DE102021123193A1

DE102021123193A1 - BEARING FOIL FOR A RADIAL FOIL GAS BEARING

Info

Publication number: DE102021123193A1
Application number: DE102021123193.0A
Authority: DE
Inventors: Jan Jäckel
Original assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Current assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Priority date: 2021-09-08
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2023-03-09

Abstract

Eine Lagerfolie (100) für eine Lagerhülse (210) eines radialen Foliengaslagers, die Lagerfolie (100) umfasst mindestens einen durch einen Schnitt ausgebildeten Klappenbereich (110) und einen zu dem mindestens einen Klappenbereich (110) komplementären Rahmenbereich (120). Der Rahmenbereich (120) ist ausgebildet, um durch eine Vorspannung die Lagerfolie (100) in der Lagerhülse (210) zu halten und ein Verdrehen der Deckfolie (100) entlang einer Umfangsrichtung der Lagerhülse (210) zu unterdrücken, so dass die Lagerfolie (100) in beliebiger Position entlang der Umfangsrichtung und ohne herkömmliche Einspannungen in die Lagerhülse (210) einsetzbar ist.

A bearing foil (100) for a bearing sleeve (210) of a radial foil gas bearing, the bearing foil (100) comprises at least one flap area (110) formed by a cut and a frame area (120) complementary to the at least one flap area (110). The frame area (120) is designed to hold the bearing foil (100) in the bearing sleeve (210) by prestressing and to prevent the cover foil (100) from twisting along a circumferential direction of the bearing sleeve (210), so that the bearing foil (100 ) can be used in any position along the circumferential direction and without conventional restraints in the bearing sleeve (210).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lagerfolie für eine Lagerhülse eines radialen Foliengaslagers, auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Lagerfolie, auf ein Verfahren zum Montieren einer solchen Lagerfolie und insbesondere auf eine C1 foil.The present invention relates to a bearing foil for a bearing sleeve of a radial foil gas bearing, to a method for producing such a bearing foil, to a method for assembling such a bearing foil and in particular to a C1 foil.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Foliengaslager (engl. foil bearings, air foil bearings oder foil-air bearings) werden in leichten, häufig mit hoher Frequenz drehenden Rotorsystemen eingesetzt. Radiale Foliengaslager sind insbesondere zur Rotation einer Welle ausgebildet. Im Vergleich zu Wälz- oder Kugellagern haben Foliengaslager eine deutlich geringere Reibung, im Dauerbetrieb annähernd keinen Verschleiß, und sie kommen ohne Öl aus.Foil bearings (air foil bearings or foil-air bearings) are used in lightweight rotor systems that often rotate at high frequencies. Radial foil gas bearings are designed in particular for the rotation of a shaft. Compared to roller or ball bearings, foil gas bearings have significantly lower friction, almost no wear in continuous operation, and they do not require any oil.

7 zeigt einen Querschnitt eines herkömmlichen radialen Foliengaslagers mit einer Lagerhülse 10 und einem drehbaren Maschinenelement, hier einer Welle 20. Zwischen Lagerhülse 10 und Welle 20 befinden sich drei Deckfolien 30 (engl. top foils). Eine Pufferfolie bzw. ein Federblech 40 (engl. bump foil) stützt jeweils eine Deckfolie 30 federnd über einer Wand der Lagerhülse 10 ab. Bei hoher Drehzahl zieht die Welle 20 durch ihre Drehbewegung Luft zwischen die Deckfolien 30 und die Welle 20. Dadurch bildet sich ein Luftfilm, und die Welle 20 kann sich frei drehen. 7 shows a cross section of a conventional radial foil gas bearing with a bearing sleeve 10 and a rotatable machine element, here a shaft 20. Between the bearing sleeve 10 and the shaft 20 there are three cover foils 30 (top foils). A buffer foil or a spring plate 40 (engl. bump foil) supports a cover foil 30 resiliently over a wall of the bearing sleeve 10 . At high speed, the rotary movement of the shaft 20 draws air between the cover foils 30 and the shaft 20. This forms an air film and the shaft 20 can rotate freely.

Im Betrieb bilden die drei Deckfolien 30 jeweils einen Lagerspalt-Keil aus, also ein keilförmiges Querschnittsprofil des Lagerspalts zwischen Deckfolien 30 und Welle 20. Die Ausbildung eines Lagerspalt-Keils erfolgt dabei durch das Einsaugen der Luft während der Rotation der Welle 20. Die Form des Lagerspalt-Keils kann insbesondere durch eine Vorkrümmung der Deckfolien 30 beeinflusst werden. Lagerspalt-Keile dienen vor allem einer Stabilisierung der Welle 20 während der Rotation. Das dargestellte Foliengaslager benötigt dazu drei Einspannungen 50 und insgesamt sechs Lagerfolien 30, 40. Dies macht das Foliengaslager verhältnismäßig teuer, da die Lagerhülse 10 speziell gefertigt werden muss, um die Einspannungen 50 in der erforderlichen Präzision zu ermöglichen. Zur Einspannung der Deckfolien 30 und Federbleche 40 werden Nuten in einer Wand der Lagerhülse 10 erzeugt. Im Stand der Technik ist es bekannt, diese beispielsweise durch Drahterodieren zu erzeugen. Die Montage der sechs Lagerfolien 30, 40 ist zeitaufwändig, da die filigranen und vorgespannten Lagerfolien 30,40 sehr präzise in die Nuten eingebaut werden müssen.During operation, the three cover foils 30 each form a bearing gap wedge, i.e. a wedge-shaped cross-sectional profile of the bearing gap between cover foils 30 and shaft 20. A bearing gap wedge is formed by the sucking in of air during the rotation of the shaft 20. The shape of the Bearing gap wedge can be influenced in particular by a pre-curvature of the cover foils 30. Bearing gap wedges are primarily used to stabilize the shaft 20 during rotation. The foil gas bearing shown requires three clamps 50 and a total of six bearing foils 30, 40. This makes the foil gas bearing relatively expensive since the bearing sleeve 10 has to be specially manufactured in order to enable the clamps 50 with the required precision. Grooves are produced in a wall of the bearing sleeve 10 for clamping the cover foils 30 and spring plates 40 . It is known in the prior art to produce this, for example, by wire EDM. The assembly of the six bearing foils 30, 40 is time-consuming since the filigree and prestressed bearing foils 30, 40 have to be installed very precisely in the grooves.

Es besteht daher ein stetiger Bedarf nach kostengünstigeren, einfacher herzustellenden, aber auch leichter zu wartenden radialen Foliengaslagern.There is therefore a constant need for radial foil gas bearings that are less expensive, easier to manufacture, but also easier to maintain.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ein Beitrag zur Erfüllung dieses Bedarfs wird durch eine Lagerfolie für eine Lagerhülse eines radialen Foliengaslagers nach Anspruch 1, ein radiales Foliengaslager nach Anspruch 3, ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerfolie für eine Lagerhülse eines radialen Foliengaslagers nach Anspruch 6 und ein Verfahren zum Montieren einer Lagerfolie in einer Lagerhülse eines radialen Foliengaslagers nach Anspruch 8 erreicht. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.A contribution to meeting this need is made by a bearing foil for a bearing sleeve of a radial foil gas bearing according to claim 1, a radial foil gas bearing according to claim 3, a method for producing a bearing foil for a bearing sleeve of a radial foil gas bearing according to claim 6 and a method for assembling a bearing foil in a bearing sleeve of a radial foil gas bearing according to claim 8. The dependent claims relate to advantageous developments of the subject matter of the independent claims.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lagerfolie für eine Lagerhülse eines radialen Foliengaslagers. Die Lagerfolie umfasst mindestens einen durch einen Schnitt ausgebildeten Klappenbereich. Weiter umfasst die Lagerfolie einen zu dem mindestens einen Klappenbereich komplementären Rahmenbereich. Der Rahmenbereich ist ausgebildet, um durch eine Vorspannung die Lagerfolie in der Lagerhülse zu halten und ein Verdrehen der Lagerfolie entlang einer Umfangsrichtung der Lagerhülse zu unterdrücken, so dass die Lagerfolie in beliebiger Position ohne herkömmliche Einspannungen entlang der Umfangsrichtung in die Lagerhülse einsetzbar ist. Die Vorspannung bewirkt einen Kraftschluss zwischen der Lagerfolie und der Lagerhülse. Die Vorspannung bzw. der Kraftschluss entstehen durch ein Formgedächtnis des Rahmenbereichs, also aufgrund einer Reaktionskraft auf eine Krümmung des Rahmenbereichs in seiner Position in der Lagerhülse. Insbesondere benötigt die Lagerfolie somit vorteilhafterweise keine Einspannung in der Lagerhülse, also keinen Eingriff in eine Wand der Lagerhülse. Die Lagerfolie benötigt auch kein Verschweißen mit der Lagerhülse entlang einer axialen Ausdehnung des Lagers. Der Rahmenbereich kann mit einer Vorkrümmung versehen werden, um die Lagerfolie besser in die Lagerhülse einsetzen zu können und/oder um die Lagerfolie in der Lagerhülse besser in Position zu halten. Die Vorkrümmung des Rahmenbereichs ist vorteilhafterweise vorwiegend monoton. Insbesondere wird vorteilhafterweise keine Krümmung in radialer Richtung weg von einer Achse der Lagerhülse zur Einspannung benötigt.The present invention relates to a bearing foil for a bearing sleeve of a radial foil gas bearing. The bearing foil comprises at least one flap area formed by a cut. The bearing film also includes a frame area that is complementary to the at least one flap area. The frame area is designed to hold the bearing foil in the bearing sleeve by prestressing and to suppress twisting of the bearing foil along a circumferential direction of the bearing sleeve, so that the bearing foil can be inserted into the bearing sleeve in any position without conventional clamping along the circumferential direction. The preload causes a frictional connection between the bearing foil and the bearing sleeve. The prestressing or the non-positive connection is caused by a shape memory of the frame area, ie due to a reaction force on a curvature of the frame area in its position in the bearing sleeve. In particular, the bearing foil therefore advantageously does not require any clamping in the bearing sleeve, ie no intervention in a wall of the bearing sleeve. The bearing foil also does not require welding to the bearing sleeve along an axial extent of the bearing. The frame area can be provided with a pre-curvature in order to be able to better insert the bearing foil into the bearing sleeve and/or to better hold the bearing foil in position in the bearing sleeve. The precurvature of the frame area is advantageously predominantly monotonic. In particular, no curvature in the radial direction away from an axis of the bearing sleeve is advantageously required for clamping.

