DE3030486A1

DE3030486A1 - Gleitlager, insbesondere hydrodynamisches foliengleitlager, und verfahren zum herstellen eines lagerfolienelements

Info

Publication number: DE3030486A1
Application number: DE19803030486
Authority: DE
Inventors: Lazar San Mateo Calif. Licht
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1979-08-30
Filing date: 1980-08-12
Publication date: 1981-03-19
Also published as: NO153152C; NO153152B; US4295689A; NO802523L; FR2464401A1; IT8024367A0; GB2070153B; GB2109484A; GB2070153A; CA1141808A; IL60841A; IT1132587B; JPS5635816A; FR2464401B1; IL60841A0

Description

United Technologies Corporation Hartford, Connecticut 06101, V.St.A.

Gleitlager, insbesondere hydrodynamisches Foliengleitlager, und Verfahren zum Herstellen eines Lagerfolienelements

Die Erfindung bezieht sich auf Fluidfilmlager für umlaufende Maschinen und betrifft insbesondere Gleitlager mit einstellbarem Spalt, die elastische Folieneinsätze aufweisen, zum wirksamen Lagern von Hochgeschwindigkeitsrotoren sowie ein Verfahren zum Herstellen der elastischen Einsätze.

Starre und starr gehalterte Fluidfilmlager sind hinsichtlich der Rotordrehzahl und der Rotormasse begrenzt und es kann bei ihnen vorkommen, daß die Bewegung des Rotors aufgrund von selbsterregtem Wirbel instabil wird. Die Instabilität und das damit verbundene Wachstum von Rotorauswanderungen führt zu Schwingungen, die häufig zur Beschädigung und zur Zerstörung dieser Lager und der ihnen zugeordneten Maschinen führen. Weiter sind bei solchen Lagern eine Fehlausrichtung, eine thermische Verwindung oder Fremdteilchen nicht zulässig. Diese Nachteile sind in gasgeschmierten Lagern besonders aus-

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geprägt, denen außerdem die größere Dämpfung und die Grenzschmierung fehlt, welche bei den viskoseren flüssigen Schmier mitteln vorhanden sind.

Methoden zum Vergrößern des stabilen Betriebsbereiches von starren Gaslagern sind Gegenstand von zahlreichen Untersuchungen und von Veröffentlichungen in der Literatur gewesen. Die Teilflexibilität mit ihren besseren Stabilitäts- und Selbsteinstellungseigenschaften kann durch Klotzlager geschaffen werden, diese sind aber im allgemeinen komplex, teuer und führen zu anderen Problemen, wie Klotzdrehzapfenfressen und -verschleiß, Klotzflattern und anderen dynamischen Problemen. Weiter sind sie schwierig zu installieren und erfordern im allgemeinen die Federbelastung eines Klotzes/ wenn die Stabilität sichergestellt werden soll.

Ein beträchtlicher Fortschritt bei der Überwindung der obigen Nachteile ist durch die Einführung von Lagern mit flexiblen Elementen erzielt worden, die als "Folienlager" bekanntgeworden sind. Gleitlager dieses Typs sind aus verschiedenen Patentschriften bekannt. Beispielsweise zeigen die US-PSen 1 595 744, 3 382 014, 3 677 612 und 3 795 427 Lager, bei denen einander überlappende, flexible Folien oder Blätter benutzt werden, die um den Wellenzapfen herum angeordnet sind. Die US-PSen 2 703 735, 3 434 761 und 3 520 578 sowie die GB-PS 296 132 beschreiben Gleitlager, bei denen ein oder mehrere gespannte Bänder oder Folien benutzt werden, die um den Wellenzapfen herum angeordnet sind.

Die US-PS 3 809 443 zeigt zwei miteinander verschweißte Folienelemente, eines als eine Unterlage mit kreisförmigen Bögen, die zu dem Wellenzapfen hin konvex sind, und das andere als ein flaches Folienelement, das auf den Scheiteln der Bögen abgestützt ist. Die Flexibilität dieser Bögen ist begrenzt und die Eigendämpfung ist häufig nicht ausreichend,

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um eine Instabilität zu unterdrücken, da eine seitliche Bewegung (Reiben) zwischen den Folienteilen verhindert wird. Die Methode des Verbindens der Elemente bringt weitere Probleme mit sich.

