeeld maximaal 0,25 millimeter breed zijn.

De voornoemde dempingsgedeelten 8a van de sleuven, i.e. de smalle gedeelten van de sleuven 8, zijn concentrisch en overlappen niet.

B E2017/5449

Met 'concentrisch' wordt in dit geval bedoeld 'concentrisch ten opzichte van het middelpunt 10 of het centrum 10 of de as 10 van de ring 7', maar dat is niet noodzakelijk voor de uitvinding. De dempingsgedeelten 8a kunnen ook concentrisch zijn ten opzichte van een ander punt.

Zo kunnen de dempingsgedeelten 8a van het lagerdemperelement 6 voor montage in het compressorelement 2 bijvoorbeeld concentrisch gemaakt zijn ten opzichte van een punt dat ietwat verschoven is ten opzichte van het geometrisch bepaalde middelpunt 10 om ervoor te zorgen dat in gemonteerde toestand na invering door het gewicht van de as en alles wat eraan bevestigd is de dempingsgedeelten 8a

concentrisch zijn	ten	opzichte van het	geometrische
middelpunt 10 van de	ring	7 .
In dit geval, maar	niet noodzakelijk,	omgeven de
dempingsgedeelten 8a	meer	dan 80% van de as 10	van de ring

7, en in het voorbeeld zelfs meer dan 90%, namelijk ongeveer 95%. Hoe groter het gedeelte van de as 10 van de ring 7 dat omgeven wordt door de dempingsgedeelten 8a, hoe groter de dempingscapaciteit van het lagerdemperelement 6. Deze configuratie maakt het mogelijk om een lagerdemperelement 6 te realiseren met een voldoende hoge dempingscapaciteit in een compact design, wat zal helpen om de kosten te drukken van zowel het lagerdemperelement 6 zelf als van het lager 3 of het compressorelement 1 waarin het wordt toegepast. Doordat ze niet overlappen, kan het voornoemde probleem met meerdere dunne bufferende filmdempers in serie vermeden worden.

B E2017/5449

Volgens de voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de uitvinding, bezit ten minste één sleuf 8 één of meer veergedeelten 8b met een minimale breedte die groter is dan 5 de breedte van de dempingsgedeelten 8a, in dit geval bijvoorbeeld 0,5 millimeter.

De veergedeelten 8b millimeter breed.	zijn	bij	voorkeur minstens	0, 3
10
Deze veergedeelten 8b	zullen	als	het ware een soort	van
bladveren creëren	die	de	stijfheid van	het

lagerdemperelement 6 zullen bepalen.

Bij voorkeur minstens de helft, één of meer dergelijke veergedeelten 8b of brede gedeelten.

In dit geval bestaan de helft van de sleuven 8, dus vier sleuven 8, volledig uit veergedeelten 8b, met een breedte 20 die groter is dan de breedte van de dempingsgedeelten 8a, in dit geval 0,5 millimeter.

Ook hier is het mogelijk dat de sleuven 8 slechts over een gedeelte van hun lengte 0,5 millimeter breed zijn, en over 25 het andere gedeelte van hun lengte bijvoorbeeld smaller zijn. Het is ook mogelijk dat de sleuven 8 over een gedeelte van hun lengte (minstens) 0,3 millimeter breed zijn in plaats van 0,5 millimeter.

B E2017/5449

Zoals te zien is in figuur 2, en in de doorsnede figuur 3, overlappen de veergedeelten 8b, i.e. de brede gedeelten, minstens gedeeltelijk met de dempingsgedeelten 8a.

Met 'overlappende sleuven' wordt hier bedoeld, dat een lijn die door het middelpunt 10 of het centrum 10 van de ring 7 loopt, de betreffende sleuven 8 zal snijden.

