DE1905462A1 - Lageranordnung,insbesondere fuer Gasturbinentriebwerke - Google Patents

Lageranordnung,insbesondere fuer Gasturbinentriebwerke

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DE1905462A1 DE19691905462 DE1905462A DE1905462A1 DE 1905462 A1 DE1905462 A1 DE 1905462A1 DE 19691905462 DE19691905462 DE 19691905462 DE 1905462 A DE1905462 A DE 1905462A DE 1905462 A1 DE1905462 A1 DE 1905462A1
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Description

PATE-nITaHVvälTE DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GONTHERKOCH DR. TINO HAIBACH
8 München 2, 2^ Februar I969
UNSER ZEICHEN: II8OI - K/vM
Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire, England. Lageranordnung, insbesondere für Gasturbinentriebwerke
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung, die insbesondere bei Gasturbinentriebwerken benutzt werden kann.
Die Erfindung geht aus von einer Lageranordnung mit einem Lager, das einen äußeren Laufring und einen drehbaren inneren Laufring aufweist, der konzentrisch innerhalb des äußeren Laufrings liegt und von diesem durch Wälzkörper distanziert ist, die in Rollberührung mit dem inneren und äußeren Laufring stehen.
Gemäß der Erfindung ist dabei die Ausbildung derart getroffen, daß die innere Oberfläche des inneren Laufrings mehrere im Winkelabstand zueinander angeordnete axial verlaufende Nuten eingeformt aufweist, daß Mittel radial innerhalb der inneren Oberfläche angeordnet sind, um Schmiermittel radial nach außen auf einen gemeinsamen Bereich der inneren Oberfläche zu richten, mit dem sämtliche" Nuten in Verbindung stehen, und daß radial verlaufende Kanäle vorgesehen sind, durch welche nur ein Teil der verschiedenen Nuten im Betrieb Schmiermittel nach den Wälzkörpern von axial im Abstand gegenüberliegenden Seiten des Lagers zuführt, und daß der gemeinsame Bereich auf einer Seite des Lagers angeordnet ist und die übrigen Nuten direkt mit einer Schmiermittelleitung in Verbindung stehen, die axial von der anderen Seite des Lagers vorsteht.
909846/09Q4
Der in der Beschreibung benutzte Ausdruck "Wälzkörper" soll Lagerkugeln, Lagerrollen, Lagernadeln u.dgl. umfassen.
Jede der Nuten oder einige davon können im Betrieb den Wälzkörpern von nur einer Seite des Lagers her Schmiermittel zuführen.
Jene der Nuten, die Schmiermittel der einen Seite zuführen, können in Achsrichtung kürzer sein als jene, die das Schmiermittel nach der anderen Seite liefern.
Die übrigen Nuten können sich von einer Seite des inneren Laufrings nach der anderen Seite desselben erstrecken.
Es kann ein zweites Lager vorgesehen werden, das mit Schmiermittel ais der Schmiermittelleitung versorgt wird.
Die innere Oberfläche eines inneren Laufrings des zweiten Lagers (oder einer Welle,auf der der zuletzt erwähnte innere Laufring gelagert ist) kann mit einer Mehrzahl von im Winkelabstand zueinander angeordneten,axial verlaufenden Nuten versehen sein, die über radial verlaufende Bohrungen mit gegenüberliegenden Seiten des zweiten Lagers so in Verbindung stehen, daß Schmiermittel den Wälzkörpern des zweiten Lagers zugeführt wird, wobei sämtliche der zuletzt erwähnten Nuten mit einem gemeinsamen Bereich der letzterwähnten inneren Oberfläche in Verbindung stehen, und wobei dieser gemeinsame Bereich auf einer Seite des zweiten "Lägers angeordnet ist und mit Schmiermittel aus der Schmiermittelleitung gespeist wird.
Das zuerst erwähnte Lager und das zweite Lager können auf gegenüberliegenden Seiten einer gemeinsamen Wellenanordnung befindlich sein.
90984b/OSu
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Gasturbinenstrahltriebwerk, das mit einem Lager gemäß der obigen Kennzeichnung ausgestattet ist.
