DE102020211758A1 - Bearing device for a turbomachine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung (10) für eine Strömungsmaschine, insbesondere zur Aufnahme wenigstens eines Wälzlagers zur Lagerung eines Rotors, wobei die Lagereinrichtung (1, 10) einen Montagebereich (2, 12) und eine Lageraufnahme (4, 14) aufweist, die durch einen Übergangsbereich (6, 16) miteinander verbunden sind. Der der Montagebereich (12) weist eine Vielzahl von Befestigungsöffnung (13) zum Befestigen der Lagereinrichtung (10) auf.The invention relates to a bearing device (10) for a turbomachine, in particular for accommodating at least one roller bearing for supporting a rotor, the bearing device (1, 10) having an assembly area (2, 12) and a bearing mount (4, 14) which a transition region (6, 16) are connected to one another. The assembly area (12) has a large number of fastening openings (13) for fastening the bearing device (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung für eine Strömungsmaschine, insbesondere zur Aufnahme wenigstens eines Wälzlagers zur Lagerung eines Rotors, wobei die Lagereinrichtung einen Montagebereich und eine ringförmige Lageraufnahme aufweist, die durch einen Übergangsbereich miteinander verbunden sind.The invention relates to a bearing device for a turbomachine, in particular for accommodating at least one roller bearing for supporting a rotor, the bearing device having a mounting area and an annular bearing mount which are connected to one another by a transition area.
Lager von Strömungsmaschinen werden oft von sogenannten Lagerkäfigen (engl. squirrel cages) gehalten, bei welchen der Montageflansch über Federstäbe mit der Lageraufnahme verbunden ist. An der Lageraufnahme ist direkt oder indirekt beispielsweise ein Kugel- oder Rollenlager befestigt. Die Federstäbe, welche den Übergangsbereich zwischen dem Montageflansch und der Lageraufnahme bilden, sind dabei entsprechend den auftretenden Lastfällen dimensioniert und ausgestaltet. Dabei muss der Übergangsbereich insbesondere einen Versatz zwischen Montageflansch und Lageraufnahme in radialer Richtung sowie ein Verkippen der Lageraufnahme gegenüber der Achse verhindern. Die Steifigkeit des Übergangsbereichs wird bei einem Lagerkäfig vor allem durch die Anzahl, die Querschnitte und die Länge der Federstäbe bestimmt, wobei die Länge der Federstäbe maßgeblich die Steifigkeit beeinflusst. Über die Geometrie der Stäbe (rund oder eckig) hängen die radiale Verschiebung und die Verkippung voneinander ab. Hohe Lasten führen dabei zu Spannungsspitzen an den Übergängen der Stäbe zur Lageraufnahme bzw. zum Montageflansch. Entsprechend schränkt ein solches Design bei hoher Last auch die minimale Gesamtlänge des Lagerkäfigs und damit auch der Lagereinrichtung ein. Da die Länge des Übergangsbereichs lokal die Länge des Triebwerks definiert, ermöglicht eine Verkürzung des Übergangsbereichs eine Verkürzung der gesamten Strömungsmaschine und damit eine große Gewichtseinsparung.Bearings of turbomachines are often held by so-called squirrel cages, in which the mounting flange is connected to the bearing mount via spring bars. A ball or roller bearing, for example, is attached directly or indirectly to the bearing mount. The spring rods, which form the transition area between the mounting flange and the bearing mount, are dimensioned and designed according to the load cases that occur. The transition area must in particular prevent an offset between the mounting flange and the bearing mount in the radial direction and a tilting of the bearing mount relative to the axis. In the case of a bearing cage, the stiffness of the transition area is primarily determined by the number, the cross-sections and the length of the spring bars, with the length of the spring bars decisively influencing the stiffness. The radial displacement and tilting depend on each other via the geometry of the rods (round or square). High loads lead to stress peaks at the transitions between the rods and the bearing mount or the mounting flange. Accordingly, such a design also restricts the minimum overall length of the bearing cage and thus also of the bearing device when there is a high load. Since the length of the transition area locally defines the length of the engine, a shortening of the transition area allows the entire turbomachine to be shortened and thus a large weight saving.
Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lagereinrichtung für eine Strömungsmaschine vorzuschlagen. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre des unabhängigen Anspruchs erreicht. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Proceeding from this, it is an object of the present invention to propose an improved bearing device for a turbomachine. According to the invention, this is achieved by the teaching of the independent claim. Advantageous developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Lagereinrichtung für eine Strömungsmaschine vorgeschlagen, welche insbesondere zur Aufnahme wenigstens eines Wälzlagers zur Lagerung eines Rotors der Strömungsmaschine dient. Die Lagereinrichtung weist einen Montagebereich und eine Lageraufnahme auf, die durch einen Übergangsbereich miteinander verbunden sind. Dabei weist der Montagebereich eine Mehrzahl von Montageabschnitten mit wenigstens einer Befestigungsöffnung zum Befestigen der Lagereinrichtung auf.In order to solve the problem, a bearing device for a turbomachine is proposed, which serves in particular to accommodate at least one roller bearing for supporting a rotor of the turbomachine. The bearing device has an assembly area and a bearing mount, which are connected to one another by a transition area. In this case, the assembly area has a plurality of assembly sections with at least one fastening opening for fastening the bearing device.
Der Montagebereich der Lagereinrichtung weist eine Mehrzahl von Montageabschnitten auf, mittels welchen die Lagereinrichtung an bzw. in der Strömungsmaschine befestigt wird, um den Rotor der Strömungsmaschine in der Strömungsmaschine zu lagern. Insbesondere sind die Montageabschnitte im Montagebereich unverbunden und somit im Vergleich zu einem ringförmigen Montageflansch nachgiebig ausgebildet. Auf diese Weise kann durch eine geeignete Ausgestaltung der Montageabschnitte die Steifigkeit der Lagereinrichtung im Montagebereich eingestellt werden, wohingegen die hohe Steifigkeit einer üblichen Gestaltung mit einem insbesondere einteiligen Flanschring im Montagebereich kaum bzw. nur geringfügig beeinflussbar ist. Ist der Montagebereich aus einer Mehrzahl von Montageabschnitten aufgebaut, übernimmt das Gehäuse der Strömungsmaschine die feste Positionierung des Montagebereichs und damit der Lagereinrichtung in der Strömungsmaschine. Dadurch, dass jeder Montageabschnitt wenigstens eine Befestigungsöffnung zum Befestigen der Lagereinrichtung aufweist, ist jeder Montageabschnitt durch Befestigungsmittel an der Strömungsmaschine befestigbar, um Haltekräfte, die aus der Lagerung des Rotors resultieren, in/ auf das Gehäuse der Strömungsmaschine zu übertragen. Als Befestigungsmittel dienen beispielsweise Schraubenbolzen und daran angeordnete Schraubenmuttern.The mounting area of the bearing device has a plurality of mounting sections, by means of which the bearing device is fastened on or in the turbomachine in order to mount the rotor of the turbomachine in the turbomachine. In particular, the assembly sections are not connected in the assembly area and are therefore designed to be flexible compared to an annular assembly flange. In this way, the rigidity of the bearing device in the assembly area can be adjusted by suitably designing the assembly sections, whereas the high rigidity of a conventional design with a particularly one-piece flange ring in the assembly area can hardly or only slightly be influenced. If the assembly area is made up of a plurality of assembly sections, the housing of the turbomachine assumes the fixed positioning of the assembly area and thus of the bearing device in the turbomachine. Because each assembly section has at least one fastening opening for fastening the bearing device, each assembly section can be fastened to the turbomachine by fastening means in order to transfer holding forces resulting from the bearing of the rotor into/onto the housing of the turbomachine. Screw bolts and screw nuts arranged thereon, for example, serve as fastening means.
Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht nicht nur eine Gewichtsreduktion der Lagereinrichtung, zusätzlich kann diese auch kürzer ausgebildet sein, da die vorgeschlagene Gestaltung des Montagebereichs zu einer verbesserten Einstellbarkeit der Steifigkeit der Lagereinrichtung führt. Insbesondere kann in Verbindung mit der Gestaltung des Übergangsbereichs eine definierte Steifigkeit und Auslenkbarkeit der Lagereinrichtung in Verbindung mit einer geringen Kippneigung zur Optimierung der Länge des Übergangsbereichs erreicht werden, wodurch insbesondere auch eine Verkürzung des Triebwerks möglich ist.The proposed solution not only enables the weight of the bearing device to be reduced, it can also be made shorter, since the proposed design of the assembly area leads to improved adjustability of the rigidity of the bearing device. In particular, in connection with the design of the transition area, a defined rigidity and deflectability of the bearing device can be achieved in connection with a low tendency to tilt to optimize the length of the transition area, which in particular also makes it possible to shorten the engine.
Der Übergangsbereich ist insbesondere rotationssymmetrisch ausgebildet. Dabei weist der Übergangsbereich in alle Richtungen radial zur Rotationsachse im Wesentlichen gleiche mechanische Eigenschaften insbesondere bezüglich der Steifigkeit und der Verlagerbarkeit der Lageraufnahme auf.The transition area is in particular designed to be rotationally symmetrical. The transition region has essentially the same mechanical properties in all directions radially to the axis of rotation, in particular with regard to the rigidity and the displaceability of the bearing mount.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung sind die Befestigungsöffnungen parallel zur Rotationsachse der Strömungsmaschine ausgerichtet und auf einem koaxial um die Rotationsachse verlaufenden Kreis angeordnet, und/ oder gleichmäßig in Umfangsrichtung der Lagereinrichtung verteilt angeordnet. Eine entsprechende Anordnung, Verteilung und Ausrichtung der Befestigungsöffnungen ermöglicht eine geeignete und ausreichende, insbesondere auch gleichmäßige Kraftübertragung von der Lagereinrichtung auf die Strömungsmaschine bzw. deren tragenden Bauteile.In one embodiment of the bearing device, the fastening openings are aligned parallel to the axis of rotation of the turbomachine and are arranged on a circle running coaxially around the axis of rotation, and/or distributed uniformly in the circumferential direction of the bearing device arranged. A corresponding arrangement, distribution and orientation of the fastening openings enables a suitable and sufficient, in particular also uniform, force transmission from the bearing device to the turbomachine or its supporting components.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung werden die Montageabschnitte von insbesondere radial verlaufenden Stäben gebildet. Die Stäbe bilden auf deren einen axialen Seite die Anlagefläche der Lagereinrichtung an einem tragenden Bauteil der Strömungsmaschine aus, an welchem die Lagereinrichtung befestigt ist und auf welches die Lagereinrichtung die Lagerkräfte von der Lageraufnahme auf die Strömungsmaschine überträgt. Zum Herstellen eines geeigneten Kontakts zum Übertragen der Lagerkräfte sind die Kontaktflächen der Montageabschnitte beispielsweise plan ausgeführt und liegen in einer senkrecht zur Rotationsachse des Rotors angeordneten Ebene. Die an den Montageabschnitten angeordneten Befestigungsöffnungen sind insbesondere vom Übergangsbereich radial nach außen versetzt ausgebildet, weshalb die Montageabschnitte und insbesondere die der Kontaktfläche gegenüberliegende Seite der Montageabschnitte eine zum Anordnen von Befestigungsmitteln geeignete Gestaltung aufweist. Bei einer Ausführung der Montageabschnitte in Form von sich mit im Wesentlichen gleichem Querschnitt radial erstreckenden Stäben entfernen sich diese entlang ihrer Erstreckung voneinander, und sind insbesondere auch zueinander nachgiebig ausgebildet. Eine solche Gestaltung ermöglicht ein Einstellen der Steifigkeit der Lagereinrichtung bzw. von deren Anbindung an die Strömungsmaschine insbesondere auch abhängig vom radialen Abstand der Befestigungsmittel von der Rotationsachse.In one embodiment of the bearing device, the assembly sections are formed by rods that run in particular radially. On one axial side, the rods form the contact surface of the bearing device on a supporting component of the turbomachine, to which the bearing device is attached and to which the bearing device transmits the bearing forces from the bearing mount to the turbomachine. In