Lagerungsvorrichtung für umlaufenden Körper. In einem umlaufenden Körper; der in feststehenden Lagern ruht, entsteht, wie be kannt, zufolge der Unmöglichkeit einer voll kommen genauen Ausbalancierung des Kör pers eine Durchbiegung des zwischen den Lagern befindlichen Teils des Körpers, und zwar nimmt diese Durchbiegung so lange zu, bis die kritische Drehzahl erreicht ist. Bei die ser Drehzahl erreicht die Durchbiegung ihren Höchstwert und nach Überschreiten dieser Drehzahl schafft sich der Körper eine an dere. Drehachse, und zwar so, dass die durch die genannte Durchbiegung erzeugten Schwingungen des Körpers aufhören. Diese Durchbiegung kann in gewissen Fällen schädlich sein, wie zum Beispiel, falls die Achse des Körpers ausserhalb des einen La gers die Beschaufelung einer radial beauf schlagten Turbine trägt.
In gleichem Masse wie der zwischen den Lagern liegende Teil des Körpers durchgebogen wird, erfährt auch der ausserhalb des betreffenden Lagers be- findliche Teil der Achse eine Durchbiegung, obschon in der entgegengesetzten Richtung im Verhältnis zu der Durchbiegung des zwi schenliegenden Teils. Die auf dem betreffen den Achsende sitzende Beschaufelung erfährt selbstverständlich die gleiche Durchbiegung. Die in der Ruhelage gegen die Achse senk rechte Fläche der die Schaufeln tragenden Turbinenscheibe ist bestrebt, auch während der Umdrehung eine Stellung senkrecht auf die Achse einzunehmen, und, je nach dem die Achse durchgebogen wird, bildet somit die betreffende Fläche der Turbinenscheibe einen immer grösser werdenden Winkel mit der ur sprünglichen Achsrichtung.
In Turbinen, die aus zwei auf getrennten Achsen sitzenden Turbinenscheiben bestehen, wobei die Schau felringe der einen Scheibe zwischen die Schau- felringe der andern Scheibe eingreifen und die Scheiben in entgegengesetzten Richtun gen umlaufen, kann eine Durchbiegung der oben angegebenen Gattung leicht zum An- streifen und Verschleiss aller Dichtungsränder führen, insbesondere, weil die- Spielräume zwischen den Schaufelringen solcher Turbi nen äusserst klein sind. Da die Grösse der Durchbiegung, wie erwähnt, ihren Höchst wert bei der kritischen Drehzahl erreicht, so versteht es sich, dass die genannte Gefahr des Artstreifens um so grösser wird, je höher die kritische Drehzahl liegt.
Hierzu kommt noch, dass die Zeitdauer, während welcher diese Gefahr besteht, bei höheren kritischen Drehzahlen grösser ist als bei niedrigeren. Ausserdem ist noch in Betracht zu ziehen, dass die Schwingungen bei höheren Drehzah-
EMI0002.0000
sind als bei niedrigeren Drehzahlen. Wenn ein in Umlauf befindlicher Körper seine kri tische Drehzahl zu passieren oder sich in der Nähe dieser Drehzahl aufzuhalten hat, ist es daher von Bedeutung, dass seine Durch biegung möglichst klein gehalten wird.
Zweck der Erfindung ist es, diese Nach teile zu beseitigen.
Zu diesem Zwecke ist- man einerseits, be strebt, der Resonanz zwischen der Eigen schwingung -und der Biegungsschwingung des Körpers vorzubeugen,- welche innerhalb des Gebietes der kritischen Drehzahl auftritt und eine grosse Durchbiegung verursacht, während anderseits das Bestreben dahingeht, die kritische Drehzahl herabzusetzen und auch dadurch die Durchbiegung zu ver ringern.
