DK149411B

DK149411B - Thrust bearing device for high axial loads, in particular for journaling of the blades of a wheel in an axial blower

Info

Publication number: DK149411B
Application number: DK463583A
Authority: DK
Inventors: Bent Nordby Madsen; John Christiansen
Original assignee: Nordisk Ventilator
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1983-10-07
Publication date: 1986-06-02
Also published as: DK463583A; ZA847790B; DK149411C; DK463583D0

Description

i 149411in 149411

Opfindelsen angår en tryklejeindretning for høje aksialbelastninger, navnlig til lejring af drejelige skovle i et aksialblæserhjuls navkrans, omfattende to koaksiale, kraftmæssigt seriekoblede tryklejer hver med 5 to modstående løberinge, hvoraf de yderste, fra hinanden bortvendende løberinge er indbyrdes drejelige, medens de i forhold til hver af disse løberinge modstående, mellemliggende løberinge er indbyrdes fast forbundet og ved hjælp af to fjedre, som omslutter disse løberinge og hen-10 holdsvis den ene og den anden af de yderste løberinge til sideværts klempåvirkning af disse, er forhindret i at dreje sig i henholdsvis den ene og den anden omdrejningsretning i forhold til den ene og den anden af de yderste løberinge.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates to a high-pressure thrust bearing device, in particular for bearing swivel blades in an axial fan wheel hub, comprising two coaxial, force-serially coupled thrust bearings, each with two opposing running rings, the outermost spaced apart rings being mutually rotatable to each other. each of these running rings opposing intermediate running rings are interconnected and by means of two springs which enclose these running rings and respectively one and the other of the outer running rings for laterally clamping these, are prevented from rotating in respectively the direction of rotation with respect to one of the outermost running rings.

15 En sådan dobbeltvirkende tryklejeindretning er kendt fra ansøgerens internationale patentansøgning nr. PCT/DK80/00003, internationalt offentliggørelsesskrift nr. WO 80/01503 og bevirker, at selv ganske små pendlende drejebevægelser af skovlen i forhold til navkransen 20 fører til flytning af rulningslegemerne i et af de to lejer, hvorved risikoen for nedbrydning af løbebanerne som følge af trykudmattelse af disses overflade, såkaldt "brinelling", fjernes eller nedsættes ganske betydeligt.Such a double-acting pressure bearing device is known from the applicant's international patent application No. PCT / DK80 / 00003, International Publication No. WO 80/01503 and causes even very small pivoting rotations of the vane relative to the hub rim 20 to cause the rolling bodies to move in a of the two bearings, which removes or significantly reduces the risk of degradation of the raceways due to pressure fatigue of their surface, so-called "brinelling".

Ved indmontering af sådanne lejeindretninger som 25 skovllejer i aksialblæserhjul har det imidlertid i nogle tilfælde vist sig, at centrifugalkraftpåvirkningen navnlig ved stor hjuldiameter og høj omløbshastighed kan antage en sådan størrelse, at de enkelte vindinger i de som klemorganer virkende fjedre udsættes for en aksial 30 forskydning. Herved opstår der risiko for, at de i skrueform tildannede fjedre fastlåses under en frigørelsesbevægelse, hvorved den første vinding, som frigøres, drejer ud på en større diameter end de øvrige vindinger og af centrifugalkraften presses op over den overliggen-35 de vinding. Dette fører til funktionssvigt af fjedrene. Da 2 149411 fjederen således under frigørelsesbevægelsen udfører en kontinuert skruende bevægelse ud på en større diameter, vil der samtidigt optræde en hysterese i systemet, indtil den sideværts klempåvirkning af den yderste løbering ophører.However, when mounting such bearing devices as 25 vane bearings in axial fan wheels, it has been found in some cases that the centrifugal force influence can, in particular at large wheel diameter and high rotational speed, be such that the individual windings in the springs acting as clamping means are subjected to an axial displacement. . Thereby, there is a risk that the springs formed in helical form will be locked during a release movement, whereby the first winding which is released rotates out to a larger diameter than the other windings and is forced by the centrifugal force over the overlying winding. This leads to malfunction of the springs. Thus, during the release movement, the spring performs a continuous unscrewing motion on a larger diameter during the release movement, simultaneously a hysteresis will occur in the system until the lateral clamping effect of the outer ring runs.

