DE1221489B

DE1221489B - Lageranordnung fuer die Laeuferwelle eines Turboladers

Info

Publication number: DE1221489B
Application number: DEB57288A
Authority: DE
Original assignee: Birmingham Small Arms Co Ltd
Current assignee: Birmingham Small Arms Co Ltd
Priority date: 1959-03-31
Filing date: 1960-03-30
Publication date: 1966-07-21

Description

Lageranordnung für die Läuferwelle eines Turboladers Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung für die Läuferwelle eines Turboladers mit einer die Welle umgebenden Hülse, die in Lagern gelagert ist, die mit radialem Spiel in einem Lagergehäuse sitzen und darin einerseits durch mechanisch schwingungsdämpfende Mittel gehalten werden, andererseits einer hydrostatischen Schwingungsdämpfung unterworfen sind.
Bei einer bekannten Lageranordnung dieser Art sind in die Außenfläche der Lagerbüchse Längsnuten eingeschnitten, in die gekrümmte, federnde Metallstreifen eingelegt sind. Die von den Nuten und den federnden Streifen gebildeten Kammern sind mit Öl gefüllt, das bei Schwingungen der Welle abwechselnd aus den Kammern herausgedrückt wird. Der Strömungswiderstand des COls bewirkt die hydrostatische Schwingungsdämpfung. Diese bekannte Lösung ergibt eine teure Herstellung, und vor allem erschwert sie die Montage des Lagers.
Es sind andererseits Lageranordnungen bekannt, bei denen die Schwingungsdämpfung entweder nur durch mechanische Mittel oder nur hydrostatisch erfolgt. Bei einer bekannten Lageranordnung der ersten Art bestehen die schwingungsdämpfenden Mittel aus einem Silicongummiring, der zugleich das Lager zentriert. Die damit erzielte Schwingungsdämpfung ist jedoch in vielen Fällen unzureichend. Dies gilt vor allem bei kleinen Turbomaschinen, bei denen die Drehzahlen notwendigerweise hoch sind, da zur Erzielung gleicher Leistung die Rotoren dieser Maschinen gleiche Umfangsgeschwindigkeiten wie diejenigen von größeren Maschinen haben. Diese hohen Drehzahlen erregen Schwingungen in einem größeren Bereich als bei den größeren Maschinen, und dementsprechend ist es schwieriger, eine gute Schwingungsdämpfung zu erzielen. Bei einer bekannten Lageranordnung der zweiten Art ist die Lagerbüchse in einem großen Raum angeordnet, der mit einem Körper aus einem nachgiebigen, aber im wesentlichen nicht kompressiblen Material gefüllt ist. Dieser Körper ist mit Hohlräumen versehen, die mit dem Druckmittel, beispielsweise Öl, gefüllt sind. Diese Konstruktion weist den Nachteil auf, daß für die Lager ein sehr großer Raum beansprucht wird. Sie eignet sich daher nicht für Maschinen, bei denen die Platzfrage von ausschlaggebender Bedeutung ist, wie dies beispielsweise bei Turboladern der Fall ist.
Das Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Lageranordnung der eingangs angegebenen Art, die bei konstruktiver Einfachheit und geringem Raumbedarf eine gute Schwingungsdämpfung bei hohen Drehzahlen gewährleistet. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Lager aus Lagerbüchsen bestehen, daß zwischen jeder Lagerbüchse und dem Lagergehäuse zwei elastische Ringe im Abstand voneinander so angeordnet sind, daß der zwischen den Ringen liegende ringförmige Zwischenraum nach außen abgedichtet ist, und daß dieser ringförmige Zwischenraum über radiale Kanäle mit einem im Lagergehäuse angebrachten axialen Kanal verbunden ist, dem Druckflüssigkeit über ein im Gehäuse des Turboladers angebrachtes Rohr zugeführt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung sind die Abmessungen des Lagers nicht größer als bei den bekannten urgedämpften Gleitlagern, und der Einbau kann ebenso leicht wie bei diesen erfolgen. Die elastischen Ringe zentrieren das Lager und ergeben zugleich eine mechanische Dämpfung der Schwingungen zwischen dem Lager und dem Gehäuse. Das in den ringförmigen Zwischenraum eingebrachte Druckmittel ergibt zusätzlich eine hydrostatische Dämpfung der Schwingungen zwischen dem Lager und dem Gehäuse.