PL233717B1 - Lozysko foliowe - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest łożysko foliowe podpierające wał obrotowy. Znajduje ono zastosowanie jako element podparcia różnego rodzaju maszyn obrotowych, w szczególności małogabarytowych, umożliwiający obrót części wirującej maszyny.

Znane są różnego rodzaju łożyska foliowe, wśród których, podobnie jak w innego rodzaju łożyskach, jedną grupę stanowią łożyska osiowe, a drugą - łożyska promieniowe. W łożyskach osiowych zespół folii przylega do tarczy oporowej będącej integralną częścią wału maszyny obrotowej, a folia falista ułożona jest prostopadle do osi wału. W łożyskach promieniowych folia falista ułożona jest równolegle do osi wału maszyny. Łożysko takie składa się z panwi zamocowanej do obudowy stanowiącej podporę oraz zespołu cienkowarstwowych folii, które znajdują się w szczelinie między wałem obrotowym i panwią. Przestrzeń pomiędzy warstwami folii i wałem wypełniona jest warstwą smarną, którą może stanowić gaz lub ciecz.

Znane jest z europejskiego opisu patentowego EP 2375089 B1 łożysko foliowe mające cylindryczną panew, do której wprowadzony jest wał obrotowy i zespół folii pomiędzy panwią i wałem. Zespół folii składa się z trzech warstw folii ułożonych kolejno od panwi w kierunku osi wału: karbowanej folii falistej, płaskiej folii środkowej i płaskiej folii ślizgowej. Folia falista ma jeden koniec zamocowany do panwi, a drugi koniec wolny i kształt regularnej fali o amplitudzie odpowiadającej odległości między panwią i folią środkową, której grzbiety od strony panwi tworzą fałdy podpierające, a grzbiety od strony wału tworzą fałdy elastyczne. Ujawniono specjalne ukształtowanie i wzajemne usytuowanie końców folii środkowej i folii ślizgowej mocowanych do panwi i ich wolnych końców.

Z europejskiego zgłoszenia opublikowanego pod numerem EP 3109494 znane jest promieniowe łożysko foliowe mające cylindryczną folię ślizgową od strony wału obrotowego oraz folię falistą pomiędzy folią ślizgową i cylindryczną panwią łożyska. Panew zaopatrzona jest na swym wewnętrznym obwodzie w specjalne środki techniczne w postaci specjalnie ukształtowanych występów, wnęk, rowków, listew, które umożliwiają mocowanie folii falistej do panwi. Folia falista składa się z jednakowych segmentów tworzących razem kształt cylindryczny, których jedne końce są mocowane do panwi. Folia falista ma kształt naprzemiennie ułożonych płaskich dolin przylegających do panwi i zakrzywionych części wierzchołkowych wypukłych w stronę folii ślizgowej i tą wypukłością będących w kontakcie z folią ślizgową. W ten sposób odcinki płaskie tworzą części podpierające tę folię na panwi, a części wypukłe stanowią elastyczne fałdy poddawane naciskowi ze strony folii ślizgowej.

W zgłoszeniu międzynarodowym o numerze publikacji WO 2012/127998 ujawniono łożysko foliowe wyposażone w folię ślizgową otaczającą z pewnym odstępem wał obrotowy, folię falistą umieszczoną na zewnętrznym obwodzie foli ślizgowej i podpierającą tę folię ślizgową oraz cylindryczną zewnętrzną obudowę, do której wewnętrznej powierzchni zamocowane są folie. Folia falista ma dwie warstwy, z których każda ma kształt naprzemiennie ułożonych części płaskich od strony zewnętrznej obudowy i części wypukłych w stronę folii ślizgowej. Ujawniono także sposób kształtowania zespołu folii ślizgowej i podwójnej folii falistej z jednego odcinka taśmy i mocowanie tego zespołu folii do obudowy.

Łożysko foliowe podpierające wał obrotowy według wynalazku składa się z cylindrycznej panwi i zespołu folii znajdującego się w przestrzeni między zewnętrzną powierzchnią wału obrotowego i wewnętrzną powierzchnią panwi, przy czym zespół folii zawiera folię ślizgową sąsiadującą z powierzchnią wału obrotowego i co najmniej jedną folię falistą ułożoną pomiędzy folią ślizgową i panwią, a folia falista ma naprzemiennie ułożone fałdy podpierające będące w kontakcie z wewnętrzną powierzchnią panwi i fałdy elastyczne będące w kontakcie z folią ślizgową. Łożysko według wynalazku charakteryzuje się tym, że fałda elastyczna folii falistej ma co najmniej jedną wklęsłą powierzchnię łukową, wygiętą w stronę panwi.

Korzystnie jest, gdy promień krzywizny wklęsłej powierzchni łukowej jest nie większy od promienia krzywizny folii ślizgowej.

