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DE1966463U - Schallgedaempftes lager.

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Publication number: DE1966463U
Application number: DEK57349U
Authority: DE
Original assignee: KRUEGER AS I
Current assignee: KRUEGER AS I
Priority date: 1966-03-31
Filing date: 1967-03-31
Publication date: 1967-08-17
Also published as: DK117120B

Description

Schallgedämpftes Lager

Die Neuerung betrifft ein Lager, z.3. ein Sollen- oder Ilugellager, insbesondere für Umlauf pumpen, die geräusch arm laufen sollen, dessen bewegliche Teile zum Lagergehäuse und zuii Rotor des Lagers schallgedämpft sind.

In Automobilen hat man besonders lange, an beiden la in Lagern hängende Kardanwellen mit einem dritten Lager ungefähr in der !litte der ΐ/elle versehen, um die v/ellenschuingungen in der !.litte zu dämpfen. Diese Lager werden als.Kugellager ausgeführt, deren Innen- und Außenring mit je einer Zwischenseheibe aus Kautschuk an der Welle bzw» dem 7/elleiiroiir angebracht sind. Sine befriedigende Dämpfung der G-eräusche, die das Lager auf der Welle erzeugt, wird jedoch hiermit nicht erzielt und ist übrigens auch nicht beabsichtigt, da die Yelle an ihrem der Kupplung und des. Rotor zugekehrten Ende im voraus unweigerlich starken G-eräuscheinfliissen ausgesetzt ist.

Handelt es sich hingegen um Lager für "Jasserumlaufpuiiipen in Zentralheizungsanlagen, dann ist ein geräuscharmer Gang außerordentlich wichtig, denn die durch Motorwelle- und Schau-

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felrad-3-eräusche verursachten Sciiwingungen der beweglichen lagerteile pflanzen sich in die Pumpenflüssigkeit und von dort weiter in die Rohrleitung fort;, ?/o sie dann weit in der Flüssigkeit und der Leitung hörbar und lästig werden.

Ein Einkapseln jedes einzelnen Lagers in ein ölbad oder die Verwendung von ITaßlaufmotoren, deren Lager und Anker im »/asser strom laufen, setzt die Möglichkeit herab₅ daß G-eräusch verursachende Schwingungen entstehen, doch die Schwingungen, die entstehen, pflanzen sich dafür ohne weiteres in die Pumpenflüssigkeit hinein fort.

Mit der !Teuerung wird bezweckt, ein. Lager zu schaffen, das sich vorteilhafte!- als die erwähnten bei solchen Pumpen verwenden läßt, von denen ein sehr geräuscharmer Gang gefordert wird .

Bei dem Lager gemäß der !Teuerung besteht die zwischen den Kugellagerteilen und dein Rotor vorgesehene. Schalldämpfung aus zwei oder mehreren elastischen und in der Hauptsache ringförmigen Körpern, die aus einem Werkstoff gefertigt sind, der fest genug ist, um den rotierenden Seil in seiner innerhalb der loleranzgrenzen zentrierten Lage zu halten, und deren Wandstärke in radialer Richtung variiert, um die erforderliche Absorption der von den genannten Lagerteilen stammenden, Geräusch verursachenden Schwingungen zu gewährleisten.

Das hier gelöste Problem besteht darin, für die Lagerung des

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Rotorringes ein elastiseh.es Material zu wählen, das fest genug ist, um die loleranzgrenzen zu gewährleisten, aber dennoch so weich.,, daß es die Geräuschschwingungen absorbiert. Dieses Problem hat sich bisher nicht lösen lassen, weil kein Werkstoff die genannten Erfordernisse zugleich hat erfüllen können, denn die geringe Wandstärke des Materials, die in der Praxis für die Ausführung der elastischen Zwisclienscheibe zur Verfügung steht, bewirkt, daß die Erfüllung des einen Erfordernisses die Erfüllung des anderen ausschließt»

