DE69604912T2 - Obere folie für hydrodynamisches axial folienlager - Google Patents
Obere folie für hydrodynamisches axial folienlagerInfo
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf hydrodynamische Fluidfilmaxiallager und insbesondere auf die Konstruktion der oberen Folienplatte.
- Diese Erfindung schafft eine Verbesserung gegenüber der US-A-4,462,700 erteilt an G. L. Agrawal am 31. Juli 1984 und betitelt Hydrodynamisches Fluidfilmaxiallager" (auf die die zweiteilige Form des unabhängigen Anspruchs 1 sich stützt).
- Wie in dieser Technologie hinreichend bekannt, besteht das Axiallager aus einer Vielzahl von oberen Foliensegmenten und einer Vielzahl von segmentierten Pufferfolien, die zu einer. Keilform oder Stücken gestaltet sind. Die oberen Foliensegmente reichen über die segmentierten Pufferfolien und alle Segmente sind an der oberen Fläche einer Folienplatte befestigt. Dementsprechend ist die Anzahl der oberen Foliensegmente identisch zu der Anzahl der Pufferfoliensegmente. Die Vorderkante der Segmente, d. h. der oberen Folienstücke und der Pufferfolien, sind einzeln an der Folienplatte festgeschweisst und sind gleichförmig beabstandet um den Umfang der Folienplatte. Die Hinterkante ist unbefestigt und freigelassen, um sich axial zu bewegen. Die Folienplatte ist eine ringförmig geformte Scheibe oder scheibenförmiger Teil und der Innendurchmesser sitzt auf der rotierenden Welle der Rotationsmaschine. Das Axiallager ist zwischen dem Druckläufer und der Druckscheibe angeordnet.
- Bei diesem bisher bekannten Stand der Technik der Axiallagerkonstruktion sind alle Segmente mit der Folienplatte verschweisst. Demgemäss liegen in einem Lager mit 7 Pufferfolien und 7 oberen Folien insgesamt 14 Vorderkanten vor, die an der Folienplatte festgeschweisst sind. Die Anzahl der Schweissverbindungen führt zwangsläufigerweise zu einem unerwünschten Verziehen des Axiallagers, was die Lasttragfähigkeit des Lagers nachteilig beeinflusst. Es ist des weiteren üblich die Oberfläche eines jeden oberen Folienstückes mit einer Trockenfilm- Schmiermittelschicht zu überziehen, um die Reibung der Rotationsmaschine beim Anlassen und beim Auslaufen nach dem Abstellen herabzusetzen, da diese Fläche in Berührung kommt mit dem Druckläufer wenn die Drehgeschwindigkeit nicht ausreicht, um den Luftfilm aufrecht zu halten. Nachdem jede obere Folie beschichtet ist wurde gefunden, dass die Dicke und die Struktur der Beschichtung der einzelnen Pufferfolien ändern kann und somit nicht gleichförmig ist.
- Wir haben gefunden, dass wir diese Bauformen der hydrodynamischen Folienlager verbessern können durch Herstellung der oberen Folie aus einen einzigen Stück, das im wesentlichen flach und scheibenförmig ist, ähnlich wie die Folienplatte, und zu keilförmigen, bogenartigen Segmenten geprägt ist durch radiale Mulden, um die oberen Foliensegmente zu begrenzen. Die Scheibe sitzt auf den Pufferfolien, die an der Folienplatte festgeschweisst sind und die in die Scheibe eingeprägten, oberen Foliensegmente überlagern die Pufferfolien. Die flache Scheibe, die aus einem einzigen Stück besteht beseitigt das erforderliche Festschweissen und die gesamte obere Fläche ist beschichtet, so dass die Notwendigkeit zum Beschichten einzelner Folienstücke entfällt. Dies ergibt eine gleichförmigere Dicke und Struktur der Trockenschmiermittelbeschichtung.
- Es wird auf die FR-A-2,458,707 hingewiesen, die ein hydrodynamisches Fluidfilmaxiallager beschreibt, in welchem eine Vielzahl von Pufferfolien an einem Basisteil befestigt sind und eine einzige, flexible, ringförmige Folienplatte über den Pufferfolien liegt. Die ringförmige Folienplatte hat eine Vielzahl von radial verlaufenden Mulden, die mit den Abständen zwischen den Pufferfolien ausgerichtet sind, um die Bildung des hydrodynamischen Keiles bei geringer Geschwindigkeit zu erlauben.
- Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes hydrodynamisches Fluidfilmaxiallager zu schaffen, das die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist.
