WO2022214133A1 - Radialfolienlager mit überlastsicherung und wellenverlagerungsbegrenzung - Google Patents

Radialfolienlager mit überlastsicherung und wellenverlagerungsbegrenzung Download PDF

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WO2022214133A1
WO2022214133A1 PCT/DE2022/100243 DE2022100243W WO2022214133A1 WO 2022214133 A1 WO2022214133 A1 WO 2022214133A1 DE 2022100243 W DE2022100243 W DE 2022100243W WO 2022214133 A1 WO2022214133 A1 WO 2022214133A1
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foil
radial
stop
shaft
bearing
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PCT/DE2022/100243
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Jürgen Hilbinger
Andre Anger
Wolfgang Braun
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Schaeffler Technologies AG & 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
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    • 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
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    • 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
    • F16C32/0607—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 the gas being retained in a gap, e.g. squeeze film bearings
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/23—Gas turbine engines
    • F16C2360/24—Turbochargers

Definitions

  • Radial foil bearings are provided for the aerodynamic mounting of shafts, with a load-bearing gas/air cushion being formed between the shaft and the radial foil bearing.
  • the functionality is similar to that of a hydrodynamic plain bearing, with the difference that the shaft is supported by the radial foil bearing via an air cushion and not by a liquid cushion of a hydrodynamic plain bearing. What both functional forms have in common is that only the rotary movement of the shaft leads to the formation of the supporting cushion.
  • Foil bearings differ from conventional aerodynamic bearings by having a compliant, resilient structure between the rotating shaft and the stationary housing member. Because of this feature, they are less rigid than conventional air bearings, but they can be adapted to geometrical changes in the air gap, e.g ability.
  • the radial foil bearing usually has a cover foil that is in contact with the stationary shaft and a corrugated foil that is arranged radially between the cover foil and the outer ring of the bearing and can deflect elastically in the radial direction.
  • the radial foil bearing has two foils in contact with one another and the foils carry the outer ring so that the radial foil bearing can be accommodated in a housing.
  • the outer ring can also be formed in one piece from the housing into which the foils of the radial foil bearing are inserted.
  • the shaft If the shaft is rotated relative to the radial foil bearing, the air present in the air gap defined by standstill is displaced. Above a certain shaft speed, an air cushion forms between the cover film and the shaft. le on which the shaft can slide.
  • the foil package with its corrugated foil and its radial spring effect ensures that fluctuations in air pressure or vibrations of the shaft in the radial direction do not affect the bearing and thus keep the air cushion stable.
  • EP 2942537 A1 shows a radial foil bearing with three corrugated foils and an almost circumferential cover foil, the corrugated foils each having a hook-shaped end hooked into its own slot in the outer ring and the cover foil being inserted into one of the slots with the ends lying against one another.
  • EP 3387275 A1 shows a radial foil bearing with three packs of cover foil and corrugated foil, each pack being plugged into a slot in the outer ring at each end of the foil.
  • the CN 209990776 U shows a radial film bearing in which both the corrugated film and the cover film are formed almost completely circumferentially, each having an angled end with which both films are inserted into a common slot. This connection is then secured by clamping with a screw.
  • the solution according to the invention comprises a radial foil bearing with an integrated fixed stop as an overload protection device and limiter of shaft displacement, against which the shaft to be supported can run and as a result the radial foil bearing is protected from failure or damage. Furthermore, the solution according to the invention also protects the compressor, in which the radial foil bearing according to the invention is used, from failure by maintaining freedom of movement between the compressor wheel and the housing wall surrounding it.
  • the solution according to the invention provides a radial foil bearing with an outer ring, a corrugated foil and a cover foil, with the corrugated foil being arranged radially between the outer ring and the cover foil, and at least three foil packs consisting of exactly one corrugated foil and exactly one cover foil, which are formed on and are arranged in succession along the inner peripheral surface of the outer ring, with each foil pack being provided with a radially inwardly directed stop for the shaft to be supported, which is formed by the inner peripheral surface of the outer ring, with the first radial gap between a stop and the opposite one the shaft to be carried is smaller than a second radial gap between a non-rotatably connected component to the shaft to be carried and a housing wall opposite this component.
  • the solution according to the invention reduces impermissibly high component stresses when the corrugated foil deflects too much, and breakage of the corrugated foil or plastic deformation of the spring structure of the corrugated foil is avoided.
  • damage in the radial foil bearing or in the compressor wheel connected to the shaft to be supported can be prevented.
  • corrugated spring foil which meets both the requirements in terms of the foil bearing function and the absorption of impact loads, is significantly simplified by the solution according to the invention.
  • the radial spring constant of the corrugated foil can now be selected to suit the absorption of the shock loads, so that the force of the air pressure built up in the bearing gap by the shaft rotation is sufficient to form a large and stable bearing surface with a constant bearing gap between the cover foil and the rotor shaft.
  • the dimensioning of the first radial gap against the stop increases the efficiency of the compressor, since this first radial gap limits the displacement of the compressor wheel with the second radial gap and also determines the second radial gap in terms of its magnitude.
  • This gap limits the displacement of the compressor wheel with the second radial gap and also determines the second radial gap in terms of its magnitude.
  • the smaller this gap the higher the efficiency of the compressor.
  • the definition of the maximum permissible radial shaft displacement thus prevents solid contact between the compressor terrad and the surrounding compressor housing.
  • the invention proposes a radial foil bearing that allows optimization of the support structure made of cover foil and corrugated foil and at the same time limits the radial deflection without exceeding the permissible material stresses of the corrugated foil.
  • At least one of the contact partners or both are provided with a coating that reduces friction and/or protects against wear.
  • the radial foil bearings have a foil pack consisting of at least one cover foil and at least one corrugated foil, but preferably exactly one cover foil and exactly one corrugated foil, with the foil pack having an elastic sheet steel foil structure which, during operation, allows a radial displacement of the shaft relative to the housing in allows certain limits.
  • the shaft displacement that occurs during operation essentially depends on the rigidity of the bearing and on the static and dynamic forces that occur.
  • the resilience of the foil bearing is a defined property in order to be able to withstand a rapidly rotating shaft the air cushion that builds up in the contact between shaft and bearing to create a large and therefore load-bearing bearing surface and thus enable stable operation.
  • the radial displacement of the shaft must not exceed a certain limit value, as otherwise undesirable solid contact can occur between the rotating and stationary components of the compressor (eg contact between the compressor wheel and the housing).
  • shock loads introduced from the outside during operation in vehicles can generate high forces and result in a correspondingly large radial deflection of the shaft.
