DE202021104006U1 - Lagerkäfig für ein Strahltriebwerk - Google Patents

Lagerkäfig für ein Strahltriebwerk Download PDF

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Abstract

Lagerkäfig (100) für ein Strahltriebwerk, umfassend einen ringförmigen Lagerstützring (1), einen ringförmigen Flansch (3) und eine ringförmige Gruppierung von sich in Axialrichtung (a) erstreckenden Federstäben (5), die den Lagerstützring (1) und den Flansch (3) miteinander verbinden, wobei die Federstäbe (5) eine im Wesentlichen runde, insbesondere kreisrunde, Querschnittsform mit zwei konischen Abschnitten (19) aufweisen, wobei sich die konischen Abschnitte (19) in Richtung zur axialen Mitte (11) zwischen den Verbindungen der Federstäbe (5) am Lagerstützring (1) und am Flansch (3) hin verjüngen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lagerkäfig für ein Strahltriebwerk, umfassend einen ringförmigen Lagerstützring, einen ringförmigen Flansch und eine ringförmige Gruppierung von sich in Axialrichtung erstreckenden Federstäben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Strahltriebwerke von Flugzeugen weisen ein ausgeprägtes dynamisches Verhalten aufgrund der rotierenden Systeme wie einer oder mehrerer Wellen mit Laufrädern und weiteren rotierenden Bauteilen auf. Dabei treten oft sogenannte rotatorische Unwuchten an der Welle auf. Ursachen derartiger Unwuchten können in exzentrisch angeordneten Massen, Fertigungsungenauigkeiten, inhomogenen Massenverteilungen, ungenau montierten Scheiben oder von mechanisch verursachten Defekten am Rotor begründet liegen. Einhergehend mit diesen Unwuchten setzen sich diese ungleichen Lasten an der Welle auf alle dynamisch bewegten Teile fort, insbesondere auf die Wälzlager, die beispielsweise bei Mantelstromtriebwerken zur Lagerung der inneren und äußeren Welle montiert sind.
  • Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Lagerkäfige für diese Wälzlager bekannt. In diesen Lagerkäfigen können die sich nicht-drehenden Lagerringe in einem Lagerstützring fixiert werden. Der Lagerstützring wird oft über Federarme, Federbalken oder andere Bauelemente mit dem Gehäuse verbunden.
  • Aus der EP 2 149 681 B1 ist eine Lagerkäfig-Baugruppe für einen Gasturbinenmotor bekannt, der einen ersten und zweiten Lagerkäfig umfasst. Der erste Lagerkäfig wird in dem zweiten Lagerkäfig aufgenommen.
  • Aus der FR 3 022 312 B1 ist ein Lagerkäfig bekannt, der zur Stabilisierung der Verdrehsicherheit eine weitere Verankerung aufweist.
  • Aus der US 10,352,194 B2 ist ein Lagerkäfiganordnung bekannt, die eine erste und eine zweite Dichtung zwischen dem Triebwerksgehäuse und dem Lagerkäfig umfasst.
  • Aus der US 2021/062679 A1 ist ein Lagerkäfig bekannt, umfassend einen Konus sowie ein zylindrisches und ein weiteres Bauteil.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lagerkäfig für ein Strahltriebwerk vorzuschlagen, wobei der Lagerkäfig einen ringförmigen Lagerstützring, einen ringförmigen Flansch und eine ringförmige Gruppierung von sich in Axialrichtung erstreckenden Federstäben, die den Lagerstützring und den Flansch miteinander verbinden, umfasst.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Lagerkäfig mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird ein Lagerkäfig für ein Strahltriebwerk vorgeschlagen. Der Lagerkäfig umfasst einen ringförmigen Lagerstützring, einen ringförmigen Flansch und eine ringförmige Gruppierung von sich in Axialrichtung erstreckenden Federstäben. Die Federstäbe verbinden den Lagerstützring und den Flansch miteinander. Die Federstäbe weisen eine im Wesentlichen runde Querschnittsform auf. Die Querschnittsform kann kreisrund sein. Weiterhin weisen die Federstäbe zwei konische Abschnitte auf, die sich in Richtung zur axialen Mitte zwischen den Verbindungen der Federstäbe am Lagerstützring und am Flansch hin verjüngen. Somit verjüngen sich die Federstäbe zumindest abschnittsweise von den beiden Verbindungen am Lagerstützring und am Flansch aus entgegengesetzt zueinander in Richtung der axialen Mitte zwischen diesen beiden Verbindungen am Lagerstützring und am Flansch. Die beiden verjüngten Endbereiche der konischen Abschnitte der Federstäbe sind im Wesentlichen stirnseitig zueinander in dieser axialen Mitte angeordnet.