Der Begriff Lagerhülse soll entsprechend breit aufgefasst werden; insbesondere sollen allgemein Halterungen verstanden werden, die unter Verwendung der Lagerfolie zur radialen Führung einer durch einen Luftfilm getragenen Welle geeignet sind. So kann die Welle beispielsweise auch in einer Bohrung geführt werden.The term bearing sleeve should be interpreted in a correspondingly broad manner; in particular, brackets should be understood in general, which are suitable for radial guidance of a shaft supported by an air film using the bearing foil. For example, the shaft can also be guided in a bore.

Vorteilhafterweise wird die Lagerfolie vollständig durch die Vorspannung der Lagerfolie in der Lagerhülse fixiert.The bearing foil is advantageously fixed completely in the bearing sleeve by the prestressing of the bearing foil.

In Ausführungsbeispielen ist die Lagerfolie insbesondere eine Deckfolie. Diese kann ohne Federblech in der Lagerhülse montiert sein. In anderen Ausführungsbeispielen ist zwischen der Deckfolie und einer Wand der Lagerhülse ein Federblech vorgesehen. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die hier vorgestellte Lagerfolie aber auch selbst ein Federblech sein. Auch die Deckfolie kann dann mit den Merkmalen der hier vorgestellten Lagerfolie ausgeführt werden.In exemplary embodiments, the bearing film is in particular a cover film. This can be installed in the bearing sleeve without a spring plate. In other exemplary embodiments, a spring plate is provided between the cover film and a wall of the bearing sleeve. In further exemplary embodiments, the bearing foil presented here can also itself be a spring plate. The cover film can then also be designed with the features of the storage film presented here.

Der mindestens eine Klappenbereich ist durch einen Schnitt beispielsweise in einer U-Form in der Lagerfolie gebildet. Er weist vorteilhafterweise eine Vorkrümmung auf. Die Vorkrümmung ist ausgebildet, um eine Position für den mindestens einen Klappenbereich im Betrieb des radialen Foliengaslagers zu bestimmen und/oder zu beeinflussen. Insbesondere bei einer Deckfolie kann die Vorkrümmung monoton sein. Ist die Lagerfolie ein Federblech, kann die Vorkrümmung etwa eine Wellenform umfassen, die ausgebildet ist, um eine Deckfolie darauf abzustützen. Der mindestens eine Klappenbereich kann erst unmittelbar vor dem Einsetzen in die Lagerhülse vorgekrümmt werden. Die Vorkrümmung kann insbesondere so ausgeführt werden, dass sie das Ausbilden eines Lagerspalt-Keils unterstützt.The at least one flap area is formed by a cut, for example in a U-shape, in the bearing film. It advantageously has a pre-curvature. The pre-curvature is designed to determine and/or influence a position for the at least one flap area during operation of the radial foil gas bearing. In the case of a cover film in particular, the precurvature can be monotonous. If the bearing foil is a spring plate, the pre-curvature may comprise, for example, a corrugated shape, which is designed to support a cover foil thereon. The at least one flap area can only be pre-curved immediately before it is inserted into the bearing sleeve. In particular, the pre-curvature can be designed in such a way that it supports the formation of a bearing gap wedge.

Bei einem Einsatz in einem radialen Foliengaslager kann die als Deckfolie ausgeführte Lagerfolie in den Klappenbereichen durch ein oder mehrere Federbleche gestützt werden. Insoweit das Material der Deckfolie eine geeignete Steifigkeit aufweist, kann allerdings auch auf Federbleche verzichtet werden. Hierbei kann insbesondere ausgenutzt werden, dass die Vorspannung der Deckfolie eine besondere Steifigkeit ihres Materials verlangen kann.When used in a radial foil gas bearing, the bearing foil designed as a cover foil can be supported in the flap areas by one or more spring plates. Insofar as the material of the cover film has a suitable rigidity, however, spring plates can also be dispensed with. In particular, the fact that the prestressing of the cover film can require a particular rigidity of its material can be used here.

Eine Versteifung der Lagerfolie oder auch nur des Rahmenbereichs kann ganz oder teilweise etwa durch ein Aufdicken einer Blechstärke erreicht werden. Solche Versteifungen können zudem insbesondere bei einer Ausführung der Lagerfolie als Deckfolie geeignet sein, um auf ein Federblech zu verzichten.A stiffening of the bearing foil or only of the frame area can be achieved in whole or in part, for example, by thickening a sheet metal thickness. Such reinforcements can also be suitable, in particular when the bearing foil is designed as a cover foil, in order to dispense with a spring plate.

Optional weist der Rahmenbereich ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, die ausgebildet sind, um gegeneinander abgestützt zu werden und so die Vorspannung der Lagerfolie in der Lagerhülse zu verstärken. Dies kann insbesondere durch ein Aufmaß der Lagerfolie bzw. des Rahmenbereichs in der Umfangsrichtung der Lagerhülse erreicht werden. Durch das Aufmaß entsteht eine Überpassung des Rahmenbereichs in der Lagerhülse. Die Lagerfolie kann somit durch eine Überpassung, eine Presspassung oder eine Verklemmung in der Lagerhülse gehalten werden.Optionally, the frame portion has a first end and a second end configured to bear against one another to increase the preload of the bearing foil in the bearing sleeve. This can be achieved in particular by oversizing the bearing foil or the frame area in the circumferential direction of the bearing sleeve. The oversize results in an overfitting of the frame area in the bearing sleeve. The bearing foil can thus be held in the bearing sleeve by an overfit, a press fit or by clamping.

Alternativ oder zusätzlich kann der Rahmenbereich einen in einer radialen Richtung des Foliengaslagers nach außen weisenden, aufgerauten Oberflächenbereich aufweisen. Dies kann eine Reibung zwischen der Lagerfolie und der Lagerhülse, aber auch zwischen der als Deckfolie ausgeführten Lagerfolie und einem Federblech oder einer anderen Folie erhöhen.Alternatively or additionally, the frame area can have a roughened surface area pointing outwards in a radial direction of the foil gas bearing. This can increase friction between the bearing foil and the bearing sleeve, but also between the bearing foil designed as a cover foil and a spring plate or another foil.

