DE102018212490A1 - Foil gas storage device for storing a rotor and method and use - Google Patents
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Abstract
Bei Foliengaslagern für Rotoren besteht Interesse an hoher Tragfähigkeit und robuster Lagerung, insbesondere auch bei hohen Drehzahlen. Bereitgestellt wird eine Foliengaslagervorrichtung (10) eingerichtet zum Lagern eines Rotors (2, 12) mittels Gas (G), mit einer rotorseitigen Top-Folieneinrichtung (14) zur Definition einer Lagerebene (8) für den Rotor, und mit einer die Top-Folieneinrichtung auf einem Träger (6, 16) abstützenden Bump-Folieneinrichtung (15), wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Foliengaslagervorrichtung wenigstens einen von der Top-Folieneinrichtung gebildeten abgeschrägten Umfangsbereich (α1) aufweist, der sich in Drehrichtung zwischen dem Träger (16) und der Lagerebene (8) erstreckt und in der Lagerebene endet, und dass die Top-Folieneinrichtung auf der Oberseite (14a) durch von radial außen nach innen verlaufende Ausnehmungen (14.1) strukturiert ist. Hierdurch kann ein robustes Lager für große Kräfte und/oder hohe Drehzahlen bereitgestellt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren und eine Verwendung für eine derartige Foliengaslagervorrichtung.Foil gas bearings for rotors are interested in high load capacity and robust bearings, especially at high speeds. A foil gas storage device (10) is provided for supporting a rotor (2, 12) by means of gas (G), with a top foil device (14) on the rotor side for defining a bearing level (8) for the rotor, and with a top foil device on a carrier (6, 16) supporting bump film device (15), it being provided according to the invention that the film gas storage device has at least one chamfered peripheral region (α1) formed by the top film device, which is located in the direction of rotation between the carrier (16) and extends from the bearing plane (8) and ends in the bearing plane, and that the top film device on the top (14a) is structured by recesses (14.1) running radially inwards. As a result, a robust bearing for large forces and / or high speeds can be provided. The invention further relates to a method and a use for such a film gas storage device.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lagern eines Rotors mittels Gas, z.B. zur Luftlagerung, insbesondere zur ölfreien Lagerung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Lagern eines Rotors bei hohen axialen Kräften und/oder bei hohen Drehgeschwindigkeiten. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung von axialen Foliengaslagern. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.The present invention relates to a device for supporting a rotor by means of gas, e.g. for air storage, especially for oil-free storage. In particular, the invention relates to a device for supporting a rotor at high axial forces and / or at high rotational speeds. Last but not least, the present invention also relates to the use of axial foil gas bearings. In particular, the invention relates to a device and a method according to the preamble of the respective independent claim.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Zum Lagern eines Rotors insbesondere bei hohen axialen Kräften und/oder bei hohen Drehgeschwindigkeiten haben sich so genannte Foliengaslager bzw. Folienlager als zweckdienlich erwiesen. Foliengaslager werden beispielsweise bei Pumpen bei hohen Drehgeschwindigkeiten des jeweiligen Rotors eingesetzt. Mittels Foliengaslagern können insbesondere auch Lastschwankungen in axialer Richtung (längs der Drehachse des Rotors) aufgefangen werden. Herkömmliche Foliengaslager bestehen aus Folienlagen mit weitgehend ebenen Oberflächen. Eine insbesondere statisch relativ zum Rotor angeordnete Fläche (so genannte Top Foil) begrenzt einen Luftspalt und ist elastisch verformbar und gibt einem im Luftspalt insbesondere in Abhängigkeit von einer Rotationsgeschwindigkeit generiertem Druck nach. Insbesondere führt ein Druckfeld innerhalb eines Lagerspaltes zwischen dem Rotor und der angrenzenden Top-Folie zu einer Verformung der Folie, wodurch das Verhalten des Lagers beeinflusst wird. Die Eigenschaften des Foliengaslagers, insbesondere auch die Tragfähigkeit in axialer Richtung, werden daher stark durch die Ausgestaltung der Folien und durch das Interagieren des Rotors mit den Folien vordefiniert. Bei der Auslegung und Optimierung von Foliengaslagern besteht daher Interesse, die Effekte der Folien auf den Rotor und auf die Ausbildung der Druckverhältnisse möglichst exakt beeinflussen und optimieren zu können.So-called foil gas bearings or foil bearings have proven to be useful for mounting a rotor, in particular with high axial forces and / or at high rotational speeds. Foil gas bearings are used, for example, in pumps at high speeds of rotation of the respective rotor. Load fluctuations in the axial direction (along the axis of rotation of the rotor) can in particular be absorbed by means of foil gas bearings. Conventional foil gas bearings consist of foil layers with largely flat surfaces. A surface, in particular statically arranged relative to the rotor (so-called top foil) delimits an air gap and is elastically deformable and yields to a pressure generated in the air gap in particular as a function of a rotational speed. In particular, a pressure field within a bearing gap between the rotor and the adjacent top foil leads to a deformation of the foil, which influences the behavior of the bearing. The properties of the foil gas bearing, in particular also the load-bearing capacity in the axial direction, are therefore strongly predefined by the configuration of the foils and by the interaction of the rotor with the foils. When designing and optimizing foil gas bearings, there is therefore interest in being able to influence and optimize the effects of the foils on the rotor and on the formation of the pressure conditions as precisely as possible.
Die Patentschrift
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht Interesse an einer Verbesserung der technischen Möglichkeiten und Merkmale von Folienlagern, insbesondere hinsichtlich der Anforderungen bei axialer Lagerung.On the basis of this prior art, there is interest in improving the technical possibilities and features of film bearings, in particular with regard to the requirements for axial bearing.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Aufgabe ist, eine Vorrichtung zur Gaslagerung bzw. Luftlagerung eines Rotors bereitzustellen, womit der Rotor insbesondere bei hohen axialen Kräften und/oder insbesondere bei hohen Drehgeschwindigkeiten bei hoher Tragfähigkeit gelagert werden kann. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, eine effiziente ölfreie Lagerung eines hochdrehenden Rotors zumindest in axialer Richtung derart zu ermöglichen, dass der Rotor mit einer vergleichsweise hohen axialen Kraft beaufschlagt werden kann, insbesondere auch bei vorteilhaften Nebeneffekten hinsichtlich Reibung bzw. Wärmeentwicklung und hinsichtlich Stabilität.The object is to provide a device for gas storage or air storage of a rotor, with which the rotor can be supported in particular with high axial forces and / or in particular at high rotational speeds with a high load-bearing capacity. In particular, the task is to enable efficient, oil-free mounting of a high-speed rotor, at least in the axial direction, in such a way that a comparatively high axial force can be applied to the rotor, in particular also with advantageous side effects with regard to friction or heat development and with regard to stability.
