DE2753772A1

DE2753772A1 - Axiallager

Info

Publication number: DE2753772A1
Application number: DE19772753772
Authority: DE
Inventors: William Edward Fortmann
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1976-12-17
Filing date: 1977-12-02
Publication date: 1978-06-22
Also published as: GB1552998A; JPS5376247A; US4082375A; FR2374551A1

Description

In hydrodynamischen Folienlagern ist die Erzeugung eines dicken Fluidfilms erwünscht, um den Oberflächenverschleiß zu minimieren. Der Winkel des keilförmigen Eintrittsspalts zwischen den sich relativbewegenden Flächen sollte sehr niedrig sein, um einen Film aufzubauen, der so dick wie möglich ist. Bei dem hier betrachteten Typ von Axiallager wird eine relativ dünne Platte, die hinsichtlich der Bildung eines wirksamen Keils bei niedrigen Belastungen zufriedenstellend arbeitet, bei hohen Belastungen ihre Gestalt nicht behalten und es wird sich ein steilerer,

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weniger wirksamer Keil ergeben.

Erfindungsgetnäß wird die dünne Platte durch eine dickere Platte für Betriebsbereiche mit höherer Belastung ergänzt, was das Bilden von dickeren Filmen und eine längere Lagerlebensdauer ermöglicht.

Ein Merkmal der Erfindung ist die Verwendung von einander überlappenden Foliensegmenten, von denen eines dünner und biegsamer als das andere ist, wobei die dünnere Folie so angeordnet ist, daß sie eine wirksame Keiltasche bei niedrigen Drehzahlen und Belastungen bildet, und wobei sich die dickere Folie gegen die tragende Federunterlage bewegt, um eine wirksame Keiltasche bei hohen Drehzahlen und Belastungen zu bilden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist eine Ausdehnung der dickeren Folie über die tragende Wellfederunterlage hinaus, so daß die Umwandlung des dicken Keils in den dünnen Keil mit zunehmender Drehzahl und Belastung allmählich erfolgt.

Gemäß der Erfindung enthält das Lager eine Wellfederunterlage, die auf dem nichtrotierenden Teil ruht, und dieses Teil trägt eine dicke Folienplatte, welche unterhalb einer dünnen Folienplatte angeordnet ist. Letztere steht über die dicke Folienplatte über und ihr Ende ist mit Abstand von der nichtrotierenden Fläche befestigt. Die

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dünne Folienplatte wird durch die dicke Folienplatte über dem Bereich der dicken Folienplatte mit dem rotierenden Teil in Berührung gehalten. Der überstehende Teil der dünnen Folienplatte bildet die gewünschte wirksame keilförmige Tasche für das Lagerfluid beim Abheben und bei niedrigen Drehzahlen. Bei auf höhere Drehzahlen beschleunigenden Teilen und bei höheren Belastungen drückt der Filmdruck über der dicken Platte das Vorderende der dicken Platte von der mit ihr zusammenwirkenden Lauffläche weg, um den gewünschten relativ dünnen Keilwinkel zu bilden.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das Axiallager, von

welchem Teile weggebrochen sind,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Axiallager von

Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Teil von Fig. 2 bei

einem Betrieb mit niedriger Drehzahl und niedriger Belastung,

Fig. 4 einen vergrößerten Teil von Fig. 2 bei

einem Betrieb mit hoher Drehzahl und

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hoher Belastung, und Fig. 5 in einem Diagramm die Filmdruckverteilung,

Gemäß den Zeichnungen ist die Lagerkonstruktion zwischen einem feststehenden Tragteil 2 und einem rotierenden Teil 8 angeordnet. Das Tragteil 2 hat eine ringförmige Fläche 4, auf der Lageranordnungen 6 angeordnet sind. Diese Lageranordnungen tragen das rotierende Teil 8, das über dem Teil 2 angeordnet ist und eine ringförmige Lauffläche 10 (Fig. 2) hat, die zu der Fläche 4 konzentrisch und mit Abstand oberhalb derselben angeordnet ist.

Zwischen den Laufflächen angeordnete mehrere Lageranordnungen 6 halten die Teile in gegenseitigem Abstand und tragen die axiale Belastung zwischen den Teilen während des Betriebes der Vorrichtung, in die das Axialllager eingebaut ist. Die Lageranordnung und ihre Beziehung zu den Teilen 2 und 8 wird als ein Luftlager beschrieben, es ist jedoch klar, daß andere Fluids benutzt werden können, wenn die Drehzahlen und die Belastungen solche anderen Fluids gestatten oder erfordern.

Jede Lageranordnung enthält eine Well- oder gewellte Federunterlage 12, von welcher ein Rand an dem Teil 2 durch Schweißen oder in anderer Weise befestigt ist, wobei die Wellungen sich von dem angeschweißten Rand weg erstrecken, d. h. insgesamt quer zu der Bewegungsrichtung der Lauffläche des rotierenden Teils 8. Diese

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Federunterlage ruht auf der feststehenden Fläche 4 und trägt eine dicke Folienplatte 16.Diese Platte wird auf der Fedcrunterlage durch Befestigung an derselben oder durch Befestigung an irgendeinem feststehenden Teil, wie beispielsweise den Teilen 2 oder 20, festgehalten. Die Platte 16 steht über die Federunterlage an ihrem Vorderende 18 über, wie dargestellt, so daß dieses Ende der Platte 16 im Betrieb nach unten abgelenkt wird, um einen Keil zu bilden, wie im folgenden noch näher beschrieben.

