DE1675067A1 - Lager - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dr. O. Loesenbeck
Dipl.-Ing. Stracke

DipUIng. Loesenbeck 1675067

Bielefeld, Hen'croer Sir.ije 17

ferrit :„endrik 7.Ü. L^UwSLi, Soesterengweg 2-4, S0S3TD IJi.:, Holland'

Lager

Die 3rfindung bezieht sich auf .Lager. I)ii ^llRenein üblichen Gleitlagerbüchsen haben den !Tachteil, ä-'iZ sie e±a-.i regelmäßige Schmierung erfordern. 3ei Geräten, di'j jj. 3c2rv;r erreichbaren Stellen angeordnet sind, beispielsweise Yentilatorsa in Decken, und im allgemeinen bei kleinen ^ras-at-ltgeräten wird die regelmäßige Pflege der Lager manchmal v;;rriacnlb.Soigt, wodurch die Lager mangels der dchmierung erhitzen und uusloiern und die Motoren mehr Energie verbrauchen. AuJ--r ar ν-rkürzton Lebsnsj.auor können Geräte mit ausgelaufenen ^a-iorii jin stororj.--.es GerLusch verursachen; bekannt ist das -SruL'ixiisn und Surren von JTenüterventilatoren. Diese Lager s:^;.nd auch 3ohr empfindlich ge^eη Jt-j.ub, Sand und V/asaer und iiiüssen, ,./enri uie ^-exaiir b.^rjt'iht, da.-· sie mit diesen οϋοΐΐ^η in Verbindung bVJt-J₁Ti xcönn-jn, durch eng anliegende Dichtungsringe gut o.brjo;;^himt a j in. Diesü Dichtungsringe erfordern aus3 =r einem höhiX"3a '',ni'L'-.ilev. r/ürauch eine regelmäßige Wartung.

Die Reibung r st b jI Lugellagern Ledeute/id geringer und ,Johulerui.ig //eriiror oft notv/'iiidi;-;. Die allgemeine Verwendiing von ι w^iil ipy.vii für kle:ino Haushaltsgeräte v/ird aber durch 1 jr'j η.--tv ja .J3lb:;Li:orjt;'jri orschw";rt. Aul- )rdem läßt ihre '^uallb .'t ι i'in; βα ν·.:η ocnmuta und Jasper auch sehr sei me Il nach.

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BAD ORIGINAL

■~" '■·:,; Zweck der. vorliegenden Erfindung ist es," die Reibung der Lager, die Ursache des Verschleißes, ganz oder teilweise dadurch zu vermeiden/daß der Kontakt oder der Kontaktdruck zwischen der VielIe und der Lagerverkleidung vermieden oder verringert wird. Das erfindungsgemäße Lager, das diese Eigenschaften besitzt, weist das Kennzeichen auf, daß es zwei oder mehr Dauer- oder Elektromagnete enthält, wobei die Tragkräfte in axialer und/oder ,radialer Richtung ganz oder teilweise durch die abstoßende Kraft zwischen gleichnamigen Magnetpolen ausgeglichen werden.

* Die auf ein Lager ausgeübten Kräfte bestehen aus axialen und radialen Kräften. Bei senkrecht angeordneten Geräten mit symetrischer Belastung, z.B. axialen' und radialen "Ventilatoren, Rührern, Turbinenpumpen hat man hauptsä-chlich eine axiale Belastung. Durch das erfindungsgemäße Lager werden diese senkrechten Kräfte dadurch ausgeglichen, daß auf der ϊ/elle und im Lagerbock Magnete angeordnet werden, beispielsweise flache Scheiben oder andere Umdrshungskörpar, deren Achse mit der Mittellinie der Welle zusammenfallt und wobei die abstoßende Kraft zwischen den gleichnamigen Magnetpolen in Achsrichtung verlauft.

Die radialen Kräfte, die bei einem gut ausgewuchteten Gerät der obenerwähnten.Art sehr klein sind, werden durch ein Kugellager oder eine Lagerbüchse ausgeglichen.

