WO2020126431A1 - Folienlager - Google Patents

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WO2020126431A1
WO2020126431A1 PCT/EP2019/083268 EP2019083268W WO2020126431A1 WO 2020126431 A1 WO2020126431 A1 WO 2020126431A1 EP 2019083268 W EP2019083268 W EP 2019083268W WO 2020126431 A1 WO2020126431 A1 WO 2020126431A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bearing
film
additional support
foil
cartridge
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/083268
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Felix FOERSTER
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2020126431A1 publication Critical patent/WO2020126431A1/de

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    • 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
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/02—Sliding-contact bearings

Definitions

  • the invention relates to a foil bearing with a rotor which forms a fluid film between the rotor and at least one bearing foil in one
  • Bearing cartridge is rotatably mounted about an axis of rotation.
  • the invention further relates to a method for producing a previously described
  • Spring film member is arranged, wherein the spring film member and
  • Fluid film member are adapted to the shape of the opening, a rotor which is positioned inside the fluid film member of the spring film member and the opening of the housing of the insert sleeve so that it can rotate, the rotation of the rotor generates forces in the fluid film, which the position of the Wear and control the rotor within the opening, the opening defined by the insert sleeve housing having a non-circular inner contour to form alternately converging and divergent fluid wedge channels between the fluid film member and the rotor, the opening of the insert sleeve Has contours to have a plurality of converging ramps and diverging teeth, which force the spring foil member and the fluid foil member to converge and the same alternately to form divergent fluid wedge channels between the fluid film member and the rotor, the opening of the housing of the insert bushing being narrow
  • a flexible film fluid film radial bearing is known from the American patent US 5,915,841 and the German translation DE 698 32 579 T2 of the European patent EP 0 927 831 B1, comprising: a sleeve which has an inner bore which has a plurality of axially extending holders, which are equidistant and protrude into the inner bore, and comprise several bulges between adjacent holders; a plurality of resilient sheets, each located in the inner bore of the sleeve between adjacent holders, and a plurality of sheet support springs, each located under a respective resilient sheet between the adjacent holders, the holders being generally T-shaped, the inner bore is cylindrical and the individual
  • the object of the invention is to provide a foil bearing with a rotor, the under
  • Formation of a fluid film between the rotor and at least one bearing film in a bearing cartridge is rotatably mounted about an axis of rotation, in particular with regard to its manufacturability.
  • a film bearing with a rotor which is mounted so as to be rotatable about an axis of rotation in a bearing cartridge, forming a fluid film between the rotor and at least one bearing film, in that at least one additional supporting film is arranged in the bearing cartridge, which at least for illustration purposes a depression and / or at least one
  • the foil bearing is designed as a radial bearing and is also referred to as an aerodynamic plain bearing.
  • a gaseous fluid, especially air Therefore, the foil bearing or aerodynamic plain bearing is also called an air bearing.
  • the bearing cartridge is also called a bearing sleeve and essentially has the shape of a straight, hollow circular cylinder or ring body.
  • the bearing cartridge or bearing sleeve can therefore also be referred to as a bearing ring.
  • the term radial used in the context of the present application text relates to an axis of rotation of the rotor of the film bearing. Radial means transverse to the axis of rotation of the rotor.
  • Analog means axially in the direction or parallel to the axis of rotation of the rotor.
  • the film storage comprises at least two storage films, one of which is referred to as the top film and one as the bottom film.
  • the top film is also referred to as the cover film or top foil.
  • the lower film is arranged between the upper film and the bearing cartridge or bearing sleeve.
  • the rotor to be supported with the film bearing for example a shaft or a shaft section, is arranged within the top film.
  • the lower film is also called a beam or bump film or a spring film.
  • the bottom film is advantageously combined with a spring device.
  • the spring device is advantageously integrated in the lower film, for example in the form of a plurality of spring tabs.
  • the additional supporting film is inserted into the storage cartridge in addition to the at least one bearing film, preferably the upper film and the lower film.
  • the additional support film With the additional support film, a non-circular inner geometry can be created in the bearing cartridge in a simple manner, without the bearing cartridge itself having to be elaborately machined.
  • the storage cartridge itself can have a round inner contour. Relatively simple manufacturing processes can be used to represent the round inner contour of the bearing cartridge or bearing sleeve. With the additional support film, almost any geometries, possibly also with undercuts, can be rounded in a simple manner
  • the additional support film comprises at least one through hole.
  • the through hole is easy to represent in terms of production technology and enables a depression to be represented in the additional supporting film in a simple manner.
  • the use of the through hole to represent a depression in the additional support film is simplified if the additional support film has regions or sections of different thicknesses.
  • Another preferred exemplary embodiment of the film bearing is characterized in that the additional support film has at least one depression and / or elevation.
  • the depression and / or elevation can be provided on a side of the additional supporting film facing the bearing cartridge and / or on a side facing away from the bearing cartridge.
  • the at least one depression and / or elevation in the axial direction has at least one interruption.
  • the interruption is easy to implement with the help of the additional support film.
  • gap shapes can also be produced in a simple manner, which are not arranged continuously, but offset, for example, in the axial direction.
  • the bearing cartridge has an inner contour or inner geometry which is round in cross section and in which the at least one additional supporting film is inserted.
  • the storage cartridge can be particularly advantageous both a round inner geometry and a round outer geometry or
  • the inner contour is simple and inexpensive to manufacture.
  • the anti-rotation device can be designed in a manner similar to that of conventional bearing foils. So it can be designed in a manner similar to that of conventional bearing foils. So it can be designed in a manner similar to that of conventional bearing foils. So it can be designed in a manner similar to that of conventional bearing foils. So it can be designed in a manner similar to that of conventional bearing foils. So it can be designed in a manner similar to that of conventional bearing foils. So it can
  • Anti-rotation device for example a T-shape, a groove or one
  • the invention further relates to a method for producing an additional support film for a film store described above.
  • the additional support film is, for example, made of a sheet metal material, in particular one
  • the additional support film can be produced, for example, by a forming process, such as stamping or embossing.
  • the additional support film can also be produced, for example, by etching from a suitable material.
  • a machining process such as milling / grinding etc. is also included.
  • the invention also relates to a method for producing a film store described above.
  • the additional support film can be simply inserted in a storage cartridge, in particular in a conventional storage cartridge. If necessary, the additional support film can be bent round beforehand.
  • at least one bearing film and the at least one additional supporting film in the bearing cartridge can advantageously be secured against undesired rotation.
  • the invention further relates to an additional support film and / or a bearing cartridge for a film store described above.
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of the bearing cartridge of the film store from FIG. 1 with the additional supporting film
  • Figure 3 is a perspective view of the bearing cartridge of Figure 2 alone;
  • Figure 4 shows an additional support film with through holes in section
  • Figure 5 shows a section along the line V-V in Figure 4.
  • Figure 6 shows a variant of the additional support film from Figures 4 and 5 in the installed state in cross section
  • Figure 7 shows another embodiment of an additional support film in plan view
  • Figure 8 shows the additional support film of Figure 7 in longitudinal section
  • a film bearing 1 with a rotor 2 is shown in cross section.
  • the rotor 2 is mounted in a bearing cartridge 6 by means of two bearing foils 3, 4 so that it can rotate about an axis of rotation 5.
  • the bearing cartridge 6, which is also referred to as a bearing sleeve, has essentially the shape of a straight, hollow one
  • Circular cylinder with a circular inner contour 7 and also a circular outer contour 8.
  • the circular outer contour 8 is the
  • Bearing cartridge 6 is pressed into a housing 19 which surrounds the bearing cartridge 6.
  • FIG. 1 An arrow 9 in FIG. 1 shows a direction of rotation of the rotor 2 when the film bearing 1 is in operation.
  • the bearing foils 3, 4 indicated only by a circle in FIG. 1 are also referred to as top foil and bottom foil.
  • the top film, which is also called the top film, is limited in the
  • Bearing cartridge 6 of the film bearing 1 has an interior that is rotatable Bearing of the rotor 2, for example designed as a shaft or shaft section, is used.
  • the rotor 2 belongs to a turbomachine, for example.
  • the turbomachine is, for example, part of an air supply unit in a fuel cell system.
  • a fuel cell system that is
  • Turbomachine for example, designed as a compressor.
  • the compressor comprises a compressor wheel, which is advantageously part of the rotor 2.
  • the rotor 2 has a round rotor outer contour.
  • an additional supporting film 10 is inserted into the bearing cartridge 6.
  • the additional support film 10 is arranged radially between the bearing films 3, 4, in particular between the lower film, also referred to as a spring film, and the round inner contour 7 of the bearing cartridge 6.
  • the additional support film 10 lies with its surface facing the storage cartridge 6 on the round inner contour 7 of the storage cartridge 6. Radially on the inside, the additional support film 10 serves to represent an out-of-round inner contour with depressions 11, 12, 13 and elevations 14, 15, 16.
  • the depressions 11 to 13 represent bearing gaps that extend in the circumferential direction, in particular in
  • the elevations 14 to 16 represent transitions between two of the depressions 11 to 13, respectively.
  • the top foil or top foil has direct contact with the rotor 2.
  • the top foil is separated from the rotor 2 by a gas film.
  • the additional support film 10 with its non-circular inner geometry is arranged between the bottom film or spring film and the inner round cartridge 6.
  • the internal geometry of the additional support film 10 results in the transitions 14 to 16 from one narrowing bearing gap 11 to 13 to the next.
  • Bearing cartridges are generated without the bearing cartridge 6 having to be processed in a complex manner.
  • the storage cartridge 6 can with the round inner contour 7 are inexpensive to manufacture.
  • the additional support film 10 is then simply inserted into the bearing cartridge 6 and secured against rotation by means of a suitable anti-rotation device 17 in the bearing cartridge 6.
  • end sections 18, 19 of the additional support film 10 are spaced slightly apart. This results in an axial gap into which at least one is not shown in FIG.
  • the axial gap is particularly advantageously also used to represent an anti-rotation device for the bearing foils 3, 4.
  • FIGS. 2 and 3 The assembly of the foil bearing 1 is illustrated in FIGS. 2 and 3.
  • the bearing cartridge 6 has the shape of a hollow, straight circular cylinder, into which, as can be seen in FIG. 2, the additional supporting film 10 is inserted.
  • the anti-rotation device 17 can be something like that
  • Anti-rotation device 17 advantageously serves to hold all the films, that is to say the bearing films 3, 4 and the additional support film 10 in the circumferential direction, so that they cannot rotate with them.
  • the additional support film 10 can be produced and implemented in different ways.
  • the additional support foils can also be produced by milling, grinding or eroding.
  • the additional support film 20 shown in FIGS. 4 and 5 comprises depressions 21 to 23 and elevations 24 to 26.
  • the depressions 21 to 23 are designed as through holes 51 to 53, for example by punching, in a sheet metal material.
  • FIG. 6 shows a variant 20 'of the support film 20 from FIGS. 4, 5 in the assembled state in a round one, indicated only by a circle Inner contour 7 of a bearing cartridge 6 not shown in FIG. 6 is arranged.
  • the additional support film 20 ' is supported with its elevations 26, 27 on the round inner contour 7 of the bearing cartridge 6.
  • the narrowing gaps always form from the deepening to the next elevation, for example from 23 to 27.
  • the support film 30 shown in FIGS. 7 and 8 comprises three elevations 31, 32, 33, which are each arranged at the end of depressions 34, 35, 36.
  • the additional support film 30 is placed in the storage cartridge before it is inserted
  • the additional support film 40 shown in FIG. 9 is flat
  • the additional support film 40 is inserted into the storage cartridge.
  • the additional support film 40 has elevations 41 to 43 and depressions 44 to 46, which serve to represent an out-of-round inner contour in the bearing cartridge.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Folienlager (1) mit einem Rotor (2), der unter Ausbildung eines Fluidfilms zwischen dem Rotor (2) und mindestens einer Lagerfolie (3, 4) in einer Lagerkartusche (6) um eine Drehachse (5) drehbar gelagert ist. Um das Folienlager (1), insbesondere im Hinblick auf seine Herstellbarkeit, zu verbessern, ist mindestens eine zusätzliche Stützfolie (10) in der Lagerkartusche (6) angeordnet, die zur Darstellung mindestens einer Vertiefung (11-13) und/oder mindestens einer Erhöhung (14-16) in der Lagerkartusche (6) dient.

Description

Beschreibung
Titel
Folienlager
Die Erfindung betrifft ein Folienlager mit einem Rotor, der unter Ausbildung eines Fluidfilms zwischen dem Rotor und mindestens einer Lagerfolie in einer
Lagerkartusche um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines vorab beschriebenen
Folienlagers.
Stand der Technik
Aus dem amerikanischen Patent US 5,427,455 und der verwandten deutschen Übersetzung DE 695 22 683 T2 der europäischen Patentschrift EP 0 756 672 Bl ist ein Radiallager mit hydrodynamischem Fluidfilm und nachgiebigen Folien bekannt, welches enthält: ein Gehäuse einer Einsatzbuchse, das eine Öffnung begrenzt, ein Federfolienglied, das im Innern der Öffnung des Gehäuses der Einsatzbuchse angeordnet ist, ein Fluidfolienglied, das im Innern des
Federfolienglieds angeordnet ist, wobei das Federfolienglied und das
Fluidfolienglied an die Form der Öffnung angepasst sind, ein Rotor, der im Innern des Fluidfolienglieds des Federfolienglieds und der Öffnung des Gehäuses der Einsatzbuchse so positioniert ist, dass er rotieren kann, wobei die Rotation des Rotors Kräfte in dem Fluidfilm erzeugt, welche die Position des Rotors im Innern der Öffnung tragen und kontrollieren, wobei die Öffnung, die durch das Gehäuse der Einsatzbuchse definiert wird, eine nicht kreisförmige, innere Kontur besitzt, um alternierend konvergierende und divergierende Fluidkeilkanäle zwischen dem Fluidfolienglied und dem Rotor zu bilden, wobei die Öffnung der Einsatzbuchse Konturen aufweist, um eine Vielzahl von konvergierenden Rampen und divergierenden Verzahnungen aufzuweisen, welche das Federfolienglied und das Fluidfolienglied dazu zwingen, gleiche alternierend konvergierende und divergierende Fluidkeilkanäle zwischen dem Fluidfolienglied und dem Rotor zu bilden, wobei die Öffnung des Gehäuses der Einsatzbuchse enge
Folienbefestigungsschlitze besitzt, wo geformte Biegungen in dem
Federfolienglied und dem Fluidfolienglied es den Foliengliedern erlauben, in die Folienbefestigungsschlitze hinein gepasst zu werden und gegen Rotation und Extraktion befestigt zu sein. Aus dem amerikanischen Patent US 5,915,841 und der deutschen Übersetzung DE 698 32 579 T2 der europäischen Patentschrift EP 0 927 831 Bl ist ein nachgiebiges Folien-Fluidfilm-Radiallager bekannt, umfassend: eine Hülse, die eine innere Bohrung aufweist, die mehrere axial verlaufende Halter, die den gleichen Abstand aufweisen und in die innere Bohrung hervorstehen, und mehrere Ausbuchtungen zwischen benachbarten Haltern umfasst; mehrere nachgiebige Folien, die jeweils in der inneren Bohrung der Hülse zwischen jeweils benachbarten Haltern angeordnet sind, und mehrere Folienstützfedern, die jeweils unter einer jeweiligen nachgiebigen Folie zwischen den benachbarten Haltern angeordnet sind, wobei die Halter im Allgemeinen T- Förmig sind, die innere Bohrung zylindrisch ist und die einzelnen
Folienstützfedern unter den einzelnen nachgiebigen Folien einen
zusammenlaufenden Keil zwischen den benachbarten, im Allgemeinen T- förmigen Haltern bilden.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Folienlager mit einem Rotor, der unter
Ausbildung eines Fluidfilms zwischen dem Rotor und mindestens einer Lagerfolie in einer Lagerkartusche um eine Drehachse drehbar gelagert ist, insbesondere im Hinblick auf seine Herstellbarkeit, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Folienlager mit einem Rotor, der unter Ausbildung eines Fluidfilms zwischen dem Rotor und mindestens einer Lagerfolie in einer Lagerkartusche um eine Drehachse drehbar gelagert ist, dadurch gelöst, dass mindestens eine zusätzliche Stützfolie in der Lagerkartusche angeordnet ist, die zur Darstellung mindestens einer Vertiefung und/oder mindestens einer
Erhöhung in der Lagerkartusche dient. Das Folienlager ist als Radiallager ausgeführt und wird auch als aerodynamisches Gleitlager bezeichnet. Zur Schmierung des aerodynamischen Gleitlagers wird ein gasförmiges Fluid, insbesondere Luft, verwendet. Daher wir das Folienlager oder aerodynamische Gleitlager auch als Luftlager bezeichnet. Die Lagerkartusche wird auch als Lagerhülse bezeichnet und hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden, hohlen Kreiszylinders oder Ringkörpers. Daher kann die Lagerkartusche oder Lagerhülse auch als Lagerring bezeichnet werden. Der im Rahmen des vorliegenden Anmeldungstextes verwendete Begriff radial bezieht sich auf eine Drehachse des Rotors des Folienlagers. Radial bedeutet quer zur Drehachse des Rotors. Analog bedeutet axial in Richtung oder parallel zur Drehachse des Rotors. Das Folienlager umfasst mindestens zwei Lagerfolien, von denen eine als Oberfolie und eine als Unterfolie bezeichnet wird. Die Oberfolie wird auch als Deckfolie oder Top-Foil bezeichnet. Die Unterfolie ist zwischen der Oberfolie und der Lagerkartusche oder Lagerhülse angeordnet. Innerhalb der Oberfolie ist der mit dem Folienlager zu lagernde Rotor angeordnet, zum Beispiel eine Welle oder einen Wellenabschnitt. Die Unterfolie wird auch als Beam- oder Bump-Folie oder als Federfolie bezeichnet. Die Unterfolie ist vorteilhaft mit einer Federvorrichtung kombiniert. Die Federvorrichtung ist vorteilhaft in die Unterfolie integriert, zum Beispiel in Form einer Vielzahl von Federlaschen. Herkömmliche Folienlager sind zum Beispiel als sogenannte Dreikeil- oder Mehrkeillager ausgeführt. In diesen Mehrkeillagern weist die Lagerkartusche eine unrunde Geometrie auf, um mehrere sich in Umfangsrichtung verengende Spalte oder Keile darzustellen. Die Realisierung der unrunden Geometrie in der Lagerkartusche ist
fertigungstechnisch aufwendig. Die zusätzliche Stützfolie wird zusätzlich zu der mindestens einen Lagerfolie, vorzugsweise zu der Oberfolie und der Unterfolie, in die Lagerkartusche eingelegt. Mit der zusätzlichen Stützfolie kann auf einfache Art und Weise eine unrunde Innengeometrie in der Lagerkartusche erzeugt werden, ohne dass die Lagerkartusche selbst aufwendig bearbeitet werden muss. Die Lagerkartusche selbst kann eine runde Innenkontur aufweisen. Zur Darstellung der runden Innenkontur der Lagerkartusche oder Lagerhülse können relativ einfache Fertigungsverfahren verwendet werden. Mit der zusätzlichen Stützfolie können auf einfache Art und Weise nahezu beliebige Geometrien, gegebenenfalls auch mit Hinterschnitten, in der vorzugsweise runden