order to produce a suitable contact for transmitting the bearing forces, the contact surfaces of the assembly sections are, for example, planar and lie in a plane arranged perpendicularly to the axis of rotation of the rotor. The fastening openings arranged on the mounting sections are in particular offset radially outwards from the transition region, which is why the mounting sections and in particular the side of the mounting sections opposite the contact surface have a design suitable for arranging fastening means. In the case of an embodiment of the assembly sections in the form of rods which extend radially with essentially the same cross section, these move away from one another along their extension and are in particular also designed to be flexible with respect to one another. Such a design enables the rigidity of the bearing device or its connection to the turbomachine to be adjusted, in particular also as a function of the radial distance between the fastening means and the axis of rotation.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung ist wenigstens ein Abschnitt des Übergangsbereichs als hohlzylinderförmige Wandung ausgebildet. Die Struktur der Wandung kann dabei geschlossen ausgebildet sein, oder eine oder mehrere Aussparungen aufweisen. Die Wandung kann ferner wenigstens zwei verschiedene Wanddicken aufweisen. Ein hohlzylinderförmiger Wandungsabschnitt kann mit einer hohen strukturellen Festigkeit ausgebildet sein, welche einem Verkippen der Lageraufnahme gegenüber dem Montagebereich entgegenwirkt. Axiale Bewegungen zwischen der Lageraufnahme und dem Montagebereich werden bei einer geeigneten Struktur der Wandung in geringem Umfang zugelassen, womit der Übergangsbereich mit einer gewissen Elastizität in axialer Richtung ausgebildet sein kann. Die Bezeichnung „hohlzylinderförmig“ schließt im Rahmen der Erfindung auch Ausführungen der Wandung bzw. von Wandungsabschnitten ein, welche keine exakte Hohlzylinderform aufweisen, wie beispielsweise nicht exakt rotationssymmetrische Gestaltungen, oder Wandungen mit variierenden Wandstärken oder beispielsweise auch Wandungen, deren Querschnitt sich in wenigstens einem Bereich verjüngt oder vergrößert und daher insbesondere abschnittsweise hohlkegelförmig, bauchig oder dergleichen ausgebildet sind.In one embodiment of the bearing device, at least one section of the transition area is designed as a hollow-cylindrical wall. The structure of the wall can be closed or have one or more recesses. The wall can also have at least two different wall thicknesses. A hollow-cylindrical wall section can be designed with a high structural strength, which counteracts tilting of the bearing mount relative to the mounting area. With a suitable structure of the wall, axial movements between the bearing seat and the assembly area are permitted to a small extent, with the result that the transition area can be designed with a certain elasticity in the axial direction. In the context of the invention, the term "hollow-cylindrical" also includes designs of the wall or wall sections that do not have an exact hollow cylindrical shape, such as designs that are not exactly rotationally symmetrical, or walls with varying wall thicknesses or, for example, walls whose cross-section varies in at least one area are tapered or enlarged and therefore, in particular in sections, are in the form of a hollow cone, bulbous or the like.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung weist der Übergangsbereich wenigstens abschnittsweise Verbindungsstäbe auf. Solche Verbindungsstäbe sind wenigstens teilweise axial ausgerichtet und können unmittelbar mit den Montageabschnitten verbunden sein und/ oder mit der Lageraufnahme verbunden ausgebildet sein. Die Steifigkeitseigenschaften zur Übertragung der Lagerkräfte auf den Montageabschnitt des Verbindungsstäbe aufweisenden Abschnitts hängen dabei insbesondere von der Anordnung, Zahl und Geometrie (z. B. Querschnitt, Länge und Anbindung an anschließende Bereiche) der Verbindungsstäbe ab.In one embodiment of the bearing device, the transition area has connecting rods at least in sections. Such connecting rods are at least partially axially aligned and can be connected directly to the mounting sections and/or be connected to the bearing mount. The rigidity properties for transmitting the bearing forces to the assembly section of the section having connecting rods depend in particular on the arrangement, number and geometry (eg cross section, length and connection to adjoining areas) of the connecting rods.