DE2514054C2

DE2514054C2 - Gasgeschmiertes Radiallager in aerostatisch und aerodynamisch kombinierter Bauart, insbesondere für die Verwendung in Gasturbinen mit hoher Prozeßtemperatur

Info

Publication number: DE2514054C2
Application number: DE19752514054
Authority: DE
Inventors: Alois Dipl.-Ing. 8000 München Rohra
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1975-03-29
Filing date: 1975-03-29
Publication date: 1982-12-23
Also published as: DE2514054A1

Description

a) zusätzlich zu den Dichtungen (4,5) noch weitere Däinpfungselemente vorgesehen sind, die sowohl aus innerhalb des Ringraumes angeordneten und gleichzeitig der Zentrierung der Lagerschale (3) dienenden plättchenförmigen Teilen (2) als auch aus die zwischen den plättchenförmigen Teilen bestehenden Zwischenräume ausfüllendem Faserwerkstoff (9) bestehen;

b) auch der Außenring, die Dämpfungselemente und die Dichtringe aus keramischem Werkstoff bestehen.

2. Gasgeschmiertes Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plättchemförmigen Teile (2) nebst Faserwerkstoff (9) jeweils beidendsei- jo tig im Ringraum (6) angeordnet sind.

3. Gasgeschmiertes Radiallager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe (4,5) paarweise an den beiden Enden des Ringraums (6) angeordnet sind.

4. Gasgeschmiertes Radiallager nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die plättchenförmigen Teile (2) sich mit ihren Endpartien am Außenring (1) abstützend Jeweils mittig an der Lagerschale (3) befestigt sind.

Die Erfindung bezieht sich auf ein gasgeschmiertes Radiallager mit dem im Oberbegriff des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmalen.

Ein solches Lager ist aus wt-Z. ind. Fertig. 64 (1974), Seiten 212 bis 217 bekannt.

Die bei diesem bekannten, aerostatisch arbeitenden Radiallager vorgeschlagene Verwendung einer Lagerschale aus einem porösen, keramischen Werkstoff läßt infolge der gleichförmigen Schmiermittelbeaufschlagung des Lagerspaltes sowie unter Verwendung sogenannter »O-Ring-Dichtungen« am Lagerringraumende eine Betriebsverbesserung im Hinblick auf die Entstehung selbsterregter Schwingungen (»air hammer«) sowie die durch sogenannte »Halbfrequenzwirbel« hervorgerufenen Instabilitäten erwarten. Eine weitere Optimierung hinsichtlich pneumatischer Instabilitäten kann hierbei z. B. durch Reduzierung des Speisedrucks, der Lagerporosität durch Vergrößern des Lagerspiels sowie durch die Verwendung weicher O-Ring-Dichtungen erfolgen.

Ferner vermittelt die zuvor genannte Literaturstelle im Rahmen des darin konkretisierten Radiallagers die Anregung, durch geeignete Werkstoff- und Wärmeausdehnungskoeffizientenauswahl der Lagerbauteile nebst gegebenenfalls der Welle zu einer Spaltoptimierung sowie zu einer verringerten Verschleißanfälligkeitsgefahr gelangen zu wollen.

Dem eingangs erwähnten bekannten Radiallager sind jedoch hinsichtlich des Hochtemperatureinsatzes, z. B. bei Gasturbinentriebwerken, Grenzen gesetzt, die sich zum einen aus der mangelnden Hochtemperaturbeständigkeit der aus Gummi oder Elastomeren gefertigten O-Ring-Dichtungen ergeben, deren Schwingungsdämpfungsvermögen sich zugleich als unzureichend erwiesen hat Frühzeitiger Verschleiß dieser Dichtringe, mangelnde Dicht- und Zentrierfähigkeit und daraus resultierende »Lagerfresser« sind u. a. die zu erwartenden Folgen des Hochtemperatureinsatzes dieses bekannten Radialis lagers, bei dem zugleich der Hochtemperatureinsatz audi noch durch die als »metallisch« zugrundezulegende Lageraußenringausführung beschränkt sein dürfte.

