CN101772637B - 用于轴、特别是用于水轮机的轴的止推轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种止推轴承，用于吸收轴的高的轴向负荷，该止推轴承具有：轴承环(7)，该轴承环具有用于插入轴(1)的中心孔并且支撑在固定的底座(9)上；多个安装在轴承环(7)上的、由弹性材料制成的弹簧件(6)；负荷传递装置(3)，用于将负荷从轴(1)传递到弹簧件(6)上。本发明的特征在于，弹簧件(6)是弹性体，其可以按照拼图的方式形状配合地彼此接合和/或彼此嵌入；弹簧件(6)的轮廓这样来设计，即至少从一个特定的负荷状态开始，在彼此邻接的弹簧件之间不留间隙。

Description

用于轴、特别是用于水轮机的轴的止推轴承
技术领域
本发明涉及一种止推轴承，用于吸收高的轴向负荷。
背景技术
这种类型的轴承例如用于具有垂直的轴的水轮机或泵。
例如在DE 26 26 609 C3中描述了这种止推轴承。
该轴承基本上包括：在轴向的磁通方向上作为旋转部件的轴、轴环、轴圈套以及止推环；以及作为支撑的竖立的部件的轴承座、弹簧件、轴承环以及支承结构。为了在运行时在所有轴承座上都可以对在止推环与轴承座之间的流体动力的润滑油膜进行调整，支撑中的弹簧件必须能够实现轴承座的翻转并且制造公差及同样地安装公差都通过轴向的弹力而得到补偿。为了在已知的止推轴承中确保足够的弹力，由橡胶制成的单个的更小的弹簧件的平行的布置证明是有效的。
在已知的止推轴承中，弹簧件由几毫米高的橡胶柱(Gummistempel)构成，该橡胶柱硫化到薄的支承片上。该硫化显著地提高了轴向的刚性。此外，硫化对形状稳定性提供了支持，并且使橡胶在负荷下的通常的蠕变最小化。在彼此并排布置的橡胶件之间必须设有足够的自由空间。橡胶在完全封装的情况下可能是不能压缩的并且不适合于支撑轴承座。
该已知的轴承在平常的轴向负荷的情况下证明是有效的。在非常高的轴向负荷的情况下，橡胶件的横向膨胀可以如此之大，以至于产生裂缝或者破坏橡胶柱到支承片上的硫化。橡胶件明显丧失了刚性并且不能再实现其功能。
在已知的止推轴承中，弹簧件由小的薄片构成。该薄片可以是圆形的或有棱角的。在彼此邻接的薄片之间，在止推轴承的具有负荷的和没有负荷的状态中存在间距。
该已知的止推轴承在平常的轴向负荷的情况下证明是有效的。然而确定的是，从一定大小的轴向负荷开始会损坏薄片状的弹簧件。薄片也就被非常剧烈地压缩。在此，其可能丧失其弹性，以至于其自身持续性地被损坏。也可能引起位于薄片状的弹簧件与轴承环之间的硫化的损坏。
发明内容
本发明的目的在于，对止推轴承进行这样的设计，即该轴承可以吸收更高的轴向负荷，而不会对轴承的单个部件、特别是对弹簧件造成损坏。
该目的通过一种用于吸收轴的高的轴向负荷的止推轴承由此实现，即止推轴承具有：轴承环，该轴承环具有用于穿过轴的中心孔并且支撑在固定的底座上；多个安装在轴承环上的、由弹性材料制成的弹簧件；负荷传递装置，用于将负荷从轴传递到弹簧件上；其中，弹簧件是弹性体，其按照拼图的方式形状配合地彼此接合和/或彼此嵌入；弹簧件的轮廓这样来设计，即至少从一个特定的负荷状态开始，在彼此邻接的弹簧件之间不留间隙。相应地这样来设计该弹簧件，即彼此邻接的弹簧件在负荷状态中彼此接触并相互支撑。
支承板和经硫化的橡胶柱在俯视图中具有相同的基本形状。更大的支承薄片的过盈这样来设计，即在弹簧件彼此相邻地叠置在支承薄片上的情况下，为橡胶柱提供了充分限定的用于横向膨胀的容积。如果明显超过了运行负荷，则橡胶件在横向方向上彼此支撑。由此避免了不允许的导致橡胶的损坏的高的变形。
