DE2825693A1

DE2825693A1 - Axiallager

Info

Publication number: DE2825693A1
Application number: DE19782825693
Authority: DE
Inventors: Lazar Licht
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1977-06-13
Filing date: 1978-06-12
Publication date: 1978-12-21
Also published as: DE2825693C2; FR2394708B1; FR2394708A1; US4116503A; JPS6125930B2; JPS546131A; GB1586399A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Fluidfilmlager für rotierende Maschinenteile und betrifft insbesondere Axiallager, die elastische, lasttragende Lagereinlageanordnungen enthalten.

Hydrodynamische Axiallager sind bekannt. Sie werden erfolgreich zum Lagern von rotierenden Maschinenteilen benutzt, und zvar auch bei hohen Drehzahlen. Unter dem hier verwendeten Begriff "hydrodynamisches Axiallager" ist diejenige Klasse von Fluidfilmaxiallagern zu verstehen, bei denen die Lagerflächen durch eine dünne Schicht entweder einer Flüssigkeit oder eines Gases voneinander getrennt sind, wobei durch die Relativbewegung zwischen den Lagerflächen der Film aufgebaut und der Druck darin erzeugt wird. Das unterscheidet sich selbstverständlich von Lagern vom hydrostatischen Typ, welche eine Zufuhr von Druckmittel aus einer äußeren Quelle verlangen.

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Die bekannten hydrodynamischen Axiallager sind gewöhnlich steif und sie sind starr montiert, so daß sie sich nicht selbst ausrichten könnten, sofern nicht komplizierte, teuere und häufig störanfällige Kardan- und Gelenklagerungen vorgesehen sind. Typische Beispiele sind die Keilsteg-, die Rayleigh-Stufen- und Taschenlager sowie die nichtradial genuteten (z.B. spiral- oder pfeilgenuteten) Pumpplatten, welch letztere ein besonders wirksames Schuberzeugungsvermögen haben. Bezüglich weiterer Einzelheiten wird auf den Aufsatz von D.D. Fuller "A Review of the State-of-the-Art for the Design of Self-Acting Gas-Lubricated Bearings¹¹ in Journal of Lubrication Technology, Trans. ASME, Band 91, Ser. F, Nr. 1, Januar 1969, S. 1-16, verwiesen. Bei diesen Lagern kommt es zur Beschädigung und zur Zerstörung, die durch Auswanderungen und Berührung durch den Läufer aufgrund von unvermeidbarem Versatz (Fehlausrichtung) verursacht werden, und zwar sei es aufgrund der Herstellung und des Zusammenbaues oder aufgrund von thermischer Verwindung oder von durch Unwucht des Läufers verursachter Nutation (Taumeln J. Das gilt insbesondere, wenn die Auswanderungen groß sind, wie im Eesonanzdrehzahlbereich. Es können zwar kardanische Ringe zum Lagern von statorplatten benutzt werden, um eine statische Ausrichtung zu schaffen, sie sind jedoch relativ massiv und verhindern eine wirksame Spurhaltung des Läufers bei mittleren und hohen Drehzahlen. Weiter führen die durch Kardanringe geschaffenen zusätzlichen Freiheitsgrade zu zusätzlichen und gefährlichen Resonanzen. Außerdem sind lardansysteme häufig die Ursache für Instabilität und für die sich daraus ergebende Zerstörung sowohl des Rotors als auch der Lager. Ähnliche Nachteile gelten für Lager vom Drehschuhtyp, die, obwohl sie selbstausrichtend sind, im allgemeinen kompliziert, teuer und Reibverschleiß und Ober-

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flächenbeschädigung sowie dynamischen Problemen ausgesetzt sind, insbesondere wenn sie gasgeschmiert sind und bei hoher Drehzahl betrieben werden. Insgesamt ist festzustellen, daß die bekannten starren und starr gehalterten hydrodynamischen Axiallager häufig einer Zerstörung und Beschädigung aufgrund von dynamischen Problemen und Oberflächenbeschädigungen ausgesetzt sind und daß ihr Betrieb mit kleinen Lagerspalten und hohen Drehzahlen besonders gefährlich ist, da eine gegenseitige Berührung der Lagerflächen des Axiallagers und das Eindringen von Teilchen die Gefahr einer starken Beschädigung oder Zerstörung mit sich bringen.

