DE3042680A1

DE3042680A1 - Drucklager zur abstuetzung zweierrelativ zueinander drehbarer wellen

Info

Publication number: DE3042680A1
Application number: DE19803042680
Authority: DE
Inventors: Jack Belper Derby Briggs
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1979-11-17
Filing date: 1980-11-12
Publication date: 1981-06-04
Also published as: GB2063383A; FR2469606A1; US4322117A; GB2063383B; JPS5694025A; DE3042680C2

Description

Patentanwälte D J ρ I.-1 η g. C u rt Wal lach Dipl.-lng. öünther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 12. November I98O

Unser Zeichen: 17 042 - K/Ap

Anmelder: Rolls-Royce Limited

Buckingham Gate
London SWlE 6AT
England

Titel: Drucklager zur Abstützung zweier

relativ zueinander drehbarer Wellen

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Drucklager, welches zwischen zwei relativ zueinander drehbare Wellen eingebaut werden kann.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Drucklager, das zwischen zwei Wellen angeordnet ist, die sich beide drehen jedoch mit unterschiedlicher Drehzahl, so daß eine Differenzdrehzahl zwischen den beiden Wellen besteht.

Die Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich verwendbar für ein Fan-Gasturbinentriebwerk.

Im Betrieb müssen auf die Lagerkugeln Belastungen in Richtungen normal zu Linien radial zur Drehachse des Lagers aufgebracht werden, um ein Abgleiten der Kugeln auf den Laufflächen der beiden Laufringe zu vermeiden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde - ein Drucklager zu schaffen, bei welchem eine solche Belastung aufgebracht wird.

Die Erfindung geht aus von einem Drucklager zum Abstützen zweier relativ zueinander drehbarer Wellen mit einem inneren Laufring, der an einer ersten drehbaren Welle festgelegt ist und mit einem äußeren Laufring, der an einer weiteren drehbaren Welle sitzt und mit einem Käfig, der mehrere Kugeln zwischen den Laufringen abstützt. Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe gelöst durch ein ringförmiges Flüssigkeitsreservoir, welches mit einem der LauTringe umläuft, wobei der Käfig einen Ringfortsatz besitzt, der sich innerhalb des Flüssigkeitsreservoirs dreht und mit der darin befindlichen Flüssigkeit in Berührung steht, wodurch ein Bremsmoment auf diesen Ring durch Reibung ausgeübt wird, welches die Drehzahl des Käfigs und der Kugeln gegenüber der Drehzahl der Laufringe vermindert.

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Vorzugsweise ist der den Vorratsbehälter tragende Laufring der innere Laufring.

Vorzugsweise ist die Flüssigkeit innerhalb des Reservoirs Schmieröl zur Schmierung des Lagers, das im Betrieb vom Lager über das Flüssigkeitsreservoir Abzugskanälen zugeführt wird.

Die erste Welle kann eine Fanwelle eines Fan-Gasturbinentriebwerks sein, und die weitere Welle kann die Welle eines Kompressors sein, der stromab des Fan im gleichen Triebwerk untergebracht ist.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Teilschnittansicht eines Gasturbinentriebwerks mit Frontfan;

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Teilschnitt des Triebwerks nach Fig. 1;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 trägt eine Welle 10 eine Stufe von Fanschaufeln 24 eines Fan-Gasturbinentriebwerks 26. Weiter ist eine Welle 14 eines Kompressors des Triebwerks 26 dargestellt.

Zwischen den Wellen 10 und 14 ist ein Lager 18 angeordnet. Dieses besitzt einen inneren Laufring 12, der an der Welle 10 festgelegt ist, einen äußeren Laufring 16, der an der Welle 14 festgelegt ist und einen Käfig 22, der Kugeln 20 aufnimmt und diese im gleichen Winkelabstand um die Drehachse der Wellen 10 und 14 haltert.

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Gemäß Fig. 2 ist ein Schmiermittel-Vorratsbehälter 30 zwischen der Welle 10 und dem inneren Laufring 12 so angeordnet, daß er fest mit der Welle und dem inneren Laufring verbunden ist und deshalb mit diesem rotiert. Der Schmiermittelbehälter 30 besteht aus einem Ring mit U-förmigem Querschnitt 32, der das Schmieröl aufnimmt, das über den Käfig 22 und die Kanäle 34 zugeführt wurde, wie dies durch die strichlierten Pfeile angedeutet ist.

Der Ring mit umgekehrtem U-Querschnitt 32 ist an jener Seite des Lagers 18 angeordnet, von der Schmiermittel ausgepreßt und nach Drainagevorrichtungen zurückgeführt wird.

Der Käfig 22 weist einen Zylinderringfortsatz 36 auf, dessen freies Ende in einem radialen Ringflansch 38 übergeht, der in dem U-förmigen Ring 32 liegt und während der Drehung in dem öl eingetaucht bleibt, das durch Zentrifugalkraft in diesem Vorratsbehälter gehalten wird.

