DE102007011244A1 - Roller bearing for storage of fast-rotating component in turbo-molecular pump, has retaining chambers for retaining roller body, where distance between adjacent retaining chambers differs from remaining distance between retaining chambers - Google Patents

Roller bearing for storage of fast-rotating component in turbo-molecular pump, has retaining chambers for retaining roller body, where distance between adjacent retaining chambers differs from remaining distance between retaining chambers Download PDF

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Abstract

The bearing has an internal bearing ring (10), an external bearing ring (12) and a cage (14) arranged between the bearing rings. The cage has a set of retaining chambers (16) for retaining a roller body (18). Distance (c) between adjacent retaining chambers differs from remaining distance between the retaining chambers. The chambers are formed in an oval shape in a bearing plane, where the bearing is arranged symmetric to an axis, which runs perpendicular to an axis of rotation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere ein Wälzlager für schnelldrehende Bauteile in Turbomolekularpumpen. In Wälzlagern, die insbesondere zur Lagerung von schnelldrehenden Bauteilen eingesetzt werden, kann es zu unerwarteten Reibleistungserhöhungen in den Lagern kommen, die eine Temperaturerhöhung zur Folge haben. Ferner kann eine Veränderung des Frequenzspektrums der Maschine auftreten. Durch die erhöhte Reibleistung kann eine Beschädigung des Wälzlagers oder angrenzender Bauteile hervorgerufen werden. Insbesondere muss mit einer Verringerung der Lebensdauer des Wälzlagers gerechnet werden. Ebenso sind schnell auftretende Temperaturanstiege negativ. Besonders nachteilig ist das Auftreten derartiger schneller Temperaturänderungen bei schnelldrehenden Bauteilen, wie beispielsweise bei Rotoren von Turbomolekularpumpen. Auch in der Dentaltechnik werden schnelldrehende Wellen eingesetzt, so dass hier dieselbe Problematik besteht. Dies gilt auch für Gyroskope und gyroskopische Energiespeicher.The Invention relates to a rolling bearing, in particular a rolling bearing for fast-moving Components in turbomolecular pumps. In rolling bearings, in particular can be used for storage of fast-rotating components there are unexpected frictional increases in the camps a temperature increase have as a consequence. Furthermore, a change in the frequency spectrum of the Machine occur. Due to the increased friction loss, one can damage of the rolling bearing or adjacent components. In particular, must be expected with a reduction in the life of the bearing. Likewise, rapid temperature rises are negative. Especially disadvantageous is the occurrence of such rapid temperature changes for high-speed components, such as rotors of turbomolecular pumps. Also in dental technology fast-rotating waves are used, so that the same problem exists here. This also applies to gyroscopes and gyroscopic energy stores.

Bekannte Wälzlager, die auch zur Lagerung schnell drehender Bauteile verwendet werden, weisen zwei Lagerringe auf, zwischen denen die Wälzkörper, wie beispielsweise Kugeln, angeordnet sind. Zur Definition der Lage und des Abstands der einzelnen Wälzkörper sind die Wälzkörper in Aufnahmeräumen eines Käfigs angeordnet. Bei einem als Radiallager ausgebildeten Wälzlager ist ein innerer und ein äußerer Lagerring vorgesehen. Entsprechend sind bei axialen Wälzlagern zwei in axialer Richtung einander gegenüberliegende Lagerringe vorgesehen. Bei Wälzlagern, die sowohl axial als auch radiale Kräfte aufnehmen können, sind die beiden Lagerringe in axialer Richtung zu einander versetzt angeordnet. Dies ist beispielsweise bei Schrägkugellagern der Fall. In einem kurzen Zeitraum auftretende Temperaturänderungen und/oder Schwingungsänderungen können bei unterschiedlichen Wälzlagertypen auftreten.Known Roller bearing, which are also used for storage of fast rotating components, have two bearing rings between which the rolling elements, such as balls, are arranged. To define the location and the distance of the individual Rolling elements are the rolling elements in receiving spaces a cage arranged. In a designed as a radial bearing bearings is an inner and an outer bearing ring intended. Accordingly, in axial rolling bearings two in the axial direction each other opposing Provided bearing rings. For rolling bearings, which can absorb both axial and radial forces are arranged the two bearing rings offset in the axial direction to each other. This is for example in angular contact ball bearings the case. Temperature changes occurring in a short period of time and / or vibration changes can with different rolling bearing types occur.

Aufgabe der Erfindung ist es, Wälzlager zu schaffen, bei denen die Gefahr hoher Temperaturanstiege und/oder das Auftreten von kurzfristigen Schwingungsänderungen verringert ist. Insbesondere soll hierdurch die Lebensdauer der Wälzlager erhöht werden.task The invention is rolling bearings to create, where the danger of high temperature rises and / or the occurrence of short-term vibration changes is reduced. Especially should this increase the life of the bearings.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2.The solution The object is achieved according to the invention by the features of the claim 1 or 2.

Ein Wälzlager weist zwei Lagerringe auf, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind. Die Wälzkörper sind in mehreren Aufnahmeräumen eines Käfigs angeordnet, wobei üblicherweise je Aufnahmeraum ein Wälzkörper vorgesehen ist.One roller bearing has two bearing rings, between which rolling elements are arranged. The rolling elements are in several recording rooms a cage arranged, usually a rolling element provided for each receiving space is.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers unterscheidet sich zumindest ein Abstand zwischen benachbarten Aufnahmeräumen von den übrigen Abständen zwischen den Aufnahmeräumen. Werden somit beispielsweise bei diesen erfindungsgemäßen Wälzlager sämtliche Abstände zwischen benachbarten Aufnahmeräumen, beispielsweise jeweils ausgehend von Mittelpunkt der Aufnahmeräume bestimmt, so unterscheidet sich zumindest ein Abstandswert von den übrigen Abstandswerten. Hierdurch ist das Auftreten von Schwingungen einzelner Lagerkomponenten vermieden bzw. die Gefahr des Auftretens von Schwingungen reduziert. Ferner kann hierdurch insbesondere der Temperaturanstieg verringert werden, d. h. ein zeitlich schneller Temperaturanstieg oder schneller Temperaturabfall tritt nicht mehr oder zumindest mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit auf. Dies erhöht die Lebensdauer des Wälzlagers.at a first preferred embodiment the rolling bearing of the invention differs at least one distance between adjacent receiving spaces of the rest Intervals between the recording rooms. Thus, for example, in these rolling bearings according to the invention all distances between adjacent reception rooms, For example, each determined from the center of the receiving spaces, at least one distance value thus differs from the other distance values. As a result, the occurrence of vibrations of individual bearing components avoided or reduced the risk of the occurrence of vibrations. Furthermore, this can in particular reduce the temperature rise be, d. H. a rapid increase in temperature or faster Temperature drop no longer occurs or at least with a lower one Probability up. This increases the life of the rolling bearing.

Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere alle Abstände zwischen den Aufnahmeräumen unterschiedlich. Hierzu kann beispielsweise auch ein Winkel zwischen benachbarten Aufnahmeräumen bestimmt werden. Zumindest einer dieser Abstandswinkel unterscheidet sich von den übrigen Abstandswinkeln. Insbesondere unterscheiden sich mehrere und vorzugsweise alle Abstandwinkel untereinander.Preferably several, in particular all distances between the receiving spaces are different. For this purpose, for example, an angle between adjacent receiving spaces be determined. At least one of these distance angles differentiates away from the rest Distance angles. In particular, several and preferably differ all distance between each other.

In bevorzugter Ausführungsform weisen zwei Aufnahmeräume gegenüber den übrigen Aufnahmeräume sich unterscheidende, insbesondere größere Abstände auf. Vorzugsweise liegen diese beiden Aufnahmeräume einander gegenüber, d. h. auf einer durch den Mittelpunkt des Wälzlagers verlaufenden Achse. Hierdurch kann die Gefahr des Auftretens von Schwingungen weiter reduziert werden.In preferred embodiment have two reception rooms across from the rest housing spaces differing, especially larger distances. Preferably lie these two recording rooms opposite each other, d. H. on an axis passing through the center of the rolling bearing. As a result, the risk of the occurrence of vibrations on be reduced.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers weist zumindest ein Aufnahmeraum eine Größe auf, die sich von der Größe der anderen Aufnahmeräume unterscheidet. Hierdurch ist das Spiel der Wälzkörper in zumindest einem Aufnahmeraum größer oder kleiner als in den anderen Aufnahmeräumen. Dadurch, dass sich das Spiel in zumindest einem, vorzugsweise mehreren und insbesondere allen Aufnahmeräumen voneinander unterscheidet, ist die Gefahr plötzlich auftretender Schwingungsänderungen verringert. Hierdurch kann auch der Temperaturanstieg verringert, d. h. ein plötzliches Ansteigen oder Abfallen der Temperatur vermieden werden.at a second preferred embodiment the rolling bearing of the invention At least one receiving space has a size that is different from the size of the others housing spaces different. As a result, the game of rolling elements in at least one receiving space bigger or smaller than in the other recording rooms. By doing that Game in at least one, preferably several and in particular all recording rooms from each other difference, the danger is sudden vibration changes reduced. This can also reduce the temperature rise, d. H. a sudden Rising or falling of the temperature can be avoided.

Eine Veränderung des Spiels eines Wälzkörpers in einem Aufnahmeraum kann durch die Veränderung der Größe und/oder der Form eines Aufnahmeraums hervorgerufen werden. Vorzugsweise ist der Aufnahmeraum derart ausgebildet, dass die Veränderung des Spiels im Wesentlichen in eine sich von der Kraftübertragung unterscheidenden Richtung erfolgt. Bevorzugt ist hierbei, dass ein Variieren des Spiels senkrecht zur Kraftübertragungsrichtung erfolgt. Bei einem Radialkugellager kann somit die Form der Aufnahmeräume derart gewählt werden, dass die Abmessung der Aufnahmeräume in axialer Richtung konstant ist und in radialer Richtung variiert. Insbesondere kann zumindest einer der Aufnahmeräume in axialer Richtung eine größere oder kleinere Abmessung aufweisen, insbesondere oval ausgebildet sein.A change in the play of a rolling element in a receiving space can be caused by the change in the size and / or the shape of a receiving space. Preferably, the receiving space is formed such that the change of the game substantially into a different from the power Rich carried out. It is preferred that a variation of the game takes place perpendicular to the power transmission direction. In the case of a radial ball bearing, the shape of the receiving spaces can thus be selected such that the dimension of the receiving spaces is constant in the axial direction and varies in the radial direction. In particular, at least one of the receiving spaces may have a larger or smaller dimension in the axial direction, in particular may be oval.

Besonders bevorzugt ist es, die beiden vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Wälzlager zu kombinieren, d. h. sowohl zumindest einen Abstand benachbarter Aufnahmeräume zu verkleinern oder zu vergrößern und zusätzlich das Spiel zumindest eines Wälzkörpers in einem Auflageraum zu verkleinern oder zu vergrößern. Besonders bevorzugt ist es, die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen miteinander zu kombinieren.Especially it is preferred that the two embodiments of the invention described above the rolling bearing to combine, d. H. both at least one distance adjacent housing spaces to shrink or enlarge and additionally the play of at least one rolling element in to reduce or enlarge a Auflageraum. Particularly preferred it, the preferred embodiments described above to combine with each other.

Der Unterschied zwischen dem größten und dem kleinsten Abstand bzw. dem größten und dem kleinsten Spiel beträgt vorzugsweise mindestens 10°.Of the Difference between the biggest and the smallest distance or the largest and the smallest game is preferably at least 10 °.

Vorzugsweise sind sämtliche in dem Wälzlager vorgesehene Wälzkörper identisch ausgebildet.Preferably are all in the rolling bearing provided rolling elements identical educated.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.following the invention will be explained in more detail with reference to preferred embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Schnittansicht eines Teils eines Kugellagers, 1 a schematic sectional view of a part of a ball bearing,

2 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Wälzlagerkäfigs und 2 a schematic view of a first embodiment of a rolling bearing cage and

3 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Wälzlagerkäfigs. 3 a schematic view of a second embodiment of a rolling bearing cage.

