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DE19508386A1 - Hydrostatische Lagerhalterung - Google Patents

Hydrostatische Lagerhalterung

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Publication number
DE19508386A1
DE19508386A1 DE19508386A DE19508386A DE19508386A1 DE 19508386 A1 DE19508386 A1 DE 19508386A1 DE 19508386 A DE19508386 A DE 19508386A DE 19508386 A DE19508386 A DE 19508386A DE 19508386 A1 DE19508386 A1 DE 19508386A1
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DE
Germany
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bearing
pressure
fluid
pocket
under pressure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19508386A
Other languages
English (en)
Inventor
John Henry Vohr
Bruce E Gans
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/162Bearing supports
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Halterung für ein Gleitlager in einer Befestigung zur Hal­ terung eines Rotors in einer Turbomaschine und insbesondere bezieht sie sich auf eine hydrostatische Lagerhalterung zur Herbeiführung hoher statischer Steifigkeit zum präzisen An­ ordnen des Lagers in der Befestigung, während gleichzeitig eine kleine dynamische Steifigkeit zum optimalen Dämpfen von Rotorschwingungen herbeigeführt wird.
In Turbomaschinen führt die Suche nach einem erhöh­ ten Wirkungsgrad häufig zu Rotorkonstruktionen, die recht "flexibel" sind, d. h. die Rotoren sind entweder schlank oder haben eine relativ lange Spanne zwischen den den Rotor halternden Lagern oder beides. Diese flexiblen Rotoren ha­ ben die Tendenz, Eigenfrequenzen aufzuweisen, die leicht gedämpft sind, was zu übermäßig großen Schwingungsamplitu­ den führt, wenn der Rotor nahe kritischen Drehzahlen arbei­ tet. Weiterhin haben flexible Rotoren die Tendenz, empfind­ licher gegenüber Wirbelinstabilität zu sein, die entweder durch Lagerölfilmkräfte oder aerodynamische Kräfte hervor­ gerufen werden.
Der Dämpfungsfaktor, der den Eigenfrequenzen von flexiblen Wellen zugeordnet sind, kann stark verbessert werden, wenn die dynamische Steifigkeit der die Welle hal­ ternden Elemente verkleinert werden kann, während ein hoher Dämpfungs-Koeffizient in den Lagerhalterungen beibehalten wird. Die Herbeiführung einer weichen Halterung für Gleitlager in Turbomaschinen ist ein sehr wirksames Mittel zum Vergrößern der Dämpfung, die für Rotorschwingungen aus­ gebildet wird, und auch ein sehr wirksames Mittel zum Sta­ bilisieren des Rotors gegen selbst-erregte Wirbel, die durch Lagerfilmkräfte oder aerodynamische Kräfte erzeugt werden. Weiche Halterungen für Lager können auch das "Geräusch" stark verkleinern, das von Rotorschwingungen auf die Rotorhalterungsbasis übertragen wird. Es ist jedoch ge­ wöhnlich notwendig, eine hohe statische Steifigkeit in La­ gerhalterungselementen aufrechtzuerhalten, um die Welle ge­ nau innerhalb von Wellendichtungen zu positionieren und um die Position von Turbinenschaufeln in ihren Umhüllungen ge­ nau zu steuern. Infolgedessen bestand ein Bedürfnis, ein Halterungssystem für einen Rotor zu entwickeln, das eine hohe statische Steifigkeit, aber eine kleine dynamische Steifigkeit hat. Das heißt, das Halterungssystem sollte einen hohen Widerstand gegen stationäre Verschiebungen der Welle und einen kleinen Widerstand gegen dynamische Schwin­ gungen der Welle ausbilden. Typische Lager, seien sie nun von dem Fluidfilm- oder Rollelementtyp, bilden diesen Hal­ terungstyp nicht aus, da ihre Steifigkeitswerte für stati­ sche und dynamische Bewegungen die gleichen sind. Die ein­ zigen Wellenhalterungssysteme, die der Anmelderin bekannt sind und die eine hohe statische Steifigkeit kombiniert mit einer kleinen dynamischen Steifigkeit haben, sind diejeni­ gen, die durch die Verwendung von magnetischen Lagern er­ halten werden. Magnetische Lager haben jedoch viele Nach­ teile. Sie sind relativ teuer, erfordern komplexe Steue­ rungssysteme und erfordern redundante Unterstützungslager im Falle eines Leistungsausfalles.