  • the maximum elastic, radial deflection of the foil package is preferably limited by a number of stops in the bearing. Should the shaft to be carried experience a radial displacement from the side of one stop, the shaft to be carried will find its radial limit at two stops, between which the shaft to be carried may compress the film package to a permissible value. Between the two stops, the radial displacement will reach its maximum value exactly in the middle between the two stops that follow one another in the circumferential direction. The smallest radial displacement of the shaft to be carried is achieved when the shaft to be carried hits a stop exactly.
  • the stop is formed radially in the direction of the shaft to be worn and from the inner lateral surface of the outer ring emphasizing fastening supply surface for the film package or one of the films of the film package.
  • a fastening surface for the foil pack or one of the foils of the foil pack that protrudes radially in the direction of the shaft to be carried and from the inner surface of the outer ring serves as a stop to limit the radial displacement of the shaft to be carried.
  • the stop or stops in such a way that they have a rigidity that is at least a factor of three higher than that of the film packs.
  • each film package is at one En de each other and at the same time with the outer ring in the area of the stop with the The outer ring is firmly connected, with the other end of the foil package contacting each other and the outer ring, so that the foils can move relative to one another and to the outer ring.
  • a preferred embodiment provides that the film package of cover film and corrugated film lie flat against one another in the area of the stop, so that the jointly formed front surface points in the circumferential direction and the contact surfaces are formed by sections of the circumferential surfaces.
  • the stop of the outer ring has an extent in the axial direction that corresponds to the axial extent of the front contact surface of the foil pack to the stop.
  • the cover film at least partially covers the stop and the radial gap is formed between the shaft to be supported and the cover film.
  • the stop is advantageously set back in the radial direction relative to an enveloping circle in the bearing bore, ie the radial distance from the enveloping circle center to the enveloping circle jacket (enveloping circle radius) is smaller than the radial distance from the enveloping circle center to the stop.
  • bearing bore is to be understood as a component-free hole concentric to the bearing center, into which the shaft to be supported is inserted.
  • the stop protrudes inward in the radial direction from the enveloping circle of at least one of the cover foils.
  • the enveloping circle of the arcuate cover film is formed by its radius and defines a component-free interior space, apart from the shaft to be carried.
  • the stop has a stop edge for peripheral stops at least one film of a film pack.
  • a radial foil bearing arrangement according to the invention with a radial foil bearing also solves the problem in that a compressor wheel is connected in a rotationally fixed manner to the shaft to be carried by the radial foil bearing, which closes the second radial gap has its housing wall.
  • This radial gap between the compressor wheel and its enclosing housing wall is larger than the radial gap between the shaft to be supported and the stop of the radial foil bearing, so that in the event of vibrations that lead to radial displacement of the shaft in the radial foil bearing, the shaft to be supported is against the stop or the stops in the radial foil bearing can start and thereby also the radial displacement of the compressor wheel be limited so that the compressor wheel has sufficient radial distance to its housing wall and does not contact it.
  • the shaft to be supported and/or the stops can be provided with a friction and wear-reducing coating.
  • the stop on the inner peripheral surface in the outer ring of the radial foil bearing can be used for the exact positioning of the foils on the outer ring.
  • a package consisting of a cover film and a corrugated film is positioned on the end face at the same time on a single stop or on a step formed from the stop and extending radially and designed as a stop edge.
  • the foils are positioned exactly to each other and to the outer ring.
  • the outer ring in the context of the invention can be used as a separate component as an outer component - in a housing or be integrally formed with the housing Housing bore is formed.
  • the multi-part design (outer component) and the one-piece design (housing bore) are combined under the term outer ring.
  • the foil pack can be placed in the ring shape of an outer ring.
  • the one or more stops designed in one piece from the outer ring of the radial foil bearing are set off radially inward from the inner peripheral surface for contact with the foil pack.
  • the stops protrude from the inner peripheral surface radially inward.
  • the attack or attacks are preferably plateau-shaped, which can come into contact with the foil pack or one of the foils of the foil pack or comes into contact.
  • the shaft to be worn can come into direct contact with the stop or indirectly via components arranged in between, for example foils of the foil pack.
  • Cover foil and corrugated foil preferably lie flat against one another in the area of the stop, so that the front surface of both foils points in the circumferential direction and the contact surfaces with respect to one another are formed by sections of the circumferential surfaces of the foils.
  • the corrugated foil does not have any corrugated contours in this area.
  • the peripheral surfaces largely follow the shape of a circular arc and thus the geometry of the inner lateral surface of the outer ring.
  • both foils of the foil pack can lie jointly on the radial step, whereby it is also alternatively possible that one of the foils of the foil pack is in contact with the step with its front side, the other foil being spaced apart from the step . In both cases, the foil package is reliably and correctly positioned in the circumferential direction via the step to the outer ring.
  • the step for each foil can have a different geometric shape, as mentioned at the beginning, provided that the contact between each foil and each step blocks one degree of freedom (in the circumferential direction).
  • a stair-like, stepped design of the step is conceivable as an example, in which each film comes into contact with its step with its front contact surface.
  • the design of the radial foil bearing according to the invention allows only one direction of rotation of the shaft. A directed installation of the radial foil bearing is also necessary so that the Direction of rotation of the shaft to be carried corresponds to the operating direction of rotation of the radial foil bearing.
  • the stops according to the invention or the stop according to the invention can be used as a means of orientation.
  • the axial extent of the inner peripheral surface of the outer ring corresponds to the width of the corrugated foil or the cover foil or the foil package in order to ensure reliable support in the circumferential direction.
  • the fixed connection of the foil pack to the outer ring is preferably provided at the end of the foil or foils, which is located in the area of the stop.
  • the other end of the foil or foils is unattached to the outer ring, but abutting each other and the outer ring.
  • the firm connection of the foil package with the outer ring and/or the foils to one another can preferably be effected by a laser or resistance spot welding process.
  • the cover film of one film package overlaps with the cover film of the film package that follows in the circumferential direction at a radial distance.
  • the circumferential bearing surface is advantageously enlarged and the installation space in the circumferential direction between the individual foil packs is also used much better for this purpose.
  • the radial distance is defined in such a way that the geometry of the cover film changes in the circumferential direction.
  • the cover film is on a different pitch circle than outside the stop.
  • the free end of the cover film of a film package can overlap the fixed end of the cover film of the film package that follows on the peripheral side with a radial distance and without mutual contact.
  • the free end of the cover foil of a foil pack overlaps the fixed end of the cover foil of the foil pack following on the circumference and thereby form the surface of the stop.
  • the circumferential distance between two consecutive cover foils is dimensioned in such a way that they do not touch one another during operation, in particular when the radial foil bearing or the shaft is shaken.