Zum Tragen der· radialen wellenkräfte lassen sich nach, der Erfindung auf dor welle und im Lagerbock Magnete anordnen, die als Umdrehungskürper ausgebildet sind, deren Achse mit der Mittellinie der Welle zusammenfällt und wobei die abstoßende Kraft zwischen den gleichnamigen Magnetpolen senkrecht zur Achsrichtung gerichtet ist. Bei den Lagern, bei denen die

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BAD ORIGINAL

axialen und radialen Kräfte ausgeglichen werden, gibt es keinen materiellen liontakt mehr zwischen der Welle und der Lagerbüchse. Diese-Ausführungen sind sehr geeignet für sehr schnell laufende Maschinen, wie Ultrascnleudern.

luan kann es nach der Erfindung auch so einrichten, daß nur ein auf der ϊ/elle und nur ein im Lagerbock angeordneter Magnet beide Funktionen, nämlich das !ragen der Wellenkräfte in axialer und radialer Sichtung erfüllen.Bei dieser Anordnung tragt ein gleichnamiges Polepaar die axialen Kräfte, während ein anderes 2l.ä?.clinamiges Pol ep aar die radialen Kräfte ausgleicht. Derselbe Effekt wird auch erzielt, wenn" beide iiagnete oder Teile dieser üagnete eine konvexe bzw. konkave Form erhalten, die ineinander passen und gleichnamige Pole sind, so daß die Resultierende der abstoßenden Wirkung zwischen beiden Magneten die axialen und radialen Kräfte ausgleicht. ■ *

In allen Ausi'ührungsf ormen, in denen auch die radialen '.Vellenkrafte durch magnetische Abstoßung getragen werden, wird man die Welle in einer Lagerbüchse lagern, deren Durchmesser etwas größer ist a.ls der der Welle. Diese Lagerbuchse ist mehr als schutz angebracht und wird die Welle nur beim Auftreten von den radialen Kräften berühren, welche die abstoßende wirkung des Lagriet syst ems übersteigen, Bei bestimmten Maschinen, wie DynaiaoLiaschinen, Generatoren, Dampfturbinen, die waagerecht auf ige stellt sind, ist der durch die ϊ/elle auf das Lager ausgeübte Druck abwärts gerichtet* In deratigen Fällen läßt sich auf der «felle und im Lagerbock ein Magnetsystem anordnen, dessen

abstoßende Kraft senkrecht aufwärts gerichtet ist. Hau wird

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die Stärke der Magneten derart wählen,· daß der Druck der Welle-auf der Lagerbüchse ungefähr ausgeglichen „wird. Da in diesem Fall in der oberen Seite des Lagerbocks keine Iiagnete vorhanden sind, deren Kraftwirkung der Wirkung des obenerwähnten Magnetsystems entgegengesetzt wäre, ermöglicht diese Anordnung, beträchtliche Spindelkräfte auszugleichen.

Bei den erfindungsgemäßen Lagern können die magnetischen llräfte auch durch Elektromagnet e, ggf · zusammen mit Dauermagnete erzeugt werden, So kann man beispielsweise Elektroxiagnete in einem Lagerbock und Dauermagnete auf der Welle anordnen; diese Losung läßt sich "vorteilhaft durchführen, wenn man über Gleich- = strom verfügt; oder man kann sowöhl„jauf der Welle als auch im Lagerbock Elektromagnete anordnen. Bei dieser Äusführungsform wird man Vorkehrungen treffen, damit der Strom in den-einschlägigen Elektromagneten immer in einer derartigen Richtung fließt, daß diese immer mit ungleichnamigen Polen einander zuge- «randt sind. Dies laßt sich beispielsweise dadurch ausführen, daß die auf der Welle angeordneten Elektromagnete übsr Schleifringe aus derselben-Speisequelle gespeist werden, aus der auch die Elektromagnet e im Lagerbock gespeist werden. Letztere Ausführungsform. bietet den Vorteil", daß sie sowohl für Wechsel-,als auch für Gleichstrom verwendbar ist.

Ausführungsbeispiele dor Erfindung sind in den Seichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 Schnitte durch senkrecht aufgestellte Motoren

mit erfindungsgemäßen Lagarn zur Aufnahme der axialen Vifellenkraf te,

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Pig. 3 einen Schnitt durch, ein erfindungsgemäßes Lager

zum Tragen von radialen Wellenkräften, Pig. 4 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Lager, bei dem die zwei Pole derselben Magnete die axialen bzw.

radialen Kräfte ausgleichen. Pig. 5 und 6 Schnitte durch erfindungsgemäße Lager, bei denen die einander zugewandten Magnetpole konvex bzw. konkav

ausgebildet sind,
Fig. 7 einen Schnitt durch ein waagerecht.aufgestelltes Lager ■%

zur Aufnahme großer senkrechter Wellenkräfte, Jig. 8 eine Vorderansicht der in Pig. 7 dargestellten Ausführungsform.

