DE2252415A1

DE2252415A1 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE2252415A1
Application number: DE2252415A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Gottfried Schulze
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1971-11-08
Filing date: 1972-10-25
Publication date: 1973-05-17
Also published as: JPS5614893B2; US3701912A; GB1415675A; AU461382B2; JPS4857032A; NO132977B; NL7214302A; CA963946A; IL40593A; FR2160093A5; DD101946A5; NO132977C; IL40593A0; AU4794672A

Description

DIPL.-ING. A. GRÜNECKER

DR.-ING. H. KINKELDEY

DR.-ING. W. STOCKMAIR, Ae. E. ccauf inst.of

Patentanwälte:

8000 MÜNCHEN 22 Moximilianstrciße 43 Telefon 2971 00/296744 Telegramme· Telex 05-2S3!

25.. Oktober 197?

P 4-940

Bunker Ramo Corporation

900 Commerce Drive

Oak Brook, Illinois 60521, USA

Lageranordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung zum Lagern eines Läufers auf einer feststehenden Welle, zur Verwendung in einem Ventilator oder einem ähnlichen Gerät mit einer feststehenden Halterung, einem konzentrisch mit einer gegebenen Achse an der Halterung befestigten Ständer, einer koaxial mit dem Ständer an der Halterung befestigten Welle, einem koaxial mit dem Ständer angeordneten, diesen umgebenden oder von diesem umgebenen Läufer mit einer die Welle umschließenden Mittelbohrung, und mit einem mit dem Läufer verbundenen, einan Axialschub darauf ausübenden Leistungsauf nähmet eil .

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Bankkonten: II. Au/häuser, München 173513 · Deutsche Bunk, München 56/25078 · Postscheckkonto München 4i212

Es gibt die verschiedensten Verwendungszwecke für Gebläse oder Ventilatoren unterschiedlicher Größe, insbesondere für kleine Ventilatoren, bei denen diese kontinuierlich oder nahezu kontinuierlich mit hoher Leistung und bei geringster Geräuscherzeugung in Betrieb sein müssen. Bei manchen Anwendungsarten können die Kosten für einen solchen Ventilator ein sehr wesentlicher Paktor sein. Ein hinsichtlich des Verschleißes besonders empfindliches Teil nahezu jedes Ventilators ist die den Läufer tragende Lageranordnung. Darüberhinaus bieten die Lageranordnungen häufig gewisse Schwierigkeiten hinsichtlich der Niedrighaltung des Geräuschpegels.

Häufig werden für solche Ventilatoren Lager aus ölimprägnierten pulvermetallurgischen Werkstoffen, insbesondere aus Phosphorbronce verwendet. In vielen Fällen ist jedoch die Lebensdauer solcher Lager nicht ausreichend, was vorwiegend auf Veränderungen der Eigenschaften des Öls und/oder auf der geringen Menge des für die Schmierung verfügbaren Öls beruht. Das Erneuern der ölfüllung solcher Lager ist äußerst schwierig wenn nicht gar unmöglich. Somit ist das Wiederherstellen der Schmierung von abgenützten Lagern dieser Art bei den meisten Ventilatoren inbesondere vom wirtschaftlichen Standpunkt aus nicht zweckmäßig.

Zur Verringerung der Gestehungskosten der Lageranordnung für manche Ventilatoren, insbesondere kleinere, kann man an den tragenden bzw. gleitenden Flächen mit Schmier-Additiven wie etwa Molybdänsulfid versehene Plastiklager verwenden. Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Metallteile des Läufers und Ständers, aus denen der Motor des Ventilators gebildet ist, und der Plastiklager, entsteht jedoch bei Lagern von herkömmlicher Form ein beträchtliches Spiel. Daraus ergibt sich dann häufig eine übermäßige Geräuschentwicklung und ein unannehmbarer Verschleiß aufgrund von unausgewogenen Trägheitskräften. Diese Nachteile lassen sich durch Ausfüllen der Lagerspalte mit einem Schmierstoff zwar etwas mildern,

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was jedoch keine dauerhafte Lösung sein kann* Eine vom technischen Standpunkt aus wirksamere Lösung besteht in der Verwendung von Wälzlagern, was jedoch beträchtliche Kosten verursacht» Außerdem haben Kugellager bzw. Wälzlager nicht immer die erwünschte Laufruhe.