Bij voorkeur overlappen de veergedeelten 8b voor minstens 50%, bij voorkeur minstens 75% en nog meer bij voorkeur voor minstens 85% met de dempingsgedeelten 8a. In het weergegeven voorbeeld is dit zelfs meer dan 95%. Dat heeft als voordeel dat de dempingsgedeelten 8a zo lang mogelijk gemaakt kunnen worden.

Verder is ook af te leiden uit figuren 2 en 3 dat de sleuven 8 doorheen de dikte A van de ring 7 in de axiale richting X-X' puntsymmetrisch en rotatiesymmetrisch zijn ten opzichte van de as 10 of het middelpunt 10 of het centrum 10 van de ring 7.

Dergelijk design zal de vervaardiging van het lagerdemperelement 6 vereenvoudigen.

Verder zijn de sleuven 8 aan beide uiteinden 11 voorzien van een gat 11 doorheen de dikte A van de ring 7 in de axiale richting X-X'.

Zoals reeds aangeven hebben deze gaten 11 een spanningsverlagende functie om de spanningen die tijdens

B E2017/5449 het gebruik van het lagerdemperelement 6 ontstaan aan het uiteinde 11 van de sleuven 8 te verlichten.

De afmetingen van deze gaten 11 zijn zodanig dat doorheen deze gaten 11 een cilinder past met een diameter die groter is dan twee keer, en bij voorkeur drie keer, de breedte van de sleuf 8. In dit geval bijvoorbeeld is de diameter van een cilinder die doorheen de gaten 11 past 2 millimeter.

In dit geval zijn de gaten 11 druppel- of traanvormig. Dat is niet noodzakelijk voor de uitvinding, de gaten 11 kunnen ook cirkelvormig zijn, maar door de gaten 11 druppel- of traanvormig uit te voeren, kan de spanningsconcentratie daar verlaagd worden.

Volgens een voorkeursdragend kenmerk van de uitvinding, is ten minste een deel van de dempingsgedeelten 8a van één of meer sleuven gevuld met een visceuze vloeistof, zoals bijvoorbeeld een al dan niet synthetische olie of dergelij ke.

Hierdoor zal een dunne filmdemper gecreëerd worden, die ervoor zal zorgen dat het lagerdemperelement

6, en in het bijzonder de dempingsgedeelten 8a van de sleuven

8, dempingscapaciteit zal bezitten.

Hiertoe is de ring 7 voorzien van een vloeistof inlaat 12 via dewelke de voornoemde visceuze vloeistof kan geleverd worden naar één of meer dempingsgedeelten 8a van één of meer sleuven 8.

B E2017/5449

In dit geval is de ring 7 voorzien van acht dergelijke vloeistofinlaten 12, maar dat is niet noodzakelijk voor de uitvinding.

De vloeistofinlaten 12 nemen de vorm aan van radiaal gerichte doorboringen in het radiale buitenoppervlak 9b die doorlopen tot aan de sleuven 8. De doorboringen lopen niet door tot aan het radiaal gerichte binnenoppervlak 9a.

Middels deze vloeistofinlaten 12 kan de vloeistof geleverd worden aan alle dempingsgedeelten 8a van de sleuven 8 zodat deze gedeelten gevuld kunnen worden met de vloeistof. In dit geval, doch niet noodzakelijk voor de uitvinding, zijn er twee dergelijke vloeistofinlaten 12 voor elke sleuf 8 die uit dempingsgedeelten 8a bestaat. Dat heeft als voordeel dat ervoor gezorgd kan worden dat de volledige sleuf 8 gevuld is met de vloeistof.

Doordat er meerdere sleuven 8 zijn, zijn de sleuven 8 minder lang en kan er gegarandeerd worden dat elke sleuf 8 volledig gevuld is met de visceuze vloeistof.

De ring 7 is tevens voorzien van een ringvormige groef 13 in het radiale buitenoppervlak 9b van de ring 7 om de voornoemde visceuze vloeistof via een vloeistoftoevoer 14, welke bijvoorbeeld voorzien is in het compressorelement 1, naar de vloeistofinlaten 12 te leiden en zo naar de betreffende dempingsgedeelten 8a van de sleuven 8.

