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Puffer, insbesondere für Turbinenwellen. Die Erfindung betrifft eine
Verbesserung an Puffern zur Verminderung oder Dämpfung achsialer Schwingungen eines
umlaufenden Teils, der ein begrenztes achsiales Spiel hat. Die Erfindung eignet
sich beispielsweise für Turbinen für elastische Treibmittel, um die achsialen Verschiebungen
des Läufers zu dämpfen. Besonders ist die Erfindung für Radialturbinen mit entgegengesetzt
umlaufenden Rädern geeignet, bei denen der Achsialschub durch Druckscheiben ausgeglichen
wird, auf welche das Treibmittel einwirkt, wobei der Druck auf diese Scheiben wächst
oder sinkt, je nachdem nun sich die Räder achsial zu bewegen suchen.
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Die Erfindung bezweckt, einen verbesserten Puffer obiger Art zu schaffen,
der Selbsteinstellung besitzt, um die Berübrungsflächen zwischen den umlaufenden
und ortsfesten Teilen ständig in Berührung zu halten, so daß alle Gefahr vermieden
wird, daß der Puffer unwirksam wird und achsiale Bewegung des einen Teiles unabhängig
von dem anderen zuläßt. Zu diesem Zweck wird eine neue Bauart und Anordnung des
Kolbens und der zugehörigen Teile des Puffers geschaffen.
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Der Kolben besteht gemäß der Erfindung aus zwei Scheiben, die auf
gegenüberliegenden Seiten eines Bundes auf der umlaufenden Welle im Zylinder des
Puffers angebracht sind und für gewöhnlich in nachgiebiger Berührung mit dem Bunde
auf der Welle gehalten werden sowie im Betriebe in stetiger Berührung mit dem Bunde
durch Flüssigkeitsdruck gehalten werden, der in Kammern hinter jedem der Kolbenteile
zugeführt wird, wodurch achsiale Zitterungen des Umlaufteiles durch einen rasch
bewirkten Druckausgleich in den beiden Kammern hinter den entsprechenden Kolbenteilen
verhindert oder gedämpft werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch in Seitenansicht und teilweise in senkrechtem Schnitt dargestellt.
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An der umlaufenden Welle 5, beispielsweise dem Ende einer Turbinenläuferwelle,
ist ein Wellenteil 6 befestigt, auf dem ein Bund 7 zwischen einem aus dem Stück
mit der Welle 6 bestehenden Flansch 8 und einer Mutter 9 gehalten ist. Das äußere
Ende der Welle 6 ruht in einem Lager io, das vom Kolben des Puffers getragen wird.
Dieser Kolben besitzt zwei Scheiben ii und 12, je eine auf jeder Seite des Bundes
7. Die Scheibe ii trägt das Lager io und -hat eine Anlagefläche 13, die sich gegen
eine Seite des Bundes 7 legt, während eine Anlagefläche 14 der Scheibe 12 sich gegen
die andere Seite des Bundes 7 legt. Letzterer dreht sich daher zwischen den beiden
Scheiben ii und 12, die den Pufferkolben bilden. Der Kolben ist in einem Zylinder
15 verschiebbar, der Deckel 16 und 17 hat. Zwischen diesen und dem Kolben liegen
die Druckkammern 18 und i9. Ein Druckmittel, z. B. Öl, wird den Kammern 18 und i9
durch Kanäle 2o und 21 zugeführt, die von einem Behälter 22 ausgehen, welchem die
Druckflüssigkeit durch ein Rohr 23 zugeleitet wird. In den Kanälen 2o und 21 sind
gefederte Rückschlagventile 24 und 25 angeordnet, welche ein Zurücktreten von Flüssigkeit
aus den Kammern 18 und ig in den Behälter 22 verhindern. Auf den Spindeln der Ventile
24. und 25 sind Anschläge 24.a und 25a angebracht. Die Kanäle 2o und 21 und Ventile
24. und 25 liegen in einem Ventilkasten 26. Somit wird ein Teil des Zylinders, in
dem der Kolben sich bewegt, durch die Oberwand 27 des Ventilkastens 26 gebildet.
Zwischen den Umfängen der Scheiben ii und 12 und dem Zylinder 15 sind Dichtungen
angeordnet, um Flüssigkeitsverluste zu vermeiden. Vorzugsweise werden hierfür federnde
Dichtungsringe 29 bzw. Stulpdichtungen verwendet, die vom Kolben getragen werden
und auf dem Zylinder 15 achsial gleiten. Die Stulpen 29 können beispielsweise hergestellt
werden, indem man in einen Ring 3o nahe einer Kante desselben eine Ringnut eindreht.
Der Ring wird dann an den Kolben angeschraubt. Die Scheiben ii und 12 haben Ringansätze
31 und 32, welche durch die Bohrungen der Deckel 16 und z7 ragen. Hier sind Dichtungsringe
33 angeordnet, die von der Art der Dichtungen 29 sein können. In jedem Falle ist
zu
-bemerken, daß die Dichtungsringe sich gegen die Druckkammer hin öffnen, so daß
derDruck sie auszudehnen und gegen dieFlächen anzupressen sucht,- gegen die sie
abdichten.