Innenkontur der Lagerkartusche oder Lagerhülse realisiert werden. Mit der zusätzlichen Stützfolie werden vorzugsweise mindestens drei Lagerabschnitte in der Lagerkartusche dargestellt, die sich, bezogen auf eine Drehrichtung des Rotors, in Umfangsrichtung vorteilhaft verengen, wobei besonders vorteilhaft zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Lagerabschnitten ein radial nach innen vorspringender Übergang ausgebildet ist. Die mindestens eine Vertiefung dient zur Darstellung eines Lagerabschnitts oder Lagerspalts. Die mindestens eine Erhöhung dient vorteilhaft zur Darstellung des radial nach innen vorspringenden Übergangs. Die radial nach innen vorspringenden Übergänge sind, im Querschnitt betrachtet, zum Beispiel als schräge oder gekrümmte Verbindungslinien ausgeführt, die eine engste Stelle eines der Lagerabschnitte mit einer weitesten Stelle eines nachfolgenden Lagerabschnitts verbinden. An der engsten Stelle des Lagerabschnitts ist der radiale Abstand von der
Drehachse des Rotors zur Innenkontur am geringsten. An der weitesten Stelle des nachfolgenden Lagerabschnitts ist der radiale Abstand von der Drehachse des Rotors zur Innenkontur am größten.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Folienlagers ist dadurch
gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vertiefung und/oder die mindestens eine Erhöhung so gestaltet sind/ist, dass sich ein Lagerspalt mit einer Spalthöhe ergibt, die in Umfangsrichtung variiert. Mit der zusätzlichen Stützfolie können besonders vorteilhaft unterschiedliche Lagerspaltgeometrien dargestellt werden. Die gewünschte Lagerspaltgeometrie kann direkt mit der zusätzlichen Stützfolie dargestellt werden. Es ist aber auch möglich, eine Lagerspaltgeometrie indirekt mit der zusätzlichen Stützfolie darzustellen. Zu diesem Zweck kann zum Beispiel auf einer der Lagerkartusche zugewandten Seite der zusätzlichen Stützfolie eine Stützstruktur ausgebildet sein, mit welcher sich die zusätzliche Stützfolie innen an der Lagerkartusche abstützt. Alternativ oder zusätzlich kann eine geeignete Spaltgeometrie zur Darstellung mindestens eines Lagerspalts auf einer der Lagerkartusche abgewandten Seite, die dem Rotor zugewandt ist, realisiert sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Folienlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Stützfolie mindestens ein Durchgangsloch umfasst. Das Durchgangsloch ist fertigungstechnisch einfach darstellbar und ermöglicht auf einfache Art und Weise die Darstellung einer Vertiefung in der zusätzlichen Stützfolie. Die Verwendung des Durchgangslochs zur Darstellung einer Vertiefung in der zusätzlichen Stützfolie wird vereinfacht, wenn die zusätzliche Stützfolie unterschiedlich dicke Bereiche oder Abschnitte aufweist. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Folienlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Stützfolie mindestens eine Vertiefung und/oder Erhöhung aufweist. Die Vertiefung und/oder Erhöhung kann auf einer der Lagerkartusche zugewandten Seite und/oder auf einer der Lagerkartusche abgewandten Seite der zusätzlichen Stützfolie vorgesehen sein. So sind, insbesondere in Kombination mit unterschiedlich dicken Abschnitten und/oder Löchern in der zusätzlichen Stützfolie vielfältige unrunde Geometrien in der runden Innenkontur der Lagerkartusche realisierbar.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Folienlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vertiefung und/oder Erhöhung in axialer Richtung mindestens eine Unterbrechung aufweist. Die Unterbrechung ist mit Hilfe der zusätzlichen Stützfolie fertigungstechnisch einfach realisierbar. So können auf einfache Art und Weise auch Spaltformen erzeugt werden, die in axialer Richtung nicht durchgehend, sondern zum Beispiel versetzt, angeordnet sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Folienlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkartusche eine im Querschnitt runde Innenkontur oder Innengeometrie aufweist, in welche die mindestens eine zusätzliche Stützfolie eingelegt ist. Die Lagerkartusche kann besonders vorteilhaft sowohl eine runde Innengeometrie als auch eine runde Außengeometrie oder
Außenkontur aufweisen. Die im Querschnitt runde Innengeometrie oder
Innenkontur ist fertigungstechnisch einfach und kostengünstig realisierbar.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Folienlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass Endabschnitte der zusätzlichen Stützfolie in
Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, um eine Verdrehsicherung für die zusätzliche Stützfolie in der Lagerkartusche und/oder für die mindestens eine Lagerfolie darzustellen. Die Verdrehsicherung kann so oder so ähnlich ausgeführt sein wie bei herkömmlichen Lagerfolien. So kann die
Verdrehsicherung zum Beispiel eine T-Gestalt, eine Nut oder eine
Punktschweißung umfassen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer zusätzlichen Stützfolie für ein vorab beschriebenes Folienlager. Die zusätzliche Stützfolie ist zum Beispiel aus einem Blechmaterial, insbesondere einem
Stahlblechmaterial oder einem Aluminiumblechmaterial, gebildet. Die zusätzliche Stützfolie kann zum Beispiel durch ein Umformverfahren, wie Stanzen oder Prägen, hergestellt werden. Die zusätzliche Stützfolie kann aber auch zum Beispiel durch Ätzen aus einem geeigneten Material hergestellt werden. Ein spanendes Verfahren, wie Fräsen/Schleifen etc., ist ebenfalls umfasst.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines vorab beschriebenen Folienlagers. Die zusätzliche Stützfolie kann auf einfache Art und Weise einfach in eine Lagerkartusche, insbesondere in eine herkömmliche Lagerkartusche, eingelegt werden. Bei Bedarf kann die zusätzliche Stützfolie vorher rund gebogen werden. Mit der vorab beschriebenen Verdrehsicherung können vorteilhaft zumindest eine Lagerfolie als auch die mindestens eine zusätzliche Stützfolie in der Lagerkartusche gegen ein unerwünschtes Mitdrehen gesichert werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine zusätzliche Stützfolie und/oder eine Lagerkartusche für ein vorab beschriebenes Folienlager. Die zusätzliche
Stützfolie und die Lagerkartusche sind separat handelbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
Figur 1 ein Folienlager mit einem Rotor, mindestens einer Lagerfolie und mit mindestens einer zusätzlichen Stützfolie in einer Lagerkartusche, im Querschnitt;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung der Lagerkartusche des Folienlagers aus Figur 1 mit der zusätzlichen Stützfolie; Figur 3 eine perspektivische Darstellung der Lagerkartusche aus Figur 2 alleine;
Figur 4 eine zusätzliche Stützfolie mit Durchgangslöchern im Schnitt;
Figur 5 die Darstellung eines Schnitts entlang der Linie V-V in Figur 4;
Figur 6 eine Variante der zusätzlichen Stützfolie aus den Figuren 4 und 5 im eingebauten Zustand im Querschnitt;
Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer zusätzlichen Stützfolie in der Draufsicht;
Figur 8 die zusätzliche Stützfolie aus Figur 7 im Längsschnitt; und
Figur 9 den gleichen Schnitt wie in Figur 8 gemäß einer Variante der in den Figuren 7 und 8 dargestellten zusätzlichen Stützfolie.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Folienlager 1 mit einem Rotor 2 im Querschnitt dargestellt. Der Rotor 2 ist mit Hilfe von zwei Lagerfolien 3, 4 um eine Drehachse 5 drehbar in einer Lagerkartusche 6 gelagert. Die Lagerkartusche 6, die auch als Lagerhülse bezeichnet wird, hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden, hohlen
Kreiszylinders mit einer kreisrunden Innenkontur 7 und einer ebenfalls kreisrunden Außenkontur 8. Mit der kreisrunden Außenkontur 8 ist die
Lagerkartusche 6 in ein Gehäuse 19 eingepresst, das die Lagerkartusche 6 umgibt.
Durch einen Pfeil 9 ist in Figur 1 eine Drehrichtung des Rotors 2 im Betrieb des Folienlagers 1 angeordnet. Die in Figur 1 nur durch einen Kreis angedeuteten Lagerfolien 3, 4 werden auch als Oberfolie und Unterfolie bezeichnet. Die Oberfolie, die auch als Top-Folie bezeichnet wird, begrenzt in der
Lagerkartusche 6 des Folienlagers 1 einen Innenraum, der zur drehbaren Lagerung des zum Beispiel als Welle oder Wellenabschnitt ausgeführten Rotors 2 dient. Der Rotor 2 gehört zum Beispiel zu einer Strömungsmaschine.
Die Strömungsmaschine ist zum Beispiel Teil einer Luftversorgungseinheit in einem Brennstoffzellensystem. In dem Brennstoffzellensystem ist die
Strömungsmaschine zum Beispiel als Verdichter ausgeführt. Der Verdichter umfasst ein Verdichterrad, das vorteilhaft Bestandteil des Rotors 2 ist.
Der Rotor 2 hat eine runde Rotoraußenkontur. Zur Darstellung einer unrunden Innenkontur innerhalb der runden Innenkontur 7 der Lagerkartusche 6 ist eine zusätzliche Stützfolie 10 in die Lagerkartusche 6 eingelegt. Die zusätzliche Stützfolie 10 ist radial zwischen den Lagerfolien 3, 4, insbesondere zwischen der auch als Federfolie bezeichneten Unterfolie, und der runden Innenkontur 7 der Lagerkartusche 6 angeordnet.