B E2017/5449

Het is niet uitgesloten dat dat de doorboringen zich in het radiale binnenoppervlak 9a bevinden, waarbij de ringvormige groef 13 is voorzien in het radiale binnenoppervlak 9a.

Teneinde de snelle uitvloeiing of uitstromen van de visceuze vloeistof uit de sleuven 8 te vermijden, is het lagerdemperelement 6 voorzien van één of meer afdichtingen die gelegen zijn naast de open uiteindes van de sleuven 8. Deze afdichtingen zijn niet op de figuren weergegeven.

De werking van het lagerdemperelement 6 is zeer eenvoudig en als volgt.

Tijdens de werking van het compressorelement 2, zullen er trillingen optreden als gevolg van de roterende rotors.

Deze trillingen zullen minstens gedeeltelijk gedempt worden door de dempingsgedeelten 8a van de sleuven 8 die gevuld zijn met olie, door middel van de werking van de dunne filmdemper.

Indien zou blijken dat de trillingen niet volledig gedempt kunnen worden, zullen de veergedeelten 8b van de sleuven 8 optreden als bladveren om zo de trillingen op te vangen en te vermijden dat die zich verder in de machine 1 kunnen voortzetten en zo schade veroorzaken.

Hoewel in het hierboven beschreven voorbeeld de dempingsgedeelten 8a van de sleuven 8 een breedte hebben van 0,15 millimeter, is het niet uitgesloten dat de dempingsgedeelten 8a van de sleuven 8 een andere breedte

B E2017/5449 hebben. Met behulp van een berekeningsmodel kan de breedte van de dempingsgedeelten. 8a en de dikte van de ring Ί in axiale zin bepaald worden om een bepaalde gewenste demping te realiseren. In dit geval is de dikte van de ring 7 in axiale zin bijvoorbeeld 32 millimeter. De binnendiameter van de ring 7 is 55 millimeter en de buitendiameter van de ring 7 is 100 millimeter. In dit geval wordt het lagerdemperelement 6 gebruikt om een erin gemonteerd eenrijig cilinder rollager van het type NU211 te dempen.

Dat heeft als voordeel dat er minder visceuze vloeistof uit de dempingsgedeelten 8a kan lekken, de dempingcapaciteit beter gegarandeerd kan worden, zodat er minder visceuze vloeistof toegevoerd moet worden.

Hoewel in het hierboven beschreven voorbeeld de veergedeelten 8b van de sleuven 8 een breedte hebben van 0,5 millimeter, is het niet uitgesloten dat de veergedeelten 8b een andere breedte hebben en bij voorkeur minstens twee keer en liever nog minstens drie keer breder zijn dan de breedte van de dempingsgedeelten 8a.

Dat heeft als voordeel dat er betere veereigenschappen bekomen kunnen worden. Immers, een veergedeelte 8b van een sleuf 8 zal maar trillingen kunnen opvangen totdat de sleuf 8 'dicht' wordt, dus een bredere sleuf 8 zal meer trillingen kunnen opvangen.

Een werkwijze volgens de uitvinding voor het vervaardigen van een lagerdemperelement 6 zoals weergegeven in figuren 2 en 3, omvat de volgende stappen:

B E2017/5449

- het creëren van gaten 11 doorheen de dikte A van de ring 7 in de axiale richting X~X' door middel van boren, laserboren (laser drilling) en/of zinkvonken (die-sink electrical discharge machining);

- het creëren van sleuven 8 tussen de gaten 11 door middel van draadvonken (wire electrical discharge machining) of draadsnijden (abrasive wire cutting).

Hierbij zal voor het creëren van de sleuven 8, de draad van de machine door de gaten 11 die in de eerste stap voorzien zijn, geleid worden.

