Aktives Folienlager mit nachgiebigem Lagertrger 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 erhhen zudem die Lagerdmpfung. Mit aerodynamisch wirkenden Folienlagern ausgestattete Turbomaschinen knnen somit je nach Baugre mit mehr als 100.000 U/min betrieben werden. Ein wesentlicher Faktor, der die Lebensdauer begrenzt, ist der Verschlei bei jedem Start-Stop-Zyklus. Unglcklicherweise knnen Folienlager geometrisch entweder auf einen geringeren Verschlei beim Anfahren oder eine grere Stabilitt 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 knnen. Anhand theoretischer berlegungen und experimenteller Beobachtungen zeigt sich eine grundstzliche Eignung der im aktiven Lager angestrebten Schaltformen. So ist trotz signifikanter Einflsse 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 dreiflchige Lagerbuchse angelehnten Lagertrger, verndern das Betriebsverhalten gegenber der passiven Prototypen dabei aber erheblich. So verringert sich neben der Lagersteifigkeit auch die Lagerdmpfung. Zudem gengen moderate Lasten und fertigungsbedingte Eigenspannungen, um die aktive Verformung des Lagertrgers zu blockieren. Theoretische Modelle zeigen, dass eine Versteifung der aktiven Komponente durchaus zielfhrend ist. Eine praktische Umsetzung ist hingegen aufgrund fehlender Aktuatorwerkstoffe aktuell noch nicht mglich.