Alternativ oder zusätzlich kann der Rahmenbereich einen in der radialen Richtung des Foliengaslagers nach außen weisenden Stanzgrat aufweisen. Der Stanzgrat kann insbesondere an einem Rand der Lagerfolie oder an einem Schnitt eines Klappenbereichs angeordnet sein. Nach einem Anbringen der Lagerfolie im Foliengaslager kann der Stanzgrat entweder auf einem Federblech oder auch unmittelbar auf einer Wand der Lagerhülse aufliegen. Der Stanzgrat ist dabei vorteilhafterweise so klein, d.h. steht von dem Rahmenbereich nur in einem so geringen Maß ab, dass eine aus seinem Aufliegen resultierende lokale Verbiegung des Rahmenbereichs die Funktionalität der Lagerfolie nicht beeinflusst. Der Stanzgrat kann seine Funktion, das Verdrehen der Lagerfolie zu unterdrücken, somit insbesondere über eine Vergrößerung der Haftreibung der Lagerfolie an der Lagerhülse erfüllen.Alternatively or additionally, the frame area can have a punched burr pointing outwards in the radial direction of the foil gas bearing. The punching burr can be arranged in particular on an edge of the bearing foil or on a cut of a flap area. After the bearing foil has been attached in the foil gas bearing, the punching burr can lie either on a spring plate or directly on a wall of the bearing sleeve. The punching burr is advantageously so small, i.e. protrudes from the frame area only to such a small extent that local bending of the frame area resulting from its contact does not affect the functionality of the bearing foil. The punching burr can fulfill its function of suppressing the twisting of the bearing foil, in particular by increasing the static friction of the bearing foil on the bearing sleeve.

Alternativ oder zusätzlich kann der Rahmenbereich einen in der radialen Richtung des Foliengaslagers nach außen weisenden, mit einem Klebemittel versehenen Oberflächenbereich aufweisen. Das Klebemittel kann insbesondere ein Metallkleber oder ein doppelseitiges Klebeband sein. Der mit dem Klebemittel versehene Oberflächenbereich kann maximal sein, also einer gesamten nach außen gewandten Oberfläche des Rahmenbereichs entsprechen, oder er kann nur einen Teil der gesamten nach außen gewandten Oberfläche des Rahmenbereichs umfassen. Auch die Lagerhülse kann dadurch einfacher gefertigt werden, da deren Innenseite gröber/rauer gefertigt werden kann und keine glatte Oberfläche benötigt.Alternatively or additionally, the frame area can have a surface area provided with an adhesive and pointing outwards in the radial direction of the foil gas bearing. The adhesive can in particular be a metal adhesive or a double-sided adhesive tape. The surface area provided with the adhesive may be maximum, corresponding to an entire outwardly facing surface of the frame portion, or it may comprise only a portion of the entire outwardly facing surface of the frame portion. The bearing sleeve can also be manufactured more easily as a result, since its inside can be made coarser/rougher and does not require a smooth surface.

Ausführungsbeispiele beziehen sich auch auf ein radiales Foliengaslager mit einer Lagerhülse, wobei in der Lagerhülse eine Lagerfolie wie vorangehend beschrieben fixiert ist. Insbesondere ist die Lagerfolie also nicht in eine Nut der Lagerhülse eingespannt oder entlang einer axialen Ausdehnung der Lagerhülse festgeschweißt. Die Wand der Lagerhülse kann ohne Vorsprünge oder Nuten rotationssymmetrisch ausgebildet sein, also insbesondere keine spezielle Vorrichtung zur Fixierung der Lagerfolie aufweisen. Dadurch kann optional auf eine Lagerhülse im engeren Sinn verzichtet werden, weil bereits beispielsweise eine Bohrung, in die eine Lagerhülse eingesetzt wird, diese Eigenschaften erfüllt.Exemplary embodiments also relate to a radial foil gas bearing with a bearing sleeve, with a bearing foil being fixed in the bearing sleeve as described above. In particular, the bearing foil is therefore not clamped in a groove of the bearing sleeve or welded in place along an axial extent of the bearing sleeve. The wall of the bearing sleeve can be designed to be rotationally symmetrical without projections or grooves, ie in particular it can have no special device for fixing the bearing foil. As a result, a bearing sleeve in the narrower sense can optionally be dispensed with because already, for example, a bore into which a bearing sleeve is inserted fulfills these properties.

Optional umfasst das Foliengaslager ein Federblech. Das Federblech umfasst einen Bereich zwischen der Lagerhülse und dem Rahmenbereich und weist zumindest einen Bereich auf, der einen Klappenbereich der als Deckfolie ausgebildeten Lagerfolie federnd über einer Wand der Lagerhülse abstützt. Dabei muss das Federblech selbst in bzw. unter dem Klappenbereich nicht notwendigerweise die Wand der Lagerhülse berühren. Es kann vielmehr eine Vorspannung aufweisen, durch die es die Deckfolie stützt. Das Foliengaslager kann jeweils ein Federblech für jeden der Klappenbereiche umfassen. Andere Ausführungsbeispiele weisen ein einzelnes Federblech für mehrere oder für alle Klappenbereiche auf. Das Federblech kann unter einem Klappenbereich eine Wellenstruktur, eine Federstruktur oder eine Klappenstruktur aufweisen, um so den Klappenbereich der Deckfolie abzustützen.The foil gas bearing optionally includes a spring plate. The spring plate comprises an area between the bearing sleeve and the frame area and has at least one area that resiliently supports a flap area of the bearing foil designed as a cover foil over a wall of the bearing sleeve. The spring plate itself does not necessarily have to touch the wall of the bearing sleeve in or under the flap area. On the contrary, it can have a pretension, by means of which it supports the cover film. The foil gas bearing can each comprise a spring plate for each of the flap areas. Other exemplary embodiments have a single spring plate for several or for all flap areas. The spring plate can have a corrugated structure, a spring structure or a flap structure under a flap area in order to support the flap area of the cover film.

Neben der Deckfolie kann auch das Federblech selbst die Merkmale der vorhergehend beschriebenen Lagerfolie aufweisen. Das Federblech kann einen flachen Abschnitt umfassen, der zwischen dem Rahmenbereich und einer Wand der Lagerhülse angeordnet ist. Der Abschnitt kann wie der Rahmenbereich der Deckfolie der Rahmenbereich für die abstützenden Klappenbereiche des Federblechs sein. Dabei kann es vorteilhaft sein, den Rahmenbereich bzw. den Abschnitt des Federblechs zwischen Deckfolie und Lagerhülse kleiner auszuführen als den Rahmenbereich der Deckfolie, so dass die Deckfolie in zumindest einem Teil des Rahmenbereichs über das Federblech hinausragt und dort direkt auf der Lagerhülse aufliegt. So kann auch ein Verdrehen der Deckfolie beispielsweise wie vorangehend beschrieben durch eine Oberflächenrauigkeit oder einen Stanzgrat der Deckfolie oder durch ein Klebemittel unterdrückt werden.In addition to the cover film, the spring sheet itself can also have the features of the bearing film described above. The spring plate may include a flat portion located between the frame portion and a wall of the bearing sleeve. Like the frame area of the cover foil, the section can be the frame area for the supporting flap areas of the spring plate. It can be advantageous to make the frame area or the section of the spring plate between the cover film and the bearing sleeve smaller than the frame area of the cover film, so that the cover film protrudes over the spring plate in at least part of the frame area and rests directly on the bearing sleeve there. Twisting of the cover film can also be suppressed, for example, as described above, by surface roughness or a punched burr on the cover film or by an adhesive.

Ist die Lagerfolie als Deckfolie ausgebildet, kann ein Federblech auch ohne eigene Vorspannung zwischen Deckfolie und Lagerhülse angeordnet sein. If the bearing film is designed as a cover film, a spring plate can also be arranged between the cover film and the bearing sleeve without its own pretension.

Optional weist das radiale Foliengaslager einen in der radialen Richtung des Foliengaslagers nach innen weisenden, aufgerauten Oberflächenbereich der Lagerhülse auf, um das Verdrehen der Lagerfolie entlang einer Umfangsrichtung der Lagerhülse weiter zu unterdrücken. Dies kann eine Reibung zwischen der Lagerfolie und der Lagerhülse, aber auch zwischen der Lagerfolie und einer weiteren, zwischen der Lagerfolie und der Lagerhülse angeordneten Folie erhöhen.Optionally, the radial foil gas bearing has a roughened surface area of the bearing sleeve pointing inward in the radial direction of the foil gas bearing in order to further suppress twisting of the bearing foil along a circumferential direction of the bearing sleeve. This can increase friction between the bearing foil and the bearing sleeve, but also between the bearing foil and another foil arranged between the bearing foil and the bearing sleeve.

