DE1269842B

DE1269842B - Schwingungsdaempfendes Lager

Info

Publication number: DE1269842B
Application number: DEP1269A
Authority: DE
Inventors: Pierre Destival
Original assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Current assignee: Compagnie Electro Mecanique SA
Priority date: 1963-11-14
Filing date: 1964-11-13
Publication date: 1968-06-06

Description

Schwingungsdämpfendes Lager Es kommt häufig vor, daß die normale Betriebsgeschwindigkeit einer mit großer Geschwindigkeit umlaufenden Maschine, insbesondere einer Dampfturbine oder einer Gasturbine, oberhalb der ersten und bisweilen sogar oberhalb der zweiten kritischen Geschwindigkeit der Welle liegt.
Beim Durchgang durch diese kritischen Geschwindigkeiten können auf die Lagerböcke um so stärkere Schwingungen übertragen werden, je größer infolge einer unvollkommenen Auswuchtung die Unwucht des Rotors ist.
Es ist jedoch wünschenswert, beim Durchgang durch eine kritische Geschwindigkeit die Wellenschwingungen wirksam zu dämpfen.
Man kennt bereits Vorrichtungen, welche eine derartige Schwingungsdämpfung durch vollständige Unterdrückung der Schwingungen gestatten, solche Einrichtungen werden hauptsächlich auf Kugellager angewendet. Diese Einrichtungen rufen dadurch eine Schwingungsdämpfung hervor, daß zwischen das Kugellager und seine Unterlage Pakete von Blechen in Form mehrerer konzentrischer übereinanderliegender Lagen eingebaut werden. Diese Bleche werden beispielsweise ringförmig oder halbringförmig angeordnet, und zwischen den Blechen befinden sich dünne Ölfilme, welche die Dämpfung bewerkstelligen. Das Öl kann durch in den Blechen angebrachte Löcher in die Zwischenräume zwischen den Blechen leicht eintreten. Die Blechpakete werden vorzugsweise innerhalb einer im Lagerbock fest angebrachten Büchse oder Fassung untergebracht.
Der Nachteil dieser Einrichtungen besteht darin, daß die Blechpakete auch das Gewicht der Welle tragen, was bei großen Maschinen sehr störend sein kann.
Eine andere bekannte Einrichtung erlaubt es, die kritische Geschwindigkeit zu verlagern, indem man einem oder mehreren der Lagerböcke eine zusätzliche Elastizität verleiht. Zu diesem Zweck wird zwischen die Lagerschale und ihre Unterlage eine aus drei Halbringen aufgebaute Einrichtung eingesetzt, in welcher der mittlere Halbring durch eine Reihe von elastischen parallelen Stäben mit den beiden äußeren Halbringen verbunden ist.
Die äußeren Halbringe befinden sich in Berührung mit der Lagerschale und der mittlere Halbring mit der Unterlage der Lagerschale, oder umgekehrt. Diese Einrichtung erlaubt es, eine Maschine oberhalb einer kritischen Geschwindigkeit zu betreiben, dämpft jedoch keine Schwingungen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein einfaches und widerstandsfähiges schwingungsdämpfendes Lager, welches sich sowohl in den im allgemeinen für ein Lager vorgesehenen Raum einer Maschine einbauen läßt als auch die kritische Geschwindigkeit der Maschine verlagert und gleichzeitig die Schwingungen der Welle dämpft.
Ein derartiges Lager enthält eine elastische Unterlage der Lagerschale, die aus mindestens drei Halbringen gebildet wird, welche über flexible Gitterstäbe miteinander verbunden sind. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer dieser Halbringe auf einen Dämpfungskörper aufliegt, welcher, ohne dabei zusammengedrückt zu werden, zwischen dem Lagerbock und der Lagerschale eingefügt ist, und daß dieser Dämpfungskörper die von der Welle herrührenden Schwingungen der Lagerschale dämpft, ohne das Wellengewicht aufzunehmen, das vielmehr vollständig von den anderen beiden Halbringen der elastischen Unterlage getragen wird, die unmittelbar auf dem Lagerbock aufliegen.