Die zusätzliche Stützfolie 10 liegt mit ihrer der Lagerkartusche 6 zugewandten Fläche an der runden Innenkontur 7 der Lagerkartusche 6 an. Radial innen dient die zusätzliche Stützfolie 10 zur Darstellung einer unrunden Innenkontur mit Vertiefungen 11, 12, 13 und Erhöhungen 14, 15, 16. Die Vertiefungen 11 bis 13 stellen Lagerspalte dar, die sich in Umfangsrichtung, insbesondere in
Drehrichtung 9 des Rotors 2, verengen. Die Erhöhungen 14 bis 16 stellen Übergänge zwischen jeweils zwei der Vertiefungen 11 bis 13 dar.
Im montierten Zustand des Folienlagers 1 hat die Oberfolie oder Top-Folie direkten Kontakt zum Rotor 2. Im Betrieb des Folienlagers 1 wird die Oberfolie durch einen Gasfilm von dem Rotor 2 getrennt. Zwischen der Unterfolie oder Federfolie und der innen runden Lagerkartusche 6 ist die zusätzliche Stützfolie 10 mit ihrer unrunden Innengeometrie angeordnet. Durch die unrunde
Innengeometrie der zusätzlichen Stützfolie 10 ergeben sich die Übergänge 14 bis 16 von einem sich verengenden Lagerspalt 11 bis 13 zum nächsten.
Mit der zusätzlichen Stützfolie 10 kann vorteilhaft die gleiche oder eine ähnliche unrunde Innenkontur in der Lagerkartusche 6 wie bei herkömmlichen
Lagerkartuschen erzeugt werden, ohne dass die Lagerkartusche 6 aufwendig bearbeitet werden muss. Die Lagerkartusche 6 kann mit der runden Innenkontur 7 fertigungstechnisch kostengünstig hergestellt werden. Die zusätzliche Stützfolie 10 wird dann einfach in die Lagerkartusche 6 eingelegt und mit Hilfe einer geeigneten Verdrehsicherung 17 in der Lagerkartusche 6 gegen Verdrehen gesichert.
Zur Darstellung der Verdrehsicherung 17 sind Endabschnitte 18, 19 der zusätzlichen Stützfolie 10 geringfügig voneinander beabstandet. Daraus ergibt sich ein axialer Spalt, in den zumindest ein in Figur 2 nicht dargestellter
Vorsprung der Lagerkartusche 6 eingreift. Der axiale Spalt dient besonders vorteilhaft auch zur Darstellung einer Verdrehsicherung für die Lagerfolien 3, 4.
In den Figuren 2 und 3 ist die Montage des Folienlagers 1 veranschaulicht. In Figur 3 sieht man, dass die Lagerkartusche 6 die Gestalt eines hohlen, geraden Kreiszylinders hat, in den, wie man Figur 2 sieht, die zusätzliche Stützfolie 10 eingelegt wird. Die Verdrehsicherung 17 kann so oder so ähnlich wie
herkömmliche Verdrehsicherungen für Lagerfolien ausgeführt sein. Die
Verdrehsicherung 17 dient vorteilhaft dazu, alle Folien, also die Lagerfolien 3, 4 und die zusätzliche Stützfolie 10 in Umfangsrichtung festzuhalten, damit sie sich nicht mitdrehen können.
In den Figuren 4 bis 9 ist gezeigt, dass die zusätzliche Stützfolie 10 auf unterschiedliche Arten hergestellt und ausgeführt werden kann. In den Figuren 4 bis 6 ist eine zusätzliche Stützfolie 20; 20‘ dargestellt, die durch Ätzen hergestellt werden kann. In den Figuren 7 bis 9 sind zusätzliche Stützfolien 30; 40 dargestellt, die durch Umformverfahren, wie Stanzen oder Prägen, hergestellt werden. Die zusätzlichen Stützfolien können auch durch Fräsen, Schleifen oder Erodieren hergestellt werden.
Die in den Figuren 4 und 5 dargestellte zusätzliche Stützfolie 20 umfasst Vertiefungen 21 bis 23 und Erhöhungen 24 bis 26. Die Vertiefungen 21 bis 23 sind als Durchgangslöcher 51 bis 53, zum Beispiel durch Stanzen, in einem Blechmaterial ausgeführt.
In Figur 6 ist eine Variante 20‘ der Stützfolie 20 aus den Figuren 4, 5 im montierten Zustand in einer nur durch einen Kreis angedeuteten runden Innenkontur 7 einer in Figur 6 nicht weiter dargestellten Lagerkartusche 6 angeordnet. Die zusätzliche Stützfolie 20‘ stützt sich mit ihren Erhöhungen 26, 27 an der runden Innenkontur 7 der Lagerkartusche 6 ab. Die sich verengenden Spalte bilden sich immer von der Vertiefung zur nächsten Erhöhung aus, also zum Beispiel von 23 nach 27.
Die in den Figuren 7 und 8 dargestellte Stützfolie 30 umfasst drei Erhöhungen 31, 32, 33, die jeweils am Ende von Vertiefungen 34, 35, 36 angeordnet sind. Die zusätzliche Stützfolie 30 wird vor dem Einlegen in die Lagerkartusche
gegebenenfalls rund gebogen.
Die in Figur 9 dargestellte zusätzliche Stützfolie 40 ist mit einer ebenen
Unterseite 48 ausgestattet. Mit der ebenen Unterseite 48 wird die zusätzliche Stützfolie 40 in die Lagerkartusche eingelegt. Auf ihrer Oberseite 49 weist die zusätzliche Stützfolie 40 Erhöhungen 41 bis 43 und Vertiefungen 44 bis 46 auf, die zur Darstellung einer unrunden Innenkontur in der Lagerkartusche dienen.

Claims

Ansprüche
1. Folienlager (1) mit einem Rotor (2), der unter Ausbildung eines Fluidfilms zwischen dem Rotor (2) und mindestens einer Lagerfolie (3,4) in einer Lagerkartusche (6) um eine Drehachse (5) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zusätzliche Stützfolie
(10;20;20‘;30;40) in der Lagerkartusche (6) angeordnet ist, die zur
Darstellung mindestens einer Vertiefung (ll-13;21-23;34-36;44-46) und/oder mindestens einer Erhöhung (14-16;24-27;31-33;41-43) in der Lagerkartusche (6) dient.
2. Folienlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
mindestens eine Vertiefung (ll-12;21-23;34-36;44-46) und/oder die mindestens eine Erhöhung (14-16;24-27;31-33;41-43) so gestaltet sind/ist, dass sich ein Lagerspalt mit einer Spalthöhe ergibt, die in Umfangsrichtung variiert.
3. Folienlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die zusätzliche Stützfolie (20) mindestens ein Durchgangsloch (51-53) umfasst.
4. Folienlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die zusätzliche Stützfolie (20) mindestens eine Vertiefung (21-23) und/oder Erhöhung (24-27) aufweist.
5. Folienlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vertiefung (21-23) und/oder Erhöhung (24-27) in axialer Richtung mindestens eine Unterbrechung aufweist.
6. Folienlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lagerkartusche (6) eine im Querschnitt runde Innenkontur oder Innengeometrie (7) aufweist, in welche die mindestens eine zusätzliche Stützfolie (10) eingelegt ist.
7. Folienlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass Endabschnitte (18,19) der zusätzlichen Stützfolie (10) in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, um eine Verdrehsicherung (17) für die zusätzliche Stützfolie (10) in der
Lagerkartusche (6) und/oder für die mindestens eine Lagerfolie (3,4) darzustellen.
8. Verfahren zum Herstellen einer zusätzlichen Stützfolie (10;20;20‘;30,40) für ein Folienlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Verfahren zum Herstellen eines Folienlagers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
10. Zusätzliche Stützfolie (10;20;20‘;30;40) und/oder Lagerkartusche (6) für ein Folienlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1595744A (en) * 1924-09-08 1926-08-10 Westinghouse Electric & Mfg Co Flexible bearing
US5427455A (en) 1994-04-18 1995-06-27 Bosley; Robert W. Compliant foil hydrodynamic fluid film radial bearing
US5915841A (en) 1998-01-05 1999-06-29 Capstone Turbine Corporation Compliant foil fluid film radial bearing
US20020106138A1 (en) * 2000-12-01 2002-08-08 Yukio Akizuki Foil gas bearing
US20170089387A1 (en) * 2014-05-16 2017-03-30 Board Of Regents, The University Of Texas System Air Foil Bearings Having Multiple Pads

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1595744A (en) * 1924-09-08 1926-08-10 Westinghouse Electric & Mfg Co Flexible bearing
US5427455A (en) 1994-04-18 1995-06-27 Bosley; Robert W. Compliant foil hydrodynamic fluid film radial bearing
EP0756672B1 (de) 1994-04-18 2001-09-12 BOSLEY, Robert, W. Folienradlager mit hydrodynamischem flüssigkeitsfilm
DE69522683T2 (de) 1994-04-18 2002-04-18 Robert W Bosley Folienradlager mit hydrodynamischem flüssigkeitsfilm
US5915841A (en) 1998-01-05 1999-06-29 Capstone Turbine Corporation Compliant foil fluid film radial bearing
EP0927831B1 (de) 1998-01-05 2005-11-30 Capstone Turbine Corporation Radialfolienlager mit Flüssigkeitsfilm
DE69832579T2 (de) 1998-01-05 2006-08-03 Capstone Turbine Corp., Tarzana Radialfolienlager mit Flüssigkeitsfilm
US20020106138A1 (en) * 2000-12-01 2002-08-08 Yukio Akizuki Foil gas bearing
US20170089387A1 (en) * 2014-05-16 2017-03-30 Board Of Regents, The University Of Texas System Air Foil Bearings Having Multiple Pads

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