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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fluidfilmlager, das als Vibrationsdämpfer in
einem Magnetfeld wirkt, das relativ zu einem Rotor und einem Stator
in kontaktfreier relativer Rotation um eine gemeinsame Längsachse
konzentrisch orientiert ist. Das erfindungsgemäße Fluidfilmlager kann vorteilhafterweise
in elektrodynamischen und passiven magnetischen Lagern eingebaut
werden, um im allgemeinen die Antivibrationseigenschaften zu verbessern
und die als vorübergehende
Störungen
auftretenden Belastungen zu absorbieren, und um insbesondere den
Startvorgang elektrodynamischer Magnetlager zu verbessern. Die vorliegende
Erfindung betrifft auch eine Methode, durch die ein Rotor relativ zu
einem Stator in einem Magnetfeld konzentrisch um eine Längsachse
rotierend gelagert wird.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
UND STAND DER TECHNIK
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1996
beschrieb und beanspruchte Lembke ein gleichpoliges Wirbelstrom-Magnetlager,
eine Lagerstruktur, die im allgemeinen zur Gruppe der elektrodynamischen
Lager zugeordnet wird (WO 98/32981). Magnetlager dieses Typs, siehe
den Oberbegriff von jedem der unabhängigen Ansprüchen 1,
4 und 17, bieten gegenüber
anderen Magnetlagern dadurch Vorteile, dass die elektrodynamischen
Lager ohne erforderliche äußere Regelelektronik
autostabilisiert werden. Spezifischer gesagt liefern diese Lager
inhärent
einen Regelstrom durch ihren Betrieb als Stromgenerator. Um den
notwendigen Generatoreffekt auszubilden, ist jedoch eine vergleichsweise
hohe Rotationsgeschwindigkeit erforderlich, die die betriebliche
Leistung dieser Lager verringert. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten
war bisher eine Art eines zusätzlichen
Anlauflagers erforderlich.
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Typischerweise
wird in den meisten Magnetlager-Anwendungen ein Sicherheitslager
vorgesehen, um bei einer Störung
einzuspringen, und das Sicherheitslager wird vorzugsweise auch als
Anlauflager bei niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten verwendet.
Ein im allgemeinen in Magnetlager-Anwendungen verwendetes Sicherheitslager
ist ein konventionelles Kugellager, das an einer Rotorwelle mit
verlängerter
Achse zum Unterbringen des Kugellagers aufliegt. Im Hinblick auf
die Achsenlänge
der Rotorwelle ergeben sich jedoch rotordynamische Probleme.
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Konventionell
kann ein Sicherheitslager in Form eines Kugellagers mit einem Innendurchmesser,
der relativ zum Außendurchmesser
der Welle geringfügig überdimensioniert
ist, vorgesehen werden, wodurch bei einem normalen Betrieb die Welle,
die auf dem Lager gelagert ist, den Innendurchmesser davon nicht
berührt.
Eine solche Anordnung kann zu verschiedenen Problemen führen. In
einer Situation, bei der die Welle oder der Rotor gegen die Lageroberfläche aufliegt, ändert sich
die Arbeitsweise des Rotors, und sein Verhalten kann die Belastung
auf die Struktur wesentlich erhöhen;
ein anderer Nachteil dieser Konstruktion ist der erforderliche Einbauraum, der
zu einer vermeidbaren zusätzlichen
Achsenlänge des
Rotors führt.
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Das
letztere Problem würde
vermieden werden, wenn ein Sicherheitslager im Magnetlager integriert
wäre, und
damit die Notwendigkeit der Extralänge des Rotors vermieden würde. Eine
Integration eines Kugellagers im Magnetlager ist jedoch nicht möglich, wenn
der zwischen dem Rotor und dem Stator verfügbare Luftspalt nur einige
Zehntel Millimeter beträgt.
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Der
Betriebseffekt eines aerodynamischen Lagers aus einer dünnen eckigen
Blechfolie, bekannt als Tragflächen-Lager
(airfoil bearing) wird in
US
5 427 455 (Bosley) beschrieben.
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AUFGABENSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Fluidfilmlagers für einen
in kontaktfreier Rotation relativ zu einem Stator in einem Magnetfeld,
das der oszillierenden Rotation des Rotors entgegen wirken kann,
befindlichen Rotors.
