DE2327944A1

DE2327944A1 - Fluidgeschmiertes lager

Info

Publication number: DE2327944A1
Application number: DE2327944A
Authority: DE
Inventors: John Francis Betteridge; Laurence Cecil Caldicott
Original assignee: CAV Ltd
Current assignee: CAV Ltd
Priority date: 1972-06-02
Filing date: 1973-06-01
Publication date: 1973-12-20
Also published as: FR2187047A5; JPS4956053A

Description

COHAUSZ & FLORACK

PATENTANWALTSBÜRO (.Oc, / 3 A H"

4 DÜSSELDORF SCHUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF ■ Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER

C. A. V. Limited 30. Mai 1973

Birmingham / ENGLAND FluidReschmiertes Lager

Die Erfindung betrifft ein fluidgeschmiertes Lager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein derartiges Lager möglichst einfach und zweckmäßig auszubilden.

Die Aufgabe wird ausgehend von einem fluidgeschmierten Lager erfindungsgemäß durch im Kennzeichen angegebene Merkmale gelöst«

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung enthalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung nachfolgend erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 " einen Abgasturbolader mit einem Lager gemäß der Erfindung im Längsschnitt, und

Fig. 2 u. 3 weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lagers.

Der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Abgasturbolader weist ein Turbinengehäuse 1 auf, das an einem Ende eines Gehäuseteils 12 befestigt ist. Das andere Ende des Gehäuseteils 12 trägt ein Kompressorgehäuse 2_a In den Gehäusen sind das Turbinen- und Kompressorlauf rad 3s ^ angeordnet. Die Laufräder sind an einer Welle 5 befestigt, die aus mehreren, dmrch einen Verbindungsbolzen 6 zusammengehaltenem. Teilen besteht« Die Welle weist

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ferner eine Steckbuchse 7 auf, die einen ringförmigen Druckring 8 auf der Welle hält.

Die Welle 5 ist in einem Lager 9 gelagert, die durch eine ringförmige Stützplatte 10 an einer Verschiebung in Richtung auf das Turbinenlaufrad 3 gehindert wird. Die Stützplatte wird durch einen Sprengring 11 in ihrer Stellung gehalten.

An gegenüberliegenden Seiten des Druckrings 8 sind ringförmige Druckunteria gen 13 angeordnet, die sich in einer Aussparung im Gehäuse 12 befinden und durch einen Distanzhalter 13a voneinander getrennt sind. Die axiale Breite der Aussparung ist etwas größer als die axiale Länge des Distanzhalters 13a und der Druckunterlagen I3, um ein begrenztes Verkanten der Druckunterlagen 13 zu ermöglichen. In den Seitenwänden der Aussparung sind ferner Ringnuten ausgebildet, in denen sich Dämpfungselemente Ik befinden. Ein weiteres Element dieser Art ist auch zwischen der Stützplatte 10 und der angrenzenden Wandung des Gehäuseteils angeordnet. Die Dämpfungselemente l4 sind nachgiebig und ermöglichen-dadurch eine Kippbewegung der Druckunterlagen 13· Das der Stützplatte 10 zugeordnete Element ermöglicht eine begrenzte Bewegung der Stützplatte in Richtung auf den Kompressor. Die Dämpfungselemente, wie der Name bereits erkennen läßt, dämpfen außerdem jede Bewegung der zugehörigen Komponenten.

Im Betrieb wird die Turbine durch die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine angetrieben. Der Kompressor versorgt das Luftansaugrohr mit Druckluft. Während des Betriebs laufen die Laufräder und die Welle mit sehr hohen Drehzahlen um. Das Gleitlager und das Axialdrucklager, das letztere wird durch den Druckring 8 und die Druckunterlagen I3 gebildet, sind luftgeschmiert. Die Luftfilme können natürlich oder durch Versorgung mit Druckluft erzeugt werden.

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Da die Laufräder und die Welle hohe Drehzahlen aufweisen, neigt die gesamte Anordnung zum Schwingen und Flattern. Ein luftgeschmiertes Axialdrucklager ist, außer es verfügt über einen großen Durchmesser, nicht in der Lage, derartige Schwingungen aufzufangen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können sich die Druckunteriagen I3 jedoch verkanten, so dass das Axialdrucklager im wesentlichen zur Stabilität der gesamten Rotationsanordnung beitragen kann. Darüber hinaus werden durch die Möglichkeit des Verkantens der unterlagen I3 jede Ungenauigkeit in der Ausrichtung zwischen dem Gleitlager und dem Axialdrucklager ausgeglichen.

Vorzugsweise sind die Welle 5) das Lager 9i der Druckring 8 und die Druckunteriagen I3 aus Sxliziumnitrid hergestellt.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Druckring 15 einstückig mit der Welle l6 und eine der Druckunterlagen 17 einstückig mit dem Gleitlager l8 ausgebildet. Das Gleitlager und die Druckunteriagen können innerhalb des Trägergehäuses eine Kippbewegung ausführen. Die andere Druckunterlage I9 ist innerhalb einer Aussparung angeordnet und durch einen O-Ring 20 gehalten. Der O-Ring ermöglicht eine begrenzte axiale Bewegung der Druckunterlage und ^außerdem eine begrenzte Kippbewegung derselben. Das Ausmaß der Bewegung der Druckunterlage in Richtung auf die Druckunterlage I7 ist durch einen Sprengring 21 bestimmt, der in einer im Gehäuseteil ausgebildeten Nut angeordnet ist. Die Anordnung ist derart, dass, sobald auf die Welle Druck ausgeübt wird, um sie in eine Richtung nach links der Zeichnung zu zwingen, eine geringe axiale Bewegung der Druckunterlage unter der anliegenden Kraft stattfindet. Die Druckunterlage richtet sich schließlich auch selbst gegenüber dem Druckring 15 aus. Selbstverständlich bilden der Druckring I9 zusammen mit dem Druckring 15 ein Gas-Drucklager, ebenso wie der Druckring I5 und die Druckunterlage 17· Es sei noch bemerkt, dass das Verhältnis der axialen Steifheit zur Kipp-Steifheit des O-Rings wichtig ist und durch die radiale Stellung des O-Rings bestimmt wird, dessen Material und Volumeneiimahme ausgewählt sind .

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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist die Welle 22 mit einem Paar Druckringen 23 versehen, die mit Zwischenabstand angeordnet sind und zwischen denen sich eine ringförmige Druckunterlage 24 befindet. Die Druckunterlage weist einen Flansch

25 an ihrer Peripherie auf. Zwischen beiden Seitenflächen des Flansches und .den angrenzenden Gehäusewänden sind zwei O-Ringe

26 angeordnet. Einer der beiden O-Ringe ist außerdem zwischen zwei Flächen mit radialem Zwischenabstand.angeordnet, die durch die Aussparung und die Druckunterlage gebildet sind. Auf diese Weise wird eine radiale Eingrenzung der Druckunterlagen 24 innerhalb des Gehäuses erreicht. Ebenso wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen, kann sich die Druckunterlage selbst gegenüber den Flächen der Druckringe 21 ausrichten.

Obwohl die beschriebene Lageanordnung luft- oder gasgeschmiert ist, kann diese selbstverständlich auch mit flüssigem Schmiermittel verwendet werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

( 1./ Fluidgeschmiertes Lager für eine in einem Gehäuse angeordnete Welle mit einem Gleitlager und einem von der Welle getragenen Druckring, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckring (8, 15, 23) an einer Druckunterlage (13, 17, 19, 24) anliegt, die kippbar im Gehäuse angeordnet ist, wobei die Druckunterlage sich selbständig gegenüber dem Druckring ausrichtet.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Kippbewegung der Druckunterlage (I3,17»19»24) eine Dämpfungseinrichtung (l4) vorgesehen ist.
3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei an gegenüberliegenden Seiten des Druckrings (8) angeordnete Druckunterlagen (I3)·
4. Lager nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen Distanzhalter (13a) zwischen den beiden Druckunterlagen (13)·
5. Lager nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung aus zwei Dämpfungselementen (14) besteht, die an den vom Druckring (8) abgewandten Seitenflächen der Druckunterlagen (13) anliegen.
6. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5« dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (9) des Gleitlagers an einer Seite an eine der Druckunterlagen (I3) angreift und sich auf der anderen Seite gegen eine im Gehäuse angeordnete Stützplatte (10) abstützt.

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