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Dokumentenidentifikation DE69522683T2 18.04.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0756672
Titel FOLIENRADLAGER MIT HYDRODYNAMISCHEM FLÜSSIGKEITSFILM
Anmelder Bosley, Robert W., Cerritos, Calif., US
Erfinder Bosley, Robert W., Cerritos, Calif., US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69522683
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 09.03.1995
EP-Aktenzeichen 959140054
WO-Anmeldetag 09.03.1995
PCT-Aktenzeichen US9503037
WO-Veröffentlichungsnummer 9528575
WO-Veröffentlichungsdatum 26.10.1995
EP-Offenlegungsdatum 05.02.1997
EP date of grant 12.09.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.04.2002
IPC-Hauptklasse F16C 32/06

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radiallager mit hydrodynamischem Fluidfilm und nachgiebigen Folien gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere betrifft sie ein verbessertes Lager, das eine oder mehrere Fluidfolien und eine oder mehrere darunter liegende Federfolien anwendet, um eine Bewegung oder eine Auslenkung des rotierenden Abschnitts des Lagers zu tragen, zu positionieren, zu dämpfen und anzupassen.

Radiallager mit hydrodynamischem Fluidfilm und nachgiebigen Folien werden geläufig bei einer Vielfalt von Anwendungen von Hochgeschwindigkeitsrotoren eingesetzt. Diese Lager bestehen aus einem inneren rotierenden Element, aus nicht rotierenden nachgiebigen Fluidfolienelementen, welche das rotierende Element umgeben, aus nicht rotierenden nachgiebigen Federfolienelementen, welche das Fluidfolienelement umgeben und aus nicht rotierenden Einsatzbuchsenelementen welche die Folienelemente umgeben und Halterungen für dieselben liefern. Der ringförmige Zwischenraum zwischen dem rotierenden Element und dem Einsatzbuchsenelement ist mit einem Fluid (gewöhnlich Luft) gefüllt, welches die Folien umhüllt. Der Zwischenraum zwischen dem ruhig rotierenden Element und der Fluidfolie ist in eine Vielzahl von fluiddynamischen Keilkanälen unterteilt. Diese Keilkanäle werden gebildet durch ein Überlappen der Fluid- und Federfolien zwecks Bildung von Rampen auf den inneren Flächen der Fluidfolien. Die Fluidkeilkanäle konvergieren in der Dicke in der Richtung der Bewegung der rotierenden Elemente. Die Bewegung der rotierenden Elemente überträgt einen viskosen Spannungswiderstand auf das Fluid in den konvergierenden Keilkanälen. Dies führt zu Erhöhungen des Fluiddruckes, besonders in der Nähe des hinteren Endes der Keilkanäle. Wenn sich das rotierende Element auf das nicht rotierende Element zu bewegt, dann nimmt der Konvergenzwinkel des Keilkanals zu und bewirkt dass der Fluiddruck entlang dem Keilkanal zunimmt. Wenn sich das rotierende Element weg bewegt, dann nimmt die Druckzunahme entlang dem Keilkanal ab. Demnach übt das Fluid in den Keilkanälen Rückstellkräfte auf das rotierende Element aus, welche mit den Lagerspielräumen variieren und dieselben stabilisieren und welche den Kontakt zwischen den rotierenden und den nicht rotierend Elementen des Lagers verhindern. Ein Falten und Gleiten der Folien verursacht eine Coulombsche Dämpfung irgendeiner Orbitalbewegung des rotierenden Elements des Lagers.

Bei niedrigen Rotorgeschwindigkeiten befindet sich das rotierende Element des Lagers in physikalischem Kontakt mit dem (den) Fluidfolienelement(en) des Lagers, was zu einer Lagerabnützung führt. Nur wenn die Rotorgeschwindigkeit über derjenigen liegt, die als Abhebe-/Aufsetz-Geschwindigkeit bezeichnet wird, stellen die in den Keilkanälen erzeugten fluiddynamischen Kräfte einen laufenden Spalt zwischen den rotierenden und den nicht rotierenden Elementen her.

Herkömmliche Lager mit hydrodynamischem Fluidfilm und nachgiebigen Folien basierten auf Druckfedern und auf den Federeigenschaften der elastisch gebogenen Fluidfolien, um den Fluidfolien eine Vorspannung gegenüber dem verhältnismäßig beweglichen, rotierenden Element (Rotor) zu verleihen, um die Schachtelung/Position der Folie zu kontrollieren und um eine dynamische Stabilität der Folie herzustellen. Diese Vorspannkraft vermindert merklich die Rotorgeschwindigkeit bei welcher die Keilkanalwirkung stark genug ist, um das rotierende Lagerelement aus dem physikalischen Kontakt mit dem nicht rotierenden Lagerelement heraus zu heben. Diese Vorspannkraft und die hohe Abhebe-/Aufsetz-Geschwindigkeit führen zu einer bedeutenden Lagerabnutzung jedes Mal wenn der Rotor angelassen oder abgestellt wird. Diese Lager besitzen gewöhnlich hohe Anlaufdrehmomente.

Herkömmliche Lager mit hydrodynamischem Fluidfilm und nachgiebigen Folien erzielen die Federeigenschaften für ihre Federfolien vor dem Zusammenbau in die Lagereinsatzbuchse dadurch dass denselben eine Serie von zum Beispiel permanent verformten, gewickelten Federabschnitten verliehen wird. Deshalb ist das Folienpaket verhältnismäßig dick und es besitzt ziemlich ausgedehnte Toleranzen in Bezug auf die Höhe des Folienstapels. Die bei diesen Lagern zugelassenen maximalen Rotordurchbiegungen sind ziemlich groß (lose Nachgiebigkeitssteuerung).

Die meisten herkömmlichen Lager mit hydrodynamischem Fluidfilm und nachgiebigen Folien benutzen eine Vielzahl von Fluidfolien und eine Vielzahl von Federfolien. Dies führt zu einer verminderten Tragfähigkeit und zu höheren Lagerkosten im Vergleich zu Lagern mit einer einzigen Federfolie und einer einzigen Fluidfolie.

Wenn anstelle einer Vielzahl von Fluidfolien eine einzige Fluidfolie benutzt werden soll, und wenn diese Folie ausgebildet sein soll als ein flaches Blatt mit gleichbleibender Dicke, welches nachträglich geformt wird damit es in die Einsatzbuchse passt, dann würde die Folie den Umrissen der Innenseite der Einsatzbuchse in der Nähe der Folienenden nicht folgen. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass kein Biegemoment an den Enden der Folie aufgebracht werden kann und dass die Biegesteifigkeit der Folie über ihre ganze Länge konstant ist.

Wenn eine einzige Fluidfolie benutzt wird und an einem Ende an der Einsatzbuchse befestigt ist, dann kann der Rotor nur in einer Richtung rotieren ohne dass man das Risiko einer Blockierung des Rotors durch die Folie und einer Folienbeschädigung läuft, dies wegen der ständig zunehmenden Reibung zwischen Rotor und Folie und der Folienspannung.

Früher sind viele Typen von Radiallagern mit hydrodynamischem Fluidfilm und nachgiebigen Folien benutzt worden, um die Resonanzbewegung der mit einer hohen Geschwindigkeit rotierenden Zusammenbauten zu tragen, zu positionieren und zu steuern. Diese Art von Lagern hat Einsatzbuchsen mit runden Öffnungen benutzt. Die meisten Lager haben zwischen fünf und neun Fluidfolien und zwischen fünf und neun Federfolien benutzt, welche um die Innenseite der Öffnung der Einsatzbuchse herum gruppiert, d.h. regelmäßig verteilt waren. Bei vielen der herkömmlichen, zum Stand der Technik gehörenden Lagern war die Fluidfolie an die Federfolien geschweißt, oder wenn eine Vielzahl von Folien zum Einsatz gelangte, wurden die Folien durch Biegen der Folien um die Stäbe oder durch Schweißen derselben an die Stäbe an der Einsatzbuchse befestigt, woraufhin die Stäbe dann in weite Schlitze eingeführt wurden, welche ausgelegt waren zum Zurückhalten der Folie in der Öffnung der Einsatzbuchse.

Eine Recherche zum Stand der Technik hat keine gegenüber der vorliegenden Erfindung direkt pertinenten Patente hervorgebracht. Spezifisch gesehen wurde kein Stand der Technik gefunden, welcher im Umriss angepasste Öffnungen von Einsatzbuchsen benutzt, wie dies im zweiten Abschnitt des Patentanspruchs 1 beansprucht wird

Es können jedoch die folgenden U.S. Patente als zu verwandten Gebieten gehörend betrachtet werden:

Silver (US-A-3,366,427) offenbart eine Rippe 22, weite Schlitze 18 und 19, einen Stab 23 als Elemente zum Befestigen von Folien an die Einsatzbuchse, während in der vorliegenden Veröffentlichung die Folien zurückgehalten werden indem gegen ein Umfangsvorspannstab gedrückt wird oder sie in Schlitze geschoben werden, welche durch Bearbeiten mit einer Elektroerosionsmachine (EDM - electro discharge machine) erzeugt werden. Silver offenbart auch Rampen, die durch Überlappen einer Vielzahl von Folien erzielt werden, während bei der vorliegenden Erfindung kein Überlappen von Folien stattfindet und die Lappen oder Rampen erzielt werden indem der Öffnung der Einsatzbuchse Konturen verliehen werden.

Licht (US-A-3,795,427) offenbart eine überlappende einzelne Folie 61 oder eine Vielzahl von überlappenden Folien 63, 64 und 65, welche durch eine Zurückhaltespitze 78 am Ende der Einsatzbuchse mit dieser Einsatzbuchse verbunden sind. Bei der vorliegenden Erfindung werden nicht überlappende Folien mithilfe des Umfangsvorspannstabes entlang einer Linie befestigt, welche parallel zu der Achse der Einsatzbuchse verläuft.

Cherubim (US-A-3,809,443) offenbart ein Lager gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und insbesondere ein einzelnes Federfolienelement 23 sowie ein einzelnes Fluidfolienelement 25. Auch hier ist die Form des Lagers kreisförmig und diese Folien sind an einem Ende mit einander verbunden, während bei der vorliegenden Erfindung die Federfolien und die Fluidfolien nicht verbunden sind. Cherubim offenbart eine Federfolie, die zu elastischen Oberflächenerhebungen 27 geformt wird, während bei der vorliegenden Erfindung die Federfolie flach ausgebildet ist. Cherubim offenbart ein geeignetes einspannendes Mittel (Stift) 95, um die Feder und die Fluidfolien mit der Einsatzbuchse zu verbinden, ohne eine Vorspannung am Umfang der Folie, während bei der vorliegenden Erfindung ein Umfangsvorspannstab benutzt wird, um den Folien eine Vorspannung zu verleihen.

