DE102020211755A1 - Bearing device for a turbomachine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung (10) für eine Strömungsmaschine, insbesondere zur Aufnahme wenigstens eines Wälzlagers (7) zur Lagerung eines Rotors (8). Die Lagereinrichtung (1, 10) weist einen ringförmigen Montageflansch (2, 12) und eine Lageraufnahme (4, 14) auf, die durch einen Übergangsbereich (6, 16) miteinander verbunden sind. Die Lageraufnahme (14) ist radial innerhalb des Montageflanschs (12) angeordnet und der Übergangsbereich (16) weist einen Lageranschlussbereich (13), einen Flanschanschlussbereich (15) und einen diese Anschlussbereiche (13, 15) verbindenden Windungsbereich (17) auf.The invention relates to a bearing device (10) for a turbomachine, in particular for accommodating at least one roller bearing (7) for supporting a rotor (8). The bearing device (1, 10) has an annular mounting flange (2, 12) and a bearing seat (4, 14), which are connected to one another by a transition area (6, 16). The bearing seat (14) is arranged radially inside the mounting flange (12) and the transition area (16) has a bearing connection area (13), a flange connection area (15) and a winding area (17) connecting these connection areas (13, 15).
Description
Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung für eine Strömungsmaschine, insbesondere zur Aufnahme wenigstens eines Wälzlagers zur Lagerung eines Rotors, wobei die Lagereinrichtung einen ringförmigen Montageflansch und eine ringförmige Lageraufnahme aufweist, die durch einen Übergangsbereich miteinander verbunden sind.The invention relates to a bearing device for a turbomachine, in particular for accommodating at least one roller bearing for supporting a rotor, the bearing device having an annular mounting flange and an annular bearing mount which are connected to one another by a transition area.
Lager von Strömungsmaschinen werden oft von sogenannten Lagerkäfigen (engl. squirrel cages) gehalten, bei welchen der Montageflansch über Federstäbe mit der Lageraufnahme verbunden ist. An der Lageraufnahme ist direkt oder indirekt beispielsweise ein Kugel- oder Rollenlager befestigt. Die Federstäbe, welche den Übergangsbereich zwischen dem Montageflansch und der Lageraufnahme bilden, sind dabei entsprechend den auftretenden Lastfällen dimensioniert und ausgestaltet. Dabei muss der Übergangsbereich insbesondere einen Versatz zwischen Montageflansch und Lageraufnahme in radialer Richtung sowie ein Verkippen der Lageraufnahme gegenüber der Achse verhindern. Die Steifigkeit des Übergangsbereichs wird bei einem Lagerkäfig vor allem durch die Anzahl, die Querschnitte und die Länge der Federstäbe bestimmt, wobei die Länge der Streben maßgeblich die Steifigkeit beeinflusst. Über die Geometrie der Streben (rund oder eckig) hängen die radiale Verschiebung und die Verkippung voneinander ab. Hohe Lasten führen dabei zu Spannungsspitzen an den Übergängen der Streben zur Lageraufnahme bzw. zum Montageflansch. Entsprechend schränkt ein solches Design bei hoher Last auch die minimale Gesamtlänge des Lagerkäfigs und damit auch der Lagereinrichtung ein. Da die Länge des Übergangsbereichs lokal die Länge des Triebwerks definiert, ermöglicht eine Verkürzung des Übergangsbereichs eine Verkürzung der gesamten Strömungsmaschine und damit eine große Gewichtseinsparung.Bearings of turbomachines are often held by so-called squirrel cages, in which the mounting flange is connected to the bearing mount via spring bars. A ball or roller bearing, for example, is attached directly or indirectly to the bearing mount. The spring rods, which form the transition area between the mounting flange and the bearing mount, are dimensioned and designed according to the load cases that occur. The transition area must in particular prevent an offset between the mounting flange and the bearing mount in the radial direction and a tilting of the bearing mount relative to the axis. In the case of a bearing cage, the rigidity of the transition area is primarily determined by the number, the cross-sections and the length of the spring rods, with the length of the struts having a decisive influence on the rigidity. The radial displacement and tilting depend on each other via the geometry of the struts (round or square). High loads lead to stress peaks at the transitions from the struts to the bearing mount or to the mounting flange. Accordingly, such a design also restricts the minimum overall length of the bearing cage and thus also of the bearing device when there is a high load. Since the length of the transition area locally defines the length of the engine, shortening the transition area allows the entire turbomachine to be shortened and thus a large weight saving.
Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lagereinrichtung für eine Strömungsmaschine vorzuschlagen. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre des unabhängigen Anspruchs erreicht. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Proceeding from this, it is an object of the present invention to propose an improved bearing device for a turbomachine. According to the invention, this is achieved by the teaching of the independent claim. Advantageous developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Lagereinrichtung für eine Strömungsmaschine vorgeschlagen, welche insbesondere zur Aufnahme wenigstens eines Wälzlagers zur Lagerung eines Rotors der Strömungsmaschine dient. Die Lagereinrichtung weist einen ringförmigen Montageflansch und eine Lageraufnahme auf, die durch einen Übergangsbereich miteinander verbunden sind. Dabei ist die Lageraufnahme radial innerhalb des Montageflanschs angeordnet. Der Übergangsbereich weist einen sich von der Lageraufnahme weg erstreckenden Lageranschlussbereich und einen sich vom Montageflansch weg erstreckenden Flanschanschlussbereich und einen diese Anschlussbereiche verbindenden Windungsbereich auf. Die Lagereinrichtung weist ferner ein Stützlager auf, das so am Montageflansch und/ oder an dem sich vom Montageflansch erstreckenden Flanschanschlussbereich angeordnet ist, dass ein radialer Spalt zwischen dem Stützlager und der Lageraufnahme verbleibt und die Lageraufnahme bei einer den Spalt überwindenden radialen Auslenkung am Stützlager abstützbar ist.To solve the problem, a bearing device for a turbomachine is proposed, which serves in particular to accommodate at least one roller bearing for supporting a rotor of the turbomachine. The bearing device has an annular mounting flange and a bearing seat which are connected to one another by a transition area. The bearing seat is arranged radially inside the mounting flange. The transition area has a bearing connection area extending away from the bearing receptacle and a flange connection area extending away from the mounting flange and a winding area connecting these connection areas. The bearing device also has a support bearing, which is arranged on the mounting flange and/or on the flange connection area extending from the mounting flange in such a way that a radial gap remains between the support bearing and the bearing mount and the bearing mount can be supported on the support bearing when the gap is overcome by radial deflection .
Der Übergangsbereich weist einen Lageranschlussbereich auf, der sich von der Lageraufnahme weg erstreckt und einen Flanschanschlussbereich, der sich vom Montageflansch weg erstreckt und einen diese Anschlussbereiche verbindenden Windungsbereich, wobei die einzelnen Bereiche insbesondere übergangslos aufeinander folgen. Die Anschlussbereiche und der diese verbindende Windungsbereich bilden insbesondere einen dünnwandigen Rotationskörper, welcher an einem Ende mit dem Montageflansch und am anderen Ende mit der Lageraufnahme verbunden ist. Der Windungsbereich weist wenigstens eine Krümmung auf, welche zu einer Auslenkbarkeit des Übergangsbereichs in radialer Richtung beiträgt, insbesondere durch eine geeignete Geometrie, der Wandstärke oder geeignete Werkstoffeigenschaften insbesondere bezüglich des Elastizitätsmoduls. Der Windungsbereich kann auch wenigstens eine Richtungsänderung (Umstülpung) aufweisen, so dass der Übergangsbereich zumindest abschnittsweise im Querschnitt doppelwandig ausgeführt ist.The transition area has a bearing connection area that extends away from the bearing receptacle and a flange connection area that extends away from the mounting flange and a winding area connecting these connection areas, with the individual areas following one another in particular without a transition. The connection areas and the winding area connecting them form, in particular, a thin-walled rotary body which is connected to the mounting flange at one end and to the bearing mount at the other end. The winding area has at least one curvature, which contributes to the deflectability of the transition area in the radial direction, in particular through a suitable geometry, the wall thickness or suitable material properties, in particular with regard to the modulus of elasticity. The winding area can also have at least one change in direction (inversion), so that the transition area has a double-walled cross-section, at least in sections.