Es ist deshalb eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydrostatische Lagerhalterung für einen Ro­ tor zu schaffen, um gleichzeitig für eine große statische und eine kleine dynamische Steifigkeit zu sorgen, und zwar in einer einfachen, robusten Art und Weise, die eine sehr kleine Hardware-Modifikation in existierenden umlaufenden Maschinen erfordert.
Erfindungsgemäß wird eine hydrostatische Lagerhal­ terung geschaffen, die eine sehr kleine dynamische Steifig­ keit (hohe Dämpfung - weiche Halterung) gleichzeitig mit einer hohen statischen Steifigkeit liefert (kleine Dämpfung - harte Halterung). Um dies zu erreichen, enthält die La­ gerhalterung vorzugsweise ein Lager in einem Befestigungs­ ring, der einen Spielraum zwischen dem Lager und dem Befe­ stigungsring bildet und wobei der Befestigungsring eine hy­ drostatische Versorgungstasche aufweist, vorzugsweise an einer 6-Uhr-Position. Vorzugsweise liefert eine Pumpe mit kleiner Strömung und konstanter Verdrängung ein Hochdruck­ fluid, z. B. Öl, an die hydrostatische Versorgungstasche für eine Strömung in den Spielraum zwischen dem Lager und dem Befestigungsring und für eine nachfolgende Strömung zu ei­ nem Abfluß. Die vorliegende Erfindung schafft einen Druck­ schwankungsdämpfer zwischen der Pumpe und der hydrostati­ schen Versorgungstasche, die der hydrostatischen Lagerhal­ terung ermöglicht, gleichzeitig für hohe statische Steifig­ keit (kleine Dämpfung - harte Halterung) zum Anordnen des Lagers und eine kleine dynamische Steifigkeit (hohe Dämp­ fung - weiche Halterung) zu sorgen. Der Druckschwankungs­ dämpfer bildet eine Zeitverzögerung in der Antwort auf eine Änderung in der statischen Kraft, die durch den Rotor auf den Befestigungsring ausgeübt wird, und bildet dadurch eine statische Steifigkeit für den Rotor und hält diese bei durch den tragenden Fluidfilm zwischen dem Befestigungsring und dem Lager, während gleichzeitig das hydrostatische Hal­ terungssystem daran gehindert wird, auf Lagerschwingungen anzusprechen, und bildet dadurch eine kleine dynamische Steifigkeit.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird eine hydrostatische Lagerhalterung für einen Rotor geschaffen, die ein Lager, eine Befestigung für das Lager, die einen Spielraum zwischen der Befestigung und dem Lager ausbildet, eine hydrostatische Versorgungstasche, die von der Befestigung getragen ist, um Fluid unter Druck zu empfangen und das Fluid unter Druck in den Spielraum zu liefern, wodurch ein Fluidfilm zwischen dem Lager und der Befestigung ausgebildet wird, eine Pumpe zum Zuführen von Fluid unter Druck durch eine Fluidversorgungsleitung zu der Tasche und einen Druckschwankungsdämpfer aufweist, der in der Fluidversorgungsleitung zwischen der Pumpe und der Ta­ sche angeordnet ist und dem Fluid ermöglicht, eine Lager­ halterung auszubilden, die gleichzeitig eine kleine dynami­ sche Steifigkeit zum Dämpfen von Rotorschwingungen und eine hohe statische Steifigkeit aufweist zum Anordnen des Lagers relativ zu der Befestigung.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird eine hydrostatische Lagerhalterung für einen Rotor geschaffen, die ein Lager, eine Befestigung für das Lager, die einen Spielraum zwischen der Befestigung und dem Lager ausbildet, eine hydrostatische Versorgungsta­ sche, die zwischen der Befestigung und dem Lager angeordnet ist, um ein Fluid unter Druck aufzunehmen und das Fluid un­ ter Druck in den Spielraum zu liefern, um einen Fluidfilm zwischen dem Lager und der Befestigung auszubilden, eine Pumpe zum Liefern von Fluid unter Druck über eine Versor­ gungsleitung zu der Tasche und eine Einrichtung enthält, die in der Fluidversorgungsleitung zwischen der Pumpe und der Tasche angeordnet ist, um gleichzeitig in der Lagerhal­ terung eine kleine dynamische Steifigkeit zum Dämpfen von Rotorschwingungen und eine hohe statische Steifigkeit auf­ weist zum Anordnen des Lager relativ zu der Befestigung.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht von ei­ ner umlaufenden Turbomaschine, in der das hydrostatische Lagerhalterungssystem gemäß der Erfindung verwendet werden kann,
Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht durch ein Lager und einen Befestigungsring und stellt die hydrostatische Lagerhalterung gemäß der Erfindung dar,
Fig. 3 ist ein Querschnitt im allgemeinen entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 und 5 sind vergrößerte Schnittansichten von zwei Formen eines Druckschwankungsdämpfers gemäß der Erfindung,
Fig. 6 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 und stellt die Anwendung der vorliegenden hydrostatischen La­ gerhalterung auf hydrostatisch gehalterte Kipplagerkissen dar,
Fig. 7 ist ein Querschnitt im allgemeinen entlang der Linie 7-7 in Fig. 6.
In Fig. 1 ist schematisch ein Generator G mit ei­ nem Rotor dargestellt, der an seinen gegenüberliegenden Enden in Lagern B angebracht ist. Bekanntlich treten in je­ der derartigen umlaufenden Maschine, wie beispielsweise ei­ ner Turbine oder einem an der Turbine befestigten Genera­ tor, Rotorschwingungen aus einer Anzahl unterschiedlicher Quellen auf. Die hydrostatische Lagerhaltung gemäß der Er­ findung ist auf Lager für sowohl eine Turbine als auch einen Generator in einer Turbomaschine anwendbar und auch auf andere Maschinen mit umlaufenden Teilen, wo Schwingun­ gen ein Problem darstellen.
In den Fig. 2 und 3 ist eine Befestigung 20, z. B. ein Befestigungsring, für ein Lager 22 dargestellt. Es wird deutlich, daß ein Spielraum 23 zwischen dem Lager 22 und dem Befestigungsring ausgebildet ist, der beispiels­ weise in der Größenordnung von 0,075-0,1 mm (0,003-0,004 Zoll) beträgt. Weiterhin hat der Befestigungsring 20 eine hydrostatische Versorgungstasche 24 zum Aufnehmen eines Fluids bzw. Strömungsmittels unter Druck, das für eine sta­ tische Anhebung des Rotors 26 sorgt, der in dem Lager 22 angeordnet ist, und auch zum Umwälzen des Fluids in dem Spielraum 23 zwischen dem Lager und dem Befestigungsring, wodurch der Lagerhaltung eine hohe Dämpfung und eine kleine dynamische Steifigkeit gegeben wird, wie es nachfolgend er­ läutert wird. Zusätzlich ist in Fig. 1 eine Zufuhrleitung 28 für ein Fluid bzw. Strömungsmittel, vorzugsweise Öl, dargestellt, um das Fluid dem Inneren der Lagerflächen zum Schmieren des Rotorlagers zuzuführen. Das Schmiermittel wird über eine Zufuhrleitung 32 und Kanäle in dem Lager 22 zugeführt. Ein Schmiermittelablauf 34 ist ebenfalls in dem Lager und den Befestigungsring vorgesehen, um das Schmier­ mittel von dem Lager abzuführen.
In der Fluidzufuhrleitung 28 stromabwärts von der Zufuhrleitung 32 ist eine Pumpe 36 mit kleiner Strömung und konstanter Verdrängung vorgesehen, beispielsweise eine Schraubenpumpe, um der hydrostatischen Versorgungstasche 24 und dem Spielraum 23 zwischen dem Lager 22 und dem Befesti­ gungsring 20 ein Fluid unter Druck über eine Fluidleitung 38 zuzuführen. Zwischen der Pumpe 36 und der hydrostati­ schen Versorgungstasche 24 ist ein Druckschwankungsdämpfer 40 angeordnet. Es wird somit deutlich, daß der hydrostati­ schen Versorgungstasche 24 und dem Spielraum 23 durch die Pumpe 36 ein Fluid so zugeführt wird, daß das injizierte Hochdruckfluid für eine hydrostatische tragende Anhebung des Lagers in dem Befestigungsring sorgen kann. Das Fluid, das der Tasche 24 und dem Spielraum 23 zugeführt ist, kann aus dem Lager in die Abflußleitungen zurückgeführt werden oder axial an gegenüberliegenden Seiten des Befestigungs­ ringes herausgequetscht werden, wie es in Fig. 3 darge­ stellt ist. Die Seiten des Kugelsitzes des Befestigungsrin­ ges 20 können durch übliche Mittel abgedichtet werden, wie beispielsweise Kolbenringe, um die Strömungsrate des Fluids durch das System zu verkleinern.
Gemäß der Erfindung wird die statische Steifigkeit des hydrostatischen Halterungsfluidfilms beibehalten, wäh­ rend eine sehr kleine dynamische Steifigkeit durch einen Druckschwankungsdämpfer 40 herbeigeführt wird. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, ist der Druckschwankungsdämpfer in der Fluidversorgungsleitung 38 zur Tasche 24 angeordnet und weist ein Gehäuse 42 auf, das einen Einlaß 44, einen Auslaß 46 und eine Kammer 48 hat, die einen Kolben 50 verschiebbar aufnimmt. Die Endfläche 52 des Kolbens ist mit dem Fluid in Verbindung, das von dem Einlaß zum Auslaß strömt. Der Kol­ ben 50 ist auch durch eine Feder 54 für eine Bewegung in Richtung auf die Fluidströmung zwischen dem Einlaß 44 und dem Auslaß 46 vorgespannt. Eine Entlüftung 47, die mit ei­ nem Abfluß verbunden ist, ist durch einen oberen Abschnitt des Gehäuses 42 ausgebildet.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Druck­ schwankungsdämpfers, der in Fig. 5 dargestellt ist, ist ein Gehäuse 42a mit einem Fluideinlaß 44a und einem Fluid­ auslaß 46a und einer Kammer 48a vorgesehen. Die Kammer 48a ist an ihrem oberen Ende geschlossen, anstatt daß sie ent­ lüftet ist, wie in dem vorgehenden Ausführungsbeispiel, wo­ bei die Luft in der Kammer 48a als eine Feder für das Fluid in der Kammer dient.
Ohne den Druckschwankungsdämpfer in der Fluidver­ sorgungsleitung würde jede Vergrößerung in der Abwärtsver­ schiebung des Lagers aufgrund einer Änderung in der stati­ schen Belastung eine nahezu augenblickliche Vergrößerung in dem Druck in der Versorgungstasche 24 zur Folge haben, um die gleiche Strömung durch den Film zwischen dem Lager und dem Befestigungsring beizubehalten. Beispielsweise würde eine Abwärtsverschiebung des Rotors und somit des Lagers in Richtung auf die Tasche 24 die Dicke des hydrostatischen Film in dem Spielraum 23 verkleinern und den Widerstand ge­ genüber der Fluidströmung stark zu vergrößern. Da die Strö­ mung zu dem Film durch eine Konstantvolumenpumpe ausgebil­ det wird, tritt jede Druckerhöhung augenblicklich in der Tasche 24 auf und vergrößert dementsprechend die Steifig­ keit des tragenden Film. Somit würde der Taschendruck so­ fort auf Lagerschwingungen ansprechen und die dynamische Steifigkeit des hydrostatischen Films würde die gleiche sein wie die statische Steifigkeit.
Mit dem Druckschwankungsdämpfer in der Fluidversor­ gungsleitung zwischen der Konstantströmungspumpe und der hydrostatischen Versorgungstasche ist jedoch der Druck in der Versorgungstasche im wesentlichen gleich demjenigen in dem Dämpfer. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß der Dämpferdruck durch den Druck gesteuert wird, der durch den Feder-vorgespannten Kolben in dem Dämpfer ausgeübt wird. Um diesen Druck zu ändern, ist es beispielsweise notwendig, den Kolben nach oben zu drücken, wie es in Fig. 4 darge­ stellt ist, wodurch die Feder weiter gegen ihre Abstützung zusammengedrückt wird. Der Kolben kann jedoch nur nach oben gedrückt werden, wenn die Strömung, die in den Dämpfer kommt, größer als die Strömung ist, die aus dem Dämpfer austritt. Da ein Zeitintervall für die Strömung erforder­ lich ist, um den Kolben zu bewegen, wird die Druckantwort auf eine Verkleinerung der Strömung aus dem Dämpfer verzö­ gert.
Wenn die Schwingung des Lagers in dem Dämpferfilm relativ schnell ist, wird der Druck in dem Dämpfer und so­ mit in der hydrostatischen Versorgungstasche nicht auf La­ gerschwingungen ansprechen. Infolgedessen wird das hydro­ statische Halterungssystem eine kleine dynamische Steifig­ keit haben, während eine hohe statische Steifigkeit beibe­ halten wird. Die Größe der dynamischen Steifigkeit kann auf einfache Weise eingestellt werden durch Verändern der Kol­ benfläche und der Federsteifigkeit in dem Druckschwankungs­ dämpfer.
In dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des Dämpfers dient das Volumen des Gases innerhalb der Kam­ mer 48a als die Feder, gegen die der Druck wirkt. Die Ar­ beitsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 5 ist sehr ähnlich demjenigen gemäß Fig. 4, abgesehen von der Substi­ tution von einem Luftvolumen, das als eine Feder dient, ge­ gen einen durch eine Feder vorgespannten Kolben, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.
Diese Erscheinung ist ein Ergebnis von zwei unter­ schiedlichen Druckquellen, die auf das Lager wirken. Es gibt einen Druck in der hydrostatischen Versorgungstasche 24 und auch den Spielraum 23 zwischen dem Lager und dem Be­ festigungsdruck. Dieser Druck hat seinen Spitzenwert in der Tasche und nimmt durch den Spielraumfilm von der Tasche zu den Grenzen des Films an gegenüberliegenden axialen Enden der Lager- und Befestigungsring-Grenzflächen ab. Dieser Druck ist gleichphasig mit der Verschiebung des Lagers, wenn das Lager langsam verschoben wird. Infolgedessen bil­ det sie einen Federsteifigkeitsdruck proportional zu der Verschiebung des Lagers und gibt somit dem System eine sta­ tische Steifigkeit.
Der zweite Druck ist der, der ein Ergebnis von Öl ist, das in den Spielraum 23 gequetscht wird. Anstatt pro­ portional zur Verschiebung zu sein, ist dieser Druck pro­ portional zu der Geschwindigkeit der Quetschwirkung und ist phasenverschoben zu der Verschiebung. Wenn es eine Ver­ schiebung gibt, aber eine geringe oder gar keine Geschwin­ digkeit, z. B. in Richtung auf das Ende der Abwärtsverschie­ bung des Rotors, tendiert dieser Quetschfilmdruck nach Null. In der Mitte zwischen minimalen und maximalen Ver­ schiebungen gibt es eine maximale Geschwindigkeit, die so­ mit einen maximalen Quetschfilmdruck ausübt. Wenn das Lager schnell schwingt, wird das Fluid abwechselnd gequetscht und entspannt in dem Spielraum mit einer relativ hohen Fre­ quenz, aber der statische Druck in der hydrostatischen Ver­ sorgungstasche kann sich nicht ändern, obwohl der Quetsch­ filmdruck sich proportional zur Geschwindigkeit ändert. Wie bereits angegeben wurde, tendiert der Quetschfilmdruck am Ende von jeder Verschiebung während des Schwingungsvorganges nach Null und es gibt keine Druckerhöhung in der Versor­ gungstasche. Somit gibt es keine Vergrößerung in der Steifigkeit in einem dynamischen Sinn an jedem Ende der Schwingungsamplitude. Infolgedessen ist der Quetschfilm­ druck ein Dämpfungsdruck, der nur auf Geschwindigkeit an­ spricht, während der Steifigkeitsdruck auf Verschiebung an­ spricht. Das heißt, der Fluidfilm in dem Spielraum entwic­ kelt einen quetschenden Druck als Antwort auf Geschwindig­ keiten der Bewegung des Lagers, aber er entwickelt keinen Steifigkeitsdruck aufgrund von Verschiebung, weil der Druckschwankungsdämpfer bei schneller Schwingung eine Druckänderung in der hydrostatischen Versorgungstasche 24 verhindert. Die Schwingung ist so schnell, daß der Druck in der Versorgungstasche 24 nicht ansteigt in der Zeit, in der der Geschwindigkeitshub umkehrt und der Quetschfilmdruck abfällt, was eine Lagerhalterung mit einer kleinen dynami­ schen Steifigkeit (hohe Dämpfung - weiche Halterung) zur Folge hat. Wenn umgekehrt das Lager relativ langsam ver­ schoben wird, wird sich ein statischer Druck in der Versor­ gungstasche aufbauen aufgrund der statischen Federwirkung des Druckschwankungsdämpfers, was eine hohe statische Stei­ figkeit (kleine Dämpfung - harte Halterung) zur Folge hat.
Gemäß den Fig. 6 und 7 wird die hier beschrie­ bene hydrostatische Halterung auch zur direkten Halterung der Lastlagerkissen 60 von einem Schwenkkissenlager be­ nutzt. Dort wird Fluid unter Druck der Versorgungstasche 24b von jedem Schwenklagerkissen 60 über diskrete Fluidver­ sorgungsleitungen 38b, Pumpen 36b mit kleiner Strömung und konstanter Verdrängung und Druckschwankungsdämpfern 40b zu­ geführt. Somit trägt das Lager obere Standard-Schwenkkissen 62 und untere hydrostatisch gehalterte Schwenkkissen 60, die jeweils mit einer Versorgungstasche 24b und einem Spielraum 23b versehen sind. Die hohen statischen und nied­ rigen dynamischen Steifigkeitscharakteristiken der zuvor beschriebenen hydrostatischen Lagerhalterung für das in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ausführungsbeispiel sind auch auf das Schwenk- bzw. Kippkissen gemäß den Fig. 6 und 7 anwendbar.

Claims (6)

1. Hydrostatische Lagerhalterung für einen Rotor mit einem Lager, gekennzeichnet durch:
einem Befestigungsring (20) für das Lager (22), wobei ein Spielraum (23) zwischen der Befestigung (20) und dem Lager (22) ausgebildet ist,
eine hydrostatische Versorgungstasche (24), die durch die Befestigung (20) getragen ist, zum Empfangen eines Fluids bzw. Strömungsmittels unter Druck und zum Zuführen des Fluids unter Druck in den Spielraum (23), wobei zwischen dem Lager (22) und der Befestigung (20) ein Fluidfilm ausgebildet ist,
eine Pumpe (36) zum Zuführen von Fluid unter Druck durch eine Fluidversorgungsleitung (38) zu der Tasche (24) und
einen Druckschwankungsdämpfer (40), der in der Fluidversorgungsleitung (38) zwischen der Pumpe (36) und der Tasche (24) angeordnet ist und ermöglicht, daß das Fluid eine Lagerhalterung ausbildet, die gleichzeitig eine kleine dynamische Steifigkeit zur Dämpfung von Rotor­ schwingungen und eine große statische Steifigkeit aufweist zum Positionieren des Lagers relativ zur Befestigung (20).
2. Lagerhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschwankungsdämpfer (40) ein Gehäuse (42) aufweist, das einen Einlaß (44) zum Aufnehmen von Fluid unter Druck aus der Pumpe, einen Auslaß (46) zum Zuführen von Fluid unter Druck, das von dem Einlaß aufgenommen ist, zu der Tasche (24) und eine durch das Gehäuse getragene Einrichtung enthält, die auf Änderungen in dem statischen Druck in der Versorgungsleitung anspricht und über der Zeit den Versorgungstaschen-Fluiddruck und den Fluiddruck in dem Dämpfer (40) ausgleicht und die statische Steifigkeit für die Lagerhalterung ausbildet.
3. Lagerhalterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfer (40) einen Kolben (50) in dem Gehäuse (42) und eine Feder (54) aufweist zum Vorspannen des Kolbens (50) in einer Richtung, die das Druckfluid in dem Gehäuse mit Druck beaufschlagt.
4. Lagerhalterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfer (40) eine geschlossene Kammer (48) in dem Gehäuse (42) aufweist, die ein Luftvolumen in Verbindung mit dem Druckfluid in dem Gehäuse bildet zum Ausüben eines gleichen und entgegengesetzten Luftdruckes auf das Fluid unter Druck als Antwort auf Änderungen in dem Druck des Fluids in dem Gehäuse.
5. Lagerhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager ein hydrostatisch gehaltertes Schwenkkissen (60, 62) aufweist.
6. Hydrostatische Lagerhalterung für einen Rotor mit einem Lager, gekennzeichnet durch:
eine Befestigung (20) für das Lager, die einen Spielraum (23) zwischen der Befestigung und dem Lager ausbildet,
eine hydrostatische Versorgungstasche (24), die zwischen der Befestigung und dem Lager angeordnet ist, zum Empfangen eines Fluids unter Druck und zum Zuführen von Fluid unter Druck in den Spielraum, um einen Fluiddruck zwischen dem Lager und der Befestigung auszubilden,
eine Pumpe (36) zum Zuführen von Fluid unter Druck über eine Versorgungsleitung zu der Tasche und
eine Einrichtung, die in der Fluidversorgungs­ leitung (38) zwischen der Pumpe und der Tasche angeordnet ist und die gleichzeitig in der Lagerhalterung eine kleine dynamische Steifigkeit zum Dämpfen von Rotorschwingungen und eine große statische Steifigkeit ausbildet zum Positionieren des Lagers relativ zur Befestigung.
