NO144578B - Fremgangsmaate til montering av et fleksibelt dempet lager - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til montering av et fleksibelt dempet lager for understøttelse av en aksel i en roterende maskin, hvor en bevegelig lager-understøttelse anbringes i en tilpasset åpning ved et lagerhus, slik at det mellom dette og lagerunderstøttelsen fremkommer et filmhulrom hvor den bevegelige lagerunderstøttelse henges opp fjærende i lagerhuset, hvor akselens lagerorganer anbringes i lagerunderstøttelsen, og hvor sentrering av lager-understøttelsen i lagerhusets åpning skjer ved hjelp av mellomlegg.

Uttrykket "fleksibelt dempet lager" som her er benyttet i omfatter en anordning der lagret er montert i en bevegelig understøttelse og der understøttelsen henger i maskinrammen i en rekke ettergivende, fjærliknende, bøye-lige elementer. Det finnes også en væskefilm mellom den ettergivende opphengte lagerunderstøttelse og maskinens stasjonære ramme. Den sammensatte virkning av de elastiske fjærer og væskefilmen resulterer i et lagersystem med en avstemt følsom-het som er i stand til å dempe vibrasjoner frembrakt av akselen og vibrasjoner med resonansfrekvenser. En mer full-stendig beskrivelse som gjelder utførelse og anvendelse av fleksible dempede lagre finnes i US patent nr. 3.456.99 2 og i NASA Technical Note D-7892 fra februar 1975..

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er imid-lertid spesielt egnet for dempede lagre av den utførelse som er beskrevet i patentinnehaverens norske patent nr. 142011.

Selv om fleksible dempede lagre generelt er kjent som en ideell anordning til isolasjon av lagersystemet fra en maskinramme er anvendelse av denne lagertype, særlig i tungt maskineri, tidligere begrenset på grunn av de mange problemer man står overfor når det gjelder montering og innretning av de forskjellige lagerkomponenter. Mistilpasning av lagerkom-ponentene fører til uensartet forhåndsbelastning av de ettergivende fjærer, og dette vil på sin side resultere i en usymmetrisk frekvensfølsomhet i fjærsystemet og deformasjon av hulrommet for væskefilmen. Av denne grunn vil lagret ikke oppføre seg som forutsatt. Problemene ved justering og montering blir mer fremtredende jo større rotorkonstruksjonens masse er.

Det er derfor en hensikt med foreliggende oppfinnelse å forenkle montering,, innretting og justering av et fleksibelt dempet lager i en tung rotasjonsmaskin.

En ytterligere hensikt med oppfinnelsen er å mulig-gjøre nøyaktig anbringelse av komponentene i et fleksibelt dempet lager ved monteringen, slik at lagret kan demonteres og monteres pånytt uten at dette får innvirkning på plasser-ingen av lagrets komponenter.

Disse og andre hensikter med foreliggende oppfinnelse er oppnådd ved å montere aksellagre i en bevegelig under-støttelsesdel som anbringes i en komplementær åpning i lagerhuset på en slik måte at det oppstår et hulrom for en væskefilm mellom disse deler, hvoretter understøttelsesdelen jus-teres opp med mellomlegg i åpningen til en på forhånd bestemt geometri, med på følgende ettergivende opphengning av bære-delen fra huset i åpningen på en rekke bøyelige fjærer, med sentrering av lagret i forhold til akselen, og feste av lagerhuset til maskinrammen, hvoretter mellomleggene fjernes fra anordningen.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1, delvis sett fra siden og delvis i snitt, viser et fleksibelt dempet lager montert i endeveggen av en rotasjonsmaskin og utført i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 viser et snitt tatt etter linjen 2-2 på fig. 1/ og

fig. 3 viser et delvist snitt tatt etter linjen 3-3 på fig. 1.