5 Med opfindelsen tilsigtes det at anvise en udform ning af en tryklejeindretning af den angivne art, hvorved ulempen med funktionssvigt af fjedrene afhjælpes uafhamgigt af, hvorledes lejeindretningen indbygges i blæserhjulet, samtidigt med at der gennem imødegåelse 10 af fjederens tendens til at åbne sig ud på en større diameter opnås en reduktion af lejeindretningens hysterese. Til opnåelse heraf er tryklejeindretningen ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at de mellemliggende løbe-ringe er fast forbundet med en mellemring, der er udfor-15 met med en cylindrisk væg med et midterparti beliggende på siderne af de mellemliggende løberinge og på hver side af midterpartiet et yderparti med reduceret vægtykkelse beliggende ud for de i hertil passende holdere liggende rulningslegemer i hvert af de to tryklejer, at 20 de indbyrdes bevægelige løberinge er omsluttet af holderdele med vægpartier, der omslutter siderne af disse løberinge på en del af disses aksiale udstrækning og har kantflader beliggende overfor, men i afstand fra kantfladerne på mellemringens yderpartier, og at de to 25 fjedre omslutter hvert sit yderparti af mellemringen og det overfor liggende vægparti af en af holderdelene og på deres udvendige side er omsluttet af yderringe, som strækker sig aksialt mellem mellemringens midterparti og hver sin af holderdelene med frigang i forhold til 30 disse.It is an object of the invention to provide a design of a pressure bearing device of the specified kind, whereby the disadvantage of the functional failure of the springs is relieved irrespective of how the bearing device is incorporated in the fan wheel, while at the same time counteracting the tendency of the spring to open out on a larger diameter a reduction in the hysteresis of the bearing device is achieved. In order to achieve this, the pressure bearing device according to the invention is characterized in that the intermediate running rings are fixedly connected to an intermediate ring, which is formed with a cylindrical wall with a middle part located on the sides of the intermediate running rings and on each side of the middle part. outer wall with reduced wall thickness adjacent to the rolling bodies lying therein in each of the two pressure bearings, that the mutually movable running rings are enclosed by holding portions with wall portions enclosing the sides of these running rings on a portion of their axial extent and having edge faces located opposite but spaced from the edge surfaces of the outer portion of the middle ring, and the two springs each enclose its outer portion of the intermediate ring and the opposite wall portion of one of the holder portions and are enclosed on their outer side by outer rings extending axially between the middle portion of the middle ring and each of the holder portions with clearance relative to these 30.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et aksialt snit af et aksialblæserhjul med en udførelsesform for en tryklejeindretning ifølge 35 opfindelsen, fig. 2 et forstørret aksialt snit af en del af den i fig. 1 viste tryklejeindretning, og 3 149411 fig. 3 et til fig. 2 svarende snit af en modificeret udførelsesform.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, in which 1 shows an axial section of an axial blower wheel with an embodiment of a pressure bearing device according to the invention; FIG. 2 is an enlarged axial section of a portion of FIG. 1, and FIG. 3 is a view of FIG. 2 corresponding section of a modified embodiment.

Det aksiale snit i fig. 1 viser blæserhjulets opbygning og ophængsarrangementet for en enkelt 5 skovl, der kan være af konventionel udformning. Hjulet vil i praksis ved store hjuldiametre kave et betydeligt antal skovle.The axial section of FIG. Figure 1 shows the structure of the blower wheel and the suspension arrangement for a single bucket which may be of conventional design. In practice, at large wheel diameters the wheel will cave a considerable number of blades.

Skovlene er med hver sin skovlfod 1 lejrede drejeligt i åbninger 2 i en navkrans, som i sin helhed er 10 betegnet med 3. Skovlfoden 1 er ved hjælp af et bajonetgreb, hvis nærmere udformning er forklaret i ansøgerens samtidigt indleverede patentansøgning nr. fastgjort på yderenden af en skovlaksel 4, som strækker sig gennem en boring 5 i et inden for skovlfoden 1 15 som bærelegeme for skovlene liggende, ringformet omdrejningslegeme 6. Ved udmundingen af boringen 5 på den indvendige side af omdrejningslegemet 6 er skovlakslen drejeligt lejret i forhold til omdrejningslegemet 6 ved hjælp af et tryklejeindretning 7.The vanes are each pivoted with paddle foot 1 rotatably in openings 2 in a hub ring, which in its entirety is 10 denoted by 3. Paddle foot 1 is by means of a bayonet handle, the details of which are explained in the applicant's simultaneously filed patent application no. of a shaft shaft 4 extending through a bore 5 in an annular rotating body 6 as a supporting body for the shovels 1 15, at the mouth of the bore 5 on the inner side of the rotary body 6, the shaft shaft is rotatably mounted relative to the rotary body 6 by means of a pressure bearing device 7.