In jüngerer Zeit haben Anstrengungen zur Verbesserung von hydrodynamischen Lagern zu nachgiebigen hydrodynamischen Axiallagern geführt, die mit Folieneinlageanordnungen ausgerüstet sind, welche die Aufgabe haben, Schmierfilme zu erzeugen und Lasten zu tragen. Bei einigen können mehrere La— gerfolien benutzt werden (vgl. US-PS 3 375 046, 3 382 014 und 3 635 534),während bei anderen eine einzige Lagerfolie benutzt werden kann (vgl. US-PS 3 747 997 und 3 809 443). Alle beruhen jedoch auf der relativ unkontrollierten Bildung eines Schmierkeils, dessen Form hinsichtlich der wirksamen Erzeugung von Tragfähigkeit kritisch ist. Leider ist bei den bekannten Axiallagern diese Form des Schmierkeils mehr eine Sache des Zufalls als der Lagerkonstruktion.

Obgleich die bekannten Verfahren nützlich sein können, ist ein Bedarf an weiteren Verbesserungen bestehen geblieben. Unfraglich gibt es einen Bedarf an einem Fluidfilmaxiallager zum Lagern von Hochgeschwindigkeitsrotoren (wie Turboverdichtern, Turboladern, Turbogeneratoren, Turbinengasgeneratoren, Tieftemperatur-Ausdehnvorrichtungen, Gebläsen, Pumpen, Flugzeugluftumwälzmaschinen, Zentrifugen, Scannern,

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Garnspinnern, Prozessoren und dgl.), die folgende Fähigkeiten haben:

1. daß sie sowohl der lauinel- als auch der Axialbewegung des Läufers in dem gesamten Betriebsbereich der Maschine und insbesondere bei hohen Drehzahlen folgen können,

2. daß sie einen Anfangsversatz der Anordnung und auch einen Versatz aufgrund von thermischer Verwindung von rotierenden und stationären Maschinenteilen aufnehmen können,

3. daß sie Fremdteilchen in dem Lagerspalt bis zu örtlichen Oberflächenabweichungen zulassen,

4. daß sie überlegene Schleifverschleißkenndaten nicht nur bei hohen Drehzahlen, sondern auch beim Anlaufen und beim Stoppen haben, und

5. · daß sie, wenigstens teilweise, thermische Verwindung

(Balligkeit) kompensieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes elastisches Fluidfilmaxiallager zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik beseitigt und alle vorgenannten Bedürfnisse erfüllt.

Die Erfindung schafft ein hydrodynamisches Axialdrucklager, welches die einzigartigen Vorteile der Nachgiebigkeit sowohl der Lagerfläche als auch des Trägers mit der äußerst wirksamen Schuberzeugungsfähigkeit der nichtradialen (Spiral- und Pfeil-) Nutgeometrie verbindet.

Weiter schafft die Erfindung ein hydrodynamisches Axiallager, in welchem die Gestalt des Lagerspalts der einer optimalen Starrlagerkonfiguration eng angenähert ist, und insbesondere

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ein Lager, welches eine federnde Lagereinlageanordnung mit einer planaren, folienartigen Membran enthält, die zu dem Läufer des Axiallagers im wesentlichen parallel bleibt, wodurch die optimalen Kenndaten eines starren Lagers angenähert werden, während die Vorteile der Lagerflächen- und Trägerflexibilität erhalten bleiben.

In einer Ausgestaltung der Erfindung enthält die Axiallagereinlageanordnung eine federnde, folienartige Membran, die auf einem Unterteil parallel zu der Lagerfläche eines rotierenden Lagerläufers gehalten wird, und zwar durch elastische Tragvorrichtungen, die eine Steifigkeit haben, welche der Druckverteilung des erzeugten Fluidfilms angepaßt ist. Die elastischen Tragvorrichtungen für die flexible, folienartige Membran können mehrere konzentrische, koplanare Ringe und eine Anordnung von Federelementen zum Steuern des Lagerspalts und der Druckbelastung in einem Axiallager aufweisen, das mit nichtradialen Pumpnuten ausgerüstet ist, die entweder in der stationären (flexiblen) oder in der rotierenden (starren) Lagerfläche angeordnet sind.