Som vist på fig. 1 bærer et fleksibelt dempet laget som generelt er betegnet med 10, en rotoraksel 11 i endeveggen 12 av en rotasjonsmaskin, f.eks. en turbin eller.en kompres-sor. Det skal påpekes at akselen kan bære de roterende maskin-komponenter og dermed blir utsatt for nedbøyninger og vibrasjoner under resonansbetingelser. På vanlig måte er endeveggen stivt forbundet med den stasjonære maskinramme eller hus og kan dermed sies å være forankret i forhold til aksel og lager. Som et resultat av dette vil lagerreaksjonen mot den fleksible aksel under resonansbetingelser frembringe usta-bilitet når det gjelder rotoren hvis svingninger og vibrasjoner ikke dempes. Dempning blir her oppnådd ved å isolere lagret fra den stasjonære maskinramme ved anvendelse av ettergivende fjærelementer og væskedempning. Videre vil en anordning i henhold til oppfinnelsen muliggjøre nøyaktig kontroll med væskefilmens tilstand overfor akselen som kan bære en meget tung rotor, og lagret vil da oppføre seg overfor aksel-nedbøyninger og vibrasjoner på en måte man kan forutse.

Et ringformet spor 13 er utformet i utsiden av endeveggen 14 og den utadvendte flate vender mot den side av maskinen der man normalt kopler til. Et lagerhus 15 er festet til endeveggen i den ringformede fordypning ved hjelp av bolter 16 og pinner 17. Lagerhuset har en sentral sirkulær åpning som strekker seg gjennom huset og er innrettet til løst å understøtte en bevegelig lagerunderstøttelse som generelt er betegnet med 20. Den bevegelige understøttelse er bygget opp av tre primærseksjoner. Seksjonene innbefatter en indre sylindrisk seksjon 21 som står i husets åpning, en boltering 22 og en rekke.ettergivende deler (bøyefjærer) 23 som danner forbindelse mellom komponentene. I praksis er bolteringen festet til en boltflens 24 på utsiden av lagerhuset ved hjelp av bolter 26 og pinner 27. Hoveddelen.av lagerunderstøttelsen er således opphengt i bøyefjærer i lagerhusets åpning. Tilstrekkelig klaring fås mellom omkretsen av den sylindriske seksjon 21 og den indre åpning i lagerhuset slik at det fremkommer et hulrom 30 med en på forhånd bestemt bredde. Som vist på fig. 3 er det fordelaktig at de tre primærseksjoner er bearbeidet fra et enkelt arbeidsstykke og slik at bøye-fjærene danner en burliknende geometri mellom den sylindriske seksjon og boltflensen. Bøyefjærene som er jevnt fordelt rundt seksjonen er beregnet på å gi lagret en avstemt mekanisk følsomhet overfor bevegelser i akselen.

Et vippeskolager eller en annen egnet lagertype er montert i huset for den bevegelige understøttelse og lagrer rotorakselen i anordningen. Ved den utførelsesform som her er vist har lageret en rekke vippesko 31 som er jevnt fordelt rundt akselen 11. Som bes vist på fig. 2 er hver sko under-støttet av en vippepute 33 med en hvelvet flate 34 som passer inn i et spor midt på hver sko. Vippeputene er langstrakte deler som har omtrent samme lengde som skoene og er aksialt rettet inn i forhold til akselen for at skoene skal kunne be-vege seg i forhold til akselens ytre omkrets.

Hver vippesko og hver vippepute holdes i stilling i den bevegelig understøttelse ved hjelp av et par endedeksler 40, 41. Som vist på fig. 1 har vippeskoene en T-formet tverr-snittsform og er anbrakt slik at det horisontale ben av T-formen er løst opptatt i tilhørende spor utformet på innsiden av endedekslene. Det venstre endedeksel 41, se fig. 1, er dessuten forsynt med en rekke langstrakte, aksialt rettede avstandsfingre 4 3 som passerer over toppen av hver sko. Fing-rene er bueformede deler som passer til innsiden av veggen av den bevegelige lagerunderstøttelse. Det finnes tilstrekkelig klaring mellom avstandsfingrene til at en vippepute kan innsettes mellom disse. En svak holdekraft fremkommer ved at de buede fingre ligger an mot de parallelle sider av putene. For å sette sammen skoene anbringes det bakre deksel 40 på plass med skruene 44. Deretter settes det forreste deksel, vippeputene og vippeskoene sammen rundt akselen på den tilgjenge-lige side av lagret og innse"ttes samlet i den bevegelige under-støttelse. Til slutt settes det forreste deksel på plass med skruer 45.