Die Lagereinrichtung weist ein am Montageflansch und/ oder an dem sich vom Montageflansch erstreckenden Flanschanschlussbereich angeordnetes insbesondere rotationssymmetrisch umlaufendes Stützlager auf. Der Innenradius des Stützlagers ist dabei größer als der Außenradius der Lageraufnahme, so dass ein radialer Spalt zwischen dem Stützlager und der Lageraufnahme verbleibt. Der Spalt ist dabei so dimensioniert, dass sich die Lageraufnahme während der Rotation der Triebwerkswelle bei eher geringen Unwuchten bzw. eher geringer Auslenkung der Triebwerkswelle innerhalb des Spalts bewegen kann, ohne das Stützlager zu kontaktieren. Die von der Lageraufnahme aufgenommene Last wird dabei über den Übergangsbereich zum Montageflansch geführt. Bei einer insbesondere größeren, den Spalt überwindenden radialen Auslenkung der Triebwerkswelle bzw. der Lageraufnahme stützt sich die Lastaufnahme dagegen am Stützlager ab, wodurch die von der Lageraufnahme aufgenommene Last unmittelbar über das Stützlager zum Montageflansch geführt wird. Dabei wird der Spalt zwischen der Lageraufnahme und dem Stützlager überbrückt. Aus dem direkten Lastpfad resultiert unter Umgehung des Übergangsbereichs bei entsprechender Auslenkung der Lageraufnahme eine Dämpfungsbegrenzung nach oben.The bearing device has a support bearing arranged on the mounting flange and/or on the flange connection area extending from the mounting flange, in particular rotating symmetrically. The inner radius of the support bearing is larger than the outer radius of the bearing mount, so that a radial gap remains between the support bearing and the bearing mount. The gap is dimensioned in such a way that the bearing mount can move within the gap during the rotation of the engine shaft in the event of relatively small imbalances or relatively small deflection of the engine shaft, without contacting the support bearing. The load absorbed by the bearing mount is guided over the transition area to the mounting flange. In the case of a particularly large radial deflection of the engine shaft or the bearing mount, which overcomes the gap, the load mount is supported on the support bearing, whereby the load absorbed by the bearing mount is guided directly via the support bearing to the mounting flange. Here, the gap between the bearing mount and the support bearing is over bridges. The direct load path, bypassing the transition area, results in an upward damping limitation with a corresponding deflection of the bearing mount.
Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht einen Kompromiss bei der Ausgestaltung des Übergangsbereichs zwischen einer definierten Steifigkeit und Auslenkbarkeit in Verbindung mit einer geringen Kippneigung zur Optimierung der Länge des Übergangsbereichs, wodurch insbesondere eine Verkürzung des Triebwerks und damit große Gewichtseinsparungen erreichbar sind.The proposed solution allows a compromise in the design of the transition area between a defined stiffness and deflectability in connection with a low tilting tendency to optimize the length of the transition area, whereby in particular a shortening of the engine and thus large weight savings can be achieved.
Der Übergangsbereich ist insbesondere rotationssymmetrisch ausgebildet. Dabei weist der Übergangsbereich in alle Richtungen radial zur Drehachse gleiche mechanische Eigenschaften insbesondere bezüglich der Steifigkeit und der Verlagerbarkeit der Lageraufnahme auf.The transition area is in particular designed to be rotationally symmetrical. The transition area has the same mechanical properties in all directions radially to the axis of rotation, in particular with regard to the rigidity and the displaceability of the bearing mount.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung ist die Lageraufnahme axial im Bereich des Montageflanschs angeordnet. Damit kann bei einer radialen Auslenkung, die den Spalt zwischen der Lageraufnahme und dem Stützlager überwindet, eine Lastübertragung unmittelbar auf den Montageflansch bzw. auf den daran anschließenden Flanschanschlussbereich erfolgen. Dabei erfolgt ein Überbrücken der Lastübertragung unter Umgehung des Übergangsbereichs. Auf diese Weise können vergleichsweise große radiale Kräfte von der Turbinenwelle auf den Montageflansch und damit auf das Triebwerksgehäuse übertragen werden.In one embodiment of the bearing device, the bearing seat is arranged axially in the area of the mounting flange. With a radial deflection that overcomes the gap between the bearing mount and the support bearing, a load can be transferred directly to the mounting flange or to the flange connection area adjoining it. In this case, the load transfer is bridged, bypassing the transition area. In this way, comparatively large radial forces can be transmitted from the turbine shaft to the mounting flange and thus to the engine casing.