Aus dem in 1 dargestellten schematischen Ausschnitts eines Radialkugellagers ist ein innerer Lagerring 10, ein äußerer Lagerring 12 sowie ein zwischen den beiden Lagerringen 10, 12 angeordneter Käfig 14 ersichtlich. Der Käfig 14 weist mehrere Aufnahmeräume auf, in denen in 1 ein Aufnahmeraum 16 dargestellt ist. In dem Aufnahmeraum 16 ist der Wälzkörper 18 angeordnet, bei dem es sich im dargestellten Lager um eine Kugel handelt. Die Kugel 18 weist einen Durchmesser dk auf. Der Aufnahmeraum weist in Umfangsrichtung eine Breite b1 auf. Zwischen dem Wälzkörper 18 und dem Aufnahmeraum 16 ist somit ein Spiel von Δd1 von dk–b1 vorhanden.From the in 1 illustrated schematic section of a radial ball bearing is an inner bearing ring 10 , an outer bearing ring 12 and one between the two bearing rings 10 . 12 arranged cage 14 seen. The cage 14 has several receiving spaces in which in 1 a recording room 16 is shown. In the recording room 16 is the rolling element 18 arranged, which is in the illustrated bearing is a ball. The ball 18 has a diameter d k . The receiving space has a width b 1 in the circumferential direction. Between the rolling element 18 and the recording room 16 is thus a game of Δd 1 of d k -b 1 available.

Ein Wälzlagerkäfig 14 (2), der erfindungsgemäß aufgebaut ist, weist am Umfang verteilt angeordnet mehrere Aufnahmeräume 16 auf. Die Aufnahmeräume 16 weisen eine Breite b1, b2, b3 ... bn auf. Die einzelnen Breiten unterscheiden sich zumindest teilweise voneinander.A rolling bearing cage 14 ( 2 ), which is constructed according to the invention, has distributed over the circumference arranged a plurality of receiving spaces 16 on. The recording rooms 16 have a width b 1 , b 2 , b 3 ... b n . The individual widths differ at least partially from each other.

Die einzelnen Aufnahmeräume 16 sind in Winkelabständen φ1, φ2, φ3 ... φn zueinander angeordnet. Die einzelnen Winkelabstände φ1, φ2, φ3 ... φn können unterschiedlich zueinander sein.The individual recording rooms 16 are arranged at angular intervals φ 1 , φ 2 , φ 3 ... φ n to each other. The individual angular distances φ 1 , φ 2 , φ 3 ... Φ n can be different from one another.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform (3) eines Wälzlagerkäfigs 14 besteht ein symmetrischer Aufbau des Wälzlagerkäfigs 14 zu einer Symmetrieachse 20. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf jeder Seite der Symmetrieachse 20 fünf Aufnahmeräume 16 angeordnet. Die Breite der einzelnen Aufnahmeräume 16 kann hierbei konstant sein, so dass das Spiel der Wälzkörper in den Aufnahmeräumen konstant ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abstände φ1 zwischen den in 3 linken Aufnahmeräumen 16 sowie die Abstände φ1 zwischen den in 3 rechten Aufnahmeräumen konstant. Der Abstandswinkel φ2 zwischen jeweils zwei Aufnahmeräumen 16, die benachbart zu der Symmetrieachse 20 angeordnet sind, ist größer als die Abstandswinkel φ1.In a preferred embodiment ( 3 ) of a rolling bearing cage 14 there is a symmetrical structure of the roller bearing cage 14 to an axis of symmetry 20 , In the illustrated embodiment are on each side of the axis of symmetry 20 five recording rooms 16 arranged. The width of the individual recording rooms 16 can be constant, so that the play of the rolling elements in the receiving spaces is constant. In the illustrated embodiment, the distances φ 1 between the in 3 left reception rooms 16 as well as the distances φ 1 between the in 3 right recording rooms constant. The distance angle φ 2 between two receiving spaces 16 which is adjacent to the axis of symmetry 20 are arranged is greater than the distance angle φ 1 .