  • Die Verbindungen der beiden konischen Abschnitte untereinander als auch mit dem Lagerstützring und Flansch sind insbesondere materialschlüssig, also beispielsweise in einem Gussverfahren hergestellt oder mittels eines generativen Fertigungsverfahren.
  • Der Flansch kann jede Art von Befestigung des Lagerkäfigs an einem Gehäuseabschnitt des Triebwerks sein. Beispielsweise kann der Flansch jede Art von formschlüssiger und/oder kraftschlüssiger und/oder materialschlüssiger Verbindung sein.
  • Der Lagerkäfig kann als Federkäfig bezeichnet werden.
  • Die Federstäbe können als Federarme bezeichnet werden.
  • Das Strahltriebwerk kann als Turbinen-Strahltriebwerk, Turbo-Strahltriebwerk, Turbo-Luftstrahltriebwerk, Turbinen-Luftstrahltriebwerk, Gasturbinen-Flugtriebwerk, Jettriebwerk oder als Flugtriebwerk bezeichnet werden. Das Strahltriebwerk kann als zentrale Komponente eine Gasturbine umfassen. Manchmal wird das Strahltriebwerk insgesamt als Gasturbine bezeichnet.
  • Das Strahltriebwerk kann ein Einstrom-Strahltriebwerk oder ein Mantelstromtriebwerk sein. Das Mantelstromtriebwerk kann als Nebenstromtriebwerk, Zweistromstrahltriebwerk, Zweistrom-Turbinen-Luftstrahltriebwerk oder als Fantriebwerk bezeichnet werden. In einem Mantelstromtriebwerk ummantelt ein äußerer Luftstrom einen inneren Kernstrom durch die Gasturbine, in dem der thermodynamische Kreisprozess stattfindet.
  • Als rotierende Bauteile kann das Strahltriebwerk wenigstens die Schaufeln eines Fans, die Rotorstufen mit den Schaufeln eines Niederdruckverdichters, eines Hochdruckverdichters, einer Niederdruckturbine, einer Hochdruckturbine sowie eine innere und eine äußere Welle umfassen. Die äußere Welle kann mit den Rotorstufen des Hochdruckverdichters und der Hochdruckturbine verbunden sein. Die innere Welle kann mit den Schaufeln des Fans, den Rotorstufen des Niederdruckverdichters und der Niederdruckturbine verbunden sein. Die äußere Welle und/oder die innere Welle können ein oder mehrere Wälzlager, insbesondere Kugellager und/oder Rollenlager, aufweisen. Der erfindungsgemäße Lagerkäfig kann für ein derartiges Kugellager oder Rollenlager vorgesehen sein.
  • Vorteilhafte Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen und Ausführungsformen.
  • Erfindungsgemäße, beispielhafte Ausführungsformen können eines oder mehrere der im Folgenden genannten Merkmale in beliebiger Kombination aufweisen, sofern eine, oder die, konkrete Kombination für den Fachmann nicht als offenkundig technisch unmöglich erkennbar ist. Auch die Gegenstände der Unteransprüche geben jeweils erfindungsgemäße, beispielhafte Ausführungsformen an.
  • Bei allen oben gemachten und unten folgenden Ausführungen ist der Gebrauch des Ausdrucks „kann sein“ bzw. „kann haben“ usw. synonym zu „ist vorzugsweise“ bzw. „hat vorzugsweise“ usw. zu verstehen und soll erfindungsgemäße, beispielhafte Ausführungsformen erläutern.
  • Wann immer hierin Alternativen mit „und/oder“ eingeführt werden, so versteht der Fachmann das darin enthaltene „oder“ vorzugsweise als „entweder oder“ und vorzugsweise nicht als „und“.