因此可能在没有负荷的状态中在彼此相邻的弹簧件之间留有间隙。然而这从一个特定的轴向负荷开始变为零。彼此相邻的弹簧件由此达到相互抵靠。这些弹簧件在此相互支撑。因此实现了一种防止弹簧件损坏的结构上的过载保护。
弹簧件原则上可以具有各种轮廓。特别有利的是六角形或矩形或三角形，由此该轮廓实现了彼此相邻的弹簧件的无缝的彼此接合。但也可能的是，为弹簧件提供各种任意的其它轮廓。重要的是，其至少从一个特定的负荷状态开始无缝地相互抵靠。
实现了相邻的弹簧件的无缝彼此接合的那些轮廓是有利的。这样可以在轴承座背部上有效地使用所提供的支承面并提高了载荷。特别优选地是具有六角形的基本形状。在边贴边的布置、也就是说蜂窝形状的情况下，不具有能够实现整个弹簧序列的滑动的连贯线路。在三角形的又或在矩形的元件的情况下可能是这种情况。120°的钝的内角在剧烈的横向膨胀的情况下不会产生相对于圆形的弹簧件的值得注意的压力升高。六角形的初始形状在没有负荷的情况下不发生变形并且同样为六角形的最终形状在最大负荷的情况下确保了橡胶沿着周边的均匀负荷。如果要使圆形的橡胶柱(不管是在正方形的或在六角形的栅中布置)变形成为块状，都可能在周边上具有更早地和更晚地在横向方向上支撑的位置。沿着周边的负荷可能恰好在最高的负荷的情况下是不均匀的。
在安装好的状态中，也就是说安装到轴承环上时，所有弹簧件的整体看上去如同所谓的拼图，其已经作为耐性游戏(Geduldspiel)是已知的。
通过弹簧件的根据本发明的设计方案也实现了一种简单的制造方法：这样弹簧件可以例如由橡胶板或由用其它弹性材料制成的板冲压制成，例如所谓的带钢。
附图说明
参照附图进一步说明本发明。其中详细示出以下内容：
图1在纵向截面图中示出了水轮机的止推轴承。
图2示出了沿着图1中的切线II-II的截面。
图3在放大的俯视图中示出了多个六角形的弹簧件。
图4在放大的俯视图中示出了多个三角形的弹簧件。
图5在放大的俯视图中示出了多个不规则轮廓的弹簧件。
图6在放大的俯视图中示出了在具有负荷的和没有负荷的状态中的两个彼此相邻的弹簧件。
具体实施方式
在图1中可看到具有垂直的轴线1.1的轴1。该轴由轴环2围绕。轴环2由轴圈套3支撑，该轴圈套围绕轴1。轴圈套3的下端支撑在止推环4上，该止推环同样围绕轴1。止推环4自身又自身又位于多个轴承座5上，该轴承座以均匀的间距围绕轴1布置。
随后是弹簧件6。这些弹簧件放置在轴承环7上。销钉8啮合入轴承座5的以及轴承环7的孔中。支承结构9支撑轴承环7。壳体10围绕轴环2、轴圈套3、止推环4、轴承座5、弹簧件6以及轴承环7。
在图2中明确示出了弹簧件的构造。如可看到地，在此为六角形的薄片。
弹簧件不一定必须具有薄片形状，它们也可以具有另一种形状。至少其在俯视图中看去如在发明内容部分中所限定地那样构造。
图3、4和5分别在俯视图中示出了弹簧件的不同结构。根据图3，弹簧件6是六角形的。
根据图4的弹簧件6具有等边三角形的形状。
图5的弹簧件与几何形状的轮廓偏离。其具有柱状把手(Stempelgriffen)的形状。
各种其它的结构也是可以考虑的。在各种情况下，重要的是单个的弹簧件通过分隔线彼此分隔开，并且最晚从一个特定的负荷彼此相邻的弹簧件发生相互接触。这种接触也可能在施加轴向负荷之前就已经存在了。
由根据图6的示意性的图示可看出彼此相邻的弹簧件处于具有负荷的和没有负荷的状态中。没有负荷的状态以虚线标明，反之，负荷的状态以实线示出。
如可以看到地，单个的弹簧件在没有负荷的状态中自然地比在具有负荷的状态中具有更大的厚度。此外，其具有平截圆锥体的形状，见倾斜的周边表面。周边表面彼此不发生接触。更确切地说，在彼此相邻的周边表面之间充满了间隙。