Alternativ oder zusätzlich weist das radiale Foliengaslager ein lokales Blockierelement auf, das unter einem Klappenbereich der Lagerfolie in der Lagerhülse eingefügt ist. Das Blockierelement ist lokal, erstreckt sich also nicht entlang einer gesamten Achse des radialen Foliengaslagers, und vorteilhafterweise auch nicht entlang einer gesamten axialen Ausdehnung des Klappenbereichs. Insbesondere kann das Blockierelement als Schraube, etwa als Madenschraube, ausgeführt oder ein auf eine Wand der Lagerhülse oder auf eine weitere Folie aufgeklebter Körper sein. Das Blockierelement kann auch als ein lokaler Schweiß- oder Lötpunkt ausgeführt werden. Dabei wird nicht die Lagerfolie an die Lagerhülle verschweißt bzw. verlötet; der Schweiß- oder Lötpunkt kann vielmehr unmittelbar neben der Lagerfolie angebracht sein, um deren Verdrehen zu blockieren.Alternatively or additionally, the radial foil gas bearing has a local blocking element inserted under a flap area of the bearing foil in the bearing sleeve. The blocking element is local, ie it does not extend along an entire axis of the radial foil gas bearing, and advantageously also does not extend along an entire axial extent of the flap area. In particular, the blocking element can be designed as a screw, for example a grub screw, or it can be a body glued to a wall of the bearing sleeve or to another film. The blocking element can also be implemented as a local welding or soldering point. The bearing foil is not welded or soldered to the bearing sleeve; rather, the welding or soldering point can be placed immediately next to the bearing foil in order to block its twisting.

Alternativ oder zusätzlich weist das radiale Foliengaslager in Ausführungsbeispielen aber auch einen lokalen Fixierpunkt auf, der Lagerfolie und Lagerhülse verbindet. Dies kann ein Klebepunkt (oder -bereich), aber gegebenenfalls auch ein Schweißpunkt oder ein Lötpunkt sein. Alternativ oder zusätzlich weist das radiale Foliengaslager eine Antirutschfolie auf, die zumindest teilweise zwischen der Lagerfolie und der Lagerhülse angeordnet ist. Die Antirutschfolie kann eine eigenständige Folie etwa aus einem Kautschuk sein. In Ausführungsbeispielen sind allerdings ein oder mehrere Federbleche selbst als Antirutschfolien ausgeführt. Das Federblech bzw. die Federbleche können dabei ein Metall umfassen und in der radialen Richtung beidseitig eine aufgeraute Oberfläche aufweisen. Das Federblech bzw. die Federbleche können aber auch einen Kautschuk umfassen, der eine verbesserte Haftreibung mit der Deckfolie und der Wand der Lagerhülse bewirkt.Alternatively or additionally, the radial foil gas bearing in exemplary embodiments also has a local fixing point that connects the bearing foil and bearing sleeve. This can be an adhesive point (or area), but possibly also a welding point or a soldering point. Alternatively or additionally, the radial film gas bearing has an anti-slip film that is at least partially arranged between the bearing film and the bearing sleeve. The anti-slip film can be an independent film made from rubber, for example. In exemplary embodiments, however, one or more spring plates themselves are designed as anti-slip films. The spring plate or spring plates can comprise a metal and have a roughened surface on both sides in the radial direction. However, the spring plate or spring plates can also comprise a rubber, which causes improved static friction with the cover film and the wall of the bearing sleeve.

Alternativ oder zusätzlich weist das radiale Foliengaslager ein Federblech auf, das zumindest teilweise zwischen einer Deckfolie und einer Wand der Lagerhülse angeordnet ist und einen zu einer Lagerachse hin abstehenden Teil aufweist, der ausgebildet ist, um die Deckfolie und das Federblech gegeneinander zu fixieren. Dabei kann sowohl die Deckfolie als auch das Federblech als die hier vorgestellte Lagerfolie ausgeführt sein.Alternatively or additionally, the radial foil gas bearing has a spring plate, which is at least partially arranged between a cover foil and a wall of the bearing sleeve and has a part protruding towards a bearing axis, which is designed to fix the cover foil and the spring plate against one another. Both the cover film and the spring plate can be designed as the bearing film presented here.

Ausführungsbeispiele beziehen sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerfolie für eine Lagerhülse eines radialen Foliengaslagers. Das Verfahren umfasst die Schritte:

Bereitstellen eines Lagerfolienblatts (z.B. Blech, Rohblech, Blechplatte); und
Anbringen von Schnitten in dem Lagerfolienblatt, um so zumindest einen Klappenbereich sowie einen zu dem zumindest einen Klappenbereich komplementären Rahmenbereich auszubilden und die Lagerfolie herzustellen.

Exemplary embodiments also relate to a method for producing a bearing foil for a bearing sleeve of a radial foil gas bearing. The procedure includes the steps:

providing a sheet of storage foil (eg sheet metal, raw sheet metal, sheet metal plate); and
Making cuts in the sheet of storage film in order to form at least one flap area and a frame area complementary to the at least one flap area and to produce the storage film.

Optional umfasst dabei das Anbringen der Schnitte ein Ätzen, ein Stanzen, ein Drahterodieren, ein Lasern und/oder ein Wasserstrahlen des Lagerfolienblatts, um so den zumindest einen Klappenbereich auszubilden. Dabei kann in Abhängigkeit etwa von einem Material des Lagerfolienblatts oder einer Dimensionierung der auszubildenden Lagerfolie ein wirtschaftlich vorteilhaftes Verfahren gewählt werden. Das Vorkrümmen, insbesondere das monotone Vorkrümmen, des Klappenbereichs erfolgt vorteilhafterweise entgegen einer Stanzrichtung. Auf diese Weise weist ein Stanzgrat, der sich bei dem Stanzen bildet, bei einem Einsatz der Lagerfolie gegen die Wand der Lagerhülse. Der Stanzgrat kann die Reibung der Lagerfolie gegen die Lagerhülse (oder gegen eine weitere Folie) erhöhen.Optionally, the making of the cuts includes etching, punching, wire EDM, laser cutting and/or water jetting of the sheet of bearing foil in order to form the at least one flap area. An economically advantageous method can be selected depending on a material of the sheet of bearing foil or a dimensioning of the bearing foil to be formed. The pre-curving, in particular the monotonous pre-curving, of the flap area advantageously takes place in the opposite direction to a punching direction. In this way, a punching burr that forms during punching points against the wall of the bearing sleeve when the bearing foil is used. The punching burr can increase the friction of the bearing foil against the bearing sleeve (or against another foil).

Ausführungsbeispiele beziehen sich auch auf ein Verfahren für ein Montieren einer Lagerfolie in einer Lagerhülse eines radialen Foliengaslagers. Das Verfahren umfasst ein Einsetzen der Lagerfolie in der Lagerhülse durch eine Presspassung.Embodiments also relate to a method for mounting a bearing foil in a bearing sleeve of a radial foil gas bearing. The method includes inserting the bearing foil into the bearing sleeve through an interference fit.

Optional umfasst das Einsetzen der Lagerfolie ein relatives Abkühlen der Lagerfolie gegenüber der Lagerhülse, so dass sich eine Ausdehnung der Lagerfolie relativ zu einer Ausdehnung der Lagerhülse verkleinert und bei einem Temperaturausgleich die Lagerfolie in der Lagerhülse mit einer Vorspannung fixiert und so montiert ist.Optionally, the insertion of the bearing foil includes a relative cooling of the bearing foil in relation to the bearing sleeve, so that an expansion of the bearing foil is reduced relative to an expansion of the bearing sleeve and when the temperature equalizes, the bearing foil is fixed in the bearing sleeve with a pretension and is thus mounted.

Das relative Abkühlen kann dadurch erzielt werden, dass die Lagerfolie gekühlt wird. Die Lagerfolie verkleinert sich dann durch thermische Kontraktion, und kann dadurch in die Lagerhülse eingeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das relative Abkühlen auch durch ein Erwärmen eines Teils des Lagers bzw. der Lagerhülse erzielt werden. Durch eine damit verbundene thermische Ausdehnung kann die Lagerfolie dann ebenfalls leichter in die Lagerhülse eingesetzt werden.The relative cooling can be achieved by cooling the bearing foil. The bearing foil is then reduced in size by thermal contraction and can thus be inserted into the bearing sleeve. Alternatively or additionally, the relative cooling can also be achieved by heating part of the bearing or the bearing sleeve. Due to the associated thermal expansion, the bearing foil can then likewise be inserted more easily into the bearing sleeve.