Insbesondere kann das axiale Ende der Lageraufnahme gegenüber der Stirnseite des Montageflanschs versetzt angeordnet sein. Dabei kann das axiale Ende der Lageraufnahme axial weiter vom Windungsbereich entfernt sein, als die Stirnseite des Montageflanschs, sodass sich die Lageraufnahme über die Stirnseite des Montageflanschs hinaus erstreckt. Ebenso kann das axiale Ende der Lageraufnahme axial näher am Windungsbereich angeordnet sein, als die Stirnseite des Montageflanschs, so dass die Lageraufnahme axial innerhalb der Lagereinrichtung angeordnet ist. Abhängig vom axialen Versatz von Montageflansch und Lageraufnahme bestimmt sich die Position des Stützlagers zur Übertragung der Kräfte bei einer radialen Auslenkung der Triebwerkswelle gegenüber dem Montageflansch.In particular, the axial end of the bearing seat can be offset relative to the end face of the mounting flange. In this case, the axial end of the bearing mount can be axially further removed from the winding region than the end face of the mounting flange, so that the bearing mount extends beyond the end face of the mounting flange. Likewise, the axial end of the bearing seat can be arranged axially closer to the winding area than the end face of the mounting flange, so that the bearing seat is arranged axially inside the bearing device. Depending on the axial offset of the mounting flange and the bearing mount, the position of the support bearing for transmitting the forces in the event of a radial deflection of the engine shaft relative to the mounting flange is determined.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung erstreckt sich der Flanschanschlussbereich im Wesentlichen axial vom Montageflansch weg und/ oder der Lageranschlussbereich erstreckt sich im Wesentlichen axial von der Lageraufnahme weg. Der Begriff „im Wesentlichen“ soll klarstellen, dass eine Erstreckung, welche zusätzlich zum axialen Anteil auch einen geringeren radialen Anteil aufweist umfasst sein soll. Eine im Wesentlichen axiale Erstreckung weg vom Montageflansch bzw. von der Laufaufnahme ermöglicht eine gegenüber einer radialen bzw. im Wesentlichen radialen Erstreckung platzsparendere Anbindung des Übergangsbereichs an den Montageflansch bzw. an die Lageraufnahme und damit eine insgesamt kompaktere Gestaltung des Übergangsbereichs.In one embodiment of the bearing device, the flange connection area extends essentially axially away from the mounting flange and/or the bearing connection area extends essentially axially away from the bearing mount. The term "substantially" is intended to make it clear that an extent which, in addition to the axial portion, also has a smaller radial portion should be included. A substantially axial extension away from the mounting flange or from the barrel mount enables a more space-saving connection of the transition area to the mounting flange or to the bearing mount compared to a radial or essentially radial extent and thus an overall more compact design of the transition area.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung erstrecken sich der Flanschanschlussbereich und der Lageranschlussbereich in gleicher Richtung im Wesentlichen axial von der Lageraufnahme bzw. vom Montageflansch weg. Bei dieser Ausführungsform verlaufen der Flanschanschlussbereich und der Lageranschlussbereich wenigstens abschnittsweise koaxial zueinander, wobei der Lageranschlussbereich radial innerhalb des Flanschanschlussbereichs angeordnet ist. Eine solche Ausführung ermöglicht einen vergleichsweise langen Lastpfad zwischen der Lageraufnahme und dem Montageflansch und damit eine elastische Gestaltung des Übergangsbereichs.In one embodiment of the bearing device, the flange connection area and the bearing connection area extend in the same direction, essentially axially away from the bearing seat or from the mounting flange. In this embodiment, the flange connection area and the bearing connection area run coaxially to one another at least in sections, with the bearing connection area being arranged radially inside the flange connection area. Such an embodiment enables a comparatively long load path between the bearing mount and the mounting flange and thus an elastic configuration of the transition area.