  • Hierin genannte Ausführungsformen sind als erfindungsgemäße, rein exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, die nicht als beschränkend zu verstehen sind.
  • In einigen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen weist jeder Federstab mehrere Bereiche entlang seiner axialen Ausrichtung auf. Diese Bereiche können zwei symmetrische Hälften umfassen, die axial stirnseitig zueinander angeordnet sind. Der unmittelbar axial stirnseitig zueinander angeordnete Bereich kann als Verbindungsbereich oder als Übergangspatch bezeichnet werden. Jeweils in entgegengesetzter axialer Richtung schließt sich daran ein konischer Abschnitt an, wobei der Konus von einem kleinsten Querschnitt mit einem kleinsten Radius sich stetig nach außen erweitert bzw. vergrößert. An die beiden jeweiligen Enden von diesem Konus schließen sich Übergangsbereiche an. Auf der einen Seite verbindet der Übergangsbereich den Konus mit dem Lagerstützring, auf der anderen Seite verbindet der Übergangsbereich den Konus mit dem Flansch. Alle Bereiche des Federstabs weisen insbesondere einen stetigen und kontinuierlichen Übergang zueinander auf, um vorteilhaft mögliche Spannungskonzentrationen oder Spannungsspitzen innerhalb des Federstabs zu vermeiden.
  • In einigen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen nimmt der Radius des konischen Abschnitts linear oder degressiv zu. Eine lineare Zunahme entspricht im Wesentlichen einem geraden, kegelförmigen Konus, wobei die Konusform einem Kegel ohne Spitze, also einem Kegelsegment entspricht. Eine degressive Zunahme, also eine spezielle Ausführung einer nicht-linearen Zunahme des Radius, kann auf unterschiedlichen mathematischen Funktionen basieren. Bei der degressiven Zunahme nimmt die Zunahme des Radius entlang der axialen Ausrichtung des konischen Bereichs des Federstabs ab. Eine mögliche mathematische Funktion basiert darauf, dass der mechanische Spannungsverlauf bei einem angenommenen Belastungsfall des Federstabs möglichst konstant sein soll. Als Belastungsfall kann vereinfachend ein einseitig eingespannter Balken, im vorliegenden Fall der Federstab, angenommen werden, der an seinem frei beweglichen Ende mit einer Kraft F senkrecht zur Längsachse des Balkens belastet wird. Diese Kraft erzeugt ein Biegemoment M, das einen linearen Verlauf mit einem Nulldurchgang in der Mitte des Balkens, also auf der Hälfte der Länge L des Balkens bei L/2 aufweist. Durch dieses Biegemoment M wird eine Biegespannung σ in dem Balken erzeugt. Diese Biegespannung σ kann entlang des Balkens mit der Variablen x als σ(x) angegeben werden. Entsprechend den Gesetzen der Festigkeitslehre kann die Biegespannung σ(x) als Quotient des Biegemoments M(x) und des Widerstandsmoments W(x) bestimmt werden. Das Biegemoment M(x) kann mithilfe der aufgebrachten Kraft F und der Weglänge x bestimmt werden. Das Widerstandsmoment W(x) ist abhängig vom Flächenträgheitsmoment 1 und somit abhängig von der Querschnittsform des Balkens. Nach den bekannten Gesetzen der Festigkeitslehre ist die Biegespannung σ(x) bei einer runden Querschnittsform des Balkens, entsprechend der Querschnittsform des Federstabs, umgekehrt proportional dem Radius hoch drei. Wenn diese Gleichung nach dem Radius r(x) aufgelöst wird, ergibt sich eine Kubikwurzel mit den Parametern x und σ. Unter der Annahme einer zumindest annähernd gleichbleibenden bzw. konstanten Biegespannung σ über der Weglänge x entlang des Federstabs kann der resultierende Verlauf des Radius r(x) bzw. der Kontur des konischen Abschnitts des Federstabs bestimmt werden. Dies ist im beschriebenen Fall eine Ausführungsform einer degressiven Zunahme des Radius des konischen Abschnitt des Federstabs, ausgehend von dem kleinsten Querschnitt, der sich an den Verbindungsbereich des Federstabs anschließt. Allerdings gilt diese Diskussion für den beschriebenen idealisierten Fall des einseitig eingespannten Balkens. Diese Form des konischen Abschnitts des Federstabs ermöglicht somit vorteilhaft betriebsbedingte Spannungsspitzen entlang des Federstabs zu vermeiden oder zumindest zu verringern.
