DE1526439A1

DE1526439A1 - Abgasturbolader mit beidseitig an der Welle fliegend angeordnetem Turbinen- und Geblaeselaufrad

Info

Publication number: DE1526439A1
Application number: DE19661526439
Authority: DE
Inventors: Maier Dipl-Ing Siegfried
Original assignee: Kuehnle Kopp and Kausch AG
Current assignee: Howden Turbo GmbH
Priority date: 1966-03-03
Filing date: 1966-03-03
Publication date: 1970-02-12
Also published as: DE1526439B2

Description

Abgasturbolader mit beidseitig an der Welle fliegend angeordnetem Turbinen- und Gebläselaufrad Die Erfindung bezieht sieh auf einen Abgasturbolader mit beidseitig auf der Welle fliegend angeordnetem Turbinen- und Gebläselaufrad und betrifft die elastische Abstützung der beiden Zager dieses Abgasturboladers.
In den Läufern sehr hochtouriger Turbomaschinen, wie sie die Abgasturbolader darstellen, ist auch bei genauester Auswuchtung noch eine kleine Restunwucht vorhanden. Bei den kleinen Läufern der Abgasturbolader ist diese Restunwucht natürlich - absolut genommen - sehr klein; wegen der hohen Drehzahl aber verursachen sehr kleine Restunwuchten relativ große Schwingungsbeschleunigungen, die beispie'leweise Wälzlager schnell zerstören können, wenn der Läufer in diesen-gelagert ist. Natürlich ist die Auswirkung solcher Schwingungserregungen stark abhängig von der Resonanzlage der Eigenschwingung des Käufersystems zur Erregung durch die umlaufende Unwucht. Man strebt an, die Eigenfrequenz möglichst niedrig zu legen, um von dem Hauptbetriebsbereich möglichst weit weg zu kommen bzw: die Resonanz schon bei niedriger Drehzahl zu durchfahren. Es ist bekannt, die Zager der zweifach fliegend gelagerten Abgasturbolader dadurch elastisch abzustützen, daß um die beiden Wälzlager federnde Lamellen gelegt werden. (Vergl. deutsche Auslegeschrift 1 077 007.) Es ist fernerhin bei Gasturbinen bekannt, die Wälzlager in elastischen Büchsen unterzubringen, die am einen Ende mit einem Flansch am Gehäuse befestigt sind und am anderen Ende das Lagertragen. Der zylindrische Teil dazwischen hat axiale Längsschlitze oder ist so weit ausgedreht, daß sich die gewünschte Elastizität ergibt. (Vergl. SAE-Transactions 1963, Seite 775.) Diese Ausführung gestattet größere Freiheit in der Wahl der Federungssteifheit für die Lagerung. Durch Zufuhr von Ö1 in einen Ringspalt zwischen der Lagerbüchse und dem Lagergehäuse kann man ferner eine Dämpfung erhalten, die insbesondere beim Durchfahren von Resonanzen die Größe der Schwingungsamplituden in gewünschten Grenzen hält.
Bei Abgasturboladern mit beidseitig auf der Welle fliegend angeordnetem Turbinen- und Gebläselaufrad scheint es nicht möglich, zwei die Lager tragende Büchsen in dem engen Lagergehäuse zwischen den beiden Laufrädern unterzubringen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei diesen eine elastische Abstützung der beiden Wälzlager zu schaffen, die die Vorzüge der größeren Beweglichkeit der bekannten elastischen Büchsen mit einer einfachen Anbringungsmöglichkeit verbindet. Für Abgasturbolader mit beidseitig auf der Welle fliegend angeordnetem Turbinen- und Gebläselaufrad wird deshalb gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Ladergehäuse etwa in der Mitte senkrecht zur Achse eine Fläche erhält, an der eine sonst nicht am Lagergehäuse anliegende Büchse mit etwa mittigem Außenflansch angebracht ist, die an ihren beiden Enden die Lager trägt, und wobei die Büchse beidseitig zwischen Flansch und Zager durch Schlitze oder Eindrehungen elastisch ausgeführt ist.
Es ist zwar ein Abgasturbolader bekannt (vergl. britische Patent-Schrift 757 591), bei dem die Lager in einer Büchse angeordnet sind, die mit einem Außenflansch an einer achssenkrechten Fläche im Lagergehäuse angeflanscht ist. Bei dieser Ausführung ist jedoch der Flansch der Büchse nicht in der Mitte angebracht, so daß nicht beidseitig etwa gleiche elastische Eigenschaften entstehen; außerdem ist aber die die Lager tragende Büchse an den Enden im Lagergehäuse abgestützt und zentriert, so daß sie überhaupt nicht federn kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Lagergehäuse etwa in der Mitte senkrecht zur Achse geteilt und die Büchse zur elastischen Aufnahme der Zager mit ihrem etwa mittigen Außenflansch zwischen den beiden Lagergehäuseteilen eingespannt.
Die Figuren 1 und 2 zeigen Beispiele der erfindungegemäBen Abgasturbolader im Schnitt längs der Achse, wobei entsprechende Teile in beiden Abbildungen mit gleichen Ziffern bezeichnet sind.
Die Erfindung sei zunächst anhand von Figur 1 erläutert: 1 ist die Welle des Abgasturboladers, auf der das Turbinenrad 2 und das Gebläserad 3 fliegend angeordnet sind. Der Läufer ist in den beiden Wälzlagern 4 und 5 gelagert, die entsprechend der fliegenden Anordnung der Laufräder zwischen dem Turbinen- und dem Gebläserad liegen. 6 ist das Lagergehäuse. Dieses besitzt etwa in der Mitte seiner Erstreckung längs der Laderachse eine ebene Fläche 7 senkrecht zur Achse. An dieser ist mit dem Flansch 9 die Büchse 8 befestigt. Zum Halten dienen im vorliegenden Fall die Flanschschrauben 10. Die Büchse 8 trägt mit ihren Außenborden 21 und 22 die Wälzlager 4 und 5; und zwar liegen diese in etwa gleichem Abstand von dem Flansch 9. Die Büchse hat auf beiden Seiten axiale Längsschlitze 11 und 12. Sie kann auch im Bereich dieser Schlitze in der Stärke auf ein geringeres Maß abgesetzt sein..Bei einer anderen Ausführungsmöglichkeit kann die Büchse auch ohne Schlitze ausgeführt und dafür entsprechend dünnwandig ausgedreht sein, daß eine gewünschte Federung der Büchsenenden senkrecht zur Achsrichtung erreicht wird.
Die Außenborde der Büchse 21 und 22 haben gegenüber dem Lagergehäuse 6 einen Ringspalt 13 und 14, in den von der allgemeinen Ölzuführung 15 her durch entsprechende Bohrungen bzw. Kanäle Ö1 eingepreßt wird, so daß man eine wählbare Dämpfung der SchWingungsbewegung erhält.
Bei der Ausführung nach Figur 2 ist das Lagergehäuse etwa in der Mitte seiner Erstreckung längs der Achse senkrecht zur Achse geteilt, so daß sich die beiden Hälften 16 und 26 ergeben. Zwischen diesen -Lot de, @9@ße@fls.sc °; der Züühse 8 eingespannt. Die beiden ,Gehäusehälften werden durch die Schrauben 18 zusammengehalten. Die weitere Ausführung der elastischen Lagertragbüchse und ihre Dämpfung durch Öl in den Ringspalten 13 und 1¢ entspricht der Figur 1. Die Ölzufuhr zur Schmierung der Wälzlager erfolgt hierbei zweckmäßig durch eine Bohrung 17 in dem Flansch 9 der Lagerbüchse, wobei das Öl durch Spritzdüsen im Innern der Büchse austritt. Die Ausführung der elastischen Büchse 8 wird normalerweise symmetrisch zu dem in der Mitte liegenden Flansch erfolgen, so daß die beiden Zager mit gleichen Federungswerten eingebaut-sind. Es kann jedoch auch wegen der verschiedenen Masse von Turbinen- und Gebläselaufrad zweckmäßig erscheinen, verschiedene Federkonstanten für beide Seiten zu erhalten. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung durch verschiedene Anordnung der Schlitze oder Eindrehungen an den beiden Büchsenhälften möglich.

Claims

S c h u t z ans p r ü c h e Abgasturbolader mit beidseitig an der delle fliegend angeordnetem Turbinen- und Gebläselaufrad 1. Abgasturbolader mit beidseitig auf der Welle fliegend angeordnetem Turbinen- und Gebläselaufrad, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (6) etwa in der Mitte senkrecht zur Achse eine Fläche (7) besitzt, an der eine sonst nicht am Lagergehäuse anliegende Büchse (8) mit etwa mittigem Außenflansch (9) angebracht ist, die an ihren beiden Enden die Zager (4, 5) trägt, wobei die Büchse (8) beidseitig zwischen Flansch und Lager in an sich bekannter Weise durch Schlitze oder Eindrehungen elastisch ausgeführt ist.
2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (16, 26) etwa in der Mitte senkrecht zur Achse geteilt und die Büchse (8) mit dem Außenflanach (9) zwischen den beiden Gehäuseteilen einzesbannt ist.
3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzufuhr zu den Lagern aus dem Lagergehäuse durch Bohrungen im Flansch der Lagerbüchse erfolgt.
4. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwischen dem Lagergehäuse (6 bzw. 16, 26) und den Endabschnitten (21, 22) der Lagerbüchse enge radiale Spalte (13, 14) vorgesehen sind, in die Drucköl eingeführt wird.
5. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Büchse (1't, 21 und 12, 22) verschiedene Federungskennzahlen besitzen.