Nachstehend wird ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische, teilweise aufgebrochene Schnittansicht eines ßasturbinenstrahltriebwerks, das mit einer Lageranordnung gemäß der Erfindung ausgestattet ist,
Fig. 2 eine Teilschnittansicht der Lageranordnung in größerem
Maßstab,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß Fig.2.
Fig. 1 zeigt ein Mantelstromgasturbinenstrahltriebwerk 10 mit einem Triebwerksgehäuse 11. Am Triebwerksgehäuse 11 ist mittels radial verlaufender Streben 12 eine äußere Verkleidung 13 gehaltert, in der ein einstufiges Gebläse 14 untergebracht ist. Das Triebwerksgehäuse 11 bildet zusammen mit der äußeren Verkleidung 13 einen Gebläsekanal 13, durch den Luft vom Gebläse 14 nach der Atmosphäre ausgestoßen wird. Die Streben 12,mit
denen die äußere Verkleidung 13 vom Triebwerksgehäuse 11
getragen wird, sindnur Stromunterseitig des Gebläses 14 vorgesehen und diese Konstruktion trägt dazu bei, den durch das
Gebläse 14 erzeugten Lärm zu vermindern.
In Strömungsrichtung hintereinander sind im Triebwerksgehäuse 11 ein Kompressor 16, eine Verbrennungseinrichtung 17* eine
Hochdruckturbine 18 und eine Niederdruckturbine 19 angeordnet und die Turbinenabgase werden durch einen Abgaskanal 20 in die Atmosphäre ausgestoßen.
Die Hochdruckturbine 18 treibt den Kompressor 16 über eine
Wellenanordnung 23 an. Die Niederdruckturbine 19 treibt das Gebläse 14 über eine Welle 24 an. Die Welle 24 ist konzentrisch
innerhalb der Welle 23 von dieser distanziert gelagert. Das stromoberseitige Ende der Welle 24 wird von einem Rollenlager 25 getragen, das von einer im wesentlichen radial verlaufenden Trägerplatte 26, die am stromoberseitigen Ende des Kompressors 16 liegt, abgestützt ist.
Der Kompressor 16 weist eine Reihe von Auslaßleitschaufeln 30 auf, die zwischen dem Triebwerksgehäuse Ll und der im wesentlichen radial verlaufenden Trägerplatte 3I verlaufen. Die Trägerplatte 51 wird so vom Triebwerksgehäuse 11 über Auslaßleitschaufeln 30 getragen. Die Trägerplatte 31 trägt einen festen Außenlauf ring 52 eines Lagers 33, in dem die Welle 23 drehbar gelagert ist. Der äußere Laufring 32 ist mittels Bolzen 34 (Fig.2) an der Trägerplatte 31 festgelegt.
Das Lager 33 weist einen ringförmigen inneren Laufring 35 auf, der konzentrisch innerhalb des äußeren Laufrings 32 gelagert ist und von diesem durch Kugeln 36 distanziert liegt, die in Rollberührung mit dem äußeren bzw. inneren Laufring 32 bzw.35 liegen. Die Kugeln 36 werden von einem Käfig 37 gehaltert, der durch Berührung mit dem inneren Laufring 35 getragen wird und der deshalb wie zwei Gleitlager wirkt, die auf gegenüberliegenden Seiten der Kugeln 36 angeordnet sind. Derartige Lager erfordern eine Schmierung und die Erfindung befaßt sich in erster Linie mit einer Konstruktion, die diese Schmierung bewirkt.
Wie am besten aus Fig.3 ersichtlich ist, weist der innere Laufring 35 eine innere Oberfläche 40 auf, die mit Gruppen von im Winkelabstand zueinander liegenden, axial verlaufenden Nuten 41, 42,43 gleichen Querschnitts ausgestattet ist. Die Nuten 41,42,43, die eine teilzylindrische Gestalt haben, sind aufeinanderfolgend um den inneren Laufring 35 in Gruppen zu je drei Nuten angeordnet.
Sämtliche Nuten 41,42,43 stehen mit einem gemeinsamen Bereich txtxtSKSt der inneren Oberfläche 40 in Verbindung, der stromunterseitig des Lagers 33 liegt (d.h. rechts gemäß Fig.l und 2). ;
•A 90984b/09ü4
Die Nuten 4l stehen mit radial verlaufenden Bohrungen 45 in Verbindung, über die das den Nuten 41 zugeführte Schmiermittel nach der stromunterseitig liegenden Seite des Lagers 33 gelangen kann, um eine Schmierung des Käfigs 37 und der Kugeln 36 von stromabwärts her zu bewirken. Die Nuten 42 stehen mit radial verlaufenden Bohrungen 46 in Verbindung, über die Schmiermittel aus den Nuten 42 nach dem stromoberseitigen Teil des Lagers 33 gelangen kann, so daß Käfig 37 und Kugeln 36 von stromaufwärts geschmiert werden. Wie aus Fig.2 ersicntlich, erstrecken sich die Nuten 41 und 42 nicht wesentlich stromaufwärts der Bereiche, in denen sie mit ihren entsprechenden Bohrungen 45,46 in Verbindung stehen. Demgemäß sind die Nuten 41, die Schmiermittel nach der stromabwärtigen Seite des Lagers 33 liefern, axial kürzer als die Nuten 42, die Schmiermittel nach der stromaufwärtigen Seite des Lagers 33 liefern. Jede der Nuten 41,42 liefert demgemäß Schmiermittel den Kugeln 36 nur von einer Seite des Lagers 33 her.
Die Nuten 4l,42 erstrecken sich nur einen Teil des Wegs axial durch den inneren Laufring 35, während die Nuten 43 sich vollständig von dem gemeinsamen Bereich 44 auf der stromabwärtigen Seite des inneren Laufrings -35 nach der stromaufwärtigen Seite 47 des inneren Laufrings 35 erstrecken.
Der gemeinsame Bereich 44 wird über ein Schmiermittelzuführungsrohr 50 mit Schmiermittel versorgt und dieses Schmiermittelrohr 50 besitzt eine Düse 51, die radial innerhalb des gemeinsamen Bereiches 44 liegt, so daß das Schmiermittel radial aus der Düse 51 nach außen und in den gemeinsamen Bereich 44 hinein gerichtet wird.
Das dem gemeinsamen Bereich 44 zugeführte Schmiermittel fließt nicht nur zur Schmierung der gegenüberliegenden Seiten des Käfigs 37 und der Kugeln 36, sondern bewirkt auch eine Kühlung der Welle
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-O-
Die Nuten 43, die sieh nach der stromaufwärt igen Seite 47 des inneren Laufrings 35 erstrecken, stehen direkt dort mit einem Schmierraittelkanal 52 in Verbindung, der axial von der stromaufwärtigen Seite 4? her verläuft. Der Schmiermittelkanal 52 wird zwischen der Welle 23 und einem axialen Fortsatz 53 des inneren Laufrings 35 definiert.
Der axiale Portsatz 53 ist mittels Bolzen 55 an einem im wesentlichen radial verlaufenden Abschnitt 54 der Welle 23 befestigt. Die Bolzen 55 dienen auch dazu, einen Plansch 56 an der Welle 54 festzulegen, wobei der Plansch 56 auf jener Seite der Welle 54 liegt, die axial entgegengesetzt zu dem axialen Portsatz 53 liegt. Der Flansch 56 weist einen axial vorspringenden Plansch auf, der radial nach innen innerhalb der inneren Oberfläche 58 eines Wellenstumpfes 59 einsteht, der an der Welle 24 festgelegt ist.
Auf dem Wellenstummel 59 ist drehfest ein innerer Laufring 61 eines Lagers 62 befestigt. Das Lager 62 besitzt einen drehbaren äußeren Laufring 63, in dem der innere Laufring 6l konzentrisch gelagert ist und von dem er durch Kugeln 64 distanziert ist, die in Rollberührung iait innerem und äußerem Laufring 6l bzw. 63 stehen.