In der bevorzugten Ausführungsform haben die elastischen Tragvorrichtungen für die folienartige Membran die Form einer folienartigen Spinnenfeder, die mehrere konzentrische Ringe aufweist, die durch eine Anordnung von radialen Federeleraenten mit vorbestimmter Steifigkeit, die Abstand von der Membran haben, zu einem Teil fest miteinander verbunden sind. Zum richtigen Abstützen der Spinnenfeder ist das Unterteil mit mehreren konzentrischen Rippen versehen, die an den Federelementen an deren Mittelpunkten anliegen.

In einer anderen Ausführungsform ist das Unterteil mit meh-

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reren Öffnungen versehen, die mehrere konzentrische Kreisanordnungen bilden, und die elastischen Tragvorrichtungen veisen mehrere Federelemente in Form von Blattfedern auf, von denen jede über einerder Öffnungen angeordnet ist, mehrere Zwischenelemente, von denen jedes an einer der Blattfedern abgestützt ist, und mehrere diskrete konzentrische Ringe, die durch die Zwischenelemente abgestützt sind und ihrerseits die flexible, nichtradial genutete Lagermembran abstützen.

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

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Axialdrucklager

nach der Erfindung, von velchem einige Teile weggebrochen sind,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Lagers von Fig. 1,

Fig· 3 eine perspektivische Darstellung eines Ab-,.

Schnitts des Axiallagers von Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Teildar

stellung, die die Federplatte des Axiallagers von Fig. 1 bis 3 zeigt,

Fig. 5 eine graphische Darstellung eines Druck—

profils längs eines Durchmessers eines genuteten Lagers,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines

Abschnitts einer weiteren Ausfiihrungsform

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des Axialdrucklagers nach der Erfindung,

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Lager von Fig. 6,

von welchem einige Teile weggebrochen sind,

Fig. 8 eine perspektivische Teildarstellung einer

weiteren Federplatte, die in dem Axiallager nach der Erfindung verwendbar ist, und

Fig. 9 eine Schnittansicht der Federplatte von

Fig. 8.

Gemäß den Zeichnungen, in denen gleiche Teile gleiche Bezugszahlen tragen, ist eine Lagereinlageanordnung 10 zwischen einem stationären Tragteil oder Unterteil 12 und einem drehbaren Druckläufer 14 angeordnet. Das Tragteil 12 hat Rippen 16, deren Scheitel in einer ebenen Fläche 18 liegen, welche der parallelen Lagerfläche 20 des Läufers 14 mit Abstand gegenüberliegt. Die Einlageanordnung 10 ist, wie im folgenden noch ausführlicher beschrieben, an dem Unterteil 12 befestigt und daher in bezug auf den Läufer 14 feststehend.

Die Lagereinlageanordnung 10 enthält eine folienartige Membran in Form einer Scheibe 22 und einer tragenden Spinnenfeder oder Stegfeder 24. Die Folienscheibe 22 ist ein dünnes, kreisförmiges, folienartiges Blatt aus Metall oder anderem geeigneten Material, das nachgiebig ist, d.h. dessen

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Dicke relativ zu seinen Querabmessungen ausreichend klein ist, um einem Biegen oder einer örtlichen Auslenkung wenig Widerstand entgegenzusetzen. Die Scheibe 22 ist mit Spiralnuten 26 in ihrer oberen Fläche versehen, bei denen es sich vorzugsweise um logarithmische Spiralen handelt, um ein viskoses Pumpen von Fluid zwischen der Scheibe 22 und dem Läufer 14 hervorzurufen und um einen Druckanstieg in der radialen Richtung zu erzeugen. Die Folie kann typischer Weise eine Dicke von 0,1 bis 0,2 mm und Nuten haben, deren Tiefe typischer Weise in der Größenordnung von 0,038 mm oder dem Dreifachen der Tiefe eines repräsentativen Lagerspalts von 0,013 mm liegt. Statt in der Lagerfläche der Scheibe 22 könnten die Nuten selbstverständlich in der Lagerfläche 20 des Läufers vorgesehen sein. Die Nuten 26 erstrecken sich von dem äußeren Rand der Folienscheibe 22 aus einwärts bis kurz vor die zentrale öffnung 28, um einen Dichtungsring 30 zu begrenzen. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß die mit Spiralnuten versehene Axiallagerscheibe 22 einwärts pumpt. Es ist jedoch klar, daß andere nichtradial genutete Scheiben oder Läufer benutzt werden könnten, die einen hauptsächlich radialen Druckanstieg erzeugen, wie beispielsweise auswärts pumpende Pfeilnut- oder Spiralnutscheiben.