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Eine
andere Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
von Mitteln und Methoden zur Vermeidung der vorstehend angegebenen
Nachteile durch Integrieren der Duplex-Funktionen eines Fluidfilmlagers
und eines Gleitlagers in einer Magnetlageranordnung.
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Eine
weitere Aufgabenstellung ist die Bereitstellung einer Lageranordnung,
die zur Verbesserung des Anlaufbetriebs von elektrodynamischen Magnetlagern
ausgestaltet ist.
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Eine
weitere Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Fluidfilmlagers, das in elektrodynamischen und passiven magnetischen
Lagern bereits eingebaut ist, um Antivibrationseigenschaften zu
verbessern und um als vorübergehende
Störungen
auftretende Belastungen zu absorbieren. Diese und andere Aufgabenstellungen werden
mit einem Fluidfilmlager und einer Lageranordnung, wie sie in den
anliegenden Ansprüchen
definiert werden, und worin vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
weiter in Unteransprüchen
davon spezifiziert werden, gelöst.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß wird ein
Fluidfilmlager in Form einer Blechfolie aus einem nichtmagnetischen und
elektrisch leitfähigen
flexiblen Material vorgeschlagen. Die Blechfolie ist so angeordnet,
dass sie axial und konzentrisch in einem ringförmigen Spalt, der zwischen
einem Rotor und einem Stator ausgebildet ist, in kontaktfreier relativer
Rotation um eine gemeinsame Achse verläuft. Relativ zur gleichen Achse
ist ein Magnetfeld konzentrisch orientiert. Wenn der Rotor so zu
oszillieren beginnt, dass die Blechfolie aus ihrer konzentrischen
Orientierung relativ zum Magnetfeld verschoben wird, werden in der Folie
Wirbelströme
induziert, die dann wirksam sind, um der oszillierenden Rotation
des Rotors entgegen zu wirken. Die vibrationsdämpfende Eigenschaft beruht
auch auf einem durch Luft oder einem anderen Fluid, das zwischen
der Blechfolie und der in relativer Rotation mit der Folie umlaufenden
Peripherie eingeschlossen vorhanden ist, erzeugten Pressfilmeffekt, wodurch
die Notwendigkeit zusätzlicher
Sicherheitslager, die üblicherweise
in Magnetlageranordnungen vorhanden sind, vermieden wird.
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In
einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Fluidfilmlagers
ist die Blechfolie so ausgestaltet, dass sie bei niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten
eine Gleitlagerwirkung, bei höheren
Rotationsgeschwindig keiten eine Luftlagerwirkung und bei irgendeiner
Rotationsgeschwindigkeit eine vibrationsdämpfende Wirkung ausübt.
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Die
Erfindung wird nun nachstehend detailliert beschrieben, wobei auf
die anliegenden schematischen Zeichnungen Bezug genommen wird, worin bedeuten:
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1 eine
Schnittansicht, die einen Rotor und einen Stator um eine gemeinsame
Längsachse konzentrisch
angeordnet zeigt, wobei sich ein erfindungsgemäßes Fluidfilmlager in einem
ringförmigen Spalt
befindet, der zwischen dem Rotor und dem Stator ausgebildet wird;
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2 eine
aufgeschnittene perspektivische Ansicht, die eine Lageranordnung
zeigt, in der das Fluidfilmlager in einem Magnetfeld angeordnet
ist, das konzentrisch um die Längsachse
orientiert ist;
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3 ist
eine der 1 entsprechende Schnittansicht,
die den Rotor in kontaktfreier Rotation relativ zum Stator und dem
erfindungsgemäßen Fluidfilmlager
zeigt;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Blechfolie
zur Integration in einem Magnetlager zeigt;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine andere Ausführungsform
der Blechfolie zeigt;
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6 ist
eine Schnittansicht, die die Blechfolie der 5 in einer
Außenrotor-Magnetlageranordnung
zeigt;
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7 ist
eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht, die die Erfindung
in einer Pumpe verwirklicht zeigt; und
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8 ist
eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In
den 1 bis 3 wird schematisch ein Innenrotor 1 zur
Lagerung für
eine kontaktfreie relative Rotation in einem Stator 2 dargestellt.