Silver (US-A-3,957,317) offenbart überlappende Folien, die nach der Art einer Fischgräte oder einer Chevronform ausgebildete hintere Kanten besitzen, welche an der Einsatzbuchse befestigt unter Zuhilfenahme von Stäben, die in breit geränderten Schlitzen eingesetzt sind. Diese Folien sind mit Radien vorgeformt, welche größer sind als die runde Öffnung der Einsatzbuchse. Die absichtliche fehlerhafte Justierung der Radien der Folien/der Einsatzbuchse bewirkt, dass die Vielzahl der Folien gegenüber dem Rotor vorgespannt sind. Bei der vorliegenden Erfindung werden die einzelne Fluidfolie und die einzelne Federfolie weg von dem Rotor und hin in Richtung auf die Konturen aufweisende Öffnung der Einsatzbuchse vorgespannt.

Eshel (US -A-4,710,389) offenbart ein wie ein Band geformtes dünnes Glied 41 aus einer Stahlfolie, welches über einen Körper aus einem druckbeaufschlagten Material gestreckt wird, welches als ein Tragmedium für Fluidfolien funktioniert. Es ist nicht so, dass Eshel eine Federfolie als einen Träger für eine Fluidfolie offenbaren würde.

Silver (US-A-4,178,046) offenbart Folien, die durch Montierstäbe 14 und 44 an der Einsatzbuchse befestigt sind und durch Federn mit gefrästen oder chemisch geätzten Rippen 54 und Rillen 56 getragen werden. Bei der vorliegenden Erfindung sind keine Stäbe an die Folie gebunden oder in die Rillen der Einsatzbuchse eingeführt, noch sind die Federfolien geformt um Rippen oder Rillen zu bilden.

Gray (US-A-- 4,213,657) offenbart eine Feder die aus rohrförmigen Elementen 22 und Käfigelementen 24 besteht, während bei der vorliegenden Erfindung flach geformte Federfolien benutzt werden.

Gray (US-A-4,223,958) offenbart eine Federfolie mit erhobenen Vorsprüngen 42, die durch die Aufbringung von verformenden Kräften in einem vorher flachen Metall ausgebildet werden. Diese Vorsprünge wirken als Auslegerträger. Jedoch werden bei der vorliegenden Erfindung die Auslegerträger durch die chemische Ätztechnik in einem flachen Metall geschaffen; dann "stehen sie hervorragend" und funktionieren nur als Federn wenn die Folie zum Einführen in die Einsatzbuchse gebogen oder geformt wird.

Miller (US-A-4, 229, 054) offenbart Zwischenraumblöcke 25, deren Enden 23 durch Schweißen oder durch andere geeignete Mittel an der nackten Wand der Buchse 15 befestigt sind, um eine Rotation der Lagermodule 13 in Bezug auf die Buchse 15 zu verhindern. Dieses Schweißen oder diese anderen geeigneten Mittel würden vermutlich auch funktionieren um eine axiale Verschiebung der Lagerfolienmodule aus der Buchse heraus zu verhindern. Es wird auch gezeigt, dass die Lagerfolienmodule innerhalb der Wände eines Umfangkanals gelagert sind und von denselben festgehalten werden, vermutlich auch um eine Einspannung gegen ein axiales Verschieben der Lagerfolienmodule aus der Buchse heraus zu gewährleisten. Miller offenbart kein Element das als ein Umfangsvorspannstab funktioniert, auch offenbart er kein wie auch immer geartetes Element das wie Antiverschiebungsspitzen oder Antiverschiebungsrillen funktionieren würde. Miller offenbart ein zweiseitig gerichtetes Achslager, das drei Lagerfolienmodule benutzt, wobei ein jedes derselben eine Länge von 120 Grad in der Bogenlänge aufweist.

Aber Miller offenbart kein wie auch immer geartetes Mittel zum Erzeugen der am Umfang wirkenden Kompressionsbeanspruchungen im Innern der Folien, zwischen den Folienbefestigungspunkten an der Buchse und irgendwelchen Kontaktpunkten der Folie zu dem Rotor, die erfordert sein würden für einen zweiseitig gerichteten Betrieb von einzelnen Fluidfolienlagern, ohne die Fluidfolie um den Rotor fest zu spannen bis zu dem Punkt des Folienausfalls. Miller benutzt keine mit Konturen ausgestattete Öffnung der Einsatzbuchse, keine flach geformten Federfolien oder Federkonstanten von Federfolien die entlang der gebogenen Länge der Folie variieren.

Heshmat (US-A-4,262,975) offenbart ein nachgiebiges Tragelement 54, das eine Federkonstante besitzt, die entlang der Länge des Elements variiert, dies aufgrund der Änderungen des Abstandes der Rippen oder Erhebungen 56 in dem Element. Bei der vorliegenden Erfindung variieren die Federkonstanten infolge der Änderungen der Breit e und der Länge bei dem Auslegerträger, nicht durch Änderungen bei dem Abstand der Rippen oder der Erhebungen. Heshmat offenbart auch den Zusammenbau einer Druckunterlage 40, die eine durch Rampen verursachte Änderung der Dicke bei der Fluidfolie erzeugt. Bei der vorliegenden Erfindung gibt es eine Foliendickenvariation, aber sie liegt in der Federfolie, aber nicht in der Fluidfolie, und sie wird erzielt durch Variieren der Länge der Auslegerträger.

Heshmat (US-A-4,277,113) offenbart eine Federfolie mit einer Erhebung 52, die eine nicht lineare Federkonstante aufweist, welche mit der Durchbiegung zunimmt. Aber bei der vorliegenden Erfindung wird die nicht lineare Federkonstante vollzogen durch ein Umwickeln des Auslegerträgers um den Rotorradius herum, so dass die freie Länge des Auslegerträgers geändert wird.

Dies ist ein total verschiedenes Mittel zur Erzielung einer nicht linearen Feder im Vergleich zu demjenigen das von Heshmat benutzt wird.

Agrawal (US-A-4,415,281) offenbart eine übereinander gewickelte Federfolie 45, die eine nicht geradlinige Federkonstante besitzt, welche mit der Durchbiegung ändert. Dies wird bewirkt durch das Verformen der Folie zu einer Vielzahl von sinusoidalen Formen mit ändernden Höhen und Entfernungen. Erneut ist dieses Verfahren verschieden von demjenigen gemäß der vorliegenden Erfindung.

Warren (US-A-4,552,466) offenbart Folien mit Spitzen 24, die benutzt werden zur Befestigung an die Einsatzbuchse. Keine der hier offenbarten Spitzenkonfigurationen oder Befestigungsverfahren bringt die Technologie der Elektroerosionsmachine (EDM) zum Einsatz.

Soum (US-A-4,743,126) offenbart eine Folie mit Seitenrändern 3, welche die Folie an dem Ende der Einsatzbuchse befestigen. Bei der vorliegenden Erfindung werden die Folien an der Rotation in der Einsatzbuchse gehindert durch Zuhilfenahme von Spitzen, die um 90 Grad in Bezug auf die von Soum offenbarten orientiert sind.

Sakai (US-A-4,961,122) offenbart ein ähnlich wie eine Fischgräte gerilltes Lager (die Erfindung) und ein mit V- Rillen versehenes Lager (der Stand der Technik) worin das Lager entweder Rillen 160 oder erhobene Abschnitte 260 in der Welle 4 besitzt und auf ähnliche Weise gerillte oder erhobene Abschnittsmuster in der inneren Bohrung des Lagergehäuses 6 aufweist, um lokale Erhöhungen bei dem Fluiddruck des Verfahrens zu induzieren, wenn die Welle rotiert wird und radial weg von der zentralen Linie des Gehäuses verschoben wird. Die V- Rillen in dem Rotor und dem Gehäuse, die von Sakai offenbart worden sind, stehen in keiner Beziehung zu den V-förmigen Rillen von variabler Breite, die an der äußeren Fläche der Fluidfolie gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden.

Asai (U.S-A-5,129,739) offenbart ein Lager mit Rillen für einen dynamischen Druck, welche ausgebildet werden in der inneren Fläche eines thermoplastischen Harzes in einem Zylinder aus starren Metall 21, welche wie eine fluiddynamische Fläche funktioniert. Dieser Zylinder ist nicht elastisch an das Lagergehäuse montiert. In der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Fluidbuchse keine Druckrillen in ihrer inneren Fläche, sie ist dünn und flexibel, und sie ist elastisch an der Öffnung der Einsatzbuchse des Lagers montiert.

Saville (US-A-5,228,785) offenbart überlappende Folien, die von übereinander gewickelten Federfolien mit unterschiedlichen Windungshöhen und unterschiedlichen Windungsabständen getragen werden, um nicht lineare Federkonstanten und Rampen zu erzielen. Bei der vorliegenden Erfindung werden nicht lineare Federkonstanten erzielt mit unterschiedlichen Breiten und Längen von Auslegerträgern, und es werden Rampen erzielt indem der Öffnung der Einsatzbuchse Konturen und den Auslegerträgern unterschiedliche Längen verliehen werden.

Das Radiallager mit hydrodynamischem Fluidfilm und nachgiebigen Folien gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem kennzeichnenden Abschnitt des Anspruches 1 definiert.