Alternativ oder zusätzlich umfasst das Einsetzen der Lagerfolie ein Vorkrümmen des Rahmenbereichs. Der Rahmenbereich kann vorzugsweise monoton in Richtung einer Lagerachse vorgekrümmt werden, so dass sich ein Fixieren der Lagerfolie in der Lagerhülse vereinfacht.Alternatively or additionally, the insertion of the bearing film includes a pre-curving of the frame area. The frame area can preferably be monotonically pre-curved in the direction of a bearing axis, so that fixing the bearing foil in the bearing sleeve is simplified.

Wesentliche Aspekte der hier vorgestellten Lagerfolie bzw. des hier vorgestellten Foliengaslagers lassen sich auch wie folgt beschreiben. Die Lagerfolie umfasst eine Rahmenstruktur bzw. einen Rahmenbereich mit Klappen, durch welche im Betrieb Lagerspalt-Keile ausgebildet werden. Vorteilhaft sind in Ausführungsbeispielen insbesondere drei Klappen bzw. Lagerspalt-Keile für eine als Deckfolie ausgeführte Lagerfolie. Durch Anordnung und Materialstärke der Lagerfolie in den Klappenbereichen können Drei- oder Mehrkeilgeometrien erzeugt werden. Dabei kann eine Form eines Lagerkeils etwa durch ein lokales Verstärken oder Aufdicken der Folie erreicht werden. Die Lagerfolie kann dann die üblichen drei Deckfolien eines herkömmlichen Dreikeillagers ersetzen. Sie kann mit einer Vorspannung in der Lagerhülse bzw. in einem Gehäuse für die Welle befestigt werden. Effektiv werden somit drei oder mehr herkömmliche Deckfolien über die Rahmenstruktur verbunden, und auf Einspannungen in der Lagerhülse bzw. in der Wand des Gehäuses kann verzichtet werden.Essential aspects of the bearing foil presented here or of the foil gas bearing presented here can also be described as follows. The bearing foil comprises a frame structure or a frame area with flaps, through which bearing gap wedges are formed during operation. In exemplary embodiments, three flaps or bearing gap wedges are particularly advantageous for a bearing foil designed as a cover foil. Three or multiple wedge geometries can be created through the arrangement and material thickness of the bearing foil in the flap areas. In this case, a form of a bearing wedge can be achieved, for example, by locally reinforcing or thickening the film. The bearing foil can then replace the usual three cover foils of a conventional three-wedge bearing. It can be fastened with a preload in the bearing sleeve or in a housing for the shaft. Three or more conventional cover films are thus effectively connected via the frame structure, and clamping in the bearing sleeve or in the wall of the housing can be dispensed with.

Um ein Mitrotieren der Lagerfolie zu verhindern bzw. zu unterdrücken, können drei Fixierungsmechanismen ausgenutzt werden: Kraftschluss, Stoffschluss, Formschluss.In order to prevent or suppress a co-rotation of the bearing foil, three fixing mechanisms can be used: frictional connection, material connection, positive connection.

Im Idealfall reicht der Kraftschluss zwischen Lagerfolie und Lagerhülse aus, um ein Mitrotieren zu verhindern. Dieser Kraftschluss entsteht dadurch, dass der Rahmenbereich ein natürliches Bestreben hat, sich nach außen hin aufzubiegen und somit in radiale Richtung gegen die Lagerhülse zu drücken.Ideally, the frictional connection between the bearing foil and the bearing sleeve is sufficient to prevent it from rotating. This frictional connection arises from the fact that the frame area has a natural tendency to bend outwards and thus to press against the bearing sleeve in the radial direction.

Der Druck gegen das Innere der Lagerhülse kann optional erhöht werden, indem die Lagerfolie mit einem Aufmaß in Umfangsrichtung versehen wird, sodass eine Überpassung entsteht. Für einen erleichterten Einbau kann die Lagerfolie abgekühlt werden. Nach dem Einbau erwärmt sie sich dann wieder auf Raumtemperatur und verklemmt sich selbst in der Lagerhülse.The pressure against the inside of the bearing sleeve can optionally be increased by providing the bearing foil with an oversize in the circumferential direction, so that an overfit occurs. The bearing foil can be cooled to facilitate installation. After installation, it then warms up to room temperature again and jams itself in the bearing sleeve.

Zusätzlich kann die Reibung zwischen Lagerfolie und Lagerhülse erhöht werden, indem die Lagerfolie und/oder die Lagerhülse aufgeraut werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Reibung auch erhöht werden, indem eine oder mehrere Antirutschfolien zwischen Lagerfolie und Lagerhülse eingebracht werden. Insbesondere können auch Federbleche als Antirutschfolie ausgebildet sein.In addition, the friction between the bearing foil and the bearing sleeve can be increased by roughening the bearing foil and/or the bearing sleeve. Alternatively or additionally, the friction can also be increased by inserting one or more anti-slip films between the bearing film and the bearing sleeve. In particular, spring plates can also be designed as an anti-slip film.

Eine weitere Möglichkeit der Fixierung umfasst ein Verkleben der Lagerfolie in der Lagerhülse. Dazu kann ein (Metall-)Kleber oder eine Art doppelseitiges Klebeband auf einer Außenseite des Rahmenbereichs aufgetragen werden.Another option for fixing includes gluing the bearing film in the bearing sleeve. For this purpose, a (metal) adhesive or a type of double-sided adhesive tape can be applied to an outside of the frame area.

Außerdem kann das Mitrotieren durch einen lokalen mechanischen Widerstand verhindert werden. In Ausführungsbeispielen reicht dazu schon ein kleiner Schweiß- oder Löt-Punkt in der Lagerhülse aus. Durch eine lokale, hohe Temperatur bei einem Schweißen oder Löten kann sich insbesondere eine dünne Lagerfolie allerdings verziehen. Neben bzw. anstelle dieser einfachen Lösung kann daher auch z.B. eine Madenschraube in einer Bohrung an der Lagerhülseninnenseite angebracht sein, die geringfügig hervorsteht. Es kann auch ein geeignetes Blockierelement in der Lagerhülse aufgeklebt werden. Der Schweiß- oder Lötpunkt, die Madenschraube bzw. ein anderes geeignetes Blockierelement verhindert als physikalisches Hindernis eine Rotation der Lagerfolie. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Lagerfolie immer noch ohne großen Aufwand wieder aus der Lagerhülse entfernt bzw. ausgetauscht werden kann.In addition, co-rotation can be prevented by local mechanical resistance. In exemplary embodiments, even a small welding or soldering point in the bearing sleeve is sufficient. A local, high temperature during welding or soldering can, however, warp a thin bearing foil in particular. In addition to or instead of this simple solution, a grub screw, for example, can also be attached in a bore on the inside of the bearing sleeve, which protrudes slightly. A suitable blocking element can also be glued into the bearing sleeve become. The welding or soldering point, the grub screw or another suitable blocking element prevents rotation of the bearing foil as a physical obstacle. This has the particular advantage that the bearing foil can still be removed from the bearing sleeve or replaced without great effort.

Weiter kann auch eine Kante, ein Grat oder eine Stufe in der Lagerhülse ausgebildet sein, gegen die ein Ende der Lagerfolie bzw. des Rahmenbereichs stößt, und die als Widerstand fungiert. Es kann aber auch eine kleine Kerbe an der Lagerhülseninnenseite gefertigt werden, in welche das Ende der Lagerfolie bzw. des Rahmenbereichs greift. Dazu kann das Ende der Lagerfolie bzw. des Rahmenbereichs abgeknickt sein.Furthermore, an edge, a ridge or a step can also be formed in the bearing sleeve, against which an end of the bearing foil or the frame portion abuts and which functions as a resistance. However, a small notch can also be made on the inside of the bearing sleeve, into which the end of the bearing foil or the frame area grips. For this purpose, the end of the bearing film or the frame area can be bent.

Die Lagerhülse ist außerdem in axialer Richtung offen. Da hier weitere Maschinenteile angrenzen, kann auch eines dieser Maschinenteile mit in die Hülse hineinragen und die Verdrehung der Lagerfolie verhindern.The bearing sleeve is also open in the axial direction. Since other machine parts are adjacent here, one of these machine parts can also protrude into the sleeve and prevent the bearing foil from twisting.