Gemäß einem anderen Vorschlag verwendet man für Lageranordnungen in Klein-Elektromotoren, z.B. Motoren von Ventilatoren, selbstausrichtende konische Lager, deren Teile mittels Federn oder entsprechenden,.Einrichtungen in gegenseitige Anlage belastet sind. Eine Lageranordnung dieser Art ist in der US-PS 3 319 098 beschrieben. Die bisher vorgeschlagenen selbstausrichtenden konischen Lageranordnungen erforderten jedoch jeweils eine relativ große Anzahl von Teilen sowie eine Kombination von axial und radial belasteten Flächen, was zu relativ hohen Kosten und schwer beherrschbaren Verschleißeigenschaften führte.

Ein wichtiges Ziel der Erfindung besteht darin, eine selbstschmierende, selbstreinigende und selbstausrichtende Lageranordnung für Ventilatoren oder ähnliche Geräte zu schaffen, welche bei langer Betriebslebensdauer keiner oder nur geringer Wartung bedarf und das Auftreten von Lagergeräuschen auf ein Mindestmaß verringert. Vorzugs weise erfordert eine Lageranordnung der genannten Art nur sehr wenige Teile, so daß sie einen geringen Raumbedarf hat und ihre Gestehungs- und Betriebskosten gering sind. Insbesondere soll eine solche Lageranordnung das axiale und radiale Spiel des Motorläufers auf einem Mindestwert halten.

Eine Lageranordnung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch wenigstens ein fest in die Bohrung des Läufers eingesetztes Lagerteil mit einer von der Welle durchsetzten Axialbohrung, deren Durchmesser größer ist als der der Welle, und zwei in entgegengesetzte Eichtungen weisenden Lagerflächen jeweils in Form einer regelmäßigen, durch Rotation einer geneigten Linie um

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die gegebene Achse erzeugten Fläche, durch ein an einem Ende der Welle befestigtes festes Ständer-Lager.teil mit einer in Anlage an einer der Läufer-Lagerflächen befindlichen Lagerfläche, durch ein schwimmendes Ständer-Lagerteil mit einer Axialbohrung von größerem Durchmesser als die Welle und einer in Anlage an der anderen Läufer-Lagerfläche befindlichen LagerflächeV wobei die Lagerflächen der Ständerlagerteile jeweils eine der der damit zusammenwirkenden Läufer-Lagerfläche komplementäre Form haben und jeweils wenigstens eine Lagerfläche der zusammenwirkenden Lagerflächen paare eine selbstschmierende Oberfläche hat, und durch eine sich zwischen der Halterung und dem schwimmenden Ständer-Lagerteil erstreckende federelastische Belastungseinrich-. tung zum Belasten des schwimmenden Ständer-Lagerteils in der der Schubrichtung des Leistungsaufnahmeteils entsprechenden Axialrichtung in Anlage an der ihm zugeordneten Läufer-Lagerfläche und damit zum Aufrechterhalten der Anlage beider Ständer-Lagerflächen an den Läuferlagerflächen, so daß der Läufer und der Ständer unabhängig von Änderungen und Schwankungen des Axialschubs, Verschleiß der Lagerflächen und Wärmeausdehnung in konzentrischer Ausrichtung gehalten sind, wobei ferner vorgesehen ist, daß die Belastungseinrichtung an der Halterung und an dem schwimmenden Ständer-Lagerteil befestigt und letzteres dadurch gegen Verdrehen gesichert ist.

Die verschiedenen Lagerflächen haben vorzugsweise eine konische Form, es können jedoch auch kugelige, ballige oder ähnliche Formen zur Anwendung kommen. Die Belastungseinrichtung kann als becherförmiges Einzelteil aus Silikongummi oder einem anderen geeigneten Elastomer ausgebildet sein, oder sie kann aus einem zwischen der Welle und dem schwimmenden Ständer-Lagerteil eingesetzten Rundring und einer zwischen der Halterung und dem schwimmenden Ständerlagerteil angeordneten Metallfeder zusammengesetzt sein. Das becherförmige elastische Teil bzw. der Rundring und die Feder sind jeweils allein ausreichend, die Lageranordnung ohne Axialspiel in dauernder Anlage der Teile zu halten und die Drehung der Lagerteile auf solche mit selbstschmierenden

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Flächen zu beschränken.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines für den Einbau einer erfindungsgemäßen Lageranordnung geeigneten kleinen Ventilators,

Fig. 2 eine Ansicht des Ventilators im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung,

Fig. 4- eine Fig. 3 entsprechende Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung und

Fig. 5 eine Teil-Schnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform der Lageranordnung.