Et par hjelpefjærer 46 er anbrakt i omløpende spor

47 i det stasjonære lagerhus. Formålet med hjelpefjærene er å understøtte dødvekten av rotorkonstruksjonen mens den på forhånd bestemte klaring i væskefilmhulrommet 30 opprettholdes. Fjærene har form av aksialt innrettede buer med en hevet an-leggsflate som befinner seg ved hver ende av buen, og disse er i anlegg mot det stasjonære hus. En sentralt plassert reak-sjonsknast sitter også på toppen av hver fjærbue og virker mot utsiden av den bevegelige lagerunderstøttelse. Ved sammensetning blir hver fjærbue spent på forhånd for å gi en på forhånd bestemt forspenningskraft mot den bevegelige lager-understøttelse. Fjærbuene virker samtidig for å utlikne den statiske vekt av rotoren, noe som i virkeligheten fører til at man unngår forspenning av hovedfjærene.

Et par O-ringpakninger 50, 51 med lav friksjon sitter også i spor utformet på motstående sidevegger 52, 53 av det stasjonære hus. En radiell flens 54 som hviler på hoveddelen av den bevegelige bærer, strekker seg over pakningen 51 og samvirker med denne for å hindre gjennomstrømning av fluider. På samme måte er det indre endedeksel 40 beregnet på å strekke seg oppad forbi den bevegelige understøttelse for å omslutte den høyre endevegg av det stasjonære hus og for å samvirke med pakningen 50 for å lukke filmhulrommet i forhold til lagerhuset og den bevegelige lagerunderstøttelse.

Høytrykksfluidum, fortrinnsvis olje, tilføres et ringformet reservoar 60 som er utformet i det stasjonære hus, og tilførselen skjer gjennom et ikke vist innløp. Fluidet til-føres direkte fra reservoaret til væskefilmhulrommet 30, der fluidet benyttes for•dempeformål. Fluidet blir så ført til en rekke utmålingshull 61. i den bevegelige del, hvilke hull hen-siktsmessig står over gapene 62 som finnes mellom to og" to vippesko. En stor åpning 6 3 er anordnet i hver avstandsfinger like under utmålingshullene for at høytrykksfluidet skal kunne passere mellom skoene og til kontakt med akselen. Under på-virkning av den bevegelige aksel blir fluidum trukket under skoene for å danne en hydrostatisk kile til understøttelse av akselen. Tilstrekkelig klaring finnes mellom den ytre omkrets av akselen og endedekslene 40, 41 til at det fluidum som danner kilen kan komme ut fra kileområdet.

Som tidligere påpekt er det meget viktig for riktig drift av det fleksible dempede lager at ensartetheten i filmhulrommet bevares under montering og sammensetning av lager-komponentene. Som man vil se vil lagersysternet, hvis ensartetheten i hulrommet ikke blir som den skal under monteringen, ikke oppføre seg under drift på den måte som er forutsatt, noe som naturligvis fører til uønskede vibrasjoner i rotorkonstruksjonen og til slutt til at maskinen svikter. Lagersystemet som her er beskrevet er spesielt egnet til å gjøre det mulig for de enkelte lagerkomponenter å bli nøyaktig plassert i forhold til akselen under monteringen, samtidig med at lagret lett kan demonteres og settes sammen igjen ved vedlikehold og undersøkelser.