W jednym z wariantów fałda elastyczna ma jedną wklęsłą powierzchnię łukową o promieniu krzywizny równym promieniowi krzywizny folii ślizgowej.

W innym wariancie fałda elastyczna ma jedną wklęsłą powierzchnię łukową o promieniu krzywizny mniejszym od promienia krzywizny folii ślizgowej.

W kolejnym wariancie fałda elastyczna ma co najmniej dwie wklęsłe powierzchnie łukowe, każda o promieniu krzywizny mniejszym od promienia krzywizny folii ślizgowej.

PL 233 717 B1

W jednej z odmian realizacji wynalazku wszystkie fałdy elastyczne są jednakowe, a wysokość między ich grzbietami i grzbietami fałd podpierających odpowiada odległości między panwią i folią ślizgową.

W innej grupie odmian wynalazku, w co drugiej fałdzie elastycznej wysokość między grzbietami fałd elastycznych i grzbietami fałd podpierających jest mniejsza od odległości między panwią i folią ślizgową.

W łożyskach foliowych ze znanymi konwencjonalnymi kształtami folii falistej, jeśli przy dużej prędkości obrotowej dojdzie do kontaktu między wałem a folią ślizgową, następuje przetarcie, a nawet przetopienie się części materiału, który ma właściwości ślizgowe, co prowadzi do szybkiego zużycia się łożyska. Natomiast w rozwiązaniu według wynalazku, zastosowanie kształtu wklęsłego w tej części folii falistej, która stanowi elastyczne podparcie folii ślizgowej i rozłożenie kontaktu między foliami na większych płaszczyznach, zapobiega przecieraniu się materiału w razie kontaktu wału obrotowego z folią ślizgową.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia zmniejszenia zużycia folii na ich styku, bardziej równomierne podparcie wirującego wału maszyny obrotowej, a także możliwość kształtowania i dostosowania parametrów łożyska do warunków pracy.

Przykładowe realizacje wynalazku pokazane są na rysunku przedstawiającym:

Fig. 1 - schemat przekroju poprzecznego łożyska w pierwszym przykładzie realizacji,

Fig. 2 - powiększony fragment przekroju w pierwszym przykładzie realizacji,

Fig. 3 - schemat przekroju poprzecznego łożyska w drugim przykładzie realizacji,

Fig. 4 - powiększony fragment przekroju w drugim przykładzie realizacji,

Fig. 5 - schemat przekroju poprzecznego łożyska w trzecim przykładzie realizacji,

Fig. 6 - powiększony fragment przekroju w trzecim przykładzie realizacji,

Fig. 7 - schemat przekroju poprzecznego łożyska w czwartym przykładzie realizacji,

Fig. 8 - powiększony fragment przekroju w czwartym przykładzie realizacji.

W każdej z przykładowych realizacji łożysko foliowe składa się z panwi 1 w postaci cylindrycznego pierścienia otaczającego z pewnym odstępem wał obrotowy 2 oraz zespołu cienkich folii, znajdującego się pomiędzy panwią 1 a wałem obrotowym 2, który podczas wirowania podtrzymywany jest przez to łożysko. Panew 1 łożyska zamocowana jest do stałej obudowy nie pokazanej na rysunku. Zespół folii tworzą gładka folia ślizgowa 3 otaczająca wał obrotowy 2 oraz folia falista 4 umieszczona pomiędzy folią ślizgową 3 i wewnętrzną powierzchnią panwi 1. Folia ślizgowa 3 i folia falista 4 mają w przykładowych realizacjach postać jednosegmentowych cienkich taśm, których jedne końce zamocowane są w szczelinie panwi 1, a drugie końce są swobodne. Folia falista 4 ma naprzemiennie ułożone fałdy podpierające 5, będące w kontakcie z wewnętrzną powierzchnią panwi 1 i fałdy elastyczne 6, będące w kontakcie z folią ślizgową 3. Podczas wirowania wału obrotowego 2 cała folia falista 4 elastycznie podpiera folię ślizgową 3, przy czym jej fałdy podpierające 5 zapewniają pewne oparcie zespołu folii o wewnętrzną powierzchnię panwi 1, natomiast fałdy elastyczne 6 uginają się pod wpływem nacisku folii ślizgowej 3. Każda fałda elastyczna 6 folii falistej 4 ma ukształtowaną co najmniej jedną wklęsłą powierzchnię łukową 7, wygiętą w stronę panwi 1.

W pierwszym przykładzie realizacji, pokazanym na Fig. 1 i Fig. 2, folia falista 4 ma na całym swym obwodzie regularnie rozmieszczone naprzemiennie jednakowe fałdy podpierające 5 i jednakowe fałdy elastyczne 6. Każda fałda elastyczna 6 ma kształt pojedynczej wklęsłej powierzchni łukowej 7, o promieniu krzywizny odpowiadającym promieniowi krzywizny folii ślizgowej 3. Powierzchnia łukowa 7 przylega do folii ślizgowej 3 i jest wypukła w stronę panwi 1. Końce powierzchni łukowej 7 zagięte są z obu stron w kierunku panwi 1 i przechodzą łukowymi wygięciami w grzbiety fałd podpierających 5, które przylegają do wewnętrznej powierzchni panwi 1. Wysokość folii falistej 4 między grzbietami jej fałd podpierających 5 i fałd elastycznych 6 jest na całym obwodzie łożyska jednakowa i odpowiada odległości między folią ślizgową 3 i wewnętrzną powierzchnią panwi 1. W przykładzie tym styk folii ślizgowej 3 i folii elastycznej 4 jest stykiem powierzchniowym, na całej wklęsłej powierzchni łukowej 7 fałdy elastycznej 6, co zapewnia zmniejszenie zużycia powierzchni styku folii i bardziej równomierne podparcie wału obrotowego.

W drugim przykładzie realizacji, pokazanym na Fig. 3 i Fig. 4, folia falista 4 ma na całym swym obwodzie regularnie rozmieszczone naprzemiennie jednakowe fałdy podpierające 5 i jednakowe fałdy elastyczne 6. Każda fałda elastyczna 6 ma kształt pojedynczej wklęsłej powierzchni łukowej 7, wygiętej w stronę panwi 1, o promieniu krzywizny mniejszym od promienia krzywizny folii ślizgowej 3. Ta powierzchnia łukowa 7 fałdy elastycznej 6 zagięta jest z obu stron w kierunku panwi 1 tworząc dwa grzbiety

PL 233 717 B1 przechodzące łukowymi wygięciami w grzbiety fałd podpierających 5, które przylegają do wewnętrznej powierzchni panwi 1. W drugiej przykładowej realizacji, wysokość folii falistej 4 mierzona między grzbietami fałd podpierających 5 i fałd elastycznych 6 jest na całym obwodzie łożyska jednakowa i odpowiada odległości między folią ślizgową 3 i wewnętrzną powierzchnią panwi 1. Natomiast wklęsła powierzchnia łukowa 7, stanowiąca wygięcie pomiędzy dwoma grzbietami fałdy elastycznej 6, nie przylega do folii ślizgowej 3 i w ten sposób styk folii ślizgowej 3 i folii falistej 4 ma geometrię styku dwuliniowego. Kształt folii falistej 4 w tym wariancie realizacji wpływa na zmniejszenie zużycia powierzchni styku folii, w stosunku do znanych dotychczas styków jednoliniowych, a jednocześnie umożliwia wpływanie na sposób podparcia.

W trzecim przykładzie realizacji pokazanym na Fig. 5 i Fig. 6, folia falista 4 ma na całym swym obwodzie regularnie rozmieszczone naprzemiennie jednakowe fałdy podpierające 5 i jednakowe fałdy elastyczne 6. Każda fałda elastyczna 6 ma dwie jednakowe wklęsłe powierzchnie łukowe 7, wygięte w stronę panwi 1, każda o promieniu krzywizny mniejszym od promienia krzywizny folii ślizgowej 3, a więc fałda elastyczna 6 ma od strony folii ślizgowej 3 trzy grzbiety i pomiędzy nimi dwa wgłębienia, przy czym zewnętrzne grzbiety przechodzą łukowymi wygięciami w grzbiety fałd podpierających 5, które przylegają do wewnętrznej powierzchni panwi 1. Także w tym przykładzie realizacji wysokość folii falistej 4 mierzona między grzbietami fałd podpierających 5 i fałd elastycznych 6 jest na całym obwodzie łożyska jednakowa i odpowiada odległości między folią ślizgową 3 i wewnętrzną powierzchnią panwi 1, natomiast powierzchnie łukowe 7 tworzące dwa wgłębienia nie przylegają do folii ślizgowej 3. W tym przypadku styk pomiędzy folią ślizgową 3 i fałdami folii falistej 4 ma geometrię styku trzyliniowego. Ten wariant realizacji łożyska charakteryzuje się, podobnie jak w poprzednim przykładzie, zmniejszeniem zużycia powierzchni styku folii oraz umożliwia wpływanie na sposób podparcia.