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß jede Lagerbüchse am Außenumfang zwischen den Ringen eine ringförmige Nut aufweist, die über zwei oder mehr um den Umfang verteilte radiale Kanäle mit der Innenseite der Lagerbüchse verbunden ist.
Bei dieser Ausführungsform gelangt das Druckmittel auch zwischen die Lagerbüchsen und die Welle, wo es zusätzlich eine hydrodynamische Dämpfung der Schwingungen zwischen der Welle und der Lagerbüchse erzeugt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Lagern für die Welle eines Turboladers ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Turbolader, und F i g. 2 einen Schnitt nach Linie A-A von F i g. 1 bei einer etwas abgeänderten Ausführungsform.
Der Turbolader enthält Läufer 1, 2, die an den Enden einer Welle befestigt sind, die drehbar in einem Gehäuse 3 mit den üblichen Gaskanälen gelagert ist. Die Welle besteht aus einem massiven Teil 4, das -von einer Hülse 5 umgeben ist. Sie wird von zwei Lagerbüchsen 6 getragen, die in einem Lagergehäuse 7 angebracht sind. Das Lagergehäuse weist Ansätze 8 auf, mit denen es im Gehäuse 3 durch Schraubenbolzen 9 befestigt ist.
Im Betrieb des Turboladers wird Schmieröl unter Druck in ein Rohr 10 eingeführt, das in das Innere des Lagergehäuses'? führt. Das Lagergehäuse enthält einen Längskanal 11, mit dem das Rohr 10 in Verbindung steht, so daß das Druckmittel den beiden Lagerbüchsen zugeführt wird, um diese zu schmieren und eine Dämpfung der Schwingungen der Welle und der Lagerbüchsen zu bewirken.
Die Lagerbüchsen 6 sitzen mit Spiel in dem Lagergehäuse 7, wobei das Spiel 12 (F i g. 2) so bemessen ist, daß in bestimmtem Ausmaß radiale Schwingungen der Lagerbüchsen in dem Lagergehäuse möglich sind, und die Lagerbüchsen sitzen im Gleitsitz auf der Wellenhülse 5. Sie haben Bunde 13, die an den Enden des Lagergehäuses anliegen, und an der Welle sind entsprechend geformte Bundteile 14 angebracht, die die Lagerbüchsen in der richtigen Lage halten. An jedem Ende besitzt das Lagergehäuse an der Innenfläche ein Paar ringförmiger Nuten 15, die so angeordnet sind, daß sie jeweils bei einem Ende der beiden Lagerbüchsen liegen, und jede Nut enthält einen kreisrunden Ring 16 aus einem ölbesfändigen Gummi oder einem anderen ölbeständigen elastischen Material von kreisrundem Querschnitt, üblicherweise als O-Ring bezeichnet. Durchmesser und Dicke der O-Ringe 16 sind so bemessen, daß sie nach dem Einsetzen in die Nuten und nach dem Anbringen der Lagerbüchsen so zusammengepreßt werden, daß sie die Nuten im wesentlichen ausfüllen, so daß sie an dem Ende jeder Lagerbüchse eine öldichteAbdichtung bilden und eine mechanische Dämpfung der Schwingungen der Lagerbüchsen indem Gehäuse erzeugen.
Ein radialer Kanal 17 führt von jedem Ende des axialen Kanals 11 im Lagergehäuse zu dessen Innenfläche zwischen den beiden O-Ringen 16 an jedem Ende. Durch diese Kanäle 17 wird beim Betrieb des Turboladers Öl in den ringförmigen Spielraum 12 zwischen jederLagerbüchse 6 und dem Lagergehäuse? und zwischen die beiden O-Ringe eingeführt. Das Öl füllt diesen Raum und jeden Raum, der in den ringförmigen Nuten 15 nach dem Zusammenpressen der O-Ringe noch verbleiben sollte, und der hydrostatische Druck des Öls erzeugt :eine radial nach innen gerichtete Kraft, die in allen Richtungen auf die Lager-Büchse einwirkt, wodurch Schwingungen der Lager-Büchse in dem Gehäuse gedämpft werden.