Pig. 1 zeigt einen schematisehen Längsschnitt eines senkrecht aufgestellten Elektromotors mit einem Läufer 6. An der Welle Λ sind an den beiden Enden kreisförmige Magnete 2 und 2 angeordnet. Den Magneten 2 gegenüber sind in beiden Lagerböcken 4-die kreisförmigen Lagnete 3 angebracht, deren Polflächen den gleichnamigen Polflächen der Magnete 2 zugewandt sind, wodurch ' iniHor ein gawiss'ir Abstand zwischen den Magneten 2 und 3 vorhanden ist. Diese magnetanordnung ist nur zum Ausgleich axialer KrLfte geeignet; die radialen Kräfte werden durch Lagerbüchsen aus g-3 glichen. -

Die .AUExlUirung n^üh i'ig. 2 v/eicht von der vorigen nur dadurch ab, daiv die iuagnete 2 und 3 größer ausgebildet sind. Zugleich sind die Lugn?;te 2 durch Dwischenplatten 7 unmittelbar an dem Läufer 6 doa ι of;ors befuutigt. Mose Zv/ischonplatten 7, vorzu&sw αχαΐιΐα£;η jtiüc ■ -u aaat ^rial, haben die Aufgabe, daü

. .Ct^IiObf ;lcl Lm .aiiter de;j uotors nicht zu stüroa.

, v . . 109615/0^37 BAD QBlQiNAL

Ein. erfindungsgemäßes Lager zum Ausgleichen τοπ radialen Kräften ist im Sdhnitt in. !"ig. 3 dargestellt. Der Magnet 2 ist auf der Welle 1 und der Magnet 3 im Lagerbock angeordnet. Durch die spezielle Form und Anordnung der Magnete 2 und 3 werden sowohl die Ford- als auch die Südpole zum Abstoßen in radialer Sichtung benutzt. Die axialen Kräfte werden bei diesem. Lager durch ein konventionelles oder ein erf indungsgemässes Lager ausgeglichen, wie dies bei den Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist.

Ein erfindungsgemäßes Lager zum Ausgleichen von radialen und axialen Kräften ist im Schnitt in Fig. 4- dargestellt. Der Magnet 2 ist auf der Seile 1 und der Hagnet 3 iai Lagsrbock angeordnet. Der Südpol des Magneten 3⁼ist dem Südpol des Kagneten 2 gegenüber angeordnet und trägt die axialen. Kräfte. Der For dp öl des Magneten 3₅ dem Hordpol des Magneten 2 gegenüber, trägt die radialen Wellenkräfte. Zwischen dem Magneten 3 und der Welle 2 ist ein Lager 5 angeordnet, dessen Durchmesser etwas größer ist als der der ^r9i/elle 1, so daß die '.VeHe in radialer Richtung ausschließlich durch die Abstoßung zwischen den Uordpolen der i'Iägnete 2 und 3 an ihrer Stelle gehalten wird. Dieses Lager 5 ist nur dazu angeordnet, beim Auftreten von zu großen exzentrischen Kräften eine Berührung des Laufars alt dem ständer zu vermeiden.

Eine andere Ausfilhrungüform eines Layers zum Ausglichen von radialen und axialen kraft en i,st in Fig. 5 dar ge stellt. Der Magnet 2 auf der Welle 1 ist auf einer oeite konvex ausgebildet und paßt in den ivonkaveii 'i}eil de.ü Hagaoten 3·

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Die Magnetfelder des konkaven- und konvexen Teils stoßen einander ab. Die Kraftresultierende der Abstoßung wird der Summe der axialen und radialen Kräfte gleich, sein» Wie bei dar vorigen Ausführungsform ist auch hier eine zu große Lagerbüchse 5 i^m Magneten 3 angeOrdnet. Die Ausführungsform des erfindungsgeiaäßen Lagers nach Pig» 6 ist im Prinzip die gleiche wie die nach Fig. 5· Hier ist der ringförmige Llagnet 2 in einer Platte 7 befestigt. Der konvexe Teil des Magneten 2 paßt in die konkave ringförmige Ausnehmung des iiagneten 3· Der Llagnet 3 ist weiter im Lagerbock 4 befestigt. Zwischen dem Hagnet 3 und dem Lagerbock 4 einerseits und der Welle 1 andererseits ist eine zu große Lagerbüchse 5 um die V/elle 1 angeordnet.