Gemäß der Erfindung ist die Folienscheibe 22 durch Vorrichtungen elastisch abgestützt, die eine Steifigkeitsverteilung haben, welche der Druckverteilung des erzeugten Fluidfilms angepaßt ist. Gemäß Fig. 3 kann die elastische Abstützung durch eine folienartige Feder in Form eines spinnennetzförinig angelegten Teils 24 in besonderer Zuordnung mit starren, schmalen und konzentrischen Tragrippen 16, die ein Teil mit der Grundplatte 12 bilden und deren Scheitel koplanar zu der

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Fläche 16 sind und diese festlegen. Die Spinnenfeder 24 enthält mehrere konzentrische, koplanare Ringe 32, die jeveils durch mehrere tiefer liegende radiale Federelemente miteinander verbunden sind. Gemäß Fig. 4 sind die konzentrischen Anordnungen von Elementen 34, velche benachbarte Paare von Ringen 32 aneinander befestigen, so bemessen, daß sie unterschiedliche Breiten haben, um eine veränderliche Steifigkeit zu schaffen. Die Spinnenfeder 24 ist ihrerseits auf dem Teil 12 über die starren Rippen 16 abgestützt, von denen jede an einer kreisförmigen Anordnung der Elemente 34 anliegt. Sovohl die Spinnenfeder 24 als auch die Folienscheibe 22 sind an ihrem äußeren Rand geschlitzt, um Arretierstifte 36 aufnehmen zu können, die sich von dem Unterteil 12 aus ausvärts erstrecken. Die Spinnenfeder kann typischerweise dieselbe Gesamtdicke vie die Folienscheibe 22 haben, d.h. eine Dicke von ungefähr 0,2 um, während die Federelemente ungefähr 0,05 bis 0,075 mm dick sind.

Es ist klar, daß eine örtliche Steifigkeit nicht nur durch verändern der Breite der Elemente 34 festgelegt verden kann, sondern auch auf andere Weise, beispielsweise durch Verändern ihrer Dicke oder durch gleichzeitiges Verändern ihrer Dicke, ihrer Länge und ihrer Breite. Die Tragringe 32 können stattdessen durch perforierte Streifen miteinander verbunden sein, wobei die massiven Bereiche zwischen den Perforierungen als die Federelemente dienen. Andere spinnenartige Anordnungen bieten sich an, wie beispielsweise eine Federplatte, in welcher die konzentrischen Tragringe 32 durch radiale Tragspeichen 32* und die radialen, tiefergesetzten Federeleaente durch die Speichen (vgl. Fig. 8 und 9) miteinander verbindende Umf angselemente 3Al ersetzt »indln diese» Fall wurden die Um-

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fangsrippen 16 an dem Unterteil 12 durch radiale Rippen zum Abstützen der Ümfangsfederelemente an ihren Mittelpunkten ersetzt werden. Die Tragringe (oder Speichen¹, können selbstverständlxch einteilig mit der Folienscheibe und an der Unterseite derselben hergestellt sein, in velchem Fall die Spinnenfeder ein Teil mit gleichmäßiger Dicke väre.

Die Spinnenfeder ist vorzugsweise aus einem Metall hergestellt, welches geeignete elastische Eigenschaften und eine geeignete Festigkeit hat, wie beispielsweise rostfreier Federstahl oder Kupferberyllium, und die Herstellung kann durch Xtzen, Funkenerosion oder Laser-, Ultraschall- oder Elektronenstrahlbearbeitung erfolgen.

Nachdem die Einzelheiten der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform beschrieben worden sind, wird nun der Betrieb des Axiallagers beschrieben, für das das mittlere Profil längs irgendeines Durchmessers schematisch in Fig. 5 gezeigt ist. Im Betrieb steigt bei dem spiralgenuteten Lager vom oben beschriebenen und vorstehend erläuterten Typ der Druck radial vom Umgebungsdruckwert an dem äußeren Umfang der Folie 22 auf einen Maximalwert an der inneren Grenze der Nuten 26 an. Ab diesem Maximalwert fällt der Druck wieder über dem Dichtungsring 30 ab und erreicht den Umgebungsdruckirert an dem inneren Umfang der Folie. Bei der radial ungleich-Mäßigen mittleren Druckverteilung tragen die einzelnen Ringe 32, welche die Folienscheibe 22 abstützen, ungleiche Teile der Belastung. Um die Folienscheibe 22 in einem ebenen, planaren Zustand zu halten, damit sie zu der Lagerfläche 20 des Läufers 14 parallel bleibt, sind die radialen Elemente 34 der Spinnenfeder 24 so bemessen und in kreisförmigen Anordnungen