In Fig. 1 und 2 ist ein in«Flachbauweise ausgeführter elektrischer Klein-Ventilator 10 gezeigt, welcher sich für den Einbau einer erfindungsgemäßen Lageranordnung eignet. Er hat einen von Seitenwandungen 12 umgebenen, im wesentlichen rechteckigen Rahmen 11. Die Verwendung eines kreisförmigen Rahmens ist ebenfalls möglich. Die Ecken des Rahmens 11 sind mit Deckblechen 13 abgedeckt, welche einen kreisförmigen, mit einer Achse 16 des Ventialtors konzentrischen Luftdurchlaß freilassen.

Ferner weist der Rahmen 11 eine Anzahl von einwärts verlaufenden Speichen 17 auf, an denen eine ein Standergehäuse 18 bildende Mittelhalterung sitzt. Der Rahmen 11 mit den Wandungen 12, den Deckblechen 13, den Speichen 17 und dem Gehäuse 18 kann einstückig als Formteil aus einem Plastikwerk-

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^gj mm

stoff oder aus Metall gefertigt sein. Im Gehäuse 18 sitzt ein Ständer 19 für einen Elektromotor. Wie man in Fig.,2 erkennt, ist der Ständer in bekannter Weise aus einer Anzahl von Lamellen 21 und darauf angeordneten Wicklungen 22 zusammengesetzt. Der Ständer 19 hat eine mit der Achse 16 des Ventilators konzentrische Mittelöffnung 23·

An einer Seite des Ventilators 10 hat die das Gehäuse 18 tragende Halterung eine zentral angeordnete Nabe 24, in welche eine feststehende Welle 25 freitragend eingesetzt ist. Die Welle 25 ist aus Stahl und sitzt im Preßsitz in einer Mittelbohrung der Nabe 24. Gegebenenfalls können auch andere Arten der Befestigung für die Welle gewählt werden. Die Welle 25 erstreckt sich koaxial mit der Achse des Ventilators durch die öffnung 23 des Ständers.

Innerhalb der öffnung 23 des Ständers ist ein Läufer 26 mittels der erfindungsgemäßen Lageranordnung drehbar auf der Welle 25 gelagert. Der Läufer weist eine Anzahl von ringförmigen Stahllamellen 27 auf, welche in einen Läuferbloch aus Aluminium eingegossen oder anderweitig starr darin befestigt sind. Solche andere Befestigungsarten für die Lamellen 27 des Läufers sind zwar möglich, gewöhnlich findet jedoch eine Spritzgußkonstruktion für den Läufer den Vorzug. Der Läufer 26 hat eine mit der Achse 16 des Ventilators koxiale Bohrung 29» durch welche hindurch sich die Welle 25 erstreckt. Ein mit dem Läufer 26 verbundenes Ventilatorrad 31 weist eine radial vom Läufer ausgehende und sich dann rückwärts in den Luftdurchlaß 15 erstreckende Nabe 30 auf, an welcher eine Anzahl von Flügeln 32 sitzt. Eine Deckplatte oder e,in Schild 33 bildet einen Staubschutz für die Welle 25 und die den Läufer 26 tragende Lageranordnung. Das Ventilatorrad 31 ist als Formteil aus einem Plastikwerkstoff, gegebenenfalls auch aus Metall gefertigt.

Der Läufer 26 des Ventilators 10 ist mittels einer Lageranordnung 35 in Ausrichtung auf den Ständer 19 auf der Welle 25 gelagert. In der dargestellten Ausführung weist die

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Lageranordnung 35 eine in die Bohrung 29 des Läufers 26 eingesetzte Buchse 36 auf. Ferner enthält die Lageranordnung ein Paar von in Fig. 2 nur schematisch dargestellten Lagern 37j 38, welche die Buchse 36 mit dem Läufer 26 drehbar auf der Welle 25 halten und im Betrieb des Ventilators den Axialschub aufnehmen. Bei Ventilatoren bekannter Ausführung wurden für die Lager 37» 38 Wälzlager verwendet« Die nachstehend anhand von Fig..3 bis 5 erläuterte Lageranordnung 35 hat einen davon wesentlich verschiedenen Aufbau;