Hierbij zal voor elke sleuf 8 de draad van de machine opnieuw opgespannen of gemonteerd moeten worden. Het is dus constructie-technisch te verkiezen om een lagerdemperelement 6 te vervaardigen met zo weinig mogelijk sleuven 8, aangezien dit de vervaardigingstijd drastisch zal reduceren.

Figuur 4 geeft een variant weer van figuur 3, waarbij het verschil ligt in de vorm van de vloeistof inlaten 12. De doorboringen vertonen een vernauwing op de locatie waar ze de sleuven 8 doorkruisen. Voor de rest is deze uitvoeringsvorm identiek aan die van figuur 3.

Figuur 5 geeft nog een andere variant weer, waarbij in dit geval de brede sleuven 8b een aangepaste vorm hebben en in dit geval voorzien zijn van een S-achtig gedeelte 15. Deze vorm is geoptimaliseerd om de spanningen geleidelijk op te vangen. Het is mogelijk omdat de sleuven 8b geen dempende functie hebben, zodat de vorm ervan aangepast kan worden

B E2017/5449 zonder de dempende functie van het lagerdemperelement 6 nadelig te beïnvloeden.

Alhoewel in deze uitvoeringsvorm de vloeistofinlaten 12 niet getekend zijn, is het uiteraard wel mogelijk dat deze aanwezig zijn, bijvoorbeeld onder de vorm van deze uit figuur 3 of 4.

Figuur 6 toont nog een andere uitvoeringsvorm van figuur 3, waarbij het verschil ligt in de vorm van de gaten 11 aan het uiteinde 11 van de sleuven 8: deze zijn nu namelijk cirkelvormig in plaats van druppel- of traanvormig.

Bovendien zijn de uiteinden 11 van de sleuven 8 gebogen naar het radiale binnen- of buitenoppervlak 9a, 9b van de ring 7, wat tot doel heeft het dempeffect niet te beïnvloeden.

De variant van figuur 7 betreft een lagerdemperelement 6 met slechts vier sleuven 8, waarbij elke sleuf 8 voorzien is van drie gaten 11, 11a: één aan elk uiteinde 11, en één gat 11a in het midden van de sleuf 8.

Elke sleuf 8 bezit zowel een breed veergedeelte 8b als een smal dempingsgedeelte 8a, waarbij het gat 11a in het midden van de sleuf 8 de verdeling of overgang markeert.

Het gat 11a in het midden van de sleuven 8 kan ook weggelaten worden. Het is ook mogelijk dat alle gaten 11, 11a weggelaten worden. Indien de sleuven 8 gerealiseerd worden met draadvonken, dient er voor elke sleuf 8

B E2017/5449 uiteraard wél minstens één gat 11 voorzien te worden om de draad op te kunnen spannen.

Door in één sleuf 8 veergedeelten 8b met dempingsgedeelten 8a te combineren, kan een lagerdemperelement 6 gecreëerd worden met minder sleuven 8 dan in de voorgaande uitvoeringsvormen.

Aangezien er minder sleuven 8 zijn, zal de vervaardiging van het lagerdemperelement 6 door middel van draadvonken (wire electrical discharge machining) of draadsnijden (abrasive wire cutting) minder tijd in beslag nemen, omdat de draad minder vaak opnieuw opgespannen of gemonteerd moet worden.

Bovendien zal door deze combinatie, de lengte van één dempingsgedeelte 8a niet langer zijn dan in de vorige uitvoeringsvormen, zodat er nog steeds kan gegarandeerd worden dat het volledige dempingsgedeelte 8a met olie gevuld zal zijn.

In figuur 7 bevinden de dempingsgedeelten 8a zich aan de binnenkant, dus dichter bij het centrum 10, en bevinden de veergedeeltes 8b zich aan de buitenkant, maar het is ook andersom mogelijk. Als de dempingsgedeeltes 8a zich aan de buitenkant bevinden is een iets grotere totale dempingscapaciteit mogelijk.