Diese Aufgabe wird durch eine Foliengaslagervorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem jeweiligen nebengeordneten Verfahrensanspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den jeweiligen Unteransprüchen erläutert. Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern dies nicht explizit verneint ist.This object is achieved by a film gas storage device according to
Bereitgestellt wird eine Foliengaslagervorrichtung eingerichtet zum Lagern eines Rotors mittels Gas, mit einer rotorseitigen Top-Folieneinrichtung zur Definition einer Lagerebene für den Rotor, und mit einer die Top-Folieneinrichtung auf einem Träger abstützenden Bump-Folieneinrichtung. Die Bump-Folieneinrichtung ist bevorzugt eingerichtet für eine Deformation der Top-Folieneinrichtung, in Reaktion auf einen auf die Lagerebene ausgeübten Druck.A foil gas storage device is provided for storing a rotor by means of gas, with a rotor-side top foil device for defining a bearing level for the rotor, and with a bump foil device supporting the top foil device on a carrier. The bump film device is preferably set up to deform the top film device in response to a pressure exerted on the bearing level.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Foliengaslagervorrichtung wenigstens einen von der Top-Folieneinrichtung gebildeten abgeschrägten Umfangsbereich aufweist, der sich in Drehrichtung zwischen dem Träger und der Lagerebene erstreckt und in der Lagerebene endet, und dass die Top-Folieneinrichtung auf der Oberseite durch von radial außen nach innen (insbesondere zumindest abschnittsweise radial oder schräg zur radialen Richtung) verlaufende Ausnehmungen strukturiert ist. Alternativ kann der Rotor entsprechend strukturiert sein. Dies liefert insbesondere auch bei hohen Drehzahlen eine robuste, stabile Lagerung, auch bei hohen Lasten.According to the invention, it is proposed that the film gas storage device has at least one beveled peripheral area formed by the top film device, which extends in the direction of rotation between the carrier and the bearing plane and ends in the bearing plane, and that the top film device on the top side from radially outwards recesses running inside (in particular at least in sections radially or obliquely to the radial direction) is structured. Alternatively, the rotor can be structured accordingly. This provides robust, stable storage, even at high speeds, even at high loads.
Im Gegensatz zu bisher erprobten Technologien, insbesondere im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen axialen Folienlagern mit flexiblen Oberflächen, kann erfindungsgemäß mit einfachen Mitteln eine Erweiterung des Einsatzgebietes der Foliengaslager bei hoher Systemsicherheit erzielt werden. Dabei kann eine hohe axiale Tragfähigkeit realisiert werden. Ferner kann der Reibungsverlust des Lagers minimiert werden. Insbesondere eine Kombination der technischen Merkmale „abgeschrägter Umfangsbereich“ und „Ausnehmungen“ ermöglicht eine Verbesserung der Lager-Eigenschaften. Insbesondere kann ein axiales Folienlager mit Ausnehmungen in Ausgestaltung als Spiralnuten bereitgestellt werden.In contrast to previously tried-and-tested technologies, in particular in contrast to the axial film bearings with flexible surfaces described above, according to the invention, the field of use of the film gas bearings can be expanded with high system security using simple means. A high axial load-bearing capacity can be achieved. Furthermore, the friction loss of the bearing can be minimized. In particular, a combination of the technical features “sloping Circumferential area ”and“ recesses ”enables an improvement of the bearing properties. In particular, an axial foil bearing with recesses in the form of spiral grooves can be provided.
Üblicherweise weist ein herkömmliches axiales Foliengaslager zwei Folien-Teile auf: die so genannte Top Foil (Top-Folie), und die so genannte Bump Foil (Bump-Folie), wobei die Top Foil auf der flexiblen, dämpfenden Bump Foil aufliegt, und wobei die Top Foil zusammen mit dem Rotor den Gasfilm in axialer Richtung beidseitig begrenzt bzw. abgrenzt. Die flexible Bump Foil kann dabei eine (elastische) Deformation der Top Foil ermöglichen, insbesondere bei Druckbeaufschlagung oder Druckeinwirkung (Druckfeld des Gasfilms).A conventional axial foil gas storage usually has two foil parts: the so-called top foil (top foil), and the so-called bump foil (bump foil), the top foil resting on the flexible, damping bump foil, and where the top foil together with the rotor limits or delimits the gas film in the axial direction on both sides. The flexible bump foil can allow an (elastic) deformation of the top foil, especially when pressure is applied or pressure is exerted (pressure field of the gas film).
Die Top Foil kann mit zwei unterschiedlichen Zonen (Bereichen) ausgestattet werden: konvergente Zone zum Einengen eines Luftspaltes zwischen der Top Foil und dem Rotor; und so genannte Plateau-Zone in (zumindest annähernd) paralleler Anordnung zum Rotor. Mittels dieser beiden Zonen kann der Druck im Gasfilm erhöht werden, und damit kann auch die Tragfähigkeit des Lagers definiert bzw. gesteigert werden, insbesondere als Funktion einer Rotation des Rotors bzw. als Funktion einer Drehgeschwindigkeit.The top foil can be equipped with two different zones (areas): convergent zone for narrowing an air gap between the top foil and the rotor; and so-called plateau zone in (at least approximately) parallel arrangement to the rotor. The pressure in the gas film can be increased by means of these two zones, and thus the bearing capacity of the bearing can also be defined or increased, in particular as a function of a rotation of the rotor or as a function of a rotational speed.
Davon ausgehend beruht die Erfindung auf dem Konzept, eine hohe Stabilität und gute Dämpfungs- und Tragfähigkeits-Eigenschaften hervorzurufen, indem auf der Oberseite der Top-Folieneinrichtung Ausnehmungen vorgesehen werden, insbesondere Ausnehmungen in Form von Nuten, welche Ausnehmungen eingerichtet sind, bei relativer Drehbewegung zwischen Rotor und Top-Folieneinrichtung Gas nach innen zu pumpen.Proceeding from this, the invention is based on the concept of producing high stability and good damping and load-bearing properties by providing recesses on the top of the top film device, in particular recesses in the form of grooves, which recesses are set up with a relative rotational movement between Pumping rotor and top foil device inwards.