  • In einigen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen weist der Übergangsbereich eine Rundung mit tangentialem Übergang zur angrenzenden Befestigungsfläche zur Reduzierung lokaler Spannungsspitzen auf. Ein derart ausgebildeter Übergangsbereich kann vorteilhaft lokale Spannungen im Bauteil vermeiden oder zumindest verringern. Ebenso können Unstetigkeiten durch Kanten, Stufen, Absätze oder ähnlichen vermieden werden.
  • In einigen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen weist die ringförmige Gruppierung der sich in Axialrichtung erstreckenden Federstäbe eine im Wesentlichen auf einem Radius angeordnete einreihige ringförmige Gruppierung, insbesondere mit äquidistanten Abständen der Federstäbe, auf. Dadurch kann vorteilhaft der Bauraum reduziert werden. Weiterhin kann durch die einreihige Anordnung ein Nachbearbeitungsschritt der Federstäbe vorteilhaft einfach durchgeführt werden, beispielsweise ein Entgraten, Oberflächenbearbeiten oder ähnliches.
  • In einigen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen weist die ringförmige Gruppierung der sich in Axialrichtung erstreckenden Federstäbe eine im Wesentlichen auf zwei verschiedenen Radien angeordnete zweireihige ringförmige Gruppierung, insbesondere mit äquidistanten Abständen der Federstäbe, auf. Eine zweireihige Anordnung kann beispielsweise notwendig sein, wenn aufgrund von konstruktiven Randbedingungen bezüglich einer Maximallänge und des Durchmessers sowie einer geforderten Mindeststeifigkeit die Anzahl der Federstäbe zu groß ist, um sie auf einem Radius der ringförmigen Gruppierung anzuordnen. Dies wird nachfolgend näher diskutiert.
  • Beispielsweise kann es eine technische Anforderung an die konstruktive Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lagerkäfigs sein, die betriebsbedingt auftretenden Biegespannungen der Federstäbe zu minimieren, um einen Materialbruch zu vermeiden oder die Wahrscheinlichkeit dafür möglichst gering zu halten. Die Parameter zur Minimierung der auftretenden Biegespannungen sind unter anderem der Radius, die Länge und die Anzahl der Federstäbe. Zusätzlich kann eine Mindeststeifigkeit, insbesondere eine Mindestbiegesteifigkeit und/oder eine Mindesttorsionssteifigkeit, gefordert werden, um eine elastische Verformung durch die auftretenden Kräfte zu begrenzen. Weiterhin kann eine Maximalanzahl von Federstäben vorgegeben werden, um den Bauraum zu minimieren. Zur Optimierung dieser einzelnen Parameter werden die Durchbiegung eines idealisierten, einseitig eingespannten Balkens, in vorliegenden Fall der insbesondere kreisrunde Federstab, die Steifigkeit des Federstabes, die Gesamtsteifigkeit sowie die Berechnung der Biegespannung betrachtet. Die Durchbiegung wird mittels der bekannten Gesetze aus der Festigkeitslehre bestimmt, wobei die Durchbiegung von der angreifenden Kraft, dem Elastizitätsmodul des Materials sowie dem Trägkeitsmoment des Balkenquerschnittprofils abhängt. Die Steifigkeit ist proportional zur angreifenden Kraft und umgekehrt proportional zur Durchbiegung. Weiterhin kann die Gesamtsteifigkeit durch Multiplikation der Steifigkeit eines einzelnen Federstabs mit der Gesamtanzahl der Federstäbe ermittelt werden. Zusammen mit der Bestimmung der Biegespannung σ kann somit die notwendige Anzahl der Federstäbe unter Beachtung der oben genannten Randbedingungen bestimmt werden. Wenn diese Anzahl zu groß für eine Anordnung auf einem Radius einer ringförmigen Gruppierung ist, kann vorteilhaft eine zweireihige Ausführungsform gewählt werden.
