Folieleje

A folie-luft leje beregnet til rotorakslen i et luftfartøjs gasturbine.

Folieleje, også kendt som folie-luft leje, er en type af fluidleje. Med folielejer kan en aksel støttes af en fjedrende metalfolie mellem akslen og et lejerør. Når akslen roterer hurtigt nok, vil fluidet (typisk luft) skubbe metalfolien væk fra akslen, så der ikke er faststof kontakt mellem aksel og folien. Akslen og folien separeres grundet luftens høje tryk, som genereres af rotationen, der trækker gas ind i lejet via viskositetseffekter. Når akslen har en høj hastighed i forhold til foliet, vil et luftgab dannes - og når det er opnået vil lejet ikke slides. I modsætning til hydrostatiske lejer, kræver folielejer ikke et eksternt tryksystem for arbejdsmediet, så folielejet er selvstartende.

Udvikling

Folieleje diagram, som viser komponenterne (indre til ydre) af akslen, en glat top folie, fjederfolien (begge folier sat sammen) og til sidste lejehuset.

Folielejer blev først udviklet i de sene 1950'ere af AiResearch Mfg. Co. som er en del af Garrett Corporation ved at anvende uafhængig R&D funde til at servicere militær og rumfarts anvendelser.^[1]^[2] Folielejer blev først testet til kommercielt brug i United Airlines Boeing 727 og Boeing 737 køleturbiner i de tidlige og midt 1960'ere.^[3] Garrett AiResearch air cycle machine folielejer blev først anvendt som original equipment i 1969 i DC-10'ens environmental control systems. Garrett AiResearch folielejer blev installeret på alle amerikanske militære luftfartøjer til at erstatte eksisterende oliesmurte rullelejer. Folielejers mulighed for at arbejde ved kryogene gastemperaturer såvel som meget høje temperaturer gav lejerne mange andre anvendelsesmuligheder.^[4]

Den aktuelle generation af folielejer med avancerede belægninger har gjort folielejer betydeligt bedre. Antislid belægninger eksisterer, som tillader over 100.000 start/stop cykler til typiske anvendelser. Nye 3. generation lejer kan klare en belastning på over 9.000 gange deres masse, ved ekstremt høje omdrejningshastigheder.^[5]

Anvendelser

Turbomaskineri er den almindeligste anvendelse, fordi folielejer kan arbejde ved høje omdrejningshastigheder.^[6] Den største fordel ved folielejer er, at de eliminerer oliesystemer som traditionelle lejedesign behøver.

Andre fordele er:

Højere effektivitet, grundet lavere friktionvarmetab
Øget funktionssikkerhed
Højhastighedsmulighed
Mindre støjende
Bredere arbejdstemperaturområde (40–2.500 K)
Høj vibration og chock belastningskapacitet
Ingen planlagt vedligeholdelse
Intet eksternt støttesystem
Fuldt oliefri hvor kontamination er et problem
I stand til at arbejde over kritisk hastighed

Aktuelle forskningsområder er:

Højere belastning
Øget dæmpning
Forbedrede overfladebelægninger

De vigtigste ulemper er:

Lavere belastning end rullelejer
Slid under opstart og stop
Der forudsættes høj arbejdshastighed

Se også

Tribologi

Kilder/referencer

^ Some early history is reported in Giri L. Agrawal (1997). "Foil Air/Gas Bearing Technology — An Overview" (PDF). Publication 97-GT-347. American Society of Mechanical Engineers. Arkiveret (PDF) fra originalen 17. september 2012. Hentet 3. juli 2016.
^ Giri L. Agrawal (juli 1998). "Foil Bearings Cleared to Land". Mechanical Engineering. 1978-1980 (120). Arkiveret fra originalen 13. februar 2008. Hentet 3. juli 2016.
^ Scholer Bangs (februar 1973). "Foil Bearings Help Air Passengers Keep their Cool". Power Transmission Design.
^ M. A. Barnett and A. Silver (september 1970). "Application of Air Bearings to High-Speed Turbomachinery". Technical Paper No. 700720. Society of Automotive Engineers. 700720. Arkiveret fra originalen 14. februar 2008. Hentet 3. juli 2016.{{cite journal}}: CS1-vedligeholdelse: Bruger authors parameter (link)
^ Heshmat, Hooshang (september 2005). "Major Breakthrough in Load Capacity, Speed and Operating Temperature of Foil Thrust Bearings". Technical Paper No. WT2005-63712. American Society of Mechanical Engineers. WT2005-63712. Arkiveret fra originalen 14. februar 2008. Hentet 3. juli 2016.
^ R. M. "Fred" Klaass and Christopher DellaCorte (2006). "The Quest for Oil-Free Gas Turbine Engines". SAE Technical Papers. SAE. 2006-01-3055. Arkiveret fra originalen 30. september 2007. Hentet 3. juli 2016.{{cite journal}}: CS1-vedligeholdelse: Bruger authors parameter (link)

Eksterne henvisninger

NASA Glenn Research Center "Creating a Turbomachinery Revolution" Arkiveret 4. marts 2016 hos Wayback Machine
NASA Tribology & Mechanical Components Branch Arkiveret 24. september 2015 hos Wayback Machine
Turbomachinery and Energy System Laboratory at UTA Arkiveret 5. marts 2016 hos Wayback Machine
Mohawk Innovative Technology, Inc. Arkiveret 10. februar 2006 hos Wayback Machine
Tribology Group at Texas A&M Arkiveret 20. juli 2011 hos Wayback Machine

[1] Some early history is reported in Giri L. Agrawal (1997). "Foil Air/Gas Bearing Technology — An Overview" (PDF). Publication 97-GT-347. American Society of Mechanical Engineers. Arkiveret (PDF) fra originalen 17. september 2012. Hentet 3. juli 2016.

[2] Giri L. Agrawal (juli 1998). "Foil Bearings Cleared to Land". Mechanical Engineering. 1978-1980 (120). Arkiveret fra originalen 13. februar 2008. Hentet 3. juli 2016.

[3] Scholer Bangs (februar 1973). "Foil Bearings Help Air Passengers Keep their Cool". Power Transmission Design.

[4] M. A. Barnett and A. Silver (september 1970). "Application of Air Bearings to High-Speed Turbomachinery". Technical Paper No. 700720. Society of Automotive Engineers. 700720. Arkiveret fra originalen 14. februar 2008. Hentet 3. juli 2016.{{cite journal}}: CS1-vedligeholdelse: Bruger authors parameter (link)

[5] Heshmat, Hooshang (september 2005). "Major Breakthrough in Load Capacity, Speed and Operating Temperature of Foil Thrust Bearings". Technical Paper No. WT2005-63712. American Society of Mechanical Engineers. WT2005-63712. Arkiveret fra originalen 14. februar 2008. Hentet 3. juli 2016.

[6] R. M. "Fred" Klaass and Christopher DellaCorte (2006). "The Quest for Oil-Free Gas Turbine Engines". SAE Technical Papers. SAE. 2006-01-3055. Arkiveret fra originalen 30. september 2007. Hentet 3. juli 2016.{{cite journal}}: CS1-vedligeholdelse: Bruger authors parameter (link)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]