Die Ausnehmungen wirken vorteilhafter Weise basierend auf einer Rotation des Rotors relativ zur Top-Folieneinrichtung. Die Ausnehmungen können sich statt auf der Top-Folieneinrichtung alternativ auch auf dem Rotor befinden. Die Ausnehmungen sind eingerichtet, Gas in den Luftspalt des Lagers zu befördern (insbesondere im Sinne von: Gas pumpen), insbesondere mit dem Effekt, den Druck des Gasfilms im Luftspalt zu steigern.The recesses advantageously act based on a rotation of the rotor relative to the top film device. The recesses can alternatively be located on the rotor instead of on the top foil device. The recesses are designed to convey gas into the air gap of the bearing (in particular in the sense of: pumping gas), in particular with the effect of increasing the pressure of the gas film in the air gap.
Die Ausnehmungen bzw. Nuten sind vorteilhafter Weise spiralförmig angeordnet, zumindest abschnittsweise. Die Ausnehmungen können als einwärts (radial nach innen) pumpende Nuten ausgebildet bzw. angeordnet sein. Die Ausnehmungen können insbesondere exakt außen am Außenradius (Außenkante) beginnen. Die Ausnehmungen können insbesondere nach innen bis hin zu einer Radialposition weiter außen als der Innenradius (Innenkante) der Top- Folieneinrichtung verlaufen bzw. angeordnet sein. Beispielsweise erstrecken sich die Ausnehmungen bis zur Hälfte der radialen Erstreckung der Top- Folieneinrichtung (halbe radiale Länge).The recesses or grooves are advantageously arranged in a spiral, at least in sections. The recesses can be designed or arranged as inward (radially inward) pumping grooves. The recesses can in particular begin exactly on the outside of the outside radius (outside edge). The recesses can, in particular, extend or be arranged inwards up to a radial position further out than the inner radius (inner edge) of the top film device. For example, the recesses extend up to half the radial extent of the top film device (half the radial length).
Die Ausnehmungen, insbesondere Nuten sind vorteilhafter Weise in einem Winkel zwischen 95° und 175° angeordnet in Bezug auf die tangentiale Richtung. Dies liefert hohe Effizienz, insbesondere eine optimale Pumpwirkung.The recesses, in particular grooves, are advantageously arranged at an angle between 95 ° and 175 ° with respect to the tangential direction. This provides high efficiency, especially an optimal pumping effect.
Die Ausnehmungen, insbesondere Nuten können in einer Ausrichtung von innen gegen außen angeordnet bzw. eingebracht sein, zumindest teilweise und/oder in Umfangsrichtung abschnittsweise und/oder radialer Richtung abschnittsweise.The recesses, in particular grooves, can be arranged or introduced in an orientation from the inside to the outside, at least partially and / or in sections in the circumferential direction and / or in the radial direction in sections.
Die Ausnehmungen, insbesondere Nuten können gegenläufig angeordnet bzw. eingebracht sein, zumindest teilweise und/oder in Umfangsrichtung abschnittsweise und/oder radialer Richtung abschnittsweise.The recesses, in particular grooves, can be arranged or introduced in opposite directions, at least partially and / or in sections in the circumferential direction and / or in the radial direction in sections.
Dank der erfindungsgemäßen Konfiguration kann beispielsweise auch die Geometrie der Ausnehmungen auf der Top-Folieneinrichtung auf einfache Weise optimiert und an den jeweiligen Anwendungsfall oder die gewünschten Druckverhältnisse oder Relativgeschwindigkeiten oder Gasdichten adaptiert werden, insbesondere zur Maximierung der Tragfähigkeit und/oder zur Steigerung der Effizienz (Verminderung von Wirkungsverlusten). Hierdurch kann auch der Wärmehaushalt optimiert werden. Anders ausgedrückt: Insbesondere die Abfuhr von Wärmeenergie kann auf einfachere Weise sichergestellt werden. Ferner können die erfindungsgemäßen Ausnehmungen auf vergleichsweise unkomplizierte Weise hergestellt werden, insbesondere in einem einfachen, kostengünstigen Fertigungsschritt.Thanks to the configuration according to the invention, the geometry of the recesses on the top film device can also be optimized in a simple manner and adapted to the respective application or the desired pressure conditions or relative speeds or gas densities, in particular to maximize the load-bearing capacity and / or to increase efficiency (reduction loss of effectiveness). In this way, the heat balance can also be optimized. In other words, the removal of thermal energy in particular can be ensured in a simpler way. Furthermore, the recesses according to the invention can be produced in a comparatively uncomplicated manner, in particular in a simple, inexpensive manufacturing step.
Die erfindungsgemäßen Ausnehmungen, insbesondere in Ausgestaltung als Spiralnuten, in einer Anordnung auf einer statisch angeordneten, flexibel gelagerten Oberfläche eines Gaslagers, liefern insbesondere in Kombination mit dem abgeschrägten Umfangsbereich (konvergenter Umfangsbereich eingerichtet zur Einengung des Luftspaltes) eine spürbare Verbesserung hinsichtlich Tragfähigkeit und Lauf-Eigenschaften. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung wurde bisher im Stand der Technik eine davon abweichende Anordnung zugrunde gelegt, nämlich die rotierenden und statischen Flächen in paralleler Anordnung zueinander, und/oder es wurde eine im Wesentlichen ebene Oberseite der Top-Folie vorgesehen.The recesses according to the invention, in particular in the form of spiral grooves, in an arrangement on a statically arranged, flexibly mounted surface of a gas bearing, provide a noticeable improvement in terms of load-bearing capacity and running properties, in particular in combination with the bevelled peripheral area (convergent peripheral area set up to narrow the air gap) , In contrast to the present invention, an arrangement deviating therefrom has hitherto been used in the prior art, namely the rotating and static surfaces in a parallel arrangement to one another, and / or an essentially flat upper side of the top film has been provided.
