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Fassung für Lager Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Fassung für Lager und insbesondere für Lager an Maschinen von hoher Geschwindigkeit,
wie etwa für die Rotoren von Gasturbinen u. dgl., welche Lager so beschaffen sind,
daß sie Schwingungen verhindern, die den Rotor aus dem Gleichgewicht bringen, und
zwar dadurch, daß sie der Welle gestatten, uni ihren Massenschwerpunkt zu rotieren
anstatt um ihre geometrische Achse. Auch verhindert ein derartiges Lager das Auftreten
von Schwingungen aus anderen Gründen und gestattet die verschiedenen Ausdehnungen
und Zusammenziehungen, die infolge der Temperaturunterschiede in den verschiedenen
Teilen der Lagerfassung auftreten.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Fassung für ein Rotorlager
eine innere Büchse, die das äußere Glied des Lagers trägt, und eine äußere Büchse,
in welcher die innere mit einem gewissen Abstand zwischen beiden liegt, wobei nachgiebige
Streifen am Umfang zwischen der inneren und der äußeren Büchse vorgesehen sind und
diese Streifen so gestaltet sind, daß sie die innere und die äußere Büchse an im
Abstand voneinander liegenden Punkten berühren, jedoch nicht vollständig mit beiden
in Verbindung stehen und so den genannten Zwischenraum in eine Reihe von Kammern
teilen, die mit Flüssigkeit gefüllt sind, wobei Dichtungsstreifen an den axialen
Enden der Kammern diese abschließen.
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Zweckmäßig sind verschiedene nachgiebige Streifen vorgesehen, welche
im wesentlichen eine Gleichachsigkeit der inneren und äußeren Büchse aufrechterhalten,
und jeder dieser Streifen liegt zwischen zwei Absätzen auf der inneren und der äußeren
Büchse, welche Absätze als Abstandsglieder wirken, um die größte relative Radialhewegung
zu
begrenzen, welche zwischen der inneren und der äußeren Büchse
entstehen kann.
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Es ist ersichtlich, daß diese Büchsen bei Biegung der Streifen eine
begrenzte relativeRadialbewegung ausführen können, daß jedoch diese Bewegung, wenn
die Kammern mit Flüssigkeit gefüllt sind, ein Fließen der Flüssigkeit zwischen den
Kammern hervorbringt, da jede solche Bewegung eine Vergrößerung eines Teiles der
Kammern und eine Verkleinerung des anderen Teiles bewirkt. Da dieses Fließen der
Flüssigkeit zwischen den Kammern nur stattfinden kann entweder zwischen den ineinandergreifenden
Flächen der nachgiebigen Streifen und der Büchsen oder entlang der Abschlußstreifen
an den Enden der Kammer, so ist ersichtlich, daß alle schnellen relativen Radialbewegungen,
die infolge der Schwingungen entstehen, gedämpft werden. So gestattet die Anordnung
sowohl einen gewissen Grad von selbstzentrierender Wirkung durch die Fähigkeit der
inneren Büchse, sich innerhalb gewisser Grenzen radial relativ zur äußeren zu bewegen,
als auch gestattet sie, daß die Welle um einen Mittelpunkt rotiert, welcher nicht
genau mit dem geometrischen Mittelpunkt zusammenfällt, sondern die Neigung hat,
jede schnelle Schwingung oder andere Bewegungen zu dämpfen.
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Die Gestalt der Endabschlüsse für die Kammern kann verschieden sein.
Bei einer Anordnung besteht einer oder jeder dieser Endabschlüsse wenigstens aus
zwei ringförmigen Scheiben, welche dicht an dicht liegen, wobei die eine Scheibe
am Umfang der äußeren Kammer dicht anliegt und durch eine kleine radiale Entfernung-von
der inneren Büchse entfernt ist, während die andere dicht an der äußeren Büchse
anliegt und in einem kleinen radialen Abstand von der äußeren Büchse liegt; eine
dieser Scheiben ist von dem anliegenden Ende des oder der nachgiebigen Streifen
um ein kleines Stück entfernt. Bei einer anderen Ausführungsform kann eine Art Kolbenring
benutzt werden, der in einer Nut einer der Büchsen angeordnet ist und federnd sich
gegen die andere Büchse legt und der in einen kleinen Abstand von dem oder den Enden
der nachgiebigen Streifen sich befindet.
