CS212321B2 - Gas foil bearing for quick rotating parts - Google Patents

Description

Vynález se týká plynového fóliového ložiska pro rychle rotující části na dopřádacích nebo skacích strojích, zejména pro spřádací rotory, prstence a spřádací vřetena.

Dosud znlml plynová ložiska s tenkými foliemi jako ložiskovými prvky vyžadují kromě nejméně jednoho radiálního fóloového ložiska dvě axiální ložiska, z nichž jedno axiální ložisko slouží k zachycování hmoonooti spřádacího rotoru při klidu a při rozběhu.

Během předení působí vlákno na rotor vzhůru s^ěuuícími axiálními silami, které jsou několikanásobně větší než hmoonnst rotoru, takže je nutná další axiální ložisková plocha pro zachycení těchto sil, jejíž účinnost je však pro šikmou polohu rotoru oramzena, to znamená, že axiální plocha rotoru a axiální plocha statoru nejsou vzájemně rovnoběžné. Tato šikmá poloha rotoru je podmíněna dynamickou nevyvááennotí způsobenou běžcem, a to i při optimálním vyvážení rotoru. U dosud známých plynových ložisek by tato axiální ložisková plocha mohla odpadnout pouze tehdy, kdyby hmoonost rotoru byla větší než jsou vzhůru působící axiální síly vlákna, avšak není možné rotor učinit tak těžkým.

Vynniez má za úkol vyřeeit plynové fóliové ložisko pro rychle rotujjící části na dopřádacích nebo skacích strojích, u nichž může odpadnout nejméně jedno axiální ložisko.

Podstata řešení spočívá podle vynálezu v tom, že plynové fóliové ložisko je vytvořeno ve tvaru nejméně jednoho komolého kužele, jehož plášť je upnut nejméně jednou fólií.

Výhody dosažené řešením podle vynálezu spočívají zejména v tom, že kuželové fóliové ložisko zachycuje axiální i radiální ložiskové síly, takže u jednoho kuželového ložiska může odpadnout jedno axiální ložisko a u dvou kuželových ložisek pak mohou odpadnout obě axiální ložiska. Kromě toho se axiální únosnost projevuje také při vyklápění rotoru. Rovněž hmota rotoru může být mmlá, takže rozběh rotoru je možný bez přívodu vzduchu. Nepatrná hmota rotoru kromě toho umožňuje rychlé rozbíhání a synchronizování plynového fóloového ložiska, přičemž malý třecí moment způsobuje pouze nepatrné napětí vlákna.

V souhrnu vedou tato opatření k vytvoření plynového foliového ložiska obzvláště jednoduché konstrukce, při nízkých výrobních nákladech a velké životnooti. Některé výhodné podrobnnoti konstrukce podle vynálezu jsou zřejmé z podružných bodů definice předmětu vynálezu.

Další podгobnnoti vynálezu jsou vysvětleny na dvou příkladných provedeních znázorněných na výkresu, kde představuje obr. 1a řez plynovým fólóvvým ložskkem podle vynálezu, obr. 1b pohled zdola na plynové fóliové ložisko bez rotoru, obr. 2 řez dalším provedením plyno- . vého fóloového ložiska podle vynálezu a obr. 3 pohled na fólii podle vynálezu.

Na obr. 1a a 1b je znázorněn jeden způsob provedení plynového fóloového ložiska s kuželovitým fóiovvým ložikkem a jedním axiálním lož-skeem. Na základní desce £ je upevněn stator 2, na němž jsou pomocí tří upevňovacích prvků £ souměrně uspořádány tři fólie £, které upínají plášť £ dolů se otvírajícího komolého SužžIí. Stator 2 je opatřen nad pláštěm £ kužele axiální loeiskoviu plochou 6 s tryskami £ k přivádění vzduchu pro rozběhovou fázi. Na této ložiskové ploše 6 statoru 2 je uložena axiální ložisková plocha 8' rotoru 2> které tvoří společně axiální ložisko. Axiální ložisková plocha 8 rotoru 2 de opatřena ^znázorněnými spirálními drážkami pro aerodynamické utvoření plynového polštáře během provozu.

Pod axiální ložikkovou plochou 8 má dutý rotor 2 uvióntř plášťovou plochu 10 ve tvaru dolů se otvírajícího komolého kužele, na kterou dosedají bez předpští tři fólie £ tvořící plášt 5 kommlého kužele, Základní deska £ je spojena přes tlumicí prvek ££ se skříní 12.

Pro rozběh rotoru ' bez tření se mezi ložikkovou plochu 8 rotoru 2 a ložikkovou plochu 8 statoru 2 přivádí za účelem vytvoření aerostatického plynového polštáře pomocí trysek £ stlačený vzduch, jehož přívod lze při určitých otáčkách rotoru 2 zastavit, protože se pak spirálními drážkami v ložiskové ploše 8 rotoru 2 vytvoří aerodynamický plynový polštář mezi ložiskovou plochou 6 statoru-' 2 a ložiskovou plochou 8 rotoru 2·

Rovněž se vytvoří při určitých otáčkách rotoru 2 aerodynamický plynový polštář mezi pláštěm 2 ^komolého kiŽele statoru 2 a pleťovou ^ploc^hou 10 ve tvaru ^komolého kužele rotoru 2,, přičemž tento plynový polštář umožňuje zachycovat bez tření axiální síly působící vzhůru od nenaznačeného spřádacího vlákna. Foliové ložisko ve tvaru komolého kužele, vytvořené ^pl^áštěm 2 ^komolého ^kužele statoru 2 a ^pl^ášťovou plochou ¹⁰ ve ^tvaru tomolého kužele rotoru 2 může rovněž zachycovat radiální síly, které vzniknou od vlákna a nevyvážeností nenaznačeného běžce. Také při šrklcmé poloze rotoru 2 zachytí navrhované fóliové ložisko vzhůru směěřjící axiální síly.