Auf der dicken Folienplatte 16 und der Lauffläche 10 und in Berührung mit diesen beiden ist eine dünne Folienplatte 20 angeordnet. An den Hinterenden erstrecken sich beide Platten gleich weit. Das Vorderende 22 der dünnen Folienplatte erstreckt sich beträchtlich über das Vorderende 18 der dicken Folienplatte 16 hinaus und ist an dem Teil 2 dauerhaft befestigt, welch letzteres das Ende mit Abstand von der Lauffläche 10 abstützt, so daß das weite Ende der keilförmigen Tasche 26 zwischen dieser Folienplatte und der ihr zugewandten Lauffläche 10 gebildet ist.

Bei niedrigen Geschwindigkeiten und Belastungen befinden sich die Teile in der Position von Fig. 3, in welcher die dünne Folie einen wirksamen Keil schafft, um die Filmdicke zu maximieren. Zu dieser Zeit ist die dicke Folienplatte parallel zu der Lauffläche 10, wie dargestellt, und es ist ein insgesamt gleichmäßiger niedriger Fluiddruck zwischen dem sich gleich weit wie die dicke

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Platte erstreckenden Teil der dünnen Platte und der mit ihm zusammenwirkenden Lauffläche vorhanden, wie in Fig. 3 und durch die Kurve 28 in Fig. 5 gezeigt.

Wenn die Drehzahl und die Belastung zunehmen, wird diejenige Welle der Federunterlage, die dem überhängenden Ende der dicken Folienplatte am nächsten liegt, überlastet und die Teile erreichen die Konfiguration von Fig. 4. Es ist zu erkennen, daß sich die dicke Folienplatte biegt, so daß eine dünne keilförmige Tasche 30 zwischen demjenigen Teil der dünnen Platte, der über dem Teil der dicken Folienplatte liegt und der Lauffläche gebildet wird. Dieser dünne Keil entwickelt den notwendigen hohen Druck in dem tragenden Fluid, um die hohe Belastung mit einem hohen Luftfilm aufzunehmen. Wenn von der dünnen Folie verlangt worden wäre, diesen höheren geforderten Druck aufzubauen, wäre sie durchgebogen worden und hätte einen unwirksamen, abschüssigen Keil mit dem diesen begleitenden dünnen Luftfilm ergeben. '

Bei dieser Drehgeschwindigkeit und Belastung wird die Druckverteilung durch die Kurve 32 von Fig. 5 dargestellt. Die dicke Platte bleibt auf demjenigen Teil, der sich hinter der zweiten Welle in der Feder befindet, parallel zu der mit ihr zusammenwirkenden Lauffläche, was einen konstanten hohen Druck in dem tragenden Fluid zur Folge hat, wie es dargestellt ist. Die dicke Platte ist ausreichend biegsam und ihr vorderes Ende hängt ausreichend weit über,

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um dem vorderen Teil der Platte zu gestatten, sich zu biegen und den gewünschten Keilwinkel zu erzeugen.
Selbstverständlich wird die Elastizität der Wellfeder kontrolliert, um den gewünschten dünnen Keilwinkel zu erzeugen.

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Claims

Patentansprüche ;

[ 1. Axiallager mit einem Unterteil mit einer Lcigerf lache, mit einem über dem Unterteil abgestützten Teil, das eine mit Abstand über der Lagerfläche des Unterteils angeordnete Lagerfläche hat, wobei die Teile relativdrehbar sind, und mit wenigstens einer zwischen den Lagerflächen angeordneten Lageranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung enthält: ein federndes gewelltes Element, das auf der ersten Lagerfläche ruht; eine relativ dicke biegsame Platte, die auf dem gewellten Element ruht, durch dieses abgestützt und durch Befestigung an der ersten Lagerfläche festgehalten ist; und eine auf der dicken Platte angeordnete relativ dünne Platte, die mit der zweiten Lagerflache in Gleitberührung ist und an einem Ende an der ersten Lagerfläche befestigt ist.

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OWGlNAL INSPECTED
2. Axiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das festgehaltene Ende der dünnen Platte mit Abstand von der zweiten Lagerfläche angeordnet ist, um dazwischen eine Keilöffnung zu bilden.
3. Axiallager nach einem der Ansprüche 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Platte über das Wellelement an demjenigen Ende überhängt, das näher bei dem befestigten Ende der dünnen Platte liegt.
4. Axiallager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die La^erf lachen ringförmige Flächen mit einer gemeinsamen Achse sind, daß sich das abgestützte Teil um diese Achse dreht und daß das befestigte Ende der dünnen Platte in bezug auf die benachbarte Lagerfläche das Vorderende ist.
5. Axiallager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Rand der dicken Platte in bezug auf die Relativdrehung über das federnde gewellte Element übersteht.
6. Axiallager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gewellte Element eine Wellfeder ist.

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