Der Rotor 1 und der Stator 2 sind um eine gemeinsame
Längsachse
A konzentrisch angeordnet. Mindestens ein Magnet ist zur Ausbildung
eines symmetrischen Magnetfeldes konzentrisch um die Längsachse
A angeordnet (siehe 2). Eine Blechfolie 3 aus
einem elektrisch leitenden und nichtmagnetischen Material befindet
sich in einem Luftspalt 4 und verläuft axial und konzentrisch
zwischen dem Rotor und dem Stator. Die Blechfolie 3 der 1 weist
einen polygonalen Querschnitt auf, mit zwischen den axial verlaufenden
Ecken 6 planaren Seiten 5. Die Seiten 5 verlaufen über den
Luftspalt 4 in Achsenrichtung. Die Blechfolie 3 ist
in relativer Rotation zum Rotor angeordnet und kann alternativ am
Stator für
den Gleitkontakt mit dem Rotor bei niedriger Rotationsgeschwindigkeit
aufliegen. Optional kann die Blechfolie am Stator in enger und kontaktfreier
Relation zum Rotor bei einer niedrigen Rotationsgeschwindigkeit und
im nicht-rotierenden Zustand aufliegen, wenn die Rotorachse mit
der Längsachse
A zusammenfällt.
In einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt,
der nachstehend beschrieben wird, wird die Blechfolie alternativ
zur relativen Rotation um einen Stator an einem Rotor gelagert.
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In
nicht-rotierendem Zustand und bei niedriger Rotationsgeschwindigkeit
kann, wie in 1 dargestellt, ein axialer zentraler
Teil 7 jeder Seite alternativ an der äußeren Peripherie des Rotors 1 aufliegen oder
gleiten, während
die Ecken 6 den Innenumfang des Stators 2 berühren. An
jeder peripheren Seite des kontaktierenden zentralen Teils 7 werden
zwischen der Blechfolie 3 und dem Rotor 1 innerhalb und
nahe jeder Ecke der Blechfolie keilförmige Kanäle 8 ausgebildet.
Wenn der Rotor 1 rotiert, wird Luft oder ein anderes vorhandenes
Fluid durch den Rotor in den keilförmigen Kontaktbereich zwischen
dem Rotor und der Blechfolie gedrückt. Das Fluid wird dadurch
genug komprimiert, um die flexible Blechfolie 3 radial
weg vom Rotorumfang, wie in 3 dargestellt,
zu zwingen, indem zwischen den in relativer Rotation befindlichen
zwei Elementen bei einer ausreichenden Rotationsgeschwindigkeit
ein Fluidfilm ausgebildet wird.
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Wenn
der Rotor 1 seine ideale Rotationsachse verlässt und
zu oszillieren beginnt, verschiebt der Rotor die Blechfolie 3 relativ
zum magnetischen Feld, das durch einen oder mehrere auf dem Stator 2 gelagerte
Ringmagnete 9 ausgebildet wird. In der nichtmagnetischen
leitfähigen
Blechfolie 3 induzierte Wirbelströme (gemäß dem Lenz'schen Gesetz) wirken dagegen und verringern
die Oszillation und drängen die
Blechfolie und den Rotor gegen die zentrale Achse der Lageranordnung.
Das durch den Magnet (die Magneten) erzeugte Feld ist entfernungsabhängig, ein
Effekt, der die vibrationsverringernde Fähigkeit der Wirbelstrombildung
verstärkt.
Indem man die Magnete in Paaren mit gegensätzlich gerichteten Magnetfeldern
anordnet, kann ein stark entfernungsabhängiges Magnetfeld axial oder
radial innerhalb jedes Magnetpaares ausgebildet werden.
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Im
ringförmigen
Spalt 4 zwischen dem Rotor und der Blechfolie 3 wird
zusätzlich
zum durch die Wirbelstrombildung erzeugten Antivibrationseffekt ein
Pressfilmeffekt erreicht. Die vibrationsverringernde Fähigkeit
bei einer gegebenen Oszillationsfrequenz und Fluidzusammensetzung
wird durch die radiale Breite des ringförmigen Spaltes und die Dicke der
Blechfolie 3 definiert. Die erfindungsgemäße Lageranordnung
kann in Luft, dünner
Luft unterhalb von Atmosphärendruck,
in einer Vakuum-ausbildenden Apparatur, in Brennern und Verbrennungskammern und
anderen gasförmigen
und flüssigen
Fluidumgebungen betrieben werden.
