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Die
vorliegende Erfindung betrifft Gasturbinenmaschinen und insbesondere
Kugellageranordnungen für
Gasturbinenmaschinen. Ganz besonders betrifft die Erfindung druckbeaufschlagte
Kugellageranordnungen.
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Turbomaschinen
wie beispielsweise Gasturbinenmaschinen weisen einen Bläserabschnitt,
einen Verdichterabschnitt, einen Brennkammerabschnitt und einen
Turbinenabschnitt auf. Eine Welle erstreckt sich axial durch die
Maschine von dem Bläserabschnitt
durch den Turbinenabschnitt und rotiert axial beabstandete Stufen
von Scheiben. Die Welle ist typischerweise von zwei axial beabstandeten
Lageranordnungen abgestützt,
die mit dem Gehäuse mittels
eines Lagerabstützgehäuses verbunden
sind. Bei vielen Maschinenkonstruktionen wird eine Kombination aus
Kugel- und Rollenlagern verwendet, obwohl die Verwendung von zwei
Kugellageranordnungen bekannt ist. Eine Schlüsselanforderung für jede Lageranordnung
ist, dass sie die Welle in einer Weise abstützt, dass eine Schwingung der
Lager sowie der Welle während
des Maschinenbetriebs minimiert ist, selbst bei sehr hohen Wellendrehzahlen.
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Typischerweise
wird während
des Betriebs einer Luftfahrzeug-Gasgurbinenmaschine eine Belastung
auf einen oder beide der radial beabstandeten Lagerlaufringe aufgebracht,
die die Lagerelemente dazwischen umgeben. Die Aufbringung einer
Last auf die Laufringe bringt sie in einen Spur-auf-Spur-Laufkontakt mit ihren
entsprechenden Kugeln, und verringert so die Schwingung, die sonst in
der Lageranordnung stattfinden würde.
Es ist bekannt, Luftdruck zum Ausüben der Kraft auf die Lager zu
verwenden. Ebenso ist das Vorspannen bekannt, um ein Lager in Richtung
nach vorne zu drücken,
wie es in
GB 965465A beschrieben
ist. Die Aufbringung von Luftdruck kann unzuverlässig sein, weil während des
Maschinenbetriebs die Größe des aufgebrachten Drucks
zu niedrig sein kann, um effektiv die Lager zu belasten, was zu übermäßiger Schwingung
der Lager und der Welle führen
kann, was wiederum ein unerwünschtes
Geräuschniveau
in der Kabine des Luftfahrzeugs erzeugen kann.
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Zusätzlich zu
dem Verfahren des mit Luft Unter-Druck-Setzens zum Belasten der
Lagerstrukturen sind andere Konstruktionen in den
US-Patenten 3 574 424 ,
4 159 808 ,
4 268 220 ,
4 578 018 und
5 105 295 gezeigt. Trotz der Existenz
dieser Konstruktionen sind verbesserte Konstruktionen erforderlich,
um optimale Betriebseigenschaften für fortgeschrittene Maschinen
zu schaffen. Die vorliegende Erfindung befriedigt dieses Bedürfnis der
Industrie.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Axialbelasten
einer ersten und einer zweiten Lageranordnung in einer Turbomaschine
mit einer Rotationsachse bereitgestellt, wobei die Turbomaschine
ein Schmiermittel-Managementsystem zum Erzeugen einer Öldruckkraft
aufweist und ferner eine von einer ersten und einer zweiten axial
beabstandeten Lageranordnung in einem Maschinengehäuse abgestützte Welle
aufweist, wobei das Maschinengehäuse
ein Lagergehäuse
abstützt, wobei
jede der Lageranordnungen ein Paar von radial beabstandeten Lagerlaufringen
und eine Mehrzahl von Kugellagerelementen dazwischen aufweist, wobei
die Turbomaschine derart konstruiert und angeordnet ist, dass der
radial innere Lagerlaufring von jeder der Lageranordnungen an der
Welle befestigt ist, und der radial äußere Lagerlaufring der zweiten
Lageranordnung an dem Gehäuse
befestigt ist, wobei der radial äußere Lagerlaufring
der ersten Lageranordnung axial bezüglich des Gehäuses beweglich