- Um dies zu erreichen schafft die Erfindung ein hydrodynamisches Fluidfilmaxiallager mit einer oberen Folienplatte, die aus einem einzigen Stück geformt ist, das zu einem ringförmigen Teil mit einer flachen, oberen Fläche gestaltet ist, einer Vielzahl von oberen Pufferfolien, mit gegenüberliegenden Seitenkanten, die auf der flachen Fläche in Umfangsrichtung beabstandet sind, Einrichtungen, um eine der gegenüberliegenden Seitenkanten der oberen Pufferfolien an der flachen, oberen Fläche zu befestigen und zu erlauben, daß die andere der gegenüberliegenden Seitenkanten sich axial bewegen kann, einer oberen Folieneinrichtung, die die oberen Pufferfolien überlagert, einer unteren, ringförmigen Folienplatte mit einer flachen, unteren Fläche, einer Vielzahl von unteren Pufferfolien mit gegenüberliegenden Seitenkanten, deren Anzahl identisch ist zu der Anzahl der oberen Pufferfolien, und die auf der flachen, unteren Fläche umfangsmäßig beabstandet sind, und Einrichtungen, um eine der gegenüberliegenden Seitenkanten jeder unteren Pufferfolie an der flachen, unteren Fläche zu befestigen und um zuzulassen, daß die andere der gegenüberliegenden Seitenkanten sich axial bewegen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Pufferfolien und die unteren Pufferfolien wesentlich in Umfangsrichtung in bezug aufeinander versetzt sind und daß die obere Folieneinrichtung aus einer einzigen, oberen Folie besteht, die zu einem flachen, scheibenförmigen Teil gestaltet ist, mit umfangsmäßig beabstandeten, radial verlaufenden Mulden, welche zu der oberen Folienplatte hin vorstehen und vom inneren Durchmesser des Scheibenteiles zum äußeren Durchmesser des Scheibenteiles tagen, und wobei die einzige, obere Folie eine obere und eine untere Fläche aufweist, und flache Flächenteile zwischen benachbarten Mulden an der unteren Fläche aufweist, und wobei die flachen Flächenteile gestaltet sind, um jede obere Pufferfolie zu überlagern und zu komplementieren, wobei die obere Fläche der einzigen, oberen Folie mit einem trockenen reibungsarmen Schmiermittel in einer einzigen Auftragung beschichtet sein kann.
- Durch Vorsehen einer oberen Folie, die aus einem einzigen Folienstück aus Metall besteht, das scheibenförmig gestaltet ist, mit eingeprägten Folienstücken, die die Pufferfolien komplementieren, entfällt das erforderliche Festschweissen einzelner Folienstücke an der oberen Folienplatte und es wird eine einzige Fläche bereitgestellt, die mit einem Trockenschmiermittel zu beschichten ist, um somit Ungleichförmigkeiten in der Dicke und der Struktur der Beschichtung herzusetzen oder auszuschalten.
- Diese und andere Merkmale der Erfindung sind besser zu verstehen aus der nun folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.
- Fig. 1 ist eine auseinandergezogene Darstellung in Perspektive, welche die Merkmale der Erfindung zeigt in einem hydrodynamischen Fluidfilmaxiallager; und
- Fig. 2 ist eine Schnittansicht durch die Radialebene des Axiallager nach Fig. 1 mit versetzten Pufferfolien.
- Während die Erfindung verschiedene Beispiele zur Ausführung Erfindung zeigt, ist zu verstehen, dass es dem Fachmann geläufig ist, dass die Erfindung auch in anderen Bauarten von hydrodynamischen Fluidfilmaxiallagern Anwendung finden kann, insbesondere wo es erwünscht ist die Notwendigkeit zur Herstellung der oberen Folie aus separaten Folienstücken auszuschalten.
- Die Erfindung ist am besten zu verstehen durch Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2, die das Axiallager zeigen, welches insgesamt mit 10 bezeichnet ist und eine obere Folienplatte 12, Pufferfolien 14, eine Folienplatte 16, eine Folienplatte 18 und Pufferfolien 20 aufweist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, die eine auseinandergezogene Ansicht in Perspektive ist, bestehen die neun (9) Pufferfolien 14 aus gewellten, keilförmigen oder abgestumpften, sektorförmigen Auflagen 22, wobei die Wellen radial ausgerichtet und auf der flachen, oberen Fläche 24 der Folienplatte 16 umfangsmässig beabstandet sind.