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung weist der Windungsbereich im Querschnitt wenigstens eine nach außen weisende Krümmung auf. Eine solche Gestaltung ermöglicht eine kompakte und elastische Ausführung des Übergangsbereichs.In one embodiment of the bearing device, the winding region has at least one curvature pointing outwards in cross section. Such a design enables a compact and elastic design of the transition area.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung weist der Windungsbereich im Querschnitt mehrere insbesondere gegenläufige Krümmungen auf. Insbesondere über die Anordnung, Anzahl und Größe von Krümmungen ist die Steifigkeit des Übergangsbereichs entsprechend den gewünschten Anforderungen an die Lastübertragung anpassbar. Eine Anpassung der Eigenschaften des Übergangsbereichs bezüglich der Lastübertragung kann auch durch eine geeignete Wahl der Wandstärke im Bereich einer oder mehrerer Krümmungen erfolgen.In one embodiment of the bearing device, the winding area has a plurality of curvatures, in particular in opposite directions, in cross section. The rigidity of the transition area can be adapted in accordance with the desired load transfer requirements, in particular via the arrangement, number and size of curvatures. The properties of the transition area with regard to the load transfer can also be adapted by a suitable selection of the wall thickness in the area of one or more curvatures.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung ist der Übergangsbereich im Querschnitt bogenförmig ausgebildet und weist insbesondere die Form einer Haarnadel auf. Eine solche Ausgestaltung weist einen kompakten Aufbau bei gleichzeitig guter Lastübertragung und Steifigkeit des Übergangsbereichs auf. Insbesondere kann eine deutliche Verkürzung des Übergangsbereichs mit einer geringeren Kippneigung gegenüber bislang bekannten Gestaltungen des Übergangsbereichs erreicht werden.In one embodiment of the bearing device, the transition region is arcuate in cross section and in particular has the shape of a hairpin. Such a configuration has a compact structure with good load transfer and rigidity of the transition area at the same time. In particular, a significant shortening of the transition area can be achieved with a lower tendency to tilt compared to previously known designs of the transition area.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung weist der Übergangsbereich eine oder mehrere Aussparungen auf. Bei einer Ausführung mit mehreren Aussparungen können diese in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sein. Eine solche Aussparung weist insbesondere eine axiale Ausrichtung auf, und folgt damit dem Lastübertragungspfad im Übergangsbereich. Dabei kann sich eine Aussparung in einem oder über einen oder mehrere Abschnitte bzw. Bereiche des Übergangsbereichs hinweg erstrecken, oder sich auch über die gesamte Länge des Übergangsbereichs. Dabei können über den Übergangsbereich verteilt auch mehrere Aussparungen vorgesehen sein. Insbesondere kann eine Vielzahl von gleichmäßig voneinander beabstandeten Aussparungen vorgesehen sein, so dass die Bereiche zwischen den Aussparungen Streben in der Art eines Lagerkäfigs ausbilden. Die Steifigkeit der Streben ist dabei auch abhängig von der Geometrie der Aussparungen bzw. der Streben sowie von der Gestaltung des Übergangs zur bzw. der Anbindung an den angrenzenden Bereich bzw. zur Lageraufnahme oder zum Montageflansch. Auf diese Weise kann eine Gewichts- und Steifigkeitsoptimierung des Übergangsbereichs erfolgen.In one embodiment of the bearing device, the transition area has one or more recesses. In an embodiment with a plurality of recesses, these can be arranged at equal distances from one another in the circumferential direction be. Such a recess has, in particular, an axial alignment and thus follows the load transmission path in the transition region. A recess can extend in one or over one or more sections or areas of the transition area, or also over the entire length of the transition area. In this case, a plurality of recesses can also be provided distributed over the transition area. In particular, a multiplicity of recesses spaced evenly apart from one another can be provided, so that the areas between the recesses form struts in the manner of a bearing cage. The rigidity of the struts is also dependent on the geometry of the recesses or the struts and the design of the transition to or the connection to the adjacent area or to the bearing mount or to the mounting flange. In this way, the weight and rigidity of the transition area can be optimized.