  • In einigen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind die Federstäbe der exemplarisch zweireihigen ringförmigen Gruppierung auf in Umfangsrichtung versetzen Winkeln zueinander angeordnet. Damit kann vorteilhaft eine höhere Packungsdichte, also eng aneinander angeordnete Federstäbe, erreicht werden. Die ermöglicht eine kleine Bauraum.
  • In einigen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen weist die ringförmige Gruppierung der sich in Axialrichtung erstreckenden Federstäbe eine im Wesentlichen auf drei oder mehr verschiedenen Radien angeordnete ringförmige Gruppierung, insbesondere mit äquidistanten Abständen der Federstäbe, auf.
  • In einigen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen weist der Lagerkäfig rein exemplarisch wenigstens einhundert Federstäbe auf, die optional als einer zweireihigen ringförmigen Gruppierung angeordnet sind.
  • In einigen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist der Lagerkäfig zumindest abschnittweise mittels additiver Fertigung, insbesondere mittels einem Laserschmelzverfahren hergestellt. Ein additives Fertigungsverfahren ermöglicht besondere konstruktive Gestaltungen, die oft durch materialabtragende Fertigungsverfahren nicht möglich sind. Beispielsweise können die runden Federstäbe, insbesondere in einer zweireihigen ringförmigen Anordnung, einfach hergestellt werden.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Lagerkäfig können Formen von Federstäben bereitgestellt werden, mit denen vorteilhaft lokale Spannungskonzentrationen vermieden oder zumindest verringert werden. Weiterhin können mit dem erfindungsgemäßen Lagerkäfig unterschiedliche Anordnungen der Federstäbe innerhalb des Lagerkäfigs ermöglicht werden, beispielsweise nebeneinander auf unterschiedlichen ringförmigen Radien und Gruppierungen. Dadurch können mehr Federstäbe angeordnet werden, als dies auf nur einem ringförmigen Radius möglich wäre. Dadurch kann beispielsweise die Gesamtsteifigkeit des Lagerkäfigs vorteilhaft erhöht werden, bei gleichzeitig optional kleiner Baugröße des Lagerkäfigs.
  • Der erfindungsgemäße Lagerkäfig ermöglicht vorteilhaft, die Bauteilgröße und/oder das Gewicht des Lagerkäfigs zu reduzieren. Damit können weitere Vorteile erzielt werden, beispielsweise ein verringerter Treibstoffverbrauch des Flugzeugs, das mit einem Strahltriebwerk und den erfindungsgemäßen Lagerkäfigen ausgestattet ist.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen, in welcher identische Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauteile bezeichnen, exemplarisch erläutert. In den stark schematisch vereinfachten Figuren gilt:
    • 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Lagerkäfig für ein Strahltriebwerk in einer perspektivischen Ansicht;
    • 2 zeigt einen exemplarischen Federstab mit fünf Abschnitten in einer Seitenansicht; und
    • 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Lagerkäfigs mit einer zweireihigen Gruppierung von Federstäben.
  • 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Lagerkäfig 100 für ein Strahltriebwerk in einer perspektivischen Ansicht.
  • Der Lagerkäfig 100 umfasst einen ringförmigen Lagerstützring 1, einen ringförmigen Flansch 3 und eine ringförmige Gruppierung von sich in Axialrichtung a erstreckenden Federstäben 5. Die Federstäbe 5 verbinden den Lagerstützring 1 mit dem Flansch 3. Die Federstäbe 5 weisen exemplarisch eine kreisrunde Querschnittsform mit zwei konischen Abschnitten auf. Eine mögliche Ausführungsform der Federstäbe 5 wird in 2 näher beschrieben.
  • Der erfindungsgemäße Lagerkäfig 100 kann für die meisten oder manchmal für alle Lagergehäuse eines Strahltriebwerks eingesetzt werden. Ein Strahltriebwerk kann beispielsweise ein Mantelstromtriebwerk mit zwei Wellen, einer äußeren und einer inneren Welle, sein, die verschiedene rotierende Bauteile wie etwa die Schaufeln eines Fans, die Rotorstufen eines Niederdruckverdichters, eines Hochdruckverdichters, einer Niederdruckturbine oder einer Hochdruckturbine lagern.