Die Oberfläche 58 des Wellenstummels 59 weist mehrere, im Winkelabstand zueinander angeordnete, axial verlaufende Nuten 65 mit konstantem Querschnitt auf und sämtliche Nuten 65 stehen mit einem gemeinsamen Bereich 66 an der stromabwärtigen Seite des Wellenstummels 59 und demgemäß auf der stromabwärtigen Seite des Lagers 62 in Verbindung. Schmiermittel, das durch die Schmiermittelleitung 52 hindurchgeströmt ist, kann durch die Löcher 67,68 in der Welle 54 bzw. dem Planseh 56 weit er strömen und gelangt nach der inneren Oberfläche des Flansches 57. Von dort kann das Schmiermittel radial nach außen vom stromabwärtigen Ende des Flansches 57 nach
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der inneren Oberfläche 58 an dem gemeinsamen Bereich 66 sferömen.
Jede der Nuten 65 erstreckt sich am stromoberseitigen Snde nach einer Stelle, die etwas stromoberseitig des inneren Laufrings 61 liegt. Jede zweite Nut 65 steht jedoch über die radial verlaufenden Bohrungen 71 bzw. 72 mit der stromaufwärtigen Seite des inneren Laufrings 61 und mit einem Kanal 73 in Verbindung, der radial durch den inneren Laufring 61 in dessen stromabwärtigen Teil verläuft. Demgemäß wird Schmiermittel über aufeinanderfolgende Nuten 65 abwechselnd gegenüberliegenden Seiten des Lagers 62 zugeführt, so daß das Schmiermittel dessen Kugeln erreicht.
Obgleich aus HerstellungsgrUnden zweckmäßigerweise sämtliche Nuten 65 die gleiche Axiallänge aufweisen, könnten, falls erforderlich, abwechselnde Nuten 65 nur bis zu den Bohrungen 72 verlaufen.
Das stromoberseitige Ende des Hochdrucksystems, das durch die Hochdruckturbine 18,die Welle 23 und den Kompressor 16 gebildet wird, ist direkt von der Lagerplatte 31 über das Lager 33 abges tutzt, während das stromoberseitige Ende des Niederdrucksystems, das von der Niederdruckturbine 19*der Welle 24 und dem Gebläse 14 gebildet wird, von der Welle 23 über das Lager 62 getragen wird. Die Lager 33 hzw. 62 sind an gegenüberliegenden Seiten der Welle 54 angeordnet.
Schmiermittel, das durch das Lager 33 hindurchgetreten ist, strömt in eine Kammer 74, die durch die Lagerplatte 31« die Welle 54 und eine im wesentlichen radial verlaufende Wand 75 gebildet wird. Schmiermittel, das durch das Lager 62 hindurchgetreten ist, tritt in eine Kammer 76 ein, die zwischen dem Wellenabschnitt 54, dem Flansch 59 und einem zylindrischen Bauteil 78 gebildet wird. Nlchtdargestellte Spülpumpen saugen das Schmiermittel ab, das durch die Kammern 74,76 hindurchgetreten ist.
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Im Betrieb wird Schmiermittel der Schmiermittelleitung 50 zügeführt und dieses Schmiermittel tritt über die Düse 51 nach dem gemeinsamen Bereich 44 der inneren Oberfläche 40 des inneren Laufrings 55 über. Die Nuten 41,42,43 dienen dazu, dieses Schmier- t mittel in drei Teile aufzuspalten,,wobei zwei dieser Teile der \. stromaufwärtigen bzw. stromabwärtigen Seite des Lagers 33 züge- führt werden und der dritte Teil wird nach der Schmiermittelleitung 52 überführt. Derjenige Teil, der nach der Schmiermittelleitung 52 gelangt ist, strömt über die Löcher 67,68 über die innere Oberfläche des Flansches 57 und demgemäß radial nach dem gemeinsamen Bereich 66 der inneren Oberfläche 58 des Wellenstumpfes 59 nach außen. Infolgedessen wird das Schmiermittel den Nuten 65 zuf . geführt und es wird dadurch in zwei gleiche Teile aufgespalten, die der stromabwärtigen bzw. stromaufwärtigen Seite des Lagers 62 zugeführt werden.
Der innere Laufring des Lagers 62 könnte,anstatt, wie dargestellt, aus einem getrennten Bauteil 6I/bestehen, der auf dem Stummel 59 gelagert ist, einstückig mit der Welle 24 hergestellt sein und in diesem Falle würden die Nuten 65 in der inneren Oberfläche dieses inneren Laufrings ausgebildet werden.