DE19508386A 1994-03-15 1995-03-09 Hydrostatische Lagerhalterung Withdrawn DE19508386A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/213,785 US5374129A (en) 1994-03-15 1994-03-15 Hydrostatic bearing support affording high static and low dynamic stiffness to a rotor in turbomachinery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19508386A1 true DE19508386A1 (de) 1995-09-21

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Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19508386A Withdrawn DE19508386A1 (de) 1994-03-15 1995-03-09 Hydrostatische Lagerhalterung

Country Status (4)

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US (1) US5374129A (de)
JP (1) JPH0814256A (de)
KR (1) KR950033142A (de)
DE (1) DE19508386A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1223359A1 (de) 2001-01-10 2002-07-17 Dipl.Ing. Hitzinger Gesellschaft m.b.H. Dichtungsbüchse für das Lager eines Unterwassergenerators

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5769545A (en) * 1996-12-04 1998-06-23 Bently Nevada Corporation Hydrostatic bearing for supporting rotating equipment, a fluid handling system associated therewith, a control system therefore, method and apparatus
US6142672A (en) * 1998-06-22 2000-11-07 Bently Nevada Corporation Fluid flow and control system for a hydrostatic bearing supporting rotating equipment: method and apparatus
US6846158B2 (en) 2002-09-06 2005-01-25 General Electric Company Method and apparatus for varying the critical speed of a shaft
US6920794B2 (en) * 2002-10-07 2005-07-26 General Electric Company Method and apparatus for rotary machine vibration control
JP2006510857A (ja) * 2002-12-18 2006-03-30 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 気体軸受装置
CN100357630C (zh) * 2004-07-01 2007-12-26 天津大学 主动控制弯扭耦振电液式周向加载执行器
US8182153B2 (en) * 2009-02-27 2012-05-22 General Electric Company Bearing damper with spring seal
US8684606B2 (en) 2010-09-09 2014-04-01 Orion Corporation Hydrodynamic bearing with adaptive displacement control
US9377027B2 (en) 2011-08-11 2016-06-28 Itt Manufacturing Enterprises Llc. Vertical double-suction pump having beneficial axial thrust
US8770037B2 (en) 2011-10-14 2014-07-08 Chrysler Group Llc System and method for structure stiffness determination
US9279289B2 (en) 2013-10-03 2016-03-08 Renegade Manufacturing, LLC Combination mud motor flow diverter and tiled bearing, and bearing assemblies including same
ITMI20132181A1 (it) * 2013-12-20 2015-06-21 Ansaldo Energia Spa Apparecchiatura di supporto di un albero di macchina rotante e metodo per riparare una macchina rotante facendo uso di tale apparecchiatura
US10066505B2 (en) 2016-04-18 2018-09-04 General Electric Company Fluid-filled damper for gas bearing assembly
US10036279B2 (en) 2016-04-18 2018-07-31 General Electric Company Thrust bearing
US9746029B1 (en) 2016-04-18 2017-08-29 General Electric Company Bearing
US10001166B2 (en) 2016-04-18 2018-06-19 General Electric Company Gas distribution labyrinth for bearing pad
US11193385B2 (en) 2016-04-18 2021-12-07 General Electric Company Gas bearing seal
US9951811B2 (en) 2016-04-18 2018-04-24 General Electric Company Bearing
US10914195B2 (en) 2016-04-18 2021-02-09 General Electric Company Rotary machine with gas bearings

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2198194B (en) * 1986-12-03 1990-05-30 Nat Res Dev Improvements in or relating to hydrodynamic journal bearings
US4983051A (en) * 1988-05-12 1991-01-08 United Technologies Corporation Apparatus for supporting a rotating shaft in a rotary machine
SE465177B (sv) * 1989-12-15 1991-08-05 Abb Stal Ab Hydrostatiskt lagrad squeezefilmdaempare

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1223359A1 (de) 2001-01-10 2002-07-17 Dipl.Ing. Hitzinger Gesellschaft m.b.H. Dichtungsbüchse für das Lager eines Unterwassergenerators

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0814256A (ja) 1996-01-16
KR950033142A (ko) 1995-12-22
US5374129A (en) 1994-12-20

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