DE1725016A1

DE1725016A1 - Motorwellendrucklager fuer axiale wellenbeanspruchungen, insbesondere fuer die welle einer bohrturbine

Info

Publication number: DE1725016A1
Application number: DE19671725016
Authority: DE
Inventors: Roger Rouviere; Wladimir Tiraspolsky
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1966-07-01
Filing date: 1967-06-30
Publication date: 1975-11-27
Also published as: GB1195553A; FR1535451A; DE1575509A1; NL150558B; US3449030A; NL6709199A

Description

TELBFON 3O β.ϊ 1-1 (+ 3 (IO 10 ST)

MIPJ.. IKO. DlKTHICH 1.KWALD > 8 MCrN CIIKN" -IO - BIHNAUKH STII, 6

P 17 25 016.7-12
Äff.: 609 div.

INSTITUT I¹RANCAIS DU PETROLE Rueil-Malmaison, Prankreich

Motorwellen-Drucklager für axiale Wellenbeanspruchungen, insbesondere für die Welle einer Bohrturbine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Motorwellen-Drucklager für axiale Wellenbeanspruchungen, bestehend aus die Motorwelle umgebenden ringförmigen Elementen, die in wenigstens zwei Anordnungen übereinander mit Widerstand gegen in entgegengesetzten Richtungen wirkende Axialkräfte gruppiert sind, und zwischen Jeweils fest mit der Motorwelle und einem Statorteil verbundenen Axialabstützeleraenten angeordnet sind. In Betracht kommen insbesondere Drucklager für Bohrturbinenwellen. Die folgende Beschreibung wird beispielsweise mit Bezug auf solche Turbinenwellen gegeben, ohne daß die Erfindung auf diesen Anwendungsfall begrenzt wäre.

: Nach erfolglosen Versuchen zur Herstellung brauchbarer Kugeldrucklager ist die industrielle Entwicklung in den letzten dreißig Jahren basierend lediglich auf der Verwendung von Druckgleitlagern, bei denen eine kraftschlüssige Metall-Gummiverbindung ausgenutzt wurde und die durch das die !Turbine epeisende Medium benetzt wurde, vorangetrieben worden.

W Im jetzigen Entwicklungsstadium der Bohrturbinentechnik

bedeuten gewisse funktioneile und nicht verringerbare Nachteile der Druckgleitlager eine die Entwicklung zu besseren Wirkungsgraden hin immer stärker hemmende Bremse. Diese Nachteile bestehen im erhöhten absoluten Betrag des axialen Verschleißes, dem komplizierten Verlauf der Funktion, die die Reibungskoeffizienten im Drucklager mit der Drehgeschwindigkeit und dem auf die benutzten Elemente ausgeübten spezifischen Druck verbindet; der Empfindlichkeit der mit Gummi überzogenen Elemente gegen Vibrationen und TemperaturSteigerungen, etc.

^ So hat man sich wieder den Problemen der Druckkugellager ™ zugewendet und hat dabei gehofft, die durch den metallurgischen und technologischen mittlerweile auf anderen Gebieten herbeigeführten Fortschritt durch verbesserte Mitteil ausnützen zu können.

Trotz zahlreicher Initiativen ist es jedoch bisher nicht möglich gewesen, Druckkugellager herzustellen, die in wirtschaftlicher Weise mit den besten Gleitdrucklagern konkurrieren könnten.

Die ideale Lösung eines dichten in einem geeigneten Ölbad

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arbeitenden lager wird nach wie vor durch die Schwierigkeit, das Lager vom umgebenden Medium zu isolieren, verhindert·

Weitere Schwierigkeiten haben sich einer ausgeglichenen Verteilung der Belastung zwischen aufeinanderfolgenden Stufen der Lager mit mehreren Anordnungen übereinander entgegengestellt sowie gegen deren Schutz gegen Schwin« gungen. Versuche, diesen Schutz durch stoßdämpfende Gummikissen herbeizuführen, sind nicht gelungen, da letztere sich als genauso leicht, wenn nicht leichter zerstörbar als die Drucklager selbst herausgestellt haben.

Eine weitere Gefahr stellt sich durch das plötzliche Freisetzen der Trägheitskräfte aufgrund plötzlichen Bruchs eines Elementes eines Drucklagers, beispielsweise einer Kugel oder eines Kugellagerrings, ein.

