本發(fā)明涉及一種箔軸承、一種用于調(diào)節(jié)箔軸承的間隙幾何形狀的方法以及箔軸承的一種相應制造方法。

背景技術：

箔軸承被使用在多種應用中，特別在高轉(zhuǎn)速的應用中，例如在熱渦輪機、渦輪增壓器、壓縮機等中。

箔軸承是滑動軸承的一種特殊類型。這是空氣動力軸承，所述空氣動力軸承被設計用于高轉(zhuǎn)速。第一代箔軸承由所謂的覆蓋箔、波箔和軸承背襯構成。為了改善在這個軸承背襯中的軸的穩(wěn)定性，在圓周上多個、典型地三個預緊元件（例如：具有矩形橫截面和軸承寬度的長度的材料條，所謂的“墊片”）分散地被插入在所述軸承背襯和所述波箔之間。在沒有這樣的預緊元件時，空氣動力壓力形成僅僅發(fā)生在軸圓周方向中的一個位置處，即那里：在那里所述軸通過外力在一定條件下貼靠在所述覆蓋箔處。與之相反，利用所述預緊元件，所述壓力形成發(fā)生在所述圓周處的例如三個位置處。

圖3示出用于闡述無預緊元件的示例性的箔軸承300的示意圖。

箔軸承300具有軸承背襯101、軸103、具有覆蓋箔107b和波箔107a的箔組件107。箔組件107被布置在間隙303中，該間隙在軸103和軸承背襯101之間。在圖3中，軸103僅在橫截面點處貼靠在覆蓋箔107b處。由此產(chǎn)生在圓周方向上變窄的間隙303，在該間隙中，流體動力的或者空氣動力的壓力能夠形成。在所述箔軸承中的壓力分布利用曲線301示意性地被繪制出。

在圖4中，具有預緊元件401、403、405的另一示例性的箔軸承400被示出。

箔軸承400具有軸承背襯101、軸103、分別具有覆蓋箔407b和波箔407a的箔組件407、407‘、407‘‘。箔組件107被布置在間隙409中，該間隙在軸103和軸承背襯101之間。為了穩(wěn)定所述軸，在所述間隙中附加地布置預緊元件401、403、405。

在圖4中能夠識別出，通過預緊元件401、403、405在所述軸承圓周上、在多個位置處產(chǎn)生變窄的間隙，所述間隙在軸103和覆蓋箔407b之間。在這種變窄部中的每個處，空氣動力壓力分別形成，該空氣動力壓力支撐所述軸并且在徑向方向上定位該軸。預緊元件401、403、405的位置和高度確定結構的幾何形狀。但是，在安裝箔組件407、407‘、407‘‘和預緊元件401、403、405之后，軸承400的幾何形狀不再是能夠改變的，壓力進程的位置和強度于是僅僅取決于運行條件（速度、介質(zhì)的粘度和溫度）。

us2004/0042691a1公開具有多個環(huán)段狀箔的箔軸承，所述環(huán)段狀箔被布置在間隙中，該間隙在軸和軸承背襯之間。在此，所述軸承背襯被銷穿透，其中，下述長度能夠被圍繞所述軸承背襯的、能夠旋轉(zhuǎn)的環(huán)調(diào)節(jié)：所述銷以該長度從所述軸承背襯突出。

us2003/0118257a1示出具有多個壓電執(zhí)行器的箔軸承。所述箔軸承包括殼體以及用于支撐旋轉(zhuǎn)軸的多個箔。所述壓電執(zhí)行器被設置用于調(diào)節(jié)所述軸承的剛度和阻尼系數(shù)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明創(chuàng)建一種根據(jù)權利要求1的箔軸承，一種根據(jù)權利要求9的用于調(diào)節(jié)箔軸承的間隙幾何形狀的方法以及一種根據(jù)權利要求10的用于箔軸承的相應制造方法。

優(yōu)選的改型方案是各個從屬權利要求的主題。

發(fā)明優(yōu)點

本發(fā)明所基于的構思是，附加于至今所使用的覆蓋箔和波箔，在箔軸承中放入底面箔（所謂的“底箔”）。這種底面箔被布置在所述軸承背襯和所述波箔之間。因此，根據(jù)本發(fā)明的箔軸承的箔組件是具有底面箔、支撐箔和覆蓋箔的箔組件。

