IT8224284A1

IT8224284A1 - Supporto idrodinamico utilizzante una pellicola a fluido

Info

Publication number: IT8224284A1
Application number: IT1982A24284A
Authority: IT
Original assignee: United Technologies Corp
Priority date: 1981-11-23
Filing date: 1982-11-17
Publication date: 1984-05-17
Also published as: JPH0241654B2; GB2110314A; GB2110314B; ES8400558A1; SE8206673L; IT1153047B; BR8206706A; FR2516995B1; IL67139A; DE3241566C2; IL67139A0; US4462700A; SE450726B; ES517468A0; FR2516995A1; DE3241566A1; JPS5899516A; IT8224284A0; SE8206673D0

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo

"SUPPORTO IDRODINAMICO UTILIZZANTE UNA PELLICOLA A FLUIDO

R I A S S U N T O

Un supporto idrodinamico con pellicola a fluido includente un organo di trattenimento stazionario (15), un organa rotante (20) distanziato da esso, ed almeno una lamina (50) disposta tra di essi, e dotato di una prima ed una seconda serie (25) e (45) di organi di sostegno elastici sovrastanti in allineamento assiale con la lamina. Uno degli organi di sostegno (25) avente una costante elastica relativa inferiore, fornisce il supporto che soddisfa caratteristiche adeguate di capacit? di carico ed ammortizzazione. L'altro organo di sostegno (45) avente una costante elastica relativa pi? elevata fornisce il mantenimento dell'ottima geometria della pellicola di fluido in tutte le condizioni di carico, di velocit? e nelle altre condizioni operative.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda in generale supporti idrodinamici con pellicola a fluido e pi? particolarmente tali supporti che impiegano una o pi? lamine per stabilire e mantenere una pellicola di fluido entro il supporto ed un organo di sostegno elastico che compensa le deflessioni della lamina e le escursioni della parte rotante del supporto.

Recenti sforzi per migliorare i supporti ?ad alta velocit? come guelli usati nelle unit? turbocompressori impiegate nei moderni macchinari del ciclo della aria per il raffreddamento e la ventilazione di aeromobili, ha portato allo sviluppo di supporti idrodinamici a pellicola di fluido come quelli descritti e rivendicati nei brevetti U.S.A. N? 4.082.375 e 4.247.155 e 4.116.503 e 4.133.585 , tutti di propriet? della richiedente della presente invenzione, il brevetto U.S.A. N? 3.636.534 e il brevetto U.S.A. N? 4.225.196 . In generale i supporti idrodinamici a pellicola a fluido come quelli descritti nei brevetti sopra citati operano sul principio che un organo rotante quale un albero o reggispinta e un elemento adiacente ? quale una lamina liscia o simili stabiliscono e mantengono tra di essi uno strato di pellicola fluida pressurizzata, lo strato di pellicola fluida, qualche volta chiamato anche cuneo di pellicola fluida, fornendo un supporto lubrificato per l'organo rotante.

Nel caso di supporti idrodinamici simili ai reggispinta descritti nel gi? menzionato brevetto U.S.A. ND 4.225.196 , le forme dei cunei fluidi sono definite dal distanziamento angolare tra l'organo o guida di scorrimento rotante e una pluralit? di lamine disposte circonferenzialmente attorno ad un organo stazionario. E' stata pratica usuale quella di dotare questo tipo di supporto di organi di sostegno o molle resilienti generalmente rigide tra le lamine e l'organo stazionario per il mantenimento di una desiderata forma del cuneo sotto una ampia gamma di condizione di carico, le molle resistendo alla deflessione della lamina a causa della loro pressurizzazione da parte dei cunei di pellicola di fluido. Tuttavia le persone esperte nella tecnica comprenderanno che tale rigidit? va a spese della compensazione del supporto e perci? della capacit? di carico. Inoltre tali molle rigide diminuiscono la'capacit? del supporta a smorzare i disturbi all?organa rotante provenienti per esempio da variazioni o squilibri nel carico?

