DE1300732B - Elastische Lagerung der Welle einer Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine elastische Lagerung der Welle einer Gasturbinenanlage an einer Anzahl koaxial im Winkelabstand versetzt angeordneter elastischer Stangen.
• Zur Vermeidung der bei kritischen Drehzahlen von umlaufenden Wellen auftretenden Erschütterungen der Lagerstellen ist es bekannt, die Lager dadurch nachgiebig zu gestalten, daß zwischen Lagerträger und Lager mehrere koaxial zur Welle verlaufende elastische Verbindungsstangen eingefügt werden. Eine derartige Verbindung läßt nicht nur ein gewisses Spiel in radialer Richtung, sondern auch ein solches in tangentialer Richtung zu.
• Bei der erfindungsgemäßen Lagerung für die Welle einer Gasturbine wird dieses Prinzip nicht wie bekannt zwischen Lagerträger und Lager angewandt, sondern ein das Lager fliegend tragendes Wellenstück ist als eine Anzahl von elastischen Stangen ausgebildet, und die Welle weist ferner eine koaxiale Hülse auf, die mit den Stangen am einen Ende starr und am anderen Ende zur Begrenzung des übertragenen Drehmomentes unter Befassung eines tangentialen Spieles verbunden ist.
• Bei der bekannten elastischen Ausbildung des Lagers gegen seinen Träger ist das zweite erwähnte Merkmal nicht von Bedeutung und auch nicht vorgesehen. Bei der Einfügung der elastischen Stangen als eine drehmoment-übertragende Welle würde dagegen die überschreitung eines zulässigen Drehmoments infolge Verwindung der Stangenverbindung ein Moment hervorgerufen, das zur Zerstörung des Lagers führen könnte. Die Verwendung einer zusätzlichen Verbindung mit bestimmten tangentialem Spiel vermeidet die überlastung der elastischen Verbindung.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verbindung mit in an sich bekannter Weise begrenztem Spiel durch eine Verzahnung. Diese kann auch ein derartiges radiales Spiel aufweisen, daß sie eine begrenzte Radialbewegung der Welle zuläßt.
• Die elastischen Verbindungsstangen sind vorteilhaft von symmetrischem Querschnitt, insbesondere mit Bezug auf die zugehörigen Radialstrahlen.
• F i g. 1 stellt einen Längsschnitt durch die Lagerung eines Gasturbinenstrahltriebwerks dar, F i g. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Lagerung entlang der Linie 2-2 in F i g. 1. Die Zeichnung zeigt einen Teil eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit einer Hohlwelle 10, mit welcher ; über einen kegelstumpfförmigen Teil 21 eine Hochdruckturbinenscheibe 20 mit einem Satz von Turbinenschaufeln 11 verbunden ist. Diese Hohlwelle 10 trägt auch einen nicht dargestellten Hochdruckverdichter. Sie läuft in einem sich am festen Aufbau 13 ; abstützenden Lager 12.
• Konzentrisch in der Hohlwelle 10 ist eine Hohlwelle 15 angeordnet, auf welcher über einen kegelstumpfförmigen Teil 51 eine Niederdruckturbinenscheibe 50 mit einem Satz von Turbinenschaufeln 16 t befestigt ist. Diese Welle 15 trägt auch einen nicht dargestellten Niederdruckkompressor. Die Hohlwelle 15 läuft in einem sich am festen Aufbau 13 abstützenden Lager 17.
• Auf der Hohlwelle 10 ist ein Ring 22 aufgeschraubt, welcher in einem Stück mit einer Reihe ,sich axial erstreckender, im Winkelabstand angeordneter elastischer Stangen 23 geformt ist. Die vom Ring 22 abliegenden Enden der Stangen 23 sind in einem Stück mit einem Ring 24 geformt. Dieser ist an einem ringförmigen Träger 25 angeschraubt, dessen Ende den inneren Laufring 26 des Lagers 12 bildet.
• Dieses Lager 12 umfaßt in einem Käfig 31 angeordnete Rollen 30 sowie einen äußeren Laufring 32. Dieser ist mit dem inneren Ende 33 des festen Aufbaus 13 verschweißt.