Diese, zum eingangs genannten, bekannten Radiailager aufgeführten Nachteile dürften sinngemäß auch bei einer weiteren aus der GB-PS 7 96 926 bekannten und gasgeschmierten Radiailagerausführung zu erwarten sein, die zwischen einer porösen Lagerschale für die Schmiermittelzufuhr in den Lagerspalt und dem Lageraußenring eine beidendseitige, schwingungsdämpfende O-Ring-Dichtung einschließt, die des weiteren der Selbstzentrierung und Instabilitätsverminderung dienen soll. Nachdem in zuletzt genannten Fall keinerlei keramische Lagerbauelemente in Betracht gezogen sind, dürfen diesem Radiallager vergleichsweise geringe Hochtemperatureinsatzfähigkeiten zuzugestehen sein. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zu Bekanntem vorgetragenen Nachteile zu beseitigen und für ein kombiniert aerostatisch und aerodynamisch arbeitendes Radiallager eine Kombination von Lagerelementen zu finden, die auch bei erhöhten Lagertemperaturen in der Lage sind, den Druckraum des Lagers abzudichten und eine äußere Lagerdämpfung zu bewirken.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst.

Dadurch, daß neben der Lagerschale auch der Außenring, die Dämpfungselemenie und die Dichtringe aus einem keramischen Werkstoff bestehen, ist dieses Radiallager wesentlich höheren Temperaturen gewachsen, als solche aus üblichen Werkstoffen. Auch im Hinblick auf diese erhöhten Lagertemperaturen wird ferner eine optimale Abdichtung des Druckraumes bei gleichzeitig optimalen Schwingungsdämpfungseigenschaften erzielt.

Die im Rahmen der Erfindung weiter vorgesehene, jeweils beidendseitig im Ring- bzw. Druckraum zu wählende Anordnung der plättchenförmigen Teile nebst Faserwerkstoff macht das Lager unempfindlicher gegen Schrägstellungen der Welle sowie Lagerverkantungen oder dergleichen.

Die gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehene paarweise Anordnung der Dichtringe an den beiden Enden des Ringraumes gewährleistet einen zusätzlichen Dämpfungseffekt durch mechanische Reibung der Dichtringe aneinander und läßt ferner im Rahmen des hauptsächlich zugrunde gelegten Lagergesamtaufbaus eine Einsatzmöglichkeit bei hohen Drehzahlen ohne Auftreten des Halbfrequenzwirbels erwarten.

^b'' Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sollen die plättchenförmigen Teile sich mit ihren Endpartien am Außenring abstützend jeweils mittig an der Lagerschale befestigt sein.

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Anhand der Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert; es zeigt

Fi g. 1 einen Längsschnitt eines Radiallagers und

F i g. 2 einen Schnitt gemäß Linie 11-11 der F i g. 1.

Das Lager besteht aus einem keramischen Außenring 1 und einer porösen keramischen Lagerschale 3. Die erforderliche Abdichtung des Ringraums 6 erfolgt über die Dichtringe 4, 5, die paarweise an beiden Enden des Lagers angeordnet sind. Die Zufuhr des Schmiermediums in den Ringraum 6 wird über die im Außenring 1 befindlichen Öffnungen 7 vorgenommen. Von dort gelangt das Schmiermittel durch die Vielzahl der durch

den porösen keramischen Werkstoff der Lagerschale 3 gebildeten Drosselstellen in den Lagerspalt 8. Die innerhalb des Ringraums 6 auf beiden Seiten des Lagers angeordneten Dämpfungselemente, bestehend aus ke-5 ramischen plättchenförmigen Teilen 2 und keramischem Faserwerkstoff 9, dienen zur Dämpfung und Zentrierung der Lagerschale 3 im Außenring 1 und damit im Gehäuse. Die plattenförmigen Teile 2 sind dabei zweckmäßigerweise jeweils mittig an der Lagerschale 3 ίο befestigt

Als Faserwerkstoff kann z. B. eine aus Porzellanerde geblasene Tonerde-Silikat-Faser verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Gasgeschmiertes Radiallager in aerostatisch und aerodynamisch kombinierter Bauart, insbesondere für die Verwendung in Gasturbinen mit hoher Prozeßtemperatur, bestehend aus einem Außenring und einer Lagerschale aus porösem keramischen Werkstoff, welche zwischen sich einen Ringraum bilden, der beidseitig durch auch als Dämpfungselemente wirkende Dichtringe abgeschlossen ist und als Druckraum für das über eine oder mehrere Öffnungen im Außenring zugeführte schmierende Gas dient, dadurch gekennzeichnet, daß