Die Foliengaslagervorrichtung kann dabei insbesondere auch zur Aufnahme von im Wesentlichen axial ausgerichteten Kräften eingerichtet sein. Für diesen Fall kann die Foliengaslagervorrichtung auch als Foliengasaxiallagervorrichtung bezeichnet werden.The foil gas storage device can in particular also be set up to absorb essentially axially aligned forces. In this case, the foil gas storage device also be referred to as a film gas axial storage device.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Ausnehmungen näher beschrieben.Advantageous configurations of the recesses are described in more detail below.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen bei Rotation des Rotors eingerichtet zum Fördern (bzw. zum Pumpen) von Gas radial nach innen. Dies begünstigt auch das Erzeugen eines vergleichsweise hohen Gasdrucks oder Gasdurchflusses.According to one exemplary embodiment, the recesses are designed to convey (or pump) gas radially inward when the rotor rotates. This also favors the generation of a comparatively high gas pressure or gas flow.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen bei Rotation des Rotors eingerichtet zum Aufbauen eines Drucks in einer zentrischen, von den Folieneinrichtungen außen umgrenzten Kavität der Foliengaslagervorrichtung. Dies ermöglicht auch das geregelte Einbringen von Gas in einen zentrischen Bereich des Lagers.According to one exemplary embodiment, when the rotor rotates, the recesses are set up to build up a pressure in a central cavity of the foil gas bearing device, which is delimited by the foil devices on the outside. This also enables the controlled introduction of gas into a central area of the bearing.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen als Nuten oder als Rillen ausgestaltet. Die Ausnehmungen können dadurch auch auf vergleichsweise einfache Art und Weise hergestellt werden. Nuten oder Rillen lassen sich dabei auch individuell in Geometrie, Verlauf und Tiefe ausgestalten.According to one embodiment, the recesses are designed as grooves or as grooves. As a result, the recesses can also be produced in a comparatively simple manner. Grooves or grooves can also be individually designed in terms of geometry, shape and depth.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Ausnehmungen eine konstante Tiefe auf, zumindest über einen Längenabschnitt größer der halben Länge der Ausnehmungen, insbesondere bis zu einem inneren Ende der Ausnehmungen oder bis kurz davor. Dies ermöglicht auch weitgehend konstante Strömungsverhältnisse innerhalb der jeweiligen Ausnehmung.According to one embodiment, the recesses have a constant depth, at least over a length section greater than half the length of the recesses, in particular up to or shortly before an inner end of the recesses. This also enables largely constant flow conditions within the respective recess.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Ausnehmungen an einem/am jeweiligen inneren Ende einen stetigen Auslaufbereich mit stetig abnehmender Tiefe auf. Dies begünstigt insbesondere auch eine Überleitung von Gasströmungen aus den Ausnehmungen heraus in einen Spalt zwischen zwei ebenen Oberflächen. Dies kann das Ausbilden eines stabilen Gasfilms begünstigen.According to one embodiment, the recesses have a continuous run-out area with a continuously decreasing depth at / at the respective inner end. In particular, this favors a transfer of gas flows out of the recesses into a gap between two flat surfaces. This can favor the formation of a stable gas film.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausrichtungen der Ausnehmungen näher beschrieben.Advantageous orientations of the recesses are described in more detail below.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die Ausnehmungen zumindest abschnittsweise in radialer Richtung. Dies ermöglicht ein effizientes Pumpen nach innen.According to one embodiment, the recesses run at least in sections in the radial direction. This enables efficient internal pumping.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die Ausnehmungen zumindest abschnittsweise gekrümmt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die Ausnehmungen zumindest abschnittsweise spiralförmig. Dies liefert jeweils auch Vorteile hinsichtlich Reibung, Impulserhaltung und möglichst homogener Ausbildung der Druckverhäl tni sse.According to one embodiment, the recesses are curved at least in sections. According to one embodiment, the recesses run at least in sections in a spiral. This also provides advantages in terms of friction, conservation of momentum and the most homogeneous possible pressure ratios.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die Ausnehmungen zumindest abschnittsweise von außen nach radial innen mit kleiner werdendem Krümmungsradius. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein/der Krümmungsradius der Ausnehmungen nach radial außen größer, insbesondere stetig. Dies begünstigt jeweils auch das Einspeisen von Gas von außen in die Foliengaslagervorrichtung, insbesondere bei statischer Anordnung der Top- Folieneinrichtung.According to one embodiment, the recesses run at least in sections from the outside to the radially inside with a decreasing radius of curvature. According to one exemplary embodiment, a / the radius of curvature of the recesses increases radially outwards, in particular continuously. This also favors the feeding of gas from the outside into the film gas storage device, in particular when the top film device is arranged statically.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein/der Krümmungsradius der Ausnehmungen radial innen am kleinsten. Dies begünstigt auch das Einspeisen von Gas nach innen bei vorteilhaften Strömungsverhältnissen, insbesondere in eine zentrische Kavität.According to one exemplary embodiment, a / the radius of curvature of the recesses is the smallest radially on the inside. This also favors the feeding of gas inwards under advantageous flow conditions, in particular into a central cavity.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verläuft die jeweilige Ausnehmung zumindest abschnittsweise geradlinig ohne Krümmung (Krümmungsradius Null), insbesondere radial außen. Dies begünstigt auch das Einspeisen von Gas, insbesondere in Abhängigkeit einer Drehzahl oder einer Ausgestaltung des Rotors oder eines Abstandes zwischen der Top-Folieneinrichtung und dem Rotor.According to one embodiment, the respective recess runs at least in sections in a straight line without curvature (radius of curvature zero), in particular radially on the outside. This also favors the feeding of gas, in particular depending on a speed or a configuration of the rotor or a distance between the top film device and the rotor.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen zwischen einer Innenkante der Top-Folieneinrichtung und einer Außenkante der Top-Folieneinrichtung. Dies ermöglicht auch eine gezielte Vorgabe des jeweiligen Strömungspfades von außen bis nach innen zu einer zentrischen Kavität.According to one embodiment, the recesses extend between an inner edge of the top film device and an outer edge of the top film device. This also enables a specific specification of the respective flow path from the outside to the inside to a central cavity.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen derart ausgerichtet, dass die Ausnehmungen in relativer Drehrichtung des Rotors nach innen zu einer/der zentrischen Kavität führen, insbesondere mit kleiner werdendem Krümmungsradius. Dies liefert auch eine gute Pumpwirkung.According to one exemplary embodiment, the recesses are oriented such that the recesses lead inwards to a / the central cavity in the relative direction of rotation of the rotor, in particular with a decreasing radius of curvature. This also provides a good pumping action.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt der Winkel der Ausnehmungen zwischen 95° und 175°. Dies liefert jeweils auch einen guten Effekt hinsichtlich Stabilität und Tragfähigkeit und Laufruhe.According to one embodiment, the angle of the recesses is between 95 ° and 175 °. This also provides a good effect in terms of stability and load-bearing capacity and smoothness.