Fig. 7 i Fig. 8 ilustrują czwarty przykład realizacji łożyska według wynalazku, w którym folia falista 4 ma na całym swym obwodzie regularnie rozmieszczone naprzemiennie fałdy podpierające 5 i fałdy elastyczne 6, przy czym wszystkie fałdy podpierające 5 są jednakowe i mają kształt łuków przylegających do panwi 1 o promieniu odpowiadającym promieniowi wewnętrznej powierzchni panwi 1. Fałdy elastyczne 6, znajdujące się pomiędzy fałdami podpierającymi 5, mają jednakowy kształt, ale naprzemiennie zmienną wysokość. Każda fałda elastyczna 6 ma kształt pojedynczej wklęsłej powierzchni łukowej 7, wygiętej w stronę panwi 1, przy czym dwie sąsiednie fałdy elastyczne 6 tworzą parę o różnych promieniach powierzchni łukowej 7 i różnych wysokościach. Pierwsza fałda elastyczna 6 ma powierzchnię łukową 7 która przylega do folii ślizgowej 3 i ma promień krzywizny odpowiadający promieniowi krzywizny folii ślizgowej 3. Druga w parze fałda elastyczna 6 ma kształt pojedynczej powierzchni łukowej 7 nie przylegającej do folii ślizgowej 3, a jej promień krzywizny jest większy od promienia krzywizny folii ślizgowej 3. W przykładzie tym sąsiednie fałdy elastyczne 6 folii falistej 4 mają różną wysokość, różne są też promienie wygięć, którymi grzbiety fałd elastycznych 6 łączą się z grzbietami fałd podpierających 5. Zaletą geometrii folii falistej 4 w tym wariancie jest łatwy rozruch wału obrotowego 2 dzięki małemu zaciskowi wstępnemu łożyska oraz sztywne podparcie wału obrotowego 2.

Przedstawione przykłady nie obejmują wszystkich możliwych wariantów realizacji łożysk foliowych według wynalazku. Zespół folii znajdujący się między wałem obrotowym i panwią łożyska może zawierać więcej niż dwie sąsiadujące ze sobą warstwy folii. Ponadto folia falista, która elastycznie podpiera gładką folię ślizgową, może mieć postać wielosegmentowych taśm, jednej lub wielu, których poszczególne segmenty są oddzielnie mocowane w panwi.

Geometria folii falistej w łożyskach foliowych według wynalazku umożliwia kształtowanie, w zależności od potrzeb, podstawowych parametrów łożyska, przede wszystkim jego sztywności i tłumienia, które mają wpływ na właściwości eksploatacyjne łożyska, takie jak dynamika wirnika, moment rozruchowy, temperatura pracy. Ujawniona geometria folii falistej wpływa jednocześnie na zwiększenie żywotności zespołu folii w łożysku, ponieważ proponowane kształty folii falistej zapobiegają przecieraniu się folii ślizgowej w punktach jej podparcia podczas obrotu wału.

Claims (7)

1. Łożysko foliowe podpierające wał obrotowy składające się z cylindrycznej panwi i zespołu folii znajdującego się w przestrzeni między zewnętrzną powierzchnią wału obrotowego i wewnętrzną powierzchnią panwi, w którym zespół folii zawiera folię ślizgową sąsiadującą z powierzchnią wału obrotowego i co najmniej jedną folię falistą ułożoną pomiędzy folią ślizgową i panwią, a folia falista ma naprzemiennie ułożone fałdy podpierające będące w kontakcie z wewnętrzną powierzchnią panwi i fałdy elastyczne będące w kontakcie z folią ślizgową znamienne tym, że fałda elastyczna (6) folii falistej (4) ma co najmniej jedną wklęsłą powierzchnię łukową (7), wygiętą w stronę panwi (1).

2. Łożysko według zastrz. 1, znamienne tym, że promień krzywizny wklęsłej powierzchni łukowej (7) jest nie większy od promienia krzywizny folii ślizgowej (3).

3. Łożysko według zastrz. 2, znamienne tym, że fałda elastyczna (6) ma jedną wklęsłą powierzchnię łukową (7) o promieniu krzywizny równym promieniowi krzywizny folii ślizgowej (3).

4. Łożysko według zastrz. 2, znamienne tym, że fałda elastyczna (6) ma jedną wklęsłą powierzchnię łukową (7) o promieniu krzywizny mniejszym od promienia krzywizny folii ślizgowej (3).

5. Łożysko według zastrz. 2, znamienne tym, że fałda elastyczna (6) ma co najmniej dwie wklęsłe powierzchnie łukowe (7), każda o promieniu krzywizny mniejszym od promienia krzywizny folii ślizgowej (3).

6. Łożysko według zastrz. 3 albo 4, albo 5, znamienne tym, że wszystkie fałdy elastyczne (6) są jednakowe, a wysokość między ich grzbietami i grzbietami fałd podpierających (5) odpowiada odległości między panwią (1) i folią ślizgową (3).

7. Łożysko według zastrz. 1, znamienne tym, że w co drugiej fałdzie elastycznej (6) wysokość między grzbietami fałd elastycznych (6) i grzbietami fałd podpierających (5) jest mniejsza od odległości między panwią (1) i folią ślizgową (3).