Figuur 8 is een variant van figuur 7, waarbij in dit geval de gaten 44 aan de uiteinden van de sleuven 8 opnieuw druppel- of traanvormig zijn. Dit heeft als voordeel dat de

B E2017/5449 variant volgens figuur 8 compacter kan uitgevoerd worden dan de uitvoeringsvorm volgens figuur 7.

In de varianten van figuren 7 en 8, liggen de dempingsgedeelten 8a verder van het centrum 10 of het middelpunt 10 van de ring 7 dan de veergedeelten 8b, wat ervoor zal zorgen dat de lengte van deze dempingsgedeelten 8a langer zal zijn.

Het is duidelijk dat het niet uitgesloten is dat de varianten van figuren 7 en 8 meer dan vier sleuven 8 bezitten, bijvoorbeeld zes sleuven 8 of nog meer.

Figuur 9 laat nog een andere variant zien.

Alhoewel het design van de sleuven 8 van dit lagerdemperelement 6 minder compact is, is in dit geval wel een volledige ontkoppeling van de dempingseigenschappen en de veereigenschappen mogelijk.

Er zijn zes sleuven 8, waarbij elke sleuf 8 achtereenvolgens een gekromd of gebogen veergedeelte 8b, een cirkelsegmentvormig dempingsgedeelte 8a en een gekromd of gebogen veergedeelte 8b bezit. De uiteinden 11 van de sleuven 8 zijn voorzien van gaten 11. In tegenstelling tot figuur 10, zijn hier geen gaten 11a voorzien.

De veergedeelten 8b van opeenvolgende sleuven 8 zijn als het ware in elkaar genest.

BE2017/5449

De gekromde of gebogen veergedeelten 8b zijn zodanig vormgegeven om een maximale verlaging van de optredende spanningen te verkrijgen.

Zoals te zien is in figuur 9, zijn de dempingsgedeelten 8a dichter bij het centrum 10 of middelpunt 10 van de ring '7 gelegen dan de veergedeelten.

In figuur 10 is een zeer gelijkaardig design weergegeven, waarbij nu de dempingsgedeelten 8a net verder van het centrum 10 of middelpunt 10 van de ring 7 gelegen zijn. Bijkomend is elke sleuf 8 voorzien van vier gaten 11, 11a: twee gaten 11 aan de uiteinden van de sleuf 8 en telkens een gat 11a bij de overgang tussen veergedeelte 8b en dempingsgedeelte 8a.

Het is ook mogelijk dat er geen gaten 11, 11a voorzien zijn, net zoals het mogelijk is dat de uitvoeringvorm uit figuur 9 wel voorzien is van gaten 11 aan de uiteinden van de sleuf 8 en telkens een gat 11a bij de overgang tussen veergedeelte 8b en dempingsgedeelte 8a.

Alhoewel het design van figuren 9 en 10 minder compact is dan dat uit figuren 3 tot 8, hebben deze twee uitvoeringsvormen als voordeel dat de veereigenschappen en de dempingeigenschappen volledig ontkoppeld zijn, dit wil zeggen dat om een bepaalde stijfheid te realiseren, de gepaste veergedeelten 8b ontworpen kunnen worden en dat onafhankelijk daarvan de dempingsgedeelten 8a ontworpen kunnen worden om een gewenste dempingcapaciteit te realiseren.

B E2017/5449

In alle voorgaande uitvoeringsvormen, maar niet noodzakelijk voor de uitvinding, is de afstand tussen de dempingsgedeelten 8a en het radiale oppervlak 9a, 9b van de ring 7 het dichtste gelegen bij de dempingsgedeelten 8a groter dan 15% en bij voorkeur groter dan 20% van de straal van dit radiale oppervlak 9a, 9b.

Dit heeft als voordeel dat de sleuven 8 niet te dicht bij deze radiale oppervlakken 9a, 9b gelegen zijn.

