DE19626274B4

DE19626274B4 - Lagerung des Antriebsrotors eines Turboverdichters

Info

Publication number: DE19626274B4
Application number: DE1996126274
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Rudischer; Ralph Dipl.-Ing. Krause
Original assignee: Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Current assignee: Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Priority date: 1996-06-29
Filing date: 1996-06-29
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2016-06-30
Also published as: DE19626274A1

Abstract

Lagerung des Antriebsrotors eines Turboverdichters mittels Wälzlager, bestehend aus einem Loslager und einem Festlager, und mittels am Umfang eines Lagerträgers verteilter Federn, dadurch gekennzeichnet, daß das Loslager (4) mittels am Umfang des Lagerträgers (7) verteilter Schrauben-Druckfedern (9) in radialer Richtung federnd gelagert ist und daß das Festlager (3) als Schwenklager ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft die Lagerung des Antriebsrotors eines Turboverdichters mittels Wälzlager, der mit sehr hohen Drehzahlen betrieben wird und vorzugsweise zur Verdichtung von Wasserdampf in Kälteanlagen eingesetzt wird.
Üblicherweise werden die Außenringe der Wälzlager in den Gehäusebohrungen so angeordnet, daß diese unmittelbar an der Bohrungswandung anliegen. Trotz sorgfältiger Auswuchtung der Rotoren kommt es bei sehr hohen Drehzahlen zu höheren Lagerkräften, die zu einer vorzeitigen Ermüdung oder Zerstörung der Lager führen bzw. die Laufleistung der Rotoren negativ beeinflussen.
Neben bekannten hydraulischen und elektromagnetischen Lagerungen zum Ausgleich dieser nicht beherrschbaren Lagerkräfte ist es auch bekannt, die Außenringe der Wälzlager mittels mechanischer Federn zu lagern.

So wird z. B. in der DE 37 28 039 A1 in Federelement zur Abstützung eines Wälzlagers vorgeschlagen, das als Ringfeder ausgebildet und axial mittig zu dem Lageraußenring angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform ist jedoch nur bei relativ kleinen Maschinen einsetzbar. Auch in der DE 38 14 130 A1 ist ein Turboradialgebläse mit elastischen Lagerträgern beschrieben.

Zudem ist eine Lagerung des Antriebsmotors eines Turboverdichters mittels Federn aus DE 689 13 098 T2 bekannt. Die Lagerung ist dort ebenfalls wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 der vorliegenden Erfindung als Wälzlagerung mit Loslager und Festlager ausgebildet, wobei das Festlager mittels am Umfang eines Lagerträgers verteilter Federn, die in axialer Richtung wirken (vgl. insbesondere 4 und 5), federnd gelagert ist.

Eine in radialer Richtung federnde Lagerung eines Wälzlagers ist im Zusammenhang mit einer schwingungsdämpfenden Lagerung der Antriebswelle einer Zentrifuge durch die DE 503 540 C bekannt; gleichfalls ist an sich auch die Ausbildung eines Festlagers mit der zugehörigen Wälzlagerung als Schwenklager durch die EP 07 09 584 A2 Stand der Technik.

Des weiteren ist aus der DE 29 24 815 A1 ein sogenanntes Fanglager für überkritisch laufende Rotoren bekannt, bei dem der Außenring des Lagers durch eine koaxial zum Rotor, in dessen Verlängerung, angeordnete langgestreckte federnde Hülse abgestützt ist, deren vom Rotor entfernter Bereich drehfest eingespannt ist. Auch eine solche Konstruktion ist für Lager von Turboverdichtern für Wasserdampf nicht einsetzbar, da die hohen Fördermengen entsprechend große Laufräder und damit auch große Antriebslager erfordern.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Lagerung des Rotorantriebes eines Turboverdichters so zu gestalten, daß die durch die Unwucht des Laufrades bedingten zusätzlichen Lagerkräfte klein gehalten werden, ein überkritischer sicherer Lauf möglich ist und daß der Aufbau der Lagerung möglichst einfach und robust ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst; zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Ansprüchen 2 bis 4 entnommen werden.

Es wurde gefunden, daß durch die federnde Lagerung des Loslagers des Antriebes und den Einsatz eines Schwenklagers am Festlager eine beträchtlich bessere Laufruhe und ein sicherer überkritischer Lauf des Laufrades erzielt und damit auch die Lebensdauer der Wälzlager und weiterer Bauteile erhöht wird.

