DE1476851B2

DE1476851B2 - Lagergehaeuse fuer verdichter-turbinenaggregate mit fliegend angeordneten laufraedern

Info

Publication number: DE1476851B2
Application number: DE1966P0040007
Authority: DE
Priority date: 1965-10-11
Filing date: 1966-07-20
Publication date: 1976-09-09
Also published as: AT277663B; CH449550A; DE1476851A1; GB1158254A; SE338691B

Description

Die Erfindung betrifft ein Lagergehäuse für Verdichter-Turbinenaggregate mit fliegend angeordneten Laufrädern, mit einem Gehäuseinnenraum, der durch eine im wesentlichen horizontale Zwischenwand in einen von außen gespeisten Schmierstoffdruckraum und einen Schmierstoffsammeiraum unterteilt ist, aus welchem der Schmierstoff nach außen abgeleitet wird, wobei mit der Zwischenwand zwei Lagerstutzen mit zylindrischer Lagerbohrung zur Aufnahme der Lager und zwei wenigstens den Schmierstoffdruckraum axial begrenzende Flansche einstückig verbunden sind und wobei eine direkte Verbindung zwischen dem Schmierstoffdruckraum und dem Schmierstoffsammeiraum vorhanden ist.

Solche Aggregate werden z. B. bei Abgasturbogebläsen, bei kleinen Gasturbinen und bei Expansionsturbinen verwendet. Die Arbeitsmediumtemperatur der Turbine unterscheidet sich in der Regel wesentlich von der Temperatur, die zur Sicherung des verläßlichen Betriebs der Lager notwendig ist. Zur Einhaltung der Lagertemperatur: auf _veinen_; angemessenen .Wert wird ■ die Isolierung de'f'JLagerbereichs duron'Wärmeschilde, isolierende Zwischenräume oder durch die Ab- oder Zuführung der Wärme mittels eines geeigneten Mediums, z. B. durch Kombination der erwähnten Isolierverfahren, ausgeführt.

Zur Zeit wird zur Einhaltung einer angemessenen Temperatur der Lager und des ganzen Lagergehäuses die Kühlung mittels des Schmierstoffes dadurch durchgeführt, daß das Lagergehäuse unterteilt ist, wodurch

, ,.,zwei Räume entstehen, von denen der erste beim Be-

■t ■ ·"": ·■ trieb-mit Druckschmierstoff gefüllt ist und der- andere _:als Sammelraum zum Schmierstoffablauf dient. Der die zuverlässige Wirkungsweise der Lager sichernde

λ-Schmierstoff fließt von dem Druckraum durch die Lager in den Sammelraum hindurch und entzieht oder übergibt gleichzeitig die Wärme den Druck- und Sam-

■■" melraumwänden des Lagergehäuses und allen.Teilen, mit welchen er in Berührung kommt. Falls die Menge des durch das Lager durchfließenden Schmierstoffs zum Wärmeaustausch, nicht ausreicht, wird der Druckraum mittels einer kalibrierten Überlauföffnung mit dem Abflußraum verbunden. ■

Bei einem bekannten Aggregat der eingangs erwähnten Art (CH-PS 3 88021) ist die Zwischenwand des Lagergehäuses mit den Lagerstutzen und den die Schmiermittelräume oberhalb und unterhalb der Zwischenwand begrenzenden Axialflanschen als einstückiger Bestandteil des Lagergehäuses ausgebildet. Dadurch ist das Lagergehäuse nicht nur kompliziert herzustellen und aufwendig zu bearbeiten und nur schwierig von Gießkernresten und anderen Verunreinigungen zu reinigen, sondern eine solche Lösung gestattet darüber hinaus nicht, die Turbinen- oder Verdichterlaufräder samt deren Lagerteilen derart auszubilden, daß sie als komplette Baueinheit in das Lagergehäuse eingebaut werden können, wie es bei Gasturbinen an sich ■ allgemein bekannt ist. In dem durch die einstückige Ausbildung der Zwischenwand nur sehr schwer zugänglichen Druckraum können Gußsandteilchen nur schwierig entfernt werden, so daß die Lockerung von Sandteilchen, wenn auch nach längerer Betriebszeit, eine Lagerbeschädigung verursachen kann. Die Wände des Lagergehäuses sind mit. dem Schmierstoff nicht gleichmäßig bespült, wodurch auch der Wärmeaustausch im Druck- und Sammelraum ungleich wird, und es kann eine Wärmeverformung des Gehäuses auftreten.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, das bekannte Lagergehäuse der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß eine einfache Herstellung und Montage ermöglicht und eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Gehäuse und eine bessere Wärmeabfuhr erzielt werden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Zwischenwand samt den Flanschen und den Lagerstutzen als vom Lagergehäuse getrenntes und in eine letzteres axial durchlaufende Gehäusebohrung von einer Seite her einschiebbare Baueinheit ausgebildet ist und daß die direkte Verbindung zwischen Schmierstoffdruckraum und Schmierstoffsammeiraum durch Längsspalte zwischen den Rändern der Zwischenwand und der Innenfläche der Gehäusebohrung gebildet ist.