Das erfindungsgemäße Drucklager behebt diese Nachteile, indem es nunmehr möglich wird:

die axialen Kräfte oder Beanspruchungen in beiden Eichtungen gleichmäßig verteilt zwischen eine ausreichende Anzahl von Lagergrundstufen zu verteilen, damit diese gegen jede Überlast geschützt sind;

die beweglichen Elemente mit Hilfe eines zirkulierenden Mediums zu benetzen, indem sie gleichzeitig auf günstigste Weise gegen die Einführung von schleifenden Partikeln geschützt sind;

jedes axiale Auswandern der Elemente im Betrieb zu verhindern;

eine Begrenzung des Widerstandsmomentes zwischen den Rotor- und Statormassen bei Blockierung eines der Kugellager sicherzustellen j

die beweglichen Elemente gegen die schädlichsten Axialschwingungen zu schützen.

Pie erfindungsgemäße Maßnahme schafft also eine gesteigerte Sicherheit im Betrieb und sichert eine erheblich größere Lebensdauer als bei anderen bisher zum Einsatz gekommenen Druckkugellagern.

Erfindungsgemäß besteht das Drucklager aus einer Aufeinanderfolge von Anordnungen übereinander, von denen jede in der ein oder anderen Richtung zwischen einer axialen ·--■ Rotorabstützung und einer axialen Statorabstützung eingebaut ist und hierbei jede Anordnung, sei sie nun mit den anderen identisch oder nicht, wenigstens besteht aus» einem Kugelkranz zwischen zwei Kugellagerringen an sich bekannter Bauart, der gegebenenfalls durch einen Kugellagerkäfig geführt let;

einem zwischengeschalteten Sicherheitselement oder Rotationsrelais, gebildet entweder aus einem oder mehreren Kugelkränzen, ähnlich dem ersten, die in Reihe angeordnet sind; oder aus zwei Glcftflächen, von denen eine einen Überzug aus Gleitelementen, beispielsweise Gummi tragen kann, derart, daß das durch die Reibung geschaffene Widerstandselement größer als das der Kugeldrucklager ist; ' einer elastischen axialen Einrichtung, deren lAbflachungsverhalten unter Wirkung einer Axialkompression derart ist, daß unter der Wirkung einer frekompression, die eine Größe von 1/10 bis 1/4 der Gesamtbelastung erreichen kann, einen Abflachungsweg größer als die Hälfte des Gesamtweges sicherstelllt und so für die Elemente der Schichtanordnung, die eine Stufe des Dtrucklagers bilden, eine minimale permanente Kompression in sämtlichen Betriebsphasen gewährleistet.

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Um den Einbau gegebenenfalls zu vereinfachen, möglichst unter Verzicht von Befestigungselementen wie Nieten, Stiften, Anschlagnocken, etc., ist vorgesehen, die tragenden Flächen der sich nichtdrehenden Elemente jeder Stufenanordnung, die mit den stoßdämpfenden Elementen in Eontakt kommen, mit einer Rändelung, vorzugsweise einer Kreuzrändelung,zu versehen, die einen erheblich höheren Reibungskoeffizienten sicherstellt als durch Drehung der Kugellager- oder Sicherheitselemente erreichbar ist, und der ohne weiteres den Wert 1 erreichen oder überschreiten kann.

Die kompressiblen Elemente der genannten elastischen Einrichtung bestehen aus Metall oder einem elastomeren Material und bestehen vorteilhaft aus Metallitzen aus Drähten hoher Festigkeit, die unter Druck agglomeriert sind, oder aus einer Kombination dieser Materialien. Die Verteilung der Axialverschiebungen unter der Wirkung der im Betrieb auftretenden Kompressionen erhält man entweder aufgrund der Materialeigenschaften, was bei der Verwendung einer metallischen Litze der Fall ist oder durch Verwendung mehrerer aufeinanderfolgender Elemente, deren elastische Festigkeit sich addiert.

Die ungewöhnliche Anwendung von G-eweberingen aus Metalldrähten für die Herstellung von Stoßdämpferelementen für diese Drucklager, gegebenenfalls in Zuordnung zu anderen elastischen Elementen, ist von hervorragender Wichtigkeit für die Erfindung und bringt einen erheblichen technischen Fortschritt mit sich. Diese Gewebekiesen aus Metalldraht dämpfen tatsächlich über einen breiten Frequenzbereich die Schwingungen, die sich absorbieren, im Gegensatz zu

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bisher verwandten Gummipolstern. Dies führt bei Arbeitsbedingungen, wie sie bei Turbinen herrschen, zu einer größeren Betriebsdauer der erfindungsgemäßen Drucklager.