In de uitvoeringsvormen van figuren 3 tot 8 is een gesplitst design mogelijk.

Dit wil zeggen dat het lagerdemperelement 6 uit twee delen bestaat, met een scheidingsvlak 16 dat niet snijdt met een dempingsgedeelte 8a, aangezien de dempingsgedeelten 8a van de sleuven 8 niet doorgesneden mogen worden omdat anders de dempende eigenschappen teniet gedaan worden.

In figuren 3 tot 8 is dergelijk scheidingsvlak 16 aangeduid. Het is duidelijk dat door de symmetrie, er meerdere scheidingsvlakken 16 voor elke uitvoeringsvorm mogelijk zijn.

Een voordeel van dergelijk gesplitst design is dat de montage of installatie van het lagerdemperelement 6 kan gebeuren zonder het volledige compressorelement 2 te moeten demonteren, aangezien beide delen van het lagerdemperelement 6 rond de rotoras 1 geplaatst kunnen

B E2017/5449 worden in plaats van dat het lagerdemperelement 6 over het uiteinde van de rotoras 1 geschoven moet worden.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een lagerdemperelement volgens de uitvinding, een lager en compressorelement uitgerust met dergelijk lagerdemperelement en een werkwijze om dergelijk lagerdemperelement te vervaardigen, kunnen in allerlei 10 vormen, afmetingen en varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (5)

Conclusies .

1.- Lagerdemperelement dat een ring (7) omvat die aangebracht is tussen een roterend object en een ondersteunend object dat de ring (7) ondersteunt, waarbij

de ring (7) minstens drie sleuven (8) omvat doorheen de dikte (A) van de ring (7) in de axiale richting (X-X') en op een afstand van het radiaal gerichte binnen- en buitenoppervlak (9a, 9b) van de ring (7 ) , daardoor

gekenmerkt dat ten minste de helft van de sleuven (8) één of meer dempingsgedeelten (8a) bezitten met een maximale breedte van 0,5 millimeter, welke dempingsgedeelten (8a) concentrisch zijn en niet overlappen.

2. - Lagerdemperelement volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde ring (7) minstens vier sleuven (8), en liever nog minstens zes sleuven (8) omvat doorheen de dikte (A) van de ring (7) in de axiale richting (X-X').

3. - Lagerdemperelement volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat minstens een deel van de sleuven (8), en bij voorkeur elke sleuf (8), aan beide uiteinden voorzien zijn van een gat (11) doorheen de dikte (A) van de ring (7) in de axiale richting (X-X').

4.- Lagerdemperelement volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat doorheen de voornoemde gaten (11) aan de uiteinden van de sleuf (8) een cilinder past met een diameter die groter is dan twee keer, en liever nog drie keer, de breedte van de sleuf (8).

B E2017/5449

5. *- Lagerdemperelement volgens conclusie 3 of 4, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde gaten (11) druppel- of traanvormig zijn.

6. - Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de dempingsgedeelten (8a) meer dan 80% en liever nog meer dan 90% van de as (10) van de ring (7) omgeven.

7. - Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat ten minste één sleuf (8) één of meer veergedeelten (8b) bezit met een minimale breedte die groter is dan de breedte van de dempingsgedeelten (8a).

8. - Lagerdemperelement volgens conclusie 7, daarodoor gekenmerkt dat ten minste de helft van de sleuven (8) één of meer veergedeelten (8b) bezitten.

9. ™ Lagerdemperelement volgens conclusie 7 of 8, daardoor gekenmerkt dat de veergedeelten (8b) minstens twee keer en liever nog minstens drie keer breder zijn dan de breedte van de dempingsgedeelten (8a).

10. - Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies conclusie 7 tot 9, daardoor gekenmerkt dat de veergedeelten (8b) van de sleuven (8) minstens gedeeltelijk overlappen met de dempingsgedeelten (8a).