20 Lejeindretningen 7 kan som vist og forklaret i det følgende være udformet som et dobbelt trykleje af den art, der er beskrevet i ansøgerens førnævnte internationale patentansøgning.The bearing device 7 may, as shown and explained below, be designed as a double pressure bearing of the kind described in the aforementioned international patent application of the applicant.

Inden for lejet 7 er der til skovlakslen 4 fast-25 gjort et par afbalanceringsarme 8, og ved sin inderste ende er skovlakslen 4 gennem en reguleringsarm 9 forbundet med en sammen med blæserhjulet roterende, men i forhold til hjulet aksialt forskydelig indstillingsskive 10, der ved hjælp af en f.eks. af en hydraulikmotor 11 30 frembragt reguleringskraft kan bibringes en aksial bevægelse til samtidig ændring af vinkelstillingen for samtlige skovle.Within the bearing 7, a pair of balancing arms 8 are secured to the forest shaft 4, and at its innermost end, the shaft shaft 4 is connected through a control arm 9 with a rotary, but axially displaceable adjustment disc 10, which is rotated in relation to the wheel. using a e.g. The control force produced by a hydraulic motor 11 30 can be provided with an axial movement to simultaneously change the angular position of all vanes.

I navkransen 3 begrænses åbningerne for skovlfødderne 1 af korte rørstykker 12, som er fastgjort 35 ved svejsning til ydersiden af omdrejningslegemet 6.In the hub rim 3, the openings for the vane feet 1 are limited by short pipe pieces 12, which are fixed 35 by welding to the outside of the rotary body 6.

Ved den udvendige udmunding af hvert af disse rørstykker 12 er der anbragt et styr 13 passende til et flangeparti 14 på skovlfoden.At the outer opening of each of these tubes 12, a guide 13 is provided, suitable for a flange portion 14 of the vane foot.

4 149411 Rørstykkerne 12 er endvidere udvendigt forbundet med skaldele 15 og 16, som danner navkransen 3's og dermed blæserhjulets udvendige omkreds.Furthermore, the pipe pieces 12 are externally connected to shell portions 15 and 16 which form the outer periphery of the hub rim 3 and thus the fan wheel.

En navbøsning 17 udformet til fastgørelse på en 5 ikke vist drivaksel er gennem en svejst kropplade 18 og et rørformet forbindelsesstykke 19 forbundet med den ene side af omdrejningslegemet 6 ved overgangen til dettes indvendige periferi. På den modsatte side er omdrejningslegemet 6 gennem et andet rørformet forbin-10 delsesstykke 20 forbundet med en som svejst konstruktion udført forplade 21, hvortil der med bolte er fastgjort et ringdæksel 22. Til ringdækslet 22 er yderligere boltet et reguleringsdæksel 23. Ved fjernelse af disse dæksler opnås adgang til det indre af blæserhjulet 15 med skovlreguleringsmekanismen og skovlophængenes tryklejer.A hub bush 17 formed for attachment to a drive shaft not shown is connected through a welded body plate 18 and a tubular connector 19 to one side of the rotary body 6 at the transition to its inner periphery. On the opposite side, through another tubular connecting piece 20, the rotating body 6 is connected to a front plate 21, which is welded in construction, to which is secured with bolts an annular cover 22. An annular cover 23 is further bolted to the annular cover 22. covers are accessed to the interior of the fan wheel 15 by the impeller control mechanism and the thrust bearings thrust bearings.

Et antal medbringere 24 for skovlreguleringsmekanismen er i den ene ende fastholdt i navbøsningen 17 og i den anden ende forbundet med dækslerne 22 og 20 23.A plurality of vanes 24 for the vane control mechanism are retained at one end in the hub bushing 17 and at the other end connected to the covers 22 and 20 23.