Jede Lagerbüchse ist mit einer ringförmigen Nut 18 ringsum den mittleren Abschnitt der Außenfläche versehen. Diese Nut ist so angeordnet, daß sie zwischen den O-Ringen 16 liegt und gleichfalls zeit Öl gefüllt ist. Von dieser Nut führen drei in gleichen Abständen angeordnete radiale Kanäle 19 zu der Innenfläche der Lagerbüchse, wodurch Öl zur Schmierung der gleitenden Flächen der Welle und der Lagerbüchse herangeführt wird und gleichzeitig (in an sich bekannter Weise) eine hydrodynamische Dämpfung der Schwingungen der Welle in den Lagerbüchsen bewirkt wird. Das Öl fließt in den Kanälen 19 nach unten, und die durch die Drehung der Welle hervorgerufene Förderwirkung bewirkt einen Druckaufstau zwischen den Kanälen, wodurch zwischen jeden Paar von nebeneinanderliegenden Kanälen, gleiche, radial zach innen gerichtete hydrodynamische Kräfte auf die Welle ausgeübt werden, die einer Schwingung Widerstand leisten. An der Innenfläche jeder Lagerbüchse kann in Verbindung mit jedem Kanal 19 eine Längsnut 20 an- gebracht sein (F i g. 2), wodurch diese Wirkung er= höht und gleichzeitig die Strömung des Sebmie_ röls entlang der gesamten Länge des Lagers unterstützt wird. Das Öl tritt an den Enden der Lagerbüchsen aus und gelangt in einen Sumpf 21 in dem Gehäuse, von dem es über ein Rohr 22 zur Pumpe zurückgeführt wird.
Bei dem beschriebenen Beispiel wurden die hydrostatischen und hydrodynamischen Kräfte durch das Schmiermittel erzeugt, doch ist es auch möglich, ge, trennte Druckflüssigkeiten für diese beiden Zwecke vorzusehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Lageranordnung für die Läuferwelle eines Turboladers mit einer die Welle umgebenden Hülse, dis in Lagern gelagert ist, die zeit radialem Spiel in einem Lagergehäuse sitzen, und darin einerseits durch mechanisch schwingungsdämpfende Mittel gehalten werden, andererseits einer hydrostatischen. Schwingungsdämpfung unterworfen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager aus Lagerbüchsen (6) bestehen, daß zwischen jeder Lagerbüchse (6) und de n Lagergehäuse (7) zwei elastische Ringe (1ö) im Abstand voneinander so angeordnet sind, daß der zwischen, den Ringen liegende ringförmige Zwischenraum (12) nach außen abgedichtet ist, und daß dieser ringförmige Zwischenraum (12) über radiale Kanäle (17) zeit einem im Lagergehäuse (7) angebrachten axialen Kanal (11) verbunden ist, dem Druckflüssigkeit über ein im Gehäuse des Turboladers angebrachtes Rohr (1.0) zageführt wird.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastischen Ringe (16) aus ölbeständigem Material bestehen und unter Zu sammendrüekung in ringförmigen hauten (15) sitzen, die in der Innenfläche des Lagergehäuses angebracht sind.
3. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lagerbüchse (6) am Außenumfang« zwischen den Ringen (16) eine ringförmige Nut (18) aufweist, die über zwei oder mehr um den Umfang verteilte radiale Kanäle (19) mit der Innenseite der Lagerbüchse verbunden ist.
4. Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet; daß die radialen Kanäle (19) im wesentlichen in gleichen Abständen rings um die Lagerbüchsen (6) verteilt sind.
5. Lageranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lagerbüchse (6) an der Innenseite für jeden radialen Kanal (19) eine damit in Verbindung stehende Längsnut (20) aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 804 629; USA.-Patentschriften Nr. 2 614 896, 2 851314; »Engineering«, 25. Oktober 1957, S. 532.