Gegenüber dem Stand der Technik bietet die hier vorgestellte Lagerfolie bzw. das hier vorgestellte Foliengaslager insbesondere den Vorteil einer kostengünstigeren und erleichterten Lagerausführung. Praktisch ergibt sich dies aus der vereinfachten Bauweise ohne Einspannung der Deckfolie und des Federblechs. Insbesondere benötigt die Lagerfolie keine Einspannung in der Lagerhülse mehr, so dass eine Fertigung der Lagerhülse deutlich kostengünstiger erfolgen kann. Da keine Einspannung benötigt wird, kann gegebenenfalls gänzlich auf eine Lagerhülse im engeren Sinn verzichtet und die Lagerfolie z.B. direkt in eine Bohrung montiert werden. Anstelle mehrerer Deckfolien und/oder Federbleche kann zudem eine einzelne Lagerfolie der hier vorgestellten Art ausreichen. Die vorgestellte Lagerfolie kann als ein einzelnes Teil viel einfacher eingebaut werden, als dies etwa bei drei Deckfolien eines herkömmlichen Foliengaslagers der Fall ist. Beim Einbau einer Welle können sich auch nicht mehrere einzelne Deckfolien verschieben, wie es bei herkömmlichen Foliengaslagern der Fall sein kann. Die Lagerfolie ist zudem aufgrund der geringen Anforderungen an die Lagerhülse besonders gut dazu geeignet, als eigenständiges Produkt hergestellt und vertrieben werden. Auch die Fertigung der Lagerfolie kann einfacher ausfallen, weil nur noch Schnitte zur Ausbildung der Klappenbereiche angebracht werden müssen. Herkömmliche Deckfolien und Federbleche müssen am Ende abgewinkelt werden, um in die Einspannungen eingebaut werden zu können. Das entfällt hier, insbesondere, da nur eine als Deckfolie ausgeführte Lagerfolie ausreichend sein kann.Compared to the prior art, the bearing foil presented here or the foil gas bearing presented here offers in particular the advantage of a more cost-effective and simplified bearing design. In practice, this results from the simplified construction without clamping the cover foil and the spring plate. In particular, the bearing foil no longer needs to be clamped in the bearing sleeve, so that the bearing sleeve can be manufactured much more cost-effectively. Since no clamping is required, a bearing sleeve in the narrower sense can be dispensed with entirely and the bearing foil can be mounted directly in a bore, for example. Instead of several cover foils and/or spring plates, a single bearing foil of the type presented here can also be sufficient. The bearing foil presented can be installed much more easily as a single part than is the case with three cover foils of a conventional foil gas bearing. When installing a shaft, it is also not possible for several individual cover foils to shift, as can be the case with conventional foil gas bearings. In addition, due to the low demands on the bearing sleeve, the bearing foil is particularly well suited to be manufactured and sold as an independent product. The production of the bearing foil can also be simpler because only cuts have to be made to form the flap areas. Conventional cover foils and spring plates have to be angled at the end in order to be installed in the clamps. This does not apply here, especially since only one storage film designed as a cover film can be sufficient.

Figurenlistecharacter list

Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränken, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.

1 skizziert eine Ausführung der Lagerfolie für ein radiales Foliengaslager gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 skizziert eine weitere Ausführung der Lagerfolie mit vorgekrümmten Klappenbereichen.
3 skizziert eine Ausführung des Foliengaslagers mit der Lagerfolie.
4 skizziert einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der Lagerfolie mit einem Federblech.
5 skizziert eine Stelle zum Anbringen eines lokalen Blockierelements.
6 zeigt Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer Lagerfolie für ein radiales Foliengaslager gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt einen Querschnitt durch ein Foliengaslager mit herkömmlichen Deckfolien und Federblechen.

The embodiments of the present invention will be better understood from the following detailed description and the accompanying drawings of the various embodiments, which, however, should not be taken to limit the disclosure to the specific embodiments used for explanation and understanding only.

1 12 outlines an embodiment of the bearing foil for a radial foil gas bearing according to the present invention.
2 outlines another version of the bearing foil with pre-curved flap areas.
3 outlines an embodiment of the foil gas bearing with the bearing foil.
4 outlines a cross section of an embodiment of the bearing foil with a spring plate.
5 outlines a location for attaching a local blocking element.
6 12 shows steps of a method for manufacturing a bearing foil for a radial foil gas bearing according to the present invention.
7 shows a cross section through a foil gas bearing with conventional cover foils and spring plates.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

1 skizziert eine Ausführung der Lagerfolie 100 für eine Lagerhülse eines radialen Foliengaslagers gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Lagerfolie 100 umfasst drei jeweils durch einen Schnitt ausgebildete Klappenbereiche 110. Weiter umfasst die Lagerfolie 100 einen zu den drei Klappenbereichen 110 komplementären Rahmenbereich 120. Die Lagerfolie weist als Material ein Metall auf. Die Lagerfolie kann insbesondere eine Deckfolie für das radiale Foliengaslager sein. 1 10 outlines an embodiment of the bearing foil 100 for a bearing sleeve of a radial foil gas bearing according to the present invention. The bearing foil 100 comprises three flap areas 110 each formed by a cut. The bearing foil 100 also comprises a frame area 120 complementary to the three flap areas 110. The material of the bearing foil is metal. The bearing foil can in particular be a cover foil for the radial foil gas bearing.

Die drei Schnitte sind in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen rechteckig ausgeführt. In weiteren Ausführungsbeispielen sind andere Formen möglich; insbesondere können die Klappenbereiche 110 abgerundet, sich aufweitend oder spitz zulaufend sein. Andere Ausführungsbeispiele weisen auch eine andere Anzahl von Klappenbereichen 110 auf. Einzelne Klappenbereiche 110 können zur Ausbildung eines Lagerspalt-Keils ausgebildet sein, oder vorgesehen sein, um gemeinsam etwa eine Deckfolie über der Lagerhülse abzustützen. Auch in axialer Richtung nebeneinander angeordnete Klappenbereiche sind möglich.In this exemplary embodiment, the three cuts are essentially rectangular. In other embodiments, other shapes are possible; in particular, the flap regions 110 may be rounded, flared, or tapered. Other exemplary embodiments also have a different number of flap areas 110 . Individual flap areas 110 can be designed to form a bearing gap wedge, or be provided in order to jointly support a cover film over the bearing sleeve, for example. Flap areas arranged next to one another in the axial direction are also possible.

Der Rahmenbereich 120 ist ausgebildet, um durch eine Vorspannung die Lagerfolie 100 in der Lagerhülse zu halten und ein Verdrehen der Lagerfolie 100 entlang einer Umfangsrichtung der Lagerhülse zu unterdrücken, und auch, um die Klappenbereiche 110 in Position zu halten.The frame portion 120 is configured to hold the bearing sheet 100 in the bearing sleeve by prestressing and to suppress twisting of the bearing sheet 100 along a circumferential direction of the bearing sleeve, and also to hold the flap portions 110 in position.

Durch eine Krümmung des Rahmenbereichs 120 kann die Lagerfolie 100 in die Lagerhülse eingebracht werden. Dabei kann sich die Lagerfolie 100 durch ein Bestreben, sich aufzubiegen, von selbst in der Lagerhülse halten. In Ausführungsbeispielen kann die Lagerfolie 100 auch mit Übermaß gekühlt eingebaut werden, um eine Klemmwirkung zu erzielen, insbesondere also in einer Presspassung eingesetzt werden.The bearing film 100 can be introduced into the bearing sleeve by bending the frame area 120 . The bearing foil 100 can hold itself in the bearing sleeve by striving to bend up. In exemplary embodiments, the bearing foil 100 can also be installed with excess cooling in order to achieve a clamping effect, ie in particular it can be used in a press fit.

Durch die Vorspannung ist die Lagerfolie 100 in beliebiger Position entlang der Umfangsrichtung in die Lagerhülse einsetzbar. Insbesondere benötigt die Lagerhülse keine baulichen Vorrichtungen zu einer Fixierung der Lagerfolie 100.Due to the pretension, the bearing foil 100 can be inserted into the bearing sleeve in any position along the circumferential direction. In particular, the bearing sleeve does not require any constructional devices for fixing the bearing foil 100.

2 skizziert ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lagerfolie 100 als Deckfolie. Hier weisen die Klappenbereiche 110 eine monotone Vorkrümmung auf. Die Vorkrümmung kann eine Ausbildung von Lagerspalt-Keilen unterstützen, und sie kann für ein Einsetzen der Lagerfolie 100 in eine Lagerhülse eines radialen Foliengaslagers vorteilhaft sein. Die Klappenbereiche 110 können unmittelbar vor dem Einbringen der Lagerfolie 100 in die Lagerhülse vorgekrümmt werden. Die Lagerfolie 100 weist eine Steifigkeit auf, durch welche die Lagerfolie 100 in der Lagerhülse vorgespannt und so gegen ein Verdrehen gesichert wird. 2 outlines another embodiment of the bearing film 100 as a cover film. Here the flap areas 110 have a monotonous pre-curvature. The pre-camber may assist in formation of bearing gap wedges and may be beneficial for insertion of the bearing foil 100 into a bearing sleeve of a radial foil gas bearing. The flap areas 110 can be pre-curved immediately before the bearing foil 100 is introduced into the bearing sleeve. The bearing foil 100 has a rigidity by which the bearing foil 100 is prestressed in the bearing sleeve and is thus secured against twisting.