• An der Hohlwelle 10 ist weiter eine kegelstumpfförmige Hülse 45 befestigt. Deren freies Ende hat einen verdickten Teil 46 mit einer Reihe von winkelmäßig versetzten Zähnen, die unter Befassung eines kleinen Ringspalts mit tangentialem Spiel zwischen Zähnen 47 des Rings 24 liegen. Auch zwischen dem Teil 46 und einer auf der Hohlwelle 15 sitzenden Hülse 48 ist ein kleiner Ringspalt belassen.
• Wenn infolge einer statischen oder dynamischen Unwucht die Hohlwelle 10 einem Unwuchtsmoment unterworfen ist, werden die daraus folgenden Schwingungen nicht durch das Lager 12 an den festen Aufbau 13 übertragen, da sie in der durch die Stangen 23 gebildeten elastischen Verbindung aufgefangen werden. Auf diese Art und Weise wird eine zusätzliche Belastung des äußeren Laufrings 32 und des Aufbaus 13 vermieden.
• Hierbei können alle Schmier- und Bedienungsvorrichtungen für das Lager 12 vollkommen normal ausgelegt sein; auf eine mögliche Vibration des äußeren Laufrings braucht keine Rücksicht genommen zu werden.
• Der verdickte Teil 46 beschränkt elastische Radialbewegungen des Rings 24 und damit auch des ringförmigen Trägers 25 und des inneren Laufrings 26; damit wird auch die Gefahr eines Bruchs der Stangen 23 infolge einer hohen Unwucht der Hohlwelle 10 verringert.
• Sollte die Welle 10 in dem Lager 12 nicht frei laufen, so würden die Stangen 23 einem übermäßigen Drehmoment unterworfen werden. Da diese Stangen verhältnismäßig dünn und elastisch sein müssen, werden sie nur für das normale Drehmoment ausgelegt. Wenn es zu einem übermäßigen Drehmoment kommt, geht die zwischen der Hohlwelle 10 und dem inneren Laufring 26 des Lagers erforderliche Kraft über die kegelstumpfförmige Hülse 45, wobei die Zähne 46 des verdickten Teils mit den Zähnen 47 in Eingriff gelangen und eine Klauenkupplung bilden. Das übermäßige Drehmoment wird dadurch nicht von den elastischen Stangen 23 aufgenommen.
• Die Hohlwelle 15 läuft ähnlich im Lager 17. An der Hohlwelle 15 ist ein Ring 52 befestigt, mit dem die Enden von sich axial erstreckenden, winkelmäßig versetzten elastischen Stangen 53 in einem Stück geformt sind. Ihre vom Ring 52 abliegenden Enden sind in einem Stück mit einem Ring 54 geformt, der an einem Träger 55 angebaut ist, dessen Ende den inneren Laufring 56 des Lagers 17 bildet. Dieses umfaßt Rollen 60 und eine äußeren Laufring 61, der starr am Aufbau 13 angebaut ist.
• Der innere Laufring 56 ist in radialer Richtung durch einen kleinen Spalt von der Hülse 48 getrennt, wodurch seine Radialbewegung begrenzt wird.
• Um die elastischen Stangen 53 vor übermäßigem Drehmoment zu schützen, werden diese von der Hohlwelle 15 auf den inneren Laufring 56 über zusammenwirkende Zähne 62 übertragen, die auf der Hülse 48 und auf dem inneren Laufring 56 angeordnet sind und gegeneinander tangentiales Spiel haben.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Elastische Lagerung der Welle einer Gasturbinenanlage an einer Anzahl koaxial im Winkelabstand versetzt angeordneter elastischer Stangen, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Lager (12 bzw. 17) fliegend tragendes Wellenstück als eine solche Anzahl von Stangen (23 bzw. 53) ausgebildet ist und daß die Welle (10 bzw.15) eine koaxiale Hülse (45 bzw. 48) aufweist, die mit den Stangen am einen Ende starr und am anderen Ende zur Begrenzung des übertragenen Drehmoments unter Belassung eines tangentialen Spiels verbunden ist.
2. 2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit in an sich bekannter Weise begrenztem tangentialem Spiel durch eine Verzahnung (46 bzw. 62) erfolgt.
3. 3. Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen radiales Spiel aufweisen, um die an sich bekannte begrenzte Radialbewegung zu ermöglichen.
4. 4. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Stangen (23 bzw. 53) einen insbesondere in Bezug auf die zugehörigen Radialstrahlen symmetrischen Querschnitt aufweisen.