- Die Stützfeder bestehend aus der unteren Folienplatte 18 ist auch mit neun (9) daran befestigten Pufferfolien versehen, die aus gewellten, keilförmigen Auflagen 26 bestehen, wobei die Wellen ähnlich wie die Wellen der Auflagen 22 ausgerichtet sind. Die keilförmigen Auflagen 26 sind auf der unteren, flachen Fläche 28 der Folienplatte 18 in Umfangsrichtung beabstandet.
- Die keilförmigen Pufferfolien 14 und 20, die aus hochelastischem, metallischem Federwerkstoff bestehen verleihen dem Axiallager die Nachgiebigkeit, welche erforderlich ist für die geeignete Luftfilmbildung. Sie dienen auch als Federn, damit eine bestimmte minimale Vorspannung immer durch das Axiallager aufrechterhalten erhalten werden kann, wenn es auf gegenüberliegenden Seiten eines Druckläufers eingestellt ist, zum Bestimmen der Axialstellung des Läufers in der Rotationsmaschine, wie z. B. eine Luftkreislaufmaschine, in der das Lager eingebaut ist.
- Die Federkonstante der keilförmigen Stücke und Folienplatten sind vorbestimmt entsprechend den besonderen Parametern des Einsatzgebietes in dem sie verwendet werden sollen. Wie der Fachmann verstehen wird, ist auch die Anzahl der Pufferfolien vorbestimmt durch das besondere Anwendungsgebiet. Die Befestigung der Pufferfolien an der oberen und unteren Folienplatte erfolgt durch irgendwelche geeignete Mittel. Wie hinreichend bekannt, ist entweder die Vorderkante oder die Hinterkante festgeschweisst, aufgelötet oder in geeigneter Weise an der Folienplatte befestigt und das gegenüberliegende Ende, d. h. die Hinterkante oder die Vorderkante bleibt unbefestigt, um in Axialrichtung frei beweglich zu sein. Dieses Merkmal ist im Stand der Technik bekannt und für weitere Einzelheiten wird Bezug genommen auf die US-A- 4,462,700.
- Entsprechend dieser Erfindung besteht die obere Folienplatte 12 aus einem einzigen flachen, ringförmigen metallischen Federmaterialstück, das geprägt ist, um radiale Mulden 30 aufzuweisen, die mit ihrem Scheitel 29 nach unten weisen zur flachen Oberfläche 24 der Folienplatte 16 hin. Die benachbarten Mulden 30 begrenzen dazwischen eine Vielzahl von keilförmigen oder sektorförmigen Erhebungen 32, die in ihrer Anzahl der Anzahl der Pufferfolien 22 entsprechen und im Wesentlichen gestaltet sind gemäss der Grösse und der Form der einzelnen Pufferfolien 22, um eine Wirkungsfläche 39 zu bilden, die im Betriebszustand die Pufferfolien komplementiert und mit diesem zusammenwirkt. Wie die Fig. 1 und 2 zeigen liegen die Sektorteile über den Pufferfolien 14 und erfüllen den gleichen Zweck wie die vorher beschriebenen, bekannten, einzelnen, oberen Folien. Ein Beispiel der im Stand der Technik bekannten, oberen Folien zeigt die US-A-4,462,700
- Da die obere Folie 12 aus einem einzigen Stück hergestellt ist verhindert sie die im Stand der Technik bekannten Probleme hinsichtlich der Beschichtung der bisher üblichen, einzelnen, oberen Folien, wie vorher beschrieben. Die obere Fläche der oberen Folienplatte ist beschichtet mit einem reibungsarmen Trockenfilmschmiermittelmaterial, das dazu dient, die Reibung herabzusetzen, beim Anlassen und beim Auslaufen nach dem Abstellen des drehenden Teiles der Rotationsmaschine. Dies ist besonders wichtig, da diese Beschichtung in Berührung ist mit dem Druckläufer dessen Drehzahl beim Anlassen und beim Auslaufen nach dem Abstellen nicht ausreicht, um den Luftfilm aufrecht zu erhalten.
- Wie die Fig. 2 zeigt sind die Vorderkanten 31 und 33 und die Hinterkanten 35 und 37 der Pufferfolien 14 bzw. 20 in Umfangsrichtung wesentlich in Bezug aufeinander versetzt.