  • the circumferential spacing is also such that tearing of the air cushion is avoided, for example the spacing is measured on the basis of the turbulence occurring at the end of the film.
  • FIG. 2 shows the radial foil bearing according to FIG. 1 in the case of a radial displacement of the shaft to be supported
  • FIG. 3 shows a first embodiment according to the invention of the radial foil bearing with a stop without radial displacement of the shaft to be supported
  • FIG. 4 shows the radial foil bearing according to FIG. 3 in the case of radial displacement of the shaft to be supported
  • FIG. 5 shows a second embodiment according to the invention of the radial foil bearing with a stop in the case of radial displacement of the shaft to be supported; and
  • FIG. 6 shows a third embodiment according to the invention of the radial foil bearing with a stop in the case of radial displacement of the shaft to be supported.
  • FIG. 1 shows a radial foil bearing 1 without overload protection and path limitations for the shaft 7 to be supported.
  • the shaft 7 rotating in the direction of rotation 14 is located centrally in the radial foil bearing 1, since the shaft 7 is due to air cushions formed between the outer peripheral surface of the shaft 7 and the cover foils 4 will be carried.
  • FIG. 1 shows a radial foil bearing 1 with an outer ring 2, a corrugated foil 3 and a cover foil 4, with a corrugated foil 3 and a cover foil 4 forming a foil package 8.
  • Three foil packs 8 are patterned consecutively over the circumference of the outer ring 2 and are arranged at regular intervals from one another.
  • the corrugated foil 3 rests on an inner peripheral surface 5 of the outer ring 2 and has a corrugated shape as seen in the circumferential direction of the radial foil bearing 1 .
  • the cover foil 4 rests against the corrugated foil 3 .
  • the corrugated shape of the corrugated foil 3 allows the cover foil 4 to be pushed in towards the outer ring 2 .
  • a peripheral gap is formed during operation along the peripheral direction 11 that is largely constant in regular operation, through the supporting air cushion.
  • Fig. 2 shows the radial foil bearing 1 according to Fig. 1 in the case of a radial displacement of the shaft 7 to be supported. Due to static (e.g. the weight of the shaft 7) and dynamic loads during operation of the radial foil bearing 1, a displacement of the shaft 7 in the direction of displacement 15 can take place . These loads act on the air cushion and allow it and the film packs to deflect. If the displacement from the compression is too great, the radial foil bearing 1 can be damaged and/or the components non-rotatably connected to the shaft 7, for example a compressor wheel not shown here, come into contact with peripheral components, for example those surrounding the compressor wheel housing wall. The ra diale distance on the diametrically opposite side of the contact of the shaft 7 to the cover film 4 increases and reaches an impermissibly high value without a stop 6.
  • Fig. 3 shows a first embodiment according to the invention of the radial foil bearing 1 with a stop 6 as an overload limit or shaft displacement limit without showing the radial displacement of the shaft 7 to be supported.
  • the shaft 7 rotates in the direction of rotation 14, as a result of which the air cushion between the z.s character the shaft 7 and the cover sheets 4 forms and the shaft 7 at a distance from the cover sheets 4 carries.
  • the radial foil bearing 1 is in safe operating condition.
  • the stop 6 protruding radially inward from the inner peripheral surface 5 of the outer ring 2 together with the outer peripheral surface of the shaft 7 now defines the gap 9, which is smaller than a radial gap between a compressor wheel which is rotatably connected to the shaft 7 and its peripheral housing wall, which contains the compressor wheel surrounds.
  • the stop 6 rises like a plateau from the inner peripheral surface 5 and forms both a shaft displacement limitation for the shaft 7 and a mounting surface for the foil package 8, consisting of exactly one cover foil 4 and exactly one corrugated foil 3.
  • the foils 3 and 4 lie with one Contact surface 12 both on each other and on the stop 6.
  • the film package 8 is limited in the circumferential direction 11 by contact of its front contact surfaces 13 with a stepped stop edge 10.
  • the stop edge 10 is placed on the stop 6 in the circumferential direction 11 in succession. In the direction of rotation 14 of the shaft 7, the stop edge 10 is followed by the stop 6 and then the radially resilient area of the foil pack 8, which is firmly connected to the preceding stop 6.
  • the indirect contact with the stop 6 is based on the fact that the foils 3 and 4 of the foil pack 8 firmly connected to the stop 6 are arranged between the outer peripheral surface of the shaft 7 and the stop 6 .
  • the thickness of the foils is negligible in terms of touch behavior.
  • the foils 3 and 4 of the foil package 8 rest with their circumferential contact surfaces 12 against one another and in this area also against the plateau-like stop 6.
  • the end contact surfaces Chen 13 rest against a stepped stop edge 10, which limits and positions the foils 3, 4 in the circumferential direction 11 during assembly with the outer ring 2.
  • the stop edge 10 is not designed as a step. Rather, a normal vector of the contact surfaces 13 in the circumferential direction is parallel to a limiting surface of the stop 6, which, due to the plateau-like formation of the outer ring 2, is formed radially inward. On this side surface (limiting surface) delimiting the stop 6, the contact surfaces 13 are aligned, as shown. This means that more space in the circumferential direction 11 can be gained, for example to increase the circumferential support length of the cover foils 4, or the radial foil bearing 1 can be reduced in its radial or diametrical extent.
  • the stop 6 shows a third embodiment according to the invention of the radial foil bearing 1 with a stop 6 in the event of radial displacement of the shaft 7 to be supported.
  • the stop 6 can itself deflect as shown here as a spring element 16 and not only limit the displacement of the shaft 7, but can also slow down its movement in order to reduce the force impulse when stepping into contact (directly or indirectly) with the stop 6 .
  • the spring element 16 is designed as a separate construction part for the outer ring 2 and is inserted into a receptacle on the inner peripheral surface 5 of the outer ring 2 .
  • the spring element 16 can also serve as a receptacle for fastening the foil ends of the foils 3 and 4 of the foil pack 8 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radialfolienlager (1) mit einer Überlastsicherung und Wellenverlagerungsbegrenzung zur Begrenzung der radialen Verlagerung der zu tragenden Welle (7).

Description

Radialfolienlaqer mit Überlastsicherunq und Wellenverlaqerunqsbeqrenzunq
Radialfolienlager sind zur aerodynamischen Lagerung von Wellen vorgesehen, wobei zwischen der Welle und dem Radialfolienlager ein tragendes Gas-/Luftpolster ausge bildet wird. Die Funktionsweise ähnelt der eines hydrodynamischen Gleitlagers jedoch mit dem Unterschied, dass die Welle von dem Radialfolienlager über ein Luftpolster getragen wird und nicht von einem Flüssigkeitspolster eines hydrodynamischen Gleit lagers. Gemeinsam haben beide Funktionsformen, dass erst die Drehbewegung der Welle zum Ausbilden des tragenden Polsters führt.
