支撑转子的箔片气体轴承装置制造方法及图纸

对于转子的箔片气体轴承，对高负载能力和稳固的轴承结构具有较高的需求，特别是在速度较高时。箔片气体轴承装置(10)通过气体(G)支撑转子(2,12)，具有用于限定转子的支承面(8)的转子侧顶部箔片装置(14)，以及顶部箔片装置支撑在支撑件(6,16)上的凸块箔装置(15)，根据本实用新型专利技术提供的箔片气体轴承装置包括至少一个顶部箔片装置形成的倾斜周边区域(α1)，其在支承面(16)和支承面(16)之间的旋转方向上延伸并在支承面中终止，并且上侧(14a)上的顶部箔片装置由径向向外向内延伸的凹口(14.1)构成。当作用力较大和/或速度较高时这样可以提供牢固的轴承。

Foil gas bearing device supporting rotor

For the foil gas bearing of rotor, there is a high demand for high load capacity and stable bearing structure, especially at high speed. The foil gas bearing device (10) supports the rotor (2,12) through the gas (g), has a top foil device (14) on the rotor side for defining the supporting surface (8) of the rotor, and a bump foil device (15) on the support (6,16) supported by the top foil device. The foil gas bearing device provided according to the utility model comprises an inclined peripheral area (\u03b1 1) formed by at least one top foil device, which is located at the The top foil device on the upper side (14a) consists of a recess (14.1) extending radially outwards and inwards. This provides a strong bearing when the force is high and / or the speed is high.