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung ist das Stützlager am inneren Umfang und/ oder die Lageraufnahme am äußeren Umfang zum Ausbilden eines Squeeze-Films ausgebildet. Ein solcher Squeeze-Film wird üblicherweise von einem Schmiermittelfilm gebildet, der zum Dämpfen einer Lagerung dient, welche sich bei einer ausreichend großen radialen Auslenkung der Lageraufnahme zwischen dem Stützlager und der Lageraufnahme ausbildet. Dabei werden insbesondere Schwingungen der in der Lageraufnahme gelagerten Triebwerkswelle gedämpft. Ferner dient der Squeeze-Film dabei auch zur Schmierung und Kühlung der ausgebildeten Lagerstelle. Der wenigstens eine Abschnitt am inneren Umfang des Stützlagers und/ oder der wenigstens eine Abschnitt am äußeren Umfang der Lageraufnahme weisen dabei insbesondere umlaufend eine zum Ausbilden eines Squeeze-Films geeignete Oberflächengüte auf.In one embodiment of the bearing device, the support bearing is designed on the inner circumference and/or the bearing seat on the outer circumference to form a squeeze film. Such a squeeze film is usually formed by a film of lubricant, which is used to dampen a bearing that forms between the support bearing and the bearing receptacle when the bearing receptacle is sufficiently radially deflected. In particular, vibrations of the engine shaft mounted in the bearing mount are damped. Furthermore, the squeeze film also serves to lubricate and cool the bearing point that is formed. The at least one section on the inner circumference of the support bearing and/or the at least one section on the outer circumference of the bearing receptacle have a surface quality that is suitable for forming a squeeze film, in particular circumferentially.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung ist im Stützlager wenigstens ein Schmiermittelkanal zum Versorgen des Squeeze-Films mit Schmiermittel angeordnet. Durch einen solchen Schmiermittelkanal wird Schmiermittel von einer Schmiermittelversorgungseinrichtung durch das am Montageflansch und/ oder am Flanschanschlussbereich angeordnete Stützlager zum Ausbilden des Schmiermittelfilms geführt. Insbesondere öffnet sich der Schmiermittelkanal an wenigstens einer Position am inneren Umfang des Stützlagers. Insbesondere ist es auch möglich, dass der Schmiermittelkanal mehrere Verzweigungen und/ oder Öffnungen aufweist, die insbesondere um den Umfang des Stützlagers verteilt angeordnet sind.In one embodiment of the bearing device, at least one lubricant channel for supplying the squeeze film with lubricant is arranged in the support bearing. Lubricant is guided through such a lubricant channel from a lubricant supply device through the support bearing arranged on the mounting flange and/or on the flange connection area in order to form the lubricant film. In particular, the lubricant passage opens at least one position on the inner circumference of the support bearing. In particular, it is also possible for the lubricant channel to have a number of branches and/or openings, which are arranged in particular distributed around the circumference of the support bearing.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung ist diese mit einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt. Zu den generativen Fertigungsverfahren gehören beispielsweise das Lasersintern, das Selective Laser Sintering (SLS), das Elektronenstrahlsintern, das Electron Beam Melting (EBM), das Selective Laser Melting (SLM) oder das 3D-Printing usw. Dabei wird der hinzuzufügende oder aufzutragende Werkstoff in Pulverform verarbeitet, beispielsweise als Pulver aus Metall oder einer Metalllegierung. Das Pulver wird hierbei insbesondere schichtweise auf ein Substrat aufgetragen. Anschließend wird die Pulverschicht in einem Bauteilbereich zum Ausbilden des Bauteils mithilfe einer Energiestrahlung verfestigt, wie beispielsweise