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Dokumentenidentifikation DE69823788T2 07.10.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000926366
Titel Hydrostatisches Lager mit einem aufgerauhten ringförmigen Bereich in der Lagerinnenfläche
Anmelder Boeing North American, Inc., Seal Beach, Calif., US
Erfinder Scharrer, Joseph K., Fair Oaks, California 95628, US;
Hecht, Robert F., Baltimore, US
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Kraus & Weisert, 80539 München
DE-Aktenzeichen 69823788
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.11.1998
EP-Aktenzeichen 982039182
EP-Offenlegungsdatum 30.06.1999
EP date of grant 12.05.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.10.2004
IPC-Hauptklasse F16C 32/06

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Bereich der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Öffnung kompensierte hydrostatische Lager und insbesondere eine Verwendung einer aufgerauten Oberfläche, um das Wirbelfrequenzverhältnis einer Flüssigkeit in dem Ring der Ausfluss kompensierten hydrostatischen Lager zu verringern, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solch ein Lager ist aus der US-A-5310265 bekannt.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Öffnung kompensierte hydrostatische Lager sind sehr weit verbreitet, aber um sie robuster zu machen, besitzen sie ein großes Spiel-Radius-Verhältnis, um eine Reibung beim Einschalten und Abschalten zu verringern, was die Lagerhaltbarkeit erhöht. Das erhöhte Spiel-Radius-Verhältnis lässt jedoch Querkopplungskräfte anwachsen, was ein destabilisierender Mechanismus für einen Rotor ist. Die Querkopplungskräfte werden durch den erhöhten Strom des Flüssigkeitsfilms in dem Ring verursacht, wobei sie tangential zu der Oberfläche des Rotors verlaufen, wie sich die Flüssigkeit von der Quelle eines Hochdrucks zu der Senke eines Niederdrucks bewegt. Im Ergebnis erhöht sich das Wirbelfrequenzverhältnis, erhöhen sich die Rotor destabilisierenden Kräfte und verringern sich die erlaubten Abweichungen der dynamischen Stabilität des Rotors.

Zusammenfassung der Erfindung

Die durch Anspruch 1 definierte Erfindung betrifft eine Erweiterung eines standardmäßigen Öffnung kompensierten hydrostatischen Lagers ("Orifice compensated hydrostatic Bearing"), wobei die Ringanschlussflächen, welche die Öffnung kompensierten hydrostatischen Lager robuster machen, den Flüssigkeitsstrom verringern, wobei die Querkopplungskräfte verringert werden, welche das Wirbelfrequenzverhältnis der Achse erhöhen. Indem wie eine Reifenspur aufgeraute Anschlussstellen verwendet werden, wird der von der Einführungsöffnung zu dem Außenrand des hydrostatischen Lagers fließende Flüssigkeitsstrom, welcher die Querkopplungskräfte verursacht, verringert, wobei ein stabileres Lager mit einem geringeren Wirbelfrequenzverhältnis und höherer Dämpfung erzeugt wird, was die Rotordynamik des Systems begünstigt.

Aufgaben der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Querkopplungskräfte in einem hydrostatischen Lager zu verringern.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Dämpfung des hydrostatischen Films zu erhöhen, so dass eine Vorrichtung sicher bei einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden kann.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Rotorbewegung einer Achse zu verringern, nachdem eine störende Kraft auf die Achse einwirkte.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, für einen gleichmäßigen stabilen Betrieb mit keinen Rotor-dynamischen Belastungen zu sorgen, welche zu einer vorzeitigen Abnutzung der Vorrichtung führen könnten.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Wirbelfrequenzverhältnis des hydrostatischen Lagers zu verringern.

Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, die Haltbarkeit des Lagers zu erhöhen.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Biegefestigkeit und Dämpfung des hydrostatischen Lagers relativ zu den Querkopplungseffekten zu erhöhen.

Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung ersichtlich, wenn es im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung betrachtet wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Figur ist eine aufgeschnittene Perspektivansicht der bevorzugten Ausführungsform des Lagergehäuses.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Mit Bezug auf die Figur ist ein Querschnitt eines hydrostatischen Lagers 10 dargestellt, welches ein Gehäuse 12 besitzt, das eine Bohrung 26 mit Öffnungen 14 zur Einführung einer Flüssigkeit in den Ring aufweist. Die in die Öffnung 14 eindringende hydrostatische Flüssigkeit kommt von einem gemeinsamen Verteiler 20, so dass der Druck in allen Öffnungen 14 gleich ist. Eine Öffnung 14 führt zu einer Vertiefung 22 auf der Bohrung 26 des Gehäuses 12. Die hydrostatische Flüssigkeit von der Vertiefung 22 drückt gegen eine Achse 24 (gestrichelt) und trennt die Achse 24 von der Lagerbohrung 26 des Gehäuses 12, um ein hydrostatisches Lager zu bilden. Bei einem standardmäßigen Öffnung kompensierten hydrostatischen Lager ist der Anschlussflächenbereich 16 (der Bereich von der Mittellinie 15 bis zu dem Ausgang 17) glatt. Wenn die Achse 24 aufliegt, strömt die hydrostatische Flüssigkeit von dem Bereich des hohen Drucks in der Vertiefung 22 über den Anschlussflächenbereich 16 zu dem Ausgang 17 des Lagers 10 wie durch den axialen Durchströmungsvektor 30 dargestellt ist. Wenn sich die Achse 24 bei hohen Geschwindigkeiten dreht, wird die hydrostatische Flüssigkeit durch die Achse beeinflusst, so dass sie sich tangential, wie durch einen Flüssigkeitsströmungsvektor 28 (Couette-Strömung) angedeutet, bewegt, mit einem resultierenden Vektor zwischen 28 und 30. Der resultierende Flüssigkeitsstrom verursacht Querkopplungskräfte in dem hydrostatischen Lager, was das Wirbelfrequenzverhältnis erhöht, wodurch sich die Rotor-dynamische Effektivität des Lagers verringert.

Das aufgeraute Muster 25 wird zu dem Anschlussflächenbereich 16 der Lagerbohrung hinzugefügt, um die Couette-Strömung 28 abzuschwächen, und um den axialen Strom 30 zu verlangsamen, womit ein Flüssigkeitsschwund am Ausgang 17 verringert wird. Ein Vergrößern der Oberflächenrauigkeit, erweitert den Grenzschichteffekt in dem Strömungsfeld, wobei der Flüssigkeitsstrom, insbesondere in der Nähe der aufgerauten Oberflächen, verlangsamt wird. Ein Abschwächen der Couette-Strömung 28 verringert die Querkopplungskräfte und erhöht die Dämpfung für ein besseres Wirbelfrequenzverhältnis und ein stabileres Lager. Das Abschwächen der axialen Strömung 30 verringert den Schwund und die zweite Strömung der Vorrichtung für eine bessere hydrodynamische Leistung.

Ein Diamant gerändeltes Muster ist in der Figur dargestellt, aber andere Formen oder Muster, welche die Flüssigkeitsströmung verringern, können verwendet werden. Mehrfache Rauheitsmuster sind verwendet worden, um sowohl die tangentiale Couette-Strömung 28 als auch die axiale Strömung 30 in dem durch die Lagerbohrung 26 und die Achse 24 geformten Ring abzuschwächen, wie z. B. flache Bodenlöcher und eine hohe Oberflächenrauheitsbearbeitung der Vorrichtung.

Der aufgeraute Bereich 18 wird dem Anschlussflächenbereich 16 des Lagers bei dem kreisförmigen Breitenmerkmal hinzugefügt, welches als Reifenspur bezeichnet wird, wegen der Einfachheit der Herstellung. Ein Bearbeiten, um den Anschlussflächenbereich 16 zwischen den erhöhten Bereichen der Vertiefungen 22 aufzurauen, war nicht erforderlich, weil es nur einen sehr kleinen Vorteil bringt, die Verbindung des Stromes zwischen den Vertiefungen 22 aufzurauen. Das Schlüsselmerkmal ist, den Strom zwischen den Vertiefungen 22 und dem Ausgang an dem Rand 17 abzuschwächen, indem die Rauheit in der Art und Weise einer Reifenspur dazwischen eingeführt wird.

Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Licht der vorab beschriebenen Lehre möglich. Es sollte deshalb klar sein, dass die Erfindung in dem Umfang der beigefügten Ansprüche anders als speziell beschrieben praktiziert werden kann.


Anspruch[de]
  1. Aufgerautes Öffnung kompensiertes hydrostatisches Lager (10), umfassend:

    ein hydrostatisches Lagergehäuses (12), wobei das Gehäuse eine zylindrische Innenoberfläche mit einer Mitte und einem Rand auf beiden Seiten der Mitte aufweist,

    wobei das hydrostatische Lagergehäuse (12) eine Mehrzahl von Öffnungen (14) aufweist, um eine unter Druck stehende Flüssigkeit an der Mitte der Innenoberfläche derart einzuführen, dass die Flüssigkeit an der Mitte in die hydrostatische Lageroberfläche eindringt und an den Rändern austritt,

    einen aufgerauten Ringbereich (18) auf der Innenoberfläche des hydrostatischen Lagers,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass der aufgeraute Ringbereich (18) auf der Innenoberfläche des Lagers (10) zwischen einem nicht aufgerauten Ringbereich (16) und jedem Rand lokalisiert ist, um den Flüssigkeitsstrom abzuschwächen, wodurch die Wirbelfrequenz verringert und die Biegefestigkeit des hydrostatischen Lagers erhöht wird.
  2. Aufgerautes Öffnung kompensiertes hydrostatisches Lager (10) nach Anspruch 1, wobei:

    der aufgeraute Bereich (18) ein Diamant gerändeltes Muster aufweist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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