Die Erfindung unterscheidet sich mit der vorgesehenen Ausbildung nach Anspruch 1 gegenüber der oben genannten DE 689 13 098 T2 dadurch, daß das Loslager durch Schrauben-Druckfedern in radialer Richtung federnd gelagert ist und daß das Festlager als Schwenklager ausgebildet ist. Die Kombination einer solchen federnden Lagerung des Loslagers mit einem als Schwenklager ausgebildeten Festlager und die vorgesehene Anwendung für die Lagerung des Antriebsmotors eines Turboverdichters wird auch nicht durch die angeführten Schriften DE 503 540 C und EP 07 09 584 A2 ohne weiteres nahegelegt.

Die damit vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine auszugsweise Darstellung der gesamten Rotorgestaltung, der die erfindungsgemäße Lagerung zu entnehmen ist.
Die Welle 1 des Rotors ist in üblicher Weise mittels Wälzlagern 2 gelagert. Mit entsprechenden Ringen und Buchsen, wie z. B. der Distanzbuchse 14, werden die Wälzlager 2 so fixiert, daß die Antriebsseite als Festlager 3 und der Lagerträger 7 der Laufradseite als Loslager 4 wirkt.
Die Außenringe der Wälzlager 2 des Festlagers 3 befinden sich in einem konzentrisch angeordneten Lagerträger 5, der eine kreisförmig gewölbte Außenfläche besitzt. Der Lagerträger 5 ist in einem zweigeteilten Gegenlager 6, das eine entsprechend gewölbte Innenfläche besitzt, gelagert. Die Teilung des Gegenlagers 6 in zwei Hälften ist aus Gründen der Montage erforderlich. Die beiden Hälften des Gegenlagers 6 sind so bemessen, daß der Lagerträger 5 auch im montierten Zustand im Gegenlager 6 schwenkbar ist. Damit ist das Festlager 3 als sogenanntes Schwenklager ausgebildet.
Die Außenringe der Wälzlager 2 des Loslagers 4 befinden sich in einem Lagerträger 7, der ebenfalls konzentrisch zur Welle 1 angeordnet ist. Am Umfang des Lagerträgers 7 sind gleichmäßig verteilte Federhalterungen 8 angebracht, die mit Schrauben-Druckfedern 9 bestückt sind. Die Schrauben-Druckfedern 9 stützen sich auf Federhalterungen 10 ab. Die Federhalterungen 8 und 10 mit den Schrauben-Druckfedern 9 werden in Bohrungen 11 des Ringes 12 geführt. Der Inndurchmesser des Ringes 12 ist größer als der Außendurchmesser des Lagerträgers 7. Ein Spiel von 2 bis 3 mm zwischen Lagerträger 7 und Ring 12 hat sich als ausreichend erwiesen. Die Schrauben-Druckfedern 9 können mit Schrauben 13 vorgespannt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden zwölf Schrauben-Druckfedern 9 am Umfang gleichmäßig verteilt.
Durch diese Anordnung werden die auf der Laufradseite auftretenden dynamischen Kräfte federnd abgefangen und die damit verbundenen Auslenkungen der Welle 1 werden vom als Schwenklager ausgebildeten Festlager 3 aufgenommen.

Claims

Lagerung des Antriebsrotors eines Turboverdichters mittels Wälzlager, bestehend aus einem Loslager und einem Festlager, und mittels am Umfang eines Lagerträgers verteilter Federn, dadurch gekennzeichnet, daß das Loslager (4) mittels am Umfang des Lagerträgers (7) verteilter Schrauben-Druckfedern (9) in radialer Richtung federnd gelagert ist und daß das Festlager (3) als Schwenklager ausgebildet ist.
Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenklager aus einem Lagerträger (5) mit kreisförmig gewölbter Außenfläche und einem feststehenden Gegenlager (6) mit kreisförmig gewölbter Innenfläche besteht und daß das Gegenlager (6) aus zwei miteinander verbundenen Lagerschalen in sich beweglich zusammengesetzt ist.
Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben-Druckfedern (9) mittels Federhalterungen (8 und 10) in Bohrungen (11) eines den Lagerträger (7) aufnehmenden feststehenden Ringes (12) geführt werden und über Schrauben (13) vorgespannt werden, die im Ring (12) angebracht sind.
Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spiel zwischen Lagerträger (7) und Ring (12) 2 bis 3 mm beträgt.