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Ventilator hat insgesamt eine herkömmliche Wirkungsweise. Für die Speisung des Motors sind die Wicklungen 22 an einer Stromquelle angeschlossen, so daß sich der Läufer 26 auf der feststehenden Welle 25 dreht. Das Ventilatorrad 31, also das Leistungsaufnahmeteil des Ventilators 10, dreht sich zusammen mit dem Läufer 26, so daß dessen Flügel 32 Luft durch den im Rahmen 11 gebildeten Durchlaß 15 befördern. Die Richtung der Luftbewegung ist abhängig von der Anstellung der Flügel 32 und verläuft beispielsweise entsprechend dem Pfeil A₅ irodurch am Läufer 26 ein entgegengesetzter Schub auftritt«, Je nach seiner Unwucht oder der Exzentrizität der Flügel 32 treten am Ventilatorrad 31 auch Taumelbewegungen oder Spiel auf.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung enthält das vordere oder äußere Lager 37 ein starr in der in der Bohrung 29 des Läufers sitzenden Buchse 36 befestigtes Läufer-Lagerteil 4-1* Dieses ist "beispielsweise aus einem harten, verschleißfesten Plastikwerkstöl." mit einem darin einverleibten Schmierstoff, etwa dem unter der Handelsbezeichnung "Holygliss" bekannten, oder auch aus einem Metall mit einem Überzug aus Plastikwerkstoff gefertigt. Das Lagerteil 41 kann im Preßsitz in die Buchse 36 eingesetzt sein oder mit einer Klebverbindung 42 etwa aus einem Epoxidharz^ eber darin befestigt werden. Es hat eine auswärts gekehrte Lagerfläche 4-3 in Form einer regelmäßigen, durch Rotation einer geneigten Linie um die Achse 16 erzeugten Fläche. In der gezeigten Ausführung ist die Lagerfläche 43

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eine mit der Achse 16 des Ventilators koaxiale Kegelflache. Das Lagerteil 41 ist von einer axialen Bohrung durchsetzt, welche einen größeren Durchmesser hat, als die Welle 25 und diese daher frei umgibt.

Das Lager 37 enthält ferner ein Ständer-Lagerteil 45, welches am freien Ende der Welle 25 befestigt ist. Es ist vorzugsweise aus gehärtetem Stahl gefertigt und im Preßsitz oder sonstwie nicht drehbar auf dem Ende der Welle 25 befestigt. Das Lagerteil 45 hat eine kegelige Lagerfläche 46, welche eine der Lagerfläche 43 des Lagerteils 41 komplementäre Form hat und an dieser in Anlage ist.

Das andere Lager 38 der Lageranordnung 35 weist ein zweites Läufer-Lagerteil 51 auf, welches in seiner Form dem Lagerteil 41 entspricht und eine auswärts gekehrte Lagerfläche 53 hat.

Das zweite Läufer-Lagerteil 51 kann wie das Lagerteil 41 im Preßsitz in die Buchse 36 eingesetht oder ,durch eine Klebverbindung 52, etwa mittels eines Epoxidharzklebers od. dergl. darin befestigt sein. Die ebenfalls kegelige Lagerfläche 53 des Läufer-Eagerteils 51 ist aus einem herten, verschleißfesten und mit einem Schmierstoff versetzten Plastikwerkstoff gefertigt oder in anderer Weise zur Erzielung einer Selbstschmierwirkung behandelt. Wie das Lagerteil 41 hat auch das Lagerteil 51 eine axiale Bohrung 54· von wesentlich größerem Durchmesser als die Welle 25. Die beiden Laufer-Lagerteile 41 und 51 können gegebenenfalls auch unter Weglassung der Buchse 36 direkt in den Läuferblock 28 eingesetzt sein.

Das Lager 38 enthält ferner ein vorzugsweise aus gehärtetem Stahl geformtes Stander-Lagerteil 55 mit einer kegeligen Lagerfläche 56, welches eine der Lagerfläche 53 des Lagerteils 51 komplementäre Form hat und an dieser in Anlage ist. Im Gegensatz zum Ständer-Lagerteil 45 ist das Lagerteil 55 jedoch nicht starr an der Welle 25 befestigt, sondern weist eine erweiterte Axialbohrung 57 auf, mit der es lose oder schwimmend auf der Welle 25 geführt ist.