Folienlager unterscheiden sich von den konventionellen aerodynamischen Lagern durch eine nachgiebige, elastische Struktur zwischen der rotierenden Welle und dem stationären Gehäusebauteil. Durch dieses Merkmal weisen sie gegenüber den kon ventionellen Luftlagern zwar eine geringere Steifigkeit auf, können sind jedoch an ge ometrische Luftspaltänderungen durch z.B. Fluchtungsfehler der Lagersitze oder un terschiedlicher Wärmeausdehnung von Welle und Gehäuse anpassen und ermögli chen dadurch in der Praxis in vielen Anwendungen eine höhere Betriebszuverlässig keit.
Zur Ausbildung des tragenden Luftpolsters weist das Radialfolienlager zumeist eine mit der stillstehenden Welle in Kontakt stehenden Deckfolie sowie eine radial zwi schen der Deckfolie und den Außenring des Lagers angeordneten Wellfolie auf, wel che in radialer Richtung elastisch einfedern kann. Somit hat grundsätzlich das Radial folienlager zwei miteinander in Kontakt stehende Folien und einen die Folien tragen den Außenring, damit das Radialfolienlager in einem Gehäuse aufgenommen werden kann. Der Außenring kann auch einteilig von dem Gehäuse ausgebildet sein, in das die Folien des Radialfolienlagers eingesetzt werden.
Wird die Welle in Drehbewegung relativ zum Radialfolienlager versetzt, so wird die in dem vom Stillstand definierten Luftspalt vorhandene Luft verdrängt. Ab einer bestimm ten Drehzahl der Welle bildet sich ein Luftpolster zwischen der Deckfolie und der Wel- le aus, auf dem die Welle gleiten kann. Dabei sorgt das Folienpaket mit seiner Wellfo lie und ihrer radialen Federwirkung dafür, dass Schwankungen im Luftdruck oder Vib rationen der Welle in radialer Richtung das Lager nicht beeinträchtigen und somit das Luftpolster tragfähig halten.
Im Stand der Technik sind vielfältige Bauformen von Folienlagern bekannt. Neben den Radialfolienlagern gibt es auch Axialfolienlager, die eine axiale Tragfähigkeit ausbil den können. Die Anordnung der Folien des Lagers sowie deren geometrische Ausbil dung sind vielfältig und jedem Anwendungsfall angepasst.
Die EP 2942537 A1 zeigt ein Radialfolienlager mit drei Wellfolien und einer nahezu umlaufendenden Deckfolie, wobei die Wellfolien mit einem hakenförmigen Ende je weils in einen eigenen Schlitz im Außenring eingehakt sind und die Deckfolie mit bei den Enden aneinander anliegend in einen der Schlitze gesteckt ist.
Die EP 3387275 A1 zeigt ein Radialfolienlager mit drei Paketen aus Deckfolie und Wellfolie, wobei jedes Paket an jedem Ende der Folien in einen Schlitz des Außenrin ges gesteckt sind.
Die CN 209990776 U zeigt ein Radialfolienlager, bei dem sowohl die Wellfolie als auch die Deckfolie nahezu vollständig umlaufend ausgebildet sind, jeweils in abge winkeltes Ende aufweisen, mit dem beide Folien in einen gemeinsamen Schlitz ge steckt sind. Anschließend wird diese Verbindung mit einer Schraube verklemmend gesichert.
Als problematisch stellte sich heraus, die Folien zur Optimierung der funktionstüchti gen Tragfähigkeit wirtschaftlich anzuordnen.
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung ein Radialfolienlager auszubilden, welches ei ne wirtschaftliche Anordnung der Folien erlaubt und das Radialfolienlager in seiner Funktion verbessert. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung umfasst ein Radialfolienlager mit einem integrierten festen Anschlag als Überlastsicherung und Wellenverlagerungsbegrenzung, an den die zu tragende Welle anlaufen kann und wodurch das Radialfolienlager vor Ausfall oder Beschädigung geschützt wird. Ferner wird durch die erfindungsgemäße Lösung auch der Verdichter, in dem das erfindungsgemäße Radialfolienlager eingesetzt wird, vor Ausfall geschützt, in dem die Freigängigkeit zwischen dem Verdichterrad und die ihn umgebende Gehäusewand gewahrt bleibt.
So sieht die Lösung erfindungsgemäß ein Radialfolienlager vor, mit einem Außenring, einer Wellfolie und einer Deckfolie, wobei die Wellfolie radial zwischen dem Außenring und der Deckfolie angeordnet ist, und zumindest drei Folienpakete aus genau einer Wellfolie und genau einer Deckfolie gebildet sind, die an und entlang der Innenum fangsfläche des Außenringes aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei zu jedem Folienpaket ein radial nach innen gerichteter Anschlag für die zu tragende Welle vor gesehen ist, der von der Innenumfangsfläche des Außenringes ausgebildet ist, wobei der erste radiale Spalt zwischen einem Anschlag und der diesem gegenüberstehen den zu tragenden Welle kleiner ist, als ein zweiter radialer Spalt zwischen einem mit der zu tragenden Welle drehfest verbundenen Bauteil und einer diesem Bauteil ge genüberstehenden Gehäusewand.
Durch die erfindungsgemäße Lösung werden unzulässig hohe Bauteilspannungen beim zu großen Einfedern der Wellfolie reduziert und ein Bruch der Wellfolie bezie hungsweise eine plastische Verformung der Federstruktur der Wellfolie vermieden. Durch die erfindungsgemäße Begrenzung der radialen Wellenverlagerung und damit des Federwegs, können Schäden im Radialfolienlager oder des mit der zu tragenden Welle verbundenen Verdichterrades verhindert werden.
Eine technische Auslegung der Wellfederfolie, welche sowohl den Anforderungen hin sichtlich der Folienlagerfunktion als auch der Aufnahme von Stoßlasten gerecht wird, wird durch die erfindungsgemäße Lösung deutlich vereinfacht. Die radiale Federkon stante der Wellfolie kann nun passend zur Aufnahme der Stoßlasten gewählt werden, so dass die Kraft des durch die Wellenrotation aufgebauten Luftdrucks im Lagerspalt ausreicht, um eine großflächige und tragfähige Tragfläche mit konstantem Lagerspalt zwischen Deckfolie und Rotorwelle auszubilden.