- Die Erfindung bietet eine Anzahl von Vorteilen über die bisher bekannten, hydrodynamischen Fluidfilmaxiallager, wovon ohne Einschränkungen folgende zu erwähnen sind:
- 1. Die Herstellung der oberen Folie ist vereinfacht, da sie aus einem einzigen Bauteil besteht;
- 2. Die Anzahl der Bauteile ist herabgesetzt und dementsprechend ist auch die Lagerhaltung vereinfacht;
- 3. Die obere Folie ist nicht an der Folienplatte festgeschweisst, was den Zusammenbau und die Herstellung vereinfacht; (bisher waren sowohl die obere Folien als auch die Pufferfolien an der Folienplatte festgeschweisst, diese Vielzahl von Schweissverbindungen führte manchmal zu Verformungen des Drucklagers, wodurch die Lasttragfähigkeit des Lagers herabgesetzt wird); und
- 4. Da die Beschichtung der oberen Folie in einem Arbeitsgang über der gesamten Oberfläche der oberen Folie erfolgt, anstelle der separaten Beschichtung der einzelnen oberen Folienstücke des bisher bekannten Axiallagers ist die Dicke der Beschichtung und ihre Struktur einheitlicher.
Claims (3)
1. Hydrodynamisches Fluidfilmaxiallager mit einer
oberen Folienplatte (16), die aus einem einzigen Stück
geformt ist, das zu einem ringförmigen Teil mit einer
flachen, oberen Fläche gestaltet ist, einer Vielzahl von
oberen Pufferfolien (14), mit gegenüberliegenden Seitenkanten
(31, 35), die auf der flachen Fläche in Umfangsrichtung
beabstandet sind, Einrichtungen, um eine der
gegenüberliegenden Seitenkanten (31, 35) der oberen
Pufferfolien (14) an der flachen, oberen Fläche zu befestigen
und zu erlauben, daß die andere der gegenüberliegenden
Seitenkanten sich axial bewegen kann, einer oberen
Folieneinrichtung, die die oberen Pufferfolien (14)
überlagert, einer unteren, ringförmigen Folienplatte (18) mit
einer flachen, unteren Fläche, einer Vielzahl von unteren
Pufferfolien (20) mit gegenüberliegenden Seitenkanten (33,
37), deren Anzahl identisch ist zu der Anzahl der oberen
Pufferfolien (14), und die auf der flachen, unteren Fläche
umfangsmäßig beabstandet sind, und Einrichtungen, um eine der
gegenüberliegenden Seitenkanten (33, 37) jeder unteren
Pufferfolie (20) an der flachen, unteren Fläche zu befestigen
und um zuzulassen, daß die andere der gegenüberliegenden
Seitenkanten (33, 37) sich axial bewegen kann, dadurch
gekennzeichnet, daß die oberen Pufferfolien (14) und die
unteren Pufferfolien (20) wesentlich in Umfangsrichtung in
bezug aufeinander versetzt sind und daß die obere
Folieneinrichtung aus einer einzigen, oberen Folie (12)
besteht, die zu einem flachen, scheibenförmigen Teil
gestaltet ist, mit umfangsmäßig beabstandeten, radial
verlaufenden Mulden (30), welche zu der oberen Folienplatte
(16) hin vorstehen und vom inneren Durchmesser des
Scheibenteiles zum äußeren Durchmesser des Scheibenteiles
ragen, und wobei die einzige, obere Folie (16) eine obere und
eine untere Fläche aufweist, und flache Flächenteile zwischen
benachbarten Mulden an der unteren Fläche aufweist, und wobei
die flachen Flächenteile gestaltet sind, um jede obere
Pufferfolie (14) zu überlagern und zu komplementieren, wobei
die obere Fläche der einzigen, oberen Folie (12) mit einem
trockenen reibungsarmen Schmiermittel in einer einzigen
Auftragung beschichtet sein kann.
2. Hydrodynamisches Fluidfilmaxiallager nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden
Seitenkanten (31, 35; 33, 37) der oberen Pufferfolien (14)
und der unteren Pufferfolien (20) eine Vorderkante und eine
Hinterkante aufweisen in bezug auf die Strömungsrichtung des
in das Axiallager eintretenden Fluids, wobei die Vorderkante
(31) der oberen Pufferfolien (14) an der flachen, oberen
Fläche der oberen Folienplatte (16) befestigt ist und die
Hinterkante (35) frei ist, um sich axial zu bewegen.
3. Hydrodynamisches Fluidfilmaxiallager nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden
Seitenkanten (31, 35; 33, 37) der oberen Pufferfolien (14)
und der unteren Pufferfolien (20) eine Vorderkante und eine
Hinterkante in bezug auf die Strömungsrichtung des in das
Axiallager eintretenden Fluids aufweisen, wobei die
Hinterkante (37) der unteren Pufferfolien (20) an der
flachen, unteren Fläche der unteren Folienplatte (18)
befestigt ist und die Vorderkante (33) frei ist, um sich
axial zu bewegen.
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