DE2705000C2 - Anordnung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen an Torsionswellen bei Strömungsmaschinen - Google Patents
Anordnung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen an Torsionswellen bei StrömungsmaschinenInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
- F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
- F16F15/129—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon characterised by friction-damping means
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- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen an Torsionswellen bei
Strömungsmaschinen, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Anordnungen sind durch die DE-PS 5 62 354 und die GB-PS 5 79 430 bekannt Bei diesen bekannten
Schwingungsdämpfunganordnungen sind die federelastisch aufeinandergedrückten Dämpfungsflächen der
ersten und zweiten Kopplungsglieder in achsnormalen Ebenen liegend angeordnet (siehe GB-PS und Abbildung
1 von DE-PS) bzw. bestehen aus einer Flüssigkeitsbremse mit in radial-axial angeordneten Ebenen
liegenden Bremsflügeln (siehe Abbildungen 2 und 3 von DE-PS). Dadurch ist keine bzw. nur eine sehr geringe
axiale Relativbewegung zwischen den die ersten und zweiten Kopplungsglieder tragenden Bauteilen ermöglicht,
wobei — da die die Kopplungsglieder federelastisch aufeinanderpressenden Federkräfte in achsparalleler
Richtung verlaufen — bei einer axialen Relativbewegung zwischen Innenwelle und äußerer Hohlwelle
die Größe des Dämpfungsmomentes verändert würde. Die Erfindung befaßt sich demgegenüber mit dem
Problem der Torsionsschwingungsdämpfung bei Torsionswellen von Turbosätzen, insbesondere von Bahnstrom-Turbosätzen.
Hierbei müssen verhältnismäßig große Relativbewegungen zwischen den die Kopplungsglieder
tragenden Bauteilen, abgesehen von den radialen Relativbewegungen, zugelassen werden, ohne
daß eine Beeinträchtigung der Torsionsschwingungsdämpfung eintreten darf. Heute übliche Turbosätze
großer Leistung weisen sehr lange Wellenstränge auf, bei diesen können durch plötzliche Laständerungen am
Generator Torsionsmomente auftreten, die zu unerwünschten Trosionsschwingungen der Welle führen
können. Wegen der geringen Dämpfung der schlanken Wellen in den Lagern können sich diese Torsionsschwingungen
bei periodischer oder resonanzartiger Anregung aufschaukeln und zu dynamischen Momenten
führen, die in der Größenordnung der zu übertragenden statischen Momente liegen und damit eine Gefährdung
der Wellenkupplungen darstellen. Dies gilt auch und besonders für direkt gekuppelte Einphasen-Bahnstrom-Turbosätze,
bei denen Turbine und Generator über eine relativ lange Torsionswelle, die durch den Läufer der
Turbinenniederdruckteile hindurchgeführt ist, miteinander verbunden sind, damit an sich kurzzeitige und
stoßartig auftretende Drehmoment- und Winkelgeschwindigkeitsschwankungen ausgeglichen werden
können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung zur Dämpfung der eingangs definierten Art
so auszubilden, daß mit ihr Torsionsschwingungen in Turbosatzwellen sicher gedämpft oder ganz unterdrückt
werden können, ohne daß die axiale Relativbewegung der trosionselastischen Innenwelle zu der sie
umgebenden Hohlwelle behindert wäre. Die neue Anordnung soll einfach ausgebildet und für den
nachträglichen Einbau geeignet sein.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einer Anordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1
uefinierten Aufbauform durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß nunmehr bei Turbosätzen,
insbesondere Bahnstrom-Turbosätzen, das Aufschaukeln von Torsionsschwingungen bei periodischer bzw.
resonanzartiger Anregung völlig vermieden wird, während bei stoßartigen Torsionsanregungen die
Abklingzeit der Torsionsschwingungen wesentlich verkürzt wird. Eine axiale Relativbewegung zwischen
ersten und zweiten Kopplungsgliedern, die bei Turbo-Sätzen in der Größenordnung von 10 bis 20 mm liegen
kann, ist ohne weiteres möglich, ohne daß die Wirkung der Torsionsschwingungsdämpfung beeinträchtigt
wäre. Die erfindungsgemäße Anordnung ist inspektionsfreundlich ausgebildet und läßt sich relativ einfach
montieren, so daß auch eine Nachrüstung von bereits in Betrieb befindlichen Turbosätzen leicht möglich ist.
Der Erfindungsgegenstand unterscheidet sich auch von einer weiteren bekannten Dämpfungsanordnung
nach der FR-PS 10 10 611, da die dort gezeigte Dämpfungsanordnung mit ihren Rollköipern 8 zwischen
äußeren und inneren Kopplungsgliedern 4 bzw. 6 und einem umlaufenden Schmierfilm B für den rauhen
Betrieb, wie er bei Turbosätzen gegeben ist, viel zu kompliziert aufgebaut ist. w
Anhand einer schemalischen Zeichnung sind Aufbej
und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung bei Anwendung in einem Bahnstromturbosatz
näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Niederdruckteil- i">
turbine eines derartigen Turbosatzes in schematischer Darstellung mit Torsionswelle und Wellenkupplung;
F i g. 2 einen Längsschnitt durch den im Spalt zwischen Turbinenläufer und Torsionswellenkupplung
eingesetzten Schwingungsdämpfer und
F i g. 3 eine Aufsicht auf einen Viertelsektor des Dämpferringes im Teilschnitt entsprechend der Schnittlinie
IH-III nach Fi g. 2.
In F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch die Niederdruckteilturbine
eines Bahnstromturbosatzes mit einer Torsionswelle gezeigt, anhand dessen Aufbau und
Wirkungsweise der Erfindung näher erläutert werden sollen. Wie aus der Figur zu ersehen ist, ist die Welle 1
des nicht näher dargestellten Einphasengenerators über ihren Kupplungsflansch 2 und die auf den Wellenkonus 5n
3 aufgeschrumpfte Kupplungshälfte 4 mit der eigentlichen Torsionswelle 5 verbunden. Am Kupplungsflansch
6 am anderen Ende der Torsionswelle 5 ist außen der Kupplungsflansch 7 der Welle 8 des ebenfalls nicht
dargestellten Hochdruckteils der Turbine und auf der Innenseite des Torsionswellenflansches 6 über den
Flansch 9 der eigentliche Läufer 10 des Niederdruckteils 11 der Turbine befestigt.
Da der Niederdrucklätifer 10 und die Hochdruckturbine
an der gemeinsamen Kupplung 12 über die durch den Läufer 10 hindurchgt'führte Torsionswelle 5 mit der
Generatorwelle 1 gekuppelt ist, kann die Welle 5 somit als torsionselastisches F-Iement dienen und damit in
gewissem Umfang auftt'ttende kurzzeitige und stoßartige
Drehmomentschwar'kungen ausgleichen. Es können dabei jedoch Torsionsschwingungen auftreten, die bei
periodischer oder resonanzartiger Anregung zu einem Aufschaukein und damit zu einem Bruch oder zu einem
Anreißen der Kupplung 4 führen können.
Um diese Torsionsschwingungen zn dämpfen, ist in dem axialen Zwischenraum zwischen Turbinenläufer 10
und Torsionswellenkupplung 4 ein Schwingungsdämpfer 13 eingebaut, der im einzelnen in den F i g. 2 und 3
näher erläutert ist
Dieser Schwingungsdämpfer besteht im Prinzip aus zwei an den gegeneirianderschwingenden Bauteilen des
Turbosatzes radial gegenüberstehenden ersten und zweiten Kopplungsgliedern., die über Reibungsschluß
miteinander in Verbindung stehen. Im einzelnen ist dabei als erstes Kopplungsglied an der Stirnseite 15 des
Niederdruckläufers 10 ein sich in axialer Richtung erstreckender Ring 16 mit einem radialen Befestigungsflansch 17 über Schrauben 18 befestigt Dieser Ring 16
weist rammehr eine Vielzahl von radialen Bohrungen 20
auf, in die noch im einzelnen zu beschreibende Reibungskörper 21 eingesetzt sind. Im einzelnen sind in
die Bohrungen 20 zunächst Hülsen 22 aus einem Lagermetall feststehend eingesetzt in denen die aus
einem gleitfähigen Kunststoff hergestellten und hohlkolbenförmig ausgebildeten Reibungskörper 21 radial
gleitbar eingesetzt sind.