Die US-PS 4 133 585, auf die hier Bezug genommen wird, beschreibt ein einzelnes Folienelement, in welchem eine polygonal gebogene Unterlage mit abgerundeten Scheiteln einen federnden Träger bildet und mit dem flachen Abschnitt der Folie ein integrales Teil bildet. Die Unterlage und der flache Abschnitt sind gewickelt und werden in einfacher Weise in der Lagerschale gehalten.

Bekannte Folienlager haben sich zwar als brauchbar erwiesen, ein Bedarf an weiteren Verbesserungen ist jedoch geblieben. Es gibt unfraglich einen Bedarf an verbesserten federnden, gas- oder flüssigkeitsgeschmierten Gleitlagern für Hochgeschwindigkeitsrotoren in zahlreichen Anwendungsfällen, wie Turbokompressoren, Turboladern, Turbogeneratoren, Turbinengasgeneratoren, Flugzeugkabinenklimaanlagen, Tieftemperaturexpandern und -gasverflüssigungsmaschinen, Drehspiegelabtastern, Gebläsen, Pumpen, Zentrifugen, Garnprozessoren und -Spinnern, und dgl.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Fluidfilm- und federndes Gleitlager zu schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik beseitigen kann. Insbesondere soil ein hydrodynamisches Gleitlager geschaffen werden, das folgende Eigenschaften aufweist: (a) stabil ist und im Betrieb nicht durch Instabilität aufgrund selbsterregten Wirbels begrenzt wird, (b) in der Lage ist, bei hohen Temperaturen und in Gegenwart von steilen Wärmegradienten zu arbeiten, (c) Verunreinigung und Schleifteilchen zuläßt, (d) in der Lage ist, eine Fehlausrichtung, Fertigungsungenauigkexten

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und eine unterschiedliche Ausdehnung von Lagerteilen zu kompensieren, (e) gute Schleifverschleiß-, Eigenflexibilitäts- und Dämpfungseigenschaften hat und (f) mit Vorrichtungen zur Spalteinstellung in situ versehen ist.

Außerdem sollen für das vorgenannte Lager ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung eines Folienelements geschaffen werden, das eine flexible Federunterlage in Form einer Welle hat, die (a) präzise ist, (b) schnell eingebaut und eingestellt werden kann, (c) eine fast unendliche Veränderung der Wellenlänge, der Amplitude und der örtlichen Krümmung der federnden Unterlage gestattet und dadurch eine entsprechende Änderung der Steifigkeit und, indirekt, der Dämpfung^igenschaften der Folienelemente gestattet, und (d) sich für eine billige, schnelle und ununterbrochene Fertigung eignet.

Die Erfindung schafft ein neues und verbessertes Gleitlager, mit einem stationären Halteteil, das eine Bohrung und einen Schlitz hat, welch letzterer tangential zu der Bohrung angeordnet ist und sich durch die Wand des Halteteils erstreckt, mit einer drehbaren Welle in der Bohrung und einem federnden Lagerfolienband, das mehrere Windungen aufweist, die in der Bohrung um die Welle gewickelt sind, und ein festes Ende in dem Schlitz, das an dem Halteteil befestigt ist, und ein freies Ende an der Welle, wobei eine der Windungen des Fo-Üenbandes gewellt ist, um einen federnden Träger zu schaffen, und mit Vorrichtungen an dem Halteteil zum Einstellen der Größe der Bohrung, um den Spalt zwischen der Welle und dem Folienband zu verändern. Bei der Erfindung dient der tangentiale Schlitz sowohl zum Einstellen des Lagerspiels als auch zum formschlüssigen Festhalten des Folienelements. Das Folienelement ist ein federndes und durchgehendes Stück Folie, von welchem ein Teil zuerst zu einer Welle vorgeformt

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wird oder eine gewellte Form erhält, deren Wellenlänge, Amplitude und örtliche Krümmung vorgewählt werden, um die Steifigkeit und, indirekt, die Dämpfungseigenschaften des Lagers zu steuern.

Ein einfaches und besonderes Verfahren sowie eine einfache Vorrichtung zum Herstellen des Folienelements zum Vorwählen der Parameter des ungewellten Teils desselben beinhalten die Verwendung von zwei Zahnrollen oder Stirnrädern, von denen eine Rolle eine feste Drehachse hat, während die andere eine federnd vorbelastete, verschiebbare Drehachse hat. Die Zahnteilung, die veränderlich sein kann, die Zahnform und die ausgeübte Federkraft legen die Wellenlänge, die Amplitude und die örtliche Krümmung des federnden Folienunterlagsteils fest.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Gleitlagers nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Teils des Lagers längs der Schnittlinie 2-2 von Fi.g.1,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Teils

des Lagers längs der Schnittlinie 3-3 von Fig. 1,

die Fig. 4-10 Endansichten des periodischen Wellenteils der Folie,

die Fig.

