DE3013630A1 - Elastisches folienlager - Google Patents

Elastisches folienlager

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DE3013630A1 DE19803013630 DE3013630A DE3013630A1 DE 3013630 A1 DE3013630 A1 DE 3013630A1 DE 19803013630 DE19803013630 DE 19803013630 DE 3013630 A DE3013630 A DE 3013630A DE 3013630 A1 DE3013630 A1 DE 3013630A1
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Description

/- 3
PATENTANWÄLTE MENGES& Prahl Erhardtstr.12 D-8OOO München 5
UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION
1 Financial Plaza
Hartford, CONNECTICUT 06101
Vereinigte Staaten von Amerika
Elastisches Folienlager.
Die Erfindung bezieht sich auf Fluidfilmlager für rotierende Maschinenteile und betrifft insbesondere Lager/ die elastische, lasttragende Folieneinlageanordnungen enthalten.
Hydrodynamische Lager sind bekannt und werden erfolgreich zum Lagern von rotierenden Maschinenteilen benutzt, und zwar bei hohen Drehzahlen. Unter dem hier verwendeten Begriff "Hydrodynamisches Lager" ist diejenige Klasse von Fluidf Umlagern 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
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- y- V-
selbstverständlich von Lagern vom hydrostatischen Typ, welche eine Zufuhr von Druckmittel aus einer äusseren Quelle verlangen.
Obschon viele der bekannten hydrodynamischen Lager gewöhnlich steif sind und starr montiert werden, so dass sie sich nicht selbst ausrichten können, sofern nicht komplizierte, teure und häufig störanfällige Kardan- und Gelenklao-eruno-en vorgesehen sind, wurden durch jüngste Weiterentwicklungen nachgiebige hydrodynamische Lager geschaffen, die mit Folieneinlagenanordnungen versehen sind zur Erzeugung von Schmierfilmen und zur Übertragung der Lagerbelastung.
Einige dieser hydrodynamischen Lager, z. B. die Ausführungen entsprechend den US Patentschriften 3 375 046, 3 382 014 und 4 082 375 benutzen mehrere Lagerfolien und andere Ausführungsbeispiele, wie z. B. entsprechend den US Patentschriften 3 747 99 7 und 3 809 44 3 sind mit einer einteiligen Lagerfolie versehen. In der US Patentschrift 3 6 35 5 34 sind beide Ausführungsarten beschrieben- Sämtliche dieser bekannten Ausführungsbeispiele beruhen jedoch/der hydrodynamischen Erzeugung von mehreren Schmierfluidkeilen, wobei die Filmdicke infolge seitlichen Leckens und
dem Unvermögen das verlorene Fluid wieder gleichförmig zuzuführen abnimmt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin ein verbessertes hydrodynamisches Folienlager zu schaffen, welches diesen Nachteil der bekannten Lager nicht aufweist. Insbesondere schafft die Erfindung ein hydrodynamisches Lager mit einer elastischen Folieneinlageanordnung bestehend aus einer einteiligen, nachgiebigen und perforierten Lagerfolie, die, in Kombination mit mehreren gewellten ^edertragstützen, bei Rotation unter Belastung Schmierfluidkeile bildet und dieselben wirksam aufrecht erhält.
Entsprechend der Erfindung hat die neue und verbesserte Folieneinlageanordnung eine nachgiebige, einteilige Folie, die über mehreren elastischen, gewellten und in Abstand voneinander angeordneten Federtragstützen angeordnet ist, wobei die Folie mehrere an den Abständen zwischen den Tragstützen gruppierte Perforationen aufweist, welche bei Rotation sowohl eine Durchbiegung der Folie
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für die Erzeugung der Schmiermittelteile bewirken und welche ein gleichförmiges Nachfliessen des in seitlicher Richtung abströmenden Leckfluides gewährleisten.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden ausführlicher beschrieben, es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht/ teilweise im Schnitt, teilweise aufgebrochen, zur Darstellung des erfindungsgemässen Lagers in Ruhestellung.
Figur 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, und teilweise aufgebrochen, zur Darstellung des erfindungsgemässen Lagers während der Rotation.
Die Figuren 3, 4 und 5 vergrösserte Seitenansichten, entsprechend der Figur 1, jedoch mit anderen Folienmembranen.
Figur 6 eine Seitenansicht eines Drucklagers mit einer Einlagenanordnung entsprechend der Erfindung.
Figur 7 das Drucklager nach Figur 6 in auseinandergezogener Darstellung in Perspektive.