Im Folgenden werden vorteilhafte Anordnungen der Ausnehmungen näher beschrieben.Advantageous arrangements of the recesses are described in more detail below.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von einer/der Außenkante der Top-Folieneinrichtung mindestens bis zur halben Breite der Top-Folieneinrichtung, also mindestens bis zur Hälfte der Strecke bis zu einer/zur Innenkante der Top-Folieneinrichtung. Dies ermöglicht auch, einen stabilisierenden Effekt basierend auf strömungstechnischen Phänomenen zu erzeugen, insbesondere aufgrund variierender Querschnittsprofile in radialer Richtung. Die radiale Länge der Ausnehmungen kann dabei auch in Abhängigkeit der Ausgestaltung des Rotors gewählt werden.According to one exemplary embodiment, the recesses extend from one / the outer edge of the top film device to at least half the width of the top film device, that is to say at least up to half the distance to / to the inner edge of the top film device. This also enables a stabilizing effect based on to generate fluidic phenomena, in particular due to varying cross-sectional profiles in the radial direction. The radial length of the recesses can also be selected depending on the design of the rotor.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von der Außenkante mindestens bis zur 1/3 Breite der Top-Folieneinrichtung. Dies ermöglicht auch das Einpumpen von Gas in einem äußeren Randbereich und das Ausbilden eines Gasfilms weiter innen über einen vergleichsweise großen radialen Abschnitt, ohne dass der Gasfilm durch Kanten oder Unebenheiten gestört wird. Je nach gewünschter Interaktion zwischen Top-Folieneinrichtung und Rotor kann ein mehr oder weniger breiter Gasfilm (insbesondere ohne Ausnehmungen) gewünscht sein.According to one embodiment, the recesses extend from the outer edge at least to 1/3 the width of the top film device. This also enables the pumping in of gas in an outer edge region and the formation of a gas film further inward over a comparatively large radial section without the gas film being disturbed by edges or unevenness. Depending on the desired interaction between the top foil device and the rotor, a more or less wide gas film (in particular without recesses) may be desired.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von der Außenkante mindestens bis zur 2/3 Breite des Rotors. Dies kann auch das Pumpen von vergleichsweise viel Gas begünstigen, mit vorteilhaften Effekten auf die Tragfähigkeit.According to one embodiment, the recesses extend from the outer edge at least to the 2/3 width of the rotor. This can also favor the pumping of a comparatively large amount of gas, with advantageous effects on the load-bearing capacity.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von der Außenkante des Rotors maximal bis zur halben Breite des Rotors. Dies lässt radial innen Raum für eine Ausbildung eines Gasfilms unabhängig von Ausnehmungen, insbesondere wenn der Gasfilm möglichst wenig turbulent sein soll oder möglichst wenig durch Ausnehmungen gestört werden soll.According to one embodiment, the recesses extend from the outer edge of the rotor to a maximum of half the width of the rotor. This leaves space radially on the inside for the formation of a gas film independently of recesses, in particular if the gas film is to be as little turbulent as possible or should be disturbed as little as possible by recesses.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von der Außenkante bis zu einer/zur Innenkante des Rotors. Dies kann eine sehr gezielte Einflussnahme auf den Gastransport nach innen ermöglichen, wobei auch eine Einflussnahme auf die Gasverteilung erleichtert werden kann, insbesondere in Abhängigkeit der Ausgestaltung oder Größe des Volumens einer zentrischen Kavität. Nicht zuletzt kann auch die Reibung minimiert werden.According to one embodiment, the recesses extend from the outer edge to one / to the inner edge of the rotor. This can make it possible to exert a very specific influence on the gas transport to the inside, whereby it is also possible to exert an influence on the gas distribution, in particular depending on the configuration or size of the volume of a central cavity. Last but not least, friction can be minimized.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von einer/der Außenkante des Rotors mindestens bis zur halben Breite des Rotors, also mindestens bis zur Hälfte der Strecke bis zu einer/zur Innenkante des Rotors. Dies ermöglicht auch, einen stabilisierenden Effekt basierend auf strömungstechnischen Phänomenen zu erzeugen, insbesondere aufgrund variierender Querschnittsprofile in radialer Richtung. Die radiale Länge der Ausnehmungen kann dabei auch in Abhängigkeit der Ausgestaltung des Rotors gewählt werden.According to one exemplary embodiment, the recesses extend from one / the outer edge of the rotor at least up to half the width of the rotor, that is to say at least up to half the distance up to / to the inner edge of the rotor. This also enables a stabilizing effect to be generated based on fluid dynamics phenomena, in particular due to varying cross-sectional profiles in the radial direction. The radial length of the recesses can also be selected depending on the design of the rotor.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von der Außenkante mindestens bis zur 1/3 Breite des Rotors. Dies ermöglicht auch das Einpumpen von Gas in einem äußeren Randbereich und das Ausbilden eines Gasfilms weiter innen über einen vergleichsweise großen radialen Abschnitt, ohne dass der Gasfilm durch Kanten oder Unebenheiten gestört wird. Je nach gewünschter Interaktion zwischen Top-Folieneinrichtung und Rotor kann ein mehr oder weniger breiter Gasfilm (insbesondere ohne Ausnehmungen) gewünscht sein.According to one embodiment, the recesses extend from the outer edge at least to 1/3 the width of the rotor. This also enables the pumping in of gas in an outer edge region and the formation of a gas film further inward over a comparatively large radial section without the gas film being disturbed by edges or unevenness. Depending on the desired interaction between the top foil device and the rotor, a more or less wide gas film (in particular without recesses) may be desired.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von der Außenkante mindestens bis zur 2/3 Breite des Rotors. Dies kann auch das Pumpen von vergleichsweise viel Gas begünstigen, mit vorteilhaften Effekten auf die Tragfähigkeit.According to one embodiment, the recesses extend from the outer edge at least to the 2/3 width of the rotor. This can also favor the pumping of a comparatively large amount of gas, with advantageous effects on the load-bearing capacity.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von der Außenkante des Rotors maximal bis zur halben Breite des Rotors. Dies lässt radial innen Raum für eine Ausbildung eines Gasfilms unabhängig von Ausnehmungen, insbesondere wenn der Gasfilm möglichst wenig turbulent sein soll oder möglichst wenig durch Ausnehmungen gestört werden soll.According to one embodiment, the recesses extend from the outer edge of the rotor to a maximum of half the width of the rotor. This leaves space radially on the inside for the formation of a gas film independently of recesses, in particular if the gas film is to be as little turbulent as possible or should be disturbed as little as possible by recesses.