DE69402549T2 - Aerostatisches lager - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Luftlager und insbesondere verbesserte aerodynamische Lager.
• Automatische aerodynamische Lager, die eine glatte zylindrische horizontale Welle aufweisen und in einem zylindrischen Radiallager mit einem kleinen radialen Spalt dazwischen drehbar angeordnet sind, sind seit 1940 bekannt. Das Druckprofil im Lager wird durch die Art der Abscherung einer dünnen Gasschicht, die durch den konvergenten/divergenten Kanal hindurchströmt, modifiziert, wobei sich der Kanal automatisch durch das Gewicht der Welle bildet.
• Wenn die Drehzahl der Welle erhöht wird, bewegt sich die Welle stufenweise vorwärts, erreicht aber nie eine vollständige Konzentrizität. Bei einer bestimmten Drehzahl tritt beim Lager der Nachteil in Erscheinung, daß plötzlich eine starke Instabilität auftritt, wobei das Zentrum der sich drehenden Welle beginnt, sich mit der halben Drehzahl der Welle um das Zentrum des Lagers zu drehen. An diesem Punkt wird der Mechanismus zerstört, der die Änderung der Einheitlichkeit des Drucks um die Welle herum erzeugt hat, was zur Folge hat, daß die Belastungsfähigkeit vollständig verlorengeht und ein sehr rasches Festfressen erfolgt.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Luftlager anzugeben, bei dem die obigen Nachteile abschwächt und überwunden sind.
• Erfindungsgemäß ist ein Luftlager mit einer glatten zylindrischen horizontalen Achswelle angegeben, die in einem nicht kreisförmigen Lager drehbar ist, wobei die in eine flache Ebene abgewickelte. Form der Lagerfläche eine seichte sinusförmige Kurvenform ergibt, die mindestens drei Kurvenspitzen aufweist, wobei die Spitze einer Kurve eine sich längs parallel zur Lagerachse erstreckende Nut aufweist.
• Das Lager weist bevorzugt drei oder fünf Kurven auf.
• Geeigneterweise liegen die Lagerflächen zwischen den Kurven auf einem kleinen Durchmesser und die Spitzen der Kurven liegen auf einem großen Durchmesser des Lagers.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Luftlagers sind die Spitzen der Kurven unter einem Winkel von 120º, bezogen auf eine benachbarten Spitze, um die Lagerachse herum angeordnet.
• Im folgenden wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftlagers lediglich beispielhaft unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die eine Darstellung des axialen Querschnitts durch das Lager zeigt.
• Das verbesserte aerodynamische Luftlager 1 weist eine nicht kreisförmige Form auf, wobei die Lagerfläche 2, in eine normalerweise flache Ebene abgewickelt, einen seichten sinusförmigen Umriß mit mindestens drei Spitzen 3 ergibt. Die Spitzen 3 sind auf einem größeren, als gepunktete Linie dargestellten Durchmesser 4 angeordnet, während die dazwischenliegenden Lagerflächen auf einem kleineren, als gepunktete Linie dargestellten Durchmesser 5 angeordnet sind.
• Eine zylindrische Welle 6 dreht sich um eine Achse 7, die durch das Zentrum des Lagers 1 geht. Die Kurvenspitzen 3 sind unter einem Winkel von 120º, bezogen auf eine benachbarte Spitze, angeordnet. Die oberste Spitze weist eine Nut 8 auf, die sich längs parallel zur zentralen Achse des Lagers 7 erstreckt.
• Durch das verbesserte Lager wird die Instabilität durch Flattern bei der halben Drehzahl im Bereich der Betriebsdrehzahl eines aerodynamischen Lagersystems beseitigt. Durch das Lager wird nicht nur der Beginn des Flatterns bei halber Drehzahl verhindert, sondern auch der wesentliche Vorteil erreicht, daß gegenüber einem luf tgeschmierten Standardlager, bei dem sowohl Welle als auch Lager genau zylindrisch sind, die Steifigkeit des Lagers zunimmt. Durch die Längsnut wird die dynamische Stabilität des Lagers weiter gesteigert.
• Obwohl das beschriebene Lager drei Kurven aufweist, ist anzumerken, daß die Zahl der Kurven auch größer sein und beispielsweise fünf betragen kann.

Claims (4)

1. Luftlager-Anordnung (1) mit einer glatten zylindrischen horizontalen Achswelle, die in einem nicht-kreisförmigen Lager rotierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in eine flache Ebene abgewickelte Form der Lagerfläche (2) eine seichte sinusschwingungsartige Kurvenform ergibt, die mindestens drei Kurvenspitzen (3) hat, wobei die Spitze (3) von nur einer Kurve eine sich längs-parallel zur Lagerachse (7) erstreckende Nut (8) aufweist.

2. Luftlager-Anordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (1) drei oder fünf Kurvenspitzen (3) aufweist.

3. Luftlager-Anordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen (2) zwischen den Kurven auf einem kleinen Durchmesser (5) des Lagers (1) und die Spitzen (3) der Kurven auf einem größeren Durchmesser (4) liegen.

4. Luftlager-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (3) der Kurven, bezogen auf die Lagerachse (7), unter 120º zu einer benachbarten Spitze (3) angeordnet sind.