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung weist der Übergangsbereich eine Mehrzahl von mit der Lageraufnahme verbundenen Verbindungsstäben auf. Bei dieser Ausführung schließen unmittelbar an die Lageraufnahme Verbindungsstäbe an. Insbesondere können diese Verbindungsstäbe axial ausgerichtet oder beispielsweise gegenüber der axialen Ausrichtung geneigt angeordnet sein. Beispielsweise können die Verbindungsstäbe auch eine Krümmung aufweisen und insbesondere auch gewunden um die Rotationsachse der Strömungsmaschine herum verlaufen, insbesondere unter Ausbildung einer hohlzylinderförmigen Struktur.In one embodiment of the bearing device, the transition area has a plurality of connecting rods connected to the bearing receptacle. In this design, connecting rods are directly connected to the bearing mount. In particular, these connecting rods can be aligned axially or, for example, arranged inclined with respect to the axial alignment. For example, the connecting rods can also have a curvature and, in particular, also run wound around the axis of rotation of the turbomachine, in particular forming a hollow-cylindrical structure.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung ist wenigstens ein Montageabschnitt mit wenigstens einem Verbindungsstab verbunden. Entsprechend ist es möglich, dass ein Montageabschnitt mit einer Seite eines Verbindungsstabs verbunden ist, der an dessen gegenüberliegenden Seite direkt an die Lageraufnahme anschließt. Entsprechend ist es auch möglich, dass zwei oder mehr Montageabschnitte mit einem Verbindungsstab verbunden sind, der unmittelbar an die Lageraufnahme angebunden ist. Oder zwei oder mehr Verbindungsstäbe können mit einem Montageabschnitt verbunden sein, um die Lagerkräfte von der Lageraufnahme über den Übergangsbereich in den Montagebereich und schließlich in insbesondere tragende Bauteile der Strömungsmaschine zu führen. Relevant für die Steifigkeits- und Kraftübertragungseigenschaften des Übergangsbereichs sind auch dabei insbesondere die Anordnung, Zahl und Geometrie (z. B. Querschnitt, Länge und Anbindung an anschließende Bereiche) der Verbindungsstäbe.In one embodiment of the bearing device, at least one mounting section is connected to at least one connecting rod. Accordingly, it is possible for a mounting section to be connected to one side of a connecting rod, which is directly connected to the bearing mount on its opposite side. Correspondingly, it is also possible for two or more assembly sections to be connected with a connecting rod which is connected directly to the bearing mount. Or two or more connecting rods can be connected to an assembly section in order to conduct the bearing forces from the bearing mount via the transition area into the assembly area and finally in particular to load-bearing components of the turbomachine. The arrangement, number and geometry (e.g. cross-section, length and connection to adjoining areas) of the connecting rods are also relevant for the stiffness and force transmission properties of the transition area.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung weist wenigstens ein Montageabschnitt und/ oder wenigstens ein Verbindungsstab entlang seiner Erstreckung unterschiedliche Querschnitte auf. Die Steifigkeits- und damit auch die Kraftübertragungseigenschaften der Verbindungsstäbe wird wesentlich durch deren jeweiligen Querschnitt und damit Biegemoment beeinflusst. Durch unterschiedliche Querschnitte entlang der Erstreckung der Lagerstäbe zwischen Lageraufnahme und Montagebereich können abhängig von der Anordnung der verschiedenen Querschnitte unterschiedliche Steifigkeits- und Kraftübertragungseigenschaften entlang eines Montageabschnitts und/ oder entlang eines Verbindungsstabs und damit entlang der axialen Länge des Übergangsbereichs eingestellt werden.In one embodiment of the bearing device, at least one mounting section and/or at least one connecting rod along it Extension on different cross sections. The rigidity and thus also the power transmission properties of the connecting rods are significantly influenced by their respective cross section and thus the bending moment. Depending on the arrangement of the different cross sections, different rigidity and force transmission properties can be set along a mounting section and/or along a connecting rod and thus along the axial length of the transition area by means of different cross sections along the extension of the bearing rods between the bearing mount and the mounting area.