  • Die Lagerkäfige 100 können für Wälzlager, insbesondere für Kugellager oder Rollenlager, eingesetzt werden. Die Lager können mit ihrem Außenring in den ringförmigen Lagerstützring 1 eingepasst werden. Der Innenring des Lagers kann dann die exemplarisch beschriebenen Wellen aufnehmen. Diese Wellen können sogenannte rotatorische Unwuchten, die bereits in der Beschreibung weiter oben diskutiert wurden, auf die Lageraußenringe übertragen. Damit sich diese Unwuchten nicht weiter auf das Triebwerksgehäuse und letztlich auf das gesamte Flugzeug übertragen, weisen derartige Lagerkäfige konstruktive Dämpfungselemente auf. Allerdings wurde mit den analytischen Verfahren der Finite-Elemente-Methode nachgewiesen, dass an verschiedenen Stellen der Lagerkäfige aus dem Stand der Technik lokale Spannungskonzentrationen auftreten können, die zu einer Materialermüdung und zu einem mechanischen Bruch der Lagerkäfige führen können. Dies kann zu einem Ausfall des gesamten Triebwerks führen.
  • Der erfindungsgemäße Lagerkäfig 100 kann diese lokalen Spannungskonzentrationen vorteilhaft vermeiden oder zumindest verringern.
  • 2 zeigt einen exemplarischen Federstab 5 mit fünf Abschnitten in einer Seitenansicht. Der Federstab 5 weist eine kreisrunde Querschnittsform um eine Achse 7 auf. Der Federstab 5 weist weiterhin zwei symmetrische Hälften 9 um eine Mittelachse 11 auf.
  • Die exemplarischen fünf Abschnitte sind zunächst zwei äußere Übergangsbereiche 13 zum Verbinden des Federstabs 5 mit dem Lagerstützring 1 auf der einen Seite und mit dem Flansch 3 auf der anderen Seite. Jeder der Übergangsbereiche 13 weist eine Rundung 15 mit tangentialem Übergang zur angrenzenden Befestigungsfläche des Lagerstützrings 1 und dem Flansch 3 auf. Diese Rundungen 15 können vorteilhaft lokale Spannungsspitzen reduzieren. In der Mitte des Federstabs 5 ist ein Verbindungsbereich 17 zum Verbinden der beiden angrenzenden konischen Abschnitte 19 angeordnet. Dieser Verbindungsbereich 17 weist insbesondere keine Unstetigkeiten auf, um lokale Spannungsspitzen zu vermeiden.
  • Zwischen den äußeren Übergangsbereichen 13 und dem mittleren Verbindungsbereich 17 sind zwei konische Abschnitte 19 angeordnet. Diese zwei konischen Abschnitte 19 weisen exemplarisch einen degressiv zunehmenden Verlauf des Radius r auf, ausgehend von dem inneren Ende des konischen Abschnitts 19 zum Verbindungsbereich 17 bis zum äußeren Ende zum Übergangsbereich 13. Diese Form bzw. Ausgestaltung der konischen Abschnitte 19 ermöglicht vorteilhaft betriebsbedingte Spannungsspitzen entlang des Federstabs 5 zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Die Begründung dazu wurde in der Beschreibung weiter oben ausführlich diskutiert und wird daher an dieser Stelle nicht wiederholt.
  • 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Lagerkäfigs 100 mit einer zweireihigen Gruppierung 21 von Federstäben 5. Die Schnittebene liegt im mittleren Bereich der Federstäbe 5, etwa im Bereich der Mittelachse 11, die in 2 dargestellt ist und zeigt eine Sicht in Richtung des ringförmigen Lagerstützrings 1. Die zwei Reihen können durch den Radius R1 der ersten Reihe und den Radius R2 der zweiten Reihe verdeutlicht werden. Zur Erhöhung der Packungsdichte können die Federstäbe 5 der ersten Reihe in den Zwischenräumen der zweiten Reihe angeordnet werden.
  • Eine zweireihige Gruppierung 21 der Federstäben 5 kann notwendig und vorteilhaft sein, um eine bestimmte, große Anzahl von Federstäben 5 vorzusehen, die beispielsweise aufgrund einer Mindeststeifigkeit der Federstabs-Anordnung in Verbindung mit einer maximalen Biegespannung, einem maximalen Radius und einer maximalen Länge der Federstäbe 5 erforderlich ist.
