WO2020064799A1 - Foliengaslagervorrichtung zum lagern eines rotors sowie verfahren und verwendung - Google Patents

Foliengaslagervorrichtung zum lagern eines rotors sowie verfahren und verwendung Download PDF

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WO2020064799A1
WO2020064799A1 PCT/EP2019/075806 EP2019075806W WO2020064799A1 WO 2020064799 A1 WO2020064799 A1 WO 2020064799A1 EP 2019075806 W EP2019075806 W EP 2019075806W WO 2020064799 A1 WO2020064799 A1 WO 2020064799A1
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WO
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rotor
recesses
bearing
foil
axial
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PCT/EP2019/075806
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Jürg SCHIFFMANN
Eliot Guenat
Karim Shalash
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Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
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Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/024—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with flexible leaves to create hydrodynamic wedge, e.g. radial foil bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/026—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with helical grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. herringbone grooves

Definitions

  • Foil gas storage device for storing a rotor and method
  • the present invention relates to a device for supporting a rotor or a shaft by means of gas, e.g. for air storage, especially for oil-free storage.
  • the invention relates to a device for supporting a rotor in the radial direction and / or at high rotational speeds.
  • the present invention also relates to the use of radial foil gas bearings.
  • the invention relates to a device and a method according to the preamble of the respective independent claim.
  • foil gas bearings or foil bearings have proven to be useful for mounting a rotor or a shaft, in particular in the radial direction and / or at high rotational speeds.
  • Foil gas bearings are used, for example, in pumps at high speeds of rotation of the respective rotor. Comparatively small friction losses and / or comparatively long lifetimes can be achieved by means of foil gas bearings.
  • position tolerances can also be compensated for.
  • load gas fluctuations in the radial direction transverse to the axis of rotation of the rotor
  • foil gas bearings can be absorbed by means of foil gas bearings, so that
  • Foil gas bearings can also have a damping function.
  • top foil or so-called top foil
  • the top film is caused by the pressure conditions and by movements of the rotor in the radial direction
  • the rotor or the shaft can be mounted in a position-tolerant manner in the radial direction.
  • a pressure field leads within a bearing gap between the rotor and the adjacent top foil to a deformation of the top foil.
  • the type of cushioning provided by the top film also defines the properties of the entire bearing.
  • the top film is stored on a further film (bump film) on a carrier
  • foil gas bearing for example bearing bush
  • the properties of the foil gas bearing are therefore strongly predefined by the configuration of the foils (top foil and bump foil) and by the rotor interacting with the foils.
  • the object is to provide a device for gas storage or air storage of a rotor (or a shaft), with which the rotor can be supported with a high load-bearing capacity, in particular in the radial direction and / or in particular at high rotational speeds.
  • the object is to enable efficient, oil-free mounting of a high-speed rotor, at least in the radial direction, in such a way that a comparatively high radial force can be applied to the rotor and it can also be supported in a position-tolerant manner, in particular also with advantageous side effects with regard to friction
  • a foil gas bearing device for storing a rotor by means of gas, with a rotor-side top foil device for radial
  • the bump film device is preferably set up for a damping deformation of the top film device, in response to a pressure exerted on the bearing level or by the rotor.
  • the foil gas bearing device comprises a plurality of recesses which run obliquely to the axial direction x and obliquely to the circumferential direction a, which are arranged in at least one axial section of the bearing and are designed to build up a pressure in a between the rotor and the top Film device formed radial gap of the storage, in particular also in an unstructured axial section.
  • the arrangement according to the invention can increase the pressure in the warehouse. As a result, the rotor lifts even at a comparatively low speed and becomes contactless with the top film even at a low speed, so that friction can also be reduced, particularly in start-stop applications. This also has a positive effect on the life of the bearing.
  • the arrangement according to the invention provides advantages in particular also in the starting behavior of radial foil bearings.
  • the field of application of the film gas bearings can also be expanded with simple means according to the invention with high system security.
  • a high radial load-bearing capacity can also be achieved.
  • the friction loss of the bearing can be minimized.
  • a combination of the technical features “recesses” and “unstructured axial section, in particular a centrally arranged axial section” enables an improvement the bearing properties.
  • a radial foil bearing with recesses in the form of spiral grooves can be provided for this.
  • a conventional radial foil gas storage usually has two foil parts: the so-called top foil (top foil), and the so-called bump foil (bump foil), the top foil resting on the flexible, damping bump foil, and where the top foil together with the rotor limits or delimits the gas film in the radial direction on both sides.
  • the flexible bump foil can be an (elastic)
  • a technical difficulty is caused by the fact that foil bearings react comparatively sensitively to aerodynamic instabilities.
  • the invention is based on the concept of producing high stability and good damping and load-bearing properties by providing recesses on the top of the top film device and / or on the rotor, in particular recesses in the form of grooves, which recesses are set up to pump gas axially inwards with a relative rotary movement between the rotor and the top film device.
  • the recesses can already act alone in a static arrangement (as static grooves), that is to say based solely on a rotation of the rotor relative to the top film device.
  • the recesses can also be dynamic
  • the Recesses are set up to convey gas into the air gap of the bearing (in particular in the sense of: pumping gas), in particular with the effect of increasing the pressure of the gas film in the air gap, in particular on at least one
  • the recesses or grooves are advantageously arranged in a spiral, at least in sections.
  • the recesses can be designed or arranged as inward (axially inward) pumping grooves.
  • the recesses can in particular begin exactly on the outside of the respective outer edge.
  • the recesses can, in particular, run or be arranged axially inward up to a more centric axial position. For example, the recesses extend to just before half the total axial extent of the bearing surface (almost half the axial length of the bearing or the bearing gap).
  • the recesses, in particular grooves are advantageously arranged in an axially outer angle (on an axial outer edge) of 110 to 175 °, in particular greater than 115 ° or greater than 120 ° or greater than 125 ° with respect to the circumferential direction.
  • the recesses, in particular grooves are advantageously arranged in an axially inner angle (in particular at an axial position adjacent to an unstructured axial section) of 115 to 155 °, in particular greater than 120 ° or greater than 130 ° or greater than 135 ° in relation to the circumferential direction. This delivers high efficiency, in particular an optimal pumping effect.
  • Recesses relative to the circumferential direction may be smaller than an inner angle g at an inner axial position or an inner end of the recesses, in particular with respect to the axial direction. This enables, in particular, expedient alignment of a gas film (specification of a flow path) in the circumferential direction, in particular in an unstructured axial section.
  • the recesses in particular grooves, can be arranged or introduced in an orientation from the inside to the outside, at least partially and / or in sections in the circumferential direction and / or in sections in the axial direction.
  • the recesses, in particular grooves can be arranged in opposite directions or be introduced, at least partially and / or in sections in the circumferential direction and / or in the radial direction in sections.
  • the geometry of the recesses on the top film device or on the rotor can also be easily optimized and adapted to the respective application or the desired pressure conditions or relative speeds or gas densities, in particular to maximize the load-bearing capacity and / or Increase in efficiency (reduction of loss of effectiveness).
  • a first pressure condition or relative speeds or gas densities in particular to maximize the load-bearing capacity and / or Increase in efficiency (reduction of loss of effectiveness).
  • a large number of axial sections can be provided, in particular if the air gap has a comparatively large axial extent. In this way, the heat balance can also be optimized. In other words, the removal of thermal energy in particular can be ensured in a simpler way. Furthermore, the
  • Recesses according to the invention can be produced in a comparatively straightforward manner, in particular in a simple, inexpensive manner
  • the foil gas storage device can be specifically designed to accommodate im
  • the film gas storage device can also be referred to as a film gas radial storage device.
  • the top film device is structured on its upper side by the recesses, in that the recesses are incorporated into a top film of the top film device, corresponding to a static one
  • the rotor is structured on the upper side thereof by the recesses, in that the recesses are worked into the surface of the rotor, in accordance with a dynamic, rotating arrangement of the recesses. This also makes it possible to ensure the advantages according to the invention by means of the rotor or to additionally support the effect.
  • the recesses define one
  • the recesses when the rotor rotates, are designed to convey gas in at least one axial direction, in particular in both opposite axial directions.
  • the delivery in opposite directions, in particular towards at least one unstructured axial section, provides a good effect.
  • the measures according to the invention can be implemented particularly efficiently.
  • the recesses run from axially outside to axially inside to an unstructured axial section of the
  • the recesses run on both sides from axially outside to axially inside to an unstructured axial section of the
  • the recesses are designed to build up a pressure in / in the unstructured axial section of the film gas bearing device.
  • the recesses can preferably be provided in full.
  • the recesses are in two axial
  • the recesses are in two axial
  • Section. This also provides advantageous aerodynamic properties or can promote smooth running and high load-bearing capacity.