Da die !feuerung vorschreibt, die Schalldämpfung aus zwei oder mehreren seitlich gestellten Eingen von unterschiedlicher Wandstärke auszuführen, wird sich ein wesentlicher Teil der Geräuschschwingungen in jedem Ring seitwärts fortpflanzen, so daß die Schwingungen miteinander interferieren. Durch die durch diese Ausführung erzielte erhöhte Schallabsorption in einem sonst zu harten Werkstoff ist es geglückt, den Gegensatz zwischen den beiden erwähnten Erfordernissen zu beseitigen. Damit lassen sich Rollen- oder Kugellager mit Kautschuklagerung sowohl des Außen- als auch des Innenringes dort verwenden, wo die genannten strengen Forderungen an einen geräuschlosen Gang des Rotors gestellt werdenο

Zum Beispiel können gemäß der !Teuerung die nebeneinander angebrachten ringförmigen elastischen Körper einen Querschnitt haben, der in der Mitte am breitesten ist. Wie es sich ge-

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zeigt hat, gewähren solche Körper eine bessere Schallabsorption als Körper mit einer anderen Querschnittsform, was vermutlich darauf zurückzuführen ist, daß die Geräuschschwingunger. bei der Torgezogenen Querschnittsform besonders gute Möglichkeiten haben? sich in dem elastischen Material gegenseitig wenigstens teilweise auszulöschen.

G-ernäis der !Teuerung kann jeder der er?/ähnten ringförmigen, elastischen Körper aus einem torusförmigen Ring aus mittelhartem Kautschuk oder Kunststoff, wie O-Ringe mit einem Härtegrad von etwa 90 Shore, bestehen«, Solche Ringe sind im Handel in vielen verschiedenen Größen erhältlich.

Zur Schalldämpfung kann man gemäß der Neuerung auch eine Anzahl radialer Rippen unterschiedlicher Stärke verwenden, die alle auf einer gemeinsamen zylinderringförmigen Scheibe angeordnet sind. An der Stelle, wo der eigentliche Körper in die verschiedenen Rippen übergeht, entstellt eine Geräuschf alle, an der sich die G-eräusch verursachenden Schwingungen besonders gut gegeneinander auslöschen, weil sie aus verschiedenen Richtungen kommen. Die Rippen können gemäß der !Teuerung ringförmig sein oder schraubenförmig verlaufen, was den Yorteil hat, daß sie dann besonders geeignet sind, !Tangentialkräfte zu übertragen, die vor allem beim Ingangsetzen entstehen»

Solche Kräfte lassen sich besonders weich, auffangen, wenn man die Rippen gemäß der !feuerung mit trapezförmigem .Quer-

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schnitt ausführt» Diese Querschnittsform bewirkt bei kleinen Kräften proportional eine größere Deformation als "bei großen Kräften. Die zwischen den Geräusch, verursachenden Lagerteilen und dem rotierenden Körper vorgesehene rai-t Rippen versehene Schalldämpfung ist somit imstande, die Schallschwingungen zu absorbieren und gleichzeitig bei größeren mechanischen Beanspruchungen des rotierenden Körpers progressiven Widerstand gegen die Deformierung zu leisten, wodurch es möglich ist, den rotierenden Körper in seiner zentrierten Lage innerhalb der in der Praxis allgemein vorgeschriebenen Soleranzgrenzen zu halten.

Die Schalldämpfung kann im übrigen gemäß der !Teuerung auch aus schichtweise in Ringen umeinander angeordneten Schichten aus verschiedenen schalldämpfenden Werkstoffen, mit unterschiedlichen Eigenschwingungszahlen bestehen. Diese Schalldämpfungsanordnung kann durchaus kompakt sein, und die Schichten brauchen nicht unbedingt besonders stark elastisch zu sein, T/enn sie nur nachgeben. Die einzelnen Schichten wirken als Filter für die Schallschwingungen innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches, und auch an den Übergängen von einer Schicht zur anderen erfolgt eine Schalldämpfung.

Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsformen des Lagers gemäß der leuerimg, und zwar zeigen

Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt durch ein gewöiinliches, aber gemäß der Neuerung ausgestaltetes Kugellager,

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Fig. 2 einen senkrechten Axialschnitt durch ein ähnliches Lager, wo die bewegliehen lagerteile sowohl radial als auch axial mit Q-Ringen unterstützt sind j

■Fig. 3 einen ähnlichen Schnitt durch ein Ringschmierlager,

Fig- 4 ein Kugellager, das auf einem mit nach einwärts gerichteten Sippen versehenen !Dragelement montiert ist5 und

Fig. 5 ein Gleitlager, das innen auf einem kombinierten schalldämpfenden Element montiert ist.