mittels einem Laserstrahl und/ oder einem Elektronenstrahl. Anschließend wird die nächste Pulverschicht aufgetragen und wiederum mittels Energiestrahlung selektiv bis zu Fertigstellung des Bauteils, hier der Lagereinrichtung, verfestigt. Mittels des generativen Fertigungsverfahrens kann dabei auch wenigstens ein Schmiermittelkanal zum Versorgen des Squeeze-Films mit Schmiermittel ausgebildet werden.In one embodiment of the bearing device, it is manufactured using an additive manufacturing process. Additive manufacturing processes include, for example, laser sintering, selective laser sintering (SLS), electron beam sintering, electron beam melting (EBM), selective laser melting (SLM) or 3D printing, etc. The material to be added or applied is Processed powder form, for example as a powder made of metal or a metal alloy. In this case, the powder is applied in particular in layers to a substrate. Subsequently, the powder layer is solidified in a component area for forming the component using energy radiation, such as a laser beam and/or an electron beam. The next layer of powder is then applied and again selectively solidified by means of energy radiation until the component, in this case the storage facility, is completed. At least one lubricant channel for supplying the squeeze film with lubricant can also be formed by means of the generative manufacturing method.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung ist das Stützlager ein separat hergestelltes Bauteil der Lagereinrichtung. Bei dieser Ausführung ist die Lagereinrichtung zweiteilig aufgebaut und das Stützlager nachträglich am Montageflansch und/ oder am Flanschanschlussbereich montiert. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist eine verbesserte Zugänglichkeit bei der Fertigung der beiden am Innenumfang des Stützlagers und an der Außenfläche der Lageraufnahme angeordneten Lagerflächen, welche im Einbauzustand nur durch den radialen Spalt voneinander getrennt sind.In one embodiment of the bearing device, the support bearing is a separately manufactured component of the bearing device. In this design, the bearing device is constructed in two parts and the support bearing is subsequently mounted on the mounting flange and/or on the flange connection area. An advantage of this design is improved accessibility during manufacture of the two bearing surfaces arranged on the inner circumference of the support bearing and on the outer surface of the bearing seat, which are only separated from one another by the radial gap in the installed state.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt
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1 eine dreidimensionale Darstellung einer im Stand der Technik bekannten Lagereinrichtung; -
2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Lagereinrichtung; -
3 eine Schnittdarstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Lagereinrichtung; und -
4 eine Schnittdarstellung einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Lagereinrichtung.
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1 a three-dimensional representation of a storage device known in the prior art; -
2 a schematic representation of an exemplary storage facility; -
3 a sectional view of an exemplary bearing device according to the invention; and -
4 a sectional view of a further exemplary bearing device according to the invention.
Die Lagereinrichtung 10 weist ferner ein Stützlager 19 auf, das so am Montageflansch 12 und bei der beispielhaften Lagereinrichtung 10 wenigstens teilweise auch am Flanschanschlussbereich 13 angeordnet ist, dass ein radialer Spalt 20 zwischen dem Stützlager 19 und der Lageraufnahme 14 verbleibt und die Lageraufnahme 14 bei einer den Spalt 20 überwindenden radialen Auslenkung am Stützlager 19 abstützbar ist. Am inneren Umfang 19a des Stützlagers 19 sowie am äußeren Umfang 14b der Lageraufnahme 14 ist ein sogenannter Squeeze-Film 22 zur Dämpfung der Lagerung ausbildbar. Die innere Umfangsfläche des Stützlagers 19 und die äußere Umfangsfläche der Lageraufnahme 14 sind dabei so gestaltet, dass ein Squeeze-Film 22 zwischen den beiden Elementen ausbildbar ist. Die beiden Umfangsflächen weisen dabei insbesondere auch eine Oberflächengüte auf, die zum Ausbilden eines Squeeze-Films 22 geeignet ist.The bearing
