DE102012211860B4 - Safety bearing for highly loaded magnetic bearings of rotating machinery - Google Patents

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Abstract

Strömungsmaschine (100), aufweisend ein Gehäuse (101), eine relativ zu dem Gehäuse (101) um eine Wellendrehachse (103) drehbar gelagerte Welle (102), eine erste Stützrolle (110) mit einer ersten Drehachse (111), wobei die erste Stützrolle (110) beabstandet zu der Welle (102) angeordnet ist, und wobei die erste Stützrolle (110) ferner derart angeordnet ist, dass bei einer Verschiebung der Welle (102) eine kraftübertragende Kopplung zwischen der ersten Stützrolle (110) und der Welle (102) erzeugbar ist und sich bei einer Drehung der Welle (102) die erste Stützrolle (110) um die erste Drehachse (111) dreht, und eine Antriebseinheit (205) zum Antreiben der ersten Stützrolle (110).Fluid flow machine (100), comprising a housing (101), a shaft (102) rotatably mounted relative to the housing (101) about a shaft rotation axis (103), a first support roller (110) with a first rotation axis (111), the first Support roller (110) is arranged at a distance from the shaft (102), and wherein the first support roller (110) is further arranged such that when the shaft (102) is displaced, a force-transmitting coupling between the first support roller (110) and the shaft ( 102) can be generated and when the shaft (102) rotates, the first support roller (110) rotates about the first axis of rotation (111), and a drive unit (205) for driving the first support roller (110).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Strömungsmaschine.The present invention relates to a turbomachine and a method for operating a turbomachine.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

In Strömungsmaschinen, wie beispielsweise in einem Turboverdichter oder in einer Turbine, werden auf einer drehbaren Welle Rotorblätter angeordnet, welche von einem Strömungsmedium angeströmt werden. Die Welle einer Strömungsmaschine wird mit Axial- und Radiallagern in einem Lagergehäuse der Strömungsmaschine drehbar gelagert.In turbomachines, such as in a turbocompressor or in a turbine rotor blades are arranged on a rotatable shaft, which are flowed through by a flow medium. The shaft of a turbomachine is rotatably mounted with axial and radial bearings in a bearing housing of the turbomachine.

Zur Lagerung der Welle in dem Lagergehäuse werden in herkömmlichen Lagern beispielsweise Gleitlager eingesetzt. Ferner werden Magnetlager eingesetzt, mit welchen eine reibungslose drehbare Lagerung der Welle möglich ist. Aufgrund von Magnetkräften wird die Welle dabei in einer vorbestimmten axialen und/oder radialen Position drehbar gelagert. Magnetlager können als passive Magnetlager ausgebildet werden. Bei passiven Magnetlagern werden beispielsweise diamagnetische Materialien verwendet. Bei aktiven Magnetlagern wird die Lagerkraft durch einstellbare Elektromagneten erzeugt. Die Elektromagneten können gesteuert werden, um eine gewünschte Magnetkraft zu erzeugen, die die Welle in einer vorbestimmten radialen und/oder axialen Position halten.To support the shaft in the bearing housing, bearings, for example, are used in conventional bearings. Furthermore, magnetic bearings are used with which a smooth rotatable mounting of the shaft is possible. Due to magnetic forces, the shaft is thereby rotatably mounted in a predetermined axial and / or radial position. Magnetic bearings can be designed as passive magnetic bearings. In passive magnetic bearings, for example, diamagnetic materials are used. With active magnetic bearings, the bearing force is generated by adjustable electromagnets. The electromagnets may be controlled to produce a desired magnetic force that holds the shaft in a predetermined radial and / or axial position.

Bei aktiven Axialmagnetlagern weist die Welle eine Axiallagerscheibe auf, welche zwischen zwei Statorelementen, welche an dem Lagergehäuse befestigt sind, drehbar in einer vorbestimmten Position gehalten wird. Die Axiallagerscheibe wird üblicherweise integral bereits bei Herstellung der Welle ausgebildet. So wird beispielsweise die Axiallagerscheibe mittels Drehens oder Fräsens aus dem Grundkörper der Welle gedreht. Alternativ kann die Axiallagerscheibe auch auf der Welle montiert werden.In active axial magnetic bearings, the shaft has a thrust washer, which is rotatably held in a predetermined position between two stator elements which are fixed to the bearing housing. The thrust washer is usually integrally formed already during manufacture of the shaft. Thus, for example, the axial bearing disk is rotated by means of turning or milling from the main body of the shaft. Alternatively, the thrust washer can also be mounted on the shaft.

Bei aktiven Radialmagnetlagern wird die Welle durch die Lagerstellen ringförmig (zumindest teilweise) umschließende Magnetlager gelagert.In active radial magnetic bearings, the shaft is supported by the bearings annular (at least partially) enclosing magnetic bearings.

Die Statorelemente eines aktiven Magnetlagers weisen Spulen auf, um die elektromagnetischen Kräfte zu erzeugen. Um den elektromagnetischen Fluss möglichst wenig zu stören, sollen die Statorelemente möglichst keine axialen Teilflächen aufweisen. Die Statorelemente bilden dann jeweils einen geschlossenen Statorring. Zwischen zwei solcher Statorringe befindet sich im montierten Zustand der Welle die Axiallagerscheibe.The stator elements of an active magnetic bearing have coils to generate the electromagnetic forces. In order to disturb the electromagnetic flow as little as possible, the stator should have as possible no axial faces. The stator elements then each form a closed stator ring. Between two such stator rings is in the mounted state of the shaft, the thrust washer.

Alternativ zu den magnetgelagerten Wellen können Rotoren von großen Maschinen, wie zum Beispiel Dampf- und Gasturbinen, Generatoren oder Prozessgasverdichter, mittels Gleitlagern gelagert werden. Dabei kommt ein tragender Schmierfilm zwischen den stehenden und sich bewegenden Teilen der Lager zum Einsatz.As an alternative to the magnetically levitated shafts, rotors of large machines, such as, for example, steam and gas turbines, generators or process gas compressors, can be mounted by means of slide bearings. A load-bearing lubricating film is used between the stationary and moving parts of the bearings.

Aufgrund der hiermit verbundenen Verlustleistung, welche durch die Reibung im Schmierfilm und die benötigte Pumpleistung für die Bereitstellung des Schmiermediums entsteht, werden verlustärmere Lagerungstechniken bevorzugt, wie beispielsweise die oben beschriebenen Magnetlagerungen. Der Vorteil von Magnetlagerungen ist der, dass diese weitestgehend ohne Schmieröl betrieben werden können. Magnetlagerungen können beispielsweise für kleinere Rotorlasten, zum Beispiel bis zu zwei Tonnen, erfolgreich eingesetzt werden. Für große Rotorlasten und für hohe Umfangsgeschwindigkeiten, wie sie bei den oben genannten Strömungsmaschinen typischerweise auftreten, ist allerdings die Bereitstellung zuverlässiger Fanglager notwendig.Due to the associated power loss, which is caused by the friction in the lubricating film and the required pump power for the provision of the lubricating medium, lower-loss storage techniques are preferred, such as the magnetic bearings described above. The advantage of magnetic bearings is that they can be operated as far as possible without lubricating oil. Magnetic bearings can be successfully used, for example, for smaller rotor loads, for example up to two tons. However, for large rotor loads and for high peripheral speeds, as typically occur in the above-mentioned turbomachines, the provision of reliable backup bearings is necessary.

Ein Fanglager fängt den Rotor bei einem Ausfall der Magnetlagerung auf, sodass die Welle auslaufen kann. Bestehende Fanglagerlösungen bieten eine begrenzte Tragfähigkeit oder Verschleißbeständigkeit an, da der Rotor bei Ausfall der Magnetlagerung in das Fanglager fällt und im Wesentlichen ohne Schmierung in einem Gleitlager als Fanglager ausläuft. Die dabei auftretenden Reiblasten verlangen eine schnelle Verzögerung der Rotoren und begrenzen die Einsetzbarkeit der Magnetlager.A backup bearing catches the rotor in the event of a magnetic bearing failure, causing the shaft to leak. Existing retainer bearing solutions offer a limited load capacity or wear resistance, since the rotor falls into the backup bearing in the event of failure of the magnetic bearing and runs out as a backup bearing substantially without lubrication in a plain bearing. The occurring friction loads require a fast deceleration of the rotors and limit the usability of the magnetic bearings.

US 5,752,774 A offenbart eine Hilfslagerung für einen Rotor, beispielsweise für einen Rotor einer Gasturbine. Eine Vielzahl an Hilfsrollen sind mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet zu dem Rotor befestigt. Im Falle beispielsweise einer ruckartigen Verschiebung des Rotors verringert sich der Abstand, so dass ein Kontakt zwischen dem Rotor und zumindest einer der Hilfsrollen entsteht. US 5,752,774 A discloses an auxiliary bearing for a rotor, for example for a rotor of a gas turbine. A plurality of auxiliary rollers are mounted at a predetermined distance apart from the rotor. In the case of, for example, a jerky displacement of the rotor, the distance decreases, so that a contact between the rotor and at least one of the auxiliary rollers is formed.

DE 27 17 835 A1 offenbart eine Schutzvorrichtung für ein sich drehendes Bauteil. Eine Welle wird mit einem Lager gelagert. Ein Gleitmetallausguss ist zwischen der Welle und dem Lager befestigt. Das Lager weist einen Halbring auf, auf dem Kugel- oder Rollenlager angeordnet sind, deren Achsen parallel zu der Welle sind. Nach Absenken der Welle um einen bestimmten Wert liegt die Welle auf dem Kugel- oder Rollenlager auf, so dass Notlaufeigenschaften bereitgestellt sind. DE 27 17 835 A1 discloses a protective device for a rotating component. A shaft is stored with a bearing. A Gleitmetallausguss is attached between the shaft and the bearing. The bearing has a half-ring, are arranged on the ball or roller bearings whose axes are parallel to the shaft. After lowering the shaft by a certain value, the shaft rests on the ball or roller bearings, so that emergency running properties are provided.