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung sind wenigstens zwei Verbindungsstäbe unmittelbar miteinander verbunden und/ oder sind wenigstens zwei Verbindungsstäbe über eine zwischen den Verbindungsstäben angeordnete Verbindungsbrücke miteinander verbunden. Eine Verbindung zwischen wenigstens zwei Verbindungsstäben führt zu einem veränderten Querschnitt und damit Biegemoment im Bereich der Verbindung und resultiert entsprechend in einer Versteifung des Übergangsbereichs in den jeweiligen Abschnitt. Damit können durch eine Verbindung zwischen wenigstens zwei Verbindungsstäben die Steifigkeitseigenschaften des Übergangsbereichs in bestimmten Bereichen/ Abschnitten definiert erhöht werden.In one embodiment of the bearing device, at least two connecting rods are connected directly to one another and/or at least two connecting rods are connected to one another via a connecting bridge arranged between the connecting rods. A connection between at least two connecting rods leads to a changed cross section and thus to a bending moment in the area of the connection and correspondingly results in a stiffening of the transition area in the respective section. In this way, the rigidity properties of the transition area can be increased in a defined manner in certain areas/sections by a connection between at least two connecting rods.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung weist der Übergangsbereich wenigstens einen geschlossenen Ring auf. Ein geschlossener Ring kann in Umfangsrichtung hohe Kräfte aufnehmen. Im Bereich eines geschlossenen Rings weist der Umfangsbereich daher eine insbesondere in Umfangsrichtung hohe Steifigkeit auf. Ein geschlossener Ring unterbricht die Bewegungsfreiheit zwischen an einen geschlossenen Ring anschließenden Verbindungsstäben. In one embodiment of the bearing device, the transition area has at least one closed ring. A closed ring can absorb high forces in the circumferential direction. In the area of a closed ring, the peripheral area therefore has high rigidity, particularly in the peripheral direction. A closed ring interrupts the freedom of movement between connecting rods adjacent to a closed ring.
Insbesondere in Umfangsrichtung kann durch variierende Wanddicken oder Aussparungen im geschlossenen Ring eine gewisse Nachgiebigkeit eingestellt werden.A certain resilience can be adjusted in the circumferential direction in particular by varying wall thicknesses or recesses in the closed ring.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung weist wenigstens ein Montageabschnitt und/ oder wenigstens ein Verbindungsstab wenigstens eine Aussparung und/ oder wenigstens eine Einschnürung und/ oder wenigstens eine Verdickung auf. Wie bereits ausgeführt, werden die Steifigkeits- und damit auch die Kraftübertragungseigenschaften der Verbindungsstäbe wesentlich durch deren jeweiligen Querschnitt und Biegemoment beeinflusst. Durch wenigstens eine Aussparung und/ oder wenigstens eine Einschnürung und/ oder wenigstens eine Verdickung und den hiermit verbundenen unterschiedlichen Querschnitten kann abhängig von der Geometrie und Anordnung der Aussparung und/ oder Einschnürung und/ oder Verdickung eine Gewichts- und Steifigkeitsoptimierung des Übergangsbereichs erfolgen.In one embodiment of the bearing device, at least one assembly section and/or at least one connecting rod has at least one recess and/or at least one constriction and/or at least one thickened area. As already explained, the rigidity and thus also the power transmission properties of the connecting rods are significantly influenced by their respective cross section and bending moment. Depending on the geometry and arrangement of the recess and/or constriction and/or thickening, the weight and rigidity of the transition area can be optimized by at least one recess and/or at least one constriction and/or at least one thickening and the different cross sections connected therewith.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung ist die Lageraufnahme an der äußeren Umfangsfläche zum Ausbilden eines Squeeze-Films ausgebildet. Ein solcher Squeeze-Film wird üblicherweise von einem Schmiermittelfilm gebildet, der zum Dämpfen einer Lagerung dient. Dabei werden insbesondere Schwingungen der in der Lageraufnahme gelagerten Rotorwelle gedämpft. Ferner dient der Squeeze-Film dabei auch zur Schmierung und Kühlung der Lagerstelle. Der wenigstens eine Abschnitt am äußeren Umfang der Lageraufnahme weist dabei insbesondere umlaufend eine zum Ausbilden eines Squeeze-Films geeignete Oberflächengüte auf.In one embodiment of the bearing device, the bearing seat is designed on the outer peripheral surface to form a squeeze film. Such a squeeze film is usually formed by a film of lubricant that is used to dampen a bearing. In particular, vibrations of the rotor shaft mounted in the bearing mount are damped. Furthermore, the squeeze film also serves to lubricate and cool the bearing point. The at least one section on the outer circumference of the bearing mount has a surface quality that is suitable for forming a squeeze film, in particular circumferentially.