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Die Lageranordnung 35 enthält ferner eine federnde Belastungseinrichtung, welche das schwimmende Lagerteil 55 in axialer .Richtung auf das Läufer-Lagerteil 51 zu "belastet, um die ₍ Lagerflächen 53 und 56 sowie die Lagerfläche 43 und 46 dauernd in gegenseitiger Anlage zu halten. In der in S¹Ig. 3 gezeigte Ausführungsform ist die Belastungseinrichtung durch ein becherförmiges Teil 61 vorzugsweise aus Silikongummi oder einem anderen Elastomer, welches seine elastischen Eigenschaften auch bei beträchtlichen Änderungen der Temperatur, der Feuchtigkeit und anderer Umgebungseinflüsse über längere Zeiträume beibehält, gebildet.

Das becherförmige Belastungsteil 61 ist mit einem geradwandigen Teilstück 62 auf einem Band 63 der Nabe 24 an der das Gehäuse 18 tragenden Halterung aufgesetzt. Das geradwandige Teilstück 62 stützt sich an einer Stufe 64 ab, welche die Bewegung des Belastungsteils 61 von der Lageranordnung 35 auswärts begrenzt. Das Teilstück 62 ist vorzugsweise nicht drehbar auf dem Rand 63 befestigt. Zu diesem Zweck kann eine stoffschlüssige Befestigung mittels eines Epoxidharzklebers oder eine andere Befestigungsart Verwendung finden» Die dauerhaften elastischen Eigenschaften des Belastungsteils 61 sind durch eine Einschnürung 65 daran, gewährleistet. Das äußere Ende des becherförmigen Belastungsteils 61 ist fest in eine Ausnehmung 66 an der Rückseite des schwimmenden Lagerteils 55 eingesetzt, so daß dieses im Betrieb des Ventilators gegen Verdrehen gesichert ist, und umschließt ferner die Welle 25 in satter Anlage» TJm das schwimmende Lagerteil 55 noch sicherer an einer Drehbewegung zu hindern, kann zwischen diesem ind dem Belastungsteil 61 eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen sein.

Im Betrieb des Ventialtors wirken die beiden fest in der Buchse 36 oder im Läuferblock 28 eingesetzten Läufer-Lagerteile 41 und 51 der Lageranordnung 35 wie ein einziges, einstückiges Lagerteil. Die gegenseitige Anlage der beiden konischen Lagerflächenpaare 43, 46 und 53, 56 bewirkt eine genaue Ausrichtung der Buches 36, und damit des Läufers 26,

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in bezug auf die Achse 16 des Ventilators und die Welle 25. Bei eingeschaltetem Motor, also in Drehung befindlichem Läufer 26, sind die einzigen tragenden Flächen die vorerwähnten Flächenpaare 4-3, 46 und 53» 56 > welche durch die von dem elastischen Belastungsteil 61 auf das schwimmende Lagerteil 55 ausgeübte»Belastung in gegenseitiger Anlage gehalten sind.

Irgendwelche Wärmeausdehnungen an den (Teilen der Lageranordnung 35 werden durch das elastische Belastungsteil 61 wirksam ausgeglichen. Ebenso wird bei längerem Betrieb an den Lagerflächen auftretender Verschleiß durch die von dem Belastungsteil 61 ausgeübte axiale Kraft ausgeglichen. Ferner bewirkt das Belastungsteil 61 durch seine Einwirkung auf die Lageranordnung den Ausgleich von geringfügiger Unwucht am Ventilatorrad 31 oder am Läufer 26 selbst. Die Teile der Lageranordnung 35 sind also ständig in genauer gegenseitiger Ausrichtung gehalten, so daß örtlicher Verschleiß oder andere Erscheinungen, welche die Lebensdauer der Lageranordnung verkürzen oder das Laufgeräusch beim Betrieb des Ventilators verstärken könnten, auf ein Mindestmaß beschränkt sind. Die Lageranordnung 35 bietet somit den Vorteil einer langen Lebensdauer bei geringem Laufgeräusch auch ohne zusätzliche Schmierung. Da die von dem Teil 61 ausgeübte Belastung in der gleichen Richtung verläuft wie der vom Ventilatorrad auf den Läufer ausgeübte Schub, wird das Belastungsteil von diesem Arbeitsschub eher entlastet als zusätzlich belastet, was einer langen Lebensdauer des Belastungsteils zugute kommt.