Es ist deshalb ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Radiallager mit hydrodynamischem Fluidfilm und nachgiebigen Folien unter Einsatz einer nicht kreisförmigen inneren Kontur zu liefern.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einer verbesserten Tragfähigkeit zu liefern.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einem sehr niedrigen Anlaufdrehmoment zu liefern.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einer extrem niedrigen Abhebegeschwindigkeit und einer extrem niedrigen Aufsetzgeschwindigkeit zu liefern.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager zu liefern, welches im Betrieb mit einem reduzierten Drehmoment und einem reduzierten Energieverbrauch auskommt.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einem engen Feststellraum, d.h. einem engen Auslenkwert, zu liefern, um die Rotordurchbiegung stark zu beschränken.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager zu liefern, das in der Lage ist in beiden Rotationsrichtungen zu arbeiten, obwohl eine Richtung eine größere Tragfähigkeit besitzen wird.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager zu liefern mit einer Einsatzbuchse bei welcher die Öffnung Konturen in nockenförmigen Lappen aufweist, um ganz genau konvergierende und divergierende fluiddynamische Keilkanäle festzulegen.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager zu liefern mit einer Einsatzbuchse bei welcher die Öffnung Konturen mit Rampen und Verzahnungen aufweist, um ganz genau konvergierende und divergierende fluiddynamische Keilkanäle festzulegen.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager zu liefern, das einen Umfangsvorspannstab in der Öffnung der Einsatzbuchse besitzt, welcher nur zusammenpressende Umfangsbelastungen auf die Folie ausüben kann.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager zu liefern, das Antiverschiebungsrillen in der Öffnung der Einsatzbuchse besitzt, um die Folien daran zu hindern aus der Öffnung der Einsatzbuche heraus zu wandern.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einer Einsatzbuchse zu liefern, bei welcher die Befestigungspunkte der Folie unter Zuhilfenahme der Technologie einer Funkenerosionsmaschine (EDM - electrical discharge machining) erzeugt werden.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager zu liefern mit einer Feder, die nicht geradlinig in ihrer Federkonstante ist bei einer Durchbiegung und mit der Länge entlang der geformten fluiddynamischen Keilkanäle. Spezifisch gesehen nimmt die radiale Federkonstante mit der Rotordurchbiegung zu, infolge der stufenweisen Abnahme der freien Länge der Auslegerträger in dem Maße wie die Auslegerträger rund um den Rotorbogen gebogen werden und wie sich der Tangentenpunkt zu diesem Bogen verschiebt.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einer einzigen, einzelnen Federfolie zu liefern.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einer einzelnen Fluidfolie zu liefern.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit Folien zu liefern, welche weg von dem Rotorevorgespannt sind, um die Kräfte zu minimieren, die bei Nullgeschwindigkeit und bei niedriger Geschwindigkeit auf den Rotor aufgebracht werden.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit Folien zu liefern, welche hin auf die Einsatzbuchse vorgespannt sind, um eine stabile Foliendynamik und eine enge/vorhersehbare Folienverschachtelung zu gewährleisten.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager zu liefern mit Umfangsfedern an den Enden der Fluidfolie und an den Enden der Federfolie, um bei der Vorspannung der Folien gegen die Einsatzbuchse behilflich zu sein und um die Folienverschachtelung zu unterstützen.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager zu liefern mit Antiverschiebungsspitzen an den Enden der Fluidfolie und an den Enden der Federfolie, um die Folien davon abzuhalten sich axial aus der Einsatzbuchse heraus zu bewegen.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einer Feder zu liefern, welche flach geformt ist, so dass ein Biegen der Folie, um sie in die Einsatzbuchse einpassen zu können, bewirkt dass die Auslegerträger aufrecht stehen und als Federn wirken.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einer Federfolie zu liefern, welche durch Techniken der chemischen Ätzung so geformt wird, dass Auslegerträger erzeugt werden, welche aufrecht stehen und während des Betriebs wie Federn funktionieren, wenn die Folie gebogen oder geformt wird und in die Einsatzbuchse eingeführt wird.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einer Feder zu liefern, welche eine Coulombsche Dämpfung erzeugt, infolge der einen Oberflächenverschleiß hervorrufenden Wirkung der Auslegerträgerenden gegen die Öffnung der Einsatzbuchse.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einer Fluidfolie zu liefern, welche V-förmige Kanäle von konisch zulaufender Breite besitzt, welche auf chemischem Wege 50% bis 70% in die von dem Rotor abgekehrte Fläche in der Nähe der Enden der Folie eingeätzt worden sind, um die Biegesteifigkeit der Folie konisch spitz zulaufend zu gestalten und zu gewährleisten, dass die Folie der Kontur der Öffnung der Einsatzbuchse folgt.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einer ventilierten Fluidfolie zu liefern.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit einer Fluidfolie zu liefern, welche eine verminderte Biegesteifigkeit am Anfang des konvergierenden Kanals besitzt, um zu gewährleisten, dass sich die Folien der Form der Konturen aufweisenden Öffnung der Einsatzbuchse anpassen.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager mit Folien zu liefern, welche Verzahnungen aufweisen, welche durch Pressen mit einem Werkzeug geformt worden sind, um konvergierende Rampen und divergierende (Verzahnungen) Neigungen zu bilden, welche ausgerichtet sind auf die Rampen und auf die Verzahnungen, welche in der Öffnung der Einsatzbuchse geformt worden sind.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager zu erzeugen mit nur zwei Folien, die ausgehend von einer flachen Form gebogen oder geformt werden können und die schnell und leicht in der Einsatzbuchse eingerichtet werden können.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Lager zu erzeugen mit nur einer flachen Federfolie, die ausgehend von einer flachen Form leicht gebogen oder geformt werden kann und die schnell und einfach in der Einsatzbuchse installiert werden kann und die mit einer zylindrischen Fluidfolie ausgestattet ist, die schnell und einfach in die Einsatzbuchse geschoben werden kann.

Damit die vorliegende Anmeldung vollständig verstanden werden kann wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen:

Fig. 1 ist eine auseinandergezogene, schematische Ansicht in Perspektive eines Lagers gemäß der Erfindung;

Fig. 1A ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der in Fig. 1 gezeigten Federfolie und sie zeigt das Muster der Auslegerträger derselben;

Fig. 1B ist eine vergrößerte Ansicht des Bereiches des Umfangsvorspannstabs und der Antiverschiebungsrille der in Fig. 1 gezeigten Einsatzbuchse;

Fig. 1C ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Bogensegments des in Fig. 1 gezeigten Zusammenbaus von Rotor, Fluidfolie, Federfolie und Einsatzbuchse;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Öffnung einer Einsatzbuchse, eines Umfangsvorspannstabs, einer Antiverschiebungsrille, von axialen Lüftungsschlitzen und einem Rotor (Folien nicht gezeigt) des in Fig. 1 illustrierten Lagers;

Fig. 2A ist eine entlang der Linie 2A-2A aus Fig. 2 aufgenommene Ansicht, wobei der Rotor und die Folien zum Zwecke der Klarheit entfernt worden sind;

Fig. 2B ist eine schematische Ansicht, von der Innenseite der Öffnung der Einsatzbuchse her gesehen, und sie zeigt den Umfangsvorspannstab und die Antiverschiebungsrillen, entlang der Linie 2B-2B aus Fig. 2 aufgenommen, wobei der Rotor entfernt worden ist, die Folien aber gezeigt werden;

Fig. 3 ist eine Draufsicht der in Fig. 1 illustrierten Federfolie, welche die aufgerichteten. Höhen der Auslegerträger und die Federkonstanten der Auslegerträger liefert, welche entlang der Länge der Folie variieren;

Fig. 4 ist eine vergrößerte, teilweise Ansicht der in Fig. 3 gezeigten Federfolien, welche bis in die Einzelheiten hinein die Struktur der Auslegerträger für eines der drei Rampensegmente wiedergibt;

Fig. 4A ist eine Ansicht von oben eines Rücken gegen Rücken liegenden Auslegerträgerpaares;

Fig. 4B ist eine Ansicht von der Seite eines Rücken gegen Rücken liegenden Auslegerträgerpaares;

die Fig. 4C, 4D und 4E zeigen wie die freie Länge und die Federkonstante der Auslegerträgerpaare mit der Durchbiegung variieren;

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine alternative Federfolie, welche für den Einsatz bei dem in Fig. 1 gezeigten Lager geeignet ist und aufgerichtete Höhen von Auslegerträgern und Federkonstanten von Auslegerträgern besitzt, welche nicht entlang der Länge der Folie variieren und welche an den entgegengesetzten Enden der Folie Umfangsvorspannfedern aufweisen;

Fig. 6 ist eine Draufsicht von oben auf eine Fluidfolie für das Lager nach Fig. 1;

Fig. 7 ist eine Draufsicht von unten auf die in Fig. 6 dargestellte Fluidfolie;

Fig. 8 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der in Fig. 7 gezeigten Fluidfolie und zeigt bis in die Einzelheiten hinein die konisch zulaufende Breite des V- förmigen Ätzmusters, welches sich auf derjenigen Seite der Folie befindet die von dem Rotor abgekehrt liegt und welches bewirkt, dass die Biegesteifigkeit der Folie entlang der Länge der Folie variiert;

die Fig. 8A, 8B und 8C sind Seitenansichten der konisch zulaufenden Breite der V-förmigen Kanäle in den Fluidfolien, so wie man sie an drei Schnittpunktsstellen sieht;

Fig. 9 ist eine Draufsicht von oben auf eine Fluidfolie für den Einsatz in dem in Fig. 1 gezeigten Lager, welche eine alternative Umfangsvorspannfeder an den Enden der Folie besitzt;

Fig. 10 ist eine Ansicht von unten auf die Fluidfolie nach Fig. 9, welche eine alternative Umfangsvorspannfeder an den Enden der Folie besitzt;

Fig. 11 ist eine Seitenansicht der Öffnung der Einsatzbuchse, des Umfangsvorspannstabes, der Antiverschiebungsrille, der dynamischen Federfolien und Fluidfolien sowie des Rotors für eine alternative Ausführungsform des Lagers gemäß der Erfindung;

Fig. 12 ist eine auseinandergezogene Ansicht in Perspektive einer noch anderen Ausführungsform des Lagers gemäß der Erfindung;

die Fig. 13, 13A, und 13B zeigen teilweise orthogonale Ansichten der Einsatzbuchsen für die in Fig. 12 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 14 ist eine Draufsicht von oben auf die Federfolien für den Einsatz in der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 15 ist eine Ansicht in Perspektive einer Fluidbuchse für eine andere Ausführungsform des Lagers gemäß der Erfindung.

Es werden mehrere Ausführungsformen der Erfindung vorgestellt. Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist die bevorzugte Ausführung. Jede Ausführungsform besteht aus drei Hauptelementen zusätzlich zu dem zylindrischen Rotor, es sind dies:(1) Einsatzbuchse, (2) Federfolie(n), (3) Fluidfolie(n). Alle Ausführungsformen benutzten Einsatzbuchsen, die Konturen aufweisende Öffnungen besitzen, eher als bloße runde Öffnungen. Alle Ausführungsformen benutzten Federfolien, die als flache Tafeln ausgebildet sind und die chemisch geätzte Auslegerträger aufweisen, welche aufrecht stehen wenn die Feder für das Einführen in die Einsatzbuchse gebogen oder geformt wird.

In kurzen Worten, die bevorzugte Ausführungsform umfasst die nachfolgenden Elemente: (1) eine Einsatzbuchse mit einer Konturen aufweisenden Öffnung mit multiplen, semisinusoidalen nockenförmigen Lappen und mit einem Umfangsvorspannstab; 2) eine einzelne Federfolie mit Auslegerträgern, die aufrecht stehen wenn die Folie zum Einführen in die Einsatzbuchse gebogen oder geformt wird; und (3) eine einzelne Fluidfolie mit einer bereitgestellten Umfangsvorspannung wenn sie in der Einsatzbuchse installiert ist.

Die bevorzugte Ausführungsform, wie sie in den Fig. 1 bis 10 gezeigt wird, umfasst das Gehäuse der Einsatzbuchse 12, die Federfolie 16, die Fluidfolie 18 und den Rotor 20. Das Gehäuse der Einsatzbuchse 12 besitzt die Öffnung oder Bohrung 14, die mit Konturen ausgestattet ist in der Form von einen Zwischenraum aufweisenden, nockenförmigen Lappen 22, die bewirken, dass die Federfolie 16 und die Fluidfolie 18 entfernt voneinander angeordnete, konvergierende Fluidkeilkanäle 24 und divergierende Fluidkeilkanäle 26 bilden, wenn diese Folien gegen die Konturen aufweisende Öffnung 14 des Gehäuses der Einsatzbuchse vorgespannt sind. Das Gehäuse der Einsatzbuchse 12 besitzt ein Antirotationsstiftloch 11, für die Aufnahme eines nicht gezeigten Stiftes, der zur Behinderung der Rotation der Einsatzbuchse 12 im Innern einer ebenfalls nicht gezeigten Haltevorrichtung für die Einsatzbuchse bestimmt ist, und es weist einen Umfangsvorspannstab 32 auf, der sich axial über die ganze Länge des Gehäuses der Einsatzbuchse 12 erstreckt und am Umfang komprimierende Kräfte auf die Fluidfolie 18 und die Federfolie 16 ausübt, um diese Folien gegenüber der Öffnung 14 des Gehäuse der Einsatzbuchse 12 unter Vorspannung zu setzen. Die Federfolie 16 und/oder die Fluidfolie 18 können gemäß einer Alternative am Umfang Vorspannungsfedern 50 aufweisen, welche als Teil der Folie an den Enden derselben ausgebildet sind, um Druck gegen den Umfangsvorspannstab 32 auszuüben und die Folien 16 und 18 dazu zu bringen der Konturen aufweisenden Öffnung 14 des Gehäuses der Einsatzbuchse 12 auf nachgiebige Art und Weise zu folgen. Die Fluidfolie 18 hat V-förmige Kanäle von konisch zulaufender Breite 46, welche in die äußere Fläche (von dem Rotor abgekehrt) eingeätzt sind und welche sich ausgehend aus der Nähe der Enden der Folie 18 bis hin zu ungefähr dem Punkt des ersten Viertels erstreckt, um ihre Biegungsfederkonstante stufenweise auf eine in Richtung auf die entgegengesetzten Enden der Folien 18 abnehmende Weise zu reduzieren. Dadurch dass man der Biegungsfederkonstante der Folie 18 auf diese Weise Kontur verleiht, kompensiert man dafür, dass man nicht in der Lage ist ein Biegemoment auf die Enden der Folie 18 aufzubringen wenn man die Biegebeanspruchungen benutzt, die darin induzierten werden wenn sie in das Gehäuse der Einsatzbuchse 12 eingeführt wird, um der Folie 18 eine Vorspannung gegenüber der Öffnung 14 des Gehäuses der Einsatzbuchse 12 zu verleihen.

Die Federfolie 16 wird flach geformt durch gut bekannte chemische Ätztechniken. Das Ätzmuster wird benutzt um mit Abstand voneinander angeordnete Auslegerträger 40 zu schaffen, die aufrecht stehen in Bezug auf die Öffnung 14 des Gehäuses der Einsatzbuchse 12 wenn die Folie 16 gebogen oder geformt wird, um in dem Gehäuse der Einsatzbuchse 12 installiert zu werden. Das Gehäuse der Einsatzbuchse 12 besitzt mit axialem Zwischenraum angeordnete Lüftungsrillen 36, welche das Arbeitsfluid des Lagers zu den mit Zwischenraum angeordneten Lüftungsschlitzen 44 in der Fluidfolie 18 weiterleiten, wobei die Rillen 36 in der Nähe der Enden der divergierenden Fluidkeilkanäle 26 angeordnet sind, um ein ausgleichendes Fluid, wie etwa Luft, zu liefern. Die Lüftungsrillen 36 funktionieren auch um eine lokale Verminderung der Biegesteifigkeit in der Fluidfolie 18 dort zu erzeugen, wo der Biegeradius der Folie 18 am kleinsten sein muss um zu gewährleisten, dass die Form der Folie ausgeglichen ist gegenüber der Konturen aufweisenden Öffnung 14 des Gehäuses der Einsatzbuchse 12. Das Gehäuse der Einsatzbuchse 12 besitzt zwei Antiverschiebungsrillen 34, die mit Antiverschiebungsspitzen 48 und 49 ausgestattet sind, welche jeweils an jedem Ende der Folien 16 und 18 geformt werden. Diese Antiverschiebungsrillen 34 und Antiverschiebungsspitzen 48 und 49 legen die axiale Lage der Folien 16 und 18 in dem Gehäuse der Einsatzbuchse 12 fest. Das Gehäuse der Einsatzbuchse 12, die Federfolie 16 und die Fluidfolie 18 werden festgehalten und an der axialen Bewegung an ihren Enden behindert durch einen Halter und/oder eine oder mehrere Scheiben für die Einsatzbuchse, welche an den Enden derselben angeordnet sind aber nicht gezeigt wurden. Wenn sie bis geformt sind wirken die aufrechten Auslegerträger 40 als Federn und tragen die Fluidfolie 18 und den Rotor 20. Die Auslegerträger 40 können aufrechte Höhen und/oder Federkonstanten besitzen, die entlang der Länge der konvergierenden Fluidkeilkanäle 24 variieren.

Fig. 1, welche eine auseinandergezogene, schematische Ansicht der bevorzugten Ausführungsform in Perspektive zeigt, illustriert wie die Fluidfolie 18 und die Federfolie 16 geformt oder gebogen werden, vor dem Einführen in die Öffnung 14 des Gehäuses der Einsatzbuchse, und wie die Fluidfolie 18 im Innern der Federfolie 16 installiert wird und wie beide Folien innerhalb der Öffnung 14 des Gehäuses der Einsatzbuchse eingerichtet werden. Die Winkelausrichtung der Folien 16 und 18 im Innern des Gehäuses der Einsatzbuchse 12 wird gezeigt, einschließlich der Art und Weise wie die Antiverschiebungsspitzen 48 und 49 mit den Antiverschiebungsrillen 34 ausgerichtet sind und wie die in der Fluidfolie 18 in Reihen orientierten Lüftungsschlitze 44 mit den Lüftungsrillen 36 in dem Gehäuse der Einsatzbuchse 12 ausgerichtet sind. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass während das Federmuster 42 der Federfolie 16 als ein ganzes auf einen Radius gebogen oder geformt wird, der nominell mit demjenigen der Öffnung des Gehäuses 14 zu dem Zeitpunkt der Installation übereinstimmt, die Auslegerträger 40 nicht merklich gebogen werden bis dass der Rotor 20 und die Fluidfolie 18 durch die Belastungen des Radiallagers gegen die Auslegerträger 40 gedrückt werden.

Fig. 1A zeigt eine vergrößerte Ansicht des Federmuster s der Auslegerträger 42 und die Vielzahl an Auslegerträgern 40.

Fig. 1B zeigt eine vergrößerte Ansicht des Umfangsvorspannstabs 32 und der Antiverschiebungsrille 34, die an einem jeden Ende des Stabes angeordnet ist. Man sollte zur Kenntnis nehmen, dass der Umfangsvorspannstab 32 sich über die ganze Länge des Gehäuses der Einsatzbuchse 12 erstreckt und eine Antiverschiebungsrille 34 an jedem Ende desselben besitzt.

Fig. 1C ist eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 1 und sie zeigt wie der Rotor 20, die Fluidfolie 18, die Federfolie 16 und das Gehäuse der Einsatzbuchse 12 zusammengebaut werden. Man nimmt zur Kenntnis, dass die Spitzen der Auslegerträger 70 gegen die innere Kontur der Öffnung 14 des Gehäuses der Einsatzbuchse 12 drücken und gleiten müssen, auch erzeugen sie eine Coulombsche Dämpfung, wenn sich die Folie 16 wölbt.

Die Fig. 2, 2A, und 2B zeigen die Einzelheiten des Umfangsvorspannstabs 32, der Antiverschiebungsrille 34, der Lüftungsrillen 36 und der Lage der konvergierenden Fluidkeilkanäle 24 und der divergierenden Fluidkeilkanäle 26 in Bezug auf die nockenförmigen Lappen 22 welche die Öffnung des Gehäuses 14 ausmachen. Die Rotationsrichtung des Rotors 20 wird durch den Pfeil angegeben.

Fig. 3 zeigt die Einzelheiten der Federfolie 16 für die Ausführungsform nach Fig. 1, spezifischer zeigt sie das Federmuster der Auslegerträger 42. Die zeichnerischen Einzelheiten, welche sowohl die Variationen der hervorstehenden Höhe der Federn (d.h. der maximale Federausschlag) und die Federkonstante entlang der Länge des konvergierenden Fluidkeilkanals 24 als auch die Variation bei der Federkonstante der Auslegerträger 40 mit der Durchbiegung darstellen, können erkannt werden. Die aufrechte Höhe variiert ungefähr mit dem Quadrat der Länge des Auslegerträgers 40. Die Federkonstante des nicht durchgebogenen Auslegerträgers 40 variiert ungefähr mit dem Umgekehrten vom Kubus der Länge des Trägers und mit der Breite des Trägers in der ersten Potenz. Die Federkonstante nimmt zu mit der Durchbiegung des Trägers wegen der Abnahme der freien Länge des Auslegerträgers, welche sich ergibt wenn der Träger um den Radius des Rotors 20 herum gebogen wird und sich der eingebaute Tangentialpunkt zu diesem Radius verschiebt. Einzelheiten der Antiverschiebungsspitze 48 werden auch illustriert.

Fig. 4 ist eine auseinandergezogene teilweise Ansicht einer Ausführungsform der Federfolie 16 nach Fig. 1 und sie zeigt die Einzelheiten der Federmuster der Ausleger 42 im Allgemeinen und der Auslegerträger 42 im Besonderen. Das Segment der gezeigten Folie entspricht einem konvergierenden Fluidkeilkanal 24. Ein Abschnitt des Federmusters des Auslegerträgers, der einem Rücken gegen Rücken angeordneten Auslegerträgerpaar entspricht, ist in einer vergrößerten Darstellung aus den Fig. 4A und 4B ersichtlich. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass das die Federfolie tragende Gewebebindeglied 72 eine Biegesteifigkeit besitzt, die geringer ist als diejenige der tragenden Gewebestruktur 66, so dass das Biegen oder Formen der Federfolie 16 zwecks Einfügens in die Öffnung 14 des Gehäuses der Einsatzbuchse 12 dort einen kleineren gebogenen/geformten Radius erzeugen wird

Die Fig. 4A und 4B zeigen wie die tragende Gewebestruktur des Auslegers 66 die stärken Rückenteile des Auslegers 68 verbindet und die Trägerspitzen des Auslegerträgers 70 identifiziert, dessen Mikrooberflächenverschleiß in der Öffnung 14 des Gehäuses der Einsatzbuchse eine Coulombsche Dämpfung abgibt. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass die tragende Gewebestruktur des Auslegers 66 das Segment der Federfolie 16 darstellt, welches zwecks Einführens in die Öffnung 14 des Gehäuses der Einsatzbuchse gebogen oder geformt wird.

Die Fig. 4C, 4D und 4E zeigen wie das Muster der Belastungskraft des Auslegers 64 sich in der Form ändert und breiter wird wenn die durch den Rotor 20 auf die Lagerfolien aufgebrachte radiale Kraft zunimmt; wie sich der Auslegerträger 40 um den Radius des Rotors 20 herumwickelt über eine eingebaute Bogenlänge des Auslegerträgers 62, die mit dem Kraftniveau zunimmt; wie die freie Länge des Auslegerträgers 60 mit zunehmendem Kraftniveau abnimmt; und wie die Federkonstante des Auslegerträgers zunimmt mit Abnahme der freien Länge, mit zunehmender Kraft und mit zunehmender Durchbiegung des Auslegerträgers. Das Muster der Schlitze für die Federfolie 16, welches die Auslegerträger 42 darstellt, wird geformt mithilfe der bekannten Techniken der chemischen Ätzung. Fig. 4C beschreibt eine vernachlässigbare Biegung des Auslegerträgers 40 wenn eine kleine, radiale Lagerkraft aufgebracht wird, wie dies durch den einzelnen Pfeil dargestellt wird. Fig. 4D zeigt einen mäßigen Grad an Biegung des Auslegerträgers wenn eine mittlere radiale Lagerkraft aufgebracht wird. Fig. 4E zeigt einen hohen Grad an Biegung des Auslegerträgers wenn eine große radiale Lagerkraft aufgebracht wird.

Fig. 5 zeigt die Konfiguration einer alternativen Federfolie 16', welche eine Umfangsvorspannfeder 50 an jedem Ende der Folie zum Einsatz bringt. Die Primzahlen bezeichnen Elemente die bereits beschriebenen Elementen gleichen. Die dargestellte Folie 16' zeigt bei dem Auslegerträger 40' keine Variationen bezüglich der aufrechten Höhe oder der Federkonstanten entlang der Länge der Fölie.

Fig. 6 zeigt eine Ansicht von oben (in Richtung auf den Rotor) der Fluidfolie 18 bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 1. Antiverschiebungsspitzen 49 sind als ein Teil der Folie 18 ausgebildet, im umgekehrten Verhältnis, aus bereits diskutierten Ursachen. Lüftungsschlitze 44 sind, wie gezeigt, mit Abstand voneinander angeordnet.

Fig. 7 zeigt eine Ansicht von unten (weg von dem Rotor) der Fluidfolie 18 für die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform. Das V-förmige Ätzmuster mit konisch zulaufender Breite, das abgestellt ist auf die Biegungsfederkonstante der Folie 18' wird gezeigt.

Fig. 8 ist eine vergrößerte, partielle Ansicht eines Endes der Fluidfolie. 18 für die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform. Die mit Abstand voneinander angeordneten V- förmigen Kanäle mit konisch zulaufender Breite 46 werden gezeigt. Die Fig. 8An, 8B und 8C zeigen die Seitenansichten der drei Querschnitte durch die V-förmigen Kanäle und geben an wie die Breite der Kanäle, und demgemäss die Biegesteifigkeit der Folie, entlang der Länge der Folie 18' variiert.

Fig. 9 zeigt eine Ansicht von oben auf eine alternative Fluidfolie 18' für die in Fig. 1 dargelegte Ausführungsform, welche Umfangsvorspannungsfedern 50' an den entgegengesetzten Enden der Folie benutzt, wobei die Primzahlen Elemente bezeichnen die solchen Elementen gleichen, die bereits vorher bezeichnet und beschrieben worden sind.

Fig. 10 zeigt eine Ansicht von unten der alternativen Fluidfolie 18' für diejenige Ausführungsform, welche die Umfangsvorspannungsfedern 50' an den Enden der Folie 18' benutzt.

Es wird nunmehr eine andere, alternative oder zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung beschrieben. Die Elemente dieser Ausführungsform umfassen:

1. Eine Einsatzbuchse, die eine Konturen aufweisende Öffnung mit multipeln konvergierenden Rampen und divergierenden Verzahnungen besitzt und die einen Umfangsvorspannstab enthält.

2. Eine einzelne Federfolie, die Auslegerträger aufweist, welche aufrecht stehen wenn die Folie gebogen wird im Hinblick auf die Einführung in die Einsatzbuchse und die mit geformten Rampen und Verzahnungen ausgestattet ist, welche mit den konvergierenden Rampen und divergierenden Verzahnungen in der Öffnung der Einsatzbuchse übereinstimmen.

3. Eine einzelne Fluidfolie mit Bereitstellung einer Umfangsvorspannung wenn sie in der Einsatzbuchse installiert ist und ausgestattet mit geformten Rampen und Verzahnungen, welche mit den konvergierenden Rampen und divergierenden Verzahnungen in der Öffnung der Einsatzbuchse übereinstimmen.

Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform. Dieselbe schließt mit ein; ein Gehäuse für eine Einsatzbuchse 112, eine Öffnung 114, eine Federfolie 116, eine Fluidfolie 118, einen Rotor 120, eine Rampe 128, Verzahnungen 130, konvergierende Fluidkeilkanäle 124 und divergierende Fluidkeilkanäle 126. Die Rampen und Verzahnungen werden gezeigt in ihren relativen Lagen in Bezug auf die Öffnung der Einsatzbuchse 114, die Federfolie 116 und die Fluidfolie 118. Die Überlappung der Antiverschiebungsspitzen 148 in die Antiverschiebungsrille 134 und der Umfangskontakt der Folienenden mit dem Umfangsvorspannstab 132 werden gezeigt. Die Richtung der Rotation des Rotors 120 wird durch den Pfeil angezeigt.

Eine andere, alternative Form oder dritte Ausführungsform der Erfindung umfasst die nachfolgenden Elemente:

1. Eine Einsatzbuchse, die eine Konturen aufweisende Öffnung mit multipeln konvergierenden Rampen und divergierenden Verzahnungen besitzt und die zur Befestigung der Folie ausgestattet ist mit Schlitzen, die mithilfe der Technologie der elektro-erosiven Bearbeitung (EDM) in die Bohrung derselben eingearbeitet worden sind.

2. Multiple Federfolien mit Auslegerträgern, die aufrecht stehen wenn die Folien gebogen werden im Hinblick auf die Einführung in die Einsatzbuchse und die dadurch an der Einsatzbuchse befestigt sind, dass sie in EDM Schlitze hinein gebogen werden.

3. Multiple Fluidfolien, die dadurch an der Einsatzbuchse befestigt sind, dass sie in die EDM Schlitze hinein gebogen werden.

Diese dritte Ausführungsform wird in den Fig. 12 bis einschließlich 14 illustriert.

Fig. 12 zeigt eine auseinander gezogene isometrische Ansicht der dritten Ausführungsform und sie veranschaulicht das Gehäuse der Einsatzbuchse 212, die Öffnung 214, die Rampen 228, die Befestigungsschlitze für die Folie 238 und fünf Federfoliensegmente 216. Die fünf anderen Fluidfoliensegmente sind nicht gezeigt, aber es muss verstanden sein, dass sie eine deckungsgleiche Form zu derjenigen der Federfoliensegmente 216 aufweisen. Ein jedes der Segmente 216 ist mit nicht gezeigten Auslegerträgern ausgestattet. Man wird feststellen, dass nicht alle unter den fünf bogenförmigen Segmenten 216 sich das eine mit dem anderen überlappen.

Fig. 13 zeigt orthogonale Ansichten des Gehäuses der Einsatzbuchse 212 für diese dritte Ausführungsform. Einzelheiten der durch EDM geformten Folienbefestigungsschlitze 238 werden ebenfalls gezeigt.

Fig. 14 ist eine Ansicht von oben auf die Federfolie 216 für diese dritte Ausführungsform. Die Auslegerträger 240 innerhalb der Federmuster der Auslegerträger 242, genauso wie die Krümmungslinie 252, wo die Folie in die über EDM geformten Befestigungsschlitze für die Folie eintritt, werden ebenfalls gezeigt.

Noch eine andere Ausführungsform umfasst die nachfolgenden Elemente:

1. Eine Einsatzbuchse, die eine Konturen aufweisende Öffnung besitzt und mit entweder nockenförmigen Lappen oder konvergierenden Rampen und divergierenden Verzahnungen ausgestattet ist, die entweder mit einem Umfangsvorspannstab oder mit. EDM Schlitzen zum Befestigen der Federfolie(n) ausgerüstet ist und die Antiverschiebungsrillen zum Befestigen der Fluidbuchsen aufweist.

2. Einzelne oder multiple Federfolien mit Auslegerträgern, die aufrecht stehen wenn die Feder zum Einführen in die Einsatzbuchse gebogen ist.

3. Eine kontinuierliche zylindrische Fluidbuchse, die sich an die nockenförmigen Lappen der Öffnung der Einsatzbuchse anpasst oder aber sich auf eine andere Art und Weise auf die Rampen und Verzahnungen an der Öffnung der Einsatzbuchse einrichtet und die Antirotationsspitzen zur Befestigung an der Einsatzbuchse besitzt.

Diese vierte Ausführungsform ist in der Fig. 15 illustriert. Die Fluidbuchse 354, die wie eine Fluidfolie funktioniert, wird gezeigt. Auch gezeigt werden die Lüftungsschlitze 344 und die Antirotationsspitzen 356, die gebogen sind um in die nicht gezeigte Antirotationsrille. an den Enden des Gehäuses der Einsatzbuchse 312 hineinzupassen. Die Fluidbuchse 354 kann die Konturen einer nockenförmigen Einsatzbuchsenöffnung 314 annehmen, in welche sie eingeführt wird, oder sie kann am Umfang in ihre Fläche geformte Rampen und Verzahnungen besitzen, wenn sie zusammen mit einer Rampen und Verzahnungen aufweisenden Öffnung einer Einsatzbuchse zum Einsatz kommt.

In einer jeden der vorhergehenden Ausführungsformen können die Folien aus einem Nickelstahl mit einer Dicke von ungefähr 0,010 cm (0,004 inch) hergestellt sein, wie zum Beispiel aus INCONEL 750X. Typisch für die Fluidfolie ist, dass sie geglüht ist, während die Federfolie einer Wärmebehandlung bis zur vollen Härte unterzogen wird, dies in einem Vakuumofen bei 704ºC (1300ºF) während ungefähr 20 Stunden.

Die Fluidfolie kann mit irgendeiner unter einer Myriade von bekannten Beschichtungen überzogen sein, wie etwa mit einem Beschichtungsmaterial mit niedriger Reibung; Materialien die den Fachleuten gut bekannt sind und die das Anlaufdrehmoment herabsetzen, das Metall auf der Folie bei unbeabsichtigten und gelegentlichen hohen Aufsetzgeschwindigkeiten vor Abnutzung schützen, und auch ein Einbetten von kontaminierenden Partikeln ermöglichen.

Unter Einsatz der vorerwähnten Elemente wurde ein Lager erzeugt und benutzt dessen Parameter in Beispiel 1 dargelegt sind.

Beispiel 1

Das Lager hatte einen Rotordurchmesser von 3,175 cm (1,25 "), eine Einsatzbuchsenlänge von 3,175 cm (1,25 ") und es war in der Lage 12,2 kg (27 Pounds) einer nicht rotierenden radialen Last zu tragen wenn der Rotor bei 19.000 RPM (Umdrehungen pro Minute) rotierte. Das Lager arbeitete ebenfalls von Null bis 96.000 RPM ohne asynchrone Instabilität. Der Widerstandskoeffizient des Lagers lag bei ungefähr 0,25%, so wie er definiert wird durch die Oberflächenscherkraft dividiert durch die radiale Lagerbelastung (z. Bsp. beide in Pounds). Die Abhebegeschwindigkeit des Rotors betrug ungefähr 2.000 RPM, was viel weniger ist als man erwarten würde, umso mehr als sie gemäß der Industrienorm bei ungefähr 17.000 RPM liegt.

Die nachfolgende Tabelle definiert die Kontur einer typischen Öffnung eines Gehäuses der Einsatzbuchse für einen 3,175 cm (1,25 inch) Rotordurchmesser, ausgedrückt als der radiale Spalt zwischen der Kontur und der äußeren Fläche des. Rotors in 0,00254 cm (ein Tausendstel von einem Inch). Es ist wohl verstanden, dass der Rotor im Innern der Öffnung perfekt zentriert ist und dass keine Fluidfolien oder Federfolien anwesend sind. Der radiale Spalt wird angegeben als eine Funktion der Winkelorientierung in Graden in Bezug auf das Zentrum des Umfangsvorspannstabs, wobei der Winkel in der Richtung der Rotorrotation zunimmt.

Die Breite des Umfangsvorspannstabs wird in dieser Tabelle nicht in Betracht gezogen, umso mehr als sie den radialen Spalt lokal beeinflusst. Die definierte Kontur bezieht sich auf eine nockenförmig mit drei Lappen versehene Öffnung einer Einsatzbuchse. Die radialen Spalten sind die gleichen für die letzten 60 Grad der Bogerilängen für die drei konvergierenden Keilkanäle. Die radialen Spalten sind die gleichen für die ersten 30 Grad der Bogenlängen für zwei der drei konvergierenden Keilkanäle und für die gesamte Bogenlänge von 30 Grad für zwei der drei divergierenden Keilkanäle. Die ersten 30 Grad der Bogenlänge für einen konvergierenden Keilkanal und die ganzen 30 Grad der Bogenlängen für einen divergierenden Keilkanäle sind von einem einzigartigen Muster, das nicht dupliziert ist an irgendeinem anderen Winkel in der Öffnung, weil diese mit Konturen versehenen Segmente innerhalb von 30 Grad des Bogens des Umfangsvorspannstabs liegen und einen reduzierten Biegungsradius der Folie in der Nähe der Folienenden erlauben müssen.

An den Winkelorientierungen, wo die Enden der divergierenden Keilkanäle den Anfängen der konvergierenden Keilkanäle begegnen, dort müssen die Fluidfolie und die Federfolie einen ausreichenden radialen Spalt in Bezug auf den Rotor besitzen, um zu gewährleisten, dass sie axial mithilfe einer das Ende verschließenden Scheibe und/oder einem Einsatzbuchsenzurückhalter (nicht in der Zeichnung gezeigt) gefangen sein können, welche sich an den Enden der Einsatzbuchse nach innen bis in etwa 0,0127 cm (fünf Tausendstel von einem Inch) in die Nähe des Rotors erstrecken.

Der große radiale Spalt in dieser Lage wird ebenfalls benötigt, um einen geeigneten erneuten Eintritt des ausgleichenden Fluids zu gewährleisten und den Fluidverlust an den Seiten des Lagers in der Nähe der hinteren Enden des konvergierenden Keils zu kompensieren. Der große radiale Spalt in dieser Lage ist auch nützlich zum Bereitstellen eines axialen Fließweges für das Verfahrensfluid, das benötigt wird zum Kühlen der Folien und des Rotors. In dieser Lage sind die Biegesteifigkeit sowohl von der Fluidfolie als auch von der Federfolie durch die Ausgestaltung verkleinert worden, um für dieselben eine natürliche Tendenz zu gewährleisten, dass sie sich mit einem engeren Radius biegen und auf diese Weise die gewünschte Erhöhung des radialen Spalts erzeugen.

Die Kontur der Öffnung muss bei der Winkelgeschwindigkeit der Änderung der Krümmung begrenzt sein, so dass jede Tendenz der Folien zum Überbrücken vermieden wird eher als dass sie kontinuierlich den Bogensegmenten der Öffnung der Einsatzbuchse folgen und dieselben berühren würde.

Tabelle

Es ist typisch für die Einsatzbuchse des Lagers in allen seinen Aspekten außer der Öffnung aus einem Stabmaterial herausgearbeitet zu werden. Die endgültigen Dimensionen der. Öffnung werden typischerweise geformt durch Räumen oder mithilfe einer Drahtfunkenerosionsbearbeitung (EDM). Die Folien werden kennzeichnenderweise geformt mithilfe der Technologie der chemischen Ätzung auf der Basis von Photomasken, die mithilfe des Computers durch CAD Zeichnen (CAD - computer assisted design) erzeugt werden. Die Folien werden aus INCONEL 750x geätzt, das bis auf die endgültige Dicke gewalzt worden ist. Die Federfolien werden aus voll wärmebehandeltem Inconel geätzt, das während 20 Stunden bei 704ºC (1300 Grad Fahrenheit) gehalten worden ist. Die Fluidfolien werden aus geglühtem Inconel geätzt. Die geätzte Fluidfolie wird beschichtet mit einem eine geringe Reibung ergebenden Überzug, um das Anlaufdrehmoment zu vermindern und um ein Beschädigen der Metallfolie in dem Fall eines unbeabsichtigten Geschwindigkeitsaufsetzers zu vermeiden. Die Folien werden gebogen oder geformt, um einen ungefähr kreisförmigen Bogen mit einer 1,9 cm (0,75 inch) weiten Öffnung für ein Lager mit einem Durchmesser (definiert durch die Rotorgröße) von 3,175 cm (1,25 Inch) unter Einsatz eines Werkzeugs mit drei Biegewalzen zu bilden. Die Biegeradien der Folie werden leicht verkleinert an den Schnittpunkten der divergierenden Keilkanäle und der konvergierenden Keilkanäle und sie werden in der Nähe der Enden der Folien stufenweise auf Null herabgesetzt. Die Federfolie wird gebogen um in die Einsatzbuchse eingeführt zu werden. Die. Antiverschiebungsspitzen der Federfolie werden um ungefähr 30 Grad in die Antiverschiebungsrillen hinein gebogen. Die Fluidfolie wird gebogen, um in die Einsatzbuchse hinein geschoben zu werden. Die Antiverschiebungsspitze der Fluidfolie wird um ungefähr 30 Grad in die Antiverschiebungsrillen hinein gebogen. Ein (in den Zeichnungen nicht gezeigter) Antirotationsstift wird in das Antirotationsstiftloch in der Einsatzbuchse hinein geführt. Der Aufbau der Einsatzbuchse (einschließlich der Folien und des Antirotationsstiftes) wird in dem (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Rückhaltemittel für die Einsatzbuchse installiert. Der Aufbau der Einsatzbuchse wird auf diese Weise an der Rotation und an der radialen Verschiebungsbewegung gehindert. Eine Scheibe und ein Sprengring (welche in den Zeichnungen nicht gezeigt wurden) werden am Ende der Einsatzbuchse installiert, um den Aufbau und die Folien gegen eine axiale Bewegung zu sichern. Das Lager ist nun bereit und kann den Betrieb aufnehmen. Eine Anziehungskraft des Lagers liegt in der Leichtigkeit und in der Geschwindigkeit mit welcher es zusammengebaut werden kann, so wie dies den in der Technik bewanderten Fachleuten offensichtlich sein wird.

Bei der Geschwindigkeit Null steht der Rotor in Kontakt mit der beschichteten Fluidfolie. Das Anlaufdrehmoment des Lagers wird kontrolliert durch den Reibungsfaktor der Beschichtung, den Rotorradius, die Rotorlänge, das Gewicht des rotierenden Aufbaus das von dem Lager getragen wird und durch die Vorspannkräfte die von der Federfolie erzeugt werden.

Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass dieses Lager ausgelegt worden ist, um extrem niedrige von der Feder erzeugte Vorspannkräfte zu besitzen. Wenn der Rotor beschleunigt wird, erfahren die beschichteten Folien eine Abnutzung bis eine ausreichende Geschwindigkeit erzielt worden ist, damit fluiddynamische Kräfte den Rotor heraus aus dem Kontakt mit der Fluidfolie heben können. Für ein Lager mit einem Durchmesser von 3,175 cm (1,25 inch) liegt die Abhebegeschwindigkeit des Rotors des Lagers bei ungefähr 2.000 Umdrehungen pro Minute. Dies ist eine extrem niedrige Abhebegeschwindigkeit verglichen mit den Industrienormen.

In dem Maße wie die Geschwindigkeit bis auf ungefähr 4.000 Umdrehungen pro Minute zunimmt, nimmt das Drehmoment des Lagers infolge der zunehmenden Dicke des Fluidfilms zu. In dem Maße wie die Geschwindigkeit bis auf über ungefähr 4.000 Umdrehungen pro Minute erhöht wird, nimmt das Drehmoment erneut stufenweise zu. Kritische Rotorzustände bei ungefähr 10.000 RPM besitzen dimensionslose Dämpfungskonstanten Q (definiert als die Energie, die in der Resonanz gespeichert ist, dividiert durch die Energie, die durch den Zyklus verstreut wird) von ungefähr 2. Kritische Zustände bei ungefähr 30.000 RPM haben Q Werte von ungefähr 6. Die Coulombsche Dämpfung nimmt mit zunehmendem Auslaufen zu wegen der nicht linearen Natur des Spitzenverschleißes der Auslegerträger.

Auf diese Weise wird ein verhältnismäßig billiger, einfach und schnell zusammenzustellender Lageraufbau und sein Betriebsmodus leicht ersichtlich, dies für eine Myriade von Anwendungen. Während ein spezifisches Lager mit spezifischen Dimensionen offenbart worden ist, werden die Theorie und die das Lager ausmachenden spezifischen Elemente sich einem in dieser Technik bewanderten Fachmann leicht in dem Moment aufdrängen wo eine Anwendung für verschiedene andere Einsätze in Frage kommen.

Das Lager der offenbarten Erfindung kann verschiedene Modifikationen und Änderungen erfahren, welche alle nicht von der Essenz der Erfindung abweichen und welche alle von dem durch die beiliegenden Patentansprüche überstrichenen Bereich abgedeckt werden.


Anspruch[de]

1. Radiallager mit hydrodynamischem Fluidfilm und nachgiebigen Folien, welches enthält: ein Gehäuse einer Einsatzbuchse (12; 112; 212), das eine Öffnung (14; 114; 214) begrenzt, ein Federfolienglied (16; 116), das im Innern der Öffnung (14; 114; 214) des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112; 212) angeordnet ist, ein Fluidfolienglied (18; 118), das im Innern des Federfolienglieds (116) angeordnet ist, wobei das Federfolienglied (16; 116) und das Fluidfolienglied an die Form der Öffnung angepasst sind, ein Rotor (20; 120), der im Innern des Fluidfolienglieds (18; 118), des Federfolienglieds (16; 116) und der Öffnung (14; 114; 214) des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112; 212) so positioniert ist, dass er rotieren kann, wobei die Rotation des Rotors Kräfte in dem Fluidfilm erzeugt, welche die Position des Rotors (20; 120) im Innern der Öffnung (14; 114; 214) tragen und kontrollieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung, die durch das Gehäuse der Einsatzbuchse (12; 112; 212) definiert wird eine nicht kreisförmige, innere Kontur besitzt, um alternierend konvergierende (24) und divergierende (26) Fluidkeilkanäle zwischen dem Fluidfolienglied (18) und dem Rotor (20) zu bilden.

2. Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (14) der Einsatzbuchse (12) mit Konturen ausgestattet ist, um nockenförmige Lappen (22) zu bilden, welche das Federfolienglied (16) und das Fluidfolienglied (18) drücken, wobei die Federfolienglieder und die Fluidfolienglieder gegen die Öffnung (14) der Einsatzbuchse (12) vorgespannt sind.

3. Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (114) der Einsatzbuchse (112) Konturen aufweist, um eine Vielzahl von konvergierenden Rampen (128) und divergierenden Verzahnungen (130) aufzuweisen, welche das Federfolienglied (116) und das Fluidfolienglied (118) dazu zwingen gleiche alternierend konvergierende (124) und divergierende (126) Fluidkeilkanäle zwischen dem Fluidfolienglied (118) und dem Rotor (120) zu bilden.

4. Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (14; 114) des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112) einen Umfangsvorspannstab (32; 132) aufweist, welcher sich entlang der Länge desselben erstreckt und welcher Umfangskompressionsbeanspruchungen auf die Enden des Federfolienglieds (16; 116) und des Fluidfolienglieds (18; 118) ausübt, um das Federfolienglied und das Fluidfolienglied gegen die Öffnung des Gehäuses der Einsatzbuchse(12; 112) vorzuspannen.

5. Lager gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienglied (16; 116) und das Fluidfolienglied (18; 118) Endspitzen aufweisen und das Gehäuse der Einsatzbuchse (12; 112) und der Umfangsvorspannstab (32; 132) eine Antiverschiebungsrille (34; 134) an jedem Ende derselben besitzen, welche die Endspitzen des Federfolienglieds (16; 116) und des Fluidfolienglieds (18; 118) einfängt und zurückhält, so dass das Folienglied daran gehindert wird sich aus den Enden der Öffnung (14; 114) des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112) heraus zu bewegen.

6. Lager gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (14; 114) des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112) eine Vielzahl von axialen Lüftungsschlitzen (44) besitzt, die am Anfang der konvergierenden Fluidkeilkanäle (24; 124) angeordnet sind, um Fluid an die Lüftungsschlitze (44) in dem Fluidfolienglied (18; 118) zu liefern.

7. Lager gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (114; 214) des Gehäuses der Einsatzbuchse (112; 212) enge Folienbefestigungsschlitze (238) besitzt, wo geformte Biegungen in dem Federfolienglied (116) und dem Fluidfolienglied (118) es den Foliengliedern erlauben in die Folienbefestigungsschlitze (238) hinein gepasst zu werden und gegen Rotation und Extraktion befestigt zu sein.

8. Lager gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienglied (16; 116) ein integrales einzelnes Federfolienelement ist und das Folienelement zwischen 345 und 359 Grad des Bogens im Innern der Öffnung (14; 114) des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112) besetzt.

9. Lager gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienglied eine Vielzahl Von Federfoliensegmenten (216) umfasst, welche rund um die Öffnung (214) des Gehäuses der Einsatzbuchse (212) herum gruppiert sind und daran befestigt sind mithilfe einer L-förmigen Biegung in einem jeden der Foliensegmente, wobei die L-förmige Biegung in die Folienbefestigungsschlitze (238) des Gehäuses der Einsatzbuchse (212) eingeführt wird.

10. Lager gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidfolienglied (18; 118) ein einzelnes Element ist und das Fluidfolienglied zwischen 345 und 359 Grad eines Bogens im Innern der Öffnung des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112) besetzt.

11. Lager gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidfolienglied (118) eine Vielzahl Von Fluidfoliensegmenten (216) umfasst, welche rund um die Öffnung des Gehäuses der Einsatzbuchse herum gruppiert sind und daran befestigt sind mithilfe einer Z- oder L-förmigen Biegung in einem jeden der Foliensegmente (216), wobei die Biegungen in die Folienbefestigungsschlitze (238) des Gehäuses der Einsatzbuchse (212) eingeführt werden.

12. Lager gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidfolienglied (18; 118) ein einzelnes Fluidbuchsenelement ist, das an dem Gehäuse der Einsatzbuchse (12; 112) befestigt ist durch Endspitzen, die rund um die Enden des Fluidbuchsenelements herum gruppiert sind.

13. Lager gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienelement (16; 116) flach ausgebildet ist, wobei das Biegen des Federfolienelements (16; 116), um in das Innere des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112) hinein zu passen, eine Vielzahl von Auslegerträgern (40) dazu veranlasst aufrecht zu stehen in Bezug auf die gebogene Ebene des Federfolienelements, wobei die aufrecht stehenden Auslegerträger als Federn wirken.

14. Lager gemäß Anspruch 8; dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienelement eine nicht abgebogene Dicke besitzt, die entlang der Länge der konvergierenden Fluidkeilkanäle (24; 124) zunimmt, dies in dem Maße wie die Länge der Auslegerträger (40) entlang der Länge zunimmt.

15. Lager gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienelement eine Federkonstante besitzt, die entlang der Länge der konvergierenden Fluidkeilkanäle (24; 124) zunimmt, dies in dem Maße wie die Breite der Auslegerträger (40) entlang der Länge zunimmt.

16. Lager gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienelement eine nicht lineare Federkonstante besitzt, die mit der Durchbiegung zunimmt während die freie Länge des Auslegerträgers (40) in dem Maße abnimmt wie sich der Auslegerträger um den Rotorbogen herum biegt und der Tangentenpunkt zu diesem Bogen sich verschiebt.

17. Lager gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienelement eine Coulombsche Dämpfung erzielt infolge der verschleißenden Bewegung der Auslegerträgerspitzen (70) gegen die Öffnung (14) des Gehäuses der Einsatzbuchse (12).

18. Lager gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienelement mit Abstand voneinander angeordnete Konstruktionselemente aufweist, ungefähr ein Drittel entfernt von einem jeden Ende derselben, um Bereiche mit verschiedenen Federkonstanten in Bezug auf den verbleibenden Rest des Federfolienelements zu bilden.

19. Lager gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Verzahnungen (130) geformt werden in das Fluidfolienglied (18; 118) und/oder das Fluidbuchsenelement, welches das Folienglied ausmacht, wobei die Verzahnungen (130) die nicht rotierenden Wände für die divergierenden Bereiche der Fluidkanäle ausmachen und die Rampen (128) zwischen den Verzahnungen (130) die nicht rotierenden Wände für die konvergierenden Bereiche der Fluidkeilkanäle (24; 124) ausmachen.

20. Lager gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidfolienglied (18; 118) in dem Bereich der divergierenden Fluidkeile (26; 126) entlüftet wird, wodurch die Biegesteifigkeit des Fluidfolienglieds lokal vermindert wird und es die Entlüftungen dem ausgleichenden Fluid erlauben aus dem Bereich der Federfolie durch Ansaugkräfte in den Bereich zwischen dem Fluidfolienglied und dem Rotor (20; 120) hinein gezogen zu werden.

21. Lager gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidfolienglied (18; 118) V-förmig Kanäle (46) besitzt, die sich ungefähr 50% bis 70% tief in die Oberfläche der Fluidfolie hinein erstrecken und an beiden Enden des Folienelementes von dem Rotor (20; 120) weggekehrt sind, um die Biegesteifigkeit der Folie sich konisch verjüngen zu lassen und auf diese Weise eine enge Verschachtelung des Fluidfolienglieds gegen das Federfolienglied zu gewährleisten, um der inneren Kontur der Öffnung des Gehäuses der Einsatzbuchse zu folgen.

22. Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidfolienglied und das Federfolienglied komprimierende Federn besitzen, die in mindestens einem Ende derselben geformt werden, wobei die Feder die Fluid- und Federfolien die einen gegen die anderen drängt und die Federfolie zwingt der nicht kreisförmigen, inneren Kontur der Öffnung des Gehäuses der Einsatzbuchse zu folgen, wodurch die komprimierenden Federn dazu beisteuern die Folien in dem Gehäuse der Einsatzbuchse (12; 112; 212) abzudichten und in einem vorhersehbaren Maße zu verschachteln, das Flattern der Folien zu stabilisieren und enge Grenzen bei der Durchbiegung des Rotors zu gewährleisten.

23. Lager gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienglied gegen die Öffnung des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112; 212) vorgespannt wird, dies mithilfe der den Umfang komprimierenden Kräfte an einem oder an beiden Enden des Folienglieds, Kräfte welche durch den Umfangsvorspannstab des Einsatzbuchsenelements ausgeübt werden.

24. Lager gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienglieder im Innern der nicht kreisförmigen, inneren Kontur der Öffnung (14; 114) des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112) zurückgehalten werden und gezwungen werden derselben zu folgen, dies durch Biegebeanspruchungen, die induziert werden wenn die flach geformten Folienelemente gebogen werden, um in etwa kreisrunde Formen anzunehmen, und dass sie dann in dem Gehäuse der Einsatzbuchse (12; 112) installiert werden, wobei die Biegebeanspruchungen als Vorspannkräfte von Folie zu Gehäuse der Einsatzbuchse dienen, welche eine enge Verschachtelung der Folie gewährleisten und dazu beitragen das Flattern der Folie zu stabilisieren.

25. Lager gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidfolienglied angepasst ist, um es dem Rotor (20; 120) zu erlauben in beide Richtungen zu rotieren, ohne einen Ausfall eines Folienglieds zu verursachen, in welchem eine jede der Richtungen der Rotation des Rotors am Umfangs Kompressionsbeanspruchungen in dem Fluidfolienglied hervorruft zwischen der Lage des Rotors zur Erzeugung von Folienscherkräften und der Lage der "Nur Drücken" Befestigung des Fluidfolienelements an dem Umfangsvorspannstab der Einsatzbuchse, worin nur Umfangszugsbeanspruchungen in der Fluidfolie dieselbe veranlassen können um den Rotor herum abzudichten und potentiell zu einem Versagen der Folie zu führen.

26. Lager gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienglied ein einzelnes Federfolienelement ist und das Fluidfolienglied (118) ein einzelnes Fluidfolienelement ist und beide zusammen zwischen 345 und 359 Grad eines Bogen im Innern der Einsatzbuchse belegen und gemeinsam funktionieren, um eine Federvorspannkraft zwischen Null und einem Minimum auf den Rotor aufzubringen und dadurch die Abhebe-/Aufsetz-Geschwindigkeit des Lagers auf ein Minimum herab zu setzen und um die Lagerabnutzung während des Starts und des Stops auf ein Minimum herab zu setzen.

27. Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht kreisförmige, innere Kontur in Tabelle 1 definiert ist.

28. Lager gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienelement flach geformt wird und in welchem das Biegen des Federfolienelements zwecks Einpassung ins Innere des Gehäuses der Einsatzbuchse eine Vielzahl von Auslegerträgern (240) dazu veranlasst aufrecht zu stehen in Bezug auf die gekrümmte Ebene des Federfolienelements, wobei die aufrecht stehenden Auslegerträger (240) als Federn wirken.

29. Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienelement eine nicht durchgebogene Dicke besitzt, die entlang der Länge der konvergierenden Fluidkeilkanäle (24) zunimmt, dies in dem Maße wie die Länge der Auslegerträger (40) entlang der Länge zunimmt.

30. Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienelement eine Federkonstante besitzt, die entlang der Länge der konvergierenden Fluidkeilkanäle (24) zunimmt, dies in dem Maße wie die Breite der Auslegerträger (40) entlang der Länge zunimmt.

31. Lager gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienelement eine nicht lineare Federkonstante besitzt, die mit der Durchbiegung in dem Maße zunimmt wie die freie Länge des Auslegerträgers abnimmt, während sich der Auslegerträger rund um den Rotorbogen herum biegt und der Tangentialpunkt zu diesem Bogen sich verschiebt.

32. Lager gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienelement eine Coulombsche Dämpfung erzielt, dies infolge der verschleißenden Bewegung der Auslegerträgerspitzen (70) gegenüber der Öffnung (14; 114) des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112)

33. Lager gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienelement mit Abstand voneinander angeordnete Konstruktionselemente aufweist, ungefähr ein Drittel von einem jeden Ende derselben entfernt, um Bereiche mit verschiedenen Federkonstanten in Bezug auf den verbleibenden Rest des Federfolienelements zu bilden.

34. Lager gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Verzahnungen (130) in das Fluidfolienglied und/oder das Fluidbuchsenelement, welche das Folienglied ausmachen, geformt werden, wobei die Verzahnungen die nicht rotierenden Wände für den divergierenden Bereich der Fluidkanäle bilden und die Rampen (128) zwischen den Verzahnungen (130) die nicht rotierenden Wände für den konvergierenden Bereich der Fluidkeilkanäle (24; 124) bilden.

35. Lager gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidfolienglied entlüftet wird in dem Bereich der divergierenden Fluidkeile (26; 126), wodurch die Biegesteifigkeit der Fluidfolienglieder lokal reduziert wird und es die Entlüftungen dem ausgleichenden Fluid erlauben aus dem Bereich der Federfolie durch Ansaugungskräfte heraus in den Bereich zwischen dem Fluidfolienglied (18; 118) und dem Rotor (20; 120) hinein gezogen zu werden.

36. Lager gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienglied vorgespannt ist gegenüber der Öffnung (14; 114) des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112) durch am Umfang wirkende Kompressionskräfte an einem oder an beiden Enden des Folienglieds, Kräfte die durch den Umfangsvorspannstab (32; 132) des Einsatzbuchsenelements ausgeübt werden.

37. Lager gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienglied vorgespannt ist gegenüber der Öffnung (14; 114) des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112) durch am Umfang wirkende Kompressionskräfte an einem oder an beiden Enden des Folienglieds, Kräfte die durch den Umfangsvorspannstab (32, 132) des Einsatzbuchsenelements ausgeübt werden.

38. Lager gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Folienglieder im Innern der nicht kreisförmigen, inneren Kontur der Öffnung des Gehäuses der Einsatzbuchse (12; 112) zurückgehalten werden und gezwungen werden derselben zu folgen, dies durch Biegebeanspruchungen, die induziert werden wenn die flach geformten Folienelemente gebogen werden, um in etwa kreisrunde Formen anzunehmen und dass diese dann in dem Gehäuse der Einsatzbuchse (12; 112) installiert werden, wobei die Biegebeanspruchungen als Vorspannkräfte von Folie zu Gehäuse der Einsatzbuchse dienen, welche eine enge Verschachtelung der Folie gewährleisten und dazu beitragen das Flattern der Folie zu stabilisieren.

39. Lager gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidglied angepasst ist, um es dem Rotor zu erlauben in beide Richtung zu rotieren, ohne einen Ausfall des Folienglieds zu verursachen, wobei die Rotation des Rotors in irgendeine Richtung am Umfang Kompressionsbeanspruchungen induziert in dem Fluidfolienglied zwischen der Lage der Erzeugung von Rotor zu Folienscherkräften und der Lage der "Nur Drücken" Befestigung des Fluidfolienelements an dem Umfangsvorspannstab (32, 132) der Einsatzbuchse, worin nur Umfangszugsbeanspruchungen in der Fluidfolie dieselbe veranlassen können um den Rotor (20; 120) herum abzudichten und potentiell zu einem Versagen der Folie zu führen.

40. Lager gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienglied ein einzelnes Federfolienelement ist und das Fluidfolienglied ein einzelnes Fluidfolienelement ist und beide zusammen zwischen 345 und 359 Grad eines Bogens im Innern der Einsatzbuchse belegen und gemeinsam funktionieren um eine Federvorspannkraft zwischen Null und einem Minimum auf den Rotor aufzubringen, wodurch die Abhebe-/Aufsetz-Geschwindigkeit des Lagers minimiert wird und die Lagerabnutzung während des Starts und des Stops minimiert wird.

41. Lager gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Federfolienglied ein einzelnes Federfolienelement ist und die Fluidfolie ein einzelnes Fluidfolienelement ist und beide zusammen zwischen 345 und 359 Grad eines Bogen im Innern der Einsatzbuchse (12; 112) belegen und gemeinsam funktionieren um' eine Federvorspannkraft zwischen Null und einem Minimum auf den Rotor (20; 120) aufzubringen, wodurch die Abhebe- 1 Aufsetz-Geschwindigkeit des Lagers minimiert wird und die Lagerabnutzung während des Starts und des Stops minimiert wird.







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