此外，所述箔軸承具有調(diào)節(jié)機構，利用該調(diào)節(jié)機構能夠調(diào)節(jié)箔組件的內(nèi)圓周。

在此，所述調(diào)節(jié)機構適于將所述底面箔適當彈性地變形。這產(chǎn)生能夠調(diào)節(jié)的間隙幾何形狀。

因此，本發(fā)明實現(xiàn)了對在制造箔軸承時的制造公差的補償，由于所述制造公差箔軸承的間隙幾何形狀能夠變化。在此，過小的間隙不利于軸承的效率，因為這能夠?qū)е略跉んw處的邊緣的摩擦，該摩擦伴隨著渦輪機的后續(xù)停止運行。與之相反，過大的間隙降低所述軸承的承載力。通過對所述間隙幾何形狀的事后調(diào)節(jié)（所述調(diào)節(jié)利用本發(fā)明被提供），制造公差能夠被校正，并且，尤其是所述軸能夠在徑向方向上被定位。

根據(jù)一種優(yōu)選改型方案，所述軸承背襯在圓周方向上和/或在軸向方向上、在一個或者多個位置處設有鉆孔。螺栓被插入至這些鉆孔中，所述螺栓根據(jù)旋入深度將所述底面箔、所述波箔和所述覆蓋箔壓向軸承中心。通過所述調(diào)節(jié)機構的這種方案，所述調(diào)節(jié)機構的特別靈活和容易操作的實施方式被提供。

因此，通過在所述軸和所述軸承之間的所述間隙幾何形狀的靈活的能調(diào)節(jié)性，箔軸承的支撐行為也能夠靈活地被調(diào)節(jié)。

根據(jù)另一種優(yōu)選改型方案，所述調(diào)節(jié)機構在圓周方向上和/或在軸向方向上具有第一、第二和/或第三螺栓，由此，所述箔組件在軸向和/或徑向方向上能夠被定位。螺栓確保所述箔軸承的所述間隙幾何形狀的、靈活的調(diào)節(jié)可能性。然而，對于具有商業(yè)上常見的工具的用戶而言，螺栓在它的低制造成本以及它的簡單的能操縱性方面也是有利的。

根據(jù)另一種優(yōu)選改型方案，所述底面箔、所述波箔和所述覆蓋箔分別被構造為段狀箔。在此，段狀箔被理解為彎曲的箔，該箔形成基本上為環(huán)形的元件的至少一部分。所述覆蓋箔在第一或者第二端部具有第一或者第二棱，其中，所述第一和所述第二棱包圍至少340°的角度，也就是說，所述覆蓋箔基本上環(huán)繞地被構造，并且具有直至20°的中斷。在此，角度表述340°指的是具有所述覆蓋箔的圓弧。因此，所述覆蓋膜以及因此還有所述箔組件只是近似環(huán)形地被構造。在所述覆蓋箔的所述第一棱和所述第二棱之間的角度確保所述箔組件的靈活的能變形性。然而，如果在所述第一和所述第二棱之間的所述角度變得過小，這負面地影響所述箔和所述箔軸承的穩(wěn)定性以及承載力。因此，所提到的角度是在所述間隙幾何形狀的能調(diào)節(jié)性和所述軸承的承載力之間的最佳折衷。尤其地，所述波箔也能夠在多個位置被中斷，并且不必具有與所述覆蓋箔同樣的幾何形狀。例如，所述波箔能夠如此被構造，使得它在圓周方向上被分成三段。視所述波箔段的數(shù)目而定，這些波箔段如此被彼此間隔開，使得在波箔段之間的間隔在圓周方向上累計至約15°。例如，就三個波箔段而言，在每兩個波箔段之間產(chǎn)生約5°至10°的間隔。利用這樣的數(shù)量級，所述波箔段彼此之間的靈活的并且獨立的能變形性被確保。

根據(jù)另一種優(yōu)選改型方案，所述調(diào)節(jié)機構至少部分地被布置在所述軸承背襯中。在所述軸承背襯中的布置為用戶確保了容易的能接近性，因此，該用戶能夠容易地調(diào)節(jié)根據(jù)本發(fā)明的箔軸承的所述間隙幾何形狀。

根據(jù)另一種優(yōu)選改型方案，所述調(diào)節(jié)機構具有第一端位置和第二端位置，并且在所述第一和所述第二端位置之間能夠連續(xù)地被調(diào)節(jié)。在所述第一和所述第二位置之間的連續(xù)的能調(diào)節(jié)性確保靈活的調(diào)節(jié)可能性，該調(diào)節(jié)可能性能夠精確地適配于主導的條件。

根據(jù)另一種優(yōu)選改型方案，所述第三箔接觸所述軸，當所述調(diào)節(jié)機構在它的第二位置中時。因此，所述第二端位置被構造為止檔部，并且，因此在所述軸和所述軸承背襯之間的任意小的間隙能夠被調(diào)節(jié)。

