DE69814620T2

DE69814620T2 - Kippsegmentaxiallager

Info

Publication number: DE69814620T2
Application number: DE69814620T
Authority: DE
Inventors: Henry Nigel NEW
Original assignee: Delaware Capital Formation Inc; Capital Formation Inc
Current assignee: Delaware Capital Formation Inc; Capital Formation Inc
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2018-04-03
Also published as: WO1998050708A1; GB2325029A; EP0980478B1; US6183138B1; GB9709164D0; GB2325029B; DE69814620D1; EP0980478A1

Description

Diese Erfindung betrifft Axial-Kippsegmentlageranordnungen für Vorrichtungen mit einer Welle, die um eine Achse drehbar ist und betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, derartige Lageranordnungen, in denen die Lagersegmente aus einem harten, aber spröden, keramischen Material gebildet sind.
Axial-Kippsegmentlager sind, zum Beispiel, aus GB-A-1535165, GB-A-1241098 und US-A-3937534 bekannt, wobei das allgemeine Konstruktionsprinzip ist, dass eine Vielzahl von Lagersegmenten, die in einer kreisförmigen Gruppierung um die Wellenachse angeordnet sind, alle eine axial liegende Tragfläche aufweisen, die angepasst ist, einen sich radial erstreckenden Teil der Welle und gegenüberliegend dazu eine getragene Seite (mittels eines intervenierenden Fluidfilms) zu tragen, durch die das Lager selbst in Bezug auf einen Trägerkörper auf einer Kippkante getragen wird, die hier nachstehend als 'Kippgelenk' bezeichnet wird, um die es einen begrenzten Grad an Kippbewegungen unternehmen kann.
Es sollte klar sein, dass derartige Axiallagersegmente im Allgemeinen lose in Bezug auf den Trägerkörper montiert sind, um Fehlausrichtungen und Kippen durch die Wirkung von hydrodynamischen Filmen des Fluids beim Tragen der drehenden Welle anzupassen, wobei diese lose Montierung prinzipiell beschränkt ist, um die Segmente innerhalb der Anordnung zu halten, wenn sie nicht im Betrieb ist.
Verschiedene Materialien, sowie Montierverfahren sind für die Lagersegmente bekannt, die, entsprechend der Natur der Segmente, mehr oder weniger geeignet sind. Eine besondere Segmentform, die von dieser Erfindung insbesondere betroffen ist, ist die, in der jedes Segment einen Block aus hartem, aber etwas brüchigem, keramischen Material, wie beispielsweise reaktionsgebundenem Siliziumcarbid, zur Verwendung mit einem niedrigviskosen Schmiermittel, wie beispielsweise Wasser, enthält.
Während Segmente bzw. Druckstücke, die aus einem derartigen Material hergestellt sind, hart und fähig sind, mit relativ wenig Schmierung zu arbeiten, ist dieses Material schwierig zu verar beiten (in Bezug auf Maschinentätigkeiten) und anfällig für eine Beschädigung durch Schläge und Erschütterungskräfte, die lokal angewendet werden.
1(a) und 1(b) zeigen beispielhaft jeweils eine etwas schematische Skizze und Teilaufrisse einer bekannten Form von Axial-Kippsegmentlageranordnung 10, in der die einzelnen Segmente aus einem keramischen Siliziumcarbidmaterial hergestellt sind. Die Lageranordnung enthält einen ringförmigen Körperträger 11, der sich im Umfang um Achse 12 erstreckt, obwohl nur ein gebogener Teil des Körpers gezeigt ist. Der Körper weist eine axial liegende Trägeroberfläche 13 auf, auf der einzelne keramische Lagersegmente 15₁ , 15₂ , ... getragen werden. Jedes Lagersegment 15_i ist ein monolithischer Block aus keramischem Material, der mit einer im Wesentlichen flachen Tragseite 16 und gegenüberliegend dazu einer getragenen Seite 17_i geformt bzw. gebildet ist, die profiliert ist, um eine sich radial erstreckende Kippgelenkrippe 18_i bereitzustellen. Jedes Segment wird auf der Seite 13 des Trägerkörpers mittels eingreifender Tragmittel 20 getragen, die ein ringförmiges Federelement 21 (aus dünnem elastischem Stahl) enthalten, das über der Seite 13 durch Federbiegegelenkstücke 22₁ , 22₂ , ... getragen wird, die aus Scheiben geformt sind, die auf sich axial erstreckenden Stiften 23₁ , 23₂ , ... angeordnet sind. Die Stifte und Scheiben sind in einer Umfangsrichtung angeordnet, so dass jeder Stift und jede Scheibe zwischen den Kippgelenkrippen von benachbarten Lagersegmenten angeordnet ist.