Der Dämpfungskörper wird durch dünne, perforierte Bleche gebildet, welche konzentrisch zu der Lagerschale in Form von offenen und an ihren Rändern nicht miteinander verbundenen Ringen mit einem Ölfilm zwischen den Blechen angebracht sind, wobei durch zwei halbzylindrische Schalen der Druck auf die Bleche gleichmäßig verteilt wird.
Die eine dieser halbzylindrischen Schalen ist zwischen den unteren Teil der Bleche und den oder die Halbringe der Lagerschalenunterlage eingefügt, während die andere halbzylindrische Schale zwischen den oberen Blechen und der oberen LagerschaIenhälfte liegt.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.
F i g. 1 stellt einen Längsschnitt durch ein schwingungsdämpfendes Lager mit einer elastischen Unterlage für die Lagerschale und nach Einbau der Lagerschale dar; F i g. 2 veranschaulicht einen Transversalschnitt durch die Mitte der Lagerschale; F i g. 3 ist eine perspektivische Ansicht der elastischen Unterlage der Lagerschale.
Auf den beiden Rändern des Lagerbocks 1 ruhen die Halbringe 2 und 3 der elastischen Lagerschalenunterlage, welche in F i g. 3 veranschaulicht ist.
Die beiden äußeren Halbringe 2 und 3 sind mit einem mittleren Halbring 4 über flexible Gitterstäbe oder Verbindungsstäbe verbunden, um die gewünschte Elastizität für das Wellengewicht zu -schaffen. Die Anzahl dieser Verbindungsstäbe wird entsprechend dem aufzunehmenden Gewicht bestimmt. Man kann beispielsweise gemäß .F i g: 3 für ein begrenztes Gewicht sich auf zwei Verbindungsstäbe 5 für jeden äußeren Halbring beschränken.
Zwischen dem Lagerbock 1 und dem Lagerdeckel 6 sind dünne Dämpfungsbleche 7 eingefügt: Diese Dämpfungsbleche werden konzentrisch zu der Lagerschale angeordnet, haben -die Form -von -einseitig offenen Halbringen und sind an ihren Rändern nicht miteinander verbunden. Um einen Durchtritt von Öl durch die Bleche zu erlauben, sind in den Blechen Perforationen angebracht, die von -Blech zu Blech gegeneinander versetzt sind.
Zwei halbzylindrische Schalen 8 und 9 sind zwischen die Bleche und die Lagerschale 10 eingefügt, die ihrerseits zweiteilig mit horizontalen Trennfugen ausgebildet ist. Die untere halbzylindrische Schale 8 in Form eines geeignet gewölbten Blechs ist unter dem mittleren Halbring 4 der elastischen Unterlage angeordnet, während die obere Halbschale 9 eine mittlere Rippe 11 trägt, welche zwischen zwei Außenrippen 12 der oberen Lagerschalenhälfte eingreift. Die beiden Halbschalen 8 und 9 erlauben es, den Druck auf die Bleche gleichmäßig zu verteilen.
Der Platz für die. Bleche 7 im Lagerbock 1 wird vorzugsweise durch zwei konzentrische zylindrische Flächen begrenzt, deren Achse mit der Achse der Lagerschale in ihrer durch das Wellengewicht hervorgerufenen Lage zusammenfällt.
Eine derartige Einrichtung erlaubt es, einen Dämpfungseffekt in allen radialen Richtungen auszuüben. Sie erlaubt es ferner, einen Druck auf die Bleche auszuüben, ohne die Lage der Achse der Lagerschale zu verändern. Infolge dieser Anordnung brauchen die Bleche das Wellengewicht nicht aufzunehmen. Dieses wird vielmehr über die Lagerschale auf den Halbring 4 der elastischen Unterlage übertragen, welcher dieses Gewicht seinerseits über die flexiblen Stäbe 5 auf die beiden äußeren Halbringe 2 und 3 überträgt, die auf dem Lagerbock 1 ruhen.
Die Montage des schwingungsdämpfenden Lagers geht in folgender Weise vor sich: Man markiert zunächst die Lage der Achse der belasteten Lagerschale, d. h. die Lage der Achse der unter dem Wellengewicht im Ruhezustand befindlichen Lagerschale. Zu diesem Zweck wird die Welle auf den Lagerböcken montiert, die mit der elastischen Lagerschalenuntertage ausgerüstet sind, jedoch ohne den Einbau der Bleche 7 und der Halbschalen 8 und 9. Sodann wird die ganze Anordnung wieder demontiert, und der Lagerbock 1 und der Lagerdeckel 6 werden konzentrisch zu der so gefundenen Achse ausgebohrt. Dabei wird der Platz für die Bleche 7 und die Halbschalen 8 und 9 frei gelassen. Sodann wird das ganze Lager zusammengebaut.
Wenn man in der vorstehend geschilderten Weise verfährt, ist man sicher, daß das Wellengewicht sich lediglich auf die elastische Unterlage abstützt und die Stellung der Lagerschalen nur von der Durchbiegung der Stäbe 5 abhängt.
Die Einstellung der Größe der Dämpfung geschieht durch Wahl der Anzahl und der Dicke der Bleche zwischen den beiden obenerwähnten konzentrischen Flächen, welche. durch die Ausbohrung des Lagerbocks und durch die Außenflächen der beiden Halbschalen 8 und 9 gebildet werden.
Die Schwingungsdämpfung kann sowohl unter Verwendung von Öl zwischen den beiden Blechen als auch unter Verwendung trockener Bleche erreicht werden. Im ersteren Fall wird die Schwingungsdämpfung durch die Viskosität des Öls erreicht und im zweiten Fall durch die Reibung der Bleche aneinander, die sich nur an einzelnen Stellen gegenseitig berühren.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die elastische Unterlage durch einen mittleren Halbring, welcher die Lagerschale trägt, gebildet. Man kann jedoch auch die Lagerschale auf den beiden äußeren Halbringen lagern und den mittleren Halbring sich auf dem Lagerbock 1 abstützen lassen. Es brauchen dann lediglich die Bleche 7 und die beiden Halbschalen 8 und 9 entsprechend anders ausgebildet zu werden. Die Bleche muß man nämlich dann entweder mit einer Aussparung zum Durchtritt des mittleren Halbrings versehen oder sie in Form zweier Blechpakete beiderseits des mittleren Halbrings vorsehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Schwingungsdämpfendes Lager mit einer für die Lagerschale bestimmten elastischen Unterlage, die ihrerseits aus mindestens drei Halbringen besteht, welche über flexible Stäbe miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer dieser Halbringe (4) auf einem Dämpfungskörper aufliegt, welcher, ohne dabei zusammengedrückt zu werden, zwischen dem Lagerbock (1) und der Lagerschale (10) eingefügt ist, und daß dieser Dämpfungskörper die von der Welle herrührenden Schwingungen der Lagerschale dämpft, ohne das Wellengewicht aufzunehmen, das vielmehr vollständig von den anderen beiden Halbringen (2, 3) der elastischen Unterlage getragen wird, die unmittelbar auf dem Lagerbock aufliegen.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskörper durch dünne perforierte Bleche (7) gebildet wird, die in Form offener, am Rand nicht miteinander verbundener Ringe und mit oder ohne Ölschichten zwischen den Blechen konzentrisch zu den Lagerschalen angeordnet sind, wobei durch zwei halbzylindrische Schalen (8, 9) der Druck auf die Bleche gleichmäßig verteilt wird.
3. Lager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Ausbohrung des Lagerbocks (1) mit der Achse der Lagerschalim durch das Wellengewicht belasteten Zustand-zusammenfällt und daß die flexiblen Stäbe (5) somit durchgebogen sind.
4. Lager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des durch die Bleche gebildeten Dämpfungskörpers durch die beiden halbzylindrischen Schalen (8, 9) definiert wird, von denen die eine zwischen die unteren Bleche und die elastische Unterlage der unteren Lagerschale und die andere zwischen die oberen Bleche und die obere Lagerschale eingefügt wird.
5. Lager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder äußere Halbring (2, 3) der elastischen Unterlage der unteren Lagerschale über wenigstens zwei flexible Stäbe (5) mit dem mittleren Halbring (4) verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 926 398; französische Patentschrift Nr. 1133 779.