Figur 8 eine Darstellung in Perspektive einer abgeänderten elastischen Tragvorrichtung für die Folienmembrane.
Figur 9 eine Ansicht im Schnitt eines Radiallagers mit einer Folieneinlageanordnung entsprechend der Erfindung.
In den Figuren, worin gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, ist eine Lagereinlageanordnung 10 zwischen einer stationären Grundplatte 12 und einem relativ dazu beweglichen Bauteil 14 vorgesehen. Selbstverständlich ist im Falle eines Drucklagers der bewegliche Bauteil ein Axialdruckläufer und im Falle eines Radiallagers eine Welle. Die Einlageanordnung 10 ist auf . der Grundplatte 12 befestigt und ist dementsprechend in bezug auf
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den beweglichen Bauteil 14 stationär. Die Einlageanordnung 10 besteht aus einer einteiligen, nachgiebigen Folienmembran 16, welche auf mehreren, elastischen, wellenförmigen Federtr-agstützen 18 ruht. Die Folienmembran besteht aus dünnem Metallblech oder aus einem anderen nachgiebigen Werkstoff dessen Dicke im Vergleich zu seinen seitlichen Abmessungen verhältnismässig klein ist, damit sie nach Erzeugung des hydrodynamischen Fluidfilmes örtlich verformbar und durchbiegbar ist, sowie sich Unregelmässigkeiten und Ausrichtungsfehler anpassen kann. Wie in den Figuren dargestellt hat die Folie 16 Perforationen 22, welche längs einer quer zur Bewegungsrichtung des beweglichen Bauteiles 14 verlaufenden Linie gruppiert sind. Die Perforationen 20 erstrecken sich über die gesamte Breite der Folie und dienen zum Einleiten der Foliendurchbiegung, wie in Figur 2 dargestellt ist, da sie eine Linie relativer Schwächung der Folie darstellen. Ausserdem stellen die Perforationen 20 einen Strömungsweg zur Verfugung, längs welchem Fluid gleichförmig in den Abstand 22 zwischen der Folie 16 und dem beweglichen Bauteil 14 einströmen kann, um durch wirksames Nachfliessen des durch seitliches Lecken abströmenden Fluides eine maximale Aufrechterhaltung des Druckes zu gewährleisten. Wie ersichtlich ist befinden sich die Perforationsgruppen 20 oberhalb dos Abstandes zwischen zwei benachbarten Federauflagen 18, um die erwünschte Foliendurchbiegung und eine freie Fluidströmung zu erreichen.
Wie in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellt ist, kann die Folie bearbeitet werden durch Einarbeiten einer flachen Nut, einer schwachen Verformung oder eine Abrundung der Perforationsränder (wie sie beim Durchlöchern entsteht), um eine langsame Bildung des hydrodynamischen Filmes anzustreben, wodurch das Einsacken eingeleitet wird, welches die Entstehung des Films bewirkt.
Entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel· nach den Figuren 6 und 7 sind die wellenförmigen Federauflagen 18 an ihrer Vorderkante 24 mit der Grundplatte 12 durch Schweissen verbunden oder auf andere Art und Weise an derselben befestigt. Jede Auflage 18 hat mehrere in gleichförmigem Abstand voneinander angeordnete Wellen oder Rippen 26, welche parallel zur Vorderkante des Film-
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keiles und im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Bauteiles 14 verlaufen. Der Abstand zwischen benachbarten Wellen einer Auflage ist klein im Verhältnis zu dem Abstand zwischen benachbarten Wellen an benachbarten Auflagen, so dass eine Durchbiegung der Folie im wesentlichen nur zwischen den Auflagen 18 jedoch nicht zwischen den Wellen einer Auflage auftreten kann. In dieser Weise dient jede Auflage 18 als elastische Stütze für die Folie 16 längs einer bestimmten Umfangslänge dessen Abmessung nicht zu einem übermässigen Filmverlust durch seitliches Lecken neigt bevor durch die Perforationen 20 wieder Fluid zugeführt wird.
In dem Ausführungsbeispiel des Drucklagers nach den Figuren 6 und 7 besteht die Folienmembran 16 aus einer ebenen Scheibe und die Federauflagen 16 bestehen aus Segmenten. In der Figur 9 ist die Lehre der Erfindung in einem Axiallager angewandt, wobei die Folienmembran aus einer einzigen, zylindrischen Hülse besteht, die an ihrem einen Ende 28 an einer Büchse 30 befestigt und dessen anderes Ende frei ist.