3 skizziert zwei Ansichten einer Ausführung eines Foliengaslagers mit einer Ausführung der Lagerfolie 100 als Deckfolie. Die Lagerfolie 100 ist in eine Lagerhülse 210 eingebracht. Durch die Vorspannung entsteht eine typische Dreikeilgeometrie. Dabei kann eine Steifigkeit der Lagerfolie 100 in Ausführungsbeispielen so gewählt werden, dass kein Federblech benötigt wird. 3 outlines two views of an embodiment of a foil gas bearing with an embodiment of the bearing foil 100 as a cover foil. The bearing foil 100 is placed in a bearing sleeve 210 . The preload creates a typical three-wedge geometry. In this case, a rigidity of the bearing foil 100 can be selected in exemplary embodiments such that no spring plate is required.

Die Vorspannung wird hier besonders dadurch verstärkt, dass der Rahmenbereich 120 bzw. die Lagerfolie 100 ein erstes Ende 121 und ein zweites Ende 122 aufweist, die ausgebildet sind, um gegeneinander abgestützt zu werden und so die Vorspannung der Lagerfolie 100 in der Lagerhülse 210 zu verstärken.The preload is particularly increased here in that the frame area 120 or the bearing foil 100 has a first end 121 and a second end 122, which are designed to be supported against one another and thus to increase the preload of the bearing foil 100 in the bearing sleeve 210 .

Da die Lagerfolie 100 ohne Einspannung auskommt, kann als Lagerhülse 210 ein einfaches Rohr verwendet werden. In weiteren Ausführungsbeispielen kann auch gänzlich auf eine Lagerhülse 210 im engeren Sinn verzichtet und die Lagerfolie 100 in ein Gehäuse der Maschine montiert wird. Diese Verbesserungen vergünstigen diese Lagerart und machen sie leichter erzeugbar. Insbesondere kann eine einzige Lagerfolie 100 deutlich einfacher eingebaut werden als mehrere einzelne herkömmliche Deckfolien und Federbleche. Auch wenn später eine Welle in das Lager eingeführt wird, bietet die dargestellte Geometrie Vorteile, da nicht mehrere Deckfolien gleichzeitig verschoben werden müssen. So können auch in einer Wartung des Foliengaslagers Kosten gespart werden. Auch ein Austausch der Lagerfolie 100 ist einfacher als in herkömmlichen Foliengaslagern, in denen mehrere einzelne herkömmliche Folien auszutauschen und einzuspannen sind.Since the bearing foil 100 does not require clamping, a simple tube can be used as the bearing sleeve 210 . In further exemplary embodiments, a bearing sleeve 210 in the narrower sense can also be completely dispensed with and the bearing foil 100 is mounted in a housing of the machine. These improvements make this type of bearing cheaper and easier to produce. In particular, a single bearing foil 100 can be installed much more easily than several individual conventional cover foils and spring plates. Even if a shaft is later inserted into the bearing, the geometry shown offers advantages, since several cover foils do not have to be moved at the same time. In this way, costs can also be saved in maintenance of the film gas storage. Replacing the bearing foil 100 is also easier than in conventional foil gas bearings, in which several individual conventional foils have to be replaced and clamped.

4 skizziert einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der Lagerfolie 100 mit einem Federblech 220. Das Federblech 220 liegt zwischen der als Deckfolie ausgeführten Lagerfolie 100 und der Lagerhülse 210. Während sich die Lagerfolie 100 in Ausführungsbeispielen dazu eignet, durch eine angepasste Steifigkeit einen Betrieb des Foliengaslagers ohne Federblech 210 zu ermöglichen, sieht dieses Ausführungsbeispiel ein Federblech 210 im Foliengaslager vor. 4 sketches a cross section of an exemplary embodiment of bearing foil 100 with a spring plate 220. Spring plate 220 lies between bearing foil 100, which is designed as a cover foil, and bearing sleeve 210. While bearing foil 100 is suitable in exemplary embodiments, due to an adapted rigidity, operation of the foil gas bearing without spring plate 210 to allow, this embodiment provides a spring plate 210 in the foil gas bearing.

Das Federblech 210 kann ebenfalls mit Merkmalen der Lagerfolie 100 ausgeführt sein und insbesondere durch eine Vorspannung im Lager befestigt werden. Das Federblech 210 weist einen Rahmenbereich 222 auf, die Klappenbereiche 225 umgibt, welche die Klappenbereiche 110 der Lagerfolie 100 federnd abstützen. Die Klappenbereiche 225 können dabei wie hier dargestellt als Wellenstruktur, aber auch ebenfalls als monotone Klappen ausgeführt werden. Die Lagerfolie 100 ist in diesem Ausführungsbeispiel in einer reinen Funktion eines Top Foil radial näher an einer Lagerachse angeordnet.The spring plate 210 can also be designed with features of the bearing foil 100 and can be fastened in particular by prestressing in the bearing. The spring plate 210 has a frame area 222 which surrounds the flap areas 225 which resiliently support the flap areas 110 of the bearing foil 100 . The flap areas 225 can be designed as a wave structure, as shown here, but also as monotonous flaps. In this exemplary embodiment, the bearing foil 100 is arranged radially closer to a bearing axis in a pure function of a top foil.

Die Lagerfolie 100 und das Federblech 220 sind vorteilhafterweise durch ihre Klappenbereiche 110, 225 gegeneinander fixiert. Dies kann durch die Vorkrümmung erreicht oder verstärkt werden. Insbesondere weist der Klappenbereich 110 einen in eine radiale Richtung des Foliengaslagers nach innen weisenden Abschnitt 113 auf, und die Wellenform 225 des Federblechs 220 ist dieser Vorkrümmung angepasst, um das Federblech 220 und die Lagerfolie 100 gegeneinander zu fixieren. Das Federblech 220 muss dazu nicht alle Merkmale der einer Lagerfolie 100 der vorgestellten Art aufweisen.The bearing foil 100 and the spring plate 220 are advantageously fixed to one another by their flap areas 110, 225. This can be achieved or reinforced by the pre-curvature. In particular, the flap area 110 has a section 113 pointing inward in a radial direction of the foil gas bearing, and the corrugation 225 of the spring plate 220 is adapted to this pre-curvature in order to fix the spring plate 220 and the bearing foil 100 against one another. For this purpose, the spring plate 220 does not have to have all the features of a bearing foil 100 of the type presented.

Zudem können Lagerfolie 100 und Federblech 220 zusätzlich durch einen zur Lagerachse hin abstehenden Teil 227 des Federblechs 220 gegeneinander fixiert sein. Der abstehende Teil 227 kann ein gekrümmter Abschnitt des Federblechs 220 sein, oder er kann auf das Federblech 220 aufgesetzt (z.B. angeschweißt) sein. Der abstehende Teil 227 kann das Federblech 220 gegen den Rahmenbereich 120 an einem Schnitt eines Klappenbereichs 110 der Lagerfolie 100 fixieren. Der abstehende Teil 227 kann aber auch durch einen weiteren Schnitt bzw. eine Nut der Lagerfolie 100 geführt sein.In addition, the bearing foil 100 and the spring plate 220 can also be fixed relative to one another by a part 227 of the spring plate 220 that protrudes toward the bearing axis. The protruding part 227 can be a curved section of the spring plate 220 or it can be placed on the spring plate 220 (eg welded). The protruding part 227 can fix the spring plate 220 against the frame area 120 at a section of a flap area 110 of the bearing foil 100 . However, the protruding part 227 can also be guided through a further cut or a groove in the bearing foil 100 .

Anders als in dieser Figur dargestellt kann der Klappenbereich 110 nicht rechts, sondern links eingespannt werden, sodass die Verbindung 113 zwischen Rahmenstruktur 120 und Klappenbereich 110 am linken Ende des Klappenbereichs 110 sitzt und sich rechts folglich das freistehende Ende befindet. Zusätzlich oder ausschließlich kann der Klappenbereich 225 des Federbleches 220 nicht rechts, sondern links mit der Rahmenstruktur 222 verbunden sein.In contrast to what is shown in this figure, the flap area 110 cannot be clamped on the right but on the left, so that the connection 113 between the frame structure 120 and the flap area 110 is located at the left end of the flap area 110 and the free-standing end is therefore on the right. Additionally or exclusively, the flap area 225 of the spring plate 220 can be connected to the frame structure 222 on the left rather than on the right.