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Um
die Gleiteigenschaften zu erhöhen
und den Verschleiß und
die Abbremsung durch Reibung zu verringern, bis der Rotor durch
den Fluid- oder Luftfilm abgestützt
wird, kann die Blechfolie 3 an einer oder beiden Seiten
davon mit einer Schicht aus einem die Reibung verringernden Material,
wie z.B. Zinn (Sn), oder einer Legierung auf Zinnbasis, oder Teflon®,
beschichtet sein.
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Als
nächstes
werden die Betriebscharakteristika einer Magnetlageranordnung, worin
das erfindungsgemäße Fluidfilmlager
wirkt, beschrieben:
Wie im Falle von aerodynamischen und hydrodynamischen
Lagern üblich,
wird ein Keileffekt erzielt, wenn ein Medium in den keilförmigen Spalt,
der zwischen einem Rotor und einem Stator ausgebildet wird, gedrückt wird,
wenn die Rotorachse gelegentlich von der idealen Rotationsachse
abweicht. Durch diesen Effekt wird im Lager eine hochhebende Wirkung
(Hebungsvermögen)
erzeugt. Im konventionellen Magnetlager weisen der Rotor und der
Stator beide einen kreisförmigen
Querschnitt auf und sind konzentrisch angeordnet. Der Keileffekt
wird deshalb nur erzielt, wenn der Rotor so verschoben und relativ zum
Stator nicht zentrisch positioniert ist, dass zwischen dem Rotor
und dem Stator axial ein keilförmiger
Kanal ausgebildet wird.
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Üblicherweise
ist der Stator fest und aus einem einzigen Metallstück ausgebildet,
z.B. einer Kupferlegierung, oder Stahl, der mit einer Bronzeschicht
ausgekleidet ist.
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Nach
einem erfindungsgemäßen Aspekt
ist das Blech oder die Metallfolie im Hinblick auf ihre Dicke für eine hohe
Flexibilität
in radialer Richtung dimensioniert und in einem Magnetlager integriert,
indem es konzentrisch in einem ringförmigen Spalt, der zwischen
dem Rotor und dem Stator der Magnetlageranordnung ausgebildet ist,
eingefügt
ist. In einer Ausführungsform
ist die Folie gegen den Stator des Magnetlagers abgestützt und
so vorgespannt, um den Umfang des Rotors der Welle in einem nicht-rotierenden
Zustand und bei niedriger Rotationsgeschwindigkeit zu berühren (1).
Für die
Blechfolie wird ein nichtmagnetisches elektrisch leitfähiges Metall
ausgewählt,
und die Folie wird für
einen Gleitkontakt mit dem Rotorumfang bei niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten
abgeeckt oder auf andere Weise geformt. Die Folie ist flexibel genug,
um sich aufgrund eines Druckes von einem Fluidfilm oder Luftfilm,
der um die lagernde Peripherie des Rotors bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten
ausgebildet wird, vom Kontakt mit der lagernden Peripherie des Rotors
radial zu lösen.
In einer anderen Ausführungsform
wird die Blechfolie gegen die innere Peripherie eines rohrförmigen Rotors
in relativer Rotation um einen Stator gelagert oder abgestützt (6).
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Die
Folie kann im Querschnitt winkelförmig abgeeckt oder wellenförmig sein,
um die Keilwirkung im rotierenden Zustand aufzunehmen. Die Folie
kann auch mit ausgestanzten Zungen ausgebildet sein, die für einen
vorgesehenen Kontakt mit dem Rotor (oder gegebenenfalls dem Stator)
im nicht-rotierenden Zustand gebogen und gewölbt und radial vorstehend sind.
In allen Ausführungsformen
wird die Folie mit einem Querschnittsprofil ausgebildet, das wirksam
ist, um aufgrund einer Keilwirkung einen Luftpolster auszubilden,
der die Folie dazu zwingt, sich im rotierenden Zustand von der Oberfläche des
Rotors/Stators gegen die vorgespannte Kraft zu erheben. Die Folie ist
so ausgestaltet, dass sie ein Erheben oder Erhöhen der Folie bei einer vergleichsweise
geringen Rotationsgeschwindigkeit ermöglicht, indem sie in radialer
Richtung hoch flexibel und leicht biegbar ist. Beim Erheben der
Folie ist das Lager so von Kontakt und Abrieb frei, dass der Rotor
auf eine Rotationsgeschwindigkeit beschleunigt werden kann, bei
der der Magnet (die Magneten) des Lagers zur Steuerung der radialen
Position des Rotors wirksam werden.