【技术实现步骤摘要】
支撑转子的箔片气体轴承装置
本技术涉及一种借助气体支撑转子的装置，例如：空气悬挂，特别是用于无油轴承结构。特别是，本技术是一种用于在高轴向力和/或高转速下支撑转子的装置。最后但十分重要的一点是，本技术还涉及轴向箔片气体轴承的使用。特别是本技术所涉及到要求的前序部分的装置和方法。
技术介绍
为了支撑转子，特别是在高轴向力和/或高转速下，已经证明所述的箔片气体轴承或箔片轴承是有利的。例如，当泵的转子转速较高时，使用箔片气体轴承。借助于箔片气体轴承，可以接收轴向(沿着转子的旋转轴)的负载波动。传统的箔片气体轴承由表面相对平坦的箔层组成。特别是转子静止安装的表面(所述的顶部箔片)限定了气隙并且可能发生弹性形变并且在气隙中能够根据转速产生压力。特别是，转子和相邻顶部箔片之间的轴承间隙内的压力场导致箔片的变形，这将影响轴承的性能。因此，通过箔片结构和转子与箔片的相互作用预先确定箔片气体轴承的特性，特别是轴向承载能力。因此，在设计和优化箔片气体轴承时，能够尽可能准确的影响和优化箔片对转子的作用以及构成的压力比具有重大意义。专利说明书EP2375089B1描述了一种具有片状箔片的动态箔片气体轴承，该箔片具有夹持面和连接表面。基于现有技术，特别是考虑到轴向轴承结构的要求，存在改进箔片轴承技术和特征的可能性。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于转子的气体轴承或空气轴承的装置，特别是在高轴向力和/或在高转速下，在高负载的情况下利用该装置支撑转子。目的是至少在轴向方向上在无油的情况下有效地支撑高速转子，使得转子能够承受相对较高的轴向力，特别是在摩擦或热量开发方面以及在稳定性方面具有良好的副作用。通过本技术中最基本的箔片气体轴承装置以及单独的程序要求中所规定的一个程序方法实现这一目标。在各种进一步限定中解释了本技术的有利改进。除非有明确禁止，否则下面描述的示例特征可以彼此组合。提供一种箔片气体轴承装置，可以借助于气体支撑转子，具有用于限定转子的支承面的转子侧顶部箔片装置，以及用于将顶部箔片装置支撑在轴承座上的凸块箔片装置。凸块箔片装置优选地配置用于响应于施加到支承面的压力而使顶部箔片装置变形。根据本技术，箔片气体轴承装置至少具有一个由顶部箔片装置形成的倾斜周边区域，该顶部箔片装置在轴承座和支承面之间的旋转方向上延伸并且终止于支承面中，并且顶侧的顶部箔片装置设有沿径向由外向内延伸的凹口(特别是至少部分地径向或向径向方向倾斜)。或者可以相应地对转子进行此类设计。特别是在高速和高负载情况下，其能够提供牢固，稳定的轴承结构。与先前已证实的技术相比，特别是与前面所介绍的具有可弯曲表面的轴向箔轴承相比，本技术可以通过简单的装置在保持较高的系统安全性的条件下扩展箔片气体轴承的使用领域。在这种情况下，可以实现高轴向负载能力。此外，轴承的摩擦损失可以最小化。特别是，“倾斜的周边区域”和“凹口”的这一组合技术特征能够改善轴承的性能。特别是，轴向箔片轴承可以提供螺旋槽结构。通常来说，传统的轴向箔片气体轴承具有两个箔片部件：所述的顶部箔片和所述的凸块箔片，其中顶部箔片位于可弯曲的、阻尼凸块箔片上，并且其中顶部箔片与转子在轴向两侧共同限定或限制气膜。因此，可弯曲凸块箔片可以允许顶箔的(弹性)变形，特别是在加压或压力(气膜的压力场)的作用下。顶部箔片具有两个不同的区域(区域)：会聚区域，用于缩小顶部箔片和转子之间的气隙；与转子平行排列的所述的平台区域(至少近似地)。借助这两个区域，可以增加气膜中的压力，并且也可以限定或增加轴承的承载能力，特别是根据转子的旋转函数或者根据转速的函数。本技术可以通过这一设计获得较高的稳定性和良好的阻尼和承载性能，在顶部箔片装置的上侧设置一个凹口，特别是槽状凹口，当转子和顶部箔片装置具有相对旋转运动时，用泵向内输送气体。凹口有利地基于转子相对于顶部箔片装置的旋转而起作用。凹口可以位于转子上而不是位于顶部箔装置上。凹口适于将气体输送到轴承的气隙中(特别是：泵送气体)，特别是具有增加气隙中的气膜压力的效果。凹口或凹槽通过一种有利的方法部分地呈螺旋状分布。凹口可以形成或布置为向内(径向向内)的泵送凹槽。凹口可以在外半径(外边缘)的正外侧开始。特别地，凹口可以延伸或布置得比顶部箔片装置的内半径(内边缘)更靠近径向位置。例如，凹口延伸到顶部箔片装置的径向范围的一半(径向长度的一半)。凹口，特别凹槽以有利地方式在切向方向以95°和175°之间的角度布置。这提供了较高的效率，特别是优化了泵送作用。凹口，特别是凹槽，可以布置或安装在从内侧靠外侧的方向上，至少部分区段在切线方向上和/或径向方向上。凹口，特别是凹槽可以沿相反方向布置或者安装，至少部分在切线方向上和/或径向方向上。根据本技术的配置，例如，顶部箔片装置上的凹口的几何形状可以很方便的优化并适应特定的使用情况或期望的压力条件或相对速度或气体密度，特别是最大化承载能力和/或提高效率(减少效力损失)。最终达到优化热平衡的目的。换句话说，特别是可以通过更简单的方式确保散热。此外，本技术的凹口可以以相对简单的方式制造，特别是通过一种简单的，成本较低的制造方式。本技术的凹口，特别是以螺旋槽的形式，安装在气体轴承的静态布置的、可弯曲安装的表面上，特别是通过倾斜的周边区域(适于缩小气隙的会聚周边区域)组合能够明显改善承载能力和运行性能。与本技术不同的是，在迄今为止的现有技术中使用了不同的布局，即旋转表面和静止表面平行布置，和/或在顶部箔片的顶部安装有一个基本平坦的平面。在这种情况下，箔片气体轴承装置也可以设置成用于接收轴向对齐的力的装置。对于这种情况，箔片气体储存装置也可以称为箔片气体轴向轴承装置。在下文中，详细描述了凹口的设计优点。在设计实施例中，在转子旋转时设置凹口，用于径向向内输送(或泵送)气体。这也有利于产生相对高的气体压力或气流。在设计实施例中，在转子旋转时设置凹口，用于在箔片气体轴承装置的中心腔中形成压力，该箔片装置从外侧围绕着箔片气体轴承装置的模腔。这样可以将气体受控地引入轴承的中心区域。在设计实施例中，凹口可以设计为凹槽或切口。这样可以以相对简单的方式制造凹口。凹槽或切口也可以在几何形状，形状和深度上进行单独设计。在设计实施例中，凹口具有恒定的深度，至少在纵向段大于凹口长度的一半，特别是直到凹口的内端或前面。这也使得凹口内部大部分都具有恒定的流动条件。在设计实施例中，凹口在相应的内端处具有一个固定的出口区域，该出口区域的深度不断减小。这也特别有利于气流从凹口流入两个平面之间的间隙。这有利于形成稳定的气膜。在下文中，将更详细地描述凹口的方便对校准功能。在设计实施例中，凹口部分地在径向方向上延伸。这使得能够向内进行有效泵送。在设计实施例中，凹口至少有部分弯曲延伸。在设计实施例中，凹口至少部分地呈螺旋状延伸。这在摩擦，动量守恒和尽可能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种箔片气体轴承装置(10)，通过气体(G)支撑转子(2,12)，通过转子侧顶部箔片装置(14)限定转子的支承面(8)，并且通过轴承座(6,16)上的顶部箔片装置支撑凸块箔片装置(15)，/n其特征在于，箔片气体轴承装置包括至少一个由顶部箔片装置形成的倾斜外围区域(α1)，在轴承座(6,16)和支承面(8)之间沿旋转方向延伸并终止于支承面，并且顶部箔片装置的上侧(14a)设计有沿径向向外延伸的凹口(14.1)，或者转子(2,12)上设计有沿径向向外延伸的凹口(14.1)。/n