Další provedení plynového folšového ložiska podle vynálezu se dvěma fóloovými ložisky ve tvaru komolých kuželů je naznačeno na obr. 2 v řezu. Na základní desce 21 je upevněn horní stator 22, na kterém jsou pomocí tří upevňovacích prvků 23 souměrně uspořádány tři fólie 24, které upínají pláší 25 dolů se otvírajícího komolého kužele. Na horním statoru -22 je upevněn dolní stator 26, na kterém jsou pomocí tří upevňovacích prvků 27 souměrně uspořádány tři fólie 28. které upínají plášl 29 komolého kužele. Obě fólie 24. 28» které tvoří plášť 25. 29 komooých kuželů, přivrácených k sobě základnovými otvory, dosedají bez přepětí na dvě plášťové plochy JO, ££ ve tvaru- komooých kuželů uvnitř dutého rotoru £2. Základní deska 21 je spojena přes tlumicí prvek 33 se skříní 34.

Toto poslední provedení se může uplatnit u lehkého rotoru £2. Pro lehčí rozběh rotoru 32 mohou být fólie 28, tvořící dolní plášť 29 komolého kužele, navíc opatřeny na několika místech malými otvory 35 , jimiž se přivádí stlačený vzduch pomocí polybOivých hadic £6 z plastické hmooy, které jsou přilepeny na fóliích 28. Při určitých otáčkách rotoru 32 lze přívod stlačeného vzduchu sdpěsít, neboť se pak vytvořřl aerodynamický plynový polštář mezi plÉíštěm 22 komolého kužele dolníto st^oru 26 a plášťovou poctou ££ ve tvaru komolého kužele rotoru 32.

Folie £, 24. 28, které mohou být zhotoveny z kovu nebo z plastické hmoty, lze vytvořit jako rovné proužky anebo představují podle obr. 3 rozvinuté pláště J, 25» 29 komolých kuželů, sdpooídalící plášoovým plochám £0, JO, 31_ ve tvaru komolých kuželů rotorů 2> 32. Na obou koncích jsou fólie £, 24. 28 opatřeny zeslabením 37 v podobě zářezů. Těmito zeslabeními 37 se fólie £, 24. 28 mohou při házení rotoru 2, 32 lépe přizpůsobí plášoovým plochám £0, JO, Л ve tvaru komooých. kuželů, takže vždy vznikne rovnoměrná vzduchová mmzera a tím i rovnoměrný nosný plynový po0^štář mezi fóíemi £ 24. 28 a pOáíšťovýfai ploc^^i 10. 30, 31 ve tvaru komolých kuželů rotoru 2, 32.

Výhody dosažené řešením -podle vynálezu spoCívájí. zejména v tom, že navrhované plynové fóliové ložisko vyžaduje pouze dvě ložiskové plochy, které v provozním stavu i při házení rotoru 2i 32 ziIíšIuíí optimální axiální únosпоot. Protože hmota rotoru 2, 32 může být mlá, je možný rozběh rotoru bez přívodu vzduchu i kromě toho také aerodynamický provozní stav. Nepatrná hmota rotoru 2, 32 mimoto umooňuje rychlý rozběh a synchronizování rotoru 2, 32. přičemž malý třecí mommnt vyvolává pouze malé napětí vlákna.

Takto vytvořené plynové fóliové ložisko se vyznačuje obzvláště jednoduchou konstrukcí, nízkými výrobními náklady a velkou životn^tí.

Claims (9)

1. Plynové foliové ložisko pro rychle rotující části na dopřádacích nebo skacích strojích, zejména pro spřádací rotory, prstence a spřádací vřetena, vyznačené tím, že fóliové ložisko je vytvořeno ve tvaru nejméně jednoho komolého kužele, jehož plášť (5, 25, 29) je upnut nejméně jednou fólií (4, 24, 28).

2. Plynové fóliové ložisko podle bodu 1, vyznačené tím, že nejméně jednou fólií (4) je upnut dolů se otvírající plášť (5) komolého kužele.

3. Plynové fóliové ložisko podle bodu 1, vyznačené tím, že nejméně jednou fólií (24, 28), jsou upnuty dva nad sebou uspořádané pláště (25, 29) komolých kuželů-.

⁴. ^Plynov^{é f}ólLiov^é loňsko podle ^bodu 1 ne^bo 2^, v^yzna^čen^é tím^{, ž}e třemi fóliemi ⁽4) je upnut dolů se otvírající plášť (5) komolého kižele.

5. Plynové fóliové ložisko podle bodu 1 nebo 3, vyznačené tím, že třemi fóliemi (24, 28) jsou upnuty dva nad sebou uspořádané pláště (25, 29) komolých kuželů.

6. Plynové fóliové ložisko podíle bodů 1 až 5, vyznačené tím, že nejméně jedna fólie (4, 24, 28) je přizpůsobena bez předpětí na plášťovou plochu (10, 30, 31) ve tvaru komo- lého kužele.

7. Plynové fóliové ložisko podle bodů 1 je vytvořena jako rovný proužek.

8. Plynové fóliové ložisko podle bodů 1 tvar rozvinutého pláště (5, 25, 29) komolého

9. Plynové fóloové ložisko podle bodu 7 má na obou koncích zeslabení (37).

až 6, vyznačené tím, že fólie (4, 24, 28) až 5, vyznačené tím, že fólie (4, 24, 28) má kužele.

nebo 8, vyznačené tím,.že fólie (4, 24, 28)