11-13 vergrößerte Teilschnittansichten des Lagers,

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung

zum Herstellen des periodischen Wellenfolienteils,

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Fig. 15 eine Teilquerschnittansicht der Zahnräder,während diese den periodisch gewellten Folienteil bilden,

die Fig.

16-18 Schnittansichten von Beispielen von Zahnprofilen,

Fig. 19 eine perspektivische Ansicht einer weiteren

Ausführungsform der Vorrichtung zum Verändern der Zahnkraft, um Federunterlagen mit veränderlicher Amplitude herzustellen, und

Fig. 20 eine teilweise auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Abwandlung der Vorrichtung von Fig. 14.

In den Zeichnungen, in denen gleiche Teile gleiche Bezugszeichen tragen, enthält ein federndes Foliengleitlager 10 eine zylindrische Schale oder einen zylindrischen Halter 12 mit einer Bohrung 14 und, angordnet in der Bohrung, einem gewickelten Folienelement 16 und einem Wellenzapfen 18. Die Wand 20 der Schale 12 ist durch einen Schlitz 22 geteilt, welcher sich tangential zu der Bohrung über die gesamte Länge der Schale erstreckt. An der Verbindungsstelle des Schlitzes 22 und der Bohrung 14 ist in die Wand 20 eine Längsnut 24 eingearbeitet. Das äußere Ende 26 der Folie 16 hat eine schmälere Breite und ist in dem Schlitz 22 mit Hilfe von zwei Klemmschrauben 28 befestigt.

Die Höhe des Schlitzes und damit die Größe der Bohrung und des Lagerspiels ist mit Hilfe von Distanzbeilagen 30 in dem Schlitz 22 und Stellschrauben 3 2 einstellbar. Wenn beispielsweise das Lagerspiel verringert werden soll, kann eine relativ dünne Distanzbeilage 30 zusammen mit dem Folienelement-

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ende 26 in dem Schlitz festgeklemmt werden. Umgekehrt kann eine dickere Distanzbeilage in den Schlitz eingeführt werden, um das Lagerspiel zu vergrößern. Die vorgenannten Einstellungen können zwar zu einer gewissen Abweichung von der Kreisförmigkeit führen, dem Fachmann ist jedoch klar, daß diese Abweichung im Vergleich zu dem mittleren Spiel und der Oval-.förmigkeit aufgrund elastischer Durchbiegungen des Folienelements eine Größe zweiter Ordnung hat.

Es ist die Tatsache zu beachten, daß die Höhe des Schlitzes 22 über dessen Länge ungleichmäßig gemacht werden kann, beispielsweise durch Verwendung von Beilagen 30 größerer Dicke an einem Ende des Halters 12 als an seinem anderen Ende. Auf diese Weise ist es möglich, der Bohrung und dem gewickelten Folienelement 16 eine Kegeligkeit (Konizität) zu geben, um eine unterschiedliche Wärmeausdehnung des Wellenzapfens 18 und des Halters 12 längs der Lagerachse im Betrieb zu kompensieren, beispielsweise wenn sich das Lager neben einem Turbinenrad befindet, das bei erhöhten Temperaturen arbeitet.

Das Folienelement 16 ist in dem Ringspalt zwischen dem Halter 12 und dem Wellenzapfen 18 gewickelt und besteht aus drei integralen Abschnitten oder Teilen: einem äußersten flachen Teil 33, einem gewellten Zwischenteil oder Wellenteil 34 und einem flachen inneren Teil 36. Der äußerste flache Teil 33 ist mit seinem freien Ende 26 in dem Schlitz 22 befestigt, wie oben beschrieben. Der Teil 3 3 kann eine kurze Länge haben und sich über weniger als eine volle Windung erstrecken, wie es in Fig.1 gezeigt ist, oder er kann langer sein und sich über eine oder mehrere Windungen erstrecken. Der Wellen- oder gewellte Teil 34 hat die Form von aufeinanderfolgenden, welligen Kurven mit abwechselnden Bergen und Tälern und dient als federnde Unterlage für den flachen Teil 36, wobei die innerste Windung des flachen