Die Lageranordnung 35 enthält nur eine geringe Anzahl von Einzelteilen und ist daher zu wesentlich günstigeren Kosten herstellbar als bekannte Lageranordnungen. Die Gesamtabmessungen der Lageranordnung können sehr klein gehalten werden. Insbesondere läßt sich der Durchmesser der Lageranordnung wesentlich kleiner halten als der gleichwertiger Anordnungen mit Wälzlagern. Die Lageranordnung 35 hält den Läufer 26 ständig in bezug auf die Welle 25 und die Achse 16 zentriert. Darüber hinaus ist die Lageranordnung zwangsläufig selbstreinigend, da zwischen ihren Flächen kein Axialspiel auftritt.

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Für die Lageranordnung 35 finden vorzugsweise kegelige Lagerflächen 431 46 und 53» 56 Verwendung, da diese sich relativ leicht mit kleinen Toleranzen herstellen lassen. Bei der Verwendung von kegeligen Flächen muß der Kegelwinkel· so gewählt sein, daß sich die Lagerflachen der einzelnen Paare nicht ineinanderkeilen können. Dazu ist der Kegelwinkel a Vorzugsweise gleich dem oder kleiner als der Reibungswinkel der Lagerflächen. Der Tangens des Kegelwinkels a ist also vorzugsweise kleiner als der Hexbungskoeffizient zwischen den Lagerflächen. Je nach der Größe des· Ventilators liegt der Winkel a in einem Bereich zwischen 10 und 25°.

Die in Fig. 4 gezeigte zureite Ausführung einer Lageranordnung 135 ist in axialer Sichtung weserüich kurzer als die vorstehend beschriebene Anordnung 35· Sie enthält ein einstükkiges Läufer-Lagerteil 14-1 vorzugsweise aus einem harten,, verschleißfesten Plastikmaterial,welches fest in die Buchse 36 im Läufer 26 oder direkt in den Läuferblock 28 eingesetzt ist. Die Befestigung des Lagerteile 141 erfolgt etwa mittels einer Epoxidharz-Klebverbindung 142_s durch Preßsitz oder andere Be f e s t igungs e inri chtungen .

Das Läufer«Lagerteil 141 hat an seinen beiden Enden zwei auswärts gekehrte Lagerfläelies 1*5-3 und 153» Diese sind als regelmäßige Rotationsflächen, irors'agsweise als kegelige Flächenausgebildet,· deren Achsen isit der Ventilator achse 16 koaxial verlaufen. Die Lagerflachen 145 und 153 können mit Molybdändisulfid beschichtet oder sonstwie zur Erzielung von selbstschmierenden Eigenschaften "behandelt sein» Das -Läufer-Lagerteil 141 hat eine axiale Hittelbohrung 144, deren Durchmesser etwas größer ist als der der freitragenden Welle 25»"so daß sich also das Lagerteil 141 und die Welle 25 nicht gegenseitig berühren.

Die Lageranordnung 135 weist ferner ein vorzugsweise aus gehärtetem Stahl gefertigtes festes Ständer-Lagerteil 145 auf, welches im Preßsitz auf das freie Ende der Welle 25 aufgesetzt oder somstwie fest darauf angebracht ist. Es hat

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eine konische Lagerfläche 146, an der sich die Lagerfläche des Läufer-Lagerteils 141 in Anlage befindet.

Zunächst dem Befestigungsende der Welle 25 ist ein schwimmendes Lagerteil 155 angeordnet. Dieses ist vorzugsweise aus gehärtetem Stahl gefertigt und hat eine kegelige Lagerfläche 156 für die Anlage an der Lagerfläche 153 des Läufer-Lagerteils 141. Eine das schwimmende Lagerteil 155 durchsetzende Axialbohrung 157 hat einen etwas größeren Durchmesser als die Welle 25 und enthält zweckmäßig eine Rundringdichtung 158, welche das Ansammeln von Staub und anderen Verunreinigungen im Inneren der Lageranordnung verhindert und dazu beiträgt, das Lagerteil 155 auf der Welle 25 zentriert zu halten.