Die Perforationen 20 können verschiedene Formen aufweisen. Sie können z. B. kreisförmig sein (20) oder länglich (201) wie in Figur 7 dargestellt ist. Ausserdem können die Perforationen in verschiedener Art und Weise gruppiert werden, z. B. können sie in einer einzigen, doppelten oder dreifachen Reihe angeordnet sein mit verschiedenen Abständen und Mustern.
Die Figur 8 zeigt als Alternative zu der Anwendung von getrennten Federauflagen 18 die Benutzung einer einteiligen Federauflage 32 wobei die parallelen Wellen 26 teilweise durch Nuten 34 voneinander getrennt sind zur Bildung der Federauflagestützen 18. Im Falle des dargestellten Drucklagers sind die Nuten radial angeordnet zur Deckung mit den ebenfalls radialen Linien der Perforationen 20 in der Folie 16. Zur Begünstigung der Kühlung sind desweiteren die Auflagen 32 an den Wellen 26 mit mehreren parallelen Quernuten 36 versehen.
BAD ORIGINAL
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Claims (9)

  1. ■ " "" Ert»ardt8ir.12 D-80ÖdMQndwr|5 Anw.akte: U 692 ·
    : 9. April 1980
    PATENTANSPRÜCHE ■■■ \
    Qy Elastische Lagereinlageanordnung für j ein hydrodynamisches Fluidfolienlager mit einem eine Lagerflache aufweisenden Grundbauteil und einem zweiten Bauteil, welches eine von der Lagerfläche des Grundbauteiles entfernte Lagferfläche aufweist und
    i wobei beide Bauteile relativ zueinander beweglich sind/ dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lagereinlageanordnung zwischen den beiden Lagerflächen anzuordnen;ist, und mehrere elastische, gewellte Federauflagestützen aufweis^,!die an der Lagerfläche des Grundbauteiles zu befestigen sind, ; wcÜtoöi die Auflagestützen in ί Abstand voneinander entfernt sind, um mehrere Abstände zwischen denselben zu bilden,1 und dass d^e elastische Lageireinlageanordnung desweiteren eine nachgiebige, einteilige Folie aufweist, welche auf den Auflagestützen befestigt ist, wobei die Folie mehrere Perforationen aufweist, die übe± die gesamte Breite der Folie angeordnet und mit den Abständen ^wischen benachbarten Federauflagen ausgerichtet sind.
  2. 2. Lagereinlageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkante jeder Federauflage im wesentlichen senkrecht zu der Richtung der relativen Bewegung zwischen den beiden Lagerbauteilen verläuft und parallel zu seiner Vorderkante verlaufende Wellungen aufweist.
  3. 3. Lagereinlageanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager ein Drucklager ist und dass die miteinander ausgerichteten Perforationen der Folie in radialen Reihen gruppiert sind.
  4. 4. Lagereinlageanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie längs jeder Reihe in Richtung zu dem Grundbauteil des Lagers verformt ist. j
  5. 5. Lagereinlageanordnung nach Anspruches, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie an den örtlichen;Bereichen der Perforationsreihen eingenutet ist. :
  6. 6. Hydrodynamisches Fluidfilmdrucklager mit einer eine Lagerfläche
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    aufweisenden Grundplatte, einem oberhalb der Grundplatte angeordneten, abgestützten Bauteil,der eine über der Lagerfläche der Grundplatte angeordnete zugehörige Lagerfläche aufweist, und in bezug auf die Grundplatte drehbar ist, sowie mit einer elastischen Lagere,i»i«geanordnung zwischen den beiden Lagerflachen, gekennzeichnet durch mehrere auf der Lagerfläche der Grundplatte befesttigten Federelementen, die in gleichförmigem Abstand voneinander angeordnet sind, wobei jedes Federelement eine Vorderkante aufweist, die im wesentlichen senkrecht zur Drehrichtung verläuft und mehrere parallel zu seiner Vorderkante angeordnete Wellungen aufweist, und durch eine einteilige, nachgiebige ebene Folie, welche an den Federelementen befestigt ist und mehrere Reihen radial angeordneter öffnungen aufweist, welche Reihen sich über die gesamte Breite der Folie erstrecken und mit den Abständen zwischen den Federelementen fluchten.
  7. 7. Drucklager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Perforationsreihen oberhalb jedem Abstand zwischen zwei benachbarten Federelementen angeordnet sind.
  8. 8. Drucklager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie längs jeder Perforationsreihe nach unten zu der Grundplatte hin verformt ist.
  9. 9. Drucklager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie längs jeder Perforationsreihe eingenutet ist.
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