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Teils eine Lagerflache 38 für den Wellenzapfen 18 darstellt. Die federnde Unterlage 34 hat typischerweise eine ausreichende Länge, damit sie sich über eine volle Windung erstreckt, wie dargestellt, und hat außerdem vorzugsweise die Form einer periodischen Welle, von der mehrere Ausführungsformen in den Fig. 4-10 gezeigt sind, obgleich sie auch die Form einer aperiodischen Welle haben kann. Es ist möglich, eine fast unendliche Vielfalt von Formen für die Welle 34 herzustellen, indem die Wellenlänge λ , die Spitze-Spitze-Amplitude A und/oder der örtliche Krümmungsradius R, > geändert

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werden, wobei s die Strecke längs der Wellung ist. Wenn so vorgegangen wird, kann man implizit die Steifigkeit der federndaiUnterlage 34 und außerdem die Dämpfung verändern, die ihrerseits von dem Reibungsenergieverbrauch aufgrund der Tangentialbewegung der Unterlage relativ zu den benachbarten Folien- und Schalenflächen abhängig ist. Weiter ist es möglich, die Amplitude der Wellung in der in Fig. 10 dargestellten Weise zu verändern, wodurch die örtlichen Lagerkenndaten längs des Lagerumfangs verändert werden.

Die gewickelten Schichten des Folienelements 16, die in Fig. 1 gezeigt sind, haben einen glättenden Einfluß auf periodische Lagerspaltwellungen, während das Reiben und Quetschen des Fluids in den Zwischenräumen von benachbarten Schichten für eine zusätzliche Dämpfung sorgen.

Die Art und Weise, auf die eine typische gewellte Unterlage sich in dem Gebiet minimalen Spiels eines exzentrischen Wellenzapfens durchbiegen kann, ist schematisch in den Fig. 11-U gezeigt, in welchen die Foliendicke und die Amplitude der Wellungen stark übertrieben dargestellt sind und in welchen die Schichten der flachen Teile 33 und 36 der Folie 16 der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden sind. In Fig. 11 ist der Wellenzapfen konzentrisch und die Anfangs-

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wellung 34 ist unverformt. Bei Annäherung des Wellenzapfens 18, wie in Fig. 12, werden die Scheitel der Welle auseinandergespreizt und die Krümmungsradien werden vergrößert, während die Einbiegungen zwischen den Scheiteln durch Biegung ausgeprägter werden. Die Scheitel entfernen sich außerdem voneinander und die Energieverzehrung durch Gleitreibung dient weitgehend zur Dämpfung. In Abhängigkeit von der Foliendicke, der Wellenamplitude und der Wellenlänge können sekundäre Scheitel zwischen den anfänglichen Wellenscheiteln gebildet werden und die benachbarten Flächen berühren, wie es in Fig. 13 gezeigt ist.

Im allgemeinen hat das Folienelement 16 eine äußerst nichtlineare Federkennlinie und großen Wellenzapfenauswanderungen wird mit zunehmender Kraft entgegengewirkt. Die Durchbiegung der Unterlage führt zu einer seitlichen Relativbewegung und zur Gleitreibung zwischen den Folienschichten und zwischen der Folie und der Lagerschale, die zusammen mit dem Quetschen des Fluids als einem beitragenden Faktor für ausgezeichnete Dämpfungseigenschaften des Lagers 10 sorgen.

Die Folie 16 kann typischerweise aus Metall (oder einem anderen geeigneten Werkstoff) bestehen, beispielsweise aus rostfreiem Federstahl oder aus Kupfer-Beryllium mit einer Dicke von 0,0125 bis 0,125 mm und vorzugsweise mit einer Dicke von 0,0025 bis 0,075 mm. Die Dicke kann, wie aus der US-PS 4 113 bekannt, variieren und die verschiedenen Teile 33, 34 und können plattiert, mit galvanischem Überzug versehen oder geätzt werden. Für den Wellenteil 34 kann eine typische Wellenlänge 3,125 bis 12,5 mm und eine typische Amplitude 0,125 bis 0,250 mm betragen.