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Um
den Anlaufbetrieb des Magnetlagers weiter zu verbessern, kann die
Folie mit einem wie vorstehend beschriebenen die Reibung verringernden
Material beschichtet sein.
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Im
Gegensatz zum konventionellen Luftlager bewirkt das erfindungsgemäße Fluidfilmlager
während
normaler Betriebsbedingungen jedoch keine Absorption von Belastungen
oder Kräften.
Das wird vielmehr durch den Magnetlagerteil der Lageranordnung bewirkt.
Das erfindungsgemäße Fluidfilmlager wirkt
somit nur beim Auftreten von Stößen und
anderen vorübergehend
verursachten Belastungen einer Größenordnung, die durch das Magnetlager
nicht verarbeitet werden. Auch in der Anfangsphase werden keine
wesentlichen Belastungen an das Fluidfilmlager abgegeben, da alle
statischen Belastungen durch Magnetkräfte, wie im Patent von Lembke,
auf das vorstehend Bezug genommen wurde, beschrieben, kompensiert
werden. Eine Hauptfunktion des Fluidfilmlagers ist es deshalb vielmehr,
eine Vibrationsverringerung in einem Magnetlager zu bewirken.
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Nach
Weissert (
US 5 915 841 )
sowie Bosley (
US 5 427 455 )
kann an eine flexible Folie eine gewünschte Dämpfungswirkung abgegeben werden, indem
man ein optionales Dämpfungsmaterial
zwischen der Folie und einem Stator einer Lageranordnung einbaut.
Geeignete Dämpfungsmaterialien,
wie z.B. Kautschuk oder viskoelastische Materialien, leiden jedoch
darunter, dass sie durch Temperatur beeinflusst werden, und leiden
auch unter einer begrenzten Betriebsdauer.
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Erfindungsgemäß wird eine
gewünschte Dämpfungswirkung
erzielt, indem man die Folie konzentrisch in einem Magnetfeld lagert,
in dem die Felddifferentiale am stärksten sind. Mit anderen Worten wird,
wenn die Folie zu vibrieren beginnt, diese zwischen Bereichen starker
Magnetkraft und Bereichen von wesentlich geringerer Magnetkraft
hin und her schwanken. Nach dem Lenz'schen Gesetz werden in der leitfähigen Metallfolie
elektrische Ströme
induziert und bilden ein entgegengerichtetes Magnetfeld und entgegen
wirkende Kräfte
aus, die die Schaukelbewegung unterdrücken und dämpfen werden. Ein großer Vorteil
einer Wirbelstrom-betriebenen Dämpfung
im Vergleich zur Anwendung eines Dämpfungsmaterials ist es, dass
die Wirbelstromdämpfung durch
hohe Temperaturen nicht schädlich
beeinflusst wird und während
einer praktisch unbegrenzten Betriebsdauer zur Verfügung steht.
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Ein
anderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lageranordnung ist es,
dass der Film aus Luft (oder einem anderen vorhandenen Fluid), der
im rotierenden Zustand zwischen der Blechfolie und dem Rotor ausgebildet
wird, dünn
genug ist, um eine wesentliche Presswirkung auszubilden, die auch
zur vibrationsverringernden Fähigkeit
der Lageranordnung beiträgt.
Der hier erwähnte
Presseffekt ist per se allgemein bekannt. Wenn Luft als Fluid verwendet
wird, ist keine Schmierung erforderlich, wie dies bei konventionellen ölbetriebenen
Pressfilm-Dämpfungen der
Fall ist.
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Das
erfindungsgemäße Lager
kann mit Vorsprüngen 10 zur
Montage ausgebildet sein; siehe 4. Alternativ
können
die Lageroberflächen
der Blechfolie 3' ausgestanzt
und in Form von Zungen 11, wie in 5, gebogen
sein, und ringförmige
Endringe 12 aus der Blechfolie können an das Magnetlager durch
Schrumpfen angebracht oder angelagert sein. Beide Methoden können auch
in Kombination verwendet werden und werden hier nur als nicht-beschränkende Beispiele
des Anbringens eines erfindungsgemäßen Fluidfilmlagers gezeigt.
