Nachgiebiges Lager mit Schwingungsdämpfung Die Erfindung betrifft ein nachgiebiges Lager mit Schwingungsdämpfung durch Reibung für mit hohen Drehzahlen vorzugsweise um ihre senkrechte Achse rotierende Wellen, wobei die Lagerbüchse mit Hilfe eines Stützflansches an einer queraxialen Reibfläche des Büchsentragkörpers abgestützt ist. Die Erfindung besteht darin, dass die Normalkraft der Reibung durch magnetische Erregung erzeugt ist.
Bei nachgiebigen Spurlagern mit Reibungsdämp fung kann man zwei grundsätzliche Systeme unter scheiden: 1. hydraulische Dämpfer, die mit Verdrängung einer Flüssigkeit arbeiten, wobei also Schwingungs energie im wesentlichen durch innere Reibung der Flüssigkeit aufgezehrt wird, und 2. mechanische Dämpfer, bei denen die mit einem queraxialen Flansch versehene Lagerbüchse durch axialen Federdruck gegen eine Reibfläche ge spannt wird. Hierbei wird also Schwingungsenergie in mechanische Reibung umgesetzt.
Infolge Temperaturabhängigkeit der Viskosität der Verdrängerflüssigkeit eignen sich hydraulische Dämpfer nicht für Lager, die einem Temperatur wechsel ausgesetzt sind, wie beispielsweise in Schleu derständen für Turbomaschinenläufer. Ausserdem tre ten bei hydraulischen Dämpfern Flüssigkeitsverluste ein; sie bedürfen also einer grösseren Wartung.
Die mechanischen Dämpfer mit Erzeugung der Reibung durch Federdruck haben wiederum den Nachteil eines verhältnismässig grossen Einbauraumes. Ausserdem kann die Feder selbst zum Schwingen er regt werden und dadurch besonders in Prüfständen Störungen verursachen.
Bei der vorliegenden Erfindung ist als Weiter entwicklung des Dämpfersystems die Normalkraft der Reibung durch magnetische Erregung erzeugt, die entweder induktiv, durch Elektromagnete, oder durch Dauermagnete hervorgerufen sein kann. Als Dauermagnete eignen sich mit besonderem Vorteil Keramikmagnete, die im Stützflansch des Lagers oderkund im Tragkörper über den Umfang gleich mässig verteilt angeordnet sein können. Zur Regelung der Reibungskraft und damit des Dämpfungsfaktors kann die Grösse, der Abstand oder die Anzahl der Magnetkörper veränderbar sein.
Die zu nachstehend beschriebenem Ausführungs beispiel der Erfindung gehörige Zeichnung zeigt ein nachgiebiges Spurlager im Axialschnitt.
Eine mit einer als Anschlag wirkenden Ein drehung versehene Lagerbüchse 1 ist aussen mit einer kugeligen Fläche versehen und wird von einem Stützflansch 2 und einem Ring 3 gefasst, welch letz terer mit dem Stützflansch 2 durch Verschraubung oder dergleichen verbunden ist. Der Stützflansch 2 liegt auf der oberen queraxialen Fläche 4 eines Lager stützkörpers 5 auf, der mittig mit einer Ausnehmung 6 versehen ist, in welche die Lagerbüchse 1 mit samt dem Ring 3 mit ausreichendem seitlichen Spiel x eintaucht. In dieser Anordnung erlaubt die Lagerbüchse 1 sowohl queraxiale Bewegungen als auch Schwenkungen einer in ihr gelagerten, mit ho her Drehzahl um ihre senkrechte Achse rotierenden Welle.
In den Stützflansch 2 sind nun kleine, von einer Hülse aus antimagnetischem Werkstoff umschlossene Keramik-Dauermagnete 7 eingelassen, welche ver möge ihrer magnetischen Anziehungskraft die Nor malkraft der in der Stützfläche 4 auftretenden Rei bung erzeugen. Die Normalkraft der Reibung wird hier also durch magnetische Erregung hervorgerufen. Um diese Normalkraft bzw. die Reibung und damit den Dämpfungsfaktor auf den jeweiligen Schwin gungszustand abzustimmen, können die Magnetkör per 7 in ihren Bohrungen herausnehmbar befestigt sein, damit ihre Anzahl je nach Bedarf vergrössert oder verkleinert werden kann.