Das in Figur 1 dargestellte Lager besteht aus einem gewöhnlichen Kugellager mit einer Reihe von Kugeln 1, die zwischen drehbaren Ringen, nämlich einem äußeren Ring 2 und einem inneren Ring 5j angeordnet sind.

Der Ring 2 ist in einem Kautschukring 4 ^mi"fe schalldämpfenden Eigenschaften gelagert und der Ring 4 ist in einem Gfehäuse 5 gelagert» Der Ring 3 ruht auf Ringen 6 mit tonnenförmigem Querschnitt und diese Ringe liegen auf einer rotierenden Jelle 7j die einen nicht gezeichneten Rotationskörper tragen kann.

'Jährend der Ring 3 durch die Ringe 6 mit der Welle 7 steif verbunden ist₉ ist der Ring 2 durch den Kautschukring 4 mit dem Lagergehäuse 5 verbunden. Die Ringe β bestehen aus einem elastischen Material, sowie einem mittelharten Kautschuk oder

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einem mittelharten Formstoff mit einer Härte von 75 bis 100 Shore.

Ss ist unvermeidlich, daß die Teile 1, 2 und 3 während des Betriebes in geräuscherregende Schwingungen versetzt werden. Diese werden jedoch durch das Passieren der Ringe 4 und 6 gedämpft; so daß sowohl das Gehäuse 5 als auch die Welle 7 - und besonders diese - stark geräuschgedämpft werden, womit das lager eine sehr große G-eräuscharmut erreicht.

Bei dem in Figur 2 abgebildeten lager sind der äußere Ring 12 und der innere Ring 13 in O-Ringen 14 und 15 gelagert, die im Handel käuflich sind und eine Härte von etwa 90 Shore aufweisen.

Die Ringe 14 und 15 nehmen die Radialkräfte zwischen der Welle 7 und dem Lagergehäuse 5 auf. Außerdem sind an jeder Seite der Ringe 12 und 15 O-^inge 24 bzw. 25 eingelegt, so daß das Lager auch die Welle 7 und einen auf dieser angebrachten Körper 17 in axialer Richtung steuern kann.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, füllen der Ring 12 und die beiden Seitenringe 24 die ganze Breite des Hohlraumes im SeMuse 5 aus. Außer einer Brust 8 hat die Welle noch einen Gewindeteil 95 auf dem eine Mutter 10, die die Ringe 13 und leicht gegen die Brust 8 klemmt, festgeschraubt und abgesichert ist ο

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Fig, 3 zeigt ein ortsfestes lagergehäuse 11, das an einem ortsfesten Wellenzapfen 27 angebracht ist. An diesem ist die Innenbuelise 33 des lagers befestigt, und zwar liegt sie auf den Eingen 15 und 25 auf, die eine Mutter 20 leicht gegen eine Brust 18 am Innenende des Zapfens 27 klemmt. In einer Ausnehmung innen im Lagergehäuse 11 ist auf den O-Ringen 14 und 24 ein Ringschraierlager 22 gelagert. Zwischen den Singen 14 im Gfehäuse 11 ist außerdem ein Zwischenring 15 angebracht. Das Schmierlager 22 ist aufgeschlitzt und an seiner Aufschlitzung 21 mit einem losen Schmierring 26 versehen, dem durch eine Öffnung 28 im lager 22 öl zugeführt v/erden kann.

An der 'Teile 27 kann ein auf der Zeichnung nicht gezeigtes Laufrad befestigt sein.

Bei dem in Figur 4 gezeigten, als reines Radiallager ausgeführten Kugellager liegen der Außenring 52 und der Imienring 53 Eiit einein Zautschukring 54 und einem zweiten Kautschukring 56 auf dem lagergehäuse 55 bzw. der Welle 57 auf. Der Sautschukring 56 entspricht in der Breite dem Ring 53 und ist innen mit umlaufenden Rippen 46 mit trapezförmigem Querschnitt versehen» An ihrer Querschnittsgrundfläehe sind die Sippen mit dem übrigen Seil des Körpers 56 vergossen.