ist, wobei der Öldruck,
der von dem Schmiermittel-Managementsystem erzeugt wird, benutzt
wird, um die Kraft in eine Axialrichtung auf den äußeren Laufring der
ersten Lageranordnung in die Richtung in Kontakt mit ihren entsprechenden
Kugeln aufzubringen, wobei der Schritt des Aufbringens der Kraft
die Kugeln in Kontakt mit ihrem entsprechenden inneren Laufring
bewegt, wodurch die Kraft von dem äußeren Laufring auf den inneren
Laufring der ersten Lageranordnung übertragen wird, wobei die übertragene Kraft
von dem inneren Laufring der ersten Lageranordnung auf die Welle
derart übertragen
wird, dass sich die Welle in Axialrichtung bewegt und der Schritt des Übertragens
der Kraft auch den inneren Laufring des zweiten Lagers in Kontakt
mit seinen entsprechenden Kugeln bewegt, so dass die Kugeln sich
in Kontakt mit ihrem entsprechenden äußeren Laufring bewegen, wodurch
die Kraft von der Welle auf den inneren Laufring und von dem inneren
Laufring auf den äußeren Laufring
der zweiten Lageranordnung übertragen
wird.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Turbomaschine mit einer Rotationsachse bereitgestellt,
wobei die Turbomaschine aufweist ein Maschinengehäuse und
in dem Maschinengehäuse einen
von einer ersten und einer zweiten axial beabstandeten Kugellageranordnung
abgestützte
Welle, wobei jede Lageranordnung ein Paar von radial beabstandeten
Lagerlaufringen und eine Mehrzahl von Kugellagerelementen dazwischen
aufweist, wobei mindestens eine Lageranordnung daran angepasst ist,
sich in Richtung nach vorne zu bewegen, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Lagergehäuse
an dem Maschinengehäuse
befestigt ist, dass der radial äußere Lagerlaufring
der zweiten Lageranordnung axial und rotationsmäßig an dem Gehäuse befestigt
ist und der radial innere Lagerlaufring einer jeden Lageranordnung
an der Welle befestigt ist, dass ein Schmiermittel-Managementsystem
vorhanden ist, welches einen Öldruck
erzeugt, um eine Kraft in eine Axialrichtung auf den äußeren Lagerlaufring
der ersten Lageranordnung aufzubringen, wodurch die durch die Mittel
zum Aufbringen der Kraft in die Axialrichtung aufgebrachte Kraft
auf den äußeren Lagerlaufring
der ersten Lageranordnung den ersten äußeren Lagerlaufring in Kontakt
mit seinen jeweiligen Kugeln bewegt, dass der radial äußere Lagerlaufring
der ersten Lageranordnung axial bezüglich des Gehäuses beweglich
ist, dass ein Kolben in Verbindung mit dem Schmiermittel-Managementsystem
vorgesehen ist, der daran angepasst ist, die Kraft auf den äußeren Lagerlaufring
aufzubringen, und dass die Kugeln ihren entsprechenden ersten inneren
Lagerlaufring berühren,
um die Welle in Axialrichtung zusammen mit der zweiten Lageranordnung
und den inneren Lagerlaufring in Kontakt mit seinen entsprechenden
Kugeln zu bewegen, die wiederum ihren entsprechenden äußeren Lagerlaufring
zum Übertragen
der Kraft darauf kontaktieren.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung, welche die Erfindung beinhaltet,
werden nachfolgend nur beispielhaft mit Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung
beschrieben, für
die gilt:
Die Figur ist eine Schnittansicht, welche den Lagerungsbereich
einer Gasturbinenmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Beste Art zum Ausführen der
Erfindung
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Wie
vorangehend angegeben, weisen moderne Gasturbinenmaschinen eine
Bläserabschnitt an
dem strömungsaufwärtigen Ende
der Maschine und einen Turbinenabschnitt an dem axial strömungsabwärtigen Ende
der Maschine auf. Zwischen dem Bläser- und dem Turbinenabschnitt
befinden sich ein Verdichterabschnitt und ein Brennkammerabschnitt.