Die Erfindung bezieht sich auf eine La gerungsvorrichtung für einen in zwei Lagern gelagerten umlaufenden Körper, der einen frei fliegend gelagerten Teil besitzt, -und zeichnet sich dadurch aus, dass' das dem zu letzt genannten Teil benachbarte Lager fest., das andere; von ihm abgekehrte Lager dagegen nachgiebig angeordnet ist, so dass die kri tische Drehzahl und die Durchbiegung des umlaufenden Körpers niedriger als diejenige eines ausschliesslich in fest angeordneten La gern umlaufenden Körpers werden. Gleich zeitig wird die Resonanzgefahr, vermindert, und zwar in, noch höherem Masse, falls die Nachgiebigkeit des Lagers in verschie denen Richtungen verschieden ist.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbei- spiel des Erfindungsgegenstandes dar, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, eines Turbogenerators der radial be aufschlagten Gattung mit nach der Erfin dung gelagerten Läufern; Fig. 2 ist ein Querschnitt in grösserem Mässstabe durch das eine Läger eines Läu fers Fig. 3 ist ein Querschnitt einer abgeänder ten Lazerausführung.
EMI0002.0001
der die eine Hälfte eines Turbogenerators mit- radial beaufschlagter Gegenlaufturbine sein kann, besteht aus dem Ständer 1, dem Läufer 2 und dem Schaufelrad 3. Der Stän der 1 ist einerseits mit der Endkappe 4 und anderseits mit dem Turbinengehäuse 5 fest verbunden. Der Läufer 2 ruht in zwei La gern, 6 und 7, von denen das, eine in der Endkappe 4 und das andere im Turbinen gehäuse 5 angeordnet ist.
Das Schaufelrad 3 wird durch das ausserhalb des Lagers 7 reichende Ende der Läuferwelle getragen und ist somit freifliegend. Das Lager 7 ist fest angeordnet, während das Lager- 6 dagegen in gewissem Masse beweglich ist, indem es von Federn 8 und 9 getragen wird. Diese Federn sind in Fig. 2 näher veranschaulicht. Die Endkappe 4 ist entlang einer Horizontal ebene geteilt, wie aus Fig. 2 hervorgeht, und auch das Lager 6 ist entsprechend. geteilt. Die untere Hälfte des Lagers. wird durch die Federn 8 und die obere Hälfte durch die Federn 9 in seiner Lage gehalten.
Die Fe dern 8 und 9 bestehen- aus einem Stück mit der untern bezw. obern Hälfte -der Kappe 4. Sie sind alle- senkrecht angeordnet, und zwar so, dass sie .eine Verschiebung des Lagers in seitlicher Richtung zulassen, die grösser ist als die gleichzeitige, sehr geringe Verschie bung in lotrechter Richtung, die durch den Druck des Lagers auf die Federn. bedingt ist. Dieser letztgenannte Druck, der auf der Schleuderkraft beruht, hat -zur Folge, dass die Kappe 4, die etwas federn kann, eine Ent fernung der Federpaare 8, 9 voneinander in lotrechter Richtung zulässt.
Es ist einleuch tend, dass durch entsprechende Bemessung der Nachgiebigkeit der Federn bezw. der End- kappe die Beweglichkeit des Lagers in lot rechter Richtung grösser gemacht werden kann als seine Beweglichkeit in seitlicher Richtung.
Durch die oben beschriebene Ausführung des dem Schaufelrad 3 abgekehrten Lagers 6 des umlaufenden Körpers wird eine Herab setzung der kritischen Drehzahl dieses Kör pers erreicht. Wenn die kritische Drehzahl des Körpers bei fester Aufstellung beider Lager zum Beispiel bei 2000 Umdrehungen in der Minute liegt, so liegt die kritische Drehzahl in bezug auf die beschriebene Aus führung, das heisst -bei nachgiebiger Auf stellung des Lagers 6, etwa bei 1200 Umdre hungen in der Minute. Es hat sieh heraus gestellt, dass schon bei 1300 Umdrehungen in der Minute der umlaufende Körper ruhig läuft, und zwar ohne Schwingungen, -wäh rend dies bei der festen Aufstellung beider Lager erst bei 2100 Umdrehungen in der Mi nute erfolgt.