For å sette lagret sammen blir den bevegelige lager-understøttelse først innsatt i åpningen gjennom lagerhuset med flensen 54 tett inntil sideveggen 53 av huset og bolteringen 22 bringes i anlegg mot boltflensen 24 for å sikre korrekt innretning av de to samvirkende deler. Mellomlegg blir så innsatt i filmhulrommet gjennom den bakre åpning av dette hulrom som når det hele er montert, normalt blir lukket av det bakre deksel 40. Mellomleggene er nøyaktig maskinert til en på forhånd bestemt bredde som tilsvarer den på forhånd bestemte bredde av væskefilmhulrommet. Mellomleggene plasseres rundt hulrommet slik at man får en ensartet åpning mellom den bevegelige understøttelse og huset, der dempefluidet skal befinne seg. Man skal merke seg at den bakre pakning 50 for hulrommet ligger utenfor selve rommet for at det skal bli fritt innløp til dette i en ønsket dybde som er tilstrekkelig til å sikre at den på forhånd bestemte geometri for hulrommet fremkommer under monteringen.

Med hulrommets geometri fastlagt på denne måte blir boltringen 22 som er tilknyttet den bevegelige lagerunderstøt-telse ved hjelp av bøyelige fjærer, styrt på plass på boltflensen i lagerhuset ved hjelp av pinner 27 og boltringen sikres på plass ved hjelp av bolter 26. Deretter monteres selve lagret i den bevegelige lagerunderstøttelse og settes på plass ved at frontdekslet 41 skrus fast på den bevegelige lagerunderstøttelse. Som et alternativ kan en blindring som tilsvarer lagergeometrien, innsettes i den bevegelige lager-understøttelse i stedet for selve lagret under den første del av monteringen.

Med mellomleggene på plass og det bakre deksel 40 fjernet blir lagret så ført over rotorakselen som på forhånd er sentrert i maskinrammen og lagerhuset plasseres i sporet eller fordypningen som er utformet i maskinens endevegg. Det hele blir så justert i forhold til akselens senterlinje for nøyaktig plassering av filmhulrom og dermed av bøyefjærene. Med det hele sentrert på denne måte styres lagerhuset på plass på endeveggen ved hjelp av pinner 17. Lagerhuset er nu riktig plassert -i forhold til endeveggen, og de forskjellige lagerkomponenter står riktig i forhold til akselen.

Deretter åpnes lagret og mellomleggene fjernes fra anordningen. Den bakre pakning 50 blir så satt på plass, og det bakre deksel 40 skrudd fast på lagret, slik at hulrommet for fluidumfilmen lukkes og tettes. Sluttelig monteres det hele i maskinen ved styring på pinnene og fastskruing av huset på endeveggen og oljesystemet koples til. Hvis blinddeler er blitt benyttet under den første oppstilling av komponentene blir disse fjernet ved den endelige montering og erstattet med rotorlagret.

Selv om det her er beskrevet en utførelsesform skal , det pekes på at det vern dette gir ikke er begrenset til denne, og patentet omfatter enhver modifikasjon eller for-andring som kan falle innenfor området av følgende krav.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til montering av et fleksibelt, dempet lager for understøttelse av en aksel i en roterende maskin, hvor en bevegelig lagerunderstøttelse anbringes i en tilpasset åpning ved et lagerhus, slik at ddbmellom dette og lagerunderstøttelsen fremkommer et filmhulrom hvor den bevegelige lagerunderstøttelse henges opp fjærende i lagerhuset,

   hvor akselens (11) lagerorganer (31) anbringes i lagerunder-støttelsen, og hvor sentrering av lagerunderstøttelsen i lagerhusets åpning skjer ved hjelp av mellomlegg, karakterisert ved at feste av lagerunderstøttelsen (21) i lagerhuset (15) skjer ved hjelp av sentreringspinner (27),

   at monteringen av lagerhuset i en stasjonær ramme (12) skjer ved hjelp av pinner (17), hvoretter den samlede, bevegelige lagerunderstøttelse og lagerhuset fjernes fra maskinrammen, mellomlegget fjernes fra væskefilmhulrommet som deretter lukkes, og at lagerhuset festes igjen til den stasjonære ramme ved hjelp av pinnene (17) og festebolter (16) .