Das Stützlager 19 ist bei der beispielhaften Ausführungsform ein separat hergestelltes Bauteil, welches fest mit dem Montageflansch 12 bzw. dem Flanschanschlussbereich 13 der Lagereinrichtung 10 verbunden ist. Im Stützlager 19 ist ein Schmiermittelkanal 18 zum Versorgen eines am inneren Umfang 19a des Stützlagers 19 angeordneten Squeeze-Films 22 mit Schmiermittel ausgebildet. Der Schmiermittelkanal 18 verläuft dabei etwa von der Stirnseite des Montageflanschs 12 durch das Stützlager 19 und mündet im Bereich der Oberfläche des inneren Umfangs 19a des Stützlagers 19. Ein durch den Schmiermittelkanal 18 geführtes Schmiermittel dient zum Ausbilden eines Squeeze-Films 22 zwischen dem Stützlager 19 und der Lageraufnahme 14 im Falle einer den Spalt 20 überwindenden radialen Auslenkung der Lageraufnahme 14. Die Lagereinrichtung 10 und das Stützlager 19 können beispielsweise mit einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt sein. Mit diesem Verfahren kann eine Lagereinrichtung 10 mit einem beispielsweise haarnadelförmigen Übergangsbereich 16 hergestellt werden, welcher beispielsweise mittels eines spanabhebenden Verfahrens aufgrund der großen zu entfernenden Werkstoffvolumina eine aufwändige Bearbeitung erfordert. Zudem kann mit einem generativen Verfahren unmittelbar bei der Herstellung des Stützlagers 19 ein Schmiermittelkanal 18 in der Lagereinrichtung 10 ausgebildet werden.In the exemplary embodiment, the support bearing 19 is a separately manufactured component which is firmly connected to the mounting
Zusätzlich sind bei der in
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Lagereinrichtungstorage facility
- 22
- Montageflanschmounting flange
- 44
- Lageraufnahmestock pick-up
- 4a4a
- innerer Umfang der Lageraufnahmeinner circumference of the bearing mount
- 4b4b
- äußerer Umfang der Lageraufnahmeouter circumference of the bearing mount
- 66
- Übergangsbereichtransition area
- 6a6a
- Federstabspring bar
- 77
- Wälzlagerroller bearing
- 88th
- Rotorrotor
- 1010
- Lagereinrichtungstorage facility
- 1212
- Montageflanschmounting flange
- 1313
- Flanschanschlussbereichflange connection area
- 1414
- Lageraufnahmestock pick-up
- 14a14a
- innerer Umfang der Lageraufnahmeinner circumference of the bearing mount
- 14b14b
- äußerer Umfang der Lageraufnahmeouter circumference of the bearing mount
- 1515
- Lageranschlussbereichbearing connection area
- 1616
- Übergangsbereichtransition area
- 1717
- Windungsbereichwinding range
- 1818
- Schmiermittelkanallubricant channel
- 1919
- Stützlagersupport bearing
- 19a19a
- innerer Umfang des Stützlagersinner circumference of the support bearing
- 2020
- Spaltgap
- 2222
- Squeeze-Filmsqueeze film
- 2424
- Aussparung recess
- AA
- Achseaxis
- F1F1
- Kraftpower
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020211755.1A DE102020211755A1 (en) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | Bearing device for a turbomachine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020211755.1A DE102020211755A1 (en) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | Bearing device for a turbomachine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020211755A1 true DE102020211755A1 (en) | 2022-03-24 |
Family
ID=80473664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020211755.1A Pending DE102020211755A1 (en) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | Bearing device for a turbomachine |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020211755A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190055853A1 (en) | 2017-08-16 | 2019-02-21 | United Technologies Corporation | Bearing Centering Spring and Damper |
US20190353051A1 (en) | 2018-05-15 | 2019-11-21 | General Electric Company | Variable Stiffness Static Structure |
-
2020
- 2020-09-21 DE DE102020211755.1A patent/DE102020211755A1/en active Pending
Patent Citations (2)
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---|---|---|---|---|
US20190055853A1 (en) | 2017-08-16 | 2019-02-21 | United Technologies Corporation | Bearing Centering Spring and Damper |
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Legal Events
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