Bei einer Ausbildung des Fanglagers als Wälzlager, welches die Welle umgibt, muss das Wälzlager einen großen Wellendurchmesser aufweisen. Wälzlager mit einem solch großen Wellendurchmesser sind jedoch nicht für die erforderlichen Drehzahlen und Traglasten verfügbar.In a design of the backup bearing as a rolling bearing, which surrounds the shaft, the rolling bearing must have a large shaft diameter. Rolling bearing with such a large However, shaft diameters are not available for the required speeds and payloads.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine stabile Fanglageranordnung einer Welle für eine Strömungsmaschine bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide a stable bearing arrangement of a shaft for a turbomachine.

Die Aufgabe wird mit einer Strömungsmaschine und mit einem Verfahren zum Betreiben der Strömungsmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.The object is achieved with a turbomachine and with a method for operating the turbomachine according to the independent claims.

Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Strömungsmaschine beschrieben. Die Strömungsmaschine weist ein Gehäuse, eine relativ zu dem Gehäuse um eine Wellendrehachse drehbar gelagerte Welle und eine erste Stützrolle mit einer ersten Drehachse auf. Die Stützrolle ist beabstandet zu der Welle angeordnet. Die erste Stützrolle ist ferner derart angeordnet, dass bei einer Verschiebung der Welle, zum Beispiel bei einer axialen und/oder einer radialen Verschiebung der Welle, eine kraftübertragende Kopplung zwischen der ersten Stützrolle (insbesondere zwischen einer Abrolloberfläche der Stützrolle) und der Welle (insbesondere der Wellenoberfläche) erzeugbar ist und sich bei einer Drehung der Welle (zumindest während der kraftübertragenden Kopplung) die Stützrolle um die erste Drehachse dreht.According to a first aspect of the present invention, a turbomachine is described. The turbomachine has a housing, a shaft rotatably mounted relative to the housing about a shaft rotation axis, and a first support roller having a first axis of rotation. The support roller is spaced from the shaft. The first support roller is further arranged such that during a displacement of the shaft, for example in an axial and / or radial displacement of the shaft, a force-transmitting coupling between the first support roller (in particular between a Abrolloberfläche the support roller) and the shaft (in particular Shaft surface) is generated and upon rotation of the shaft (at least during the force-transmitting coupling), the support roller rotates about the first axis of rotation.

Die Strömungsmaschine weist ferner eine Antriebseinheit zum Antreiben der ersten Stützrolle auf. Die Antriebseinheit treibt die erste Stützrolle auch im Normalbetrieb der Strömungswelle an, wenn beispielsweise kein Kontakt mit der rotierenden Welle besteht. Die Antriebseinheit kann beispielsweise über einen Riemen mit der Stützrolle gekoppelt sein, um einen Riemenantrieb umzusetzen. Die Antriebseinheit kann ferner einen Elektromotor aufweisen, welcher direkt oder indirekt über ein Getriebe das Drehmoment auf die Welle überträgt.The turbomachine further comprises a drive unit for driving the first support roller. The drive unit drives the first support roller in normal operation of the flow shaft, for example, if there is no contact with the rotating shaft. The drive unit may for example be coupled via a belt with the support roller to implement a belt drive. The drive unit may further comprise an electric motor, which transmits the torque to the shaft directly or indirectly via a transmission.

Als Strömungsmaschine wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung eine Fluidenergiemaschine bezeichnet, bei der die Energieübertragung zwischen Fluid und Maschine durch eine Strömung nach den Gesetzen der Fluiddynamik erfolgt. Eine Strömungsmaschine kann beispielsweise ein Turboverdichter, eine Gasturbine, eine Dampfturbine, ein Strahltriebwerk oder eine andere Turbine oder ein Verdichter in axialer oder radialer Bauart sein.In the context of the present application, the fluid flow machine is a fluid energy machine in which the energy transmission between the fluid and the machine takes place by means of a flow in accordance with the laws of fluid dynamics. A turbomachine may, for example, be a turbocompressor, a gas turbine, a steam turbine, a jet engine or another turbine or a compressor of axial or radial design.

Die Welle der Strömungsmaschine ist drehbar bezüglich des Gehäuses, insbesondere eines Lagergehäuses, der Strömungsmaschine gelagert. Die Welle der Strömungsmaschine weist die Wellendrehachse auf. Eine Richtung parallel zu der Drehachse wird als Axialrichtung der Welle definiert. Eine Richtung, welche durch den Mittelpunkt der Welle verläuft und senkrecht zu der Drehachse ausgerichtet ist, wird als Radialrichtung der Welle und der Strömungsmaschine bezeichnet.The shaft of the turbomachine is rotatable with respect to the housing, in particular a bearing housing, the turbomachine mounted. The shaft of the turbomachine has the shaft rotation axis. A direction parallel to the axis of rotation is defined as the axial direction of the shaft. A direction which passes through the center of the shaft and is oriented perpendicular to the axis of rotation is referred to as the radial direction of the shaft and the turbomachine.

Die erste Stützrolle ist drehbar, beispielsweise mittels eines Wälzlagers, an dem Gehäuse gelagert. Die erste Stützrolle kann eine zylindrische Form aufweisen, wobei die erste Stützrolle an ihren jeweiligen Endbereichen mittels eines Gleitlagers oder eines Wälzlagers an dem Gehäuse gelagert ist. In einem Zentralbereich zwischen den beiden Endbereichen kann die erste Stützrolle einen zylindrischen Bereich aufweisen, welcher einen größeren Durchmesser als die beiden Endbereiche aufweist. Die erste Stützrolle kann dabei derart an dem Gehäuse angeordnet sein, dass in dem Falle, in dem sich die Strömungsmaschine und die Welle im Normalbetrieb befinden, ein Abstand zwischen der Welle und dem Zentralbereich der ersten Stützrolle besteht. Verschiebt sich die Welle, beispielsweise aufgrund eines Defekts der Wellenlagerung, ist die erste Stützrolle derart angeordnet, dass die Welle aufgrund der Verschiebung in Kontakt mit der ersten Stützrolle kommt, sodass über diesen Berührbereich eine kraftübertragende Kopplung besteht. Die Welle liegt sozusagen auf der Stützrolle in Verschieberichtung der Welle auf. Zur Vermeidung erhöhter Kantenpressungen kann die Stützrolle eine ballige Form im Kontaktbereich mit der Welle aufweisen. Die Stützrolle weist sozusagen einen zylindrischen Abrollbereich auf, wobei die Mantelfläche des zylindrischen Abrollbereichs ballig ausgebildet ist. Aufgrund der balligen, gewölbten Mantelfläche werden an den axialen Enden der Mantelfläche die Kantenbereiche leicht bzgl. der Welle zurückgenommen und somit bei Kontakt der Stützrolle mit der Welle eine Kantenpressung zwischen den axialen Enden der Stützrolle und Welle vermieden.The first support roller is rotatable, for example by means of a rolling bearing, mounted on the housing. The first support roller may have a cylindrical shape, wherein the first support roller is mounted at its respective end portions by means of a sliding bearing or a rolling bearing on the housing. In a central region between the two end regions, the first support roller may have a cylindrical region which has a larger diameter than the two end regions. The first support roller can be arranged on the housing such that in the case in which the turbomachine and the shaft are in normal operation, there is a distance between the shaft and the central region of the first support roller. Shifts the shaft, for example, due to a defect of the shaft bearing, the first support roller is arranged such that the shaft comes into contact with the first support roller due to the displacement, so there is a force-transmitting coupling over this contact area. The shaft is as it were on the support roller in the direction of the shaft. To avoid increased edge pressures, the support roller may have a spherical shape in the contact area with the shaft. The support roller has, as it were, a cylindrical rolling region, wherein the lateral surface of the cylindrical rolling region is crowned. Due to the convex, curved lateral surface, the edge regions are slightly retracted with respect to the shaft at the axial ends of the lateral surface, thus avoiding edge contact between the axial ends of the support roller and shaft upon contact of the support roller with the shaft.

An den Kontaktbereichen der Stützrollen mit der Welle können auf der Welle aufgeschrumpfte Lagerbuchsen vorgesehen werden.At the contact areas of the support rollers with the shaft shrunk bearing bushes can be provided on the shaft.

Die erste Stützrolle ist beispielsweise aus Hartgummi oder aus einem Metall wie Messing bzw. Stahl gefertigt. Beispielsweise ist die erste Stützrolle aus einem metallischen Körper gefertigt, wobei die Berührflächen mit der Welle mit einem weichen Überzug z. B. aus Gummi oder einem Hartkunststoff überdeckt sind. Insbesondere ist das Material der ersten Stützrolle im Berührbereich mit der Welle weicher bzw. duktiler als das entsprechende Material der Welle.The first support roller is made for example of hard rubber or a metal such as brass or steel. For example, the first support roller is made of a metallic body, wherein the contact surfaces with the shaft with a soft coating z. B. made of rubber or a hard plastic are covered. In particular, the material of the first support roller in the contact region with the shaft is softer or more ductile than the corresponding material of the shaft.

Ferner ist die erste Stützrolle derart angeordnet, dass diese bei Kontakt mit der Welle um ihre erste Drehachse rotiert. Die erste Drehachse ist dabei derart ausgerichtet, dass die erste Stützrolle relativ zu der Welle derart rotiert, dass im Berührbereich zwischen der Welle und der ersten Stützrolle keine Reib- bzw. Gleitverbindung sondern eine abrollende Verbindung mit einer geringen Abrollreibung besteht.Further, the first support roller is arranged such that it rotates on contact with the shaft about its first axis of rotation. The first axis of rotation is oriented such that the first support roller rotates relative to the shaft in such a way that in the contact region between the shaft and the first support roller no friction or sliding connection but a rolling connection with a low rolling friction exists.

Der Durchmesser der ersten Stützrolle, und insbesondere der Durchmesser des zentralen zylindrischen Bereichs der ersten Stützrolle, ist kleiner als der Durchmesser der Welle. Somit ist auch ein Lagerzapfendurchmesser der ersten Stützrolle, welcher beispielsweise wälzgelagert am Gehäuse gelagert ist, kleiner als ein entsprechendes Wellenlager bzw. ein entsprechender Wellenlagerzapfendurchmesser der Welle, mit welchem die Welle an dem Gehäuse drehbar gelagert ist. Da der Lagerzapfendurchmesser der ersten Stützrolle kleiner ist als der der Welle, kann die erste Stützrolle, zum Beispiel bei Einsatz eines Wälzlagers, eine hohe Drehzahl einschließlich einer ausreichende Tragfähigkeit aufweisen.The diameter of the first support roller, and in particular the diameter of the central cylindrical portion of the first support roller, is smaller than the diameter of the shaft. Thus, a bearing journal diameter of the first support roller, which is for example mounted roller bearings on the housing, smaller than a corresponding shaft bearing or a corresponding shaft journal diameter of the shaft, with which the shaft is rotatably mounted on the housing. Since the bearing journal diameter of the first support roller is smaller than that of the shaft, the first support roller, for example, when using a rolling bearing, a high speed including a sufficient load capacity.

Um die zu übertragenden Kräfte von der Welle auf ein erfindungsgemäßes Fanglager besser zu verteilen, können neben der ersten Stützrolle eine Vielzahl von weiteren Stützrollen, wie beispielsweise die weiter unten beschriebenen zweiten und dritten Stützrollen, angeordnet werden. Somit werden die übertragenen Kräfte aufgeteilt und auf die entsprechenden Stützrollen auf einem zulässigen Niveau gehalten, da die Kräfte auf mehrere Stützrollen verteilt sind.In order to better distribute the forces to be transmitted from the shaft to a catch bearing according to the invention, in addition to the first support roller, a plurality of further support rollers, such as the second and third support rollers described below, are arranged. Thus, the transmitted forces are split and maintained at the appropriate support rollers at an acceptable level, since the forces are distributed over several support rollers.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die erste Stützrolle derart angeordnet, dass die erste Drehachse parallel zu der Wellendrehachse ist. Die erste Stützrolle ist derart angeordnet, dass bei einer Verschiebung der Welle entlang der Schwerkraftrichtung die kraftübertragende Kopplung zwischen der ersten Stützrolle und der Welle erzeugbar ist. Die erste Stützrolle ist beispielsweise unter der Welle angeordnet, wobei die erste Drehachse parallel zu der Wellendrehachse ausgerichtet ist. Fällt die Welle beispielsweise aufgrund eines Defekts der Wellenlagerung auf die erste Stützrolle, so dreht die Welle zusammen mit der ersten Stützrolle. Aufgrund der Drehung der ersten Stützrolle um die erste Drehachse und der Drehung der Welle um die Wellendrehachse kommt es zu einem Abrollen der Welle auf der ersten Stützrolle. Reibungskräfte werden reduziert, da die erste Stützrolle und die Welle sozusagen dieselben Umfangsgeschwindigkeiten an ihrem Berührpunkt bzw. Berührbereich aufweisen. Da die erste Stützrolle unter der Welle angeordnet ist, kann die erste Stützrolle die Gewichtskraft der Welle aufnehmen und die Welle tragen. Somit wird äußerst schonend die Welle aufgefangen, ohne dass Verspannungen oder Abrieb in den Berührbereich der Welle und der ersten Stützrolle verursacht werden. Ein Defekt der Welle aufgrund des Abwurfes auf das Fanglager bzw. die erste Stützrolle kann somit reduziert werden.According to a further exemplary embodiment, the first support roller is arranged such that the first rotation axis is parallel to the shaft rotation axis. The first support roller is arranged such that upon displacement of the shaft along the direction of gravity, the force-transmitting coupling between the first support roller and the shaft can be generated. The first support roller is arranged for example under the shaft, wherein the first axis of rotation is aligned parallel to the shaft rotation axis. For example, if the shaft falls on the first support roller due to a shaft bearing failure, the shaft rotates together with the first support roller. Due to the rotation of the first support roller about the first rotation axis and the rotation of the shaft about the shaft rotation axis, the shaft rolls on the first support roller. Frictional forces are reduced because the first support roller and the shaft have, so to speak, the same peripheral speeds at their contact point or contact area. Since the first support roller is disposed below the shaft, the first support roller can absorb the weight of the shaft and carry the shaft. Thus, the shaft is very gently collected without causing tension or abrasion in the contact area of the shaft and the first support roller. A defect of the shaft due to the dropping on the fishing camp or the first support roller can thus be reduced.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Welle einen Wellenabsatz mit einer Fläche auf, deren Normale parallel zur Wellendrehachse ausgerichtet ist. Die erste Stützrolle weist eine Kontaktfläche auf, welche im Wesentlichen komplementär zu der Fläche ist. Die erste Stützrolle ist ferner derart angeordnet, dass bei einer axialen Verschiebung der Welle entlang der Wellendrehachse eine weitere kraftübertragende Kopplung zwischen der Kontaktfläche und der Fläche der Welle erzeugbar ist.According to a further exemplary embodiment, the shaft has a shaft shoulder with a surface whose normal is aligned parallel to the shaft rotation axis. The first support roller has a contact surface which is substantially complementary to the surface. The first support roller is further arranged such that upon an axial displacement of the shaft along the shaft rotation axis, a further force-transmitting coupling between the contact surface and the surface of the shaft can be generated.

Mit dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann eine Welle aufgefangen werden, welche aufgrund eines Lagerdefekts entlang der axialen Richtung verschoben wird. Die erste Drehachse der ersten Stützfläche kann dabei beispielsweise parallel oder orthogonal und beabstandet zu der Wellendrehachse ausgerichtet sein.With the embodiment described above, a shaft can be caught, which is displaced along the axial direction due to a bearing defect. The first axis of rotation of the first support surface may be oriented, for example, parallel or orthogonal and spaced from the shaft axis of rotation.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Welle einen weiteren Wellenabsatz mit einer weiteren Fläche auf, deren Normale einen Winkel zu der Wellendrehachse aufweist. Die erste Stützrolle weist eine weitere Kontaktfläche auf, welche komplementär zu der weiteren Fläche ist. Die erste Stützrolle ist derart angeordnet, dass bei der Verschiebung der Welle eine weitere kraftübertragende Kopplung zwischen der weiteren Kontaktfläche und der weiteren Fläche der Welle erzeugbar ist.According to a further exemplary embodiment, the shaft has a further shaft shoulder with a further surface whose normal has an angle to the shaft rotation axis. The first support roller has a further contact surface which is complementary to the further surface. The first support roller is arranged such that upon displacement of the shaft, a further force-transmitting coupling between the further contact surface and the further surface of the shaft can be generated.

Der Winkel kann beispielsweise einen Bereich zwischen 0° und 90°, insbesondere ungefähr 45°, aufweisen. Der weitere Wellenabsatz kann beispielsweise eine konusförmige Form aufweisen, sodass die weitere Fläche entlang eines axialen Verlaufs einen Abstand zur Wellendrehachse vergrößert oder verkleinert. Die weitere Kontaktfläche der ersten Stützrolle ist komplementär zu der weiteren Fläche der Welle ausgebildet.The angle may, for example, have a range between 0 ° and 90 °, in particular approximately 45 °. The further shaft shoulder may, for example, have a cone-shaped form, so that the further surface along an axial course increases or decreases a distance from the shaft rotation axis. The further contact surface of the first support roller is formed complementary to the further surface of the shaft.

Die weitere Fläche und die weiteren Kontaktflächen sind insbesondere komplementär zueinander ausgebildete Rotationsflächen, wobei sich diese in einem Berührbereich berühren, um eine kraftübertragende Kopplung zu ermöglichen. Insbesondere kann die erste Drehachse der ersten Stützrolle einen Winkel zu der Wellendrehachse aufweisen. Beispielsweise kann die erste Drehachse nicht parallel sondern z. B. orthogonal zur Wellendrehachse ausgebildet sein. Insbesondere weist die erste Drehachse und die Wellendrehachse einen Schnittpunkt auf. Die erste Stützrolle und die Welle bilden bei Kontakt über die konusförmigen Flächen sozusagen eine Art Kegelradgetriebe aus, wobei die kleinere erste Stützrolle als Ritzel und die größere Welle als Tellerrad verstanden werden kann.The further surface and the further contact surfaces are in particular complementary to each other formed rotational surfaces, wherein these touch in a contact area to allow a force-transmitting coupling. In particular, the first axis of rotation of the first support roller may have an angle to the shaft axis of rotation. For example, the first axis of rotation is not parallel but z. B. be formed orthogonal to the shaft rotation axis. In particular, the first axis of rotation and the axis of rotation shaft has an intersection point. The first support roller and the shaft form when contacted on the cone-shaped surfaces, so to speak, a kind of bevel gear, wherein the smaller first support roller as pinion and the larger shaft can be understood as crown gear.

Da somit die erste Drehachse nicht parallel zu der Wellendrehachse ausgebildet werden muss, werden zusätzliche konstruktive Freiheiten der Lagerung des ersten Stützrads am Gehäuse geschaffen. Dies ermöglicht eine bessere und effektivere Konstruktion der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine.Since therefore the first axis of rotation does not have to be formed parallel to the axis of rotation of the shaft, additional design freedom of storage of the first support wheel on the housing created. This allows a better and more effective construction of the turbomachine according to the invention.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die erste Stützrolle ein Wälzlager auf. Mittels des Wälzlagers wird die Stützrolle an dem Gehäuse gelagert.According to a further exemplary embodiment, the first support roller on a rolling bearing. By means of the rolling bearing, the support roller is mounted on the housing.

Ein Wälzlager ist beispielsweise ein Kugellager oder ein Schrägkugellager. Ein Wälzlager weist im Allgemeinen einen Innenring sowie einen Außenring auf, welche durch rollende Körper getrennt sind. Der Außenring kann beispielsweise am Gehäuse gelagert sein und der Innenring an dem Lagerzapfen der ersten Stützrolle. Zwischen dem Innenring, dem Außenring und dem Wälzkörper (Rolle, Tonne) treten hauptsächlich Rollreibungen auf.A rolling bearing is for example a ball bearing or an angular contact ball bearing. A rolling bearing generally has an inner ring and an outer ring which are separated by rolling bodies. The outer ring may for example be mounted on the housing and the inner ring on the bearing journal of the first support roller. Between the inner ring, the outer ring and the rolling element (roll, barrel) occur mainly rolling friction.

Als Wälzlager können schnell laufende Lagertypen eingesetzt werden, um die auftretenden Drehzahlen schadlos zu ertragen. Die Wälzlager können beispielsweise als Spindellager (Schrägkugellager) ausgebildet sein. Für hohe Belastungen ist eine paarweise Anordnung von Wälzlagern zur Lagerung der ersten Stützrolle hilfreich.As a rolling bearing fast running bearing types can be used to withstand the occurring speeds harmless. The bearings can be formed, for example, as a spindle bearing (angular contact ball bearings). For high loads, a paired arrangement of rolling bearings for supporting the first support roller is helpful.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Strömungsmaschine eine Schmiermitteleinrichtung auf. Die Schmiermitteleinrichtung ist mit dem Wälzlager derart gekoppelt, dass eine Schmierung des Wälzlagers mit einem Schmiermittel generierbar ist. Beispielsweise kann eine Tauchschmierung oder eine Ölnebelschmierung mittels der Schmiermitteleinrichtung umgesetzt werden, um eine ausreichende Schmierung für das Wälzlager bereitzustellen.According to a further exemplary embodiment, the turbomachine has a lubricant device. The lubricant device is coupled to the rolling bearing such that lubrication of the rolling bearing can be generated with a lubricant. For example, splash lubrication or oil mist lubrication may be implemented by means of the lubricant device to provide sufficient lubrication for the rolling bearing.

Die Antriebseinheit kann ferner aerodynamische Flächen, wie beispielsweise Flügel bzw. Spoiler aufweisen. Die aerodynamischen Flächen können nahe an der Welle angeordnet sein, sodass aufgrund einer Schleppströmung, welche durch Rotation der Welle entsteht, angetrieben werden und dadurch die erste Stützrolle in Rotation bringen. Somit wird mit anderen Worten ein Strömungsantrieb für die erste Stützrolle mittels der Antriebseinheit bereitgestellt.The drive unit may also have aerodynamic surfaces, such as wings or spoilers. The aerodynamic surfaces may be located close to the shaft so as to be driven by a drag flow created by rotation of the shaft, thereby rotating the first support roller. Thus, in other words, a flow drive for the first support roller is provided by means of the drive unit.

Die wälzgelagerten Stützrollen können im normalen Betrieb (also bei ordnungsgemäßer Funktion der Wellenlager) mit einer gewissen Drehzahl mitlaufen, um ein Festsetzen der Stützrollen bei längerem Stillstand zu vermeiden. Zudem wird bei Abwurf der Welle eine schlagartige Beschleunigung aus dem Stillstand der Stützrollen vermieden.In normal operation (ie with proper functioning of the shaft bearings), the roller-supported support rollers can run at a certain speed in order to prevent the support rollers from becoming stuck during a long standstill. In addition, a sudden acceleration from the standstill of the support rollers is avoided when the shaft is dropped.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Antriebseinheit derart ausgebildet, dass bei Bestehen der kraftübertragenden Kopplung der ersten Stützrolle mit der Welle die Welle mittels der ersten Stützrolle antreibbar ist. Beispielsweise kann die Antriebseinheit ausreichend stark ausgelegt sein, um ein Drehmoment auf die Welle zu übertragen und die Welle somit anzutreiben. Bei einem Defekt der Wellenlagerung und bei daraus resultierendem Aufliegen der Welle auf der ersten Stützrolle kann aufgrund der Antriebseinheit dennoch eine Rotation der Welle ermöglicht werden. Somit kann sozusagen ein Notbetrieb der Strömungsmaschine aufrechterhalten werden, da die Welle durch die erste Stützrolle angetrieben wird.According to a further exemplary embodiment, the drive unit is designed such that when passing the force-transmitting coupling of the first support roller with the shaft, the shaft can be driven by means of the first support roller. For example, the drive unit may be designed sufficiently strong to transmit a torque to the shaft and thus drive the shaft. In case of a defect of the shaft bearing and the resulting resting of the shaft on the first support roller, rotation of the shaft can still be made possible due to the drive unit. Thus, as it were an emergency operation of the turbomachine can be maintained, since the shaft is driven by the first support roller.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Strömungsmaschine eine Bremseinrichtung auf, welche ausgebildet ist, die erste Stützrolle zu bremsen. Die Bremseinrichtung kann beispielsweise eine Scheibenbremse aufweisen, um die Rotation der Stützrolle zu bremsen. Ferner kann die Bremseinrichtung in der Antriebseinheit integriert sein, sodass beispielsweise mittels einer Motorbremsung eine Bremswirkung erzielt wird.According to a further exemplary embodiment, the turbomachine has a braking device which is designed to brake the first support roller. The brake device may, for example, have a disk brake in order to brake the rotation of the support roller. Furthermore, the braking device can be integrated in the drive unit, so that, for example, by means of an engine braking a braking effect is achieved.

Die Stützrollen können zur Begrenzung der Wellenauslaufzeit nach Abwurf der Welle optional mit der Bremseinrichtung ausgestattet werden, wobei die Bremseinrichtung mechanisch oder elektrisch wirkend ausgebildet sein kann.The support rollers can be optionally equipped with the braking device to limit the wave outflow time after the shaft is dropped, wherein the braking device can be formed mechanically or electrically acting.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Strömungsmaschine eine zweite Stützrolle mit einer zweiten Drehachse auf. Die zweite Stützrolle ist beabstandet zu der Welle angeordnet. Die zweite Stützrolle ist ferner derart angeordnet, dass bei der Verschiebung der Welle eine kraftübertragende Kopplung zwischen der ersten Stützrolle, der zweiten Stützrolle und der Welle erzeugbar ist und sich bei Drehung der Welle die erste Stützrolle um die erste Drehachse dreht und sich die zweite Stützrolle um die zweite Drehachse dreht.According to a further exemplary embodiment, the turbomachine has a second support roller with a second axis of rotation. The second support roller is spaced from the shaft. The second support roller is further arranged such that upon displacement of the shaft, a force-transmitting coupling between the first support roller, the second support roller and the shaft is generated and rotates upon rotation of the shaft, the first support roller about the first axis of rotation and the second support roller to the second axis of rotation rotates.

Die zweite Stützrolle kann entsprechend der ersten Stützrolle ausgebildet sein und dieselben oben, für die erste Stützrolle beschriebenen Merkmale und Ausführungen wie aufweisen. Beispielsweise kann die zweite Stützrolle auch wälzgelagert sein. Darüber hinaus kann die zweite Stützrolle mittels der Schmiermitteleinrichtung geschmiert werden, mittels der Antriebseinheit angetrieben werden und/oder durch die Bremseinrichtung gebremst werden.The second support roller may be formed according to the first support roller and the same as above, described for the first support roller features and embodiments. For example, the second support roller may also be roller-mounted. In addition, the second support roller can be lubricated by means of the lubricant device, be driven by means of the drive unit and / or be braked by the braking device.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die zweite Stützrolle relativ zu der ersten Stützrolle entlang der Umfangsrichtung der Welle versetzt angeordnet.According to another exemplary embodiment, the second support roller is offset relative to the first support roller along the circumferential direction of the shaft.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Strömungsmaschine eine dritte Stützrolle mit einer dritten Drehachse auf. Die dritte Stützrolle ist beabstandet zu der Welle angeordnet. Die dritte Stützrolle ist derart angeordnet, dass bei einer Verschiebung der Welle entgegen der Schwerkraftrichtung eine weitere kraftübertragende Kopplung zwischen der ersten Stützrolle und der Welle erzeugbar ist. Die dritte Stützrolle ist beispielsweise über der Welle beabstandet angeordnet. Aufgrund von Rotationen kann es zu der weiteren kraftübertragenden Kopplung zwischen der dritten Stützrolle und der Welle kommen, sodass die Welle nicht aus dem Gehäuse nach oben ausbrechen kann bzw. nicht mit dem Gehäuse in Kontakt treten kann. Mittels der dritten Stützrolle wird somit eine Zerstörung der Welle verhindert, falls die Wellenlagerung aufgrund eines Defekts versagt und die Welle nach oben hin auszubrechen droht.According to a further exemplary embodiment, the turbomachine has a third support roller with a third axis of rotation. The third support roller is spaced from the shaft. The third support roller is arranged such that upon displacement of the shaft against the direction of gravity, a further force-transmitting coupling between the first support roller and the shaft can be generated. The third support roller is arranged, for example, spaced above the shaft. Due to rotations, further force-transmitting coupling between the third support roller and the shaft may occur so that the shaft can not break up out of the housing or contact the housing. By means of the third support roller, a destruction of the shaft is thus prevented if the shaft bearing fails due to a defect and the shaft threatens to break out at the top.

Die dritte Stützrolle kann entsprechend der ersten und/oder der zweiten Stützrolle ausgebildet sein und dieselben oben, für die erste und zweite Stützrolle beschriebenen Merkmale und Ausführungen aufweisen. Beispielsweise kann die dritte Stützrolle auch wälzgelagert sein. Darüber hinaus kann die dritte Stützrolle mittels der Schmiermitteleinrichtung geschmiert werden, mittels der Antriebseinheit angetrieben werden und/oder durch die Bremseinrichtung gebremst werden.The third support roller may be formed according to the first and / or the second support roller and have the same features and designs described above, for the first and second support roller. For example, the third support roller may also be roller-mounted. In addition, the third support roller can be lubricated by means of the lubricant device, be driven by means of the drive unit and / or be braked by the braking device.