【技术特征摘要】
20180726 DE 102018212490.61.一种箔片气体轴承装置(10)，通过气体(G)支撑转子(2,12)，通过转子侧顶部箔片装置(14)限定转子的支承面(8)，并且通过轴承座(6,16)上的顶部箔片装置支撑凸块箔片装置(15)，
其特征在于，箔片气体轴承装置包括至少一个由顶部箔片装置形成的倾斜外围区域(α1)，在轴承座(6,16)和支承面(8)之间沿旋转方向延伸并终止于支承面，并且顶部箔片装置的上侧(14a)设计有沿径向向外延伸的凹口(14.1)，或者转子(2,12)上设计有沿径向向外延伸的凹口(14.1)。


2.根据权利要求1所述的箔片气体轴承装置，其特征在于，在转子(2,12)旋转时，设置凹口(14.1)以便沿径向向内输送气体；其中在转子(2,12)旋转时设置凹口(14.1)，以便在箔片装置外部界定的箔片气体轴承装置的中心腔(18)中形成压力；其中凹口(14.1)设计为凹槽或切口。


3.根据权利要求1或2所述的箔片气体轴承装置，其特征在于，所述凹口(14.1)至少部分在径向方向(r)上延伸，凹口(14.1)至少部分弯曲；
凹口至少部分(14.1)呈螺旋形延伸；其中凹口至少部分(14.1)沿径向从外部向内延伸，且曲率半径不断减小；其中凹口(14.1)的一个/曲率半径径向向外持续变大；其中凹口(14.1)的一个/曲率半径径向向内最小；其中相应的凹口至少部分(14.1)以直线延伸而没有弯曲，特别是沿径向向外；其中凹口相对于切线方向的角度在95°和175°之间。


4.根据权利要求1或2所述的箔片气体轴承装置，其特征在于，所述凹口(14.1)从所述顶部箔片装置的一个外边缘(R0)延伸至少至所述顶部箔片装置的宽度的一半，即至少至所述顶部-箔片装置内边缘(Ri)的一半；或者凹口(14.1)从外边缘(R0)延伸至少至顶部箔片装置的1/3宽度；或者凹口(14.1)从外边缘(R0)延伸至少至顶部箔片装置宽度的2/3；或者其中凹口(14.1)从顶部箔片装置的一个/外边缘(R0...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤格·希夫曼，艾略特·格纳特，卡里姆·沙拉什，
申请(专利权)人：依必安派特穆尔芬根股份有限两合公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE