DE202011110159U1 - Lageranordnung für schnell drehende Rotoren - Google Patents

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Abstract

Lageranordnung für schnell drehende Rotoren, welche zwischen einem Rotor (1) und einem Lagersitz (3) angeordnet ist, bestehend aus einem eine Innenschale (6) und eine Außenschale (7) aufweisenden Kugellager (4), wobei das Kugellager (4) über seine Innenschale (6) auf dem Rotor (1) kraft- und formschlüssig befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenschale (7) des Kugellagers (4) eine in dem Lagersitz (3) angeordnete elastische Lagerhülse (4) kraft- und formschlüssig befestigt ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung für schnell drehende Rotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Lageranordnungen für schnell drehende Rotoren werden in Elektromotoren, Generatoren, Turbinen und Schwungrädern eingesetzt.
  • Bei einem mit einer hohen Drehzahl betriebenen Rotor ist es unvermeidbar, dass eine oder mehrere Eigenfrequenzen der Rotor-Lager-Anordnung durchfahren werden müssen. Dabei wird dann der Rotor im überkritischen Drehzahlbereich betrieben. Werden Kugellager eingesetzt, so sind diese in notwendiger Weise mit einem sehr geringen Spiel am Rotor und im Lagersitz eingebracht. Dadurch treten selbst bei geringen Unwuchten des Rotors in den Eigenfrequenzen sehr hohe Kräfte auf, die häufig zur Beschädigung der Lager führen.
  • Deshalb ist aus der DE 11 2004 002 481 T5 eine Lageranordnung für schnell drehende Maschinen bekannt, bei der der Lagerträger im Lagergehäuse mit einer Vielzahl elastischer Elemente gelagert ist. Dazu weist der Lagerträger eine zylindrische Außenfläche mit mehreren umlaufenden O-Ring-Nuten auf, wobei diesen Umfangsnuten O-Ringe als elastische Elemente angeordnet sind.
  • Diese Lösung hat aber den Nachteil, dass bei hoher mechanischer Belastung die O-Ringe durchgedrückt werden und dann das Metall der Lagerhülse auf das Metall des Lagergehäuses schlägt. Dadurch verschleißt diese Lageranordnung schnell und macht ihren Einsatz z. B. im Fahrzeugbau unmöglich.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung für schnell drehende Rotoren zu schaffen, die verschleißarm und kostengünstig ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.
  • Die neue Lageranordnung für schnell drehende Rotoren beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik.
  • Vorteilhaft bei der Anwendung der neuen Lageranordnung für schnell drehende Rotoren, welche zwischen einem Rotor und einem Lagersitz angeordnet ist, bestehend aus einem eine Innenschale und eine Außenschale aufweisenden Kugellager, wobei das Kugellager über seine Innenschale auf dem Rotor kraft- und formschlüssig befestigt ist, ist es, dass auf der Außenschale des Kugellagers eine in dem Lagersitz angeordnete elastische Lagerhülse kraft- und formschlüssig befestigt ist. Dabei ist das Kugellager nicht fest zwischen Rotor und Lagersitz montiert, sondern in der elastischen Lagerhülse eingebracht, welche eine Elastizität zum Lagersitz zulässt.
  • Von Vorteil ist es auch, wenn die elastische Lagerhülse aus einer inneren Metallhülse und einer auf die Metallhülse aufgezogen und mit dieser fest verbunden äußeren Elastomerhülse besteht, weil dadurch die Metallhülse kraft- und formschlüssig auf der Außenschale des Kugellagers befestigt ist und die Elastomerhülse in der Lagerhülse lose angeordnet ist.
  • Dabei ist es von Vorteil, wenn die Elastomerhülse mehrere, über den äußeren Umfang der Elastomerhülse gleichmäßig verteilte und in axialer Richtung verlaufende Erhöhungen aufweist. Dadurch weist die Elastomerhülse über seinen Umfang sich abwechselnde Bereiche mit unterschiedlicher Dicke auf. Mit diesen streifenförmigen Erhöhungen wird ein sehr ruhiger schwingungsarmer Lauf des Rotors erreicht. Zudem kann damit der Rotor im überkritischen Drehzahlbereich gefahren werden.
  • Die neue Lageranordnung für schnell drehende Rotoren soll nun an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
  • Dazu zeigen:
  • 1: Schematische Darstellung der Lageranordnung in einer Vorderansicht und
  • 2: Schematische Darstellung der Lageranordnung in einer Seitenansicht.
  • Die neue Lageranordnung für schnell drehende Rotoren gemäß der 1 und der 2, welche beidseitig zwischen einem Rotor 1 und einem Gehäuse 2 mit einem Lagersitz 3 angeordnet ist, besteht jeweils aus einem Kugellager 4 und einer elastischen Lagerhülse 5.
  • Das Kugellager 4 weist eine Innenschale 6 und eine Außenschale 7 auf, zwischen denen Kugeln 8 geführt sind.
  • Die elastische Lagerhülse 5 besteht aus einer Metallhülse 9 und einer Elastomerhülse 10, wobei die Elastomerhülse 10 auf der Metallhülse 9 aufgezogen und mit dieser fest verbunden ist. Über den äußeren Umfang weist die Elastomerhülse 10 mehrere streifenförmige, um den äußeren Umfang und in axialer Richtung verlaufende sowie im Querschnitt halbkreisförmige Erhöhungen 11 auf.
  • Jeweils kraft- und formschlüssig sind die Innenschale 6 des Kugellagers 4 auf dem Rotor 1 und die Metallhülse 9 der elastischen Lagerhülse 5 auf der Außenschale 7 des Kugellagers 4 befestigt. Die elastische Lagerhülse 5 wiederum ist mit seiner Elastomerhülse 10 im Lagersitz 3 angeordnet, wobei der Außendurchmesser der elastischen Lagerhülse 5 und der Innendurchmesser des Lagersitzes 3 derart aufeinander abgestimmt, dass die Elastomerhülse 10 der elastischen Lagerhülse 5 nur mit den streifenförmigen Erhöhungen 11 den Lagersitz 3 berührt.
  • In Anwendung der neuen Lageranordnung für schnell drehende Rotoren zeigt diese Lageranordnung bei geringen Auslenkungen des Rotors 1 ein sehr weiches elastisches Verhalten. Dabei lässt diese Lageranordnung, entsprechend der Materialeigenschaften der Elastomerhülse 10, die eingebrachten kleinen Schwingungen des Rotors 1 zu oder dämpft sie. Bei großen Schwingungen des Rotors 1 kommt es zum vollen Anliegen der Elastomerhülse 10 an der Innenfläche des Lagersitzes 3 und damit zu einem Ansteigen der rückstellenden Kräfte. Dabei wird eine mechanische Beschädigung der Metallteile vermieden, da zwischen dem Kugellager 4 und dem Lagersitz 3 die elastische Lagerhülse 5 angeordnet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rotor
    2
    Gehäuse
    3
    Lagersitz
    4
    Kugellager
    5
    elastische Lagerhülse
    6
    Innenschale
    7
    Außenschale
    8
    Kugel
    9
    Metallhülse
    10
    Elastomershülse
    11
    streifenförmige Erhöhung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 112004002481 T5 [0004]

Claims (5)

  1. Lageranordnung für schnell drehende Rotoren, welche zwischen einem Rotor (1) und einem Lagersitz (3) angeordnet ist, bestehend aus einem eine Innenschale (6) und eine Außenschale (7) aufweisenden Kugellager (4), wobei das Kugellager (4) über seine Innenschale (6) auf dem Rotor (1) kraft- und formschlüssig befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenschale (7) des Kugellagers (4) eine in dem Lagersitz (3) angeordnete elastische Lagerhülse (4) kraft- und formschlüssig befestigt ist.
  2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lagerhülse (5) aus einer Metallhülse (9) und einer auf die Metallhülse (9) aufgezogen und mit dieser fest verbunden Elastomerhülse (10) besteht, wobei die Metallhülse (9) auf der Außenschale (7) des Kugellagers (4) und die Elastomerhülse (10) in der Lagerhülse (4) angeordnet sind.
  3. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerhülse (10) mehrere, über den äußeren Umfang der Elastomerhülse (10) gleichmäßig verteilte und in axialer Richtung verlaufende streifenförmige Erhöhungen (11) aufweist.
  4. Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Lagerhülse (5) derart auf den Innendurchmesser des Lagersitzes (3) abgestimmt ist, dass die Elastomerhülse (10) der Lagerhülse (5) nur mit den streifenförmigen Erhöhungen (11) den Lagersitz (3) berührt.
  5. Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Erhöhungen (11) im Querschnitt halbkreisförmig sind.
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