Die erste Stützrolle, die zweite Stützrolle und die dritte Stützrolle können in Umfangsrichtung der Welle gleichmäßig um die Welle verteilt am Gehäuse angeordnet sein. Die erste und die zweite Stützrolle können im Wesentlichen gemeinsam die Gewichtskraft der Welle aufnehmen. Die dritte Stützrolle, welche über der Welle positioniert ist, begrenzt eine Verschiebung der Welle nach oben. Beispielsweise können die Stützrollen um die Welle in einem 120° Winkel entlang des Wellenumfangs beabstandet sein und sozusagen auf den Positionen 4 Uhr (erste Stützrolle), 8 Uhr (zweite Stützrolle) und 12 Uhr (dritte Stützrolle) entlang des Wellenumfangs angeordnet werden. Die beiden unteren Stützrollen (erste Stützrolle und zweite Stützrolle) tragen jeweils einen Anteil der Wellengewichtskraft. Ferner ist es auch möglich, vier Stützrollen anzuordnen, welche jeweils mit symmetrischen Abständen entlang der Umfangsrichtung um die Welle angeordnet sind, zum Beispiel jeweils 90°.The first support roller, the second support roller and the third support roller can be arranged distributed in the circumferential direction of the shaft uniformly around the shaft on the housing. The first and second support rollers can substantially together accommodate the weight of the shaft. The third support roller, which is positioned over the shaft, limits upward displacement of the shaft. For example, the support rollers may be spaced around the shaft at a 120 ° angle along the circumference of the shaft and, as it were, placed at positions 4 o'clock (first support roller), 8 o'clock (second support roller), and 12 o'clock (third support roller) along the shaft circumference. The two lower support rollers (first support roller and second support roller) each contribute a portion of the shaft force. Furthermore, it is also possible to arrange four support rollers, which are each arranged at symmetrical intervals along the circumferential direction about the shaft, for example, in each case 90 °.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Strömungsmaschine eine Magnetlagerung auf. Insbesondere weist die Strömungsmaschine hierbei einen ersten Statorring zum Erzeugen einer elektromagnetischen Lagerkraft auf. Der erste Statorring weist eine erste Öffnung auf, welche größer als die Welle ist, so dass die Welle kontaktfrei zu dem ersten Statorring angeordnet ist. Der erste Statorring ist derart angeordnet, dass mittels der elektromagnetischen Lagerkraft ein konstanter axialer Abstand oder ein konstanter radialer Abstand zu der Lagerscheibe haltbar ist. Der Statorring ist beispielsweise an dem Gehäuse der Strömungsmaschine befestigt. Mittels der elektromagnetischen Lagerkraft des Statorrings wird ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Statorring und der Lagerscheibe konstant gehalten, wobei dennoch die Lagerscheibe mit der Welle rotierbar gegenüber dem ersten Statorring ist.According to a further exemplary embodiment, the turbomachine has a magnetic bearing. In particular, the turbomachine here has a first stator ring for generating an electromagnetic bearing force. The first stator ring has a first opening, which is larger than the shaft, so that the shaft is arranged without contact with the first stator ring. The first stator ring is arranged such that by means of the electromagnetic bearing force a constant axial distance or a constant radial distance to the bearing disk is durable. The stator ring is fastened, for example, to the housing of the turbomachine. By means of the electromagnetic bearing force of the stator ring, a predetermined distance between the stator ring and the bearing disk is kept constant, yet the bearing disk with the shaft is rotatable relative to the first stator ring.

Der erste Statorring weist jeweils Spulen auf, welche in Umfangsrichtung der Welle angeordnet sind. Somit kann der erste Statorring eine regelbare elektromagnetische Kraft über den Umfang um die Welle erzeugen und somit einen radialen oder axialen Abstand zwischen dem jeweiligen Statorring und der Lagerscheibe/Lagerstelle konstant halten. Somit wird eine berührungslose Lagerung der Lagerscheibe/Lagerstelle und somit der Welle ermöglicht.The first stator ring has respective coils which are arranged in the circumferential direction of the shaft. Thus, the first stator ring can generate a controllable electromagnetic force about the circumference around the shaft and thus keep a radial or axial distance between the respective stator ring and the bearing disk / bearing constant. Thus, a non-contact mounting of the bearing disk / bearing point and thus the shaft is made possible.

Mit der oben beschriebenen Erfindung wird eine Fanglagereinrichtung bereitgestellt, bei welcher die Gewichtskraft der Welle durch wälzgelagerte Stützrollen (insbesondere erste Stützrolle und zweite Stützrolle) aufgenommen wird. Aufgrund der geometrischen und kinematischen Verhältnisse der Stützrollen bezüglich der Welle können hierbei auch hohe Rotormaßen, zum Beispiel über 100 Tonnen, über die Stützrollen bzw. deren Wälzlager bzw. über Wälzlageranordnungen aufgefangen werden, wobei gleichzeitig die wälzgelagerten Stützrollen eine ausreichende Drehzahlgrenze und eine ausreichende Tragfähigkeit aufweisen.With the invention described above, a backup bearing device is provided in which the weight of the shaft is absorbed by roller-mounted support rollers (in particular first support roller and second support roller). Due to the geometrical and kinematic conditions of the support rollers with respect to the shaft, high rotor dimensions, for example over 100 tons, can be absorbed via the support rollers or their roller bearings or roller bearing arrangements, while at the same time the roller-supported support rollers have a sufficient speed limit and a sufficient load capacity ,

Im Normalbetrieb der Strömungsmaschine sind die Stützrollen derart angeordnet, dass diese einen Abstand von ungefähr 0,05 mm bis ungefähr 0,5 mm, insbesondere von ungefähr 0,1 mm – ungefähr 0,3 mm aufweisen. Somit wird ein fortwährender Lasteintrag in die entsprechenden Stützrollen verhindert.In normal operation of the turbomachine, the support rollers are arranged so that they have a distance of about 0.05 mm to about 0.5 mm, in particular from about 0.1 mm - about 0.3 mm. Thus, a continuous load entry is prevented in the corresponding support rollers.

Die Stützrollen können ferner für Zentrierungs- und Ausrichtungszwecke der Welle vorübergehend so eingestellt werden, dass der Rotor in der gewünschten Lage positioniert wird und beispielsweise mittels der Stützrollen und entsprechenden Einstellschrauben oder Passstücken zwischen den Stützrollen und der Welle gehaltert wird.The support rollers may also be temporarily adjusted for centering and alignment purposes of the shaft so that the rotor is positioned in the desired position and supported for example by means of the support rollers and corresponding adjusting screws or fitting pieces between the support rollers and the shaft.

Mit der oben beschriebenen Erfindung kann die Strömungsmaschine nahezu eine unbegrenzte Anzahl von Abwürfen der Welle, das heißt eine unbegrenzte Anzahl von Effekten der Wellenlagerung, ertragen werden. Ferner kann die Welle nach einem Abwurf bzw. nach einem Defekt der Wellenlagerung schonender aufgefangen werden, da es nicht zu einer abrupten und schnellen Abbremsung der Welle nach dem Abwurf kommt, da die Welle auf den entsprechenden Stützrollen aufliegt und langsam ausrollt. Insbesondere die wälzgelagerten Stützrollen weisen eine hohe Lebensdauer auf. Bei einer Nenndrehzahl kann die Lebensdauer der Stützrollen bis zu 1000 Betriebsstunden erreichen. Durch das sanfte Abbremsen der Welle nach dem Abwurf auf die Stützrollen ist ein natürlicher und schonend abgebremster Auslauf der Welle möglich.With the above-described invention, the turbomachine can endure almost an unlimited number of shaft drops, that is, an unlimited number of shaft bearing effects. Furthermore, the shaft can be collected gently after a drop or after a defect of the shaft bearing, since it does not come to an abrupt and rapid deceleration of the shaft after the ejection, since the shaft rests on the corresponding support rollers and slowly rolls out. In particular, the roller-bearing support rollers have a long service life. At a rated speed, the life of the support rollers can reach up to 1000 operating hours. By the gentle Braking the shaft after it has been dropped on the support rollers enables a natural and gently braked spout of the shaft.

Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.It should be noted that the embodiments described herein represent only a limited selection of possible embodiments of the invention. Thus, it is possible to suitably combine the features of individual embodiments with one another, so that for the person skilled in the art with the variants of embodiment that are explicit here, a multiplicity of different embodiments are to be regarded as obviously disclosed.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben.In the following, for further explanation and for a better understanding of the present invention, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying figures.

1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Strömungsmaschine mit einer Welle und vier Stützrollen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 shows a sectional view of a turbomachine with a shaft and four support rollers according to an exemplary embodiment of the present invention;

2 zeigt eine schematische Ansicht einer Welle und einer Stützrolle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 shows a schematic view of a shaft and a support roller according to an exemplary embodiment of the present invention;

3 zeigt eine schematische Ansicht einer Welle mit einem Wellenabsatz und einer Stützrolle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 3 shows a schematic view of a shaft with a shaft shoulder and a support roller according to an exemplary embodiment of the present invention; and

4 zeigt eine schematische Ansicht einer Welle und einer Stützrolle mit konischen Berührflächen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 shows a schematic view of a shaft and a support roller with conical contact surfaces according to an exemplary embodiment of the present invention.

Detaillierte Beschreibung von exemplarischen AusführungsformenDetailed description of exemplary embodiments

Gleiche oder ähnliche Komponenten sind in den Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.The same or similar components are provided in the figures with the same reference numerals. The illustrations in the figures are schematic and not to scale.

1 zeigt eine Strömungsmaschine 100, welche ein Gehäuse 101 und eine relativ zu dem Gehäuse 101 um eine Wellendrehachse 103 drehbar gelagerte Welle 102 aufweist. Ferner ist an dem Gehäuse 101 eine erste Stützrolle 110 mit einer ersten Drehachse 111 gelagert. Die erste Stützrolle 110 ist beabstandet zu der Welle 102 angeordnet. Der Abstand 104 kann beispielsweise ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 0,3 mm betragen. Insbesondere bei Normalbetrieb der Strömungsmaschine 100 wird der Abstand 104 eingehalten. 1 shows a turbomachine 100 which a housing 101 and one relative to the housing 101 around a shaft rotation axis 103 rotatably mounted shaft 102 having. Further, on the housing 101 a first supporting role 110 with a first axis of rotation 111 stored. The first support role 110 is spaced from the shaft 102 arranged. The distance 104 For example, it may be about 0.1 mm to about 0.3 mm. In particular, during normal operation of the turbomachine 100 becomes the distance 104 respected.