Claims (10)

Wälzlager, insbesondere für schnelldrehende Bauteile in Turbomolekularpumpen mit zwei Lagerringen (10, 12) zwischen denen Wälzkörper (18) angeordnet sind und einem mehrere Aufnahmeräume (16) zur Aufnahme der Wälzkörper (18) aufweisenden Käfig (14), dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest ein Abstand (φ) zwischen benachbarten Aufnahmeräumen (16) von den übrigen Abständen (φ) unterscheidet.Rolling bearings, in particular for high-speed components in turbomolecular pumps with two bearing rings ( 10 . 12 ) between which rolling elements ( 18 ) and a plurality of receiving spaces ( 16 ) for receiving the rolling elements ( 18 ) having cage ( 14 ), characterized in that at least one distance (φ) between adjacent receiving spaces ( 16 ) differs from the other distances (φ). Wälzlager, insbesondere für schnelldrehende Bauteile in Turbomolekularpumpen mit zwei Lagerringe (10, 12) zwischen denen Wälzkörper (18) angeordnet sind und einem mehrere Aufnahmeräume (16) zur Aufnahme der Wälzkörper (18) aufweisenden Käfig (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel der Wälzkörper (18) in dem jeweiligen Aufnahmeraum (16) sich in zumindest einem Aufnahmeraum (16) von dem Spiel in den anderen Aufnahmeräumen unterscheidet.Rolling bearings, in particular for high-speed components in turbomolecular pumps with two bearing rings ( 10 . 12 ) between which rolling elements ( 18 ) and a plurality of receiving spaces ( 16 ) for receiving the rolling elements ( 18 ) having cage ( 14 ), characterized in that the play of the rolling elements ( 18 ) in the respective recording room ( 16 ) in at least one recording room ( 16 ) differs from the game in the other recording rooms. Wälzlager nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest ein Abstand (φ) zwischen benachbarten Aufnahmeräumen (16) von den übrigen Abständen (φ) unterscheidet.Rolling bearing according to claim 2, characterized in that at least one distance (φ) between adjacent receiving spaces ( 16 ) differs from the other distances (φ). Wälzlager nach Anspruch 1 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abstände (φ) zueinander unterschiedlich sind.Rolling bearing according to claim 1 or 3, characterized in that a plurality of distances (φ) zuein are different. Wälzlager nach Anspruch 1, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenüber den übrigen Abständen (φ1), größere Abstände (φ2) vorgesehen sind, wobei diese beiden Abstände (φ2), insbesondere gleich groß sind.Rolling bearing according to claim 1, 3 or 4, characterized in that two with respect to the other distances (φ 1 ), larger distances (φ 2 ) are provided, these two distances (φ 2 ), in particular the same size. Wälzlager nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume (16) mit größerem Abstand zu benachbarten Aufnahmeräumen (16) einander gegenüberliegend sind.Rolling bearing according to claim 5, characterized in that the receiving spaces ( 16 ) at a greater distance from adjacent receiving spaces ( 16 ) are opposite each other. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 3–6 dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager zu einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Achse (20) symmetrisch ist.Rolling bearing according to claim 1 or 3-6, characterized in that the rolling bearing to a plane perpendicular to the axis of rotation axis ( 20 ) is symmetrical. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1–7 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Aufnahmeraum (16) eine sich von den anderen Aufnahmeräumen (16) unterscheidende Form aufweist.Rolling bearing according to one of claims 1-7, characterized in that at least one receiving space ( 16 ) one from the other recording rooms ( 16 ) has a different shape. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1–8 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Aufnahmeraum (16) in einer Lagerebene oval ausgebildet ist.Rolling bearing according to one of claims 1-8, characterized in that at least one receiving space ( 16 ) is oval in a storage plane. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1–9 dadurch gekennzeichnet, dass alle Aufnahmeräume (16) in axialer Richtung die gleiche Breite aufweisen.Rolling bearing according to one of claims 1-9, characterized in that all receiving spaces ( 16 ) have the same width in the axial direction.
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