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Die Gestalt des oder der nachgiebigen Streifen kann verschieden sein,
doch bei einer geeigneten Anordnung sind eine Anzahl solcher Streifen vorhanden,
und jeder Streifen. legt sich, in bezug auf eine Ebene, die senkrecht zur Achse
des Lagers steht, gegen eine der Büchsen an den Kanten! des Streifens und gegen
die andere Büchse in der Mitte des Streifens.
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Die Erfindung kann in verschiedener Weise ausgeführt werden, doch
eine besondere Gestalt der Lagerfassung, die für eine Rotorwelle eines Turbogebläses
bestimmt ist, ist an Hand der Zeichnung als Beispiel beschrieben, und zwar ist Fig.
i eine Schnittansicht der Lagerfassung und Fig. 2 ein teilweiser Querschnitt nach
der Linie 11-1I der Fig. i.
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Die Fassung besteht aus einer äußeren Büchse i o, die fest an dem
Gehäuse des Turbogebläses angebracht ist. Die äußere Büchse ist mit einer inneren
zylindrischen Umfläche i i versehen und hat Durchbrechungen 12 und 13 an ihrem Umfang
zur Zuführung von C51 nach dem Inneren.
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In der äußeren Büchse io und im wesentlichen gleichachsig mit ihr
befindet sich eine innere Büchse 14, welche innen bei 15 zylindrisch ist, um den
äußeren Laufring des Kugel- oder Rollenlagers, das nicht dargestellt ist, aufzunehmen.
Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist die äußere Umfläche der inneren Büchse
14 mit einer Reihe von relativ breiten, in der Längrichtung sich erstreckenden Nuten
16 versehen, die voneinander getrennt sind durch verhältnismäßig schmale Längsrippen
17, wobei der äußere Durchmesser der inneren Büchse 14 ein wenig geringer ist als
der innere Durchmesser der äußeren Büchse io, so daß, wenn die innere Büchse gleichachsig
mit der äußeren Büchse liegt, ein kleiner Abstand zwischen den Rippen 17 und der
inneren zylindrischen Fläche i i der äußeren Büchse besteht.
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In jeder der Längsnuten 16 liegt ein federnder, rechtwinkliger Metallstreifen
18, der imQuerschnitt normal zur Achse i9 der inneren Büchse so gekrümmt ist, daß
er die innere Büchse mit seinen Seitenkanten berührt und die äußere Büchse an einer
Linie etwa in der Mitte der Breite des Streifens. Die Kanten jedes Streifens 18
liegen dicht an zwei Rippen 17, die die Nut 16, in welcher der Streifen liegt, begrenzen,
jedoch ist ein Zwischenraum an diesen Stellen vorhanden, so daß der Streifen etwas
abgeflacht werden kann, ohne dicht zwischen den beiden Rippen eingeklemmt zu werden.