5 skizziert eine Stelle 212 zum Anbringen eines lokalen Blockierelements, das ausgebildet ist, um ein Verdrehen der Lagerfolie 100 gegen die Lagerhülse 210 zu unterdrücken. Das Blockierelement kann insbesondere als Schraube, etwa als Madenschraube, ausgeführt werden, die in die Lagerhülse 210 eingefügt wird. Das Blockierelement kann auch auf die Wand der Lagerhülse 210 aufgeklebt, aufgeschweißt oder aufgelötet werden. Auch ein Schweißpunkt oder Lötpunkt selbst kann ein Blockierelement darstellen. Die Ausführung mit einer Schraube kann gegenüber den letztgenannten Ausführungsbeispielen geeignet sein, um größeren Kräften zu widerstehen. Die letztgenannten Ausführungsbeispiele haben gegenüber einer Ausführung mit einer Schraube den Vorteil, keine Bohrung zu verlangen, bzw. die Wand der Lagerhülse nicht durch eine Bohrung zu beschädigen. 5 12 outlines a location 212 for attaching a local blocking element that is designed to suppress twisting of the bearing foil 100 against the bearing sleeve 210 . The blocking element can in particular be designed as a screw, for example as a grub screw, which is inserted into the bearing sleeve 210 . The blocking element can also be glued, welded or soldered onto the wall of the bearing sleeve 210 . A spot weld or solder spot itself can also represent a blocking element. The single screw embodiment may be suitable over the latter embodiments to withstand greater forces. The last-mentioned exemplary embodiments have the advantage over an embodiment with a screw that no drilling is required or that the wall of the bearing sleeve is not damaged by a drilling.

6 zeigt Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer Lagerfolie 100 für eine Lagerhülse 210 eines radialen Foliengaslagers. Das Verfahren umfasst als einen ersten Schritt ein Bereitstellen S110 eines Lagerfolienblatts. Das Bereitstellen kann insbesondere ein Zuschneiden des Lagerfolienblatts umfassen. Ein weiterer Schritt des Verfahrens umfasst ein Anbringen S120 von Schnitten in dem Lagerfolienblatt, um so zumindest einen Klappenbereich 110 sowie einen zu dem zumindest einen Klappenbereich 110 komplementären Rahmenbereich 120 in dem Lagerfolienblatt auszubilden, um so die Lagerfolie 100 herzustellen. In Ausführungsbeispielen können die Schnitte insbesondere durch ein Ätzen oder durch ein Stanzen erzeugt werden. 6 shows steps of a method for producing a bearing foil 100 for a bearing sleeve 210 of a radial foil gas bearing. As a first step, the method comprises providing S110 a sheet of storage foil. The provision can in particular include cutting the sheet of storage film to size. A further step of the method includes making cuts S120 in the sheet of storage film in order to form at least one flap area 110 and a frame area 120 that is complementary to the at least one flap area 110 in the sheet of storage film, in order to produce storage film 100. In exemplary embodiments, the cuts can be produced in particular by etching or by stamping.

Der mindestens eine Klappenbereich 110 kann vor einem Einsetzen der Lagerfolie 100 in eine Lagerhülse 210 vorgekrümmt werden. Das Vorkrümmen, insbesondere das monotone Vorkrümmen, des mindestens einen Klappenbereichs 110 erfolgt vorteilhafterweise entgegen einer Stanzrichtung. Durch das Stanzen kann sich ein Stanzgrat bilden, der dann bei einem Einsatz der Lagerfolie gegen eine Wand der Lagerhülse weist. Der Stanzgrat kann eine Reibung der Lagerfolie gegen die Lagerhülse (oder gegen eine weitere Folie) erhöhen.The at least one flap area 110 can be pre-curved before the bearing foil 100 is inserted into a bearing sleeve 210 . The pre-curving, in particular the monotonous pre-curving, of the at least one flap region 110 advantageously takes place in the opposite direction to a punching direction. A punching burr can form as a result of the punching, which then points against a wall of the bearing sleeve when the bearing foil is used. The punching burr can increase friction of the bearing foil against the bearing sleeve (or against another foil).

Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. The features disclosed in the description, the claims and the figures can be essential for the implementation of the invention both individually and in any combination.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Lagerhülsebearing sleeve
2020: WelleWave
3030: Deckfoliecover sheet
4040: Federblechspring plate
5050: Einspannungclamping
100100: Lagerfoliestorage foil
110110: Klappenbereichflap area
113113: radial vorgekrümmter Teilradial pre-curved part
120120: Rahmenbereichframe area
121121: erstes Endefirst end
122122: zweites Endesecond end
210210: Lagerhülsebearing sleeve
212212: Position eines BlockierelementsPosition of a blocking element
220220: Federblechspring plate
222222: Rahmenbereich des Federblechsframe area of the spring plate
225225: Klappenbereich des Federblechsflap area of the spring plate
227227: abstehender Teilprotruding part
S110, S120S110, S120: Schritte eines Verfahrenssteps of a procedure

Claims

A bearing foil (100) for a bearing sleeve (210) of a radial foil gas bearing, the bearing foil (100) comprising: at least one flap portion (110) formed by a cut; and a frame area (120) complementary to the at least one flap area (110), wherein the frame area (120) is designed to hold the bearing foil (100) in the bearing sleeve (210) by prestressing and to suppress twisting of the bearing foil (100) along a circumferential direction of the bearing sleeve (210), so that the bearing foil ( 100) can be inserted into the bearing sleeve (210) in any position along the circumferential direction.

The bearing foil (100) after claim 1 , wherein the frame portion (120) further comprises at least one of the following features to suppress twisting: - a first end (211) and a second end (212) adapted to be supported against each other and so the preload of bearing foil (100) in the bearing sleeve (210), - a roughened surface area pointing outwards in a radial direction of the gas foil bearing, - a punching burr pointing outwards in the radial direction of the gas foil bearing, - a burr pointing outwards in the radial direction of the gas foil bearing outwardly facing surface area provided with an adhesive.

A radial foil gas bearing with a bearing sleeve (210) and at least one bearing foil (100). claim 1 or claim 2 .

The foil gas storage after claim 3 , wherein the at least one bearing foil (100) comprises a cover foil and a spring plate (220) and the spring plate (220) is arranged at least partially between the bearing sleeve (210) and the frame area (120) of the cover foil (100) and at least one area ( 225) resiliently supporting a flap portion (110) over a wall of the bearing sleeve (210).

The foil gas storage after claim 3 or claim 4 , which has at least one of the following features in order to suppress the twisting of the bearing foil (100) along a circumferential direction of the bearing sleeve (210): - a roughened surface area of the bearing sleeve (210) pointing inwards in the radial direction of the foil gas bearing, - a local blocking element, which is inserted under one of the flap areas (110) of the bearing foil (100) in the bearing sleeve (210), - a local fixing point, which connects the bearing foil (100) and the bearing sleeve (210), - an anti-slip foil, which is at least partially between the bearing foil (100) and the bearing sleeve (210) - a spring plate (220) which is at least partially arranged between a cover foil and a wall of the bearing sleeve (210) and has a part (227) protruding towards a bearing axis , The bearing foil (100) being the cover foil and/or the spring plate (220).

A method for producing a bearing foil (100) for a bearing sleeve (210) of a radial foil gas bearing with the following steps: providing (S110) a sheet of stock foil; Making (S120) cuts in the sheet of storage film in order to form at least one flap area (110) and a frame area (120) complementary to the at least one flap area (100) and thus to produce the storage film (100).

The procedure after claim 6 , wherein the making (S120) of the cuts comprises at least one of the following: - etching, - stamping, - wire EDM, - laser cutting, - water jetting.

A method for mounting a bearing foil (100). claim 1 or claim 2 in a bearing sleeve (210) of a radial foil gas bearing, with the following steps: inserting the bearing foil (100) in the bearing sleeve (210) by means of a press fit.

The procedure after claim 8 , wherein the insertion of the bearing foil comprises at least one of the following: relative cooling of the bearing foil (100) compared to the bearing sleeve (210), so that an expansion of the bearing foil (100) relative to an expansion of the bearing sleeve (210) is reduced and with temperature equalization the bearing foil (100) is fixed in the bearing sleeve (210) with a pretension and is thus mounted, and/or the frame area (120) is pre-curved.