Som det mere tydeligt ses i fig. 2, omfatter tryklej eindretningen 7 to koaksiale, kraftmæssigt seriekoblede tryklejer 25 og 26, der hvert har to modstående løberinge. Af disse løberinge er de yderste, fra hinan-25 den bortvendende løberinge 27 og 28 indbyrdes drejelige, medens de i forhold hertil modstående, mellemliggende løberinge 29 og 30 er fast forbundet med en mellemring 31. I den viste indbygning er den ene af de yderste løberinge 27 fastholdt i omdrejningslegemet 6, 30 medens den anden løbering 28 er fast forbundet med skovlakslen 4.As can be seen more clearly in FIG. 2, the pressure bearing device 7 comprises two coaxial, force-coupled pressure bearings 25 and 26, each having two opposing running rings. Of these running rings, the outermost rotating running rings 27 and 28 are mutually rotatable, while the intermediate running rings 29 and 30, in contrast, are firmly connected to an intermediate ring 31. In the shown structure, one of the outermost runner ring 27 retained in the rotating body 6, 30 while the second runner ring 28 is firmly connected to the vane shaft 4.

Ved hjæLp af to fjedre 32 og 33, der son torsionsskruefjedre omslutter mellonringen 31 og henholdsvis den ene og den anden af de yderste løberinge 27 og 28 til klempåvirkning af 35 disse, forhindres de mellemliggende løberinge 29 og 30 i at dreje sig i henholdsvis den ene og den anden omdrejningsretning i forhold til den ene og den anden af 5 149411 de yderste løberinge 27 og 28, således som det er nærmere forklaret i fornævnte patentansøgning.By means of two springs 32 and 33 which torsion screw springs enclose the intermediate ring 31 and one and the other of the outer running rings 27 and 28 for clamping these 35, the intermediate running rings 29 and 30 are prevented from rotating in the one and the other, respectively. and the second direction of rotation relative to one and the other of the outermost annular rings 27 and 28, as further explained in the aforementioned patent application.

Ifølge opfindelsen sikres en yderst lille hysterese i lejeindretningen, samtidigt med at fjedrene 32 og 33 5 fastholdes uden risiko for, at disses enkelte vindinger under frigørelsesbevægelsen drejes ud på en større diameter og derved som følge af den på blæserhjulet virkende centrifugalkraft udsættes for en sådan indbyrdes ak-sial forskydning, at de kommer til at ligge overfor hin-10 anden, ved hjælp af en holderindretning, som bevirker en sikker indeslutning af fjedrene 32 og 33 fra begge sider.According to the invention, a very small hysteresis is ensured in the bearing device while retaining the springs 32 and 33 without risk of turning their individual windings during the release movement to a larger diameter and thereby being subjected to such mutual centrifugal force due to the fan wheel. axial displacement, that they will face each other, by means of a holding device which ensures a secure enclosure of the springs 32 and 33 from both sides.

Mellemringen 31 er i den viste udførelsesform udført med et dobbelt T-formet tværsnit, hvor stammen 34 15 ligger mellem de midterste, indbyrdes ubevægelige løberinge 29 og 30 i de to lejer 25 og 26, medens tværgrenene, der tilsammen danner en cylindrisk væg, omfatter dels et midterparti 35 beliggende på siderne af de midterste løberinge 29 og 30, dels på hver side af mid-20 terpartiet 35 et yderparti 36 med reduceret vægtykkelse, beliggende ud for de i hertil passende holdere 37 liggende rulningslegemer 38, i dette tilfælde kugler, i hvert af de to tryklejer 25 og 26.The intermediate ring 31 is constructed in the illustrated embodiment with a double T-shaped cross-section, with the stem 34 15 lying between the middle mutually movable running rings 29 and 30 of the two bearings 25 and 26, while the transverse branches which together form a cylindrical wall comprise firstly, a central portion 35 located on the sides of the middle running rings 29 and 30, and on each side of the middle 20 portion 35 a reduced wall thickness 36, located adjacent the rolling bodies 38 disposed therein, in this case balls, in each of the two pressure bearings 25 and 26.