Die Stifte erstrecken sich durch das ringförmige Federelement und dienen dazu, das Federelement und jedes Segment gegen eine bedeutende Umfangsverschiebung anzuordnen, während sie eine relative Freiheit in Bezug zum Aufnehmen einer Position erlauben, die durch die getragene Last bestimmt wird. Um zu verhindern, dass die Segmente von dem Träger während, und oder nach dem Aufbau der Anordnung 10 fallen, kooperiert ein lose passender Trägervorsprung oder Stift 24 mit einer Nut 25, die in wenigstens einem Rand des Segments gebildet ist.
In Betrieb dient das Federelement 21, wenn die Tragfläche 16 jedes Segments axial gerichteten Lasten unterworfen wird, dazu, axiale Belastung auf den Lagersegmenten durch Biegen um die Biegegelenkscheiben zu absorbieren.
Es gibt jedoch praktische Nachteile einer derartigen Struktur. Zuerst stellt das lose Montieren, das eine fertige Ausrichtung unter Last erlaubt, ebenfalls eine Möglichkeit für die Segmente be reit, auf die Stifte zu schlagen, insbesondere bei Vibrationszuständen, wobei ein Schaden an dem Segmentmaterial verursacht wird. Zweitens erfordert die Nut 25 (oder dergleichen), die zum Halten des Segments in der Anordnung erfordert wird, wenigstens einen zusätzlichen Herstellungsschritt, der bei keramischen Materialien nicht trivial sein muss, und Aufbauschritt. Drittens weist die einfache Feder eine im Wesentlichen lineare Steifereaktion auf (Biegung gegen Belastungscharakteristik), sodass sie in Bezug auf vorhergesehene Axiallasten sorgfältig ausgewählt werden muss, um eine Verschiebung des Segments bereitzustellen, aber ohne gegen den Trägerkörper 'aufzusitzen' und das Segment verwundbar zu Stoßbelastungen zu hinterlassen. Es sollte klar sein, dass zur Minimierung der Chancen eines derartigen 'Aufsitzens' der Tragmittel, das Federelement eine Steife oder Federkonstante aufweisen wird, die hoch ist und durch eine relativ dicke Komponente bereitgestellt wird, und die Biegegelenkscheibe 22₁ ... relativ dick, typischerweise in der Ordnung von 2 mm, und ähnlich zu der Dicke des Federelements sein wird.
In besonders schwer belasteten Lageranordnungen kann die Dicke, die für das Federelement erforderlich ist, derart sein, dass es gegen Brechen um den Rand einer Gelenkscheibe und/oder irgendwelchen Belastungspunkten ungeschützt ist, die durch die Stifte und/oder ihre Öffnungen verursacht werden, wobei das Segment wieder zur Erfahrung von Stoßbelastungen offen gelassen wird. Zudem kann die Bereitstellung einer Federsteife, die höher als erforderlich ist, um normal angetroffene Lasten zu tragen, aber die für Notfälle als notwendig erachtet ist, zu einer inakzeptablen geringen Dämpfungscharakteristik führen.