Eine Vorrichtung zum Folienwellen ist in Fig. 14 gezeigt. Zwei Zahnräder oder Wellrollen 40 und 42 mit zusammenwirkenden

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Zähnen 44 sind in Gerüsten oder Böcken 46, welche ihrerseits an einer Basis 48 befestigt sind, drehbar gelagert. Eine Folienführung 50 in Form eines Blockes ist auf der Basis 48 vorgesehen, um ein unbearbeitetes Folienwerkstück 52 in der richtigen Höhe zum Einführen zwischen die Wellrollen abzustützen. Führungssiifte 54, die verstellbar sein können, sind auf dem Block 50 angeordnet, um die Ränder der Folie im rechten Winkel zu den Wellrollen zu halten. Die untere Rolle 40 hat vorzugsweise eine feste Drehachse, während die obere Rolle 42 aufgrund von verschiebbaren Lagerblöcken 56, welche in in den Gerüsten 46 vorgesehenen Aussparungen 58 vertikal beweglich sind, eine parallel verschiebbare Drehachse hat. Zum Vorbelasten der oberen Rolle 42 ist eine Blattfeder 60 auf den verschiebbaren Lagerblöcken 56 angebracht und eine mittig'angeordnete Stellschraube 62, die durch eine an den Gerüsten 4 6 befestigte Platte 64 hindurchgeschraubt ist, berührt den Mittelpunkt der Feder 60, um auf diese eine gewünschte Kraft auszuüben. Die Rollen können zweckmäßig durch jede geeignete Vorrichtung angetrieben werden, beispielsweise durch ein Handrad 66, das an ihren Enden befestigt ist, obgleich der Übersichtlichkeit halber nur ein Handrad 66 gezeigt ist. Die Zähne 44 der Rollen 40 und' 42 brauchen nicht die gleiche Größe zu haben und bei ihrem Profil braucht es sich nicht um ein Standardprofil zu handeln. Evolventenräder sind jedoch leicht herstellbar und ohne weiteres verfügbar und ihre Umrisse können ohne Schwierigkeiten modifiziert werden, insbesondere die Kopfhöhen. Verschiedene Zahnformen sind in den Fig. 15-18 gezeigt.

Die Wellenlänge der Wellung ist stark von der Zahnteilung abhängig, sie wird aber auch durch die auf die Blattfeder 60 ausgeübte Kraft beeinflußt, die der dominierende Faktor bei der Festlegung der Amplitude der Wellungen der Unterlage ist. Die Amplitude und, in geringerem Ausmaß, die Wellenlänge werden außerdem durch die Streckfestigkeit und die Biege-

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steifigkeit der Folie beeinflußt. Schließlich wird die örtliche Krümmung der verformten Folie stark durch das Zahnprofil sowie durch die Streckfestigkeit und die Biegesteifigkeit der Folie beeinflußt.

Der Verformungsprozeß ist schematisch in Fig. 15 gezeigt. Der gleichzeitige Transport und die Eindrückung sind in dieser Zeichnung gezeigt, während die Auswirkung des Zahnprofils qualitativ in den Fig. 16, 17 und 18 gezeigt ist. Da die äußeren Folienfasern der Folie 52 sich plastisch verformen, während die inneren Fasern die Elastizitätsgrenze nicht überschreiten, erfolgt eine beträchtliche Rückfederung aus der voll verformten Gestalt, die die Folie zwischen den Zähnen angenommen hat. Die scharfen Ecken des Zahnkopfes werden endliche Krümmungen in entsprechenden Gebieten der Wellung erzeugen. Andererseits wird wegen der Nähe dieser Ecken der beinahe ebene Steg zwischen diesen Ecken einen entsprechenden Teil der Wellung haben, der zu einer endlichen Krümmung verformt ist.

Bei Verwendung gleicher Zahnräder und Folien ist es möglich, die Spitze-Spitze-Amplitude einer Wellung mit geringfügigen· Änderungen in der Wellenlänge und der örtlichen Krümmung als Sekundäreffekten zu ändern, indem einfach die auf die Zahnräder ausgeübte Federkraft verändert wird. Andererseits kann dasselbe Paar Zahnräder Folien verarbeiten, die in der Dicke und in den Eigenschaften des Materials beträchtlich variieren.

In Fig. 19 ist eine Modifizierung eines Teils der Fertigungsvorrichtung von Fig. 14 gezeigt, die eine kontinuierliche Veränderung der Amplitude der in Fig. 10 gezeigten Art gestattet. In Fig. 14 ist die Schraube 62, die die Blattfeder belastet, durch einen hin- und herbeweglichen, nocken-

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betätigten Stempel 68 ersetzt, der durch die untere Rolle über einen Riemen 70 angetrieben wird, welcher ein Zahnrad 72 und einen Nocken 74 antreibt. Die Vorrichtung kann leicht an eine Massenfertigung angepaßt werden, mit Antrieb, Federbelastung und Zurückziehung des oberen Zahnrades sowie Folgesteuerung und Inspektion.