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An jedem Ende der inneren Büchse 14 sind zylindrische Teile 2o vorgesehen
von einem Halbmesser, der etwas kleiner ist als der Boden der Nuten 16, und diese
bilden ringförmige Räume zwischen den Enden der inneren und der äußeren Büchse,
mit welchen Räumen die Nuten i,6 in Verbindung stehen. Die federnden Streifen 18
sind in axialer Richtung ein wenig kürzer als die Nuten 16 und die Rippen 17, und
in jedem der ringförmigen Räume befinden sich Dichtungsscheiben 21 und 22 zum Abschließen
der Enden der Kammern 23 und 24, die durch die Nuten 16, die Streifen 18 und die
innere Fläche ii der äußeren Büchse io gebildet werden. Die Dichtungsscheiben 21
und 22 bestehen je aus einem flachen Ring 25, der mit dem inneren Umfang i i der
äußeren Büchse dicht abschließt und sich gegen die anliegenden Enden der Rippen
17 legt, jedoch ist ein radialer Zwischenraum von dem äußeren Umfang der zylindrischen
Abschlußteile2o der inneren Büchse vorgesehen und ein kleiner axialer Zwischenraum
von den anliegenden Enden der Streifen 18, der wenige Hundertstel eines Millimeters
beträgt. In dichter Berührung mit dem flachen Ring 25 ist ein zweiter flacher Ring
26 vorgesehen, welcher mit dem zylindrischen Endteil 20 der inneren Büchse dicht
abschließt, jedoch mit einem Zwischenraum von dem inneren Umfang i i der äußeren
Büchse in radialer Richtung. Neben diesem zweiten Ring 26 ist ein dritter flacher
Ring ähnlich dem ersten Ring 25 vorgesehen und nahe
dem dritten
Ring ein \ ic"-ter ähnlich dein zweiten Ring 26. Ein fünfter und sechster Ring sind
in ähnlicher Weise vorgesehen, wobei die Dicke des sechsten Ringes so gewählt ist,
daß ein bestimmter Grad von Freiheit für radiale Bewegung für die innere Büchse
14 gegeben ist, wenn die Teile zusammengesetzt sind. Die innere Büchse 14 und die
EriddichtungsschCiben 21 und 22 werden in axialer Richtung in der äußeren Büchse
io durch eine Schlußplatte 27 gehalten, welche an dem äußeren vorspringenden Flansch
28 der äußeren Büchse io angenietet ist. Ein oder mehrere Vorsprünge 29 sind an
der inneren Büchse 14 angebracht, die mit Spiel in Schlitze 3o der Abschlußplatte
27 eingreifen, um eine erhebliche Relativbewegung der inneren und der äußeren Büchse
zu verhindern.
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Die Kammern und Zwischenräume werden bei dem Zusammensetzen der Fassung
mit 01 gefüllt, und zusätzliches 01 kann durch die Öffnungen 12 eintreten,
um alles Ö1, das durch die Enddichtungsscheiben lierausleckt, zu ersetzen. Das Lager
wird durch 01 geschmiert. das durch die Öffnungen 13 eintritt.
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Sollte die Achse der von dem Lager getragenen Welle die Neigung haben,
sich in einer Kreislinie schnell zu bewegen, so werden die federnden Streifen 18
nacheinander leicht abgeplattet, wodurch der Inhalt der Kammern 23 und 24 nacheinander
vermindert und vergrößert wird. Das Öl kann nur in diese Kammern hinein- oder aus
ihnen herausfließen entweder unter den Kanten der federnden Streifen i8 oder zwischen
den Enden der Streifen und den Enddichtungen, und es entsteht daher ein beträchtlicher
Widerstand gegen derartige Volumenänderungen, welcher bewirkt, daß die kreisförmigen
Bewegungen der Welle gedämpft werden. Sollte andererseits die Welle die Neigung
haben, um eine feste Achse umzulaufen, welche ein wenig exzentrisch zu der äußeren
Büchse ist, so gestattet die Fassung diese Exzentrizität bis zu einem Grade, welcher
durch die Berührung der Rippe 17 mit der inneren zylindrischen Oberfläche i i der
äußeren Büchse begrenzt ist. Sollte die Temperatur des die äußere Büchse io tragenden
Gehäuses und/oder der äußeren Büchse selbst wesentlich verschieden von der Temperatur
der umlaufenden Welle werden, so gestattet die Fassung kleine Ausdehnungen oder
Zusammenziehungen zwischen diesen Teilen, ohne daß der Zwischenraum des Lagers selbst
wesentlich beeinflußt wird.
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Es ist klar, daß die Zahl und die Abmessungen der durch die innere
und die äußere Büchse und die federnden Streifen gebildeten Kammern, die Gestalt
der inneren und der äußeren Büchse, die Mittel zur Abdichtung der Enden der Kammern
und andere Einzelheiten der gesamten Bauart geändert werden können, um irgendwelchen
besonderen Erfordernissen nachzukommen, ohne von dem Geltungsbereich der Erfindung
abzuweichen.
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Weiter sei darauf hingewiesen, daß der Ausdruck äußere Büchse auch
jeden tragenden Teil umfaßt, der eine zylindrische Bohrung besitzt, in welchem die
innere Büchse liegt.