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von der Außenkante bis zu einer/zur Innenkante des Rotors. Dies kann eine sehr gezielte Einflussnahme auf den Gastransport nach innen ermöglichen, wobei auch eine Einflussnahme auf die Gasverteilung erleichtert werden kann, insbesondere in Abhängigkeit der Ausgestaltung oder Größe des Volumens einer zentrischen Kavität. Nicht zuletzt kann auch die Reibung minimiert werden.According to one embodiment, the recesses extend from the outer edge to one / to the inner edge of the rotor. This can make it possible to exert a very specific influence on the gas transport to the inside, whereby it is also possible to exert an influence on the gas distribution, in particular depending on the configuration or size of the volume of a central cavity. Last but not least, friction can be minimized.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausgestaltungen des abgeschrägten Bereiches näher beschrieben.Advantageous configurations of the beveled area are described in more detail below.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beginnt der abgeschrägte Umfangsbereich auf der Oberfläche des Trägers. Dies ermöglicht auch die Ausgestaltung von folienfreien Segmenten auf dem Träger, was sich vorteilhaft für eine Regulierung der Druckverhältnisse nutzen lässt.According to one embodiment, the bevelled peripheral region begins on the surface of the carrier. This also enables the design of film-free segments on the carrier, which can be used advantageously for regulating the pressure conditions.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind mehrere abgeschrägte Umfangsbereiche in rotationssymmetrischer Anordnung vorgesehen, insbesondere zwei, drei oder vier abgeschrägte Umfangsbereiche jeweils in demselben Drehwinkel zu einander beabstandet. Dies liefert auch Vorteile hinsichtlich Laufruhe und Stabilität.According to one exemplary embodiment, a plurality of beveled circumferential regions are provided in a rotationally symmetrical arrangement, in particular two, three or four beveled circumferential regions, each spaced apart from one another at the same angle of rotation. This also provides advantages in terms of smoothness and stability.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Foliengaslagervorrichtung ein in Drehrichtung des Rotors vor dem (jeweiligen) abgeschrägten Umfangsbereich angeordnetes folienfreies Umfangssegment auf, welches sich über einen möglichst kleinen Drehwinkel (Umfangslänge) erstreckt. Dies liefert insbesondere in Verbindung mit einer Pumpwirkung der Ausnehmungen Vorteile hinsichtlich Stofftransport und Dämpfungseigenschaften des Lagers.According to one exemplary embodiment, the foil gas bearing device has a beveled in front of the (respective) one in the direction of rotation of the rotor Foil-free circumferential segment arranged circumferentially, which extends over the smallest possible angle of rotation (circumferential length). In connection with a pumping action of the recesses in particular, this provides advantages with regard to mass transport and damping properties of the bearing.
Im Folgenden werden vorteilhafte Anordnungen der Ausnehmungen relativ zum abgeschrägten Bereich näher beschrieben.Advantageous arrangements of the recesses relative to the beveled area are described in more detail below.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind einige der Ausnehmungen bzw. sind die Ausnehmungen (auch) im abgeschrägten Umfangsbereich angeordnet. Hierdurch kann eine Pumpwirkung insbesondere bei weitgehend homogenem Druckaufbau erzeugt werden, insbesondere ohne nachteilige Druckschwankungen. Ein sich im abgeschrägten Umfangsbereich ausbildender Gasteppich kann bereits in radialer Richtung ausgerichtet werden, insbesondere bevor sich im Gasfilm radial weiter innen ein höherer Druck aufbaut. Dies ist nicht zuletzt vorteilhaft hinsichtlich Reibung und Wärmeentwicklung.According to one embodiment, some of the recesses or the recesses are (also) arranged in the bevelled peripheral region. As a result, a pumping action can be generated, in particular with largely homogeneous pressure build-up, in particular without disadvantageous pressure fluctuations. A gas carpet that forms in the bevelled peripheral region can already be aligned in the radial direction, in particular before a higher pressure builds up radially further inward in the gas film. Last but not least, this is advantageous in terms of friction and heat development.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen über die gesamte Umfangslänge des abgeschrägten Umfangsbereichs vorgesehen. Hierdurch kann auch der Gleichlauf bzw. die Laufruhe optimiert werden, insbesondere auch bei hohen Drücken.According to one embodiment, the recesses are provided over the entire circumferential length of the tapered circumferential area. In this way, the synchronism or smoothness can also be optimized, in particular even at high pressures.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen im abgeschrägten Umfangsbereich vorgesehen und gehen auf stetige Weise vom abgeschrägten Umfangsbereich in einen abgeflachten Umfangsbereich der Top-Folieneinrichtung über. Dies liefert auch Vorteile hinsichtlich Laufruhe und homogenem Druckaufbau.According to one embodiment, the recesses are provided in the bevelled circumferential area and merge continuously from the bevelled circumferential area into a flattened circumferential area of the top film device. This also provides advantages in terms of smooth running and homogeneous pressure build-up.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Foliengaslagervorrichtung eingerichtet zum ölfreien axialen Lagern des Rotors ausschließlich mittels Gas, insbesondere mittels Luft. Hierdurch kann die Lagerung weiter vereinfacht bzw. optimiert werden. Ferner kann ein breites Anwendungsgebiet erschlossen werden.According to one embodiment, the foil gas bearing device is set up for oil-free axial bearing of the rotor exclusively by means of gas, in particular by means of air. As a result, the storage can be further simplified or optimized. Furthermore, a wide range of applications can be opened up.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Top-Folieneinrichtung flexibel. Die Top-Folieneinrichtung kann aus einem flexiblen Material bereitgestellt werden. Die Lager-Eigenschaften können dann auch durch die Materialeigenschaften und/oder durch die Anordnung der Bump-Folieneinrichtung mitbestimmt werden. Hierdurch kann mittels der Top-Folieneinrichtung auch eine Dämpfungsfunktion erfüllt werden, insbesondere in Abhängigkeit der Art und Weise der Abstützung der Top-Folieneinrichtung durch die Bump-Folieneinrichtung.According to one embodiment, the top film device is flexible. The top film device can be provided from a flexible material. The bearing properties can then also be determined by the material properties and / or by the arrangement of the bump film device. In this way, a damping function can also be fulfilled by means of the top film device, in particular depending on the manner in which the top film device is supported by the bump film device.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen der Top-Folieneinrichtung statisch angeordnet bzw. statisch anordenbar relativ zum Rotor. Die relative Drehbewegung wird dann ausschließlich durch die Art und Weise der Rotation des Rotors vorgegeben. Hierdurch kann nicht zuletzt auch eine einfache, robuste, wartungsarme Lageranordnung bereitgestellt werden.According to one embodiment, the recesses in the top film device are arranged statically or can be arranged statically relative to the rotor. The relative rotary movement is then determined exclusively by the manner in which the rotor rotates. Last but not least, this also makes it possible to provide a simple, robust, low-maintenance bearing arrangement.