Die erste Stützrolle 110 ist ferner derart angeordnet, dass bei einer Verschiebung der Welle 102 (axial oder radial) eine kraftübertragende Kopplung zwischen der ersten Stützrolle 110 und der Welle 102 erzeugbar ist und sich bei einer Drehung der Welle 102 die erste Stützrolle 110 um die erste Drehachse 111 dreht.The first support role 110 is further arranged such that upon displacement of the shaft 102 (axial or radial) a force-transmitting coupling between the first support roller 110 and the wave 102 can be generated and with a rotation of the shaft 102 the first supporting role 110 around the first axis of rotation 111 rotates.

Neben der ersten Stützrolle 110 ist in 1 eine zweite Stützrolle 120 mit einer zweiten Drehachse 121, eine dritte Stützrolle 130 mit einer dritten Drehachse 131 und eine vierte Stützrolle 140 mit einer vierten Drehachse 141 dargestellt. Die erste Stützrolle 110 und die zweite Stützrolle 120 sind beispielsweise unterhalb der Welle 102 (bzw. an der unteren Wellenhälfte) angeordnet und die dritte Stützrolle 130 und die vierte Stützrolle 140 sind beispielsweise oberhalb der Welle 102 (bzw. an der oberen Wellenhälfte) angeordnet.Next to the first supporting role 110 is in 1 a second supporting role 120 with a second axis of rotation 121 , a third supporting role 130 with a third axis of rotation 131 and a fourth support roller 140 with a fourth axis of rotation 141 shown. The first support role 110 and the second support roller 120 are below the wave, for example 102 (or on the lower shaft half) arranged and the third support roller 130 and the fourth support role 140 are for example above the wave 102 (or on the upper shaft half) arranged.

Die Welle 102 ist beispielsweise mittels eines Magnetlagers an dem Gehäuse 101 gelagert. Bei Defekt des Magnetlagers verschiebt sich die Welle 102 entlang der Schwerkraftrichtung F, bis die Welle 102 auf der ersten Stützrolle 110 und der zweiten Stützrolle 120 aufliegt und eine kraftübertragende Kopplung der Gewichtskraft auf die erste Stützrolle 110 und die zweite Stützrolle 120 bereitgestellt wird. Die Welle 102 dreht sich um die Wellendrehachse 103 mit einer Umfangsgeschwindigkeit Vw. Bei Kontakt der Welle 102 mit der entsprechenden ersten Stützrolle 110 und der zweiten Stützrolle 120 drehen sich die entsprechenden Stützrollen 110, 120 ebenfalls mit einer Umfangsgeschwindigkeit V1 entsprechend der Umfangsgeschwindigkeit Vw der Welle 102. Die Kontaktflächen bzw. Berührflächen der Stützrollen 110, 120 rollen sozusagen an der Oberfläche der Welle 102 ab, sodass es kaum zu keinem Abrieb bzw. zu einer geringen Abrollreibung zwischen der Welle 102 und den entsprechenden Stützrollen 110, 120 kommt.The wave 102 is for example by means of a magnetic bearing on the housing 101 stored. If the magnetic bearing is defective, the shaft shifts 102 along the direction of gravity F until the shaft 102 on the first support roll 110 and the second support roller 120 rests and a force-transmitting coupling of the weight on the first support roller 110 and the second support roller 120 provided. The wave 102 turns around the shaft rotation axis 103 with a peripheral speed Vw. Upon contact of the shaft 102 with the corresponding first support roller 110 and the second support roller 120 rotate the corresponding support rollers 110 . 120 also with a peripheral speed V1 corresponding to the peripheral speed Vw of the shaft 102 , The contact surfaces or contact surfaces of the support rollers 110 . 120 roll on the surface of the shaft, so to speak 102 so that there is hardly any abrasion or a low rolling friction between the shaft 102 and the corresponding support rollers 110 . 120 comes.

Um ein schonenderes Auffangen der Welle 102 mit den entsprechenden Stützrollen 110, 120, 130, 140 bereitzustellen, können die Stützrollen 110, 120, 130, 140 auch bei beabstandeter Welle 102 mittels einer Antriebseinheit 205 auf eine vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit V1 gebracht werden.To a more gentle catching of the wave 102 with the corresponding support rollers 110 . 120 . 130 . 140 can provide the support rollers 110 . 120 . 130 . 140 even with a spaced shaft 102 by means of a drive unit 205 be brought to a predetermined rotational speed V1.

Die dritte Stützrolle 130 und die vierte Stützrolle 140 sind, wie in 1 beispielhaft dargestellt, oberhalb der Welle 102 angeordnet, sodass bei einer Verschiebung der Welle 102 nach oben, beispielsweise aufgrund von Vibrationen, eine Beabstandung der Welle 102 zu dem Gehäuse 101 schonend sichergestellt werden kann.The third supporting role 130 and the fourth support role 140 are, as in 1 exemplified, above the shaft 102 arranged so that when shifting the shaft 102 upwards, for example due to vibrations, a spacing of the shaft 102 to the housing 101 can be gently ensured.

2 zeigt eine beispielhafte Darstellung der ersten Stützrolle 110 und der Welle 102. Entsprechend der ersten Stützrolle 110, wie in 2 dargestellt, können auch die anderen Stützrollen 120, 130, 140 gelagert und ausgebildet werden. 2 shows an exemplary illustration of the first support roller 110 and the wave 102 , According to the first support role 110 , as in 2 can also represent the other support rollers 120 . 130 . 140 be stored and trained.

In 2 wird die Welle 102 dargestellt, welche um ihre Wellendrehachse 103 drehbar ist. Die erste Stützrolle 110 weist einen Abstand 104 von der Welle 102 auf. Die erste Stützrolle 110 weist eine zylindrische Form auf. Die erste Drehachse 111 ist beispielsweise parallel zu der Wellendrehachse 103 ausgerichtet. In einem Zentralbereich der ersten Stützrolle 110 ist ein zylindrischer Abwälzkörper abgebildet, welcher eine radiale Kontaktfläche 203 aufweist. Im Falle des Abwurfes der Welle 102 ist die radiale Kontaktfläche 203 in Kontakt mit einer Wellenoberfläche der Welle 102.In 2 becomes the wave 102 shown, which about their shaft rotation axis 103 is rotatable. The first support role 110 has a distance 104 from the wave 102 on. The first support role 110 has a cylindrical shape. The first axis of rotation 111 is for example parallel to the shaft rotation axis 103 aligned. In a central area of the first support roller 110 is shown a cylindrical rolling body, which has a radial contact surface 203 having. In case of dropping the shaft 102 is the radial contact surface 203 in contact with a shaft surface of the shaft 102 ,

An einem axialen Ende des zentralen Bereichs der ersten Stützrolle 110 ist ein Endbereich der ersten Stützrolle 110 mit einem kleineren Durchmesser im Vergleich zu dem Zentralbereich ausgebildet. Der Endbereich der ersten Stützrolle 110 bildet beispielsweise einen Lagerzapfen 202 aus. Auf dem Lagerzapfen 202 ist ein Wälzlager 201 angeordnet. Das Wälzlager 201 weist beispielsweise einen Innenring, welcher in Kontakt mit dem Lagerzapfen 202 ist, und einen Außenring auf, welcher an dem Gehäuse 101 befestigt ist. Das Wälzlager 201 kann mittels einer Schmiermitteleinrichtung tauchgeschmiert oder ölnebelgeschmiert werden. Ferner kann an dem Lagerzapfen 202 eine Antriebseinheit und/oder eine Bremseinheit angekoppelt werden, um die erste Stützrolle 110 in gewünschter Weise anzutreiben oder abzubremsen.At an axial end of the central portion of the first support roller 110 is an end portion of the first support roller 110 formed with a smaller diameter compared to the central area. The end region of the first support roller 110 forms, for example, a journal 202 out. On the journal 202 is a rolling bearing 201 arranged. The rolling bearing 201 For example, has an inner ring, which in contact with the journal 202 is, and an outer ring, which on the housing 101 is attached. The rolling bearing 201 can be dip-lubricated or oil mist lubricated by means of a lubricant device. Furthermore, on the journal 202 a drive unit and / or a brake unit are coupled to the first support roller 110 to drive or decelerate in the desired manner.

Ferner kann ein Lagerdeckel 204 angeordnet werden, welcher den Lagerzapfen 202 und das Wälzlager 201 einhaust. Zusammen mit entsprechenden Achsdichtungen kann ein Schmierraum bereitgestellt werden, in welchem dichtend eine Schmierung des Wälzlagers 201 bereitstellbar ist.Furthermore, a bearing cap 204 are arranged, which the journal 202 and the rolling bearing 201 encasing. Together with corresponding axle seals, a lubricating space can be provided, in which a sealing lubrication of the rolling bearing 201 is available.

Die erste Stützrolle 110 kann in Axialrichtung einseitig durch ein Wälzlager 201 gelagert werden. Zusätzlich kann, wie in 2 dargestellt, die erste Stützrolle 110 an einem zu dem Ende gegenüberliegenden weiteren Ende einen weiteren Lagerzapfen 202' aufweisen, welcher mittels eines weiteren Wälzlagers 201' an dem Gehäuse 101 gelagert wird. Das weitere Wälzlager 201' und der weitere Lagerzapfen 202' können mittels eines weiteren Deckels 204' eingehaust werden, um einen abgedichteten Schmierungsbereich bereitzustellen.The first support role 110 can in the axial direction on one side by a rolling bearing 201 be stored. In addition, as in 2 shown, the first supporting role 110 at a opposite end to the opposite end of another journal 202 ' have, which by means of another rolling bearing 201 ' on the housing 101 is stored. The further rolling bearing 201 ' and the further journal 202 ' can by means of another cover 204 ' be housed to provide a sealed lubrication area.

3 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Welle 102 einen Wellenabsatz 301 aufweist. Ferner ist schematisch die erste Stützrolle 110 dargestellt. Entsprechend der ersten Stützrolle 110, wie in 3 dargestellt, können auch die weiteren Stützrollen 120, 130, 140, welche in 3 nicht dargestellt werden, ausgebildet werden. 3 shows another exemplary embodiment of the present invention, in which the shaft 102 a shaft heel 301 having. Furthermore, schematically the first support roller 110 shown. According to the first support role 110 , as in 3 shown, also the other support rollers 120 . 130 . 140 , what a 3 not shown, are formed.

Aufgrund des Wellenabsatzes 301 weist die Welle eine Fläche mit einer Normalen parallel zu der Wellendrehachse 103 und eine Fläche mit einer Normalen radial zur Wellendrehachse 103 auf. Die erste Drehachse 111 ist parallel zu der Wellendrehachse 103 ausgebildet. Die erste Stützrolle 110 weist ferner den zentralen zylindrischen Bereich auf, wobei der zentrale zylindrische Bereich die radiale Kontaktfläche 203 und eine axiale weitere Kontaktfläche 302 aufweist. Die radiale Kontaktfläche 203 weist insbesondere eine Normale auf, welche im Kontaktbereich mit der Welle 102 senkrecht zu der Wellendrehachse 103 ausgebildet ist. Die weitere Kontaktfläche 302 weist eine Normale auf, welche im Kontaktbereich mit der Welle 102 parallel zu der Wellendrehachse 103 ausgebildet ist. Mit anderen Worten sind die Kontaktfläche 203 und die weitere Kontaktfläche 302 der ersten Stützrolle 110 zu den entsprechenden Wellenabsatzflächen korrespondierend ausgebildet.Due to the wave heel 301 the shaft has a surface with a normal parallel to the shaft axis of rotation 103 and a surface having a normal radial to the shaft axis of rotation 103 on. The first axis of rotation 111 is parallel to the shaft rotation axis 103 educated. The first support role 110 further includes the central cylindrical portion, wherein the central cylindrical portion is the radial contact surface 203 and an axial further contact surface 302 having. The radial contact surface 203 In particular, has a normal, which in the contact area with the shaft 102 perpendicular to the shaft axis of rotation 103 is trained. The further contact surface 302 has a normal which is in contact with the shaft 102 parallel to the shaft rotation axis 103 is trained. In other words, the contact surface 203 and the other contact area 302 the first support roller 110 formed corresponding to the corresponding Wellenabsatzflächen.

Bei einer Verschiebung der Welle 102 entlang der Schwerkraftrichtung F verkleinert sich der Abstand (radialer Abstand) 104, bis eine kraftübertragende Kopplung zwischen der ersten Stützrolle 110 und der Welle 102 über die radiale Kontaktfläche 203 hergestellt wird.When shifting the shaft 102 along the direction of gravity F decreases the distance (radial distance) 104 until a force-transmitting coupling between the first support roller 110 and the wave 102 over the radial contact surface 203 will be produced.

Ferner kann mit der Anordnung der ersten Stützrolle 110 in 3 ebenfalls eine axiale Verschiebung der Welle 102 entlang einer Axialrichtung 304 aufgefangen werden. Bei einer axialen Verschiebung der Welle 102 entlang der Axialrichtung 304 kommt es zu einer kraftübertragenden Kopplung zwischen der weiteren Kontaktfläche 302 und der Welle 102. Der axiale Abstand 303 verringert sich dabei bei axialer Verschiebung entlang der Axialrichtung 304 der Welle 102. Die weitere Kontaktfläche 302 ist insbesondere komplementär zu der Axialfläche (weitere Fläche) des Wellenabsatzes 301 der Welle 102 ausgebildet. Die erste Drehachse 111 ist in 3 parallel zu der Wellendrehachse 103 ausgebildet. Bei axialer Verschiebung der Welle 102 entlang der Axialrichtung 304 und bei Kontakt der weiteren Kontaktfläche 302 mit der Welle 102 rollen die Welle 102 und die erste Stützrolle 110 mit einer minimalen Reibung (Abrollreibung) zueinander ab.Furthermore, with the arrangement of the first support roller 110 in 3 also an axial displacement of the shaft 102 along an axial direction 304 be caught. With an axial displacement of the shaft 102 along the axial direction 304 There is a force-transmitting coupling between the other contact surface 302 and the wave 102 , The axial distance 303 decreases with axial displacement along the axial direction 304 the wave 102 , The further contact surface 302 is in particular complementary to the axial surface (further surface) of the shaft shoulder 301 the wave 102 educated. The first axis of rotation 111 is in 3 parallel to the shaft rotation axis 103 educated. With axial displacement of the shaft 102 along the axial direction 304 and upon contact of the further contact surface 302 with the wave 102 roll the shaft 102 and the first supporting role 110 with a minimum friction (rolling friction) to each other.

4 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform, bei welcher die erste Drehachse 111 einen Winkel (z. B. zwischen 1° und 90°) zu der Wellendrehachse 103 aufweist, wobei die erste Stützrolle 110 eine radiale und eine axiale Verschiebung der Welle 102 abfangen kann. Entsprechend der ersten Stützrolle 110, wie in 4 dargestellt, können auch die weiteren Stützrollen 120, 130, 140, welche in 4 nicht dargestellt werden, ausgebildet werden. 4 shows a further exemplary embodiment in which the first axis of rotation 111 an angle (eg between 1 ° and 90 °) to the shaft rotation axis 103 having, wherein the first support roller 110 a radial and an axial displacement of the shaft 102 can catch. According to the first support role 110 , as in 4 shown, also the other support rollers 120 . 130 . 140 , what a 4 not shown, are formed.

Der Wellenabsatz 301 der Welle 102 ist konisch ausgebildet. Eine Normale der konischen Wellenabsatzfläche des Wellenabsatzes 301 weist sozusagen einen Winkel zu der Wellendrehachse 103 auf. Der Winkel ist insbesondere zwischen ungefähr 1° und 89° ausgebildet. Entsprechend komplementär zu der konischen Wellenabsatzfläche ist die weitere Kontaktfläche 302 der ersten Stützrolle 101 ausgebildet. Die weitere Kontaktfläche 302 weist eine weitere Normale auf, welche einen weiteren Winkel zu der ersten Drehachse 111 der ersten Stützrolle 110 aufweist. Der Winkel und der weitere Winkel stimmen insbesondere überein.The shaft heel 301 the wave 102 is conical. A normal of the conical shaft shoulder surface of the shaft shoulder 301 has, so to speak, an angle to the shaft rotation axis 103 on. The angle is in particular formed between approximately 1 ° and 89 °. Correspondingly complementary to the conical shaft shoulder surface is the further contact surface 302 the first support roller 101 educated. The further contact surface 302 has another normal, which is another angle to the first axis of rotation 111 the first support roller 110 having. The angle and the further angle are in particular the same.

Bei Verschiebung der Welle 102 entlang ihrer Radialrichtung bzw. entlang der Schwerkraftrichtung F oder bei Verschiebung der Welle 102 in Axialrichtung 304 kommt es zu einem Kontakt der konischen Wellenabsatzfläche und der konischen weiteren Kontaktfläche 302 der ersten Stützrolle 110.When shifting the shaft 102 along its radial direction or along the direction of gravity F or upon displacement of the shaft 102 in the axial direction 304 There is a contact of the conical shaft shoulder surface and the conical further contact surface 302 the first support roller 110 ,

Entsprechend nach Art eines Kegelradgetriebes rollen die entsprechenden Flächen (weitere Kontaktfläche 302 und Wellenabsatzfläche) zueinander ab, sodass nur eine geringe Abrollreibung entsteht. Somit kann ein schonendes Abfangen der Welle 102 mittels der ersten Stützrolle 110 umgesetzt werden, wobei insbesondere eine Verschiebung der Welle 102 in mehrere Richtungen (radial, axial) aufgefangen werden kann.According to the type of bevel gear roll the corresponding surfaces (further contact surface 302 and shaft shoulder surface) to each other, so that only a small rolling friction arises. Thus, a gentle interception of the wave 102 by means of the first support roller 110 be implemented, in particular a shift of the shaft 102 in several directions (radial, axial) can be collected.

Vorteilhaft ist die weitere Kontaktfläche der ersten Stützrolle 110 derart ausgebildet, dass eine imaginäre Verlängerung der sich einstellenden Berührlinie im Kontaktbereich zwischen der weiteren Kontaktfläche 302 und der weiteren Fläche des Wellenabsatzes 301 durch den Achsenschnittpunkt der Wellendrehachse 103 und der ersten Drehachse 111 der ersten Stützrolle 110 verläuft. Dadurch wird ein Bohrreibungsanteil vermindert und die zulässige zu übertragende Kraft erhöht.Advantageously, the further contact surface of the first support roller 110 formed such that an imaginary extension of the self-adjusting contact line in the contact area between the further contact surface 302 and the further surface of the shaft shoulder 301 through the axis intersection of the shaft rotation axis 103 and the first axis of rotation 111 the first support roller 110 runs. As a result, a Bohrreibungsanteil is reduced and increases the allowable force to be transmitted.