Die Probleme von Axialfederung und Anpassen von Vibrationsmodi, die damit verbunden sind, wurden in der vorstehend erwähnten US-A-3937534 beschrieben, wobei die ringförmigen Federelementtragmittel die Form eines Stapels dünner, identischer, ringförmiger Federelemente annimmt, wobei jedes in Bezug auf das nächste durch ein axial erhöhtes Biegegelenk getragen wird, um das es in Bezug auf Axialbelastung eine Biegung durchführen kann, wobei die Biegegelenke benachbarter Elemente im Umfang in Bezug zueinander gegeneinander versetzt sind, sodass die Gelenke alternierender Elemente axial in Linie sind. Dies ist in vereinfachter Form in 1(c) veranschaulicht, die dem Teilaufriss von 1(b) entspricht, der vorstehend beschrieben ist, und Lagersegmente 15'₁ und 15'₂ auf Federelementen 21'_A , 21'_B und 21'_C zeigt, die durch Gelenkelemente 22'_A usw. getrennt sind. Im Wesentlichen wird, wenn eine Axiallast mittels des Lagersegments an einem Punkt zwischen zwei Biegegelenken angelegt wird, die Last mittels der Gelenke auf das nächste Federelement und so weiter übertragen, wobei all die ringförmigen Federelemente gleichzeitig und effektiv eine Feder mit einer konstanten, geringen Federsteife und niedrigen Resonanzfrequenz bereitstellen.
Während eine derartige Struktur aus Tragmitteln inhärent weniger anfällig für eine Beschädigung an den Federelementen ist, richtet sie sich jedoch nicht an die Dichotomie zur Anpassung von sowohl akzeptablen/normalen Axiallasten und außergewöhnlichen Lasten hoher Größe, sollten sie auftreten und besonders schädigend zu den Segmenten aufgrund von Segmentmaterialien sein.
Trotz der besonderen Probleme der Sprödigkeit, die mit keramischen Materialien oder Lagersegmenten verbunden ist, kann sie ebenfalls nachteilig sein, wenn die Fähigkeit, Axiallasten fortschreitend und ohne Gefahr von Komponentenversagen zu absorbieren, nicht bei herkömmlicheren Metalllagersegmenten verfügbar ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Axial-Kippsegmentlageranordnung für eine Vorrichtung mit einer Welle, die um eine Achse drehbar ist und einen ringförmigen Körper und eine Gruppierung von diskreten Lagersegmenten, die von dem Körper mittels eines Kippgelenks getragen werden, und ein intervenierendes ringförmiges Segmenttragfedermittel enthält, wobei das Tragfedermittel in der Form eines Stapels von wenigstens zwei ringförmigen, axial biegbaren Federelementen ist, die jeweils von einer benachbarten ringförmigen Oberfläche durch eine zugeordnete kreisförmige Gruppierung von Biegegelenken beabstandet sind, wobei ein Gelenk jeweils zwischen den Kippgelenken von benachbarten Segmenten angeordnet ist und als ein Ansatzpunkt zur Federbiegung wirkt, gekennzeichnet durch entsprechende Biegegelenke der gestapelten, ringförmigen Federelemente, die im Wesentlichen in eine axiale Richtung fluchtend sind, wobei das zu den Lagersegmenten nächste Federelement eine Biegecharakteristik aufweist, in Bezug auf axiales Belasten zwischen im Umfang benachbarten Biegegelenken durch jedes Lagersegment, bei dem ein erstes vorbestimmtes Niveau einer axialen Last zum Anstoßen mit dem benachbarten Federelement führt, und durch das Paar anstoßender Federelemente mit einer Biegecharakteristik, bei dem ein zweites vorbestimmtes Niveau einer axialen Last, die höher ist als die erste, zum Anstoßen mit der nächsten Oberfläche führt.
Vorzugsweise können sich die Biegegelenke, die jedem ringförmigen Federelement zugeordnet sind, passend in eine radiale Richtung für wenigstens die radiale Breite des Federelements erstrecken und können durch diskrete Abstandhalter gebildet werden, die durch radial beabstandete, sich axial erstreckende Stifte angeordnet sind, die sich durch die axial ausgerichteten Abstandhalter erstrecken oder durch ihre Endabschnitte angeordnet werden, die mit Kerben oder dergleichen kooperierfähig sind, die in radial liegende Seitenwände geschnitten sind; die die Tragmittel begrenzen. Jedes Lagersegment kann ebenfalls mittels eines Kippgelenks getragen werden, das einen derartigen Abstandhalter enthält, der an der Weite des Federelements angeordnet ist, die dem Segment am nächsten ist.
Derartige Seitenwände können durch ein Gehäuse bzw. Ummantelung mit Löchern abgedeckt werden, durch die sich die Lagersegmente erstrecken. Das Gehäuse kann aus einem Material hergestellt sein, das weicher ist als das Material der Lagersegmente. Die Segmente können im Bezug auf das Gehäuse mittels eines elastischen, dehnbaren Bandes gehalten werden, das sich um die kreisförmige Gruppierung von Segmenten spannt und über der Unterseite des Gehäuses liegt.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1(a), 1(b) und 1(c), wie hier vorstehend beschrieben, jeweils Draufsichten und Teilaufrisse von bekannten Formen von Axial-Kippsegmentlageranordnungen sind,
2(a) eine Draufsicht eines Teils einer ersten Ausführungsform einer Axial-Kippsegmentlageranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
2(b) ein Teilaufriss der Linie b-b von 2(a) ist,
2(c) ein Teilaufriss der Linie c-c von 2(a) ist,
3 ein Teilaufriss, ähnlich dem von 2(b) einer zweiten Ausführungsform einer Axial-Kippsegmentlageranordnung ist, in der das Tragmittel ein zusätzliches Federelement mit sehr geringer Steife enthält, das angeordnet ist, um die Lagersegmente axial in der Abwesenheit von normalen Arbeitslasten vorzubelasten bzw. vorzuspannen,
4 eine Draufsicht, ähnlich der von 2(a) einer dritten Ausführungsform einer Axial-Kippsegmentlageranordnung ist, in der die Biegegelenkabstandshalter durch radial beabstandete, sich axial erstreckende Stifte angeordnet sind, und
5(a) und 5(b) Draufsichten und Teilaufrisse, ähnlich den 2(a) und 2(b) einer vierten Ausführungsform einer Axial-Kippsegmentlageranordnung sind, in der jedes Segment schwenkbar in Bezug auf eine Kippgelenkrippe ist, die mit dem Tragmittel und getrennt von dem Segment geformt bzw. gebildet ist.
Unter Bezugnahme auf 2(a) bis 2(c) enthält die Axiallageranordnung 30 einen ringförmigen Trägerkörper 31, der sich im Umfang um die durchgängige Längsachse 32 erstreckt. Der Körper weist eine axial liegende ringförmige Seite 33 auf, die passenderweise die Trägeroberfläche genannt wird, die radial nach innen und nach außen durch sich axial erstreckende, radial liegende Seitenwände 34₁ und 34₂ begrenzt ist.
Lagersegmente 35₁ , 35₂ , ... sind gleichmäßig um die Achse 32 benachbart zu der Körperträgerseite 33, aber davon durch Tragmittel 40 beabstandet angeordnet. Jedes Segment, wie beispielsweise 35_i (wobei i = 1, 2, ...) ist aus einem Block aus Siliziumcarbidmaterial geformt bzw. gebildet, das im Wesentlichen flache Oberflächen aufweist, mit der Ausnahme, dass gegenüber zu Lasttragseite 36_i eine getragene Seite 37_i ist, die eine sich radial erstreckende Gelenkrippe 38 aufweist, die darauf geformt bzw. gebildet ist und zu der Trägeroberfläche 33 liegt.
Ein Gehäuse 50 ist durch einen ringförmigen Körper 51 aus einem Material geformt bzw. gebildet, das weicher ist als das Material der Lagersegmente und ist bei 52₁ , 52₂ , ... entsprechend den Zwischenraum der Segmente in der Gruppierung durchlöchert, um ihm zu erlauben, um die Segmente durchgeführt zu werden und an den Seitenwänden 34₁ und 34₂ des Trägerkörpers durch Schrauben 53 oder dergleichen gesichert zu werden, um sowohl eine Einschränkung gegen übermäßige Umfangsverschiebung irgendeines Segments bereitzustellen als auch um ein Eindringen von Schmutzstoffen einzuschränken, während es eine freie Bewegung der Segmente in Bezug auf eine Ausrichtung relativ zu dem Trägerkörper erlaubt. Die Lagersegmente, die flachwandige Blöcke sind, werden in Bezug auf den Träger und Gehäuse in eine Axialrichtung mittels eines elastischen, dehnbaren Bands 54 gehalten, wie beispielsweise einen O-Ring aus einer geeigneten elastomeren Verbindung, das um die kreisförmige Gruppierung von Segmenten gespannt ist. Das gespannte Band stellt nur eine schwache Vorspannkraft in eine radial nach innen gerichtete Richtung bereit, aber der Reibeingriff zwischen dem gespannten Band und der Wand jedes Lagersegments bildet effektiv eine radial nach außen gerichtete Ausdehnung, oder 'Nase' jedes Segments, über dem es liegt, und ist in der Lage, an der Unterseite des Gehäusekörpers 51 anzustoßen und eine Axialeinschränkung bereitzustellen, um zu verhindern, dass die Segmente herausfallen, wenn die Lageranordnung von einer durch die Segmente zu tragende Oberfläche entfernt gehandhabt wird.
Das Tragmittel 40 enthält wenigstens zwei ringförmige Federelemente 41, 42, die typischerweise aus Stahl geformt bzw. gebildet sind, die in einer gegenüberliegenden Beziehung gestapelt und von der Trägeroberfläche 33 und voneinander durch Biegegelenke getrennt sind, die durch axial dünne Abstandhalter bereitgestellt sind.
Jedes ringförmige Federelement 41, 42 weist einen Satz von sich radial erstreckenden Abstandhaltern 41₁ , 41₂ , ... und 42₁ , 42₂ , ... damit verbunden bzw. dazu zugeordnet auf, wobei jeder Abstandhalter im Umfangsausmaß eingeschränkt ist und in einer kreisförmigen Gruppierung im Wesentlichen mittig zwischen den Kippgelenkrippen 38 benachbarter Lagersegmente angeordnet ist. Jeder Satz Abstandhalter ist zwischen dem zugeordneten Federelement und dem nächsten entfernten Federelement des Lagersegments oder Trägeroberfläche 33 angeordnet, entsprechend der Situation. Die Abstandhalter sind im Wesentlichen aus flachem, parallel liegendem Abstandscheibenmaterial irgendeiner Dicke von 0,05 bis 0,1 mm geformt bzw. gebildet, und die Federelemente biegen sich hauptsächlich um einen Ansatzpunkt, der durch jeden Rand jedes Abstandhalters gebildet werden. Die Abstandhalter können eine gleichmäßige Umfangsbreite aufweisen, oder, wie gezeigt, verjüngend oder kuchenförmig in Draufsicht sein, sodass sich die Ränder parallel zu den Kippgelenkrippen 38 der benachbarten Lagersegmente erstrecken und die Länge jedes Federelementabschnitts zwischen Rändern im Wesentlichen konstant bei allen Radialabständen ist.
Die Abstandhalter erstrecken sich nicht nur radial jenseits der Radialgrenzen der Federelemente, sondern auch der Trennung zwischen Seitenwänden 34₁ und 34₂ , sodass ihre Endregionen 41_1A , 41_1B ..., 42_1A , 42_1B ... 42_3A , 42_3B , in kooperierenden Kerben 34_1A und 34_2B in den Seitenwänden angeordnet sind.
Die einzelnen Abstandhalter der Sätze, die mit den Federelementen zugeordnet sind, sind im Wesentlichen in Linie axial angeordnet, sodass an den Umfangspositionen der Abstandhalter eine kontinuierliche Unterstützung von der Oberfläche 33 des Trägerkörpers für jedes der Federelemente gibt, während zwischen den Abstandhalterpositionen jedes Lagersegment bloß mittels der Abschnitte des Federelements getragen wird, die die Abstandhalter überbrücken.
