Maschine mit Fanglager mit Hybridanordnung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine,

- wobei die Maschine einen Stator und einen Rotor aufweist,

- wobei der Rotor eine Rotorwelle aufweist,

- wobei die Rotorwelle in Lagern gelagert ist, so dass der Rotor um eine Rotationsachse rotierbar ist,

- wobei die Lager als aktive Magnetlager ausgebildet sind, in denen der Rotor berührungslos gelagert ist,

- wobei den aktiven Magnetlagern jeweils ein Fanglager zugeordnet ist, von denen der Rotor bei einem Ausfall des je ^¬ weiligen aktiven Magnetlagers gefangen wird,

- wobei das jeweilige Fanglager eine auf der Rotorwelle ange ^¬ ordnete Laufbuchse und eine auf dem Stator angeordnete Gleiteinrichtung aufweist.

Derartige Maschinen sind allgemein bekannt.

In Magnetlagern erfolgt eine berührungslose Lagerung von Wel ^¬ len. Es treten daher kein Verschleiß und nahezu keine Rei ^¬ bungsverluste auf. Magnetlager müssen jedoch aktiv sein, d. h. mit Strom versorgt werden. Sie können daher ausfallen. Aus diesem Grund muss eine kontaktbehaftete Notfalllagerung

(= Fanglager) vorhanden sein. Diese Notfalllagerungen stellen den sicheren Auslauf des Rotors bei einem Ausfall der aktiven Magnetlagerung sicher. Sie verschleißen, sofern sie benötigt werden, relativ schnell und müssen daher auswechselbar sein.

Im Stand der Technik werden bei Rotoren hoher Drehzahl - beispielsweise 5000 U/min und mehr - und/oder hohem Gewicht - beispielsweise 5 Tonnen und mehr - oftmals Fanglager verwendet, die aus einer auf der Rotorwelle angeordneten Laufbuchse und einer mit der Laufbuchse zusammenwirkenden, am Stator angeordneten Gleiteinrichtung bestehen. Die Laufbuchsen bestehen im Stand der Technik aus hochfesten Kupferlegierungen (insbesondere Chrom-Nickel-Silikon-Kupfer-Legierungen) , wel- che thermisch oder mit Öldruckverfahren auf die Rotorwelle aufgezogen werden. Die Laufbuchsen müssen zum einen eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, um die beim Auslaufen des Rotors auftretende Reibungsenergie aufnehmen und ableiten zu können. Weiterhin müssen die Laufbuchsen die erforderliche mechanische Stabilität aufweisen.

Zur Sicherstellung eines festen Sitzes der Laufbuchsen auf der Rotorwelle werden die Laufbuchsen mit einem hohen

SchrumpfÜbermaß versehen. Dies führt zu hohen tangentialen

Spannungen. Die hochfesten Kupferlegierungen des Standes der Technik neigen jedoch unter hoher statischer Belastung zu Spannungsrelaxationserscheinungen, welch zu einem Auflösen der Korngrenzen mit nachfolgendem plötzlichen Versagen der Buchsen führen können. Bereits relativ niedrige Temperaturniveaus (unter 100°C) können ausreichen, um derartige Schädi ^¬ gungen zu forcieren.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Fanglager einer Maschine der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass die Probleme des Standes der Tech ^¬ nik nicht mehr auftreten.

Die Aufgabe wird durch eine Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Maschine sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen,

- dass die jeweilige Laufbuchse einen radial innen angeordne- ten Innenring aufweist, mittels dessen die Laufbuchse auf der Rotorwelle befestigt und gehalten ist,

- dass die jeweilige Laufbuchse einen den Innenring radial außen umgebenden Außenring aufweist, der bei einem Ausfall des jeweiligen aktiven Magnetlagers in der Gleiteinrichtung des jeweiligen Fanglagers gleitet,

- dass der Innenring und der Außenring aus voneinander verschiedenen Materialien bestehen und - dass der Innenring und der Außenring stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Die stoffschlüssige Verbindung zwischen Innenring und Außen- ring kann insbesondere in einer Verschweißung bestehen. Der Innenring und der Außenring können also miteinander verschweißt sein. Die Verschweißung kann insbesondere durch einen Diffusionsschweißprozess bewirkt werden. In der Regel besteht der Innenring aus einem Metall. Insbe ^¬ sondere kann er aus Stahl bestehen.