E' perci? uno scopo principale della presente invenzione quella di fornire un supporto idrodinamico perfezionato a pellicola a fluido.

E' un altro scopo quello di fornire un tale supporto avente un supporto adeguato per le lamine formatrici di cuneo impiegate in esso.

E' un altro scopo quello di fornire un tale supporto con adeguato supporto della lamina nonch? caratteristiche migliorate di accomodamento, smorzamento e capacit? di carico.

Questi ed altri scopi che diverranno pi? chiari dalla seguente descrizione dettagliata presa assieme con le rivendicazioni annesse ed i disegni di accompagnamento, vengono raggiunti dal supporto idrodinamico a pellicola a fluido della presente invenzione che include un organo di trattenimento stazionario, un organo rotante che definisce con l'organo stazionario un distanziamento, uno o pi? elementi a lamina disposti entro il distanziamento, ed una coppia di serie di organi di sostegno elastici non accoppiati disposti tra gli elementi a lamina e l'organo stazionario. Una delle serie agisce per conservare le forme dei cunei fluidi stabiliti e mantenuti tra l'organo rotante e lamine resistendo alla deflessione della lamina dovuta alla sua pressurizzazione. L'altra serie fornisce adeguate caratteristiche di adeguamento al supporto per caratteristiche migliorate di capacit? di carico e smorzamento. Nella forma di realizzazione preferita le due serie di organi elastici sono una sovrapposta all'altra e sono disposte sui lati opposti di almeno una piastra o lamina separatrice.

Nei disegni annessi:

la Fig. 1 ? un'elevazione laterale del supporto idrodinamico a pellicola a Fluido della presente intenzione .

La Fig. 2 ? una vista prospettica esplosa del supporto idrodinamico mostrato in Fig. 1.

La Fig. 3 ? una vista di testa di un supporta di imperniamento in conformit? con la presente invenzione.

Riferendosi ai disegni annessi, un supporto idrodinamico di imperniamento 10 a pellicola a fluido in conformit? con la presente invenzione include un organo stazionario o base 15, noto anche come piastra di spinta e un sovrastante elemento di guida reggispinta 20 che definisce un distanziamento 22 con la base.

L'elemento di guida di spinta ruota nella direzione della freccia ed ? atto per il collegamento ad un rotore ad alta velocit? per apparecchiature tali come motori elettrici ad alta velocit? o rotori a pale per l'uso in qualsiasi tipo di unit? di turbocompressore ad alta velocit? come quelli impiegati nei macchinari di ciclo ad aria per raffreddare e pressurizzare cabine di aeromobili.