  • the recesses form two structured axial sections which have an unstructured one arranged between them
  • the axial section wherein the two axial sections and the unstructured axial section arranged between them are provided over the entire axial length of the rotor and / or the top film device or can also protrude beyond it. This can provide a particularly effective, stable bearing even with little axial installation space. In the case of a single radial bearing point, the axial sections can also protrude beyond the top film device. With very short rotors, especially with a small ratio of axial length to diameter, a radial bearing point can be sufficient. In the case of rotors, the total axial length of which is significantly greater than their diameter, the axial extent of the radial bearing is smaller than the total length, usually two or more radial bearing points being provided.
  • the recesses extend from an outer edge of the top film device and / or of the rotor and extend axially inwards. This also favors a pumping action.
  • the recesses are designed to convey (or pump) gas axially inward when the rotor rotates. This also favors the generation of a comparatively high gas pressure or
  • the recesses are designed as grooves or as grooves.
  • the recesses can also be produced in a comparatively simple manner.
  • Grooves or grooves can also be individually designed in terms of geometry, shape and depth.
  • the recesses have a constant depth, at least over a length section greater than half the length of the
  • the recesses have a continuous run-out area with a continuously decreasing depth at / at the respective inner end.
  • this favors a transfer of gas flows out of the recesses into a gap between two flat surfaces. This can favor the formation of a stable gas film.
  • Advantageous orientations of the recesses are described in more detail below.
  • the recesses run at least in sections in the axial direction. This enables efficient inward pumping.
  • the recesses are curved at least in sections. According to one embodiment, the
  • the respective recess runs at least in sections in a straight line without curvature (radius of curvature zero), in particular axially on the outside. This also favors the feeding of gas, especially into
  • an outer angle on an axial outer edge of the recesses is greater than 125 ° or greater than 130 °, in particular with respect to the circumferential direction.
  • an inner angle at an inner edge or at an axially inner end is
  • the recesses extend from one / the outer edge of the top film device or the rotor at least to 1/3 of the available axial bearing surface. This also enables one To generate a stabilizing effect based on fluid dynamics phenomena, especially due to varying cross-sectional profiles in individual axial sections.
  • the axial length of the recesses can also in
  • the recesses extend from a respective outer edge at least to 1/3 of the axial length of the top foil device or of the rotor. This also enables an effective pumping in of gas in connection with the formation of a gas film axially further inside. Depending on the desired interaction between the top foil device and the rotor, a more or less wide gas film (in particular without interaction with recesses) may be desired. For this purpose, an unstructured axial section in size and
  • Position can be adapted to the respective application.
  • the recesses extend from an outer edge of the top film device or of the rotor to a maximum of 2/5 of the axial length of the top film device or of the rotor. This leaves space axially on the inside for the formation of a gas film independently of recesses, in particular if the gas film is to be as little turbulent as possible or should be disturbed as little as possible by recesses.
  • the recesses of an axial section all extend from an axial outer edge to the same
  • Axial position to an unstructured axial section This can make it possible to exert a very targeted influence on the gas transport inward axially, and it is also possible to exert an influence on the gas distribution, in particular depending on the design or size of an unstructured axial section arranged axially more centrally. Last but not least, friction can be minimized.
  • the foil gas bearing device is set up for oil-free radial bearing of the rotor exclusively by means of gas, in particular by means of air.
  • the storage can be further simplified or optimized.
  • a wide range of applications can be opened up.
  • the top film device is flexible.
  • the top film device can be provided from a flexible material.
  • the storage properties can then also be determined by the material properties and / or by the manner in which the bump film device is arranged. In this way, a damping function can also be fulfilled by means of the top film device, in particular depending on the manner in which the top film device is supported by the bump film device.
  • the recesses in the top film device are arranged statically or can be arranged statically relative to the rotor.
  • the relative rotary movement is then determined exclusively by the manner in which the rotor rotates. Last but not least, this also makes it possible to provide a simple, robust, low-maintenance bearing arrangement.
  • Foil gas storage device set up for storing a rotor by means of gas, with a rotor-side top foil device for radial mounting of the rotor in a bearing sleeve, and with a bump foil device supporting the top foil device in the bearing sleeve in the radial direction on a carrier, the
  • Foil gas storage device comprises a plurality of obliquely extending to the axial direction x and obliquely to the circumferential direction a, which in
  • At least one axial section of the bearing are arranged and set up to build up a pressure in a radial gap of the bearing formed between the rotor and the top film device and also in an unstructured axial section, the top film device being structured on the upper side by the recesses or the rotor is structured on its upper side by the recesses, the recesses being one
  • the flow path axially inward which predefined flow path ends at the unstructured axial section, the recesses running on both sides from axially outside to axially inward to the unstructured axial section and ending there at an axial distance from one another, the recesses being provided in full, the recesses being grooves or are designed as grooves, the recesses being arranged in at least two axial sections are and are oriented in opposite directions, the recesses running at least in sections spirally, and the foil gas bearing device being designed for oil-free radial bearing of the rotor exclusively by means of gas, in particular by means of air or also by means of gaseous refrigerant.
  • Foil gas storage device in particular one previously described
  • Foil gas storage device for radial storage of a rotor oil-free exclusively by means of gas, a top film device of the film gas storage device being arranged relative to the rotor and relative to the direction of rotation of the rotor such that or is arranged on the top of the top film device and / or on the top of the rotor recesses made therein extend obliquely to the axial direction x and obliquely to the circumferential direction a and are arranged in at least one axial section of the bearing and are set up to build up a pressure in a radial gap of the bearing formed between the rotor and the top film device and in particular also in an unstructured axial section, in particular use of the foil gas storage device in a heat pump or in a device with a heat pump.
  • a foil gas storage device in particular a previously described foil gas storage device, produced by structuring the top foil device and / or the rotor on the respective top side by a plurality of recesses running obliquely to the axial direction x and obliquely to the circumferential direction a, which are arranged in at least one axial section of the bearing such that the
  • Foil gas bearing device is set up to build up a pressure in a radial gap of the bearing formed between the rotor and the top foil device and in particular also in an unstructured axial section. This results in the aforementioned advantages.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for providing a foil gas storage device, in particular one described above
  • Foil gas storage device for storing a rotor by means of gas, comprising the steps of: providing a bump foil device which can be supported on a carrier in a bearing bush for supporting a top foil device in the radial direction; Arranging and fastening the top film device on the bump film device for radial mounting of the rotor; wherein the top foil device is arranged in such a way that a plurality of recesses of the foil gas bearing device, which run obliquely to the axial direction x and obliquely to the circumferential direction a, which are provided on the top of the top foil device and / or on the rotor, in at least one axial section of the bearing are arranged and set up to build up a pressure in a radial gap of the bearing formed between the rotor and the top film device, in particular also in an unstructured axial section.
  • the method also includes structuring the top of the top film device (or the top film) and / or the rotor by introducing the recesses. This allows the properties of the top film device (or the top film) and / or the rotor by introducing the recesses. This allows the properties of the top film device (or the top film) and / or the rotor by introducing the recesses.
  • Foil gas storage device can be adapted even more specifically to an application.
  • a radial foil gas bearing device with recesses in the form of spiral grooves can be provided, in particular spiral grooves arranged in opposite directions on both sides.
  • FIG. 1 and 2 each show a perspective view of a rotor (shaft) arranged axially in alignment in a perspective view to the side and from the front for arrangement and radial mounting in a bearing bush
  • Foil gas storage device according to one of two exemplary embodiments.
  • FIGURES 1 shows a film gas bearing device 10 in which a rotor 12 (here: shaft) is mounted in the radial direction r.
  • a gap or air gap 13 is formed between the rotor 12 and a top foil device 14, which gap is filled with gas G, in particular ambient gas or ambient air.
  • the top film device 14 is supported on a bump film device 15 (so-called bump foil; or compliant foil) and can thereby also be damped in a certain sense, and the bump film device 15 is supported on a carrier 16 in a bearing bush 1.
  • bump film device 15 so-called bump foil; or compliant foil
  • the rotor 12 rotates relative to the top film device 14.
  • the direction of rotation a of the rotor or, correspondingly, the circumferential direction or a corresponding angle of rotation is indicated by the dashed line arrow.
  • the axial direction is indicated by the arrow x (viewed counterclockwise in the x direction), and the radial direction is indicated by the arrow r.
  • Arrangement can be influenced on these pressure conditions, as explained in more detail below.
  • Recesses 17 are provided on the top 12a of the rotor 12, in particular in the form of grooves, the recesses 17 being machined into the material of the rotor.
  • the recesses 17 are arranged in two axial sections 17.4 and 17.5 and run in opposite directions in such a way that the inner ends 17.1 of the recesses open into an unstructured axial section 17.6, in particular for pumping gas / air into this unstructured axial section 17.6, ie for setting the pressure conditions in particular also in an area centrally axially centric with respect to the entire axial bearing section 17.3, which is the radial
  • the length ratios of the individual axial sections are indicated by the reference numerals x1, x2, x3 and x4, where xO in each case marks an axial outer edge (starting point) of the respective recess.
  • This axial outer edge can also be the outer edge 12.3, 14.3 of the rotor or the top film device.
  • x1 and x4 are at least approximately the same size.
  • the unstructured section 17.6 is at least approximately as large as x1 and / or as x4. Especially with only one bearing point, x3 (absolute axial axial
  • Extent of the recesses must be at least approximately as large as the absolute length of the rotor.
  • the outer end edges (axial outer edges) xO of the recesses coincide with the axial start or end of the rotor.
  • x3 can also be greater than the axial extent of the top film device. With elongated rotors and several bearings, x3 is significantly smaller than the absolute rotor length.
  • the total axial length of the respective structured radial bearing can usually be selected to be somewhat larger than the absolute length of the top foil device, in particular if the recesses (grooves) are arranged on the rotor.
  • the structured areas then protrude beyond the ends on the left and right of the fixed bushing.
  • an outer angle ⁇ or inner angle g of the recesses is also indicated with respect to the circumferential direction.
  • the angles are at least approximately the same size (for example in the range of 135 °).
  • the inner angle is larger, i.e. the recess extends further inward at an acute angle to the circumferential direction.
  • FIG. 2 A further exemplary embodiment is described in FIG. 2.
  • the recesses 17 are integrated in the top film device 14, namely in a top film 14.2 on the top 14a.
  • the radially outward-facing underside 14b can remain unstructured.
  • the top foil device 14 defines with its top 14a the position of the radial bearing (in the sense of a bearing plane or cylindrical
  • an advantageous bearing characteristic can be set by moving from the outside axially to the inside on both sides a pump effect is generated, with the effect of a pressure build-up, in particular in the at least approximately axially centrally arranged unstructured axial section 17.6.
  • this provides high stability, on the other hand, a very good-natured, (position) tolerant bearing characteristic.
  • the top foil device 14 and / or the rotor thus has a multiplicity of individual recesses 17, in particular in each case in the form of grooves, the recesses extending over at least one axial section 17.4, 17.5 which, depending on the requirements, can be significantly smaller than the absolute axial length of the rotor or the bearing section 17.3.
  • the recesses run at least in sections in a spiral and are provided over their entire circumference, be it on / in the rotor or in the surface of the top film device.
  • the recesses 17 can be used to pump gas or air axially inwards, namely along a flow path defined by the recesses (indicated by a dotted line in FIG. 1), in particular to adjust the characteristics of a gas film formed between the rotor 12 and the top film device 14 to be able to, in particular for regulating the flow and pressure conditions with relative rotation of the rotor relative to a statically arranged top
  • G gas in particular ambient gas or gaseous refrigerant

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Abstract

Bei Foliengaslagern für Rotoren besteht Interesse an hoher Tragfähigkeit und robuster Lagerung, insbesondere auch bei hohen Drehzahlen. Stabilität und Lagetoleranz in radialer Richtung sind weitere wichtige Anforderungen. Bereitgestellt wird eine Foliengaslagervorrichtung (10) zum Lagern eines Rotors (12) mittels Gas (G), mit einer rotorseitigen Top-Folieneinrichtung (14) und mit einer die Top-Folieneinrichtung in einer Lagerbuchse abstützenden Bump-Folieneinrichtung (15), wobei die Foliengaslagervorrichtung eine Mehrzahl von schräg zur axialen Richtung (x) und schräg zur Umfangsrichtung (α) verlaufende Ausnehmungen (17) umfasst, die in wenigstens einem axialen Abschnitt (17.3, 17.4, 17.5) der Lagerung angeordnet sind und eingerichtet sind zum Aufbauen eines Drucks in einem zwischen dem Rotor und der Top-Folieneinrichtung gebildeten radialen Spalt (13) der Lagerung, insbesondere auch in einem unstrukturierten Axialabschnitt (17.6). Hierdurch kann ein robustes und tolerantes Lager mit hoher Tragfähigkeit in radialer Richtung und auch für hohe Drehzahlen bereitgestellt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren und eine Verwendung für eine derartige Foliengaslagervorrichtung.

Description

Foliengaslagervorrichtung zum Lagern eines Rotors sowie Verfahren und
Verwendung
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lagern eines Rotors bzw. einer Welle mittels Gas, z.B. zur Luftlagerung, insbesondere zur ölfreien Lagerung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Lagern eines Rotors in radialer Richtung und/oder bei hohen Drehgeschwindigkeiten. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung von radialen Foliengaslagern.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Zum Lagern eines Rotors bzw. einer Welle insbesondere in radialer Richtung und/oder bei hohen Drehgeschwindigkeiten haben sich so genannte Foliengaslager bzw. Folienlager als zweckdienlich erwiesen. Foliengaslager werden beispielsweise bei Pumpen bei hohen Drehgeschwindigkeiten des jeweiligen Rotors eingesetzt. Mittels Foliengaslagern können vergleichsweise kleine Reibungsverluste und/oder vergleichsweise hohe Lebensdauern realisiert werden. Insbesondere bei einer Lagerung in radialer Richtung können auch Lagetoleranzen ausgeglichen werden. Mittels Foliengaslagern können insbesondere auch Lastschwankungen in radialer Richtung (quer zur Drehachse des Rotors) aufgefangen werden, so dass von
Foliengaslagern auch eine dämpfende Funktion übernommen werden kann.
Herkömmliche Foliengaslager bestehen aus Folienlagen mit weitgehend flächigen, planen Oberflächen. Eine insbesondere statisch relativ zum Rotor angeordnete Fläche (Top-Folie bzw. so genannte Top Foil) begrenzt einen Luftspalt und ist elastisch verformbar und gibt einem im Luftspalt insbesondere in Abhängigkeit von einer Rotationsgeschwindigkeit generiertem Druck nach. Die Top-Folie wird durch die Druckverhältnisse und durch Bewegungen des Rotors in radialer Richtung
deformiert. Hierdurch kann der Rotor bzw. die Welle in radialer Richtung lagetolerant gelagert werden. Insbesondere führt ein Druckfeld innerhalb eines Lagerspaltes zwischen dem Rotor und der angrenzenden Top-Folie zu einer Verformung der Top- Folie. Die Art und Weise der Dämpfung durch die Top-Folie definiert dabei auch die Eigenschaften des gesamten Lagers. Die Top-Folie ist auf einer weiteren Folie (Bump-Folie bzw. so genannte Bump Foil) gelagert, die auf einem Träger
(beispielsweise Lagerbüchse) abgestützt ist. Die Eigenschaften des Foliengaslagers, insbesondere auch die Tragfähigkeit in radialer Richtung, werden daher stark durch die Ausgestaltung der Folien (Top-Folie und Bump-Folie) und durch das Interagieren des Rotors mit den Folien vordefiniert. Bei der Auslegung und Optimierung von Foliengaslagern besteht daher Interesse daran, die Effekte der Folien auf den Rotor und auf die Ausbildung der Druckverhältnisse insbesondere auch in radialer Richtung möglichst exakt beeinflussen und optimieren zu können.
Die Patentschrift EP 2 375 089 B1 beschreibt ein dynamisches Foliengaslager mit bahnartigen Folien mit Halteflächen und Verbindungsflächen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht Interesse an einer Verbesserung der technischen Möglichkeiten und Merkmale von Folienlagern, insbesondere hinsichtlich der Anforderungen bei radialer Lagerung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe ist, eine Vorrichtung zur Gaslagerung bzw. Luftlagerung eines Rotors (bzw. einer Welle) bereitzustellen, womit der Rotor insbesondere in radialer Richtung und/oder insbesondere bei hohen Drehgeschwindigkeiten mit hoher Tragfähigkeit gelagert werden kann. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, eine effiziente ölfreie Lagerung eines hochdrehenden Rotors zumindest in radialer Richtung derart zu ermöglichen, dass der Rotor mit einer vergleichsweise hohen radialen Kraft beaufschlagt werden kann und dabei auch lagetolerant gelagert werden kann, insbesondere auch bei vorteilhaften Nebeneffekten hinsichtlich Reibung bzw.
Wärmeentwicklung und hinsichtlich Stabilität.
Diese Aufgabe wird durch eine Foliengaslagervorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem jeweiligen nebengeordneten Verfahrensanspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den jeweiligen
Unteransprüchen erläutert. Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern dies nicht explizit verneint ist.