根據(jù)另一種優(yōu)選改型方案，所述調(diào)節(jié)機構在它的第一位置中迫使形成具有所述箔組件的第一半徑的第一圓周，并且，在它的第二位置中迫使形成具有所述箔組件的第二半徑的第二圓周，其中，所述第一圓周與所述第二圓周以0.999倍的因數(shù)相區(qū)別。通過所述箔組件的可能被迫使的圓周的這種帶寬實現(xiàn)了所述能夠調(diào)節(jié)的間隙幾何形狀的最大可能的帶寬。這相當于例如在箔軸承中的氣膜的一個半的潤滑膜高度。就具有大約20μm的軸承間隙的、直徑為15mm的通孔而言，所述氣膜為大約5μm至10μm。

根據(jù)另一種優(yōu)選改型方案，所述第二箔被構造為金屬網(wǎng)。由此，所述第二箔是特別靈活地能夠變形的。

附圖說明

下面，根據(jù)參照附圖的實施方式闡述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。

附圖示出：

圖1根據(jù)本發(fā)明的實施方式的箔軸承的示意性橫斷面視圖，

圖2圖1的示意性橫斷面部分視圖，

圖3示例性的箔軸承的示意性橫斷面視圖，

圖4示例性的箔軸承的示意性橫斷面視圖。

具體實施方式

在附圖中，相同的附圖標記表示相同的或者功能相同的元件。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的箔軸承100的示意性橫斷面視圖。

在此，箔軸承100被軸承背襯101限定。調(diào)節(jié)機構110被布置在軸承背襯101之內(nèi)并且通過螺栓105a至c地構造，所述螺栓被分別布置在鉆孔111a-c中。通孔102被構造在所述軸承背襯之內(nèi)，在該通孔中軸103居中地被布置。軸103被均勻的間隙s利用在圓周方向上恒定的寬度包圍。在所述間隙之內(nèi)、在軸承背襯101的內(nèi)表面o和軸103之間，箔組件107被構造。箔組件107包括三片箔：第一箔107a、第二箔107b和第三箔107c。在此，第一箔107a被構造為底面箔、第二箔107b被構造為波箔，并且，第三箔107c被構造為覆蓋箔。

在這種實施方式中，箔107a至c被柱段狀地構造。然而，被指出的是：箔107a至c也能夠是其它的形狀，而不脫離本發(fā)明的保護范圍。箔107a至c分別具有第一棱109a和第二棱109b。棱109a和109b在非按比例繪制的附圖中圍成320°或者說40°的角度。也就是說，所述箔環(huán)繞整圓的320°的角度，并且，在40°的剩余區(qū)域中沒有布置箔。在實踐中，通常形成大約345°的角度。

在圖1中，調(diào)節(jié)機構110或者在第一位置中的螺栓105a至c被示出，在該位置中，螺栓105a至c與所述軸承背襯的所述內(nèi)表面齊平。因此，箔107a至c貼靠在軸承背襯101的內(nèi)表面o處，并且，最寬的間隙s通過調(diào)節(jié)機構110或者通過螺栓105a至c被調(diào)節(jié)。

圖2示出根據(jù)圖1的箔軸承100的片段的示意性橫斷面視圖。

在圖2中，調(diào)節(jié)機構110通過螺栓105a構造。圖2示出在另一個位置中的螺栓105a，該位置與根據(jù)圖1的所述第一位置不同。在此，螺栓105a更深地被擰入軸承背襯101的鉆孔111a中，使得它不再與軸承背襯101的所述內(nèi)表面齊平，而是從這個內(nèi)表面突出。因此，箔組件107通過螺栓105a被從軸承背襯101內(nèi)表面o推離。因此，箔組件107的更小的圓周被迫產(chǎn)生。

雖然本發(fā)明借助優(yōu)選的實施例被描述，但不限與此。尤其地，所提到的材料和拓撲只是示例性的并且不限于所闡述的例子。

箔軸承的設計不限于上面所描述的實施方式，而是能夠任意地適配于各種應用。例如，調(diào)節(jié)機構的螺栓的數(shù)目能夠適配于主導的情況。此外，箔軸承、軸承背襯、箔組件以及軸的形狀不限于所示出的柱形。

本發(fā)明能夠被應用于所有的箔軸承，所述箔軸承的結構包括波箔（所謂的“凹凸箔”）和覆蓋箔（所謂的“頂箔”）。此外，本發(fā)明也能被應用于所謂的“網(wǎng)狀箔”-軸承。對于“網(wǎng)狀箔”-軸承而言，波箔被金屬襯墊代替。