Die Steife des federkonstanten Elements 42, das den Lagersegmenten am nächsten ist, d. h., seine Biegecharakteristik in Bezug auf eine Axialbelastung zwischen im Umfang benachbarten Abstandhaltern, ist gewählt, sodass sie als eine Funktion der Last, hauptsächlich an ihrem Mittelpunkt gebogen wird, bis sie bei einem ersten vorbestimmten Niveau an Axiallast in Anstoß mit dem Mittelpunkt des nächsten Federelements 41 kommt. Das Federelement 41 weist eine höhere Federsteife auf, sodass eine weitere Biegung von beiden der Federelemente eine bedeutend größere Axiallast erfordert. Falls und wenn das Federelement 41 durch eine Axiallast mit einem zweiten vorbestimmten Niveau gebogen wird, das höher ist als das erste, führt sie zum Anstoß mit der Trägerkörperoberfläche und keiner weiteren Federung. Demgemäß werden die jeweiligen Federsteifen und Abstandhalterdicken in Bezug auf vorhergesehene gewöhnliche und ungewöhnliche Axiallasten gewählt, sodass diese Situation vermieden werden kann. Deshalb können die Biegecharakteristiken des Federelements 42 gewählt werden, um sich an Axialbelastungen anzupassen, die bei gewöhnlichem Betrieb getroffen werden, und denen des Federelements, um sich an ungewöhnliche Belastungsiveaus anzupassen, wobei tatsächlich eine weiche Landung für das Federelement 42 bereitgestellt wird.
Es sollte klar sein, dass jedes Tragelement 40 drei oder mehrere Federelemente mit verschiedener Steife enthalten kann, wobei jedes durch axial ausgerichtete Abstandhalter getrennt ist, sodass die effektive Federkonstante des Stapels auf eine geeignete segmentierte und nicht lineare Weise maßgeschneidert werden kann.
Das allgemeine Prinzip ist im Teilaufriss in 3 für drei ringförmige Federelemente gezeigt. In einer zweiten Ausführungsform 30', die in dieser Fig. gezeigt ist, weist das Federelement 43 benachbart zu dem Lagersegment eine besonders geringe Steife auf, sodass es sofort gebogen wird, und in Kombination mit zugehörigen Abstandelementen 43₁ , 43₂ ... gebogen wird, die relativ dick sind, sodass das Federelement 43 die Lagersegmente in Position gegen eine Oberfläche, die zum Tragen beabsichtigt ist, oder in Abwesenheit einer derartigen Oberfläche gegen das Gehäuse 50 hoch hebt und sanft vorspannt, wobei es dadurch hilft, irgendeinen Spielraum oder Spiel in der Abwesenheit einer bedeutenden Lagerbelastung auszuschließen, das Lärm oder Vibrationsphänomene oder einen Schlagschaden an den Lagersegmenten verursachen kann. Eine derartige vorbelastende Feder wird sofort gebogen, wenn das Lager unter Betriebsbelastung ist, sodass sie sich gegen das nächste Federelement 42 stützt, das einen ersten bedeutenden Widerstand zur Axialbelastung bietet.
Es sollte klar sein, dass die Komponenten des Tragmittels 40 und tatsächlich die Lageranordnung 30 als ein Ganzes, variiert werden können, um Unterschiede bei der Herstellungspraxis zu erleichtern.
Unter Bezugnahme auf 4 zeigt diese Draufsicht eine dritte Ausführungsform einer Axial-Kippsegmentlageranordnung 60. Den ganzen Zahlen, die der Anordnung 30 gemeinsam sind, werden die gleichen Bezugszeichen gegeben. Die Federelemente (von denen nur eines, 42, sichtbar ist). weisen dazu zugeordnet bzw. damit verbunden, sich radial erstreckende Biegegelenke auf, die durch abstandhalterscheibendicke Abstandhalter 62₁ , 62₂ ... gebildet werden, die mittels sich axial erstreckender Stifte 63_1A , 63_1B , 63_2A , 63_2B ... angeordnet sind, die durch Öffnungen in den Abstandhalter durchlaufen, aber radial beabstandet sind, um die ringförmigen Federelemente radial zu begrenzen, ohne durch sie mittels Durchgangsöffnungen durchzulaufen, die Schwachpunkte bereitstellen können.
Unter Bezugnahme auf 5(a) und 5(b), die eine Draufsicht bzw. einen Teilaufriss einer vierten Ausführungsform einer Axial-Kippsegmentlageranordnung 70 zeigen, die im Wesentlichen den Ansichten von 2(a) und 2(b) entsprechen, werden gemeinsamen ganzen Zahlen gemeinsame Bezugselemente gegeben. In dieser Anordnung 70, werden die Lagersegmente 75₁ , 75₂ jeweils mit den getragenen Seiten 77₁ , 77₂ , .... im Wesentlichen flach geformt bzw. gebildet und die Kippgelenkerippe ist mittels eines diskreten Abstandhalterscheibenelements 78₁ , 78₂ , ... analog zu den Abstandhaltern 41₁ , 41₂ , ... gebildet, das sich radial über das obere Federelement 42 zwischen Endregionen 78_A und 78_B erstreckt, die in angeordneten Kerben 79_A und 78_B in den Seitenwänden analog zu Kerben 34_1A und 34_2B eingreifen.
Es sollte ebenfalls klar sein, dass andere Variationen bei der Konstruktion möglich sind und ohne spezifische Veranschaulichung verstanden werden können. Zum Beispiel kann eine nicht integrale Kippgelenkrippe, die jedem Lagersegment zugeordnet ist, und/oder die Biegegelenkabstandhalter, die jedem ringförmigen Federelement zugeordnet sind, gesichert an dem Federelement oderdurch eine Reliefbildung oder Falte des Federelements geformt bzw. gebildet sein, die eine lokale Änderung bei der effektiven Axialausdehnung bereitstellt, sogar, wenn die Gelenkrippen für praktische Zwecke nicht präzise axial ausgerichtet sind.
Obwohl in den vorstehend beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen, die Gelenkrippe, um die jedes Segment kippt, in Bezug auf jedes Lagersegment in einer Umfang-, d. h. Drehrichtung zentral angeordnet gezeigt wurde, ist es möglich, wie es in dem Fachgebiet wohl bekannt ist, die Gelenkrippe exzentrisch anzuordnen, um der Lageranordnung Richtcharakteristiken zu geben. Dies wird in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen durch Positionieren des Gehäusekörpers 51 drehend in Bezug auf die Trägerkörperseitenwände direkt angepasst, sodass die Öffnungen 52₁ , 52₂ , ... jedes Segment mit seiner integralen Gelenkrippe (38), die zentral zwischen benachbarten Gelenkabstandhaltern angeordnet ist, oder einen vorbeschriebenen Teil seiner getragenen Seite (77) anordnen, die benachbart einer diskreten Gelenkrippe (78) positioniert ist, die bereits zentral zwischen benachbarten Biegegelenkabstandhaltern angeordnet ist.
Es sollte klar sein, dass die erhöhte Steife jedes ringförmigen Federelements mit ansteigendem Abstand von den Lagersegmenten auf eine andere Weise als Federelementdicke und/oder Material gesteuert werden kann. Die Biegelänge des Federelements kann durch Verbinden mit bzw. Zuordnen von im Umfang mehr ausgedehnten Abstandhaltern oder durch Ersetzen durch eine Gruppierung von zwei oder mehreren nah beabstandeten, im Umfang kurzen Abstandhaltern an jeder Abstandhalterposition reduziert werden.
Es sollte klar sein, dass das Konzept des Aufweisens eines Stapels Federelemente mit verschie denen Steifen in Kombination mit dem Aufweisen der Biegegelenkrippen, die irgendeinem der Federelemente zugeordnet sind, die nicht axial ausgerichtet sind, auf die Weise der vorstehend erwähnten US-A-39 37534 angewendet werden kann, um eine weichere Federcharakteristik für einen Teil seiner Funktionsbiegung zu erhalten.
Während die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Variationen insbesondere für Axial-Kippsegmentlageranordnungen geeignet sind, in denen die Lagersegmente aus einem brüchigen, keramischen Material geformt bzw. gebildet sind, sollte klar sein, dass Vorteile im Hinblick auf eine Konstruktionseinfachheit und Fähigkeit geboten werden, Axialfedercharakteristiken zu variieren, die im Allgemeinen unabhängig von Lagersegmentmaterial anwendbar sind.