Bereitgestellt wird eine Foliengaslagervorrichtung eingerichtet zum Lagern eines Rotors mittels Gas, mit einer rotorseitigen Top-Folieneinrichtung zur radialen
Lagerung des Rotors in einer Lagerbüchse, und mit einer die Top-Folieneinrichtung in der Lagerbüchse in radialer Richtung auf einem Träger abstützenden Bump- Folieneinrichtung. Die Bump-Folieneinrichtung ist bevorzugt eingerichtet für eine dämpfende Deformation der Top-Folieneinrichtung, in Reaktion auf einen auf die Lagerebene bzw. vom Rotor ausgeübten Druck.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Foliengaslagervorrichtung eine Mehrzahl von schräg zur axialen Richtung x und schräg zur Umfangsrichtung a verlaufende Ausnehmungen umfasst, die in wenigstens einem axialen Abschnitt der Lagerung angeordnet sind und eingerichtet sind zum Aufbauen eines Drucks in einem zwischen dem Rotor und der Top-Folieneinrichtung gebildeten radialen Spalt der Lagerung, insbesondere auch in einem unstrukturierten Axialabschnitt. Dies liefert insbesondere auch bei hohen Drehzahlen eine robuste, lagetolerante, stabile Lagerung, auch bei hohen Lasten.
Es hat sich gezeigt, dass die Ausnehmungen insbesondere in der
erfindungsgemäßen Anordnung den Druck im Lager erhöhen können. Der Rotor hebt dadurch bereits bei einer vergleichsweise geringen Drehzahl und wird bereits bei einer geringen Drehzahl kontaktlos zur Top-Folie, so dass auch eine Reibung reduziert werden kann, insbesondere bei Start-Stopp-Anwendungen. Dies wirkt sich auch positiv auf die Lebensdauer des Lagers aus. Die erfindungsgemäße Anordnung liefert Vorteile insbesondere auch beim Anfahr-Verhalten von radialen Folienlagern.
Im Gegensatz zu bisher erprobten Technologien, insbesondere im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Folienlagern, kann erfindungsgemäß mit einfachen Mitteln auch eine Erweiterung des Einsatzgebietes der Foliengaslager bei hoher Systemsicherheit erzielt werden. Dabei kann auch eine hohe radiale Tragfähigkeit realisiert werden. Ferner kann der Reibungsverlust des Lagers minimiert werden. Insbesondere eine Kombination der technischen Merkmale„Ausnehmungen“ und„unstrukturierter axial insbesondere zentrisch angeordneter Axialabschnitt“ ermöglicht eine Verbesserung der Lager-Eigenschaften. Insbesondere kann dafür ein radiales Folienlager mit Ausnehmungen in Ausgestaltung als Spiralnuten bereitgestellt werden.
Üblicherweise weist ein herkömmliches radiales Foliengaslager zwei Folien-Teile auf: die so genannte Top Foil (Top-Folie), und die so genannte Bump Foil (Bump-Folie), wobei die Top Foil auf der flexiblen, dämpfenden Bump Foil aufliegt, und wobei die Top Foil zusammen mit dem Rotor den Gasfilm in radialer Richtung beidseitig begrenzt bzw. abgrenzt. Die flexible Bump Foil kann dabei eine (elastische)
Deformation der Top Foil ermöglichen und die Art und Weise einer Dämpfung vordefinieren, insbesondere auch bei Druckbeaufschlagung oder Druckeinwirkung (Druckfeld des Gasfilms) bei hohen Drehgeschwindigkeiten. Dadurch kann auch eine vergleichsweise große Lagetoleranz ermöglicht werden (relativ hohe Auslenkung der Welle, ohne dass mechanischer Kontakt riskiert wird). Dies hat auch Vorteile hinsichtlich Ausrichtungsfehlern, Fertigungstoleranzen oder thermischer Effekte (Wärmedehnung).
Eine technische Schwierigkeit wird durch die Tatsache begründet, dass Folienlager vergleichsweise sensibel auf aerodynamische Instabilitäten reagieren. Eine
dämpfende Wirkung, die im Zusammenhang mit Reibkräften zwischen Top-Folie und Rotor hervorgerufen werden kann, liefert allein für sich erfahrungsgemäß noch keine ausreichend effektive Maßnahme, um diese aerodynamische Instabilität besser in den Griff zu bekommen. Es besteht daher weiterer Optimierungsbedarf.
Davon ausgehend beruht die Erfindung auf dem Konzept, eine hohe Stabilität und gute Dämpfungs- und Tragfähigkeits-Eigenschaften hervorzu rufen, indem auf der Oberseite der Top-Folieneinrichtung und/oder auf dem Rotor Ausnehmungen vorgesehen werden, insbesondere Ausnehmungen in Form von Nuten, welche Ausnehmungen eingerichtet sind, bei relativer Drehbewegung zwischen Rotor und Top-Folieneinrichtung Gas nach axial innen zu pumpen.
Die Ausnehmungen können bereits allein in statischer Anordnung (als statische Nuten) wirken, also allein basierend auf einer Rotation des Rotors relativ zur Top- Folieneinrichtung. Die Ausnehmungen können jedoch auch in dynamischer
Anordnung wirken, also dann, wenn sie zusammen mit dem Rotor rotiert werden. Die Ausnehmungen sind eingerichtet, Gas in den Luftspalt des Lagers zu befördern (insbesondere im Sinne von: Gas pumpen), insbesondere mit dem Effekt, den Druck des Gasfilms im Luftspalt zu steigern, insbesondere an wenigstens einer
vordefinierbaren Axialposition.
Die Ausnehmungen bzw. Nuten sind vorteilhafter weise spiralförmig angeordnet, zumindest abschnittsweise. Die Ausnehmungen können als einwärts (axial nach innen) pumpende Nuten ausgebildet bzw. angeordnet sein. Die Ausnehmungen können insbesondere exakt außen an der jeweiligen Außenkante beginnen. Die Ausnehmungen können insbesondere nach axial innen bis hin zu einer zentrischeren Axialposition verlaufen bzw. angeordnet sein. Beispielsweise erstrecken sich die Ausnehmungen bis kurz vor die Hälfte der gesamten axialen Erstreckung der Lagerungsfläche (nahezu halbe axiale Länge des Lagers bzw. des Lagerspaltes).
Die Ausnehmungen, insbesondere Nuten sind vorteilhafter weise in einem axial äußeren Winkel (an einer axialen Außenkante) von 110 bis 175° angeordnet, insbesondere größer 115° oder größer 120° oder größer 125° in Bezug auf die Umfangsrichtung. Die Ausnehmungen, insbesondere Nuten sind vorteilhafter weise in einem axial inneren Winkel (insbesondere an einer Axialposition angrenzend zu einem unstrukturierten Axialabschnitt) von 115 bis 155° angeordnet, insbesondere größer 120° oder größer 130° oder größer 135° in Bezug auf die Umfangsrichtung. Dies liefert jeweils hohe Effizienz, insbesondere eine optimale Pumpwirkung.
Dabei kann ein äußerer Winkel ß an einer/der axialen Außenkante der
Ausnehmungen relativ zur Umfangsrichtung kleiner sein als ein innerer Winkel g an einer inneren Axialposition bzw. einem inneren Ende der Ausnehmungen, insbesondere in Bezug auf die axiale Richtung. Dies ermöglicht insbesondere ein zweckdienliches Ausrichten eines Gasfilms (Vorgabe eines Strömungspfades) in Umfangsrichtung, insbesondere in einem unstrukturierten Axialabschnitt.
Die Ausnehmungen, insbesondere Nuten können in einer Ausrichtung von innen gegen außen angeordnet bzw. eingebracht sein, zumindest teilweise und/oder in Umfangsrichtung abschnittsweise und/oder in axialer Richtung abschnittsweise. Die Ausnehmungen, insbesondere Nuten können gegenläufig angeordnet bzw. eingebracht sein, zumindest teilweise und/oder in Umfangsrichtung abschnittsweise und/oder radialer Richtung abschnittsweise.
Dank der erfindungsgemäßen Konfiguration kann beispielsweise auch die Geometrie der Ausnehmungen auf der Top-Folieneinrichtung bzw. auf dem Rotor auf einfache Weise optimiert und an den jeweiligen Anwendungsfall oder die gewünschten Druckverhältnisse oder Relativgeschwindigkeiten oder Gasdichten adaptiert werden, insbesondere zur Maximierung der Tragfähigkeit und/oder zur Steigerung der Effizienz (Verminderung von Wirkungsverlusten). Beispielsweise können eine
Vielzahl von Axialabschnitten vorgesehen sein, insbesondere bei vergleichsweise großer axialer Erstreckung des Luftspaltes. Hierdurch kann auch der Wärmehaushalt optimiert werden. Anders ausgedrückt: Insbesondere die Abfuhr von Wärmeenergie kann auf einfachere Weise sichergestellt werden. Ferner können die
erfindungsgemäßen Ausnehmungen auf vergleichsweise unkomplizierte Weise hergestellt werden, insbesondere in einem einfachen, kostengünstigen
Fertigungsschritt.
Die erfindungsgemäßen Ausnehmungen, insbesondere in Ausgestaltung als
Spiralnuten, in einer Anordnung auf einer statisch angeordneten, flexibel gelagerten Oberfläche eines Gaslagers und/oder in einer dynamisch rotierenden Anordnung auf der Oberfläche des Rotors (insbesondere integral im Material des Rotors
vorgesehen), liefern insbesondere in Kombination mit wenigstens einem
unstrukturierten Axialabschnitt eine spürbare Verbesserung hinsichtlich Tragfähigkeit und Lauf-Eigenschaften. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung wurde bisher im Stand der Technik eine davon abweichende Anordnung zugrunde gelegt, nämlich es wurde eine im Wesentlichen ebene Oberseite der Top-Folie vorgesehen, oder eine Strukturierung irgendwelcher Oberflächen konnte keine ausreichenden
zufriedenstellenden Verbesserungen der Lagercharakteristik sicherstellen.
Die Foliengaslagervorrichtung kann dabei speziell zur Aufnahme von im
Wesentlichen radial ausgerichteten Kräften eingerichtet sein. Für diesen Fall kann die Foliengaslagervorrichtung auch als Foliengasradiallagervorrichtung bezeichnet werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Top-Folieneinrichtung auf deren Oberseite durch die Ausnehmungen strukturiert, indem die Ausnehmungen in eine Top-Folie der Top-Folieneinrichtung eingearbeitet sind, entsprechend einer statischen
Anordnung der Ausnehmungen. Dies ermöglicht auch, die erfindungsgemäßen Vorteile unabhängig von einer Ausgestaltung des Rotors sicherzustellen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Rotor auf dessen Oberseite durch die Ausnehmungen strukturiert, indem die Ausnehmungen in die Oberfläche des Rotors eingearbeitet sind, entsprechend einer dynamischen, rotierenden Anordnung der Ausnehmungen. Dies ermöglicht auch, die erfindungsgemäßen Vorteile mittels des Rotors sicherzustellen oder ergänzend zusätzlich im Effekt zu unterstützen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel definieren die Ausnehmungen einen
Strömungspfad nach axial innen, welcher vordefinierte Strömungspfad an einem unstrukturierten Axialabschnitt endet, in welchem sich ein Gasfilm ohne vorgegebene Struktur ausbilden kann. Dies ermöglicht einerseits eine gezielte Einflussnahme auf eine Pumpwirkung, andererseits bleibt die Möglichkeit, dass sich ein Gasteppich je nach Betriebszustand der Lagerung frei ausbilden kann, insbesondere auch bei minimierter Reibung. Dies kann sich auch vorteilhaft auf die Tragfähigkeit auswirken.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen bei Rotation des Rotors eingerichtet zum Fördern von Gas in wenigstens eine axiale Richtung, insbesondere in beide entgegengesetzte axiale Richtungen. Die Förderung in entgegengesetzten Richtungen, insbesondere hin zu wenigstens einem unstrukturierten Axialabschnitt, liefert einen guten Effekt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen können dabei besonders effizient umgesetzt werden.
Im Folgenden werden vorteilhafte (insbesondere geometrische) Ausgestaltungen der Ausnehmungen näher beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die Ausnehmungen von axial außen nach axial innen zu einem unstrukturierten Axialabschnitt der
Foliengaslagervorrichtung und enden dort. Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die Ausnehmungen beidseitig von axial außen nach axial innen zu einem unstrukturierten Axialabschnitt der
Foliengaslagervorrichtung und enden dort in einem axialen Abstand zueinander. Diese Anordnung hat sich jeweils als besonders effektiv erwiesen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen dabei eingerichtet zum Aufbauen eines Drucks in einem/im unstrukturierten Axialabschnitt der Foliengaslagervorrichtung. Die Ausnehmungen können dabei bevorzugt vollumfänglich vorgesehen sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen in zwei axialen
Abschnitten angeordnet und gegenläufig ausgerichtet, insbesondere jeweils mit spiralförmigem Verlauf, insbesondere mit betragsmäßig zumindest annähernd demselben Winkel relativ zur axialen Richtung. Es hat sich gezeigt, dass die gegenläufige Ausrichtung der Ausnehmungen auch bei einer Top-Folie einen vorteilhaften Effekt hinsichtlich viskoser Pumpwirkung zur Druckerhöhung im Spalt zwischen Top-Folie und Rotor liefern kann. Dies wirkt sich auch positiv auf die Stabilität der Lagerung in radialer Richtung aus.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen in zwei axialen
Abschnitten angeordnet und münden in jedem der Abschnitte in einem/im
dazwischen angeordneten unstrukturierten Axialabschnitt. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen in zwei axialen Abschnitten
angeordnet, die axial zumindest annähernd gleich lang sind, und die Ausnehmungen münden in einem/im dazwischen angeordneten unstrukturierten Axialabschnitt, welcher axial zumindest annähernd so lang ist wie ein einzelner strukturierter
Abschnitt. Dies liefert jeweils auch vorteilhafte aerodynamische Eigenschaften bzw. kann gute Laufruhe und hohe Tragfähigkeit begünstigen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel bilden die Ausnehmungen zwei strukturierte axiale Abschnitte, die einen dazwischen angeordneten unstrukturierten
Axialabschnitt begrenzen, wobei die beiden axialen Abschnitte und der dazwischen angeordnete unstrukturierte Axialabschnitt über die gesamte axiale Länge des Rotors und/oder der Top-Folieneinrichtung vorgesehen sind oder auch darüber hinaus ragen können. Dies kann auch bei wenig axialem Bauraum ein besonders effektives, tragfähiges Lager bereitstellen. Bei einer einzelnen Radiallagerstelle können die axialen Abschnitte auch über die Top-Folieneinrichtung hinaus ragen. Bei sehr kurzen Rotoren, insbesondere bei kleinem Verhältnis von axialer Länge zu Durchmesser, kann eine Radiallagerstelle bereits ausreichen. Bei Rotoren, deren axiale Gesamtlänge deutlich größer ist als deren Durchmesser, ist die axiale Erstreckung des Radiallagers kleiner als die Gesamtlänge, wobei üblicherweise zwei oder mehr Radiallagerstellen vorgesehen sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel gehen die Ausnehmungen von einer Außenkante der Top-Folieneinrichtung und/oder des Rotors ab und verlaufen nach axial innen. Dies begünstigt auch eine Pumpwirkung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen bei Rotation des Rotors eingerichtet zum Fördern (bzw. zum Pumpen) von Gas axial nach innen. Dies begünstigt auch das Erzeugen eines vergleichsweise hohen Gasdrucks oder
Gasdurchflusses.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen als Nuten oder als Rillen ausgestaltet. Die Ausnehmungen können dadurch auch auf vergleichsweise einfache Art und Weise hergestellt werden. Nuten oder Rillen lassen sich dabei auch individuell in Geometrie, Verlauf und Tiefe ausgestalten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Ausnehmungen eine konstante Tiefe auf, zumindest über einen Längenabschnitt größer der halben Länge der
Ausnehmungen, insbesondere bis zu einem axial innen liegenden Ende der
Ausnehmungen oder bis kurz davor. Dies ermöglicht auch weitgehend konstante Strömungsverhältnisse innerhalb der jeweiligen Ausnehmung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Ausnehmungen an einem/am jeweiligen inneren Ende einen stetigen Auslaufbereich mit stetig abnehmender Tiefe auf. Dies begünstigt insbesondere auch eine Überleitung von Gasströmungen aus den Ausnehmungen heraus in einen Spalt zwischen zwei ebenen Oberflächen. Dies kann das Ausbilden eines stabilen Gasfilms begünstigen. Im Folgenden werden vorteilhafte Ausrichtungen der Ausnehmungen näher beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die Ausnehmungen zumindest abschnittsweise in axialer Richtung. Dies ermöglicht ein effizientes Pumpen nach axial innen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die Ausnehmungen zumindest abschnittsweise gekrümmt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die
Ausnehmungen zumindest abschnittsweise spiralförmig. Dies liefert jeweils auch Vorteile hinsichtlich Reibung, Impulserhaltung und möglichst homogener Ausbildung der Druckverhältnisse.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verläuft die jeweilige Ausnehmung zumindest abschnittsweise geradlinig ohne Krümmung (Krümmungsradius Null), insbesondere axial außen. Dies begünstigt auch das Einspeisen von Gas, insbesondere in
Abhängigkeit einer Drehzahl oder einer Ausgestaltung des Rotors oder eines
Abstandes zwischen der Top- Folieneinrichtung und dem Rotor.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt ein äußerer Winkel an einer axialen Außenkante der Ausnehmungen größer 125° oder größer 130°, insbesondere in Bezug auf die Umfangsrichtung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt ein innerer Winkel an einer Innenkante bzw. an einem axial inneren Ende der
Ausnehmungen größer 130° oder größer 135°, insbesondere in Bezug auf die Umfangsrichtung. Dies liefert jeweils auch einen guten Effekt hinsichtlich Stabilität und Tragfähigkeit und Laufruhe.