Sovrastante la base 15 e disposta circonferenzialmente attorno ad essa, vi ? una prima serie di organi di sostegno elastici 25 o molle ondulate a forma di settore tronco, ciascuno comprendente una pluralit? di elevazioni superficiali elastiche. Le molle 25 possono essere fissate mediante brasatura, saldatura o simili o alla base o come mostrato ad una piastra o lamina separatrice 30 di sagoma generalmente piatta ed anulare. Come le persone esperte nella tecnica riconosceranno, le molle 25 sono elasticamente deformabili in una direzione normale al piano della lamina separatrice. una seconda piastra separatrice anulare piatta 40 sovrasta la prima piastra separatrice 30 e fornisce una superficie di sostegno per una seconda serie di organi di sostegno elastici 45 o molle ondulate a forma di settore tronco, ciascuno comprendente una pluralit? di elevazioni superficiali elastiche distanziate e fissate alla piastra 40 mediante saldatura, brasatura od altra tecnica adatta. Mentre le ondulazioni delle molle 25 e 45 come illustrato si estendono in una direzione radiale, si comprender? che la presente invenzione non ? limitata ad una tale configurazione delle ondulazioni. Si comprender? che nel caso delle molle 25 che siano fissate alla base 15, la piastra separatriuce 30 non ? necessaria, la piastra 40 fornendo sia una superficie di montaggio per le molle 45 che un meccanismo per il trasferimento radiale verso l'esterno del carico alle molle 25. Anche fissate alla piastra 40 mediante tali tecniche e alle molle sovrastanti 45, vi ? una pluralit? di lamine 50 a forma di settore tronco fissate lungo corrispondenti loro parti di bordo alla piastra 40 in posizioni adiacenti ai bordi delle molle 45. COme mostrato, dalle parti di bordo fisse, le lamine 50 sono angolate verso l'elemento di guida di scorrimento definendo con esso interstizi 55 sagomati a cuneo. Le lamine e le molle, nonch? le piastre separatrici possono essere formate da qualsiasi materiale di resistenza ed elasticit? adatte come ? noto nella tecnica. E' stato trovato che la lega di nichel Inconel ? ben adatta per tali supporti impiegati nelle macchine con ciclo ad aria. Le dimensioni della base, dell'elemento di guida, delle molle e delle lamine naturalmente dipender? dai carichi previsti del supporto. Per esempio quando il supporto viene impiegato in una unit? di turbocompressore a 50.000 e 100.000 giri al minuto per un sistema di condizionamento d'aria del ciclo d?aria, le lamine 50 sono dell'ordine di spessore di 0,127-0,01524 cm; le piastre separatrici 30 e 40 sono ciascuna spesse nell'ambito da 0,0102 a 0,0127 cm. In una tale applicazione il supporto ha un diametro da 7,62 a 10,16 cm. Inoltre uno qualsiasi o tutti questi organi possono essere rivestiti con uno qualsiasi di vari rivestimenti a basso attrito per la minimizzazione dell'usura del componente durante ..

1 1avviamento.

Le persone esperte nella tecnica riconosceranno che il supporto 10 funziona sotto il principio della generazione di pressione idrodinamica in quella parte del distanziamento 22 tra l'elemento di guida 20 e le lamine 50. Quando l'elemento di guidaruota nella direzione indicata nel disegno, il fluido nello strato limite adiacente alla superficie interna dell'elemento di guida di spinta, viene pompato nella direzione della convergenza degli interstizi 55 a forma di cuneo. Ci? crea regioni di alta pressione adiacenti ai bordi liberi delle lamine e regioni di pressione inferiore adiacenti alle parti fissate alla piastra separatrice 40, in modo da stabilire una pellicola nell'interstizio, questa pellicola supportando lo elemento di guida di scorrimento di spinta ed impedendo che tale elemento vada in contatto con la lamina.

In un supporto a molte lamine, le molle che sostengono le lamine servono fondamentalmente a due scopi. In primo luogo la molla deve fornisce un sostegno che resista alla deflessione della lamina sotto pressione per mantenere una geometria ottima di pellicola di fluido. In secondo luogo la molla deve fornire una adeguatezza complessiva del supporto per la capacit? di smorzamento e di portanza del carico. Questi due requisiti sono in generale non compatibili con una singola serie di molle. Per esempio allo scopo di fornire una resistenza appropriata alla deflessione della lamina e al deterioramento del cuneo di fluido nelle condizioni operative, la molla richiede un regime elastico relativamente elevato.Tuttavia per fornire adeguamenti di supporto adeguati per una capacit? complessiva di carico e per lo smorzamento dei disturbi all'elemento di scorrimento, la molla deve possedere un regime elastico inferiore, ma un tale regime elastico inferiore combatte contro il mantenimento dell'appropriata sagoma di cuneo e rischia il contatto tra l'elemento di guida di scorrimento e le lamine nelle condizioni operative, in modo da rischiare di danneggiare quegli argani e il guasto di tutto il supporto.