Der Außenring besteht in der Regel aus einer Kupferlegierung. Alternativ kann der Außenring aus einer Pulvermischung von Kupfer und Aluminiumoxid oder Kupfer und einem Carbid beste ^¬ hen. Hierbei können insbesondere bereits die einzelnen Pul ^¬ verkörner der Pulvermischung aus den genannten Materialien bestehen . Zum Herstellen einer guten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Innenring und dem Außenring kann es erforderlich sein, zwischen dem Innenring und dem Außenring eine Zwischenschicht anzuordnen. Die Zwischenschicht kann beispielsweise aus Nickel bestehen.

Es ist möglich, dass in der Laufbuchse radial und/oder axial verlaufende Ölbohrungen angeordnet sind. Falls dies der Fall ist, sind die Ölbohrungen jedoch nur im Innenring vorhanden. Der Außenring weist keine derartigen Bohrungen auf.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1 eine Maschine, FIG 2 eine Lageranordnung der Maschine von FIG 1,

FIG 3 ein Fanglager und

FIG 4 einen Ausschnitt von FIG 3. Gemäß FIG 1 weist eine Maschine einen Stator 1 und einen Ro ^¬ tor 2 auf. Es ist möglich, dass der Stator 1 und der Rotor 2 die elektromagnetischen Wirkteile einer elektrischen Maschine sind. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Gemeint ist mit den Begriffen „Stator" und „Rotor" lediglich, dass es sich einerseits um ein feststehendes Teil (Stator 1) und an ^¬ dererseits um ein rotierendes Teil (Rotor 2) handelt. Es kann sich bei der Maschine also - beispielsweise - um ein Getrie ^¬ be, eine Pumpe, eine Turbine usw. handeln. Der Rotor 2 weist eine Rotorwelle 3 auf. Die Rotorwelle 3 ist in Lagern 4 gelagert. Der Rotor 2 ist daher um eine Rotationsachse 5 rotierbar. Die Rotationsachse 5 verläuft in der Regel horizontal. Soweit nachfolgend die Begriffe „axial", „radial" und „tan ^¬ gential" verwendet werden, sind sie stets auf die Rotations ^¬ achse 5 bezogen. „Axial" bezeichnet eine Richtung parallel zur Rotationsachse 5. „Radial" bezeichnet eine Richtung or ^¬ thogonal zur Rotationsachse 5 auf die Rotationsachse 5 zu bzw. von ihr weg. „Tangential" bezeichnet eine Richtung, die sowohl zur Axialrichtung als auch zur Radialrichtung orthogonal ist. „Tangential" bezeichnet also eine Richtung in kon ^¬ stantem radialem Abstand von der Rotationsachse 5 kreisförmig um die Rotationsachse 5 herum.

Die Lager 4 der Maschine sind gemäß FIG 2 als aktive (= elek ^¬ tromagnetische) Magnetlager 4 ausgebildet. In den aktiven Ma ^¬ gnetlagern 4 ist der Rotor 2 berührungslos gelagert.

Die aktiven Magnetlager 4 können ausfallen. Aus diesem Grund ist den aktiven Magnetlagern 4 jeweils ein Fanglager 6 zugeordnet. Von den Fanglagern 6 wird der Rotor 2 bei einem Ausfall des jeweiligen aktiven Magnetlagers 4 gefangen. Das je- weilige Fanglager 6 weist eine auf der Rotorwelle 3 angeord ^¬ nete Laufbuchse 7 und eine auf dem Stator 1 angeordnete

Gleiteinrichtung 8 auf. Bei einem Ausfall der aktiven Magnetlager 4 wird der Rotor 2, wie bereits erwähnt, von den Fanglagern 6 gefangen. In diesem Zustand kontaktiert die jeweilige Laufbuchse 7 die jeweilige Gleiteinrichtung 8 und gleitet dort. Die Magnetlager 4 bleiben weiterhin kontaktfrei.