Die Zwischenwand kann dabei längs der Wandung der durchlaufenden Gehäusebohrung in der Richtung des Druckraums hochgezogene Ansätze aufweisen, die mit den Flanschen dichtend verbunden sind und somit

ein oben offenes Gefäß im Druckraum bilden. Die durchlaufende Gehäusebohrung kann entweder einen durchlaufend gleichen Durchmesser aufweisen oder in der Achsrichtung von einem Laufrad zum anderen zunehmend abgestuft sein, wobei der Durchmesser des Laufrads an der Seite des kleinsten Durchmessers der durchlaufenden Gehäusebohrung kleiner als der kleinste Durchmesser der durchlaufenden Gehäusebohrung ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Lagergehäuses ist der gesamte Lagerraum sehr gut zugänglich und man kann ihn mühelos und einwandfrei von Gußsand säubern, was erforderlich ist, weil wegen der hohen Drehzahlen dieser Maschinen die Lager gegen das Vorhandensein von Verunreinigungen sehr empfindlich sind. Somit wird die Gefahr der Lagerbeschädigung vermindert Die erfindungsgemäßen Gußstücke für das Lagergehäuse und die Zwischenwand sind wesentlich einfacher, als das Gußstück des Lagergehäuses der bekannten Ausführungen, wodurch das gesamte Gießverfahren erleichtert und Ausschuß vermindert werden.

Die gesonderte Herstellung von Lagergehäuse und Zwischenwand macht die Verwendung unterschiedlicher Materialsorten möglich, wie es beispielsweise beim gewöhnlichen Eisenguß für das Gehäuse und beim speziellen Material für die Zwischenwand der Fall ist, deren Lagerstutzen in der Gehäusebohrung als aktive Lagerflächen ausgebildet werden können. Der gesamte Durchfluß von Schmierstoff durch das Lagergehäuse ist im voraus von der Summe der Schmierstoffströme durch die Lager und den Längsspalt zwischen der durch die Ansätze verbreiterten Zwischenwand und dem Lagergehäuse zu bestimmen, wobei das Gesetz für den Durchfluß einer Flüssigkeit zwischen zwei parallelen Wänden zur Geltung kommt.

Der durch den Spalt durchfließende Schmierstoff spült den gesamten Innenraum des einfach gestalteten Lagergehäuses und sichert die gleichmäßige Wärmebelastung des Lagergehäuses. Die Verbreiterung der Zwischenwand und die undurchlässige Verbindung dieser Verbreiterung mit den Flanschen bildet im Druckraum des Lagergehäuses ein nach oben offenes Gefäß. Dies ist beim Abstellen der Maschine von Bedeutung, wenn gleichzeitig die Schmierstoffzufuhr unterbrochen wird und die Maschine infolge der Trägheit noch nachläuft. In diesem Zeitraum schützt der Schmierstoff, welcher im Zwischenwandgefäß übriggeblieben ist, das Lager vor Beschädigung, wobei der Schmierstoff nur durch die Lager abfließen kann.

Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt bei zweckmäßiger Bemessung des Laufrads an derjenigen Seite, die der Montageseite der Gehäusebohrung abgewendet ist, die Zwischenwand mit dem kompletten Läufer durch die Gehäusebohrung hindurch herauszunehmen, ohne diesen demontieren zu müssen. Der Vorteil dieser Möglichkeit ist bereits aus der Tatsache zu ersehen, daß der Läuferwechsel auch von weniger qualifiziertem Personal mit einfachen Werkzeugen ausgeführt werden kann.

Es ist zwar für Abgasturbolader an sich bekannt (GB-PS 7 75 454), die Zwischenwand samt Lagerträger als axial in das Lagergehäuse einschiebbare Baueinheit auszubilden. Jedoch werden auch hierbei noch die die Druckmittelräume axial begrenzenden Wände durch das Lagergehäuse selbst gebildet, was der Einbeziehung der Laufräder samt Welle in die einbaufertige Baueinheit entgegensteht

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lagergehäuses ist in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 das Lagergehäuse im Längsschnitt und
F i g. 2 das Lagergehäuse im Schnitt A-AmF TgTTT
Das Lagergehäuse Γ iftr Verdichter-Turbinenaggregat weist eine durchlaufende Gehäusebohrung 2 auf, in welcher eine überwiegend horizontale Zwischenwand 3 eingeschoben ist, welche mit zwei rohrförmigen Lagerstutzen 4 mit zylindrischen öffnungen 5 in der Achse der Maschine zur Aufnahme der Lager 6 und mit zwei zur Maschinenachse etwa senkrechten, den Schmierstoffdruckraum 8 axial begrenzenden Flanschen 7 versehen ist. Der Schmierstoffdruckraum 8 ist von der oberen Seite der Zwischenwand 3, deren Flanschen 7 und der Wandung der Gehäusebohrung 2 begrenzt. Der Schmierstoffsammeiraum 9 ist von der unteren Seite der Zwischenwand 3, der Stopfbuchsenwand der Gebläseseite 10, der Stopfbuchsenwand der Turbinenseite 11 und der Wandung der Gehäusebohrung 2 begrenzt. Die Zwischenwand 3 ist längs der Wandung der Gehäusebohrung 2 durch zum Druckraum 8 hin hochgezogene Ansätze 12 verbreitert, die mit den Flanschen 7 dichtend verbunden sind. Die Ansätze 12 der Zwischenwand 3 und die Flansche 7 bilden ein von oben offenes Gefäß im Druckraum 8.

Die Zwischenwand 3 ist in das Lagergehäuse 1- mit gewissem Spiel eingeschoben, so daß zwischen den Ansätzen 12 der Zwischenwand 3 und der Wandung der Gehäusebohrung 2 der Längsspalt 13 vorhanden ist. Die durchlaufende Gehäusebohrung 2 ist in der Richtung vom Gebläselaufrad 14 zum Turbinenlaufrad 15 hin zunehmend abgestuft, und das Gebläselaufrad 14 ist kleiner als der kleinste Durchmesser der durchlaufenden Gehäusebohrung 2 des Lagergehäuses 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

.:?ί-3 ν! Patentansprüche:

1. Lagergehäuse für Verdichter-Turbinenaggregate mit fliegend angeordneten Laufrädern, mit einem Gehäuseinnenraum, der durch eine im wesentlichen horizontale Zwischenwand in einen von außen gespeisten Schmierstoffdruckraum und einen Schmierstoffsammeiraum unterteilt ist, aus welchem der Schmierstoff nach außen abgeleitet wird, wobei mit der Zwischenwand zwei Lagerstutzen mit zylindrischer Lägerbohrurig zur Aufnahmevrfer Lager und zwei' wenigstens Hen« Schmierstoffdruckraumaxial begrenzende Flansche einstückig verbunden sind und wobei eine direkte Verbindung zwischen dem Schmierstoffdruckraum und dem Schmierstoffe sammelraum vorhanden ist, .dadurch.gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (3) samt den Flanschen (7) und Lagerstutzen (4) als vom Lagergehäuse (1) getrenntes und in eine letzteres axial durchlaufende Gehäusebohrung (2) von einer

- Seite -her einschiebbare Baueinheit ausgebildet ist, und daß die direkte Verbindung-zwischen Schmierstoffdruckraum (8) und Schmierstoffsammeiraum (9) durch Längsspalte (13) zwischen den Rändern der Zwischenwand (3) und der Innenfläche der Gehäusebohrung (2) gebildet ist.

2. Lagergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (3) längs der Wandung der durchlaufenden Gehäusebohrung (2) des Lagergehäuses (1) in der Richtung des Druckraums (8) hochgezogene Ansätze (12) aufweist, die mit den Flanschen (7) dichtend verbunden sind und somit ein oben offenes Gefäß im Druckraum (8) bilden.

3. Lagergehäuse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dessen durchlaufende Gehäusebohrung (2) entweder einen durchlaufend .gleichen Durchmesser aufweist oder in .der Achsrichtung von einem Laufrad zum anderen zunehmend abgestuft ist, wobei der Durchmesser des Laufrads (14) an der Seite des kleinsten Durchmessers der durchlaufenden Gehäusebohrung (2) kleiner als der kleinste Durchmesser der durchlaufenden Gehäusebohrung (2) ist.