Die zuvor genannte Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch eine Foliengaslagervorrichtung eingerichtet zum Lagern eines Rotors mittels Gas, mit einer rotorseitigen Top-Folieneinrichtung zur Definition einer Lagerebene für den Rotor, und mit einer die Top-Folieneinrichtung auf einem Träger abstützenden Bump-Folieneinrichtung, wobei die Foliengaslagervorrichtung wenigstens einen von der Top-Folieneinrichtung gebildeten abgeschrägten Umfangsbereich aufweist, der sich in Drehrichtung zwischen dem Träger und der Lagerebene erstreckt und in der Lagerebene endet, und dass die Top-Folieneinrichtung auf der Oberseite durch von radial außen nach innen verlaufende Ausnehmungen strukturiert ist, wobei die Ausnehmungen bei Rotation des Rotors eingerichtet sind zum Fördern von Gas radial nach innen, wobei die Ausnehmungen als Nuten oder als Rillen ausgestaltet sind, wobei die Ausnehmungen zumindest abschnittsweise gekrümmt (insbesondere spiralförmig) verlaufen, wobei sich die Ausnehmungen von der Außenkante mindestens bis zur 1/3 Breite der Top-Folieneinrichtung erstrecken, wobei der abgeschrägte Umfangsbereich auf der Oberfläche des Trägers beginnt, wobei die Foliengaslagervorrichtung ein in Drehrichtung vor dem abgeschrägten Umfangsbereich angeordnetes folienfreies Umfangssegment aufweist, wobei Ausnehmungen auch im abgeschrägten Umfangsbereich angeordnet sind. Hierdurch ergeben sich zahlreiche zuvor genannte Vorteile.The aforementioned object is in particular also achieved by a foil gas storage device designed to support a rotor by means of gas, with a rotor-side top foil device for defining a bearing level for the rotor, and with a bump foil device supporting the top foil device on a support, the Foil gas storage device has at least one beveled circumferential area formed by the top foil device, which extends in the direction of rotation between the carrier and the bearing plane and ends in the bearing plane, and that the top foil device is structured on the top by recesses running radially inwards, wherein the recesses are designed to convey gas radially inward when the rotor rotates, the recesses being designed as grooves or as grooves, the recesses being at least sectionally curved (in particular spiral), the recesses extending extend from the outer edge at least to 1/3 of the width of the top film device, the beveled circumferential area beginning on the surface of the carrier, the film gas storage device having a film-free circumferential segment arranged in the direction of rotation in front of the beveled circumferential area, with recesses also being arranged in the beveled circumferential area are. This results in numerous advantages mentioned above.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch Verwendung einer Foliengaslagervorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen Foliengaslagervorrichtung, zum axialen Lagern eines Rotors ölfrei ausschließlich mittels Gas, wobei eine Top-Folieneinrichtung der Foliengaslagervorrichtung relativ zum Rotor und relativ zur Drehrichtung des Rotors derart angeordnet wird, dass auf der Oberseite der Top-Folieneinrichtung angeordnete Ausnehmungen in Drehrichtung schräg nach innen ausgerichtet sind, insbesondere bei statischer Anordnung der Top-Folieneinrichtung, und dass die Top-Folieneinrichtung wenigstens einen abgeschrägten Umfangsbereich definiert. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.The aforementioned object is also achieved by using a foil gas bearing device, in particular a previously described foil gas bearing device, for the axial bearing of a rotor oil-free exclusively by means of gas, a top foil device of the foil gas bearing device being arranged relative to the rotor and relative to the direction of rotation of the rotor such that recesses arranged at the top of the top film device are oriented obliquely inward in the direction of rotation, in particular when the top film device is arranged statically, and that the top film device defines at least one bevelled peripheral region. This results in the aforementioned advantages.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Foliengaslagervorrichtung, insbesondere eine zuvor beschriebene Foliengaslagervorrichtung, hergestellt durch Ausbilden wenigstens eines von einer Top-Folieneinrichtung gebildeten abgeschrägten Umfangsbereichs, der sich in Drehrichtung zwischen einem Träger und einer Lagerebene erstreckt und in der Lagerebene endet, und durch Strukturieren der Top-Folieneinrichtung auf der Oberseite durch von radial außen nach innen (insbesondere zumindest abschnittsweise radial oder schräg zur radialen Richtung) verlaufende Ausnehmungen. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch einen Rotor eingerichtet zur Lagerung auf einer Vorrichtung zum Lagern eines Rotors mittels Gas, mit einer Folieneinrichtung zur Definition einer Lagerebene für den Rotor, und mit einer die Folieneinrichtung auf einem Träger abstützenden Bump-Folieneinrichtung. Der Rotor zeichnet sich dadurch aus, dass der Rotor oder die Vorrichtung zum Lagern des Rotors wenigstens einen von der Folieneinrichtung gebildeten abgeschrägten Umfangsbereich aufweist, der sich in Drehrichtung zwischen dem Träger und der Lagerebene erstreckt und in der Lagerebene endet, und dass der Rotor durch von radial außen nach innen verlaufende Ausnehmungen strukturiert ist.The aforementioned object is also achieved by a film gas storage device, in particular a film gas storage device described above, produced by forming at least one of a beveled circumferential area formed in a top film device, which extends in the direction of rotation between a support and a bearing plane and ends in the bearing plane, and by structuring the top film device on the top side from radially inward (in particular at least in sections radially or obliquely to the radial one Direction) extending recesses. This results in the aforementioned advantages. The aforementioned object is also achieved by a rotor set up for mounting on a device for mounting a rotor by means of gas, with a film device for defining a bearing level for the rotor, and with a bump film device supporting the film device on a carrier. The rotor is characterized in that the rotor or the device for mounting the rotor has at least one beveled peripheral area formed by the film device, which extends in the direction of rotation between the carrier and the bearing plane and ends in the bearing plane, and in that the rotor is formed by recesses extending radially inward is structured.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Bereitstellen einer Foliengaslagervorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen Foliengaslagervorrichtung, zum Lagern eines Rotors mittels Gas, mit den Schritten:
- Bereitstellen einer auf einem Träger abgestützten Bump-Folieneinrichtung zum Abstützen einer Top-Folieneinrichtung;
- relatives Anordnen und Befestigen der rotorseitig anordenbaren Top-Folieneinrichtung auf der Bump-Folieneinrichtung zur Definition einer Lagerebene für den Rotor;
- Ausbilden wenigstens eines von der Top-Folieneinrichtung gebildeten abgeschrägten Umfangsbereichs, der sich in Drehrichtung zwischen dem Träger und der Lagerebene erstreckt und in der Lagerebene endet, wobei das relative Anordnen der Top-Folieneinrichtung derart erfolgt, dass auf der Oberseite der Top-Folieneinrichtung angeordnete Ausnehmungen von radial außen nach innen verlaufen, insbesondere spiralförmig. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.