Die Abflachung der Polster aus Metalldraht, wie sie bei den erfindungsgemäßen Drucklagern Verwendung finden können, verläuft asymptotisch gegen eine Grenze, wenn die aufgebrachte Axialbelastung steigt. Dieses Verhalten wird erfindungsgemäß dadurch ausgenützt, daß bei Einbau des Drucklagers eine axiale Vorkompression der Stoßdämpferelemente vorgenommen wird, die zu einer Abflachung dieser Elemente führt, die größer als die Dickenänderungen ist, die diese unter Betriebsbedingungen bei Aufbringung der axialen Belastung aushalten können. Daraus folgt, daß jegliches Spiel oder jegliches axiales Auswandern der Elemente des Drucklagers nach der Erfindung im Betrieb unmöglich gemacht wird.

Das zwischengeschaltete in jeder Drucklagerstufe dem Kugellager und dem elastischen Stoßdämpferelement zugeordnete Sicherheitselement stellt die Kontinuität im Betrieb bei Zerstörung des Lagers sicher.

Hach einer besonders Interessanten Ausführungsform der Erfindung besteht dieses zwischengeschaltete Sicherheitselement aus einem Metallring, dessen eine mit Gummi überzogene Oberfläche in Berührung mit einem der Kugellagerringe des Kugellagers bei einem Reibungskoeffizienten eteht, dessen Wert zwischen dem des Reibungskoeffizienten der Kugeln auf dem Kugellagerring und dem Reibungskoeffizienten des Metallgewebekissens oder seines Äquivalentes gegen die andere Oberfläche des Sicherheitselementes ist, was aus der Kreuzrändelung der letztgenannten Fläche herzuleiten ist.

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Unter diesen Bedingungen erfaßt das Sicherheitselement das Eelais hei der Blockierung des Kugellagers, indem es auf dem henachharten Kugellagerring gleitet und so eine Zerstörung der Vorrichtung als solcher vermeidet und vorkommendenfalls eine Beendigung des Bohrvorgangs zuläßt.

Nach einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Drucklager können die Elemente durch das die !Turbine durchsetzende zirkulierende Medium geschmiert und gekühlt werden.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der heiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen:

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucklagers zeigt;

Fig. la die Elemente darstellt, aus denen das Drucklager besteht;

Fig. Ib eine Ansicht von unten des zwischengeschalteten Sicherheitselementes, bei dem die kreuzgerändelte tragende Fläche zu sehen ist, darstellt;

Fig. 2 zeigt den Verlauf der Kompressibilitätskurve eines vorteilhaft verwendeten Gewebekissens aus Metalldraht das als Stoßdämpferelement in den erfindungsgemäßen Druckkugellagern angewendet wird;

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 und 5 sind zwei Beispiele für elastische Elemente, die bei einem erfindungsgemäßen Drucklager verwendet werden können.

Pig. 1 zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Drucklager mit zwei Anordnungen, übereinander für jede der beiden Richtungen der axialen Beanspruchung. Die Anzahl der Stufen, von denen wenigstens eine in jeder Richtung vorgesehen sein soll, ist nicht begrenzt, wird jedoch als Punktion der aufzunehmenden Axialbeanspruchungen gewählt, in- . dem einerseits die gegen das Werkzeug gerichteten Kräfte und andererseits die in Gegenrichtung ausgeübten Kräfte berücksichtigt werden, wobei diese Kräfte nicht notwendigerweise den gleichen Wert besitzen.

Die Rotorwelle der Bohrturbine ist mit 1 in den Figuren bezeichnet, mit 2 ist der Turbinenkörper (Stator) bezeichnet, der in bekannter Weise beliebig ausgebildet sein kann.

Die das erfindungsgemäße Drucklager bildenden ringförmigen Elemente sind in dem zwischen einem Rotormantel 3» der die Turbinenwelle und die Statorversteifungszwischenstücke 21 umgibt, gebildeten Ringraum aufgeschichtet und belassen hierbei jedoch einen freien Ringraum 4, der vom Bohr-, schlamm durchlaufen wird.

Nach einem besonderen Merkmal des erfindungsgemäßen Drucklagers sind alle diese Elemente zur Schmierung und Kühlung durch die Zirkulation eben dieses Bohrschlammes eingerichtet.