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Die
vorliegende Erfindung ist auch gut zur Anwendung in einem Magnetlager
geeignet, das einen rohrförmigen
Rotor aufweist, der konzentrisch um einen nicht-rotierenden Stator
rotiert. Ähnliche Strukturen
werden in der Motortechnologie verwendet und werden oft als Außenrotor-Maschinen
bezeichnet.
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Die
Blechfolie kann in einer Außenrotor-Maschine
vorteilhaft angewendet werden; siehe 6: Eine
wie vorstehend beschriebene Blechfolie 3' wird am Innenumfang eines Rotors 1 gelagert,
um mit dem Rotor zu rotieren. Im rotierenden Zustand wird das Blech
zentrifugalen Belastungen ausgesetzt, die die Lageroberflächen der
Zungen 11 vom Stator wegdrängen. Bei einer ausreichenden
Rotationsgeschwindigkeit erhebt sich die Blechfolie von der Statorperipherie
und Reibungsverluste werden bis zu einem vernachlässigbaren
Niveau verringert. Auf diese Weise wird die Lageranordnung mit einer
inhärenten strukturell
einfachen zentrifugalen Verbindung versehen.
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Ein
Fluidfilmlager, das mit einer wie vorstehend beschriebenen zentrifugalen
Verbindung ausgebildet ist, kann auch in Vakuumpumpen angewendet
werden. Bei niedriger Rotationsgeschwindigkeit ist die Luft, die
immer vorhanden ist, ausreichend, um einen Film aus Luft oder einem
anderen Fluid zwischen den Lageroberflächen auszubilden. Bei höheren Rotationsgeschwindigkeiten
wird das Fluid weggepresst. Bei solchen Geschwindigkeiten werden
die Lageroberflächen
jedoch getrennt und es besteht kein Risiko einer mechanischen Belastung
oder eines Verschleißes
an den Lageroberflächen.
Die erfindungsgemäße La geranordnung
kann deshalb auch in Prozessen betrieben werden, die im Vakuum oder bei
Unterdruck beginnen, wie z.B. bei Kreiseln und Schwungrädern. Die
Blechfolie ist nur in der Anlaufphase wirksam, indem sie als Gleitlager
wirkt und auf die immer vorhandenen Gasmoleküle vertraut.
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Die
Fähigkeit
des Fluidfilmlagers kann erhöht
werden, indem man den Rotor 1 mit helikalen flachen Rinnen 13,
wie in 7 dargestellt, versieht. Die Rinnen 13 können durch Ätzen, mechanische Bearbeitung,
Formen oder ein anderes geeignetes Verfahren ausgebildet werden.
Der Rotor 1 wirkt dann als Luftpumpe (vergleiche die Abhandlungen von
Holweck).
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Wenn
der Rotor mit einem Muster aus entgegen gesetzt gerichteten helikalen
Rinnen 14, 15, die sich in einer longitudinalen
Mitte der sich drehenden Oberfläche
des Rotors 1, wie in 8 gezeigt,
treffen, wird im Zentralbereich eine Druckmitte ausgebildet. Dieser
Effekt kann in allen Ausführungsformen verwendet
werden, um den Luftdruck, z.B. zwischen dem Rotor und der Blechfolie,
zu erhöhen.
Die helikalen Rinnen können
optional natürlich
auch am Stator einer Außenrotor-Ausführungsform
ausgebildet sein. Bei einer Anwendung, bei der der Rotor als Pumpe
verwendet wird, kann das vorstehend beschriebene Prinzip auch verwendet
werden, um einen Lagereffekt und eine Pumpenwirkung in Kombination
zu erzielen.
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Die
Integration eines Tragflächenlagers
oder Fluidfilmlagers in einem Magnetlager, wie vorgeschlagen, ergibt
den Vorteil einer kompakten Ausgestaltung und vermeidet die Notwendigkeit
zusätzlicher
Sicherheitslager. Die durch die flexible Folie bei niedrigen Geschwindigkeiten
ausgeübte
Gleitlagerwirkung verbessert den Anlaufbetrieb des Magnetlagers,
und durch Auswahl eines nichtmagnetischen und elektrisch leitfähigen Materials
für die
Folie wird das Fluidfilmlager im rotationssymmetrischen magnetischen
Feld, das durch die Lagermagnete ausgebildet wird, autostabilisiert.