Ferner können - wie in der rechten Hälfte der Zeichnung gezeigt - auch im Lagerstützkörper 5 weitere Keramikmagnete 8 eingelassen sein, wodurch bei geeigneter Anordnung gleichzeitig eine Rückführung der Lagerbüchse 1 in ihre Ausgangslage bewirkt werden kann. Vorteile der Keramikmagnete ergeben sich besonders dadurch, dass sich ihre magnetischen Eigenschaften durch Schlag und Stoss kaum verändern und dass sie bei kleinstem Einbauraum zusätzliche Befestigungsmittel nicht benötigen.
Compliant bearing with vibration damping The invention relates to a flexible bearing with vibration damping by friction for shafts rotating at high speeds, preferably about their vertical axis, the bearing bush being supported by a support flange on a transverse axial friction surface of the bushing support body. The invention consists in that the normal force of the friction is generated by magnetic excitation.
In the case of flexible thrust bearings with friction damping, two basic systems can be distinguished: 1. hydraulic dampers that work with the displacement of a liquid, i.e. vibration energy is essentially consumed by the internal friction of the liquid, and 2. mechanical dampers in which the with a transverse axial flange provided bearing bush is tensioned ge by axial spring pressure against a friction surface. Here, vibration energy is converted into mechanical friction.
Due to the temperature dependence of the viscosity of the displacement fluid, hydraulic dampers are not suitable for bearings that are exposed to a temperature change, such as in Schleu resistors for turbo machine runners. In addition, fluid losses occur with hydraulic dampers; they therefore require greater maintenance.
The mechanical dampers with generation of friction by spring pressure in turn have the disadvantage of a relatively large installation space. In addition, the spring itself can be excited to vibrate and thus cause malfunctions, especially in test stands.
In the present invention, as a further development of the damper system, the normal force of the friction is generated by magnetic excitation, which can be caused either inductively, by electromagnets, or by permanent magnets. Ceramic magnets, which can be evenly distributed over the circumference in the support flange of the bearing or in the support body, are particularly suitable as permanent magnets. To regulate the frictional force and thus the damping factor, the size, the distance or the number of the magnet bodies can be changed.
The drawing belonging to the embodiment of the invention described below shows a flexible thrust bearing in axial section.
A bearing bush 1 provided with a stop acting as a stop is provided with a spherical surface on the outside and is gripped by a support flange 2 and a ring 3, which is connected to the support flange 2 by screwing or the like. The support flange 2 rests on the upper transverse axial surface 4 of a bearing support body 5, which is provided in the center with a recess 6 into which the bearing bush 1 with the ring 3 dips with sufficient lateral play x. In this arrangement, the bearing bush 1 allows both transverse axial movements and pivoting of a shaft mounted in it, rotating at high speed about its vertical axis.
In the support flange 2 small, enclosed by a sleeve made of antimagnetic material ceramic permanent magnets 7 are now embedded, which ver may their magnetic attraction force the Nor malkraft of the friction occurring in the support surface 4 generate Rei. The normal force of the friction is caused here by magnetic excitation. In order to adjust this normal force or the friction and thus the damping factor to the respective vibration state, the Magnetkör can be removably attached in their holes by 7 so that their number can be increased or decreased as required.
Furthermore, as shown in the right half of the drawing, further ceramic magnets 8 can also be embedded in the bearing support body 5, whereby, with a suitable arrangement, the bearing bush 1 can be returned to its starting position at the same time. The advantages of ceramic magnets result in particular from the fact that their magnetic properties hardly change due to blows and bumps and that they do not require additional fastening means in the smallest installation space.