Gaslager

Gaslager tauchten in der Geschichte der Antriebssysteme an mehreren Stellen auf. Einen ersten kommerziellen Erfolg hatten sie in der Ausführung als Folienlager in der Luft- und Raumfahrt in den 1950er- und 1960er-Jahren. Gebräuchliche Synonyme für Gaslager sind die Begriffe «Fluidlager» oder oftmals vereinfacht auch «Luftlager». Gemeint ist damit, dass das Lager aus einem dünnen Gaskissen zwischen dem Rotor und der Stator-Buchse besteht. Celeroton verwendet Spiralrillenlager, auch bekannt als Fischgrät-Lager, bestehend aus zwei Radiallagern und einem Axiallager. Zur Erzeugung der notwendigen Tragkraft wird in diesem Gaskissen ein Überdruck aufgebaut, der bei einer Auslenkung des Rotors gegenüber der Stator-Buchse zunimmt. Das Gas übt so eine Kraft entgegen der Auslenkung auf den Rotor aus und hält diesen im Zentrum der Stator-Buchse und stellt damit eine berührungsfreie Lagerung des Rotors zum Stator sicher. Das technische Kernmerkmal des Gaskissens ist die Bereitstellung einer notwendigen Tragkraft, Steifigkeit und Dämpfung. So kann das Gaskissen einwirkende Störungen, wie beispielsweise Unwucht, Schock und Vibrationen, aufnehmen.

Bei den dynamischen Gaslagern, die Celeroton einsetzt, wird der Druck im Gaskissen durch die Bewegung des Rotors relativ zum Stator selbst aufgebaut. Es ist keine externe Druckversorgung notwendig und das Gaslager arbeitet auch schmiermittelfrei. Der Rotor wird dazu über einer Mindestdrehzahl, der sogenannten Lift-off-Drehzahl, betrieben. Bis zur Lift-off-Drehzahl befinden sich Rotor und Stator im Kontakt und damit im Haft- bzw. Mischreibungsgebiet. Durch die geeignete Wahl der Werkstoffe der Reibpartner sowie ihrer Formgestaltung lassen sich die geforderten Start/Stopp-Zyklen erreichen. Ab Überschreitung der Lift-off-Drehzahl reicht der Kraftaufbau des Gaskissens aus, um die Schwerkraft zu überwinden und einen robusten Betrieb zu ermöglichen. Die Tragkraft und damit die Vibrationsresistenz steigt mit zunehmender Drehzahl. Mittels des Systemdesigns von Celeroton können die Vibrationsresistenz von Turbo Kompressoren im Kompressorkennfeld angegeben werden.