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angeordnet, daß sie um die konzentrischen Rippen 16, die auf dem Unterteil 12 angeordnet sind, in gleichem Maß abgelenkt werden, und zwar jeweils entsprechend ihrer Steifigkeit und Belastung. Um eine im wesentlichen parallele Ablenkung der genuteten Polienscheibe 22 zu gewährleisten, sind, wie dargestellt, die radialen Elemente von einer konzentrischen Anordnung zur nächsten im Verhältnis zu dem örtlichen Druckwert, der durch das viskose Pumpen erzeugt wird, mit veränderlicher Breite ausgestattet. Das ergibt Bedingungen, die denjenigen nahekommen, welche in einem idealen Axiallager mit starren und parallelen Lagerflächen vorherrschen. Gleichzeitig wird wegen der Elastizität, Flexibilität und Nachgiebigkeit der Folienscheibe 22 und der Tragfeder 24 zusammen mit der vernachlässigbar kleinen Masse und Trägheit der gesamten Folieneinlageanordnung die Scheibe 22 der Läuferlagerfläche 20 eng folgen und im wesentlichen parallel zu ihr bleiben, wodurch die Gefahr einer Berührung stark verringert und die Gefährlichkeit eines gelegentlichen Stoßes durch Elastizität vermindert wird.

In einer weiteren Ausführungsform, die in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, enthält die federnde Lagereinlageanordnung eine einzige Folienscheibe 22, die Nuten 26 und einen Dichtring 30 hat, die aber statt einer integralen Spinnenfeder 24 mit einer elastischen Tragvorrichtung versehen ist, die mehrere Ringe 38, Zwischenelemente 40 und Federelemente 42 aufweist. Die Tragringe 38 sind zu einander und zu der Folienscheibe 22 konzentrisch und außerdem nicht miteinander verbunden und auf mehreren Zwischenelementen 40 (z.B. jedes auf drei Kugeln gleicher Größe) gesondert abgestützt, so daß ihre oberen Flächen koplanar sind. Die Kugeln 40 sind ihrerseits jeweils auf einem Federelement (Blattfeder 42) in Form einer dünnen ebe-

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nen Scheibe abgestützt, wobei jede Blattfeder 42 über einer Öffnung 44 in der geläppten Fläche 16' des Unterteils 12 liegt. Der Rand jeder Öffnung bildet eine einfache Abstützung für die dünne Blattfeder 42. Da sich die Steifigkeit der Blattfeder entgegengesetzt zu dem Quadrat des Radius ändert, wird der Radius jeder Öffnung 44 so gewählt, daß alle Blattfedern bei dem durch jeden Ring 38 getragenen Teil der Belastung gleiche Ablenkungen erhalten. Daher liegen die Blattfedern, die die innersten und äußersten Ringe (Ringe niedrigsten Druckes) abstützen, über den größten Öffnungen in der Grundplatte, während diejenigen, die der Grenze zwischen dem genuteten Teil der Folienscheibe und dem Dichtungssteg 30 benachbart sind (Ringe höchsten Druckes) über den kleinsten Öffnungen liegen. Auf diese Weise erzeugen die örtlichen Reaktionen, die gleich den Druckintegralen von benachbarten Lagerringen sind, gleiche Ablenkungen sämtlicher Blattfedern, so daß ein paralleler Lagerspalt angenähert werden kann. Die Größe der Öffnungen 44-und die Dicke der Federelemente 42 sind also so bemessen, daß sich eine Steifigkeitsverteilung ergibt, die der Druckverteilung des erzeugten Luftfilms angepaßt ist.

Ähnliche Ergebnisse werden erzielt, wenn statt mehrerer gesonderter Blattfedern 42 ein einziges Blech benutzt wird, das über dem gesamten Unterteil und über dessen sämtlichen Öffnungen 44 liegt. In diesem Fall würden die Federelemente 42 die Form derjenigen Teile des Bleches haben, die über den Öffnungen 44 liegen.