Die Dimensionierung des ersten radialen Spaltes gegenüber Anschlag erhöht den Wirkungsgrad des Verdichters, da dieser erste radiale Spalt die Verlagerung des Ver dichterrades mit dem zweiten radialen Spalt begrenzt und den zweiten radialen Spalt hinsichtlich seiner Größenordnung mitbestimmt. Je kleiner dieser Spalt ist, desto hö her ist der Wirkungsgrad des Verdichters. Die Definition der maximal zulässigen radia len Wellenverlagerung verhindert also den Festkörperkontakt zwischen dem Verdich terrad und dem umgebenden Verdichtergehäuse.
Durch die Erfindung wird ein Radialfolienlager vorgeschlagen, dass eine Optimierung der Stützstruktur aus Deckfolie und Wellfolie zulässt und gleichzeitig die radiale Einfe derung begrenzt, ohne dass die zulässigen Werkstoffspannungen der Wellfolie über schritten werden.
Zur Vermeidung von Schäden an den Kontaktpartnern aus Deckfolie und zu tragender Welle im Falle eines Festkörperkontakts, ist mindestens einer der Kontaktpartner oder beide mit einer reibungsverringernden und/oder vor Verschleiß schützenden Be schichtung versehen.
Die Radialfolienlager haben ein Folienpaket bestehend aus zumindest einer Deckfolie und zumindest einer Wellfolie, jedoch bevorzugterweise aus genau einer Deckfolie und genau einer Wellfolie, wobei das Folienpaket eine elastischen Stahlblech-Folien- Struktur aufweist, welche im Betrieb eine radiale Verlagerung der Welle gegenüber dem Gehäuse in gewissen Grenzen zulässt. Die im Betrieb auftretende Wellenverla gerung hängt dabei im Wesentlichen von der Steifigkeit des Lagers und von den auf tretenden statischen und dynamischen Kräften ab. Die Nachgiebigkeit des Folienla gers ist dabei eine definierte Eigenschaft, um bei sich schnell drehender Welle durch das sich im Kontakt zwischen Welle und Lager aufbauende Luftpolster eine großflä chige und damit tragfähige Tragfläche zu erzeugen und somit einen stabilen Betrieb zu ermöglichen. Jedoch darf die radiale Verlagerung der Welle einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten, da es sonst zum unerwünschten Festkörperkontakt zwischen den rotierenden und den stationären Bauteilen des Verdichters kommen kann, (z.B. Kontakt des Verdichterrads mit dem Gehäuse). Insbesondere von außen eingeleitete Stoßlasten beim Betrieb in Fahrzeugen können hohe Kräfte erzeugen und eine entsprechend große radiale Auslenkung der Welle zur Folge haben.
Bevorzugterweise wird die maximale elastische, radiale Einfederung des Folienpa ketes durch mehrere Anschläge im Lager begrenzt. Sollte die zu tragende Welle ab seits des einen Anschlags eine radiale Verlagerung erfahren, so findet die zu tragende Welle an zwei Anschlägen ihre radiale Begrenzung, zwischen denen die zu tragende Welle das Folienpaket auf einen zulässigen Wert komprimieren darf. Zwischen den beiden Anschlägen wird die radiale Verlagerung ihren Maximalwert genau mittig zwi schen den beiden in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Anschlägen erreichen. Die kleinste radiale Verlagerung der zu tragenden Welle wird erreicht, wenn die zu tragende Welle genau auf einen Anschlag trifft.
Vorteilhafterweise wird von dem Anschlag eine sich radial in Richtung der zu tragen den Welle und aus der Innenmantelfläche des Außenringes hervorhebende Befesti gungsfläche für das Folienpaket oder eine der Folien des Folienpaketes gebildet. Mit anderen Worten dient eine sich radial in Richtung der zu tragenden Welle und aus der Innenmantelfläche des Außenringes hervorhebende Befestigungsfläche für das Foli enpaket oder eine der Folien des Folienpaketes als Anschlag zur Begrenzung der ra dialen Verlagerung der zu tragenden Welle.
Der Anschlag beziehungsweise die Anschläge dergestalt, dass diese eine um mindes tens den Faktor drei höhere Steifigkeit aufweisen als die Folienpakete.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Folienpaket an einem En de miteinander und zugleich mit dem Außenring im Bereich des Anschlags mit dem Außenring fest verbunden, wobei das andere Ende des Folienpakets einander und den Außenring kontaktiert, so dass eine Relativbewegung der Folien zueinander und zum Außenring möglich ist.
Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass das Folienpaket aus Deckfolie und Well folie im Bereich des Anschlags aneinander flächig anliegen, so dass die gemeinsam ausgebildete stirnseitige Fläche in Umfangsrichtung weist und die Anlageflächen zu einander von Abschnitten der Umfangsflächen gebildet werden.
In einer Ausführung der Erfindung weist der Anschlag des Außenrings in axialer Rich tung eine Erstreckung auf, die der axialen Erstreckung der stirnseitigen Anlagefläche des Folienpakets zum Anschlag entspricht.
In einer Ausgestaltung überdeckt die Deckfolie den Anschlag zumindest teilweise und der radiale Spalt ist zwischen der zu tragenden Welle und der Deckfolie ausgebildet.
Vorteilhafterweise ist der Anschlag gegenüber einem Hüllkreis in der Lagerbohrung in radialer Richtung zurückgesetzt ausgebildet, das heißt der radiale Abstand vom Hüll kreiszentrum zum Hüllkreismantel (Hüllkreisradius) ist kleiner als der radiale Abstand vom Hüllkreiszentrum zum Anschlag. Der Begriff Lagerbohrung ist hierbei als bauteil freies zum Lagerzentrum konzentrisches Loch zu verstehen, in das die zu tragende Welle eingesteckt wird. Alternativ steht der Anschlag in radialer Richtung aus dem Hüllkreis zumindest einer der Deckfolien in radialer Richtung nach innen hervor. Der Hüllkreis der bogenförmigen Deckfolie bildet sich durch dessen Radius aus und defi niert einen, bis auf die zu tragenden Welle, bauteilfreien Innenraum.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist der Anschlag eine Anschlagkante zum umfangsseitigen Anschlägen zumindest einer Folie eines Folienpaketes auf.
Auch löst eine erfindungsgemäße Radialfolienlageranordnung mit einem Radialfolien lagers die Aufgabe dadurch, dass mit der durch das Radialfolienlager zu tragenden Welle ein Verdichterrad drehfest verbunden ist, welches den zweiten radialen Spalt zu seiner Gehäusewand aufweist. Dieser radiale Spalt zwischen dem Verdichterrad und seiner umgreifenden Gehäusewand ist größer als der radiale Spalt zwischen der zu tragenden Welle und dem Anschlag des Radialfolienlagers, damit bei Erschütterun gen, die zur radialen Verlagerung der Welle im Radialfolienlager führen, die zu tra gende Welle an dem Anschlag beziehungsweise den Anschlägen im Radialfolienlager anlaufen kann und dadurch auch die radiale Verlagerung des Verdichterrades be grenzt, damit das Verdichterrad ausreichend radialen Abstand zu seiner Gehäuse wand hat und diese nicht kontaktiert.