Im Folgenden werden vorteilhafte Anordnungen der Ausnehmungen näher beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von einer/der Außenkante der Top-Folieneinrichtung bzw. des Rotors mindestens bis 1/3 der zur Verfügung stehenden axialen Lagerfläche. Dies ermöglicht auch, einen stabilisierenden Effekt basierend auf strömungstechnischen Phänomenen zu erzeugen, insbesondere aufgrund variierender Querschnittsprofile in einzelnen Axialabschnitten. Die axiale Länge der Ausnehmungen kann dabei auch in
Abhängigkeit der Ausgestaltung des Rotors gewählt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von einer jeweiligen Außenkante mindestens bis auf 1/3 der axialen Länge der Top- Folieneinrichtung bzw. des Rotors. Dies ermöglicht auch ein effektives Einpumpen von Gas in Verbindung mit dem Ausbilden eines Gasfilms axial weiter innen. Je nach gewünschter Interaktion zwischen Top-Folieneinrichtung und Rotor kann ein mehr oder weniger breiter Gasfilm (insbesondere ohne Interaktion mit Ausnehmungen) gewünscht sein. Hierzu kann ein unstrukturierter Axialabschnitt in Größe und
Position auf den jeweiligen Anwendungsfall adaptiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen von einer Außenkante der Top-Folieneinrichtung oder des Rotors maximal bis auf 2/5 der axialen Länge der Top-Folieneinrichtung bzw. des Rotors. Dies lässt axial innen Raum für eine Ausbildung eines Gasfilms unabhängig von Ausnehmungen, insbesondere wenn der Gasfilm möglichst wenig turbulent sein soll oder möglichst wenig durch Ausnehmungen gestört werden soll.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Ausnehmungen eines Axialabschnittes von einer axialen Außenkante allesamt bis zu derselben
Axialposition zu einem unstrukturierten Axialabschnitt. Dies kann eine sehr gezielte Einflussnahme auf den Gastransport nach axial innen ermöglichen, wobei auch eine Einflussnahme auf die Gasverteilung erleichtert werden kann, insbesondere in Abhängigkeit der Ausgestaltung oder Größe eines unstrukturierten axial zentrischer angeordneten Axialabschnittes. Nicht zuletzt kann auch die Reibung minimiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Foliengaslagervorrichtung eingerichtet zum ölfreien radialen Lagern des Rotors ausschließlich mittels Gas, insbesondere mittels Luft. Hierdurch kann die Lagerung weiter vereinfacht bzw. optimiert werden. Ferner kann ein breites Anwendungsgebiet erschlossen werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Top-Folieneinrichtung flexibel. Die Top- Folieneinrichtung kann aus einem flexiblen Material bereitgestellt werden. Die Lager- Eigenschaften können dann auch durch die Materialeigenschaften und/oder durch die Art und Weise der Anordnung der Bump-Folieneinrichtung mitbestimmt werden. Hierdurch kann mittels der Top-Folieneinrichtung auch eine Dämpfungsfunktion erfüllt werden, insbesondere in Abhängigkeit der Art und Weise der Abstützung der Top-Folieneinrichtung durch die Bump-Folieneinrichtung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen der Top- Folieneinrichtung statisch angeordnet bzw. statisch anordenbar relativ zum Rotor. Die relative Drehbewegung wird dann ausschließlich durch die Art und Weise der Rotation des Rotors vorgegeben. Hierdurch kann nicht zuletzt auch eine einfache, robuste, wartungsarme Lageranordnung bereitgestellt werden.
Die zuvor genannte Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch eine
Foliengaslagervorrichtung eingerichtet zum Lagern eines Rotors mittels Gas, mit einer rotorseitigen Top-Folieneinrichtung zur radialen Lagerung des Rotors in einer Lagerbüchse, und mit einer die Top-Folieneinrichtung in der Lagerbüchse in radialer Richtung auf einem Träger abstützenden Bump-Folieneinrichtung, wobei die
Foliengaslagervorrichtung eine Mehrzahl von schräg zur axialen Richtung x und schräg zur Umfangsrichtung a verlaufende Ausnehmungen umfasst, die in
wenigstens einem axialen Abschnitt der Lagerung angeordnet sind und eingerichtet sind zum Aufbauen eines Drucks in einem zwischen dem Rotor und der Top- Folieneinrichtung gebildeten radialen Spalt der Lagerung und auch in einem unstrukturierten Axialabschnitt, wobei die Top-Folieneinrichtung auf deren Oberseite durch die Ausnehmungen strukturiert ist oder wobei der Rotor auf dessen Oberseite durch die Ausnehmungen strukturiert ist, wobei die Ausnehmungen einen
Strömungspfad nach axial innen definieren, welcher vordefinierte Strömungspfad am unstrukturierten Axialabschnitt endet, wobei die Ausnehmungen beidseitig von axial außen nach axial innen zum unstrukturierten Axialabschnitt verlaufen und dort in einem axialen Abstand zueinander enden, wobei die Ausnehmungen vollumfänglich vorgesehen sind, wobei die Ausnehmungen als Nuten oder als Rillen ausgestaltet sind, wobei die Ausnehmungen in wenigstens zwei axialen Abschnitten angeordnet sind und gegenläufig ausgerichtet sind, wobei die Ausnehmungen zumindest abschnittsweise spiralförmig verlaufen, und wobei die Foliengaslagervorrichtung eingerichtet ist zum ölfreien radialen Lagern des Rotors ausschließlich mittels Gas, insbesondere mittels Luft oder auch mittels gasförmigem Kältemittel. Hierdurch ergeben sich zahlreiche zuvor genannte Vorteile.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch Verwendung einer
Foliengaslagervorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen
Foliengaslagervorrichtung, zum radialen Lagern eines Rotors ölfrei ausschließlich mittels Gas, wobei eine Top-Folieneinrichtung der Foliengaslagervorrichtung relativ zum Rotor und relativ zur Drehrichtung des Rotors derart angeordnet wird, dass auf der Oberseite der Top-Folieneinrichtung und/oder auf der Oberseite des Rotors angeordnete oder darin eingebrachte Ausnehmungen schräg zur axialen Richtung x und schräg zur Umfangsrichtung a verlaufen und in wenigstens einem axialen Abschnitt der Lagerung angeordnet sind und eingerichtet sind zum Aufbauen eines Drucks in einem zwischen dem Rotor und der Top-Folieneinrichtung gebildeten radialen Spalt der Lagerung und insbesondere auch in einem unstrukturierten Axialabschnitt, insbesondere Verwendung der Foliengaslagervorrichtung in einer Wärmepumpe oder in einer Vorrichtung mit Wärmepumpe. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Foliengaslagervorrichtung, insbesondere eine zuvor beschriebene Foliengaslagervorrichtung, hergestellt durch Strukturieren der Top-Folieneinrichtung und/oder des Rotors auf der jeweiligen Oberseite durch eine Mehrzahl von schräg zur axialen Richtung x und schräg zur Umfangsrichtung a verlaufende Ausnehmungen, die in wenigstens einem axialen Abschnitt der Lagerung derart angeordnet werden, dass die
Foliengaslagervorrichtung eingerichtet ist zum Aufbauen eines Drucks in einem zwischen dem Rotor und der Top-Folieneinrichtung gebildeten radialen Spalt der Lagerung und insbesondere auch in einem unstrukturierten Axialabschnitt. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Bereitstellen einer Foliengaslagervorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen
Foliengaslagervorrichtung, zum Lagern eines Rotors mittels Gas, mit den Schritten: Bereitstellen einer auf einem Träger in einer Lagerbüchse abstützbaren Bump- Folieneinrichtung zum Abstützen einer Top-Folieneinrichtung in radialer Richtung; Anordnen und Befestigen der Top-Folieneinrichtung auf der Bump-Folieneinrichtung zur radialen Lagerung des Rotors; wobei das Anordnen der Top-Folieneinrichtung derart erfolgt, dass eine Mehrzahl von schräg zur axialen Richtung x und schräg zur Umfangsrichtung a verlaufende Ausnehmungen der Foliengaslagervorrichtung, die an der Oberseite der Top-Folieneinrichtung und/oder am Rotor vorgesehen sind, in wenigstens einem axialen Abschnitt der Lagerung angeordnet sind und eingerichtet sind zum Aufbauen eines Drucks in einem zwischen dem Rotor und der Top- Folieneinrichtung gebildeten radialen Spalt der Lagerung, insbesondere auch in einem unstrukturierten Axialabschnitt. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren auch das Strukturieren der Oberseite der Top-Folieneinrichtung (bzw. der Top-Folie) und/oder des Rotors durch Einbringen der Ausnehmungen. Hierdurch können die Eigenschaften der
Foliengaslagervorrichtung jeweils noch spezifischer auf einen Anwendungsfall adaptiert werden. Insbesondere kann eine radiale Foliengaslagervorrichtung mit Ausnehmungen in Form von Spiralnuten bereitgestellt werden, insbesondere beidseitig gegenläufig angeordneten Spiralnuten.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
In den nachfolgenden Zeichnungsfiguren wird die Erfindung noch näher beschrieben, wobei für Bezugszeichen, die nicht explizit in einer jeweiligen Zeichnungsfigur beschrieben werden, auf die anderen Zeichnungsfiguren verwiesen wird. Es zeigen: Figur 1 und 2 jeweils in einer perspektivischen Ansicht seitlich von vorne in schematischer Darstellung einen axial fluchtend angeordneten Rotor (Welle) zur Anordnung und radialen Lagerung in einer Lagerbüchse einer
Foliengaslagervorrichtung gemäß einem von zwei Ausführungsbeispielen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN In Fig. 1 ist eine Foliengaslagervorrichtung 10 gezeigt, in welcher ein Rotor 12 (hier: Welle) in radialer Richtung r gelagert ist. Zwischen dem Rotor 12 und einer Top- Folieneinrichtung 14 ist ein Spalt bzw. Luftspalt 13 gebildet, der mit Gas G, insbesondere Umgebungsgas bzw. Umgebungsluft gefüllt ist. Die Top- Folieneinrichtung 14 ist auf einer Bump-Folieneinrichtung 15 (so genannte Bump Foil; oder Compliant Foil) abgestützt und kann dadurch auch in gewissem Sinne gedämpft werden, und die Bump-Folieneinrichtung 15 ist auf einem Träger 16 in einer Lagerbüchse 1 abgestützt.
Der Rotor 12 dreht sich relativ zur Top-Folieneinrichtung 14. Die Drehrichtung a des Rotors oder sinngemäß die Umfangsrichtung oder ein entsprechender Drehwinkel wird mit dem Strichlinien-Pfeil angedeutet. Die axiale Richtung wird durch den Pfeil x angedeutet (in x-Richtung gesehen entgegen dem Uhrzeigersinn), und die radiale Richtung wird durch den Pfeil r angedeutet.
Im Luftspalt 13 stellen sich Druckverhältnisse ein, je nach Umgebungsdruck, relativer Drehgeschwindigkeit und Lagerbelastung. Mittels der erfindungsgemäßen
Anordnung kann Einfluss auf diese Druckverhältnisse genommen werden, wie im Folgenden näher erläutert.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel gezeigt. Auf der Oberseite 12a des Rotors 12 sind Ausnehmungen 17 vorgesehen, insbesondere in Ausgestaltung als Nuten, wobei die Ausnehmungen 17 in das Material des Rotors eingearbeitet sind. Die Ausnehmungen 17 sind in zwei axialen Abschnitten 17.4 und 17.5 angeordnet und verlaufen gegenläufig derart, dass die inneren Enden 17.1 der Ausnehmungen in einem unstrukturierten Axialabschnitt 17.6 münden, insbesondere zum Pumpen von Gas/Luft in diesen unstrukturierten Axialabschnitt 17.6, d.h., zum Einstellen der Druckverhältnisse insbesondere auch in einem Bereich mittig axial zentrisch in Bezug auf den gesamten axialen Lagerungsabschnitt 17.3, der zur radialen
Lagerung des Rotors vorgesehen ist. Die Längenverhältnisse der einzelnen axialen Abschnitte sind durch die Bezugsziffern x1 , x2, x3 und x4 angedeutet, wobei xO jeweils eine axiale Außenkante (Startpunkt) der jeweiligen Ausnehmung markiert. Diese axiale Außenkante kann dabei auch die Außenkante 12.3, 14.3 des Rotors bzw. der Top-Folieneinrichtung sein. Beispielsweise sind x1 und x4 zumindest annähernd gleich groß. Beispielsweise ist der unstrukturierte Abschnitt 17.6 zumindest annähernd so groß wie x1 und/oder wie x4. Insbesondere bei nur einer einzigen Lagerstelle kann x3 (absolute axiale
Erstreckung der Ausnehmungen) zumindest annähernd so groß wie die absolute Länge des Rotors sein. Beispielsweise fallen die äußeren Endkanten (axialen Außenkanten) xO der Ausnehmungen mit dem axialen Anfang bzw. Ende des Rotors zusammen. Dabei kann x3 auch größer sein als die axiale Erstreckung der Top- Folieneinrichtung. Bei langgestreckten Rotoren und mehreren Lagerstellen ist x3 deutlich kleiner als die absolute Rotor-Länge.
Es hat sich gezeigt, dass die axiale Gesamtlänge des jeweiligen strukturierten Radiallagers üblicherweise etwas größer gewählt werden kann als die absolute Länge der Top-Folieneinrichtung, insbesondere wenn die Ausnehmungen (Nuten) auf dem Rotor angeordnet sind. Die strukturierten Bereiche überragen dann die Enden links und rechts der feststehenden Buchse.
In Fig. 1 ist ferner ein äußerer Winkel ß bzw. innerer Winkel g der Ausnehmungen jeweils in Bezug auf die Umfangsrichtung angedeutet. Gemäß einer Variante sind die Winkel zumindest annähernd gleich groß (beispielsweise im Bereich von 135°). Gemäß einer anderen Variante ist der innere Winkel größer, d.h., die Ausnehmung verläuft weiter innen in einem spitzeren Winkel zur Umfangsrichtung.
In Fig. 2 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Ausnehmungen 17 sind in die Top-Folieneinrichtung 14 integriert, nämlich in eine Top-Folie 14.2 auf der Oberseite 14a.
Die nach radial außen weisende Unterseite 14b kann unstrukturiert bleiben.
Die Top-Folieneinrichtung 14 definiert mit deren Oberseite 14a die Position der radialen Lagerung (im Sinne einer Lagerebene oder zylindrischen
Lagermantelfläche).
Bei beiden Ausführungsbeispielen (Fig. 1 und Fig. 2) kann eine vorteilhafte Lager- Charakteristik eingestellt werden, indem beidseitig von axial außen nach axial innen eine Pumpwirkung erzeugt wird, mit dem Effekt eines Druckaufbaus insbesondere im zumindest annähernd axial zentrisch angeordneten unstrukturierten Axialabschnitt 17.6. Dies liefert einerseits hohe Stabilität, andererseits auch eine sehr gutmütige, (Lage-)tolerante Lagercharakteristik.
Die Top-Folieneinrichtung 14 und/oder der Rotor weist also eine Vielzahl von einzelnen Ausnehmungen 17 auf, insbesondere jeweils in Ausgestaltung als Nuten, wobei sich die Ausnehmungen über wenigstens einen axialen Abschnitt 17.4, 17.5 erstrecken, der je nach Anforderungen deutlich kleiner sein kann als die absolute axiale Länge des Rotors oder des Lagerungsabschnittes 17.3.
Für eine derart strukturierte Top-Folie 14.2 bzw. für die strukturierte Top- Folieneinrichtung 14 ist folgende umgangssprachliche Bezeichnung denkbar:
Grooved Top Foil.