Radial außenliegend zum am Turbinenläufer 10 befestigten Ring 16 ist an der gegenüberliegenden
Stirnseite 23 der Torsionswellenkupplung 4 als zweites Kopplungsglied ein weiterer zylindrischer Ring 25 mit
einem radialen Befestigungsflansch 26 und entsprechenden Befestigungsschrauben 27 angeordnet. Der Innendurchmesser
28 des kupplungsseitigen Ringes 25 ist dabei geringfügig größer als der Außendurchmesser 29
des turbinenläuferseitigen Ringes 16. Der Ring 25 erstreckt sich dabei in axialer Richtung so weit, daß er
die Bohrungen 20 des turbinenläuferseitigen Ringes 16 überdeckt und die Reibungskörper 21 gegen den
Innenumfang 28 des Ringes 25 gepreßt werden.
Dazu sind in den Bohrungen 20 des turbinenläuferseitigen Ringes 16 als Schraubenfedern 30 ausgebildete
Druckfedern angeordnet, die sich auf einer in das radial innenliegende Ende der Bohrungen 20 eingesetzten
Scheibe 31 abstützen. Die Scheiben 31 weisen dabei noch einen axialen Bolzen 32 zur Führung der
Schraubenfedern 30 auf. Diese Schraubenfedern 30 drücken nun aber nicht direkt auf die Reibungskörper
21, sondern in die hohlkolbenförmig ausgebildeten Reibungskörper 21 und sind zunächst ebenfalls hohlkolbenförmig
ausgebildete, metallische Druckstücke 33 zweckmäßigerweise eingeklebt, in die dann die Schraubenfedern
30 eingreifen.
Als Verdrehsicherung weisen die Reibungskörper 21 einen seitlichen Schlitz 35 auf, in die eine in die
Wandung des Ringes 16 eingeschraubte Sicherungsschraube 36, die gleichzeitig die Hülse 22 durchdringt,
eingreift. Wie insbesondere auch aus F i g. 3 zu ersehen ist, die einen Teilquerschnitt und eine Seitenansicht
entsprechend der Schnittlinie Hl-III aus Fig. 2 zeigt, werden durch die Schraubenfedern 30 stets eine
Vielzahl von Reibungskörpern 21 mit ihren Stirnflächen 34 gegen den Innenumfang des kupplungsseitigen
Ringes 25 gepreßt. Beim Betrieb der Maschine wird dieser Anpreßdruck durch die auf die relativ schweren
Druckstücke 33 einwirkende Fliehkraft noch verstärkt. Die ?us einem gleitfähigen Kunststoff gefertigten
Reibungskörper 21 haben zwar einen relativ kleinen Reibungskoeffizienten, der jedoch ausreicht, um radiale
Schwingungen und Torsionsschwingungen in Umfangsrichtung sicher zu dämpfen und ein Aufschaukeln
derartieer Schwingungen völlig zu vermeiden. Durch
die federbelastete Anordnung der Reibungskörper sind darüber hinaus radiale und axiale Verschiebungen
zwischen Torsionswelle bzw. Torsionswellenkupplung und dem Läufer, die durch unterschiedliche Wärmedehnungen
bedingt sein können, unbehindert möglich.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Anordnung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen an Torsionswellen bei Strömungsmaschinen,
wobei zwischen gegeneinanderschwingenden, gleichsinnig umlaufenden und einander gegenüberstehenden rotationssymmetrischen Bauteilen einer
torsionselastischen Innenwelle und einer diese koaxial umgebenden Hohlweile ein Schwingungs
dämpfer mit ringförmig angeordneten, federelastisch aufeinandergedrückten ersten und zweiten
Kopplungsgliedern angeordnet ist, welche den Torsionsschwingungsmomenten entgegengesetzte
Reibungsmomente erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß in Anwendung auf Torsionswellen
bei Turbosätzen, insbesondere Bahnstromturbosätzen, das erste Kopplungsgiied aus
einem an der Stirnseite (15) des Turbinenläufers (10) befestigten, sich in axialer Richtung erstreckenden