Es ist leicht ersichtlich, dass eine Durchbiegung, die ihren Höchstwert bei 2000 Umdrehungen in der Minute erreicht, wesentlich grösser ist als diejenige, die ihren Höchstwert bei 1200 Umdrehungen in, der Minute 'erreicht, insbesondere, da die Wir kung der Schleuderkraft mit der Drehzahl und dem Durchmesser zunimmt. Es kommt allerdings für das bewegliche Lager eine ge wisse lotrechte Bewegung in Betracht, die die Abweichung der Welle des umlaufenden Körpers von der theoretischen Achsenlinie mit einem Betrag vergrössert, der etwa gleich der halbes Lagerbewegung von einem mitten auf dem Körper. gelegenen Punkt gerechnet ist. Diese Vergrösserung der Abweichung wird jedoch um so kleiner, je näher an dem festen Lager der Punkt liegt, wo sie gleich Null ist, um dann auf der andern Seite des Lagers wieder zuzunehmen.
Da der Achs zapfen, der das Schaufelrad trägt, sehr kurz ist, das heisst der Abstand vom Schaufelrad zu dem Lager gering ist, wird auch die durch das bewegliche Lager hervorgerufene Ab weichung dort wesentlich herabgesetzt. Die einzige gefährliche Durchbiegung des Achs zapfens rührt somit von der Schleuderkraft her und nimmt also mit der kritischen Dreh zahl ab.
Die oben beschriebene Ausführung ist selbstverständlich von Bedeutung ausschliess lich in bezug auf Maschinen, die mit einer über der kritischen Drehzahl liegenden Dreh zahl umlaufen.
Jeder Körper, der in Umdrehung versetzt wird, ist bestrebt, um seine Hauptträgheits achse zu rotieren. Um im vorliegenden Falle dies zu verhindern, sorgt man dafür, dass dem beweglichen Lager eine verschiedene Beweg lichkeit in verschiedenen Richtungen erteilt wird. Eine gewisse Beweglichkeit in einer gewissen Richtung bedingt immer eine ge wisse kritische Drehzahl, und wenn die Be weglichkeit in mehreren Richtungen ver schieden ist, dann setzt sich die tatsächliche kritische Geschwindigkeit aus diesen ein zelnen kritischen Geschwindigkeiten zusam men. Wenn die Geschwindigkeiten in Re sonanznähe liegen, wird der Drehung um die Hauptträgheitsachse nicht entgegengewirkt. was aber erfolgt, falls sie nicht in Resonanz- nähe liegen.
Dies erfolgt, wie aus dem Vor stehenden hervorgeht, bei der Ausführung nach Fig. 2. Diese Ausführung gibt nämlich eine gewisse Beweglichkeit in lotrechter Rich tung und eine andere Beweglichkeit in wag rechter Richtung.
Fig. 3 stellt eine abgeänderte Ausführung dar, bei welcher der gleiche Erfolg durch Verwendung von nur drei Federn zwecks Tragens des Lagers 6 erreicht wird, und zwar einer lotrechten untern Feder 10, die von der untern Hälfte der Endkappe 4 aus geht und die untere Lagerhälfte trägt, und zwei schräg nach unten gerichteten Federn 11, die von der obern Hälfte der Endkappe 4 ausgehen und die obere Lagerhälfte stützen. Die Federn 10 und 11 können verschieden stark gemacht werden, je nach dem ge- wünschten Wert der kritischen Drehzahl. Auch andere Ausführungen können in Betracht kommen, ohne vom Wesen der Er findung abzuweichen.
Die Erfindung kann selbstverständlich auch bei andern umlaufen den Körpern benutzt werden und ist nicht auf Läufer elektrischer Maschinen be schränkt.