Eine zwischen der Wabe 24 der feststehenden Halterung und dem schwimmenden Lagerteil 155 angeordnete Belastungseinrichtung belastet das Lagerteil 155 in Axialrichtung von der Halterung 18 weg und hält damit die beiden Lagerflächenpaare 143, 146 und 153, 166 in fester und dauernder Anlage. Die Belastungseinrichtung weist eine auf dem Band 63 der Nabe an der feststehenden Halterung 18 befestigte Schraubenfeder 161 auf, welche sich mit einem Ende an der Stufe 64 der Nabe 24 abstützt. Das andere Ende der Feder 161 ist stramm in eine Ausnehnung 162 in der nach außen gekehrten Fläche des schwimmenden Ständer-Lagerteils 155 eingesetzt. Die Feder 161 kann im Preßsitz im Lagerteil 155 eingesetzt oder mittels anderer ineinandergreifender Ausbildungen darin befestigt sein, so daß die Feder 161 sowie das Lagerteil an einer Drehbewegung gegenüber der Nabe 24 oder der Welle gehindert sind.

Die in Fig. 4 gezeigte Lageranordnung 135 weist somit im wesentlichen die gleichen Betriebseigenschaften und die sich daraus ergebenden Vorteile auf, wie sie vorstehend anhand der Lageranordnung 35 dargelegt sind. Wegen der Verwendung eines kürzeren Läufer-Lagerteils 141 läßt sich die Lageranordnung 135 ohne nennenswerte Beeinträchtigung ihrer baulichen und betriebliche Vorteile in axialer Richtung noch mehr verkürzen.

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Von einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung 235 ist in Fig. 5 nur das rechtsseitige oder innere Ende dargestellt. Die Lageranordnung enthält eine im Läufer sitzende Buchse 36, ein Läufer-Lagerteil 251» ein schwimmendes Ständer-Lagerteil 255 und ein becherförmiges elastisches Belastungsteil 261. In der Lageranordnung 235 hat das Läufer-Lagerteil 251 eine Lagerfläche 253 in Form eines Kugelsegments, bildet also wiederum eine durch Rotation einer geneigten, in diesem lalle kreisbogenförmigen Linie um die Ventilatorachse 16 herum erzeugte regelmäßige Rotationsfläche. Die damit zusammenwirkende Lagerfläche des Ständer-Lagerteils 255 weist eine komplementäre kugelige Form auf. Im übrigen ist die in Mg. 5 gezeigte Lageranordnung 235 gleich der in Fig. 3 dargestellten und weist somit die baulichen und betrieblichen Vorteile der vorstehend beschriebenen Ausführungen auf.

In den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Anstellrichtung der Ventilatorflügel auf die Drehrichtung des Läufers und die Anordnung des schwimmenden Ständer-Lagerteils derart abgestimmt, daß der bei der Luftförderung im Betrieb auf den Läufer ausgeübte Schub nur vom äußeren Lager 37 aufgenommen wird. Das von der elastischen Belastungseinrichtung belastete schwimmende Lagerteil braucht lediglich etwa durch ungleichmäßige Luftdruckverteilung an den Ventilatorflügeln auftretende Ungleichmäßigkeiten des Drehmoments oder Schubs aufzunehmen. Diese Beziehung vermindert die Kraft, welche die mit dem schwimmenden Lagerteil zusammenwirkende Belastungseinrichtung aufbringen muß, um die beiden Lagerflächen des betreffenden Lagers wirksam in Anlage zu halten. Bei Verwendung eines Ventilatorrades mit entgegengesetzter Förderrichtung oder bei Umkehrung der Drehrichtung, also bei der Ausübung von Schub in umgekehrter Richtung ist die Anordnung des schwimmenden Ständer-Lagerteils und seiner Belastungseinrichtung sinngemäß zu ändern.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Läufer des Ventilatormotors jeweils in der Mittelöffnung

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des Ständers angeordnet. Biese Anordnung läßt sich bekanntlich auch umkehren, was häufig auch getan wird. Die erfindungsgemäße Lägeranordnung läßt sich mit gleichen Vorteilen auch bei einem solchen umgekehrten Motoraufbau verwenden, um bei allen Laufgeschwindigkeiten des Ventilators und den sich daraus ergebenden Schubstärken eine satte Anlage der Lager aufrechtzuerhalten und die anhand der Ausführungsbeispiele erläuterten Störungen auszugleichen.