Die zu tragende Welle und/oder die Anschläge können mit einer reibungs- und ver schleißreduzierenden Beschichtung versehen sein.
Der Anschlag an der Innenumfangsfläche im Außenring des Radialfolienlagers kann zur exakten Positionierung der Folien am Außenring dienen. Dabei wird ein Paket aus je einer Deckfolien und einer Wellfolie zugleich an einem einzigen Anschlag oder einer vom Anschlag ausgebildeten sich radial erstreckenden als Anschlagkante ausgebilde ten Stufe stirnseitig positioniert. Folglich sind sowohl die Folien zueinander als auch zum Außenring exakt positioniert.
Der Außenring im Rahmen der Erfindung kann als separates Bauteil als Außen bauteil - in ein Gehäuse eingesetzt werden oder einteilig mit dem Gehäuse ausgebil det sein, so der mit dem Gehäuse integral ausgebildete Außenring als Gehäuseboh rung vorhanden ist, wobei der Anschlag integral von der Wandung dieser Gehäuse bohrung ausgebildet ist. Im Rahmen der Erfindung wird die mehrteilige Ausführung ( Außenbauteil ) und die einteilige Ausführung ( Gehäusebohrung ) unter dem Begriff Außenring zusammengeführt. Wesentlich für die Erfindung des Radialfolienlagers ist hierbei, dass das Folienpaket in der Ringform eines Außenringes platzierbar ist.
Der beziehungsweise die vom Außenring des Radialfolienlagers einteilig ausgebilde ten Anschläge setzen sich von der Innenumfangsfläche zur Anlage des Folienpakets radial nach innen ab. Mit anderen Worten stehen die Anschläge von der Innenum fangsfläche radial nach innen hervor. Der beziehungsweise die Anschläge sind bevor- zugt plateauförmig ausgebildet, welches flächig mit dem Folienpaket oder eines der Folien des Folienpaketes in Kontakt treten kann beziehungsweise tritt. Die zu tragen de Welle kann unmittelbar in Kontakt mit dem Anschlag treten oder mittelbar über da zwischen angeordnete Bauteile, beispielsweise Folien des Folienpaketes.
Bevorzugterweise liegen Deckfolie und Wellfolie im Bereich des Anschlags aneinan der flächig an, so dass die stirnseitige Fläche beider Folien in Umfangsrichtung weist und die Anlageflächen zueinander von Abschnitten der Umfangsflächen der Folien gebildet werden. Die Wellfolie weist in diesem Bereich keine gewellte Kontur auf. Die Umfangsflächen folgen weitestgehend einer Kreisbogenform und somit der Geometrie der Innenmantelfläche des Außenringes.
Die stirnseitige Fläche beider Folien des Folienpaketes können gemeinsam an der ra dialen Stufe anliegen, wobei es auch alternativ möglich ist, dass eine der Folien des Folienpaketes mit seiner stirnseitigen Fläche mit der Stufe in Anlage ist, wobei die an dere Folie zu der Stufe beabstandet ist. In beiden Fällen ist das Folienpaket über die Stufe zum Außenring in Umfangsrichtung zuverlässig und korrekt positioniert.
Sollten beide Folien mit ihren jeweiligen stirnseitigen Flächen zugleich in Kontakt mit der Stufe stehen, so kann die Stufe für jede Folie eine voneinander verschiedene, eingangs genannte geometrische Form aufweisen, sofern der Kontakt zwischen jeder Folie und jeder Stufe einen Freiheitsgrad (in Umfangsrichtung) sperrt. Als ein Ausfüh rungsbeispiel sei hier eine treppenartige, abgesetzte Ausführung der Stufe denkbar, bei der jede Folie mit seiner stirnseitigen Anlagefläche in Kontakt mit seiner Stufe kommt.
Das Radialfolienlager mit vorteilhafterweise drei Folienpaketen, welche in Umfangs richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind, ermöglicht nur eine Drehrichtung der zu tragenden Welle und ist somit unidirektional ausgebildet. Eine Drehrichtungsumkehr der Welle ist, insbesondere im Betrieb, nicht möglich und nicht vorgesehen. Das erfin dungsgemäße Radialfolienlager ermöglicht durch seinen Aufbau nur eine Wellendreh richtung. Auch ist damit ein gerichteter Einbau des Radialfolienlagers nötig, damit die Drehrichtung der zu tragenden Welle der Betriebsdrehrichtung des Radialfolienlagers entspricht. Hierzu können die erfindungsgemäßen Anschläge beziehungsweise der er findungsgemäße Anschlag als Orientierungsmittel verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die axiale Erstreckung der Innenumfangsfläche des Außenrings der Breite der Wellfolie beziehungsweise der Deckfolie beziehungsweise des Folienpakets, um eine sichere Abstützung in Um fangsrichtung zu gewährleisten.
Die feste Verbindung des Folienpaketes mit dem Außenring ist vorzugsweise an dem Ende der Folie beziehungsweise der Folien vorgesehen, welches sich im Bereich des Anschlags befindet. Somit ist das andere Ende der Folie beziehungsweise der Folien unbefestigt mit dem Außenring, jedoch anliegend aneinander und am Außenring aus geführt. Die feste Verbindung des Folienpaketes mit dem Außenring und/oder der Fo lien zueinander kann vorzugsweise durch ein Laser- oder Widerstandpunktschweiß verfahren erfolgen.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass sich die Deckfolie des einen Folienpa kets mit der Deckfolie des in Umfangsrichtung drauffolgenden Folienpakets mit radia lem Abstand überlappt. Damit wird vorteilhafterweise die umfangsseitige Tragfläche vergrößert und dafür auch der Bauraum in Umfangsrichtung zwischen den einzelnen Folienpaketen deutlich besser genutzt. Der radiale Abstand definiert sich hierbei so, dass sich die Geometrie der Deckfolie in Umfangsrichtung ändert. Im Bereich des An schlags befindet sich die Deckfolie auf einem anderen Teilkreis als außerhalb des An schlags. Somit kann das freie Ende der Deckfolie eines Folienpaketes das feste Ende der Deckfolie des umfangsseitig drauffolgenden Folienpaketes überlappen mit radia lem Abstand und ohne gegenseitige Kontaktierung.
