DE2643846C2

DE2643846C2 - Flexibles, gedämpftes Wellenlager

Info

Publication number: DE2643846C2
Application number: DE2643846A
Authority: DE
Inventors: Keith L. Duanesburg N.Y. Streifert
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1975-10-03
Filing date: 1976-09-29
Publication date: 1982-08-12
Also published as: NO142011B; NL7610873A; CH609431A5; GB1533763A; JPS52119742A; NO142011C; NL162724B; US4025130A; DE2643846A1; FR2326616B1; NO763362L; MX143526A; DK153100C; JPS55168718U; NL162724C; DK442176A; BE846816A; FR2326616A1; DK153100B; CA1047085A

Description

Die Erfindung betrifft ein flexibles gedämpftes Wellenlager, das in einem beweglichen Lagerträger befestigt ist, der von einem stationären Gehäuse vermittels einer Reihe radial wirkender Biegefedern getragen ist und eine Ausnehmung für ein Strömungsmitteldruckpolster enthält, das zwischen dem beweglichen Lagerträger und dem stationären Gehäuse zur Dämpfung des Lagergegendrucks vorgesehen ist wobei zwischen dem stationären Gehäuse und dem beweglichen Lagerträger befindliche Dichtungen den Aufbau des Strömungsmitteldruckpolsters innerhalb der Ausnehmung ermöglichen.

Bei einem derartigen Lager dienen die Biegefedern dazu, die von der Welle ausgehenden Vibrationen abzuschwächen. Durch das Strömungsmitteldruckpolster wird der Lagergegendruck auf die von der Welle ausgehenden Vibrationen gedämpft Derartige gedämpfte Wellenlager sind als solche bekannt und beispielsweise in der US-PS 34 56 992 beschrieben. Bei diesem bekannten Lager sind die Dichtungen, die den Aufbau des Strömungsmitteldruckpolsters ermöglichen, innerhalb der Ausnehmung für das Strömungsmitteldruckpolster selbst angeordnet, und zwar derart daß sie von dem Strömungsmittel gegen die Seitenwände der Ausnehmung gepreßt werden. Das bedeutet, daß bei dem bekannten Lager eine Dämpfungswirkung nicht nur durch das in der Ausnehmung befindliche Strömungsmittel, sondern auch durch die Dichtungen selbst erzielt wird, und zwar aufgrund der zwischen den Dichtungen und den Seitenwänden der Ausnehmung entstehenden Reibung. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Dichtungen bei Gebrauch relativ schnell abgenutzt werden, was unerwünschte Änderungen in den Dämpfungseigenschaften des Lagers bewirkt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem die den Aufbau des Strömungsmitteldruckpolsters ermöglichenden Dichtungen einen verhältnismäßig geringen Verschleiß aufweisen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Wellenlager der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst daß die Dichtungen außerhalb des das Strömungsmitteldruckpolster enthaltenden Raums insbesondere in sich radial erstreckenden Seitenwänden des Lagergehäuses untergebracht und gegen radial verlaufende Flansche am beweglichen Lagerträger angedrückt sind.

■; Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Wellenlager sind die Dichtungen derart außerhalb des das ,Strömungsmitteldruckpolster enthaltenden Raums angeordnet daß sie von einer Wechselwirkung mit dem Strömungsmitteldruckpolster ausgeschlossen sind. Das

ίο bedeutet, daß bei dem erfindungsgemäßen Lager die Dämpfungswirkung allein durch das Strömungsmitteldruckpolster erzielt wird, während die Dichtungen an der Dämpfung nicht beteiligt sind. Die Dichtungen werden nicht durch das Strömungsmittel beaufschlagt so daß auch keine Reibungseffekte wie bei dem bekannten Lager entstehen können. Sie können daher aus einem Material mit relativ niedriger Oberflächenspannung hergestellt werden, da eine Dämpfung durch Reibung nicht beabsichtigt ist Hinzu kommt, daß bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Anordnung der Dichtungen diese bei Bewegung des beweglichen Lagerträgers in Radialrichtung nicht zusammengepreßt werden. Die Beanspruchung der Dichtungen ist somit gegenüber dem bekannten Lager wesentlich herabgesetzt wodurch die Betriebssicherheit des Lagers verbessert wird.

Ergänzend zum Stand der Technik sei noch auf die DE-OS 14 00 975 verwiesen, in der die Lagerung eines Lagerblcckes auf einer Auflageplatte mittels eines Kissens aus starrem Fett beschrieben ist Dieses Kissen

wird von einem Abschlußring umgeben, der gegenüber der Auflageplatte und einer den Ring übergreifenden oberen Platte abgedichtet ist Dabei wird die radiale Abdichtung gegenüber der oberen Platte durch eine in der Seitenwand des Ringes angeordnete Dichtung erreicht Bei einer derartigen Ausführungsform die Dichtungen auf der Außenseite des Abschlußringes anzuordnen, ergibt sich nahezu zwangsläufig. Auf jeden Fall dürfte hierbei der Gesichtspunkt einer Anordnung der Dichtungen frei von Wechselwirkungen mit dem

Druckpolster keine Rolle gespielt haben, da es sich bei dem Druckpolster um ein Kissen aus starrem Fett handelt Diese bekannte Lösung ist somit unter ganz anderen Gesichtspunkten entstanden als der Gegenstand der Erfindung.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert In der Zeichnung ist ein flexibles gedämpftes Wellenlager im Schnitt dargestellt
Die das flexible gedämpfte Wellenlager umfassende

so Lagereinheit 10 lagert eine Welle 11 einer Rotationsmaschine innerhalb einer in einer Endwand 13 ausgebildeten Öffnung 12.

Die Rotationsmaschine kann jede beliebige Form, z. B. die einer Turbine oder eines Kompressors, besitzen, wobei sich die Rotationskomponenten auf einer sich im wesentlichen horizontal erstreckenden Welle befinden können oder in jeder beliebigen anderen Anordnung, in der die Welle eine relativ hohe statische Last auf die Lager ausüben kann. Die Lagereinheit besitzt ein äußeres stationäres Gehäuse 15, das mit einer mittig angeordneten Öffnung versehen ist in der ein beweglicher Lagerträger 16 angeordnet ist Eine Reihe von Kippschuhlagern 20 ist auf Dämpfungskissen beweglich innerhalb des Lagerträgers befestigt und die Welle ist drehbar innerhalb der Kippschuhe gelagert Obwohl hier ein Kippschuhlager beschrieben wird, können auch andere geeignete Lagerformen Verwendung finden. Ein Paar Endabdichtungen 22 und 23 ist an

dem Lagerträger 16 befestigt, wobei die inneren Flächen dieser Endabdichtungen so angeordnet sind, daß sie die Kippschuhe und die Dämpfungskissen einschließen.

Der bewegliche Lagerträger 16 wird innerhalb des ■-· Lagergehäuses 15 durch eine Reihe von sich axial erstreckenden Biegefedern 25 getragen, die In gleichen Umfangsabständen am Lagerträger angeordnet sind Die Federn 25 enden in einem Ring 25, der an der linken Endseite des Gehäuses mit Hilfe von Bolzen 17 o.a. ό Befestigunesmitteln befestigt ist Das Gehäuse seinerseits ist in einer ringförmigen öffnung 28 gelagert, die in der Endwand ausgebildet ist, und ist durch Bolzen 29 fixiert