Dieser mit Rippen besetzte Körper 56 ergibt, wenn er aus mittelhartem ICautschuk oder Kunststoff von z.B. 75 bis 125 Shore hergestellt wird, eine äußerst wirksame Schalldämpfung,

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7/a 3 bei Umlauf ρ amp en in Zentralheizungsanlagen "besonders wichtig ist, da sieh hier lagergeräusche mittels des "Jassirs in den Heizrohren sehr viel weiter durch ein Gebäude fortpflanzen als durch die Geschoß trennung oC.er Konsole , auf der die Pumpe steht.

lüine ebenso wirksame Schalldämpfung der welle 57 erzielt man durch das in figur 5 gezeigte, als kombiniertes Radial- und Axiallager ausgeführte Gieitlager. Der Außenring 47 des Lagers liegt auf zwei im Lagergehäuse 55 übereinander angebrachten Plattenringen 48 und 49 auf. Die Werkstoffe, aus denen die Ringe 48 und 49 hergestellt sind, haben unterschiedliche üigenscnwingungszahlen und unterschiedliche Elastizität smaduln. Seitlich wird der Ring 47 von dünnem,'torusförii:igen Kautsehukringen 50 und 51 gehalten. Der Innenring 58 des Lagers ist mittels zweier flacher, zwischen dem Sing 53 und der 7/elle 57 eingeklemmter Singe 59 und 60 an der Welle 57 befestigt. Auch bei diesen Eingen sind die Eigenschwingung und der Elastizitätsmodul verschieden. Außerdem ist der Ring 60 außen mit trapezförmigen Rippen 61 versehen, die ebenso wie die Ringe 6„ 15 und die Rippen 46 eine bessere Absorbierung der G-eräusch verursachenden Schwingungen gewährleisten, die sich nicht vermeiden lassen, wenn die Lagerstellen der Lagerringe 47 und 58 sich aneinanderreihen.

Torusförmige Hinge 62 halten den Ring 58 zwischen einer Brust

63 der 7/elle 57 und einer auf dieser aufgeschraubten iiutter

64 eingeklemmt.

Claims

ο Lager, z.3. Rollen- oder Kugellager, insbesondere für geräuscharm laufende Umlaufpumpen, dessen bewegliche Teile relativ zum lagergehäuse und Rotor des lagers schallgedämpft sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Kugellagerteilen (1) und dem Eotor (7p 27, 57) vorgesehene Schalldämpfungsanordnung aus zwei oder mehreren elastischen und in der Hauptsache ringförmigen Körpern (4, 6 bzw. 14? 15 bzw. 54? 56 bz?/. 48,49 und 59? 60) besteht, die aus einem Werkstoff gefertigt sind, der fest genug ist, um den rotierenden Teil in seiner innerhalb der Soleranzgrenzen zentrierten Lage zu halten, und deren Wandstärke in radialer Sichtung variiert, um die erforderliche Absorption der von den genannten Lagerteilen stammenden, Geräusch verursachenden Schwingungen zu gewährleisten.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander angebrachten, ringförmigen elastischen Körper einen Querschnitt aufweisen, der in der Mitte am breitesten ist»

3ο Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Körper aus einem torusförmigen Sing aus mittelhartem Kautschuk oder Kunststoff, wie O-Singe mit einem Härtegrad von etwa SO Shore, besteht.

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4ο Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalldämpfungsanordnung aus einer Anzahl radialer Rippen unterschiedlicher Stärke besteht₅ die alle auf einer gerne ins araen zylinderförmigen Scheibe angeordnet sind.

5. Lager nach Anspruch 4? dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen ringförmig gestaltet ,sind.

6ο Lager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen schraubenförmig verlaufen.

7ο Lager nach Anspruch 4_S 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.

8„ Lager nacli Anspruch 5, 6 oder ¹J₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Schalldämpfungsanordnung aus schichtweise umeinander angeordneten Eingen verschiedener Breite und aus verschiedenen schalldämpfenden 'Werkstoffen ait unterschiedlichen Sigenschwingungszahlen besteht.