Zum Haltern der Kugeln 40 und der Blattfedern 42 ist ein Käfig 46 vorgesehen, welcher durch Paßstifte konzentrisch auf der Grundplatte 12 gehalten wird. Jeder Ring 38 ist vor-

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zugsweise mit zwei kleinen Bohrungen versehen, in die vertikale Stifte 48 passen, welche an der oberen Fläche des Käfigs 46 vorgesehen sind, um nicht nur die Ringe lose zu haltern, sondern um auch eine große Querbewegung derselben zu verhindern, ohne daß kleine Axialverlagerungen und Drehungen der Ringe um irgendeinen Lagerdurchmesser behindert werden. Mehrere Arretierstifte 36 erstrecken sich von dem Käfig 46 aus aufwärts und greifen in Schlitze in dem äußeren Umfang der Folienscheibe 22 ein, um deren Drehung zu verhindern.

In Abwandlung der Ausführungsform von Fig. 6 ist es möglich, statt Blattfedern 42 in Verbindung mit Kugeln 40 und einem Käfig 46 zu benutzen, die Ringe 38 auf Anordnungen von verschiedenen elastischen Elementen abzustützen, wie Spiral-, Balg- oder Tellerfedern.

In einer Reihe von Tests haben Axialdrucklager der in den Fig. 1 bis 9 dargestellten Art mit einem Lageraußendurchmesser von 8,0 cm und einem Lagerinnendurchmesser von 3,2 cm erfolgreich eine Druckbelastung in der Größenordnung von 13 kp bei 45 000 u/min und einem mittleren Spalt h von ungefähr 18 ym bei asymmetrischer Unwucht des Rotors mit einer Größe von u = 0,2 cm- g/pro 1 kp Rotcrgewicht erfolgreich ausgehalten. Die Lager arbeiteten ausgezeichnet und Verschleißerscheinungen waren minimal.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Erfindung ein verbessertes, mit Fluidfilm arbeitendes, elastisches Axialdrucklager mit vielen Vorteilen schafft, von denen einige im folgenden angegeben sind:

a) Die Fähigkeit, sowohl Taumel- als auch

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Axialbewegungen des Läufers bei hohen Drehzahlen zu folgen, und zwar aufgrund der Flexibilität, Elastizität und relativ geringen Masse der elastischen Folien— lagerelemente.

b) Die Fähigkeit, aufgrund der Nachgiebigkeit sowohl einen Anfangsversatz der Anordnung als auch einen Versatz aufgrund von thermischer Verwindung der rotierenden und stationären Tei3e aufzunehmen.

c) Die Reibungsdämpfung aufgrund der kleinen Relativbewegung zwischen der Polienscheibe und den elastischen Trag— vorrichtungen hilft mit, Schwingungen zu unterdrücken, statt Schwingungen desjenigen Typs, wie sie bei anderen selbstausrichtenden Axiallagern auftreten, hervorzurufen.

d) Beseitigung des Erfordernisses von massiven und häufig entstabilisierenden Kardanringen oder von komplexen und teueren Drehschuhsystemen, die ohne zusätzliche Dämpfung häufig mit gefährlich hohen Resonanzamplituden der Bewegung verbunden sind.

e) Das Tolerieren von Fremdteilchen in dem Lagerspalt und die Fähigkeit, mit verunreinigten, teilchenhaltigen Fluids arbeiten zu können. Die Folienscheibe ist nicht nur als Ganzes ablenkbar, sondern auch örtlich, so daß sie die Fähigkeit hat, bei kleinen Spalten sogar dann zu arbeiten, wenn die Ablenkungen den Spalt um eine Größenordnung übersteigen. Das ist bei Gaslagern für schwere Belastungen und hohe Drehzahlen besonders wichtig.

f) Überlegene Reibverschleißkenndaten bei hohen Geschwindig-

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keiten, beim Anlauf und beim Anhalten. Wegen der Lagerflächennachgiebigkeit wird die durch eine Berührung freigesetzte Energie über einen viel größeren Bereich verteilt, statt, wie bei starren Lagern, konzentriert zu werden. Darüberhinaus ist die Berührung weitgehend elastisch statt verformungsverlustbehaftet.

g) Die Auswirkung der thermischen Verwindung, die als Balligkeit bezeichnet wird und eine Abweichung von der Parallelität der Lagerflächen und einen damit einhergehenden Druckabfall verursacht, wird wenigstens teilweise durch die Rückstellwirkung der zusammengedrückten Federelemente kompensiert.

h) Die geringe Anzahl von Elementen, die sowohl relativ billig als auch leicht zu ersetzen und zu warten sind.