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung ist im Übergangsbereich und insbesondere in wenigstens einem Verbindungsstab wenigstens ein Schmiermittelkanal zum Versorgen des Squeeze-Films mit Schmiermittel angeordnet. Durch einen solchen Schmiermittelkanal wird Schmiermittel von einer Schmiermittelversorgungseinrichtung durch den Übergangsbereich zum Ausbilden des Schmiermittelfilms geführt. Insbesondere öffnet sich der Schmiermittelkanal an wenigstens einer Position am äußeren Umfang der Lageraufnahme. Insbesondere ist es auch möglich, dass der Schmiermittelkanal mehrere Verzweigungen und/ oder Öffnungen aufweist, die insbesondere um den Umfang der Lageraufnahme verteilt angeordnet sind. Dabei kann der wenigstens eine Schmiermittelkanal wenigstens zum Teil auch durch wenigstens einen Montageabschnitt verlaufen.In one embodiment of the bearing device, at least one lubricant channel for supplying the squeeze film with lubricant is arranged in the transition area and in particular in at least one connecting rod. Lubricant from a lubricant supply device is conducted through such a lubricant channel through the transition area for forming the lubricant film. In particular, the lubricant channel opens at at least one position on the outer circumference of the bearing seat. In particular, it is also possible for the lubricant channel to have a number of branches and/or openings, which are distributed around the circumference of the bearing mount. The at least one lubricant channel can also run at least partially through at least one assembly section.
Bei einer Ausführungsform der Lagereinrichtung ist diese mit einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt. Zu den generativen Fertigungsverfahren gehören beispielsweise das Lasersintern, das Selective Laser Sintering (SLS), das Elektronenstrahl sintern, das Electron Beam Melting (EBM), das Selective Laser Melting (SLM) oder das 3D-Printing usw. Dabei wird der hinzuzufügende oder aufzutragende Werkstoff in Pulverform verarbeitet, beispielsweise als Pulver aus Metall oder einer Metalllegierung. Das Pulver wird hierbei insbesondere schichtweise auf ein Substrat aufgetragen. Anschließend wird die Pulverschicht in einem Bauteilbereich zum Ausbilden des Bauteils mithilfe einer Energiestrahlung verfestigt, wie beispielsweise mittels einem Laserstrahl und/ oder einem Elektronenstrahl. Anschließend wird die nächste Pulverschicht aufgetragen und wiederum mittels Energiestrahlung selektiv bis zu Fertigstellung des Bauteils, hier der Lagereinrichtung, verfestigt. Mittels des generativen Fertigungsverfahrens kann dabei auch wenigstens ein Schmiermittelkanal zum Versorgen des Squeeze-Films mit Schmiermittel ausgebildet werden.In one embodiment of the bearing device, it is manufactured using an additive manufacturing process. Additive manufacturing processes include, for example, laser sintering, selective laser sintering (SLS), electron beam sintering, electron beam melting (EBM), selective laser melting (SLM) or 3D printing, etc. The material to be added or applied is thereby defined processed in powder form, for example as a metal or metal alloy powder. In this case, the powder is applied in particular in layers to a substrate. Subsequently, the powder layer is solidified in a component area for forming the component using energy radiation, such as a laser beam and/or an electron beam. The next layer of powder is then applied and again selectively solidified by means of energy radiation until the component, in this case the storage facility, is completed. At least one lubricant channel for supplying the squeeze film with lubricant can also be formed by means of the generative manufacturing process.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt
-
1 eine dreidimensionale Darstellung einer im Stand der Technik bekannten Lagereinrichtung; -
2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Lagereinrichtung; -
3 eine beispielhafte erfindungsgemäße Lagereinrichtung in einer Vorderansicht und einer Draufsicht; und -
4 eine weitere beispielhafte erfindungsgemäße Lagereinrichtung in einer Vorderansicht und einer Draufsicht.
-
1 a three-dimensional representation of a storage device known in the prior art; -
2 a schematic representation of an exemplary storage facility; -
3 an exemplary storage device according to the invention in a front view and a plan view; and -
4 a further exemplary storage device according to the invention in a front view and a top view.