Die imaginäre Verlängerung der sich einstellenden Berührlinie ist sozusagen eine Mantellinie der weiteren Kontaktfläche 302 der ersten Stützrolle 110. Die Mantellinie ist eine Linie, die auf dem Mantel eines Rotationskörpers (z. B. die kegelförmige Stützrolle 110) längs zu seiner Rotationsachse (erste Drehachse 111) verläuft, also die Verbindungsstrecken zwischen der imaginären Spitze und den (Rand-)Punkten des Grundkreises der ersten Stützrolle 110.The imaginary extension of the self-adjusting contact line is, as it were, a surface line of the further contact surface 302 the first support roller 110 , The generatrix is a line formed on the mantle of a rotating body (eg the cone-shaped support roller 110 ) along its axis of rotation (first axis of rotation 111 ) runs, that is, the connecting lines between the imaginary tip and the (edge) points of the base circle of the first support roller 110 ,

Eine erste (insbesondere kegelförmige) Stützrolle 110 kann dabei insbesondere die Welle 102 bei einer Verschiebung der Welle 102 in Axialrichtung 304 aufnehmen und eine weitere erste (insbesondere kegelförmige) Stützrolle 110 kann die Welle 102 bei einer Verschiebung der Welle 102 in Radialrichtung aufnehmen.A first (in particular conical) support roller 110 can in particular the wave 102 at a displacement of the shaft 102 in the axial direction 304 take up and another first (in particular conical) support role 110 can the wave 102 at a displacement of the shaft 102 pick up in radial direction.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass ”umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und ”eine” oder ”ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that "encompassing" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to one of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

Claims (12)

Strömungsmaschine (100), aufweisend ein Gehäuse (101), eine relativ zu dem Gehäuse (101) um eine Wellendrehachse (103) drehbar gelagerte Welle (102), eine erste Stützrolle (110) mit einer ersten Drehachse (111), wobei die erste Stützrolle (110) beabstandet zu der Welle (102) angeordnet ist, und wobei die erste Stützrolle (110) ferner derart angeordnet ist, dass bei einer Verschiebung der Welle (102) eine kraftübertragende Kopplung zwischen der ersten Stützrolle (110) und der Welle (102) erzeugbar ist und sich bei einer Drehung der Welle (102) die erste Stützrolle (110) um die erste Drehachse (111) dreht, und eine Antriebseinheit (205) zum Antreiben der ersten Stützrolle (110).Turbomachine ( 100 ), comprising a housing ( 101 ), one relative to the housing ( 101 ) about a shaft rotation axis ( 103 ) rotatably mounted shaft ( 102 ), a first supporting role ( 110 ) with a first axis of rotation ( 111 ), wherein the first support roller ( 110 ) spaced from the shaft ( 102 ), and wherein the first support roller ( 110 ) is further arranged such that upon displacement of the shaft ( 102 ) a force-transmitting coupling between the first support roller ( 110 ) and the wave ( 102 ) is generated and upon rotation of the shaft ( 102 ) the first supporting role ( 110 ) about the first axis of rotation ( 111 ), and a drive unit ( 205 ) for driving the first support roller ( 110 ). Strömungsmaschine (100) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Stützrolle (110) derart angeordnet ist, dass die erste Drehachse (111) parallel zu der Wellendrehachse (103) ist, und wobei die erste Stützrolle (110) derart angeordnet ist, dass bei einer Verschiebung der Welle (102) entlang der Schwerkraftrichtung die kraftübertragende Kopplung zwischen der ersten Stützrolle (110) und der Welle (102) erzeugbar ist.Turbomachine ( 100 ) according to claim 1, wherein the first support roller ( 110 ) is arranged such that the first axis of rotation ( 111 ) parallel to the shaft rotation axis ( 103 ), and wherein the first support roller ( 110 ) is arranged such that upon displacement of the shaft ( 102 ) along the direction of gravity, the force-transmitting coupling between the first support roller ( 110 ) and the wave ( 102 ) is producible. Strömungsmaschine (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Welle (102) einen Wellenabsatz (301) mit einer Fläche aufweist, deren Normale parallel zur Wellendrehachse (103) ausgerichtet ist, wobei die erste Stützrolle (110) eine Kontaktfläche (203) aufweist, welche komplementär zu der Fläche ist, wobei die erste Stützrolle (110) ferner derart angeordnet ist, dass bei einer axialen Verschiebung der Welle (102) entlang der Wellendrehachse (103) eine weitere kraftübertragende Kopplung zwischen der Kontaktfläche (203) und der Fläche der Welle (102) erzeugbar ist. Turbomachine ( 100 ) according to claim 1 or 2, wherein the shaft ( 102 ) a shaft shoulder ( 301 ) having a surface whose normal parallel to the shaft axis of rotation ( 103 ), wherein the first support roller ( 110 ) a contact surface ( 203 ), which is complementary to the surface, wherein the first support roller ( 110 ) is further arranged such that upon axial displacement of the shaft ( 102 ) along the shaft rotation axis ( 103 ) another force-transmitting coupling between the contact surface ( 203 ) and the surface of the shaft ( 102 ) is producible. Strömungsmaschine (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Welle (102) einen weiteren Wellenabsatz (301) mit einer weiteren Fläche aufweist, deren Normale einen Winkel zur Wellendrehachse (103) aufweist, wobei die erste Stützrolle (110) eine weitere Kontaktfläche (302) aufweist, welche komplementär zu der weiteren Fläche ist, und wobei die erste Stützrolle (110) derart angeordnet ist, dass bei der Verschiebung der Welle (102) eine weitere kraftübertragende Kopplung zwischen der weiteren Kontaktfläche (302) und der weiteren Fläche der Welle (102) erzeugbar ist.Turbomachine ( 100 ) according to claim 1 or 2, wherein the shaft ( 102 ) a further shaft shoulder ( 301 ) having another surface whose normal is at an angle to the shaft axis of rotation ( 103 ), wherein the first support roller ( 110 ) another contact surface ( 302 ), which is complementary to the further surface, and wherein the first support roller ( 110 ) is arranged such that during the displacement of the shaft ( 102 ) another force-transmitting coupling between the further contact surface ( 302 ) and the further surface of the shaft ( 102 ) is producible. Strömungsmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Stützrolle (110) ein Wälzlager aufweist, mittels welchem die erste Stützrolle (110) an dem Gehäuse (101) gelagert ist.Turbomachine ( 100 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the first support roller ( 110 ) has a roller bearing, by means of which the first support roller ( 110 ) on the housing ( 101 ) is stored. Strömungsmaschine (100) gemäß Anspruch 5, ferner aufweisend eine Schmiermitteleinrichtung, wobei die Schmiermitteleinrichtung mit dem Wälzlager (201) derart gekoppelt ist, dass eine Schmierung des Wälzlagers (201) mit einem Schmiermittel generierbar ist.Turbomachine ( 100 ) according to claim 5, further comprising a lubricant device, wherein the lubricant device with the rolling bearing ( 201 ) is coupled such that a lubrication of the rolling bearing ( 201 ) can be generated with a lubricant. Strömungsmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Antriebseinheit (205) derart ausgebildet ist, dass bei Bestehen der kraftübertragenden Kopplung der ersten Stützrolle (110) mit der Welle (102) die Welle (102) mittels der ersten Stützrolle (110) antreibbar ist.Turbomachine ( 100 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the drive unit ( 205 ) is formed such that when passing the force-transmitting coupling of the first support roller ( 110 ) with the wave ( 102 ) the wave ( 102 ) by means of the first support roller ( 110 ) is drivable. Strömungsmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend eine Bremseinrichtung, welche ausgebildet ist, die erste Stützrolle (110) zu bremsen.Turbomachine ( 100 ) according to one of claims 1 to 7, further comprising a braking device, which is formed, the first support roller ( 110 ) to break. Strömungsmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend eine zweite Stützrolle (120) mit einer zweiten Drehachse, wobei die zweite Stützrolle (120) beabstandet zu der Welle (102) angeordnet ist, und wobei die zweite Stützrolle (120) ferner derart angeordnet ist, dass bei der Verschiebung der Welle (102) eine kraftübertragende Kopplung zwischen der ersten Stützrolle (110), der zweiten Stützrolle (120) und der Welle (102) erzeugbar ist und sich bei Drehung der Welle (102) die erste Stützrolle (110) um die erste Drehachse (111) dreht und sich die zweite Stützrolle (120) um die zweite Drehachse (121) dreht.Turbomachine ( 100 ) according to one of claims 1 to 8, further comprising a second support roller ( 120 ) with a second axis of rotation, wherein the second support roller ( 120 ) spaced from the shaft ( 102 ), and wherein the second support roller ( 120 ) is further arranged such that during the displacement of the shaft ( 102 ) a force-transmitting coupling between the first support roller ( 110 ), the second support roller ( 120 ) and the wave ( 102 ) is generated and upon rotation of the shaft ( 102 ) the first supporting role ( 110 ) about the first axis of rotation ( 111 ) and the second support roller ( 120 ) about the second axis of rotation ( 121 ) turns. Strömungsmaschine (100) gemäß Anspruch 10, wobei die zweite Stützrolle (120) relativ zu der ersten Stützrolle (110) entlang Umfangsrichtung der Welle (102) versetzt angeordnet ist.Turbomachine ( 100 ) according to claim 10, wherein the second support roller ( 120 ) relative to the first support roller ( 110 ) along the circumferential direction of the shaft ( 102 ) is arranged offset. Strömungsmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend eine dritte Stützrolle (130) mit einer dritten Drehachse (131), wobei die dritte Stützrolle (130) beabstandet zu der Welle (102) angeordnet ist, und wobei die dritte Stützrolle (130) derart angeordnet ist, dass bei einer Verschiebung der Welle (102) entgegen der Schwerkraftrichtung eine weitere kraftübertragende Kopplung zwischen der dritten Stützrolle (130) und der Welle (102) erzeugbar ist.Turbomachine ( 100 ) according to one of claims 1 to 10, further comprising a third supporting roller ( 130 ) with a third axis of rotation ( 131 ), the third supporting role ( 130 ) spaced from the shaft ( 102 ), and wherein the third support roller ( 130 ) is arranged such that upon displacement of the shaft ( 102 ) against the direction of gravity another force-transmitting coupling between the third support roller ( 130 ) and the wave ( 102 ) is producible. Strömungsmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend einen ersten Statorring zum Erzeugen einer elektromagnetischen Lagerkraft, wobei der erste Statorring eine erste Öffnung aufweist, welche größer als die Welle (102) ist, sodass die Welle (102) kontaktfrei zu dem ersten Statorring drehbar angeordnet ist, und wobei der erste Statorring derart angeordnet ist, dass mittels der elektromagnetischen Lagerkraft ein konstanter axialer Abstand oder ein konstanter radialer Abstand zu der Welle (102) haltbar ist.Turbomachine ( 100 ) according to one of claims 1 to 11, further comprising a first stator ring for generating an electromagnetic bearing force, wherein the first stator ring having a first opening which is larger than the shaft ( 102 ), so that the wave ( 102 ) is disposed non-contact with the first stator ring rotatably, and wherein the first stator ring is arranged such that by means of the electromagnetic bearing force a constant axial distance or a constant radial distance to the shaft ( 102 ) is durable.
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