Da die Welle 14 die Kompressorwelle ist, dreht sie sich mit einer höheren Drehzahl als die Welle 10.'Da die Fanstufe 24 eine große Masse von Luft nach hinten fördert, übt diese eine Axialkraft auf den inneren Laufring 12 aus, die den Laufring nach links gemäß der zeichnerischen Darstellung zu verschieben trachtet. Die relative axiale Bewegung zwischen den beiden Laufringen 12 und 16 drückt die Kugeln 20 gegen die gegenüberliegenden Seiten der Kugelführung der jeweiligen Laufringe und verhindert ein Abrutschen der Kugeln 20 nach außen auf der Oberfläche der Führungen.

Es gibt Betriebszustände bei einem Fan-Gasturbinentriebwerk unter denen sich die Axialbelastungen umkehren. Dabei gibt es einen Übergangszustand, in dem überhaupt keine Axialbelastung ausgeübt wird. Das Lager 18 dreht sich dabei zusammen mit den

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Wellen 14 und 10 jedoch weiter. Daher wirkt nur die Zentrifugalkraft auf die Kugeln 20, um diese gegen die Führung des äußeren Laufringes 16 zu drücken.

Das Andrücken der Kugeln 20 gegen die Führung des äußeren Laufrings 16 bewirkt normalerweise, daß die Kugeln 20 körperlich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der äußere Laufring 16 und die Welle 14 oder mit etwa gleicher Geschwindigkeit gedreht werden, was zu einem Abgleiten der Kugeln an der Führung des inneren Laufrings 12 führt. Es wird jedoch eine Drehmomentbelastung auf den Flansch 38 infolge der Reibung zwischen dem Flansch und dem öl im Reservoir 32 aufgebracht, wenn sich der Flansch 28 darin dreht. Dieses Drehmoment wird über den Flansch 38 auf den Käfig 22 und von diesem wiederum auf die Kugeln 20 übertragen. Auf diese Weise wird der Käfig 22 mit den Kugeln 20 abgebremst und veranlaßt, sich mit einer geringeren Drehzahl zu drehen als die Welle 14 und der ihr zugeordnete äußere Laufring 16. Durch die Bremsbelastung und die Zentrifugalbelastung wird eine Kupplungskraft auf jede Kugel 20 übertragen, die bewirkt,daß sich die Kugel mit einer solchen Geschwindigkeit dreht, daß sie auf dem inneren Laufring 12 ohne zu gleiten abrollt.

Es ist wichtig, daß der Ringflansch 38 eine so große mit dem Öl in Berührung stehende Oberfläche aufweist, daß die Reibung mit dem öl die erforderliche Drehmoment be lastung liefert..

Es ist außerdem wichtig zu gewährleisten, daß genügend öl durch den Vorratsbehälter 32 strömt, um die durch Reibung erzeugte Hitze abzuführen. Wenn dies nicht geschieht, dann wird das öl überhitzt und die Viskosität wird vermindert, und hierdurch wird wiederum die Reibung vermindert.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

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bei welcher der U-förmige Abschnitt 32 die Form eines Hohlringes besitzt, der koaxial zur Drehachse des Aufbaus angeordnet ist.

Der Käfig besitzt einen Zylinder rlngf ort sat ζ 3b, dessen freies Ende in dem U-förmig gestalteten Abschnitt 32 liegt. Das Schmieröl wird längs des durch die strichlierten Pfeile angegebenen Pfades in den Abschnitt 32 derart eingeführt, daß es längs der inneren Oberfläche des Fortsatzes 3o über dessen Rand und dann über die äußere Oberfläche strömt, um von dort in Abzugskanäle zu gelangen.

Es kann auch nur eine Oberfläche des ringförmigen Fortsatzes 3O in Berührung mit dem Öl gebracht werden, vorausgesetzt daiB die Oberfläche eine genügende Ausdehnung besitzt, um den Aufbau eines ausreichenden Drehmoments durch die Reibung zu gewährleisten.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1J Drucklager zur Abstützung zweier relativ zueinander drehbarer Wellen mit einem inneren Laufring, der an einer inneren drehbaren Welle festgelegt ist. und mit einem äußeren Laufring, der an einer weiteren drehbaren Welle festgelegt ist, und mit einem Käfig der mehrere Kugeln zwischen den Laufringen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein ölreservoir (30) vorgesehen ist, welches mit einem der Laufringe (12,16) abläuft, und daß der Käfig (22) einen Ringfortsatz (38) besitzt, der innerhalb dieses Reservoirs (30) abläuft, und der durch Berührung mit dem darin befindlichen öl einer Bremskraft durch die Reibung unterworfen wird, die zu einer Drehzahlverminderung des Käfigs (22) und der Kugeln (20) relativ zu den Laufringen (12 und 16) führtο
2. Drucklager nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der eine Laufring mit dem das Flüssigkeitsreservoir (30) umläuft, der innere Laufring (12) ist.
3. Drucklager nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Reservoir befindliche öl Schmieröl zum schmieren des Lagers (18) ist, welches im Betrieb vom Lager (18) über das Flüssigkeitsreservoir (30) in die Abzugsleitungen überführt wird.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Drucklager nach Anspruch 3*

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle die Fanwelle (10) eines PanGasturbinentriebwerks ist, und daß die weitere Welle (14) die Konipressorwelle des stromab des Pan liegenden Kompressors des gleichen Triebwerks ist.

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