[实用新型]径向轴承

说明书

本实用新型涉及用于高速运转的转子轴的径向轴承，它带有一个挤压油阻尼器，阻尼器由与供油装置相连的，并且结构上处在轴瓦以及径向轴承的轴承壳体之间的环形间隙组成，径向轴承有一个位于挤压油阻尼器轴向范围内的对中元件。

在高速运转的转子上，例如透平增压机的轴，作用有很大的轴向和径向力，其由相应结构上的和设置的轴向以及径向轴承承担。另外，为无故障运转，径向的转子振动必须被消除。因此对于透平机械要设置所谓的挤压油阻尼器，它减少出现的转子振动的振幅。一个这样的挤压油阻尼器基本上由一个设置在轴瓦和轴承壳体之间的和供油装置连通的环形间隙构成，因为轴瓦在靠轴的一侧又被一个液力润滑油膜支持，它通常也被称为浮动衬套。对于不旋转的浮动衬套，首先对于很重的旋转件，存在浮动衬套在运转时不对中的问题。它其它位于对其支承的孔的下部区域。这一方面导致不良的阻尼吸收，另一方面导致相应零件的磨损。

为了避免这些缺点，对于挤压油阻尼器的对中已知有许多的可能性(参见“挤压油膜阻尼器的应用”一文，F.Y.Zeidan著，刊于国际透平机杂志，1995年9/10月号，第51页，图2-4)。在挤压油阻尼器的轴向范围内置有O形环对中器，此对中器借助一个片形弹簧杆保持架以及借助以径向和在周向局部设置的片簧。另一种借助在径向外置的曲臂的挤压油阻尼器的对中器，公开于“压力油膜阻尼器的线性力系数”一文，由A.Z.Seri等著，登载于ASME学报，第326页，第105卷，1983年7月号。

对于O形环对中器仍存在弹簧特性曲线非线性和耐久性不能令人满意的缺点，同时弹簧杆保持架在轴向上需要很多空间。与此相对，曲臂在径向须有多个位置并且由于有多个独立单元产生更高的花费以及对中精确性不能令人满意。在径向同样需要多个位置的片簧解决方案，仅能用电火花侵蚀方法加工。此外，在此种情形下，存在轴瓦在靠轴的一侧产生形变的危险。

用于带有垂直设置的轴的离心机的无磨损的对中元件很久前广为人所知(US3,950,964)，但直到如今未被应用于挤压油阻尼器的对中上，也未用于透平机和其高速运转的转子上。

本实用新型试图避免如上这些缺点。其目的在于，实现一个简单并且因此价格低廉的用于高速运转的转子的挤压油阻尼器对中器，它带有改进的耐久性，很小的空间需求和足够的对中精确性。

实用新型以如下方法实现，对中元件将环形间隙分成两个独立的部分环形间隙。轴承壳体至少由两部分构成。第一轴承壳体部分沿径向向外限制第一个部分环形间隙并且第二轴承壳体部分沿径向向外限制第二个部分环形间隙。

由于目前所知的挤压油阻尼器的分为两个部分环形间隙，在轴瓦以及径向轴承的轴向长度上，就设置了两个独立的挤压油阻尼器供使用，对中通过置于其中的对中元件能被明显地改善。通过它的作用，阻尼吸收得以提高，即径向旋转件的振动的消除被改善，并且另一方面减小了相邻结构件的磨损。

对中元件至少近似置于两个部分环形间隙的正中间特别有利。因此轴瓦在轴向负荷下的卸荷能被避免。

此外在轴向上结构上为单独一体的对中元件以线性弹簧特性曲线装入是适当的，如此无磨损的对中元件能够实现设定的线性弹簧刚度。由一个外环，一个内环以及由多个曲臂组成的对中元件被表明其特别适合。每个曲臂有一个和外环并且和内环固连的杆端并且在径向方向上通过每一个周向开槽被外环和内环分开。一个此种环形对中元件既在轴向也在径向上需要相当小的结构空间并且能够借助于电火花侵蚀由一个工件加工而成或以精密铸造方法生产。

一个装备有符合实用新型的轴向轴承的，高速运转的透平机运转时，轴承壳体和对中元件的外环保持在它们的给定位置上。与此相反，曲臂和带有曲臂的内环在由对中元件的材料预先决定的极限的范围内能够相对自由运动，因此轴瓦和由此最终透平机的轴在轴承壳体内既在轴向也在径向方向上在确定的极限内能够自由移动。以这种方式实现挤压油阻尼器和由此轴的自动对中，因此相应于出现的运转条件，一个恒定的配合成为可能。

进一步，当曲臂的臂端在与其相连接的外或内环的方向上结构上连续变厚，则很有利。由此在臂端的应力，即应力集中以及弯曲应力能被减少。

若不采用装备有曲臂的对中元件，可应用一个具有万向悬环的对中元件。既在万向悬环和外环之间也在万向悬环和内环之间置有周向开槽。万向悬环通过两个在内侧以及两个在外侧的、隔断每个周向开槽的连接桥来与内环及外环相连。利用此种解决方案，原则上可实现一个与应用装备有曲臂的对中元件类似的优越的作用。不过，在径向上为此需要较多结构空间。