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde die Erfindung
besehrieben in Verbindung mit einem Gasturbinenstrahltriebwerk^ das zwei Hauptwellen aufweist,■d.h. die Wellen 23 und 24. Die Erfindung könnte jedoch auch bei einem Dreiwellentriebwerk Anwendung fin- . den, bei welchem die Lagerplatte 31 zwischen dem Mitteldruckkompressor und dem Hochdruckkompressor anzuordnen wäre.
Patentansprüche!__
9093^6/0904

Claims (7)

  1. Patentansprüche :
    geranordnung mit einem Lager, das einen äußeren Laufring einen drehbaren inneren Laufring aufweist, der konzentrisch innerhalb des äußeren Laufrings liegt und von diesem durch Wälzkörper distanziert ist, die in Rollberührung mit dem inneren und äußeren Laufring stehen, dadurch gekennzeichnet , daß die innere Oberfläche (40) des inneren Laufrings (35) mehrere im Winkelabstand 'zueinander angeordnete axial verlaufende Nuten (41-43) eingeformt aufweist, daß Mittel (50,51) radial innerhalb der inneren Oberfläche (40) angeordnet sind, um Schmiermittel radial nach außen auf einen gemeinsamen Bereich (44) der inneren Oberfläche (40) zu richten, mit dem sämtliche Nuten (41-43) in Verbindung stehen, und daß radial verlaufende Kanäle (45,46) vorgesehen sind, durch welche nur ein Teil (41,42) der verschiedenen Nuten im Betrieb Schmiermittel nach den Wälzkörpern (36) von axial im Abstand gegenüberliegenden Seiten des Lagers (33) zuführt, und daß der gemeinsame Bereich (44) auf einer Seite des Lagers angeordnet ist und die übrigen Nuten (43) direkt mit einer Schmiermittelleitung (52) in Verbindung stehen, die axial von der anderen Seite (47) des Lagers vorsteht.
  2. 2. Lageranordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß jede der Nuten (41,42) im Betrieb Schmiermittel den Wäzkörpern (36) von nur einer Seite des Lagers (33) her zuführt.
  3. 3. Lageranordnung nach Anspruch 2, ■ dadurch gekennzeichnet , daß jene (41) der Nuten (41,42),die Schmiermittel nach der einen Seite überführen, axial kürzer sind als jene (42), die Schmiermittel nach der anderen Seite überführen.
    0-9 846/0904
    - ίο - ■
  4. 4. Lageranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die übrigen Nuten (43) von einer Seite des inneren Laufrings (47) nach der anderen Seite desselben verlaufen.
  5. 5. Lageranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Lager (62) vorgesehen ist, das mit Schmiermittel aus der Schmiermittelleitung (52) gespeist wird.
  6. 6. Lageranordnung nach Anspruch 5,
    dadurch g e k «e η η ζ eichnet , daß die innere Oberfläche (58) eines inneren Laufringes (6l) des zweiten Lagers (62) (oder einer Welle (59),auf der der letzterwähnte innere Laufring (61) montiert ist) eine
    im
    Mehrzahl von/Winkelabstand zueinander liegenden, axial verlaufenden Nuten (65) aufweist, die über radial verlaufende Bohrungen (71-73) mit gegenüberliegenden Seiten des zweiten Lagers (62) derart in Verbindung steht, daß Schmiermittel den Wälzkörpern (64) des zweiten Lagers (62) zugeführt wird, wobei sämtliche der zuletzt erwähnten Nuten (65) mit einem gemeinsamen Bereich (66) der letzterwähnten inneren Oberfläche (58) in Verbindung stehen, welcher gemeinsame Bereich (66) auf einer Seite des zweiten Lagers (62) liegt und mit Schmiermittel aus der Schmiermittelleitung (52) versorgt wird.
  7. 7. Lageranordnung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß das ersterwähnte Lager (32) und das zweite Lager (62) auf gegenüberliegenden Seiten einer gemeinsamen Welle (23) angeordnet sind.
    909846/0904
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