Aktives Folienlager mit nachgiebigem Lagertrager und piezokeramischen Patchaktuatoren

Folienlager sind Gleitlager mit einer nachgiebigen Innenkontur. Dies erlaubt die Kompensation der fliehkraft- und temperaturbedingten Wellenexpansion bei hohen Drehzahlen. Die vielen Reibkontakte zwischen den Folien erhohen zudem die Lagerdampfung. Mit aerodynamisch wirkenden Folienlagern ausgestattete Turbomaschinen konnen somit je nach Baugroe mit mehr als 100.000 U/min betrieben werden. Ein wesentlicher Faktor, der die Lebensdauer begrenzt, ist der Verschlei bei jedem Start-Stop-Zyklus. Unglucklicherweise konnen Folienlager geometrisch entweder auf einen geringeren Verschlei beim Anfahren oder eine groere Stabilitat bei hohen Drehzahlen optimiert werden. In dem hier vorliegenden Buch wird daher der Ansatz eines aktiv schaltbaren Folienlagers vorgestellt, bei welchem das Lagerspiel und die geometrische Vorspannung (Preload) je nach Betriebszustand eingestellt werden konnen. Anhand theoretischer Uberlegungen und experimenteller Beobachtungen zeigt sich eine grundsatzliche Eignung der im aktiven Lager angestrebten Schaltformen. So ist trotz signifikanter Einflusse von Fertigungs- und Montageabweichungen eine Verbesserung des Anfahrverhaltens bzw. ein stabiler Betrieb bei hohen Drehzahlen sichtbar. Die Integration der aktiven Komponente, bestehend aus den piezokeramischen Patchaktuatoren und einem geometrisch an eine dreiflachige Lagerbuchse angelehnten Lagertrager, verandern das Betriebsverhalten gegenuber der passiven Prototypen dabei aber erheblich. So verringert sich neben der Lagersteifigkeit auch die Lagerdampfung. Zudem genugen moderate Lasten und fertigungsbedingte Eigenspannungen, um die aktive Verformung des Lagertragers zu blockieren. Theoretische Modelle zeigen, dass eine Versteifung der aktiven Komponente durchaus zielfuhrend ist. Eine praktische Umsetzung ist hingegen aufgrund fehlender Aktuatorwerkstoffe aktuell noch nicht moglich.