Zwischen dem Außenumfang des beweglichen Lager- ι > trägers 16 und dem Innenumfang des stationären Gehäuses 15 ist eine Ausnehmung für ein Strömungsmitteldruckpolster vorgesehen. Ein Strömungsmittel unter einem Druck, der hoch genug ist um ein Reißen des Druckpolsters aufgrund der geschwlndigkeitsabhängigen dynamischen Kräfte, die während des Maschinenbetriebs entstehen, zu verhindern, wird in die Ausnehmung über eine ringförmige Kammer 32 eingeführt die in dem stationären Gehäuse ausgebildet ist Im Betrieb strömt das unter hohem Druck stehende i^r> Strömungsmittel von der Ausnehmung durch Bemessungsöffnungen 35 in die Kippschuhregion, wo es einen hydrodynamischen Keil zwischen den Kippschuhen und der Welle aufbaut

Um die Ausnehmung gegen unerwünschte Lecks jn abzudichten, ist ein Paar O-Ring-Dichtungen 37. 38 vorgesehen, die außerhalb des das Strömungsmitte!- druckpolster aufnehmenden Raumes 30 angeordnet sind. Die Dichtungen sind in ringförmigen Nuten angeordnet die in den zwei gegenüberliegenden, sich radial erstreckenden Seitenwänden des Lagergehäuses eingearbeitet oder anderweitig angeordnet sind Ein Paar sich radial erstreckender Flansche 41, 40, die von dem beweglichen Lagerträger 16 getragen werden, überlagert die Seitenwände des Lagergehäuses und wirkt gegen die O-Ring-Dichtungen- Die kompressivt Dichtungskraft jeder Dichtung wird im wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Lagerträgers 16 ausgeübt und hat somit wenig Einfluß auf die auftretenden Dämpfungskräfte. Gleichermaßen wird durch das Anordnen der Dichtungen außerhalb des Raumes 30 verhindert daß diese durch den Lagerträger 16 zusammengepreßt werden, wenn dieser sich infolge von Wellenvibrationen radial bewegt Folglich stehen die Dichtungen nicht in Wechselwirkung mit der Dämpfung, die durch das Strömungsmitteldruckpolster erreicht wird wodurch das Polster in vorgegebener Weise über einen weiten Bereich von Betriebsfrequenzen ansprechen kann. Weiterhin können die Dichtungen aus einem Material mit relativ niedriger Oberflächenspannung, wie Polytetrafluorethylen, hergestellt werden, woQurch die Reibungsentwicklung zwischen Dichtung und den sich radial erstreckenden Flanschen möglichst gering gehalten wird.

Wenigstens eine Hilfsfeder 45 ist in der Lagereinheit 10 vorgesehen, um das Eigengewicht der Welle zu tragen. Wie dargestellt, ist die Feder in einer länglichen Axialnut 42 angeordnet die in der inneren Wand der Lagergehäuseöffnung ausgebildet ist- Die Feder steht unter Vorspannung und wirkt zwischen dem stationären Gehäuse und dem beweglichen Lagerträger, der das Eigengewicht der Welle trägt Dadurch, daß die Welle derart gelagert ist wird eine Anfangsverformung der Biegefedern 25 vermieden. Folglich wird ein gleichmäßiges Strömungsmitteldruckpolster erreicht, wodurch das Lager in vorhersehbarer Weise reagieren kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Flexibles gedämpftes Wellenlager, das in einem beweglichen Lagerträger befestigt ist, der von einem stationären Gehäuse vermittels einer Reihe radial wirkender Biegefedern getragen ist und eine Ausnehmung für ein Strömungsmitteldruckpolster enthält, das zwischen dem beweglichen Lagerträger und dem stationären Gehäuse zur Dämpfung des Lagergegendrucks versehen ist, wobei zwischen dem stationären Gehäuse und dem beweglichen Lagerträger befindliche Dichtungen den Aufbau des Strömungsmitteldruckpolsters innerhalb der Ausnehmung ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (37,38) außerhalb des das Strömungsmitteldruckpolster enthaltenden Raums (30) insbesondere in den radial erstreckenden Seitenwänden des Lagergehäuses (15) untergebracht und gegen radial verlaufende Flansche (40, 41) am beweglichen Lagerträger (16) angedrückt sind.