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Die Scheiben ii und i2 werden durch Bolzen 34 federnd verbunden, deren
jeder an einem Ende an der Scheibe i2 befestigt ist und am anderen Ende eine Mutter
trägt. Zwischen diese und die Scheibe ii sind Federn 35 eingeschaltet, die in Pfannen
in Scheibe ii ruhen. In Scheibe i2 sind mehrere Löcher 36, welche die Druckkämmern
ig mit dem Ringraum 37 zwischen den Scheiben ii und 12 verbinden. In dem Deckel
i7 befindet sich ein Ablaufkanal 38, dessen untere Öffnung durch einen Pflock
39 verschlossen ist, nach dessen Herausschrauben der Behälter 38 entleert
werden kann. Zwischen der Welle 6 und dem Deckel 17 liegt eine Dichtung 40; deren
Ablauf durch Öffnung 41 in den Kanal 38 geleitet wird.
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Im Betriebe wird Druckflüssigkeit den Kammern 18 und ig aus dem Behälter
22 zugeführt, der durch Rohr 23 etwa von einer Zahnradpumpe gespeist wird, die von
Welle 5 oder in sonstiger Art angetrieben wird. Als Druckflüssigkeit dient vorzugsweise
Öl. Der Druck aus Kammer ig pflanzt sich durch Öffnungen 36 zum Ringraum 37 fort,
so daß der Druck in diesem Raume der gleiche wie in den Kammern 1ß und =g ist. Die
dem Druck ausgesetzte Fläche der Scheiben ii und i2 in den Kammern 18 und ig ist
größer als die dem Druck im Ringraume 37 ausgesetzte Fläche der Scheiben ir und
i2. Daher hat der Druck in den Kammern 18 und ig die Wirkung, die Scheiben ii und
12 gegen Bund 7 zu drücken. Die entsprechende Differenzfläche, auf welcher unausgeglichener
Druck lastet, ist mit A bezeichnet. Die Anlageflächen 13 und 14 werden so federnd
in Berührung mit Bund 7 gehalten, und zwar mit ausreichender Kraft, daß die Scheiben
ii und 12 stets den Bewegungen des Bundes folgen müssen. Die Vorrichtung wirkt also
rasch, um Zitterungen in der üblichen Art zu dämpfen. Im Falle von Abnutzung stellen
sich die Flächen 13 und 14 selbst nach und bleiben stets in Berührung mit Bund 7.
Damit ist alle Gefahr beseitigt, daß die Verbindung zwischen dem umlaufenden Bund
7 und den ruhenden Scheiben ii und 12 durch Abnutzung lose werden und achsiale Bewegung
des Bundes unabhängig von den Scheiben ii und i2 gestatten könnte. Dies ist wichtig,
weil die achsialen Schwingungen nur geringe Amplitude haben, und es wesentlich ist,
daß der Puffer jederzeit rasch wirkt, wenn Schwingungen zu dämpfen sind. Die Bolzen
34 und Federn 35 bilden eine federnde Verbindung zwischen den Scheiben ii und 12
in Ergänzung der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes. Im Betriebe dringt genügend Flüssigkeit
aus dem Ringraum 37 zwischen den Bund 7 und die Flächen 13 und 14, um eine Schmierung
zu bewirken.
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Wenn ein Achsialschub beispielsweise von links nach rechts (laut Zeichnung)
auftritt. wird die Schubkraft auf den Kolben durch den gesteigerten Druck des Öls
in der Kammer 18 aufgehoben, während gleichzeitig der Druck in der Kammer ig entsprechend
sinkt, so daß das Ventil 25 durch den Druck des Öls im Behälter 22 geöffnet werden
kann und mehr Öl in die Kammer ig eingesaugt wird. Bei einem Schub in der entgegensetzten
Richtung wird das Ventil 24. geöffnet und Öl in die Kammer 18 gesaugt.
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Die durch Schubkräfte in der Längsrichtung hervorgerufenen Schwingungen
können nur so lange andauern, als die sie hervorrufenden Kräfte genügend groß sind,
um das vorher angesaugte Öl an den verschiedenen Packungen 29 und 33 vorbei herauszudrücken.
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Während der achsialen Schwingungen werden die beiden Scheiben ix und
12 durch den hinter jeder Scheibe wirksamen Öldruck und durch die zwischen ihnen
bestehende Federverbindung dauernd in Berührung mit dem Bund 7 gehalten.
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Außerdem, daß die Vorrichtung die Abnutzung durch Selbsteinstellung
ausgleicht, hat sie auch den Vorteil, daß sie leicht mit genügend großen Auflageflächen
ausgebildet werden kann, um den Druck für die Flächeneinheit in zulässigen Grenzen
zu halten.