Sin horizontales Lager zum Ausgleich von großen vertikalen abwärts gerichteten Kräften ist JUa Schnitt in Pig. 7 und in der Torderansicht in Pig. 8 dargestellt. Die welle 1 ist von einem büchsenfö'rmigen Magneten 2 umgeben. Dieser büchsenförmige llagnet 2 dreht zusammen mit der Welle 1 in der Lagerbüchse 5· Die Lagerbuchse 5 wird an ihrer Unterseite durch einen Magneten^ unterstützt, der -bis zur waagerechten Ebene durch die Mittellinie 'der 'JeIIe reicht, Weiter sind die Magnete 2 und 3 derart angeordnet, daß ihre gleichnamigen Pole einander zugewandt sind. Die Oberseite der Lagerbüchse liegt in einem aus nicht ferromagnstisehern Material hergestellten Teil» Bei dieser Anordnung gibt es keine abwärts gerichteten magnetischen Kräfte, so daß diese Anordnung beträchtliche Wellenkräfte auszugleichen

vermag* ' .·"""■

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Im letztgenannten Ausführungsbeispiel lassen, sich sehr vorteilhaft -starke Elektromagneten verwenden. Dies ist die ideale Lösung für Lager von Wechselst romsynehrongenerat or en,. "bei denen der Läufer ohnehin über Schleifringe an einer GIeichspannungsquelle liegt, so daß das Anzapfen der Spannung an den Schleifringen zur Speisung des Elektromagneten auf der Welle keine zusätzliche Vorrichtung erfordert. Ss verfc steht sich, daß im letzteren Fall die Klemmen des Elektromagneten im Lager an dieselbe Gleichspannungsquelle angelegt werden.

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BAD ORIGINAL

Claims (11)

Patentansprüche

1. Lager, dadurch gekennzeichnet, daß es einen oder mehrere Dauer- oder Elektromagnete enthält, wobei die Tragkräfte in "axialer und/oder radialer Richtung ganz ader teilweise durch die abstoßende Eraft zwischen gleichnamigen Magnetpolen ausgeglichen werden.

2· Lagor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Welle und im Lagerbock angeordneten Magnete Umdrehungskörper sind, deren Achse mit der Mittellinie der VieHe zusammenfällt und wobei die abstoßende Kraft zwischen den gleichnamigen Hagnetpolen in Achsrichtung verläuft»

3· Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock eine Lagerbuchse oder ein Kugellager zum Ausgleichen der radialen Tragkräfte enthält.

4. Lager nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der"welle und im Lagerbock Umdrehungskörper bildende i.iagn-3te angaordnet sind, deren Achs© mit der Mittellinie der ./eile zusuiimienfällt, und wobei die abstoßende Kraft zwischen den gleichnumigen Magnetpolen sankrecht zur Achsrichtung gerichtet ist.

5· La:^ :v nach Aiuipruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die i»ollo in 'rin-iv Lagerbuchse gjlapprt ist, deren Durchmesser etwati fjrüßur ist al« der dor .'/eile.

6. OJ-Jf^¹ Jr Luj.ojL don Arir-ui'ücheri 1, 2, 4 und ^, dadurch f?;ukenn-

::;.·: _;:;-;.·1 0601 B/0437 ^

BAD

zeichnet, daß die zwei Pole des im Lagerbock angeordneten Magneten die gegenüberliegenden gleichnamigen Pole des auf der Welle angeordneten Magneten in axialer bzw. radialer Richtung abstoßen.

7· Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Welle bzw* im Lagerbock angeordneten Magnete konvex bzv/. konkav ausgebildete Umdrehungskörper sind, wobei die Resul- ψ tierende der abstoßenden Wirkung zwischen beiden Magneten die axialen und radialen Tragkräfte ausgleicht.

8. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle ein Magnet oder Magnete mit einem symmetrisch radial gerichteten EeId angeordnet ist bzw. sind, und daß im Lagerbock ein Magnet oder Magnete mit einem asymmetrischen radialen PeId angeordnet ist bzw. sind, wobei die Resultierende zwischen den Hagnetpolen eine li'raftrasultierende in einer bestimmten Richtung ergibt*

9. Lager nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete im Lagerbock Elektroinagnete und die Magnete auf der Welle Dauermagnete sind. ·

10. Lager nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete auf der Welle und im Lagerbock Elektroi.agnete sind.

11. Lager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektr..magnete auf der welle über üchleifringe gespeist werden.

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