  • Bezugszeichenliste
  • a
    axial; Axialrichtung
    r
    Radius des konischen Abschnitts
    R1
    Radius der ersten Reihe der Federstäbe
    R2
    Radius der zweiten Reihe der Federstäbe
    100
    Lagerkäfig
    1
    ringförmiger Lagerstützring
    3
    ringförmiger Flansch
    5
    Federstab
    7
    Achse des Federstabs
    9
    symmetrische Hälfte des Federstabs
    11
    Mittelachse des Federstabs; axiale Mitte
    13
    Übergangsbereich
    15
    Rundung
    17
    Verbindungsbereich
    19
    konischer Abschnitt
    21
    zweireihige Gruppierung der Federstäbe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2149681 B1 [0004]
    • FR 3022312 B1 [0005]
    • US 10352194 B2 [0006]
    • US 2021062679 A1 [0007]

Claims (10)

  1. Lagerkäfig (100) für ein Strahltriebwerk, umfassend einen ringförmigen Lagerstützring (1), einen ringförmigen Flansch (3) und eine ringförmige Gruppierung von sich in Axialrichtung (a) erstreckenden Federstäben (5), die den Lagerstützring (1) und den Flansch (3) miteinander verbinden, wobei die Federstäbe (5) eine im Wesentlichen runde, insbesondere kreisrunde, Querschnittsform mit zwei konischen Abschnitten (19) aufweisen, wobei sich die konischen Abschnitte (19) in Richtung zur axialen Mitte (11) zwischen den Verbindungen der Federstäbe (5) am Lagerstützring (1) und am Flansch (3) hin verjüngen.
  2. Lagerkäfig (100) nach Anspruch 1, wobei jeder Federstab (5) zwei symmetrische Hälften (9) mit jeweils einem Übergangsbereich (13) zum Verbinden des Federstabs (5) mit dem Lagerstützring (1) und dem Flansch (3), mit einem konischen Abschnitt (19) und mit einem Abschnitt eines Verbindungsbereichs (17) zum Verbinden der beiden konischen Abschnitte (19) aufweist.
  3. Lagerkäfig (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Radius (r) des konischen Abschnitts (19) linear oder degressiv zunimmt.
  4. Lagerkäfig (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Übergangsbereich (13) eine Rundung (15) mit tangentialem Übergang zur angrenzenden Befestigungsfläche zur Reduzierung lokaler Spannungsspitzen aufweist.
  5. Lagerkäfig (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die ringförmige Gruppierung der sich in Axialrichtung (a) erstreckenden Federstäbe (5) eine im Wesentlichen auf einem Radius angeordnete einreihige ringförmige Gruppierung, insbesondere mit äquidistanten Abständen der Federstäbe (5) zueinander, aufweist.
  6. Lagerkäfig (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die ringförmige Gruppierung der sich in Axialrichtung (a) erstreckenden Federstäbe (5) eine im Wesentlichen auf zwei verschiedenen Radien angeordnete zweireihige ringförmige Gruppierung, insbesondere mit äquidistanten Abständen der Federstäbe (5) zueinander, aufweist.
  7. Lagerkäfig (100) nach Anspruch 6, wobei die Federstäbe (5) der zweireihigen ringförmigen Gruppierung auf in Umfangsrichtung versetzen Winkeln zueinander angeordnet sind.
  8. Lagerkäfig (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die ringförmige Gruppierung der sich in Axialrichtung (a) erstreckenden Federstäbe (5) eine im Wesentlichen auf drei oder mehr verschiedenen Radien angeordneten ringförmigen Gruppierungen, insbesondere mit äquidistanten Abständen der Federstäbe (5) zueinander, aufweist.
  9. Lagerkäfig (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Lagerkäfig (100) wenigstens einhundert Federstäbe (5) aufweist.
  10. Lagerkäfig (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Lagerkäfig (100) zumindest abschnittweise mittels additiver Fertigung, insbesondere mittels einem Laserschmelzverfahren hergestellt ist.
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