Auch kann vorgesehen sein, dass das freie Ende der Deckfolie eines Folienpaketes das feste Ende der Deckfolie des umfangsseitig drauffolgenden Folienpaketes über lappt und dadurch die Fläche des Anschlags bilden. Dabei ist der umfangsseitige Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Deckfolien derart dimensioniert, dass sich diese im Betrieb nicht einander berühren insbeson dere bei Erschütterungen des Radialfolienlagers oder der Welle. Die umfangsseitige Beabstandung ist jedoch auch dergestalt, dass ein Abreißen des Luftpolsters vermie den wird beispielsweise bemisst sich der Abstand anhand der an dem Ende der Fo lie auftretenden Turbulenzen.
Es soll erfindungsgemäß vermieden werden, dass die Längung der Wellfolie im Be trieb oder die Überlappung der Deckfolien eine Kontaktierung des Anschlags bedin gen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren näher be schrieben.
Es zeigen mit:
Fig. 1 ein Radialfolienlager ohne Überlastsicherung und Wegbegrenzungen für die zu tragende Welle,
Fig. 2 das Radialfolienlager nach Fig. 1 im Fall einer radialen Verlagerung der zu tragenden Welle,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße erste Ausführungsform des Radialfolienlagers mit einem Anschlag ohne radiale Verlagerung der zu tragenden Welle,
Fig. 4 das Radialfolienlager nach Fig. 3 im Fall der radialen Verlagerung der zu tragenden Welle,
Fig. 5 eine erfindungsgemäße zweite Ausführungsform des Radialfolienlagers mit einem Anschlag im Fall der radialen Verlagerung der zu tragenden Welle und Fig. 6 eine erfindungsgemäße dritte Ausführungsform des Radialfolienlagers mit einem Anschlag im Fall der radialen Verlagerung der zu tragenden Welle.
Fig. 1 zeigt ein Radialfolienlager 1 ohne Überlastsicherung und Wegbegrenzungen für die zu tragende Welle 7. Die in Drehrichtung 14 rotierende Welle 7 befindet sich zent risch im Radialfolienlager 1, da die Welle 7 durch zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 7 und den Deckfolien 4 ausgebildeten Luftpolster getragen wird. Die Figur 1 zeigt ein Radialfolienlager 1 mit einem Außenring 2, einer Wellfolie 3 und einer Deckfolie 4, wobei eine Wellfolie 3 und eine Deckfolie 4 ein Folienpaket 8 bilden. Drei Folienpakete 8 sind über den Umfang des Außenringes 2 aufeinanderfolgend gemustert und im regelmäßigen Abstand zueinander angeordnet. Dabei liegt an einer Innenumfangsfläche 5 des Außenringes 2 die Wellfolie 3 an, welche in Umfangsrich tung des Radialfolienlagers 1 gesehen eine Wellenform aufweist. Auf der dem Außen ring 2 gegenüberliegenden Seite der Wellfolie 3 liegt die Deckfolie 4 an der Wellfolie 3 an. Die Wellenform der Wellfolie 3 lässt die Deckfolie 4 zum Außenring 2 hin einfe dern.
Zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 7 und jeder Deckfolie 4 ist im Betrieb ein umfangsseitiger und im regulären Betrieb weitestgehend gleichbleibender Spalt entlang der Umfangsrichtung 11 durch das tragende Luftpolster ausgebildet.
Fig. 2 zeigt das Radialfolienlager 1 nach Fig. 1 im Fall einer radialen Verlagerung der zu tragenden Welle 7. Durch statische (beispielsweise der Gewichtskraft der Welle 7) und dynamische Lasten im Betrieb des Radialfolienlagers 1 kann eine Verlagerung der Welle 7 in Verlagerungsrichtung 15 stattfinden. Diese Lasten wirken auf das Luft polster ein und lassen dieses sowie auch die Folienpakete einfedern. Wird die Verla gerung aus dem Einfedern zu groß, so kann das Radialfolienlager 1 beschädigt wer den und/oder die mit der Welle 7 drehfest verbundenen Bauteile, beispielsweise ein hier nicht dargestelltes Verdichterrad, kommen in Kontakt mit ihrerseits peripheren Bauteilen, beispielsweise der das Verdichterrad umgebenden Gehäusewand. Der ra diale Abstand auf der diametral gegenüberliegenden Seite des Kontaktes der Welle 7 zur Deckfolie 4 vergrößert und erreicht ohne einen Anschlag 6 einen unzulässig ho hen Wert.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße erste Ausführungsform des Radialfolienlagers 1 mit einem Anschlag 6 als Überlastsichtung beziehungsweise Wellenverlagerungsbe grenzung ohne Darstellung der radialen Verlagerung der zu tragenden Welle 7. Die Welle 7 dreht sich in Drehrichtung 14, wodurch sich das Luftpolster zwischen der Au- ßenumfangsfläche der Welle 7 und den Deckfolien 4 ausbildet und die Welle 7 mit Abstand zu den Deckfolien 4 trägt. Das Radialfolienlager 1 befindet sich im sicheren Betriebszustand. Der aus der Innenumfangsfläche 5 des Außenringes 2 radial nach innen hervorstehende Anschlag 6 definiert mit der Außenumfangsfläche der Welle 7 nun den Spalt 9, welcher kleiner ist als ein radialer Spalt eines mit der Welle 7 dreh fest verbundenen Verdichterrades zu seiner umfangsseitigen Gehäusewand, die das Verdichterrad umgibt.
Der Anschlag 6 erhebt sich plateauartig aus der Innenumfangsfläche 5 heraus und bildet sowohl für die Welle 7 eine Wellenverlagerungsbegrenzung als auch eine Be festigungsfläche für das Folienpaket 8, bestehend aus genau einer Deckfolie 4 und genau einer Wellfolie 3. Die Folien 3 und 4 liegen mit einer Anlagefläche 12 sowohl aneinander an als auch an dem Anschlag 6. Ihre Begrenzung in Umfangsrichtung 11 findet das Folienpaket 8 durch Anlage ihrer stirnseitigen Anlageflächen 13 mit einer stufenförmigen Anschlagkante 10. Die Anschlagkante 10 ist auf den Anschlag 6 in Umfangsrichtung 11 aufeinanderfolgend platziert. In Drehrichtung 14 der Welle 7 folgt auf die Anschlagkante 10 der Anschlag 6 und anschließend daran der radial federnde Bereich des Folienpaketes 8, welches mit dem vorangestellten Anschlag 6 fest ver bunden ist.