ORKiINAL INSPECTED 309820/0642

Claims

Patentansprüche;

Lageranordnung zum Lagern eines Läufers auf einer feststehenden Welle, zur Verwendung in einem Ventilator oder einem ähnlichen Gerät mit einer feststehenden Halterung, einem konzentrisch mit einer gegebenen Achse an der Halterung sitzenden Ständer, einer koaxial mit dem Ständer in der Halterung befestigten Welle, einem koaxial mit dem Ständer angeordneten, diesen umgebenden oder von diesem umgebenen Läufer mit einer die Welle umschließenden Mittelbohrung und mit einem mit dem Läufer verbundenen, einen Axialschub darauf ausübenden Leistungsaufnahmeteil, gekennzeichnet durch wenigstens ein fest in die Bohrung (29) des Läufers (26) eingesetztes Lagerteil (41, 51 bzw. 141 bzw. 251) mit einer von der Welle (25) durchsetzten Axialbohrung (44, 54 bzw, 144 bzw. 254), deren Durchmesser größer ist als der der Welle, und zwei in entgegengesetzte Richtung weisenden Lagerflächen (43, 55 bzw. 14$, 153 bzw. 253) jeweils in Form einer regelmäßigen, durch Rotation einer geneigten Linie um die gegebene Achse (16) erzeugten Hache, durch ein an einem Ende der Welle befestigtes festes Ständer-Lagerteil (45 bzw. 145) mit einer in Anlage an einer der Läufer-Lagerflächen befindlichen Lagerfläche (46 bzw. 146), durch ein schwimmendes Ständer-Lagerteil (55 bzw. 155 bzw«, 255) mit einer Axialbohrung von größerem Durchmesser, als die Welle hat, und einer in Anlage an der anderen Läufer-Lagerfläche befindlichen Lagerfläche, wobei die Lagerflächen der Ständer-Lagerteile jeweils eine der der damit zusammenwirkenden Läufer-Lagerfläche komplementäre Form haben und jeweils wenigstens eine Lagerfläche der zusammenwirkenden Lagerflächenpaare eine selbstschmierende Oberfläche hat, und durch eine sich zwischen der Halterung (18, 24) und dem schwimmenden Ständer-Lagerteil erstreckende federelastisehe Belastungseinrichtung (61, 161, 261) zum Belasten des schwimmenden Ständer-Lagerteils in einer der Schubrichtung des L'eistungsaufnahmeteils (31) entsprechenden Axialrichtung in Anlage an der ilim auge ordnet en Läafer-Lagerfläche und damit zum Aufrechterhalten der Anlage "beider Ständer-Lagerflachen

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an den Läufer-Lagerflächen, so daß der Läufer und der Ständer (28) unabhängig von Änderungen und Schwankungen des" Axialschubs, Verschleiß der Lagerflächen und Warmeausdehnung der Teile in konzentrischer Ausrichtung gehalten sind, wobei ferner vorgesehen ist, daß die Belastungseinrichtung an der Halterung und an dem schwimmenden Ständer-Laprerteil befestigt und letzteres dadurch gegen Verdrehen gesichert ist.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lagerflächen Kegelflächen sind, deren Kegelachse mit der gegebenen Achse (16) zusammenfällt.
3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tangens des Kegelwinkels der Lagerflächen kleiner ist als der Reibungskoeffizient zwischen den Flächen.
4. Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungseinrichtung ein becherförmiges, federndes Belastungsteil (61 bzw. 261) aus einem Elastomer-Werkstoff aufweist, welches mit seinem offenen Ende (62 bzw. 262) an der feststehenden Halterung (18, 24, 63) befestigt ist, in seinem Boden (66) eine die Welle (25) umschließende öffnung hat und mit seinem Boden am schwimmenden Ständer-Lagerteil (55 bzw. 255) befestigt ist.
5. Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch „g e k e η η zeichnet, daß das federnde Belastungsteil (61 bzw. 261) zwischen seinem offenen Ende und seinem Boden eine Einschnürung (65 bzw. 265) aufweist.
6. Lageranordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Blastungsteil (61 bzw. 261) ans Silikongummi geformt ist.

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7. Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche

1 "bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die federelastische Belastungseinrichtung eine koaxial mit der Welle (25) angeordnete Schraubenfeder (161) aufweist, welche mit
einem Ende an der feststehenden Halterung (18, 24-, 162) und mit dem anderen Ende an dem schwimmenden Ständer-Lagerteil (155) "befestigt ist.
8. Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastische Belastungseinrichtung ferner eine in die Axialbohrung (157) des schwimmenden Ständer-Lagerteils (155) eingesetzte, zwischen diesem und
der Welle (25) verlaufende Eundringdichtung (158) aufweist.

309820/0642