在具有负荷的状态中，单个的弹簧件明显地被压缩并由此高度更小。弹簧件6，6具有基本成矩形的横截面轮廓。周边表面彼此靠近。在更强烈的负荷的情况下其发生接触。
即使在这里未示出也可能有利地或完全必须的是，所有弹簧件的整体(其对应于轴承座5)通过箍来围绕。外部的弹簧件可以在具有负荷的情况下支撑到这种箍上。箍可以由薄片形成。这种环绕的薄片阻止了弹簧件的例如由于振动以及在安装或在拆卸情况下所引起的滑动。
本发明的优点在下面应该再次如下来说明：
弹簧件的弹簧特征曲线在具有负荷的情况下首先近似直线地走向。但其随后在更大的负荷的情况下以指数方式增加地上升。
通过本发明，限制了单个的弹簧件在垂直于负荷作用的方向上的、也就是说通常垂直于轴1的纵向轴线1.1的膨胀。通过弹簧件的根据本发明的轮廓还可以更加有效地利用可供使用的空间。未经允许的高的弹簧变位通过弹簧件的相对的支承来阻止。
本发明还带来了另一个关于弹簧件的制造的优点。弹簧件也就可以，如上述地，通过由橡胶弹性的或其它的材料制成的板冲压制成，其中并未产生或事实上并未产生材料的损耗。
弹簧件6可以放置或者硫化到轴承座上。
参考标号
1      轴
1.1    轴线
2      轴环
3      轴圈套
4      止推环
5      轴承座
6      弹簧件
7      轴承环
8      销钉
9      支承结构
10     壳体

Claims (8)

1.一种用于吸收轴(1)的高的轴向负荷的止推轴承，所述止推轴承具有：
1.1轴承环(7)，所述轴承环具有用于穿过所述轴(1)的中心孔并且支撑在固定的底座(9)上；
1.2多个安装在所述轴承环(7)上的、由弹性材料制成的弹簧件(6)；
1.3负荷传递装置(3)，用于将负荷从所述轴(1)传递到所述弹簧件(6)上；
其特征在于：
1.4所述弹簧件(6)是弹性体，其按照拼图的方式形状配合地彼此接合和/或彼此嵌入；
1.5所述弹簧件(6)的轮廓这样来设计，即至少从一个特定的负荷状态开始，在彼此邻接的弹簧件(6)之间不留间隙。
2.根据权利要求1所述的止推轴承，其特征在于，所述弹簧件(6)彼此平行地布置。
3.根据权利要求1或2所述的止推轴承，其特征在于，所述弹簧件(6)在负荷作用的方向上具有六角形的、矩形的或三角形的轮廓。
4.根据权利要求1或2所述的止推轴承，其特征在于，所述弹簧件(6)成组地布置并分别被轴承座(5)覆盖。
5.根据权利要求3所述的止推轴承，其特征在于，所述弹簧件(6)成组地布置并分别被轴承座(5)覆盖。
6.根据权利要求4所述的止推轴承，其特征在于，所述负荷传递装置包括轴圈套(3)，所述轴圈套一方面支撑轴环(2)，所述轴环围绕所述轴(1)并与所述轴固定连接，并且所述轴圈套自身又支撑在止推环(4)上，所述止推环与所述轴同中心地布置并且所述止推环自身又支撑在所述轴承座(5)上。
7.根据权利要求5所述的止推轴承，其特征在于，所述负荷传递装置包括轴圈套(3)，所述轴圈套一方面支撑轴环(2)，所述轴环围绕所述轴(1)并与所述轴固定连接，并且所述轴圈套自身又支撑在止推环(4)上，所述止推环与所述轴同中心地布置并且所述止推环自身又支撑在所述轴承座(5)上。
8.一种用于制造应用在根据权利要求1至7中任一项所述的止推轴承中的弹簧件(6)的方法，其特征在于，所述弹簧件(6)通过由弹性材料制成的板冲压制成。
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