Di conseguenza si vede che per un adeguamento ed una smorzamento adeguati, la molla deve avere un regime elastico con caratteristica relativamente bassa, mentre per il mantenimento di un'ottima geometria della pellicola a fluido, in tutte le condizioni operative il regime elastico deve essere relativamente elevato. Mediante la presente invenzione questi requisiti vengono ottenuti con la prima e la seconda serie non accoppiate di molle 25 e 45. Le molle 45 che sostengono le lamine sono sostanzialmente pi? rigide (con un regime elastico pi? elevato, rispetto alla molla 25 disposta adiacente alla base 30. Di conseguenza le molle 45 resistono alla deflessione delle lamine 50 a causa della loro pressurizzazione da parte dello strato di pellicola attraverso le varie condizioni operative del supporto. Tuttavia le molle 45 prestano al supporto sufficiente adeguamento per compensare il movimento delle piastre separatrici per un adeguato smorzamento degli squilibri dello elemento di guida e la compensazione delle escursioni dell'elemento di guida in tutte le condizioni di carico, di velocit? e operative. Nelle condizioni di carico o squilibrio estremamente severi in cui le molle 25 si sono compresse fino ai loro limiti, le molle 45 essendo alquanto pi? rigide, avranno mantenuto un sufficiente adeguamento per permettere una certa deflessione delle lamine sotto la loro pressurizzazione da parte dello strato di pellicola di fluido per ridurre il rischio di un contatto ad alta velocit? tra l'elemento di guida e le lamine e il relativo danno al supporto con ci?.

Mentre la presente invenzione ? stata descritta per quanto riguarda un cuscinetto reggispinta, si comprender? che la presente invenzione ? egualmente ben adatta ad un supporto di perno. Riferendosi alla Fig. 3, un supporto di perno in conformit?

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Supporto idrodinamico con pellicola di fluido comprendente un organo di trattenimento stazionario, un argano rotante che definisce con detto organo di trattenimento un distanziamento tra di essi, almeno un elemento a lamina liscio disposto entro detto distanziamento, detto organo rotante essendo supportato su uno strato di pellicola di fluido pressurizzato mantenuta dal movimento reciproco tra detto organo rotante e detto elemento a lamina, detto supporto di fluido inoltre comprendendo almeno un primo organo di sostegno elastico disposto entro detto distanziamento e che compensa mediante la sua deformazione elastica le escursioni di detto organo rotante dovute al suo carico ed agli squilibri, detto supporto essendo caratterizzato da almeno un secondo organo di sostegno elastico avente una rigidit? maggiore di quella di detto primo organo di sostegno elastico e non accappiato ad esso, detto secando organo di sostegno elastico essendo disposto tra detto primo organo di sostegno elastico e detto organo rotante per resistere alle deflessioni di detto elemento a lamina per il mantenimento di una geometria ottima di detto strato di pellicola di fluido nelle condizioni operative.

2. Supporto idrodinamico con pellicola a fluido secondo la rivendicazione 1 caratterizzato inoltre dal fatto che detti primo e secondo elemento elastico comprendono organi ondulati, ciascuno avente una pluralit? di elevazioni superficiali elastiche distanziate.

3. Supporto idrodinamico con pellicola di fluido secondo la rivendicazione 1 caratterizzato inoltre dal fatto che detti primo e secondo organo elastico sono disposti contigui ad almeno un elemento separatore liscio e sui lati opposti di esso.

4. Supporto idrodinamico con pellicola di fluido secondo la rivendicazione 3 caratterizzato inoltre dal fatto che detto organo stazionario comprende una piastra di spinta, detto organo rotante comprende un elemento di guida di scorrimento di spinta, detto elemento a lamina liscio comprendendo una pluralit? di lamine ciascuna fissata lungo un suo bordo a detto elemento separatore e detti primo e secondo organo di sostegno elastico comprendendo organi ondulati ciascuno sottostante a dette lamine.

5. Supporto idrodinamico con pellicola di fluido seconda la rivendicazione 4 in cui dette lamine e detti organi di sostegno elastici sono a forma di settore tronco.