Fig. 4 das Radialfolienlager 1 nach Fig. 3 im Fall der radialen Verlagerung der zu tra genden Welle 7. Beim Einwirken einer radialen Kraftkomponente, welche den siche ren Betriebszustand stört, verlagert sich die Welle 7 exzentrisch zu seiner ursprüngli chen Drehachse und schlägt mittelbar an dem Anschlag 6 an, welcher die weitere Verlagerung der Welle 7 dadurch begrenzt. Der mittelbare Kontakt mit dem Anschlag 6 liegt in dieser Ausführungsform der Erfindung darin begründet, dass zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 7 und dem Anschlag 6 die mit dem Anschlag 6 fest verbundenen Folien 3 und 4 des Folienpaketes 8 angeordnet sind. Die Dicke der Foli en ist allerdings im Anschlagverhalten vernachlässigbar. Die Folien 3 und 4 des Foli enpaketes 8 liegen mit ihren umfangsseitigen Anlageflächen 12 aneinander an und in diesem Bereich auch an dem plateauartigen Anschlag 6. Die stirnseitigen Anlageflä- chen 13 liegen an einer stufenförmigen Anschlagkante 10 an, welche die Folien 3, 4 in Umfangsrichtung 11 bei der Montage mit dem Außenring 2 begrenzt und positioniert.
Fig. 5 eine erfindungsgemäße zweite Ausführungsform des Radialfolienlagers 1 mit einem Anschlag 6 im Fall der radialen Verlagerung der zu tragenden Welle 7. In die ser Ausführungsform ist die Anschlagkante 10 nicht als Stufe ausgebildet. Vielmehr ist ein Normalenvektor der Anlageflächen 13 in Umfangsrichtung parallel zu einer Be grenzungsfläche des Anschlags 6, welche, durch die plateauartige Ausbildung aus dem Außenring 2 radial nach innen heraus, ausgebildet ist. An dieser den Anschlag 6 begrenzenden Seitenfläche (Begrenzungsfläche) sind die Anlageflächen 13 fluchtend, wie dargestellt, ausgerichtet. Damit kann mehr Bauraum in Umfangsrichtung 11 bei spielsweise zur Vergrößerung der umfangsseitigen Traglänge der Deckfolien 4 ge wonnen werden oder das Radialfolienlager 1 in seiner radialen beziehungsweise dia metralen Ausdehnung reduziert werden.
Fig. 6 eine erfindungsgemäße dritte Ausführungsform des Radialfolienlagers 1 mit ei nem Anschlag 6 im Fall der radialen Verlagerung der zu tragenden Welle 7. Der An schlag 6 kann wie hier dargestellt als Federelement 16 selbst einfedern und die Verla gerung der Welle 7 nicht nur begrenzen, sondern auch dessen Bewegung abbremsen kann, um den Kraftstoß beim im Anlagetreten (mittelbar oder unmittelbar) mit dem An schlag 6 zu reduzieren. Das Federelement 16 ist als zum Außenring 2 separates Bau teil ausgebildet und in eine Aufnahme an der Innenumfangsfläche 5 des Außenringes 2 eingesetzt. Das Federelement 16 kann auch als Aufnahme zur Befestigung der Foli enenden der Folien 3 und 4 des Folienpaketes 8 dienen.
Bezuqszeichenliste Radialfolienlager Außenring Wellfolie Deckfolie Innenumfangsfläche Anschlag zu tragende Welle Folienpaket Spalt Anschlagkante Umfangsrichtung Anlageflächen Anlageflächen (stirnseitig) Drehrichtung Verlagerungsrichtung (der Welle) Federelement

Claims

Patentansprüche
1. Radialfolienlager (1) mit
- einem Außenring (2), einer Wellfolie (3) und einer Deckfolie (4), wobei
- die Wellfolie (3) radial zwischen dem Außenring (2) und der Deckfolie (4) angeordnet ist, und
- zumindest drei Folienpakete (8) aus mindestens einer Wellfolie (3) und min destens einer Deckfolie (4) gebildet sind, die an und entlang der Innenum fangsfläche (5) des Außenringes (2) aufeinanderfolgend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Folienpaket (8) ein radial nach innen gerichteter Anschlag (6) für die zu tragende Welle (7) vorgesehen ist, der von der Innenumfangsfläche (5) des Außenringes (2) ausgebildet ist, wobei der erste radiale Spalt (9) zwischen ei nem Anschlag (6) und der diesem gegenüberstehenden zu tragenden Welle (7) kleiner ist, als ein zweiter radialer Spalt zwischen einem mit der zu tragenden Welle (7) drehfest verbundenen Bauteil und einer diesem Bauteil gegenüber stehenden Gehäusewand.
2. Radialfolienlager (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jedes Folienpaket (8) an einem Ende miteinander und zugleich mit dem Außen ring (2) im Bereich des Anschlags (6) mit dem Außenring (2) fest verbunden ist, wobei das andere Ende des Folienpakets (8) einander und den Außenring (2) kontaktiert, so dass eine Relativbewegung der Folien (3, 4) zueinander und zum Außenring (2) möglich ist.
3. Radialfolienlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienpaket (8) aus Deckfolie (4) und Wellfolie (3) im Bereich des An schlags (6) aneinander flächig anliegen, so dass die gemeinsam ausgebildete stirnseitige Fläche in Umfangsrichtung (11) weist und die Anlageflächen (12) zueinander von Abschnitten der Umfangsflächen gebildet werden.
4. Radialfolienlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (6) des Außenrings (2) in axialer Richtung eine Erstreckung auf weist, die der axialen Erstreckung der stirnseitigen Anlagefläche (13) des Foli enpakets (8) zum Anschlag (6) entspricht.
5. Radialfolienlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckfolie (4) den Anschlag (6) zumindest teilweise überdeckt und der radia le Spalt (9) zwischen der zu tragenden Welle (7) und der Deckfolie (4) ausge bildet ist.
6. Radialfolienlager (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (6) in radialer Richtung einen größeren Abstand zum Lagerzent rum aufweist als der Betrag des Hüllkreisradius der bauteilfreien Lagerbohrung.
7. Radialfolienlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (6) eine Anschlagkante (10) zum umfangsseitigen Anschlägen zumindest einer Folie (3, 4) eines Folienpaketes (8) aufweist.
8. Radialfolienlageranordnung mit einem Radialfolienlager (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der durch das Radialfolienlager (1) zu tragenden Welle (7) ein Verdichterrad als Bauteil drehfest verbunden ist, welches den zweiten radialen Spalt zu sei ner Gehäusewand aufweist.
9. Verdichter mit einer Radialfolienlageranordnung nach Anspruch 8, wobei die Gehäusewand eine das Verdichterrad in radialer Richtung gegenüberstehende und das Verdichterrad ummantelnde Gehäusewand ist.
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