Einrichtungen zum Reinigen dieses Schlammes, die in bekannter Weise als Zentrifugen, Zyklone, etc., ausgebildet sein können, können eingesetzt werden, um das Eindringen von Schleif partlkeln zwischen die in Bewegung befindlichen Teile oder kolmatierende Partikel in die Stoßdämpferelemente auf ein Minimum herabzusetzen.

Jede Stufe des erfindungsgemäßen Drucklagers kann in

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eine der axialen Richtungen allein oder zusammen mit einer ähnlichen in die andere Richtung wirkenden Stufe zur Einwirkung kommen.

Mit 5 ist eine Stufe des Drucklagers in Fig. 1, mit 6 die andere Stufe bezeichnet. Diese Stufen bestehen aus den gleichen Teilen, welche mit den gleichen Bezugszeichen, nur unter Zusatz eines a) für die aufgeschichteten Elemente der Stufe 6 bezeichnet sind. Jede Stufe ist zwischen zwei Abstützelementen zwischengeschaltet, die jeweils fest mit dem Rotor ( Stützelemente 7» 7a ) und dem Stator ( Stützelement 8 ) verbunden sind.

Die Statorabstützelemente werden von Kanälen zur Zirkulation des Bohrmediums in dem das Drucklager umgebenden Ringraum durchsetzt.

Die beiden Stufen 5 und 6 sind symmetrisch gegeneinander auf beiden Seiten des Abstützelementes θ angeordnet und enstehen durch das Aufschichten von Elementen, von denen das erste ausgehend von der Abstützung 8 ein Kugellager mit übereinander angeordneten Kugellagerringen ist. Einer dieser Kugellagerringe, beispielsweise 9» 9a, wird in nicht drehbarer Weise gegen ein Abstützelement 8 (beispielsweise durch Einbau wie Einfalzen ) angeordnet. Die Kugeln 10, 10a des Kugellagers sind entweder frei oder durch einen Käfig 11, 11a gehalten, der vorteilhaft aus einem schlammgeBchmierten Elastomeren bestehen kann und einen geringen Reibungskoeffizienten gegenüber dem die Kugeln bildenden Metall sowie ihren Kugellagerringen (Pig. I und la) aufweist. Radialkanäle 12 sind in den Käfigen zum Durchgang des zur Schmierung dienenden Schlammes ( Pig, la ) aiiegespart.

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Unter harten Arbeitsbedingungen verwendet man edle Materialien mit hoher Festigkeit für die Kugeln und ihre Kugellagerringe. Man kann aber in der gleichen Weise spezielle Kugeln benutzen, wie sie in Bohrrollenmeißeln ihren ! ■' Einsatz finden.

1, ■ · ■ '

Anschließend an das Kugellager und in Berührung mit dem Kugellagerring (13, 13a), der sich frei gegenüber der Rotorwelle dreht, ist ein Zwischenelement 14» 14a, das „ eine Art Sicherheitsrelais bildet, angeordnet.

Durch dieses Element wird die durch das Druckkugellager hervorgerufene Gefahr behoben, die in einer plötzlichen Blockierung bei unerwartetem Bruch eines Kugellagerelementes besteht, wobei bei dieser Blockierung ganz erhebliche Trägheitskräfte frei werden ( da der sich drehende Teil einerBohrturbine mehrere Tonnen wiegen kann ), wodurch die Gefahr besteht, daß schwere Unfälle hervorgerufen werden.

Bei der in den fig. 1 und la ausgeführten Form besteht das Sicherheitselement aus gummiüberzogenen Gleitteilen, die auf der Grundfläche des Kugellagerringteils 13, 13a gleiten können und besteht (Fig. la) aus einem metallischen Ring, der mit einem Gummiüberzug 15 auf derjenigen ihrer Flächen bedeckt ist, die mit dem Kugellagerring 13 in Kontakt steht.

Kanäle (Fig. la) sind in dieser mit Gummiüberzug versehenen Fläche zur Zirkulation des Schlammes vorgesehen und sorgen für die Schmierung bei Drehung des Sicherheitselementes.

Da der Reibungskoeffizient der Kugeln auf den Kugellagerringen geringer als der des mit Gummi Überzogenen Druek-

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lagers 14, 15 am Kugellagerring 13 ist, ist das Sicherheitselement 14, 15 bei Normalbetrieb unbeweglich und wird nicht in Drehung mitgenommen.

Bei ungewollter Blockierung des Kugellagers erfaßt das Sicherheitselement 14, 15 das Relais, wobei das als Ring ausgebildete Zwischenelement 14 sich dann dreht und auf dem Kugellagerring 13 gleitet.

Die Gummischicht 15 auf dem Ring 14 besitzt nur eine geringe Dicke ( beispielsweise in der Größenordnung 2m), sorgt jedoch trotzdem für eine geweisse Dämpfung der Axialschwingungen.

Ein elastisches, zwischen Sicherheitselement 14 und Rotorabsttltzelement 7, 7a zusammengedrücktes Stoßdämpferelement 16, 16a vervollständigt jede Drucklagerstufe.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht dieses Element aus ein oder mehreren Ringen oder Gewebepolstern oder einer Litze metallischen Drahtes, wie sie beispielsweise in aeronautischen Konstruktionen verwendet wird. Diese Ringe bestehen beispielsweise aus nicht rostendem Stahldraht hoher Festigkeit.

Erfindungsgemäß wird so ein neues Anwendungsgebiet für solche Ringscheiben oder Auflager geschaffen, indem zwei dieser Eigenschaften ausgenutzt werden.

Die erste dieser Eigenschaften ist in Pig. 2 verdeutlicht, die den Verlauf der Kurve elastischer Deformation durch Zusammendrückung eines solchen Gewebepolsters aus Metalldraht zeigt. Diese Kurve verdeutlicht die KompreBsions-

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kraft T in Tonnen, die eine vorgegebene Abflachung e, ausgedrückt In Millimetern, hervorruft. Die Kurve besitzt eine Asymptote; so ruft im betrachteten Beispiel eine Kompression von 500 kg eine Abflachung des Polstere um 1,87 mm hervor, während eine Kompression von 5 Tonnen diese Abflachung nur um 1,13 mm (Gesamtkompression 3 mm ) steigert; diese Zahlen sind nur gegeben, um die Größenordnung der Werte zu zeigen.

Die Stoßdampferpolster 16 werden erfindungsgemäß beim Einbau vorkomprimiert ( beispielsweise unter Einwirkung eines " Arbeitszylinders), bevor das Rotorabstützelement, das das Ende der Drucklagerstufe bildet, verkeilt wird.

Diese Vorkompression besitzt einen ausreichenden Wert ( beispielsweise 500 kg bei einem Polster bei einer Kompressibilitätskurve nach Pig. 2), damit die entsprechende Abflachung des Polsters ( 1,87 mm in diesem PaLl) größer als die zusätzliche Abflachung aufgrund der Anwendung der axialen maximal für die betrachtete Stufe zulässigen Kraft unter Betriebsbedingungen ist (1,13 mm, wenn diese Maximalkraft bei 5 Tonnen liegt).

Daraus folgt, daß keinerlei Spiel oder axiale Hin- und

Herbewegung sich zwischen den Elementen des Drucklagers einstellen kann, da eine zusätzliche Abflachung eines Polsters, ( beispielsweise 16, (Pig. 1), unter Wirkung eines axialen nach oben gerichteten Schubes, der auf die Welle 1 der Turbine wirkt, und dessen Wert dem maximal zulässigen, beispielsweise 5 Tonnen, entspricht, lediglich eine Verschiebung von 1,13 mm des Rotorabstützelementes 7a nach oben zuläßt, d. h. eine axiale Ausdehnung von 1,13 mm des entgegengesetzten Stoßdämpferpolsters 16a, das nicht aus-

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reicht, um die Abflachung von 1,87 mm, der dieses elastische Element bei der Yorkompression beim Einbau ausgesetzt ist, wieder wegzumachen.

Die zweite Eigenschaft der Ringscheiben oder Stoßdämpferauflager aus Metallfädengewebe 16 besteht darin, daß diese völlig einen großen Schwingungsfrequenzbereich absorbieren, im Gegensatz zu Kautschukringen, die zum Stoßdämpfen bei bestimmten bekannten Druckkugellagern verwandt wurden, die für Turbinen©bohrgeräte eingesetzt wurden, wobei der Gummi bei unterschiedlichen Frequenzen sämtliche der aufgenommenen Schwingungen wieder abgibt.

Demgegenüber stellt man fest, daß die Zerstörungsgeschwindigkeit der Auflager mit ihrer axialen Lage variiert.

So werden die an den Enden der das Lager bildenden geschichteten Anordnung vorgesehenen metallischen Auflager oft schneller zerstört, als die zentralen Elemente, was man auf eine Konzentration niedriger Frequenzen in diesen Zonen zurückführen kann.

Da Gummi bzw. allgemeiner die Elastomeren sich besser dem Zerstörungseffekt bei niedrigen Frequenzen widersetzen, kann man ihn darum allein oder in Kombination mit Ringscheiben aus Metallitzen verwenden.

So verwendet man beispielsweise Ringscheiben aua elastischem Material, insbesondere Elastomeren-Material, wie die Ringscheibe 24» die im Axialschnitt in !'ig, 4 dargestellt ist und im Axialschnitt Trapezform aufweist, was in etwa der Kurve der Kompressionscharakteristik der in Fig. 2 dargestellten metallischen Auflager entspricht.

Nach der in den Jig. 1, la und Ib dargestellneu Aua-

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führungsform sind die jeweiligen Oberflächen des zwischengeschä.-teten Sicherheiteelementes 14, 14a und des Rotorabstützelementes 7, 7a, in Kontakt mit dem Stoßdämpferpolster 16, 16a (für auftragende flächen ),wie in Pig. Ib dargestellt, gerändelt bzw. kreuzgerändelt. Fig. Ib zeigt hierbei eine Ansicht des Gleitlagers 14 nach fig. la von unten, und zeigt die mit Gummiüberzug 15 versehene gegenüberliegende fläche.

Die Kreuzrändelung 17 ruft einen maximalen Reibungskoeffizienten zwischen dem Polster 16 und den benachbarten Elementen hervor.

Versuche haben gezeigt, daß es so möglich wird, einen Reibungskoeffizienten von 1 zu überschreiten, was wiederum genügt, um jedes Gleiten während des Betriebes zu verhindern.

Dadurch wird eine Progression der Werte der gegenseitigen Reibungskoeffizienten, der jede Stufe des Drucklagers von einem Ende zum anderen,bildenden Teile herbeigeführt, was offensichtlich eine der Besonderheiten des erfindungsgemäßen Drucklagers ausmacht.

Nach der in fig. I dargestellten Ausführungsform können die Drucklagerteile nach der Erfindung sich um die Turbinenwelle (Kugellagerringe 13, 13a, Käfige 11, lla) drhen, und sind auf den Wänden ihrer Bohrungen mit Gummigleitteilen 19 ausgestattet, die bei der Drehung auf den Rotormänteln 3 gleiten können.

Mit 20 sind die fig. 1 die Zentrierlager der Welle 1 der Turbine bezeichnet, die auf ihren Bohrungen mit einem Gummi-

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Überzug versehen sind und auf den Verschleißmänteln 22 gleiten.

Die Ausführungsform nach Pig. 3 unterscheidet sich von der vorhergehenden im wesentlichen dadurch, daß das cks Sicherheitsrelais zwischen dem Kugellager und dem Stoßdämpferauflager aus Metallgewebedraht bildende Zwischenelement aus einem zweiten Kugellager besteht, das die mit Gummiüberzug versehene Gleitfläche der vorhergehenden Ausführungsform ersetzt.

Der doppelseitige Kugellagerzwischenring 23, der beiden übereinander angeordneten Kugellagern gemeinsam ist, dreht sich frei um die Welle 1.

Beim Betrieb der Turbine dreht sich jedes der beiden Lager mit beliebiger Geschwindigkeit zwischen Null und der Wellengeschwindigkeit,

Blockiert eines der beiden Doppelkugellager, so dreht sich das andere allein bis zum Ende des Betriebsvorganges weiter.

Diese Ausführungsform des Sicherheitsrelais, die darin besteht, die Anzahl der Kugellager jeder Stufenanordnung zu erhöhen ( man kann mehr als 2 Kugelkränze pro Drucklagerstufe einsetzen ),besitzt den Vorteil, daß die verfügbare Umdrehungszahl vor Verschleiß der Kugellager erhöht wird, führt jedoch zu einer Verlängerung des Drucklagers gegenüber der vorhergehenden Ausführungsform.

Die übrigen Elemente des Drucklagers nach Fig. 3 sind ähnlich den mit Bezug auf fig. I beschriebenen. Die gleichen Bezugszeichen wurden in beiden figuren zur Bezeichnung

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entsprechender Teile verwandt.

Es ist selbstverständlich möglich, die beiden Ausführungsformen des Sicherheitsrelais, wie sie in den Fig. 1 und dargestellt sind, zusammen zu verwenden, indem bei der Ausftthrungsform nach Pig. I das einfache Kugellager durch ein Zwillings- oder Mehrfachkugellager ersetzt wird, unter Beibehaltung des mit Gummiüberzug versehenen Relais 14, das gegen den unteren Kugellagerring 14 des Kugel-* lagers gedrückt wird.

Wie vorher ausgeführt, ist es - siehe beispielsweise fig. 4 - möglich, die Ringe 16, 16a aus Metallgewebe oder Metalldrahtlitzen durch andere elastische Elemente mit Dämpf ungseigenschaften, die beim Einbau vorkomprimiert werden, zu ersetzen, welche mit den Ringscheiben die Eigenschaft teilen, daß sie unter der Einwirkung einer Vorkompression beim Einbau eine Abflachung größer als die Hälfte der ßesamtabflachung unter der Einwirkung der Maximalest im Betrieb aufweisen.

Solche Elemente können aus metallischen Federn, beispielsweise gewelltem elastischem Blech, bestehen, das so profiliert ist, daß seine Kompressionscharakteristik eine exponentielle oder asymptotische Kurve, wie in Fig. 2 dargestellt, ist.

Biese Elemente können auch (Fig. 5) durch Zuordnung konzentrischer Ringe aus elastischem Material, beispielsweise elastomeren Material, bestehen, und z. B. als Ringe 25 und 26 ausgebildet sein, die ineinandergreifen und so betätigt werden, daß bei Ansteigen der Axialkompression nacheinander die Ringscheiben zum Tragen kommen, deren elastischer Widerstand sich summiert.

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Claims

Aff.:6O9 div. 27.Sept.1974 P 15 75 509.6-12 - Trennakte Aus s c he idling aus P 15 75 509.6 PATENTANSPRÜCHE

1. Motorwellendrucklager für axiale Wellenbeanspruchungen, bestehend aus die Motorwelle umgebenden ringförmigen Elementen, die in wenigstens einer gegen Axialbeanspruchungen wirkenden Stufe gruppiert und zwischen Axlalabstützungeelementen angeordnet sind, die jeweils fest mit der Motorwelle und einem ..tatorteil verbunden sind, wobei diese Drucklagerstufe wenigstens ein Kugellager mit einem Kugellagerkranz zwischen zwei Kugellagerlaufbahnen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine dieser Kugellagerlaufbahnen oder

-ringe ( 9» 9a ) mit einem der Axialabstützungselemente (8) über eine Verbindung vereinigt ist, die wenigstens bei fehlen einer Blockierung des Kugellagers sich nicht dreht, wobei diese Verbindung durch ein Sicherheitselement (14» 14a) gebildet ist, das zwischen der Kugellagerlaufbahn oder dem Kugellagerring und der entsprechenden Axialabstützung eingeschaltet und in der lage ist, auf der Laufbahn mit einem Reibungskoeffizienten wenigstens gleich dem der Kugeln auf ihren Laufbahnen zu gleiten.

2. Motorwellendrucklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitselement gebildet wird durch eine Ringscheibe (14)» die ein Druckgleitlager bildet und mit einem Elastomerenüberzug (15) auf derjenigen Ihrer Flächen versehen ist, die in Kontakt mit einer Rollbahn oder einem Kugellagerring (13, 13ε) steht.

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3. Motorwellendrucklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Sicherheiteelement so ausgebildet ist, daß es in der Lage ist, auf der Axialabstützung, mit der es in Kontakt steht» mit einem fteibungskeeffizienten zu gleiten, der wenigstens gleich dem zwischen diesem ^icherheitselement und der Kugellagerbahn oder dem Kugellagerring, mit dem es in Kontakt steht, ist.

4· Motorwellendrucklager nach Anspruch 3f dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden in Kontakt stehenden flächen, τοη denen die*zur axialen Abstützung, die andere sum Sicherheiteelement gehört, eine Elastomerenabdeckung trägt. *eine

5. Motorwellendrucklager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden in Kontakt stehenden flächen, die zur axialen Abstützung bzw. zum äicherheitselement gehört, mit einem Elastomerenüberzug versehen ist bzw. mit Elastomeren abgedeckt ist und daß die andere der beiden in Kontakt stehenden flächen gerändelt ist.

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