B E2017/5449

11.- Lagerdemperelement volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de veergedeelten (8b) voor minstens 50%, bij voorkeur voor minstens 75% en liever nog voor minstens 85% overlappen met de dempingsgedeelten (8a).

12.- Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies 7 tot 11 , daardoor gekenmerkt dat de dempingsgedeelten (8a) z ich verder van het centrum (10) of middelpunt (10) van de ring (7) bevinden dan de veergedeelten (8b). 13,- Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande

conclusies, daardoor gekenmerkt dat de afstand tussen de dempingsgedeelten (8a) en het radiale oppervlak (9a, 9b) van de ring (7) het dichtste gelegen bij de dempingsgedeelten (8a) groter is dan 15%, bij voorkeur 20% van de straal van dat radiale oppervlak (9a, 9b).

14. - Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de dempingsgedeelten (8a) van de sleuven (8) een breedte hebben van maximum 0,20 millimeter en bij voorkeur 0,15 millimeter.

15, - Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de sleuven (8) doorheen de dikte (A) van de ring (7) in de axiale richting (X-X' ) puntsymmetrisch en/of rotatiesymmetrisch zijn ten opzichte van de as (10) of het middelpunt (10) of het centrum (10) van de ring ( 7) .

B E2017/5449

16. - Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat ten minste een deel van de dempingsgedeelten (8a) van één of meer sleuven (8) gevuld is met een visceuze vloeistof.

17. - Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de ring (7) voorzien is van een vloeistofinlaat (12) via dewelke een visceuze vloeistof kan worden geleverd naar één of meer dempingsgedeelten (8a) van één of meer sleuven (8).

18. - Lagerdemperelement volgens conclusie 17, daardoor gekenmerkt dat de ring (7) voorzien is van een ringvormige groef (13) in één van de radiale oppervlakken (9a, 9b) van de ring (7) om een visceuze vloeistof via één of meer vloeistofinlaten (12) naar één of meer dempingsgedeelten (8a) van één of meer sleuven (8) te geleiden.

19. - Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies 16 tot 18, daardoor gekenmerkt dat de ring (7) een afdichtingselement omvat dat gelegen is naast een open einde (11) van een sleuf (8) om uitstromen van de visceuze vloeistof uit de sleuf (8) te vermijden.

20. - Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het een gesplitst design heeft met een scheidingsvlak (16) dat niet snijdt met een dempingsgedeelte (8a).

B E2017/5449

21. - Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde ring (7) uit een metaal vervaardigd is.

22. - Lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat als het aantal sleuven (8) even is, ten minste de helft van de sleuven (8) één of meer dempingsgedeelten (8a) bezitten en als het aantal sleuven (8) oneven is, alle sleuven (8) één of meer dempingsgedeelten (8a) bezitten.

23. - Rollager of vloeistoflager, daardoor gekenmerkt dat de binnenring (4a) of de buitenring (4b) van het rollager (3) of vloeistoflager een lagerdemperelement (6) omvat volgens één van de voorgaande conclusies.

24. - Compressorelement, daardoor gekenmerkt dat het ten minste één lagerdemperelement (6) volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot 22 bevat, welke gemonteerd is op de as (1) van een rotor van het compressorelement (2) welke ingesteld is om gas samen te drukken.

25.- Compressorelement volgens conclusie 24, daardoor gekenmerkt dat het compressorelement (2) een schroefcompressorelement (2) of een turbocompressorelement (2) betreft.

26.- Werkwijze voor het vervaardigen van een lagerdemperelement volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot 22, daardoor gekenmerkt dat de werkwijze de volgende stappen omvat:

B E2017/5449

- het creëren van gaten (11) doorheen de dikte (A) van de ring (7) in de axiale richting door middel van boren, laserboren (laser drilling) en/of zinkvonken (die-sink electrical discharge machining);

5 - het creëren van sleuven (8) tussen de gaten (11) door middel van draadvonken (wire electrical discharge machining) of draadsnijden (abrasive wire cutting).