- Providing a bump film device supported on a carrier for supporting a top film device;
- relative arrangement and fastening of the top foil device, which can be arranged on the rotor side, on the bump foil device for defining a bearing level for the rotor;
- Form at least one beveled peripheral area formed by the top film device, which extends in the direction of rotation between the carrier and the bearing plane and ends in the bearing plane, the relative arrangement of the top film device being such that recesses arranged on the top of the top film device extend radially inwards, in particular spiral. This results in the aforementioned advantages.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren auch das Strukturieren der Oberseite der Top-Folieneinrichtung durch Einbringen der Ausnehmungen. Hierdurch können die Eigenschaften der Foliengaslagervorrichtung jeweils noch spezifischer auf einen Anwendungsfall adaptiert werden. Insbesondere kann eine axiale Foliengaslagervorrichtung mit Ausnehmungen in Form von Spiralnuten bereitgestellt werden.According to one embodiment, the method also includes structuring the top of the top film device by introducing the recesses. As a result, the properties of the film gas storage device can be adapted even more specifically to an application. In particular, an axial foil gas storage device with recesses in the form of spiral grooves can be provided.
Figurenlistelist of figures
In den nachfolgenden Zeichnungsfiguren wird die Erfindung noch näher beschrieben, wobei für Bezugszeichen, die nicht explizit in einer jeweiligen Zeichnungsfigur beschrieben werden, auf die anderen Zeichnungsfiguren verwiesen wird. Es zeigen:
-
1 in einer geschnittenen Seitenansicht in schematischer Darstellung ein Umfangssegment eines Folienlagers gemäß dem Stand der Technik; -
2 in einer Draufsicht in schematischer Darstellung einen Teil bzw. ein Umfangssegment einer Foliengaslagervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und -
3 in einer perspektivischen Ansicht seitlich von oben in schematischer Darstellung eine Foliengaslagervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 in a sectional side view in a schematic representation of a peripheral segment of a film store according to the prior art; -
2 a plan view in a schematic representation of a part or a peripheral segment of a film gas storage device according to an embodiment; and -
3 In a perspective view from the side in a schematic representation of a film gas storage device according to an embodiment.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGURENDETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES
In
Die Top-Folie
Im Luftspalt
In den
Die Top-Folieneinrichtung
Alternativ können sich die Ausnehmungen
Für die Top-Folie
In der in
In der
In
Mittels der Ausnehmungen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- herkömmliches Foliengaslagerconventional foil gas storage
- 22
- Rotorrotor
- 33
- Luftspaltair gap
- 44
- Top-Folie (so genannte Top Foil)Top foil
- 55
- Bump-Folie (so genannte Bump Foil; oder Compliant Foil)Bump foil (so-called bump foil; or compliant foil)
- 66
- Trägercarrier
- 88th
- Lagerebene storage level
- 1010
- FoliengaslagervorrichtungFoil gas bearing structure
- 1212
- Rotorrotor
- 1313
- Luftspaltair gap
- 1414
- Top-Folieneinrichtung (Grooved Top Foil)Grooved Top Foil
- 14a14a
- Oberseitetop
- 14.114.1
- einzelne Ausnehmungen, insbesondere Nutindividual recesses, especially groove
- 14.1114:11
- inneres Endeinner end
- 14.214.2
- Top-FolieTop film
- 14.314.3
- radialer Abschnitt der Ausnehmungenradial section of the recesses
- 1515
- Bump-FolieneinrichtungBump foil device
- 1616
- Trägercarrier
- 1717
- folienfreies Segment oder folienfreier Umfangsbereichfilm-free segment or film-free peripheral area
- 1818
- zentrisch angeordnete Kavität centrically arranged cavity
- GG
- Gas, insbesondere Umgebungsgas Gas, especially ambient gas
- RiRi
- Innenradius oder Innenkante der FolieInner radius or inner edge of the film
- Rgrg
- (intermediäre) innere Radialposition der Ausnehmungen zwischen Innen- und Außenradius(Intermediate) inner radial position of the recesses between the inner and outer radius
- R0R0
- Außenradius oder Außenkante der Folieneinrichtung oder des Rotors oder Lagers Outer radius or outer edge of the film device or of the rotor or bearing
- αα
- Drehrichtung des Rotors, oder Umfangsrichtung oder DrehwinkelDirection of rotation of the rotor, or circumferential direction or angle of rotation
- α1α1
- konvergierender abgeschrägter Umfangsbereich oder Umfangssegment (so genannte Ramp Zone; oder Convergent Zone)converging beveled peripheral area or peripheral segment (so-called ramp zone; or convergent zone)
- α2α2
- konstanter abgeflachter Umfangsbereich oder Umfangssegment (so genannte Plateau Zone)constant flattened peripheral area or peripheral segment (so-called plateau zone)
- β β
- äußerer Winkel der Ausnehmungen, insbesondere in Bezug auf die tangentiale Richtungouter angle of the recesses, particularly with respect to the tangential direction
- γγ
- innerer Winkel der Ausnehmungen, insbesondere in Bezug auf die tangentiale Richtung inner angle of the recesses, in particular with respect to the tangential direction
- xx
- axiale Richtungaxial direction
- rr
- radiale Richtungradial direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 2375089 B1 [0003]EP 2375089 B1 [0003]
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