Endefladerne af de indbyrdes bevægelige løberinge 25 27 og 28 er omsluttet af holderdele 39 og 40 med væg partier 41 og 42, der omslutter siderne af disse løberinge 27 og 28 på en del af disses aksiale udstrækning, således at disse vægpartier 41 og 42's kantflader ligger overfor, men i afstand fra kantfladerne på 30 mellemringen 31's yderparti 36.The end faces of the mutually movable running rings 25 27 and 28 are enclosed by holding portions 39 and 40 with wall portions 41 and 42 enclosing the sides of these running rings 27 and 28 on a portion of their axial extension such that the edge faces of these wall portions 41 and 42 opposite, but at a distance from the edge surfaces of the outer portion 36 of the middle ring 31.

Fjedrene 32 og 33 omslutter hvert sit af mellemringen 31's yderpartier 36, og hver af dem omslutter tillige det overfor liggende vægparti 41 og 42 af den ene holderdel, henholdsvis 39 og 40. På deres 35 udvendige side er fjedrene 32 og 33 omsluttet af yderringe 43 og 44, som strækker sig aksialt mellem mellemringen 31's midterparti 35 og hver sin af holder- 6 149411 delene 39 og 40 med frigang i forhold til disse.The springs 32 and 33 each enclose the outer portions 36 of the intermediate ring 31, and each of them also encloses the opposite wall portions 41 and 42 of one holder part 39 and 40. On their exterior side, the springs 32 and 33 are enclosed by outer rings 43 and 44 extending axially between the middle portion 35 of the middle ring 31 and each of the holder portions 39 and 40 with clearance therefrom.

Til fastholdelse af den ene ende af hver af fjedrene 32 og 33 i forhold til den pågældende holderden 39 eller 40 er der i den viste udførelsesform i holder-5 delene indført låsestifter 45 og 46, således at hver fjeder er indspaendt i den ene ende, hvilket medfører en lav byggehøjde for den samlede lejeindretning. Fjedrene kan dog godt være frie i begge ender, men der kræves så en noget større byggehøjde.In order to retain one end of each of the springs 32 and 33 relative to the respective retainer 39 or 40, in the illustrated embodiment, locking pins 45 and 46 are inserted into the holder 5, so that each spring is clamped at one end, resulting in a low building height for the overall rental device. However, the springs may well be free on both ends, but a somewhat higher build height is then required.

10 I forhold til den i fig. 2 viste udførelse kan en endnu mindre byggehøjde for lejeindretningen opnås ved som vist i fig. 3 at kombinere de to mellemliggende løbe-ringe i et enkelt ringelement 50 i fast forbindelse med en omgivende mellemring 52 omfattende alene et mid-15 terparti 51 og to yderpartier 53.10 Compared to the one shown in FIG. 2, an even smaller building height for the bearing device can be obtained by, as shown in FIG. 3 to combine the two intermediate running rings in a single ring element 50 in solid connection with a surrounding intermediate ring 52 comprising only a middle portion 51 and two outer portions 53.

Claims

149411

Pressure bearing device for high axial loads, in particular for mounting rotatable vanes in an axial fan wheel hub rim (3), comprising two coaxial, force-coupled compression bearings (25, 26) each with two opposing running rings, the outermost, of each other, transverse running rings (27, 28) are mutually rotatable, while the intermediate running rings (29, 30) opposed to each of these running rings are firmly interconnected and by two springs (32, 33) which terminate these running rings (29, 30) and one and the other of the outer running rings (27, 28) for laterally clamping these, respectively, are prevented from rotating in one and the other direction of rotation respectively with respect to one and the other. second of the outermost 15 running rings (27, 28), characterized in that the intermediate running rings are fixedly connected to an intermediate ring (31) formed with a cylindrical wall with a central portion (35) 20 located on the sides of the intermediate running rings (29, 30. and on each side of the central portion a reduced wall thickness (36) located adjacent to the rolling bodies (38) disposed thereon in each of the two pressurized bearings (25, 26), corresponding to each other, -25 wavy running rings (27, 28) are enclosed by holding portions (39, 40) with wall portions (41, 42) enclosing the sides of these running rings (27, 28) on a portion of their axial extent and having edge faces facing them, but at a distance from the edge surfaces of the outer portion (30) of the intermediate ring (31) and the two springs (32, 33) each enclose its outer portion (36) of the intermediate ring (31) and the opposite wall portion (41, 42). of one of the holder parts (39, 40) and on their outer side is enclosed by outer rings (43, 44) which extend axially between the middle portion (34) of the intermediate ring (31) and each of the holder parts (39, 40) with release in relation to these.