In den gezeigten Varianten verlaufen die Ausnehmungen zumindest abschnittsweise spiralförmig und sind entlang des gesamten Umfangs vollumfänglich vorgesehen, sei es am/im Rotor, sei es in der Oberfläche der Top-Folieneinrichtung. Mittels der Ausnehmungen 17 kann Gas bzw. Luft nach axial innen gepumpt werden, nämlich entlang eines durch die Ausnehmungen definierten Strömungspfades (angedeutet durch Punktlinie in Fig. 1 ), insbesondere um die Charakteristika eines sich zwischen Rotor 12 und Top-Folieneinrichtung 14 bildenden Gasfilms einstellen zu können, insbesondere zur Regelung der Strömungs- und Druckverhältnisse bei relativer Drehung des Rotors relativ zu einer statisch angeordneten Top-
Folieneinrichtung. Bezugszeichenliste
1 Lagerbüchse
10 Foliengaslagervorrichtung
12 Rotor
12a Oberseite
12.3 Außenkante
13 Spalt, insbesondere Luftspalt
14 Top-Folieneinrichtung (Grooved Top Foil)
14a Oberseite (radial innen liegende Innenseite)
14b Unterseite (radial außen liegende Außenseite)
14.2 Top-Folie
14.3 Außenkante
15 Bump-Folieneinrichtung
16 Träger
17 einzelne Ausnehmung, insbesondere Nut
17.1 inneres (axiales) Ende einer Ausnehmung in axialer Richtung
17.3 axialer Lagerungs-Abschnitt (mit oder ohne Ausnehmungen)
17.4 erster axialer Abschnitt, strukturiert mit Ausnehmungen
17.5 zweiter axialer Abschnitt, strukturiert mit Ausnehmungen
17.6 unstrukturierter Axialabschnitt
G Gas, insbesondere Umgebungsgas oder gasförmiges Kältemittel
xO äußere Endkante (axiale Außenkante) von Ausnehmungen
x1 , x2, x4 axiale Länge der Ausnehmungen bzw. innere Axialposition eines
inneren Endes der Ausnehmungen
x3 absolute axiale Erstreckung der Ausnehmungen (axialer Lagerungsabschnitt) a Drehrichtung des Rotors, oder Umfangsrichtung oder Drehwinkel
ß äußerer Winkel der Ausnehmungen, insbesondere in Bezug auf die
Umfangsrichtung
g innerer Winkel der Ausnehmungen, insbesondere in Bezug auf die
Umfangsrichtung
x axiale Richtung bzw. Drehachse des Rotors bzw. der Welle
r radiale Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Foliengaslagervorrichtung (10) eingerichtet zum Lagern eines Rotors (12) mittels Gas (G), mit einer rotorseitigen Top-Folieneinrichtung (14) zur radialen Lagerung des Rotors in einer Lagerbüchse (1 ), und mit einer die Top- Folieneinrichtung in der Lagerbüchse in radialer Richtung auf einem Träger (16) abstützenden Bump-Folieneinrichtung (15),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Foliengaslagervorrichtung (10) eine Mehrzahl von schräg zur axialen Richtung (x) und schräg zur Umfangsrichtung (a) verlaufende Ausnehmungen (17) umfasst, die in wenigstens einem axialen Abschnitt (17.3, 17.4, 17.5) der Lagerung angeordnet sind und eingerichtet sind zum Aufbauen eines Drucks in einem zwischen dem Rotor und der Top-Folieneinrichtung gebildeten radialen Spalt (13) der Lagerung, insbesondere auch in einem unstrukturierten Axialabschnitt (17.6).
2. Foliengaslagervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Top-Folieneinrichtung (14) auf deren Oberseite (14a) durch die Ausnehmungen (17) strukturiert ist, indem die Ausnehmungen (17) in eine Top-Folie (14.2) der Top-Folieneinrichtung (14) eingearbeitet sind; und/oder wobei der Rotor auf dessen Oberseite (12a) durch die Ausnehmungen (17) strukturiert ist, indem die Ausnehmungen in die Oberfläche des Rotors (12) eingearbeitet sind.
3. Foliengaslagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmungen (17) einen Strömungspfad nach axial innen definieren, welcher vordefinierte Strömungspfad an einem unstrukturierten Axialabschnitt (17.6) endet.
4. Foliengaslagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmungen (17) beidseitig von axial außen nach axial innen zu einem unstrukturierten Axialabschnitt (17.6) der Foliengaslagervorrichtung (10) verlaufen und dort in einem axialen Abstand zueinander enden; und/oder wobei die
Ausnehmungen (17) eingerichtet sind zum Aufbauen eines Drucks in einem/im unstrukturierten Axialabschnitt (17.6) der Foliengaslagervorrichtung; und/oder wobei die Ausnehmungen (17) vollumfänglich vorgesehen sind; und/oder wobei die
Ausnehmungen (17) als Nuten oder als Rillen ausgestaltet sind.
5. Foliengaslagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmungen (17) in zwei axialen Abschnitten (17.4, 17.5) angeordnet sind und gegenläufig ausgerichtet sind, insbesondere jeweils mit spiralförmigem Verlauf, insbesondere mit betragsmäßig zumindest annähernd demselben Winkel relativ zur axialen Richtung;
und/oder wobei die Ausnehmungen (17) zwei strukturierte axiale Abschnitte (17.4, 17.5) bilden, die einen/den dazwischen angeordneten unstrukturierten Axialabschnitt (17.6) begrenzen, wobei die beiden axialen Abschnitte und der dazwischen angeordnete unstrukturierte Axialabschnitt über die gesamte axiale Länge des Rotors und/oder der Top-Folieneinrichtung vorgesehen sind; und/oder wobei die Ausnehmungen (17) von einer Außenkante (12.3, 14.3) der Top-Folieneinrichtung und/oder des Rotors abgehen und nach axial innen verlaufen.
6. Foliengaslagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmungen (17) zumindest abschnittsweise gekrümmt verlaufen; und/oder wobei die Ausnehmungen (17) zumindest abschnittsweise spiralförmig verlaufen; und/oder wobei die jeweilige Ausnehmung (17) zumindest abschnittsweise geradlinig ohne Krümmung verläuft, insbesondere axial außen.
7. Foliengaslagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Foliengaslagervorrichtung (10) eingerichtet ist zum ölfreien radialen Lagern des Rotors (12) ausschließlich mittels Gas (G), insbesondere mittels Luft; und/oder wobei die Top-Folieneinrichtung (14) flexibel ist; und/oder wobei die Ausnehmungen (17) der Top-Folieneinrichtung statisch anordenbar sind.
8. Verwendung einer Foliengaslagervorrichtung, insbesondere einer
Foliengaslagervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum radialen Lagern eines Rotors ölfrei ausschließlich mittels Gas, wobei eine Top- Folieneinrichtung (14) der Foliengaslagervorrichtung relativ zum Rotor (12) und relativ zur Drehrichtung des Rotors derart angeordnet wird, dass auf der Oberseite (14a) der Top-Folieneinrichtung (14) und/oder auf der Oberseite (12a) des Rotors (12) angeordnete oder darin eingebrachte Ausnehmungen (17) schräg zur axialen Richtung (x) und schräg zur Umfangsrichtung (a) verlaufen und in wenigstens einem axialen Abschnitt (17.3, 17.4, 17.5) der Lagerung angeordnet sind und eingerichtet sind zum Aufbauen eines Drucks in einem zwischen dem Rotor und der Top- Folieneinrichtung gebildeten radialen Spalt (13) der Lagerung und insbesondere auch in einem unstrukturierten Axialabschnitt (17.6), insbesondere Verwendung der Foliengaslagervorrichtung in einer Wärmepumpe oder in einer Vorrichtung mit Wärmepumpe.
9. Foliengaslagervorrichtung, insbesondere Foliengaslagervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, hergestellt durch Strukturieren der Top-Folieneinrichtung (14) und/oder des Rotors (12) auf der jeweiligen Oberseite (14a, 12a) durch
eine Mehrzahl von schräg zur axialen Richtung (x) und schräg zur Umfangsrichtung (a) verlaufende Ausnehmungen (17), die in wenigstens einem axialen Abschnitt der Lagerung derart angeordnet werden, dass die Foliengaslagervorrichtung (10) eingerichtet ist zum Aufbauen eines Drucks in einem zwischen dem Rotor (12) und der Top-Folieneinrichtung (14) gebildeten radialen Spalt (13) der Lagerung und insbesondere auch in einem unstrukturierten Axialabschnitt (17.6).
10. Verfahren zum Bereitstellen einer Foliengaslagervorrichtung, insbesondere einer Foliengaslagervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden
Vorrichtungsansprüche, zum Lagern eines Rotors (12) mittels Gas (G), mit den Schritten:
Bereitstellen einer auf einem Träger (16) in einer Lagerbüchse (1 ) abstützbaren Bump-Folieneinrichtung (15) zum Abstützen einer Top-Folieneinrichtung in radialer Richtung;
Anordnen und Befestigen der Top-Folieneinrichtung (14) auf der Bump- Folieneinrichtung (15) zur radialen Lagerung des Rotors;
g e k e n n z e i c h n e t durch die Schritte:
wobei das Anordnen der Top-Folieneinrichtung derart erfolgt, dass eine Mehrzahl von schräg zur axialen Richtung (x) und schräg zur Umfangsrichtung (a) verlaufende Ausnehmungen (17) der Foliengaslagervorrichtung (10), die an der Oberseite der Top-Folieneinrichtung und/oder am Rotor (12) vorgesehen sind, in wenigstens einem axialen Abschnitt der Lagerung angeordnet sind und eingerichtet sind zum Aufbauen eines Drucks in einem zwischen dem Rotor und der Top-Folieneinrichtung (10) gebildeten radialen Spalt (13) der Lagerung, insbesondere auch in einem unstrukturierten Axialabschnitt (17.6).
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