Im allgemeinen dringen Zahnräder zum Herstellen von brauchbaren gewellten Folien, wie beispielsweise solchen, die eine Spitze-Spitze-Amplitude der Viellungen in der Größenordnung von 0,125 bis 0,250 mm haben, typischerweise nur um einen kleinen Bruchteil ihrer Zahnhöhe ein. Tatsächlich "kämmen" sie nicht im Sinne eines Kraftübertragungsgetriebes, sondern erfassen und transportieren die Folie. Diese Eindringung regelt das Ausmaß der Verformung (in einer Folie aus bestimmtem Werkstoff und mit bestimmter Dicke) und legt deshalb die Wellenamplitude fest. Die Form des Kopfes des Zahns ist, wie oben angegeben, sehr wichtig, da sie zusammen mit der Zahnteilung und der Eindringung die Krümmung regelt, d.h. die Form der Scheitel und Täler der Welle, die ihrerseits die Nachgiebigkeit und die Dämpfung des Folienelements regeln.

Nachdem eine geeignete Wellenform hergestellt ist, kann es erwünscht sein, eine Mindestveränderung der Verformung in der Querrichtung der Folie sicherzustellen. Gemäß Fig. 20 kann das durch Distanzstücke 76 und 78 erreicht werden, die konzentrisch an den Enden der Zahnräder 40 und 42 befestigt sind. Die Distanzstücke haben einen Durchmesser, der kleiner ist als der durch die Köpfe der Zähne festgelegte Durchmesser, so daß das Ausmaß der Eindringung vorgeschrieben und von der Federkraft unabhängig ist. Solche Distanzstücke können nicht nur in Vorrichtungen wie der in Fig. 14 gezeigten benutzt werden, in der ein Zahnrad verschiebbar ist und unter Federbelastung steht, sondern auch

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in Vorrichtungen, in denen während des Wellens keines der Zahnräder verschiebbar ist.

Die hier beschriebene Vorrichtung gestattet die Herstellung einer fast unendlichen Vielfalt von Wellenformen mit Hilfe von federbelasteten Zahnradpaaren geeigneter Steigung und geeignetem Zahnprofils unter Verwendung von Folien, die in Dicke, Breite und Materialeigenschaften variieren, um Folienelemente und Lager mit gewünschter Steifigkeit und gewünschten Dämpfungseigenschaften herzustellen.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die Erfindung ein verbessertes federndes Fluidfilmgleitlager mit vielen Vorteilen schafft, von denen einige angegeben seien:

a) eine die Folie aufnehmende Lagerschale mit einstellbarem Lagerspiel, die eine Gesamteinstellung des Lagerspiels und eine Änderung des Lagerspiels längs der Wellenzapfenachse gestattet;

b) mehrere gewickelte Folienwindungen mit federnden, periodisch gewählten Unterlagen, von denen jede einstückig mit einem flachen Abschnitt der gewickelten Folie verbunden ist, wobei die Einfachheit der Änderung der Wellenlänge, der Amplitude und der örtlichen Krümmung der Wellungen eine zweckmäßige Steuerung der Steifigkeit und der Dämpfungseigenschaften des Folienlagers gestattet;

c) ein Verfahren und eine Vorrichtung zum genauen, billigen und ununterbrochenen Herstellen von gewellten Folienelementen mit Hilfe von federbelasteten Zahnrädern mit geeigneter Zahnteilung und geeignetem Zahnprofil, wobei dasselbe Paar Zahnräder, wenn es geeignet vorbelastet ist, die Wellungen in Folien mit verschiedener Dicke, Breite

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und verschiedenen Materialeigenschaften erzeugen kann; und

d) ein Lager, welches Instabilitäten wirksam unterdrückt und Resonanzamplituden des Rotors durch Eigenreibung und Fluiddämpfung begrenzt und eine Flexibilität aufweist, um eine Fehlausrichtung, Fertigungsungenauigkeiten, thermische Verwindungen, Rotorunwucht und Wellenzapfenschlag zu kompensieren, und aufgrund seiner Nachgiebigkeit durch Teilchen nicht beschädigt wird und außerdem überlegene Schleifverschleißkenndaten beim Start und bei vorübergehenden Berührungen bei hoher Drehzahl hat und für das Lagern von Hochgeschwindigkeits- und Hochtemperaturturborotoren am geeignetsten ist.