Eine Welle erstreckt sich axial durch die Maschine. Maschinenkonstruktionen
sind bekannt, die nur eine Welle verwenden; andere sind bekannt,
die zwei oder mehrere Wellen verwenden. Die vorliegende Erfindung
findet bei Ein-Wellen-Maschinen sowie bei Mehrfach-Wellen-Maschinen
Anwendung. In der Figur ist die Welle mit dem Bezugszeichen 12 angegeben;
ihre Rotationsrichtung während des
Maschinenbetriebs ist durch den mit dem Bezugszeichen 13 markierten
Pfeil gezeigt.
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Die
Welle 12 ist von zwei Lageranordnungen 16 und 18 abgestützt. Wie
in der Figur gezeigt, ist eine erste Lageranordnung 16 (manchmal
hier als die strömungsaufwärtige Lageranordnung
bezeichnet) iaxial strömungsaufwärts der
zweiten Lageranordnung 18 (manchmal als die strömungsabwärtige Lageranordnung
bezeichnet) beabstandet. Die Lageranordnungen 16 und 18 sind
von dem konventionellen Kugellagertyp und beinhalten ein Paar radial
voneinander beabstandete Lagerlaufringe und eine Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten
Kugellagerelementen dazwischen. Insbesondere weist die strömungsaufwärtige Lageranordnung 16 einen äußeren Lagerlaufring 20 und
einen inneren Lagerlaufring 22 auf, die kooperieren, um
die Kugellagerelemente 24 zu umgeben und sie in einer Betriebsposition
beizubehalten. Ähnlich
weist die strömungsabwärtige Lageranordnung 18 einen äußeren Lagerlaufring 26 und
einen inneren Lagerlaufring 28 und die Lagerelemente 30 auf.
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Hinsichtlich
der strömungsaufwärtigen Lageranordnung 16 ist
der innere Laufring 22 drehmäßig an der Welle 12 befestigt,
vorzugsweise an der inneren Oberfläche 32 der Lauffläche 22.
Der äußere Lagerlaufring 20 ist
axial bezüglich
dem Lagerabstützgehäuse 36 beweglich
und ist deshalb bezüglich
der Welle 12 beweglich. Hinsichtlich der strömungsabwärtigen Lageranordnung 18 ist
die innere Lagerlauffläche 28 rotationsmäßig an der
Welle 12 befestigt, vorzugsweise an der inneren Oberfläche 38 der
Lagerlauffläche 28.
Die radial äußere Oberfläche 72 des äußeren Lagerlaufrings 26 ist
an dem Lagerabstützgehäuse 36 befestigt.
Das Lagerabstützgehäuse 36 ist
an dem Maschinengehäuse
durch ein Zwischengehäuse 40 befestigt.
Für die
Zwecke dieser Erfindung kann das Lagerabstützgehäuse 36 jedoch direkt
an dem Maschinengehäuse
oder an irgendeiner anderen Abstützung,
die an dem Gehäuse
fest befestigt ist, befestigt sein. Das Maschinengehäuse und
die Welle 12 sind koaxial, und die Achse der Maschine wird
durch das Bezugszeichen 42 repräsentiert.
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Das
Lagerabstützgehäuse 36 ist
eine einstückige
Struktur, die sich zwischen den Lageranordnungen 16 und 18 erstreckt.
Das Gehäuse 36 besteht aus
drei Teilen; einem ersten Gehäuseteil,
welches mit dem Bezugszeichen 44 angegeben ist, in dem Bereich
der strömungsaufwärtigen Lageranordnung 16;
einem zweiten Gehäuseteil,
welches mit dem Bezugszeichen 46 bezeichnet ist, in dem
Bereich der strömungsabwärtigen Lageranordnung 18 und
einem dritten Gehäuseteil,
welches mit dem Bezugszeichen 48 bezeichnet ist, in dem
Bereich der Anbringung an dem Zwischengehäuse 40.