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Claims

Patentansprüche :

^r1.) Axiallager mit nichtradialer Nutung, bei welchem ein Fluidfilm zwischen Lagerflächen erzeugt wird, die an einem rotierenden Druckläufer bzw. an einem stationären Unterteil vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine elastische Lagereinlageeinlageanordnung an dem Unterteil befestigt ist, die eine nachgiebige, folienartige Membran, welche als eine Fläche eine der Lagerflächen hat, mehrere konzentrische, koplanare Ringe, die die folienartige Membran abstützen, und eine Vorrichtung aufweist, welche mehrere Federelemente enthält, die mit Abstand von der folienartigen Membran die Ringe an dem Unterteil elastisch haltern, um den gewünschten Spalt und Schub in dem Axiallager sicherzustellen.
2. Axiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe durch mehrere Federelemente vorbestimmter steifigkeit getrennt sind, welche an den Ringtn befestigt sind und ein Teil mit ihnen bilden, und daß die Vorrichtung mehrere konzentrische Rippen auf dem Unterteil, die an den Federelementen anliegen, enthält.

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3. Axiallager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Federelemente in bezug auf die Ringe radial angeordnet sind und daß jedes Federelement an seinen entgegengesetzten Enden an benachbarten Ringen befestigt ist.
4. Axiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente eine vorbestimmte Steifigkeit haben und
zwischen den Ringen und dem Unterteil angeordnet sind.
5. Axiallager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Unterteil mehrere Öffnungen in einer seiner Flächen
hat und daß jedes der Federelemente über einer der Öffnungen angeordnet ist.
6. Axiallager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiter mehrere Zwischenelemente enthält, die zwischen den Ringen und den Federelementen angeordnet sind,
und daß jedes der Zwischenelemente auf einem der Federelemente abgestützt ist.
7. Axiallager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnungen im Durchmesser ändern und daß die Federelemente Blattfedern verschiedener Dicke aufweisen.
8. Axiallager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen gleichen Durchmesser haben und daß die Federelemente Blattfedern gleicher Dicke aufweisen.
9. Axiallager nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelemente eine Kugel aufweisen.
10. Axiallager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln gleichen Durchmesser haben und daß jeweils drei

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Kugeln einen Ring abstützen.
11. Axiallager, in welchem ein Fluidfilm mit vorbestimmter Dicke und Druckverteilung zwischen Lagerflächen erzeugt wird, die an einem rotierenden Läufer bzw. an einem feststehenden Unterteil vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine elastische Lagereinlageanordnung auf dem Unterteil befestigt ist, die eine nachgiebige, folienartige Membran, welche als eine Fläche eine der Lagerflächen hat, und ein integrales, netzförmig angelegtes, folienartiges Spinnenteil aufweist, mittels welchem die folienartige Membran auf dem Unterteil federnd befestigt ist, wobei das Spinnenteil mehrere Tragteile und eine Anordnung von Federelementen aufweist, die die Tragteile miteinander verbinden und mit Abstand von der Membran angeordnet sind, und wobei die Anordnung von Federelementen eine Stexfxgkeitsvertexlung hat, die der Druckverteilung angepaßt ist, um den gewünschten Spalt und Schub in dem Axiallager sicherzustellen.
12. Axiallager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragteile aus mehreren konzentrischen, koplanaren Ringen bestehen, die die folienartige Membran abstüt" zen,daß die Federelemente mit entgegengesetzten Enden an benachbarten Ringen befestigt sind und in bezug auf die Ringe radial angeordnet sind, und daß eine Vorrichtung auf dem Unterteil an den Federelementen in Anlage ist.
13. Axiallager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mehrere konzentrische Rippen aufweist.
14· Axiallager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Tragteile mehrere radial angeordnete, koplanare Speichen aufweisen, die die folienartige Membran abstützen, und daß die Federelemente mit entgegengesetzten Enden an benachbarten Speichen befestigt sind und in bezug auf die Speichen umfangsmäßig angeordnet sind, und daß eine Vorrichtung auf dem Unterteil an den Federelementen in Anlage ist.
15. Axiallager, nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mehrere radial angeordnete Rippen aufweist.

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