Der Übergangsbereich 12 der Lagereinrichtung 10 wird von Verbindungsstäben 17 gebildet, welche an ihrer einen Seite mit der Lageraufnahme 14 und an ihrer anderen Seite jeweils mit einem Montageabschnitt 15 verbunden sind. Die Verbindungsstäbe verlaufen dabei in axialer Richtung von der Lageraufnahme zum Montagebereich 12, so dass der Übergangsbereich 16 hohlzylinderförmig ausgebildet ist. Die Verbindungsstäbe 17 der beispielhaften Ausführung weisen genauso wie die Montageabschnitte 15 entlang ihrer Erstreckung gleichbleibende Querschnitte auf.The
Die Umfangsfläche 14a der Lageraufnahme 14 ist so gestaltet, dass darauf ein Squeeze-Film ausbildbar ist. Die Umfangsfläche 14a weist dabei eine Oberflächengüte auf, die insbesondere zum Ausbilden eines Squeeze-Films geeignet ist. Zum Versorgen des Squeeze-Films mit Schmiermittel ist im Übergangsbereich 16 wenigstens ein Schmiermittelkanal 18 angeordnet. Der Schmiermittelkanal 18 verläuft dabei etwa von der Stirnseite eines Montageabschnitts 15 durch einen Verbindungsstab 17 und mündet in der Umfangsfläche 14a der Lageraufnahme 14. Ein durch den Schmiermittelkanal 18 geführtes Schmiermittel dient zum Ausbilden eines Squeeze-Films an der äußeren Umfangsfläche 14a der Lageraufnahme 14. Die Lagereinrichtung 10 kann beispielsweise mit einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt sein. Mit diesem Verfahren kann eine Lagereinrichtung 10 mit axial angeordneten Verbindungsstäben 17 hergestellt werden, was beispielsweise mittels eines spanabhebenden Verfahrens aufgrund der großen zu entfernenden Werkstoffvolumina eine aufwändige Bearbeitung erfordert. Zudem kann mit einem generativen Verfahren unmittelbar bei der Herstellung eines Verbindungsstabs 17 ein Schmiermittelkanal 18 ausgebildet werden.The
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Lagereinrichtungstorage facility
- 22
- Montageflanschmounting flange
- 44
- Lageraufnahmestock pick-up
- 4a4a
- innerer Umfang der Lageraufnahmeinner circumference of the bearing mount
- 4b4b
- äußerer Umfang der Lageraufnahmeouter circumference of the bearing mount
- 66
- Übergangsbereichtransition area
- 6a6a
- Federstabspring bar
- 1010
- Lagereinrichtungstorage facility
- 1212
- Montagebereichassembly area
- 1313
- Befestigungsöffnungmounting hole
- 1414
- Lageraufnahmestock pick-up
- 14a14a
- äußere Umfangsflächeouter peripheral surface
- 1515
- Montageabschnittassembly section
- 1616
- Übergangsbereichtransition area
- 16a16a
- geschlossener Ringclosed ring
- 16b16b
- Verdickungthickening
- 16c16c
- Verbindungsbrückeconnecting bridge
- 16d16d
- Einschnürungconstriction
- 1717
- Verbindungsstabconnecting rod
- 1818
- Schmiermittelkanallubricant channel
- 1919
- Aussparung recess
- AA
- Rotationsachseaxis of rotation
- F1F1
- Kraftpower
- KK
- Kreiscircle
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020211758.6A DE102020211758A1 (en) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | Bearing device for a turbomachine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020211758.6A DE102020211758A1 (en) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | Bearing device for a turbomachine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020211758A1 true DE102020211758A1 (en) | 2022-03-24 |
Family
ID=80473685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020211758.6A Withdrawn DE102020211758A1 (en) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | Bearing device for a turbomachine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020211758A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100027930A1 (en) | 2008-07-31 | 2010-02-04 | General Electric Company | Nested bearing cages |
-
2020
- 2020-09-21 DE DE102020211758.6A patent/DE102020211758A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20100027930A1 (en) | 2008-07-31 | 2010-02-04 | General Electric Company | Nested bearing cages |
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