Claims

Axial-Kippsegmentlageranordnung (30; 30'; 60; 70) für eine Vorrichtung mit einer Welle, die um eine Achse (32) drehbar ist, wobei die Anordnung einen ringförmigen Körper (31) und eine Gruppierung von diskreten Lagersegmenten (35₁ , 35₂ ), die von dem Körper mittels eines Kippgelenks (38₁ , 38₂ ; 78₁ , 78₂ ) getragen werden, und ein intervenierendes, ringförmiges Segmenttragfedermittel (40) enthält, wobei das Tragfedermittel in der Form eines Stapels von wenigstens zwei ringförmigen, axial biegbaren Federelementen (41, 42) ist, die jeweils von einer benachbarten ringförmigen Oberfläche (33, 41) durch eine zugeordnete kreisförmige Gruppierung von Biegegelenken (41₁ , 41₂ ; 62₁ , 62₂ ) beabstandet sind, wobei ein Gelenk jeweils zwischen den Kippgelenken von benachbarten Segmenten angeordnet ist und als ein Ansatzpunkt zur Federbiegung wirkt, gekennzeichnet durch entsprechende Biegegelenke (41, 42; 62₁ , 62₂ ) der gestapelten ringförmigen Federelemente (41, 42; 41, 42, 43), die im Wesentlichen in eine axiale Richtung fluchtend sind, wobei das zu den Lagersegmenten nähste Federelement (42; 43) eine Biegecharakteristik aufweist in Bezug auf axiales Belasten zwischen im Umfang benachbarten Biegegelenken durch jedes Lagersegment, bei dem ein erstes vorbestimmtes Niveau einer axialen Last zum Anstossen mit dem benachbarten Federelement (41; 42) führt, und durch das Paar anstossender Federelemente mit einer Biegecharakteristik, bei dem ein zweites vorbestimmtes Niveau einer axialen Last, die höher ist als die erste, zum Anstossen mit der nächsten Oberfläche (33, 41) führt.
Anordnung (30; 30'; 60; 70) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Biegegelenke (41₁ , 41₂ ; 62₁ , 62₂ ), die jedem ringförmigen Federelement (41) zugeordnet sind, in eine radiale Richtung für wenigstens die radiale Breite des Federelements erstrecken.
Anordnung (60) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegegelenke durch diskrete Abstandshalter (62₁ , 62₂ ) gebildet sind, die durch radial beabstandete, sich axial erstreckende Stifte (63_1A , 63_1B ) angeordnet sind, die sich durch die axial ausgerichteten
Anordnung (30; 30'; 70) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragmittel (40) durch radial gegenüberliegende Seitenwände (34₁ , 34₂ ) begrenzt ist und die Biegegelenkedurch diskrete Abstandshalter (41₁ , 42₁ ) gebildet sind, die durch ihre Endbereiche zusammenwirkend mit Kerben (34_1A , 34_2B ) oder dergleichen angeordnet sind, die in die radial gegenüberliegenden Seitenwände geschnitten sind.
Anordnung (70) gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Lagersegment (75₁ ) ebenfalls mittels eines Kippgelenks (78₁ ) getragen wird, das einen Abstandshalter enthält, der an der Seite des Federelements (42) in größter Nähe zu dem Segment angeordnet ist.
Anordnung (30; 30'; 60; 70) gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragmittel durch radial gegenüberliegende Seitenwände (34₁ , 34₂ ) begrenzt ist, die von einem Gehäuse (50) mit Löchern bedeckt sind, durch die sich die Lagersegmente erstrecken.
Anordnung (30; 30', 60; 70) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (50) ein Material umfasst, das weicher ist als das Material der Lagersegmente.
Anordnung (30; 50'; 60; 70) gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente in Bezug auf das Gehäuse mittels eines elastischen dehnbaren Bands (54) gehalten werden, das um die kreisförmige Gruppierung von Segmenten gestreckt ist und über der Unterseite des Gehäuses (50) liegt.
Anordnung (50') gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zu den Lagersegmenten (43) nähste Federelement in Bezug auf die Biegegelenke (43₁ , 43₂ ) deshalb angeordnet ist, um die Lagersegmente in Richtung zu dem Gehäuse vorzuspannen.