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Claims

Patentansprüche :

1J Hydrodynamisches Foliengleitlager, gekennzeichnet durch ein stationäres Halteteil (12) mit einer Bohrung (14) und
einem mit der Bohrung in Verbindung stehenden Schlitz (22), durch einen federnden Folieneinsatz (16), der an dem Halteteil in der Bohrung befestigt ist und eine erste Lagerfläche (38) hat,

durch einen drehbaren Wellenzapfen (18), der in der Bohrung angeordnet ist und eine zweite Lagerfläche hat, die mit der ersten Lagerflächen zusammenwirkt, um zwischen ihnen einen
Fluidfilm zu schaffen, und

durch Vorrichtungen (30, 32) an dem Halteteil zum Verändern der Größe der Bohrung, um ein gewünschtes Spiel und eine
gewünschte Belastung in dem Gleitlager zu schaffen.
2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (22) tangential zu der Bohrung (14) angeordnet
ist.

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3. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (30, 32) benutzt werden, um die Höhe des Schlitzes (22) zu verjüngen und damit die Bohrung (14) konisch zu machen.
4. Gleitlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen Schrauben (32) zum Einstellen der Größe des Schlitzes (22) aufweisen.
5'. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Folieneinsatz (16) ein in dem Schlitz (22) angeordnetes Ende (26) hat.
6. Gleitlager nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (28) an dem Halteteil (12) zum Befestigen des Endes (26) in dem Schlitz (22).
7. Gleitlager mit einem eine Bohrung aufweisenden stationären Halteteil, mit einem eine Lagerfläche aufweisenden- und in der Bohrung angeordneten drehbaren Wellenzapfen, und mit einem Folieneinsatz, der eine Lagerfläche hat, wobei ein Fluidfilm zwischen den Lagerflächen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Folieneinsatz (16) aus einem durchgehenden Stück Folie besteht, das in mehr als einer Windung in der Bohrung (14) gewickelt ist und einen ersten, innersten Teil (36) hat, der die Folieneinsatzlagerflache (38) bildet, und einen zweiten, dem innersten Teil vorangehenden zweiten Teil (34), der am Anfang zu einer gewellten Form vorgeformt worden ist, um den ersten Teil an dem Halteteil (12) federnd zu lagern, damit ein gewünschtes Spiel und eine gewünschte Nachgiebigkeit in dem Gleitlager gewährleistet sind.

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8. Gleitlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (34) der Folie (16) an die Bohrung (14) des Halteteils (12) angrenzt.
9. Gleitlager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (12) einen Schlitz (22) hat und daß ein Ende (26) der Folie (16) in dem Schlitz angeordnet ist.
10. Gleitlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (22) tangential zu der Bohrung (14) angeordnet ist.
11. Gleitlager nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (30, 32) an dem· Halteteil (12) zum Einstellen der Größe des Schlitzes (22), um das Spiel zwischen den Lagerflächen zu verändern.
12. Gleitlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtungen (30, 32) dazu dienen, die Höhe des Schlitzes (22) zu verjüngen und damit die Bohrung

(14) konisch zu machen.
13. Gleitlager nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (28) an dem Halteteil (12) zum Befestigen des einen Endes (26) der Folie (16) in dem Schlitz (22).
14. Verfahren zum Herstellen eines federnden, flexiblen Lagerfolienelements aus einem dünnen, flachen Folienband, gekennzeichnet durch folgende Schritte-

Positionieren des Bandes zwischen zwei zusammenwirkenden Wellrollen, die in Eingriff bringbare Zähne haben,

Inberührungbringen der Zähne der Rollen mit dem Band über

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dessen Breite,

Drehen der das Band berührenden Rollen, um ein ausgewähltes Stück des Bandes durch die Rollen hindurch zu transportieren und dabei gleichzeitig die Folie zu mehreren Wellungen mit vorgeschriebener Wellenlänge, Amplitude und örtlicher Krümmung zu verformen, welche Berge und Täler bilden, die sich quer über die Breite erstrecken, und

Entnehmen der Folie.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen federnd gegeneinander gedrückt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß, in welchem die Rollen gegeneinander gedrückt werden, kontinuierlich verändert wird.

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