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Der
erste Gehäuseteil 44 ist
durch eine dünne
Metallwand 50 definiert, welche ein Paar von eng beabstandeten,
parallelen Schenkeln 52, 54 bildet, die auch parallel
zu der Welle 12 sind. Die Länge der parallelen Schenkeln 52, 54 sind
etwa gleich. Der radial innere Schenkel 54 weist ein Segment 56 auf, welches
sich strömungsabwärts von
der Lageranordnung 16 erstreckt, und ein Segment 58,
welches sich strömungsaufwärts von
der Lageranordnung 16 erstreckt. Der innere Schenkel 54 weist
auch an dem strömungsabwärtigen Ende
des Segments 56 eine L-förmige Biegung 60 auf,
die an einem axial bewegbaren Kolben 62 anliegt, um ein Ölreservoir 64 zur Versorgung
der Lagerung 24 zu schaffen. Wie man in der Figur erkennt,
ist der Kolben 62 dem Lagerlaufring 20 benachbart.
Das Reservoir 64 befindet sich in Verbindung mit den Kugellagerelementen 24 durch einen
Kanal (nicht gezeigt), der sich von dem Reservoir 64 zu
dem Lagerlaufring 22 erstreckt. Das Reservoir 64 versorgt
auch den Spalt zwischen der äußeren Oberfläche 63 des
Lagerlaufrings und der inneren Oberfläche 65 des Gehäuses. Öldichtungsringe sind
bei 67 gezeigt. Öl
wird dem Reservoir 64 durch eine Ölleitung 66 zugeführt, welche
sich durch das Rohr 61 und durch einen Fortsatz 71 in
dem Gehäuse 36 erstreckt.
Die Ölleitung 66 erstreckt
sich auch durch das Rohr 69 (zum Teil gezeigt), um den
Lagerelementen 30 eine Schmierung zu liefern. Vor der strömungsaufwärtigen Lageranordnung 16 geht
der innere Schenkel 54 in den äußeren Schenkel 52 über eine
haarnadelartige Biegung 68 über. Der äußere Schenkel 52 ist
parallel zum inneren Schenkel 54. An einem Punkt strömungsabwärts der
Lageranordnung 16 und strömungsabwärts von den parallelen Schenkeln 52, 54 setzt
sich der erste Teil 44 des Gehäuses 36 radial nach
außen
in Richtung zu dem Zwischengehäuse 40 und
dem Maschinengehäuse
fort.
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Der
zweite Teil 46 des Lagergehäuses 36 besetzt den
Bereich in der Nähe
der strömungsabwärtigen Lageranordnung 18.
Das zweite Gehäuseteil 46 ist
von einer Wand 70 definiert und ist an der Anordnung 18 befestigt.
Die Wand 70 erstreckt sich von der Lageranordnung 18 axial
strömungsauwärts und
radial nach außen
in Richtung auf das Maschinengehäuse
und das Zwischengehäuse 40.
Insbesondere ist die Wand 70 an dem äußeren Laufring 26 mit
einer Schraube 74 befestigt, die durch Schraubenöffnungen
(nicht gezeigt) in der Wand 70 und den Laufring 26 geht.
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Das
dritte Gehäuseteil 48 besteht
aus einer dicken Metallwand 80, die sich von dem Gehäuse 40 axial
strömungsaufwärts und
radial nach innen erstreckt. Der dritte Lagergehäuseteil 48 ist an
dem Zwischengehäuse 40 mit
Schrauben 75 befestigt, die durch Schraubenöffnungen
(nicht gezeigt) in einer sich radial erstreckenden Fläche 76 des
dritten Gehäuseteils 48 erstrecken.
Die Fläche 76 grenzt
an eine sich radial erstreckend Oberfläche 82 in dem Zwischengehäuse 40 an.
Das dritte Teil 48 weist auch eine sich axial erstreckende
Zunge 83 mit einer Oberfläche 84 auf, die an
eine sich axial erstreckende Oberfläche 86 des Zwischengehäuses 40 angrenzt.
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Das
erste, zweite und dritte Gehäuseteil 44, 46, 48 treffen
sich an und sind benachbart einem Punkt, der axial zwischen und
radial außerhalb
der ersten bzw. zweiten Lageranordnung 16, 18 ist.
Das Gehäuse 36 ist
mittels bekannter Metallverarbeitungsverfahren hergestellt, vorzugsweise
ist der erste Gehäuse teil 44 eine
Kombination aus Metallblech und gewalzten Bauteilen, die miteinander
verschweißt
sind. Das zweite und dritte Gehäuseteil 46, 48 sind
vorzugsweise ein einziges Gussteil oder Walzmetallteil. Das erste
Gehäuseteil 44 ist
mit dem zweiten und dem dritten Teil 46, 48 durch
Schweißen oder
mittels anderer konventioneller Metallverbindungsverfahren verbunden.
Titan ist das bevorzugte Material, aus dem das Gehäuse 36 hergestellt
ist.
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Der
innere Lagerlaufring 22 ist axial an der Welle 12 mittels
einer sich radial erstreckenden Schulter 88 an der Welle 12 festgehalten
und mittels einer Kohlenstoffdichtungsanordnung 90 an der
strömungsaufwärtigen Seite
der Lagerlauffläche 22.
Die Kohlenstoffdichtungsanordnung 90 ist axial an der Welle 12 mittels
der Bläserscheibe
(nicht gezeigt) gehalten. Sie ist auch an dem Gehäuse 36 mittels
eines sich radial erstreckenden Mitnehmers 91 gehalten, der
durch einen Schlitz 93 in dem Gehäuse 36 hindurch geht.
Wie vorangehend angegeben, ist der äußere Laufring 20 axial
bezüglich
des Gehäuses 36 verschiebbar,
und Öl
wird in den Spalt zwischen dem Laufring 20 und dem inneren
Schenkel 54 des Gehäuses 36 eingeführt, um
eine Öldämpfung zu
schaffen. Eine relative axiale Bewegung zwischen dem Laufring 20 und
dem Gehäuse 36 ist
durch eine Mitnehmer- und Schlitzanordnung zugelassen. Insbesondere
ragt ein Mitnehmer 94 in dem Laufring 20 durch
den Schlitz 96 in dem äußeren Laufring 98 der Kohlenstoffdichtung.
Die zweite Lageranordnung 18 ist axial an der Welle 12 mittels
einer sich radial erstreckenden Schulter 92 an der Welle 12 an
der strömungsabwärtigen Seite
des inneren Lagerlaufrings 28 befestigt, und von einer
Sicherungsmutteranordnung 99 an der Welle 12 an
der strömungsaufwärtigen Seite
des Lagerlaufrings 28 befestigt.
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Wie
vorangehend angegeben, ist es eine Schlüsselfunktion, welche die Lageranordnungen
in der Maschine spielen, ein Rotieren der Welle selbst bei sehr
hohen Drehzahlen mit einer minimalen Menge an Vibration zuzulassen.
Die vorliegende Erfindung minimiert derartige Vibrationen, indem
sie die Lagerlaufringe in engen Kontakt mit ihren entsprechenden
Kugellagerelementen während
des Maschinenbetriebs zwingt. Das wird erzielt durch die vorangehend
genannte Konfiguration der Lageranordnungen 16 und 18,
die Welle 12 und das Lagergehäuse 36. Wie vorangehend
angeführt,
ist jeder der radial in neren Laufringe 22 und 18 der
zwei Lageranordnungen 16 bzw. 18 an der Welle 12 befestigt.
Der radial äußere Laufring 20 der
Lageranordnung 16 ist in Axialrichtung bezüglich des
Gehäuses 36 und
der Welle 12 verschiebbar, während der radial äußere Laufring 26 der
Lageranordnung 18 an dem Gehäuse 36 befestigt ist.
Eine auf den Lagerlaufring 20 aufgebrachte Axialkraft führt zu einer
Axialbelastung bei allen Kugeln 24, 30 in den
Lageranordnungen 16, 18. Insbesondere werden gemäß dieser
Erfindung die Lagerlaufringe 20, 22 der ersten
Lageranordnung 16 in einen Spur-auf-Spur-Laufkontakt (line-an-line
running contact) mit ihren entsprechenden Kugellagerelementen 24 bewegt;
entsprechend werden die Lagerlaufringe 26, 28 der
strömungsabwärtigen Lageranordnung 18 in
einen Spur-auf-Spur-Laufkontakt mit ihren entsprechenden Kugellagerelementen 30 bewegt.
Ein derart enger Kontakt wird durch die Verwendung von unter Druck
stehendem Öl
zur Versorgung des Ölreservoirs 64 erzielt.
Das unter Druck stehende Öl
in dem Reservoir 64 bringt eine Kraft in die strömungsaufwärtige Richtung
auf die Oberfläche 100 des
Kolbens 62 auf, und diese Kraft wird dann auf den äußeren Laufring 20 übertragen
und bewirkt so, dass sich der Laufring 20 in Richtung strömungsaufwärts bewegt.
Bei seiner Bewegung strömungsaufwärts berührt der
Laufring 20 die Kugellagerelemente 24 und bewegt
die Kugellagerelemente 24 in Kontakt mit ihrem inneren
Laufring 22. Deshalb berührt als Folge der Aufbringung
der Kraft durch den Kolben 62 auf den äußeren Laufring 20 der
Laufring 20 die Kugellagerelemente 24, und die
Lagerelemente 24 berühren
den inneren Laufring 22. Die Übertragung der Kraft von dem äußeren Laufring 20 auf
den inneren Laufring 22 tritt etwa entlang der Linie auf, die
mit dem Bezugszeichen 102 versehen ist.
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Weil
der Laufring 22 an der Welle 12 befestigt ist,
wird die Kraft, die entlang der Linie 102 wirkt, auch auf
die Welle 12 übertragen
und bewirkt, dass sich die Welle 12 in Richtung strömungsaufwärts bewegt.
Weil der innere Laufring 28 des strömungsabwärtigen Lagers 18 an
der Welle 12 befestigt ist, tut dies, wenn sich die Welle 12 in
Richtung strömungsaufwärts bewegt,
der innere Laufring 28 zusätzlich ebenso. Bei seiner strömungsauwärtigen Bewegung berührt der
innere Laufring 28 die Kugellagerelemente 30 und
bewegt die Lagerelemente 30 in Kontakt mit deren äußerem Laufring 26.
Deshalb bewegt sich als Folge der Aufbringung der Kraft durch den
Kolben 62 auf den äußeren Laufring 20 die
Welle 12 in Richtung strömungsaufwärts, berührt der innere Laufring 28 die
Kugellagerelemente 30, und berühren die Lagerelemente 30 den äußeren Laufring 26.
Die Übertragung
der Kraft von dem inneren Laufring 28 auf den äußeren Laufring 26 tritt
in etwa entlang der Linie auf, die durch das Bezugszeichen 104 gegeben
ist.
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Die
Bewegung der Laufringe 20, 22 und 26, 28,
wie vorangehend beschrieben, bringt sie in einen Spur-auf-Spur-Laufkontakt
mit ihren jeweiligen Kugellagerelementen 24, 30,
und die Schwingung der Lageranordnungen 16, 18 ist
minimiert. Die Verwendung eines derartigen Verfahrens und einer
derartigen Vorrichtung führt
zu einem effizienteren Betrieb der Maschine, da weniger Energie
in Folge von Schwingung verloren geht. Die Menge an von dem Kolben 62 aufgebrachter
Kraft wird durch die Größe des Kolbens 62 in
Verbindung mit der Größe des Drucks,
der von dem Schmiermittel-Managementsystem der Maschine erzeugt
wird, kontrolliert.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung ist die strömungsabwärtige Lageranordnung 18 an
dem Lagergehäuse 36 befestigt,
während die
strömungsaufwärtige Lageranordnung 16 frei
ist, sich axial bezüglich
des Gehäuses 36 zu
bewegen. Andere Lager-Gehäuse-Konstruktionen
sind dem Fachmann bekannt und können
für die
Verwendung in der vorliegenden Erfindung des Unterdrucksetzens der
Lageranordnungen adaptiert werden. Außerdem können, obwohl die verschiebliche
Anordnung des äußeren Lagerlaufrings 20 der
strömungsaufwärtigen Lageranordnung 16 bevorzugt
ist, andere Konstruktionen zum Erleichtern der axialen Bewegung des äußeren Lagerlaufrings 20 verwendet
werden.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform
davon gezeigt und beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass
verschiedene Änderungen
in deren Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und
dem Umfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen. Beispielsweise
ist das Lagerabstützgehäuse dieser
Erfindung auf Ein-Wellen-Turbomaschinen ebenso wie auf Mehr-Wellen-Turbomaschinen
anwendbar. Die Erfindung ist in Maschinen nützlich die zum Antreiben von Luftfahrzeugen,
wie Flugzeugen und Hubschraubern, verwendet werden sowie für Anwendungen
außerhalb
des Luftfahrtgebiets. Und, obwohl das Gehäuse vorzugsweise aus Titan
hergestellt ist, können
andere Metalllegierungen sowie nicht-metallische Materialien, beispielsweise
Verbundmaterialien, verwendet werden.
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Deshalb
ist es unter Verwendung der Ausführungsform,
wie sie hier mit Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben wurde,
möglich,
eine Turbomaschine bereitzustellen, die eine von einer ersten und
einer zweiten axial beabstandeten Kugellageranordnung in einem Maschinengehäuse abgestützte Welle
aufweist, wobei jede Lageranordnung ein Paar von radial beabstandeten
Lagerlaufringen und eine Mehrzahl von Kugellagerelementen dazwischen
aufweist. Die Turbomaschine weist ein Lagergehäuse auf, welches an dem Maschinengehäuse befestigt ist,
wobei der radial äußere Lagerlaufring
der strömungsabwärtigen Lageranordnung
axial bezüglich des
Gehäuses
beweglich ist, und der radial äußere Lagerlaufring
der strömungsabwärtigen Anordnung axial
und rotationsmäßig an dem
Gehäuse
befestigt ist. Der radial innere Lagerlaufring einer jeden Lageranordnung
ist an der Welle befestigt. Eine Kraft wird in die Richtung axial
strömungsaufwärts auf
den äußeren Lagerlaufring
der strömungsaufwärtigen Lageranordnung
aufgebracht. Die Kraft bewegt den Laufring in Richtung strömungsaufwärts in Kontakt
mit jedem Kugellagerelement in der Lageranordnung und bewegt jede
Kugel in der Anordnung in Kontakt mit ihrem inneren Lagerlaufring.
Als Folge wird die auf den äußeren Lagerlaufring
aufgebrachte Kraft durch jede Kugel auf den inneren Lagerlaufring übertragen. Weil
der innere Lagerlaufring an der Welle befestigt ist, wird die Kraft
auch auf die Welle übertragen
und drückt
die Welle in Richtung strömungsaufwärts. Und weil
der innere Lagerlaufring der strömungsabwärtigen Lageranordnung
auch an der Welle befestigt ist, bewirkt die Kraft, dass der innere
Laufring sich in Richtung strömungsaufwärts in Kontakt
mit jeder Kugel in ihrer Lageranordnung bewegt, und bewirkt folglich,
dass sich jede Kugel in Kontakt mit ihrem äußeren Lagerlaufring bewegt.
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Als
Folge der Erfindung bewirkt die Aufbringung einer axialen Kraft
auf den äußeren Lagerlaufring
von einer der Lageranordnungen, dass sich die Kugel lagerelemente
beider Lageranordnungen in einen Spur-auf-Spur-Laufkontakt mit ihren
entsprechenden Lagerlaufringen bewegen, und so die Schwingung in
der Lageranordnung und in der Welle reduziert.