Ring (16) mit radial gerichteten, nach außen offenen Bohrungen (20) zur Aufnahme von radial verschieblich
und federbelastet gelagerten Reibungskörpern (21) besteht und daß das zweite Kopplungsglied aus
einem weiteren, an der gegenüberliegenden Stirnseite (23) der Wellenkupplung (4) befestigten zylindrischen
Ringkragen (25) besteht, wobei der Ringkragen (25) mit seinem Innenumfang (28) mit geringem
Radialabstand den Außenumfang (29) des turbinenläuferseitigen Ringes (16) umgibt und die radialen
Bohrungen (20) des Ringes (16) überdeckt, so daß die Reibungskörper (21) bei zueinander axialer und
radialer Beweglichkeit des Turbinenläufers (10) und der Wellenkupplung (4) radial gegen den Innenumfang
(28) des kupplungsseiiigen Ringkragens (25) preßbar sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der hohlkolbenförmig
ausgebildeten Reibungskörper (21) eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder (30) geführt ist,
die sich auf einer in das radial innenhegende Ende der radialen Bohrungen (20) eingesetzten Widerlagerplatte
(31) abstützt und daß in die Reibungskörper (21) zwischen diesen und den Schraubenfedern
(30) ein ebenfalls hohlkolbenförmiges, metallisches Druckstück (33) eingesetzt ist, das bei laufender
Maschine fliehkraftabhängig den Anpreßdruck der Reibungskörper (21) verstärkt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrungen (20) des
Ringes (16) eine feststehende Hülse (22) aus Lagermetall eingesetzt ist, in die die Reibungskörper
(21) radial gleitbar eingesetzt sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskörper
(21) einen seitlichen Schlitz (35) aufweisen, in die eine in die Bohrungswandung (16) und die feststehende
Hülse (22) durchdringende Sicherungsschraube (36) eingreift.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskörper
(21) aus einem gleitfähigen Kunststoff bestehen.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Ring und Ringkragen
(16,25) zweiteilig ausgeführt sind.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer
(13) in den axialen Zwischenraum zwischen dem zu einer Niederdruckteilturbine gehörenden
Turbinenläufer (10) und der eine Torsionswellenkupplung des angekuppelten Generators bildenden
Wellenkupplung (4) eingesetzt ist
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772705000 DE2705000C2 (de) | 1977-02-07 | 1977-02-07 | Anordnung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen an Torsionswellen bei Strömungsmaschinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772705000 DE2705000C2 (de) | 1977-02-07 | 1977-02-07 | Anordnung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen an Torsionswellen bei Strömungsmaschinen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2705000A1 DE2705000A1 (de) | 1978-08-10 |
DE2705000C2 true DE2705000C2 (de) | 1983-11-24 |
Family
ID=6000529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772705000 Expired DE2705000C2 (de) | 1977-02-07 | 1977-02-07 | Anordnung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen an Torsionswellen bei Strömungsmaschinen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2705000C2 (de) |
Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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NL77950C (de) * | 1948-09-17 |
-
1977
- 1977-02-07 DE DE19772705000 patent/DE2705000C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2705000A1 (de) | 1978-08-10 |
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