Die jeweilige Laufbuchse 7 weist - siehe auch die FIG 3 und 4 - einen Innenring 9 auf. Der Innenring 9 ist radial innen angeordnet. Mittels des Innenrings 9 ist die Laufbuchse 7 auf der Rotorwelle 3 befestigt und wird dort gehalten. Die jewei- lige Laufbuchse 7 weist weiterhin einen Außenring 10 auf. Der Außenring 10 umgibt den Innenring 9 radial außen. Der Außenring 10 ist dasjenige Element der Laufbuchse 7, das bei einem Ausfall des jeweiligen aktiven Magnetlagers 4 in der Gleit ^¬ einrichtung 8 des jeweiligen Fanglagers 6 gleitet.

Der Innenring 9 und der Außenring 10 bestehen aus voneinander verschiedenen Materialien. Sie sind Stoffschlüssig miteinander verbunden. Insbesondere können sie miteinander verschweißt sein. Die Verschweißung kann beispielsweise durch heißisostatisches Pressen (HIP) , insbesondere durch ein Dif ^¬ fusionsschweißverfahren, bewirkt sein.

Das Material des Innenrings 9 kann nach Bedarf bestimmt sein. Insbesondere kann der Innenring 9 aus einem Metall bestehen, beispielsweise aus Stahl. Ebenso kann das Material des Außen ^¬ rings 10 nach Bedarf bestimmt sein. Beispielsweise kann der Außenring 10 aus einer Kupferlegierung bestehen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung besteht der Au- ßenring 10 aus einer Pulvermischung von Kupfer und Aluminiumoxid. Hierbei ist es möglich, Kupferpulver und Aluminiumoxid ^¬ pulver in einem geeigneten (an sich bekannten) Mischungsverhältnis zu mischen und sodann zu verarbeiten. Alternativ ist es möglich, dass bereits die einzelnen Pulverkörner des Pulvers Kupfer und Aluminiumoxid in dem geeigneten Mischungsverhältnis enthalten. Das genannte Gemisch aus Kupfer und Aluminiumoxid weist den Vorteil auf, dass sowohl die Materialfes- tigkeit als auch die thermischen Eigenschaften nahezu unabhängig von der Wärmebehandlung erreicht werden können. Man kann daher die Wärmebehandlung beim Pressen darauf abstimmen, dass sich eine gute Verbindung zum Innenring 9 ergibt. Alternativ kann anstelle von Aluminiumoxid ein Carbid verwendet werden, insbesondere Aluminiumcarbid .

In manchen Fällen kann es möglich sein, dass der Innenring 9 und der Außenring 10 direkt miteinander verschweißt sind. In anderen Fällen kann es erforderlich sein, dass zwischen dem Innenring 9 und dem Außenring 10 eine Zwischenschicht 11 an ^¬ geordnet ist. Die Zwischenschicht 11 kann insbesondere aus Nickel bestehen.

Die Zwischenschicht 11 weist, falls sie vorhanden ist, eine relativ geringe Materialdicke dz auf. Insbesondere ist ihre

Materialdicke dz in der Regel maximal 0,2 mm, meist sogar un ^¬ ter 0,1 mm. Materialdicken di, da des Innenrings 9 und des Außenrings 10 liegen hingegen in der Regel im Bereich mehrerer mm, oftmals sogar oberhalb von 10 mm.

Es ist möglich, dass der Innenring 9 entsprechend der Darstellung in FIG 2 Ölbohrungen 12 aufweist. Die Ölbohrungen 12 können entsprechend der Darstellung in FIG 2 radial und/oder axial verlaufen. Unabhängig davon, ob die Ölbohrungen 12 vor- handen sind oder nicht, weist der Außenring 10 jedoch keine derartigen Bohrungen auf.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson ^¬ dere kann die relativ versagensanfällige Gestaltung, die sich ergibt, wenn die Laufbuchse 7 aus einem einzigen Material be ^¬ steht, vermieden werden. Aufgrund der Aufteilung der Lauf- buchse 7 in den Innenring 9 und den Außenring 10 können die beiden Ringe 9, 10 getrennt voneinander für ihre jeweilige Funktion optimiert werden. Weiterhin können die Ölbohrungen 12 eingebracht werden, ohne das Ausfallrisiko zu erhöhen.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge ^¬ schränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus ab ^¬ geleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .