DE2408263A1

DE2408263A1 - Thermische entkopplung

Info

Publication number: DE2408263A1
Application number: DE19742408263
Authority: DE
Inventors: Joerg-Peter Genzel; Horst Wohnhaas
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier System GmbH
Priority date: 1974-02-21
Filing date: 1974-02-21
Publication date: 1975-09-04
Also published as: DE2408263C3; DE2408263B2

Description

Thermische Entkopplung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum thermischen Entkoppeln zweier Maschinenelemente.
Beispielsweise bei nachgefuhrten Solorgenerotoren für Satelliten ist es notwendig, den Drehmechanismus thermisch zu entkoppeln, damit Warme von einem Bauteil nicht auf das andere Ubertragen wird.
Es wurde bereits der Wärmeübergang an einer zwischen zwei Flächen befindlichen Wälzlagerkugel im Hochvakuum untersucht. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift Vakuumtechnik' September 1973, Heft 6, Seiten 169 bis 177 veröffentlicht. Ähnliche Untersuchungen sind aus de. Journal of Spocecraft and Rockets", Vol. 4. Januar 1967, Seiten 119 bis 122 bekannt. Die Untersuchungen waren notwendig, da in Satelliten einige Gerste auf nahezu konstanter Temperatur gehalten werden müssen und Temperaturschwankungen von wenigen Wdrmegraden bereits einen Ausfall verursachen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum thermischen Entkoppeln zweier benachbarter, nicht rotierender Maschinenelemente zu schaffen, die eine gute Zentrierung der Maschinenelemente zueinander sicherstellt, nicht störanfällig, gewichtspcrend und einfach im Aufbau ist.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgeiöß dadurch gelöst, daß sich zwischen den thermisch zu entkoppelnden Maschineneleaenten mindestens ein Wtilzlager befindet. Vorzugsweise wird ein serienmäßig hergestelltes Wälzlager verwendet, das im Bedarfsfall durch mechanische Bearbeitung seiner Ringe oder Scheiben auf die für den Anwendungsfall notwendigen Maße gebracht wird.
Normalerweise werden Wälzlager verwendet, um rotierende und ortsfeste Teile miteinander mechanisch zu verbinden. Ein Wälzlagerring oder eine Scheibe sowie die Wälzkörper laufen dabei um, während der andere Ring oder eine Scheibe still stehen. In vorliegendem Fall wird nun nicht die Dreh funktion des Wälzlagers ausgenutzt, sondern die Eigenschaft, daß bei Erwärmung eines Rings oder einer Scheibe über die halzkbrper nur ein Bruchteil der Wdriemenge zum anderen Ring oder zu der anderen Scheibe fließen kann. Hierdurch wirkt das Wälzlager isolierend. Vorzugsweise findet zwischen den Ringen oder Scheiben keine Relativbewegung statt und die Wälzkörper laufen nicht um, damit im Wälzlager selbst durch Gleit- und Rollreibung keine Warme entsteht.
Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß ferner, wenn die Anzahl der Wälzkörper im Wälzlager gegenüber serienmaßigen Wälzlagern vermindert wird. Die Walzkörper stellen Rurmebrucken dar und es brauchen deshalb nur so viele Wälzkörper angeordnet zu werden, wie zur Erhaltung der mechanischen Festigkeit der Verbindung notwendig sind. Da im vorliegenden Fall die Kraftverteilung ueber den Umfang der Ringe und Scheiben gleichmäßig anzusetzen ist, ergeben sich geringere Wälzkörperzahlen gegenüber der herkömmlichen Verwendungsweise von Wälzlagern bei der Punkt- oder Umfangslasten Ubertragen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung sind die thermisch zu entkoppelnden Moschinenelemente als Flansche ausgebildet, zwischen denen sich ein Wälzlager befindet, wobei die Flansche mittels in isolierenden Hülsen angeordneten Schrauben xiteinonder verbunde sind. Eine reine Flanschverbindung wurde zu hohe. Wärmeuübergang fuhren und keine thermische Entkopplung zwischen den beiden Flanschen sicherstellen. Die denkbare Anordnung einer Isolierschicht zwischen den beiden Flanschen, die beispielsweise aus Kunststoffmaterial bestehen könnte, wUrde dazu führen, daß beide Maschinenelemente wegen der Elastizitöt des Kunststoffs nicht mehr genau fluchten und daß nur geringe Kräfte übertragen werden können. Die Kombination der in isolierenden Hülsen gelagerten Schroubverbindung, bei der ein starres Wälzlager als isolierendes Maschinenelement angeordnet ist, bringt den Vorteil, daß die beiden thermisch zu entkoppelnden Bauteile miteinander fluchten und daß große Kräfte Ubertragen werden können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der einzigen Figur, die nachfolgend beschrieben ist.
Die einzige Figur zeigt einen axialen Schnitt durch eine Einrichtung zum thermischen Entkoppeln eines Schaftes 2 und eines Auslegers 4.
Jeder der beiden Teile weist einen Flansch 6, 8 auf. Die beiden Flansche 6, 8 sind mittels Verbindungsschrauben 10 iteinonder verbunden. Mehrere Verbindungsschrauben 10 sind über den Umfang verteilt angeordnet, dies ist in der Figur nicht gezeigt. Die thermische Trennung der beiden Flanschteile 6, 8 erfolgt über ein Wälzlager 12, das im vorliegenden Fall aus zwei Scheiben 14, 16, Wälzkörpcrn 18 und einem Käfig 20 besteht. Da die Waikörper 18 gegenuber den Laufbahnen der Scheiben 14, 16 nur Linienberuhrung aufweisen, werden nur geringe Warmemengen vom Ausleger 4 uber Flansch 8, Scheibe 16, hUlzkUrper 18 auf Scheibe 14, Flansch 6 und Schaft 2 ubertrogen.
Damit die Schraubverbindung nicht als Wiirmebrucke dient, sind die Schraube 10 und Mutter 22 gegenüber den Flanschen 6 und 8 mittels isolierender HUlsen 24, 26 angeordnet. Anstatt der Schrauben 10 können auch nichtgezeigte Klammern zur Verbindung der Flansche 6, 8 verwendet werden.
Wie aus der Figur deutlich hervorgeht, befinden sich in den Flanschen 6, 8 Schultern 28, 30, die dazu dienen, Schaft 2 gegenüber Ausleger 4 zu zentrieren. Die Schraubverbindung 10 sorgt dafUr, daß die beiden Flansche 6, 8 miteinander mechanisch verbunden sind, während das Wcilzlager 12 beide Flansche 6, 8 auf Distanz hält und eine thermische Entkopplung sicherstellt.
In gleicher Weise kann auch ein auf dem Mantel des Außenrings eines Wälzlogers befestigtes Maschinenelement gegenüber einem in der Bohrung des Innenrings befestigten Maschinenelement, z. B. einer Welle, thermisch getrennt werden. Dies ist in der Figur nicht gezeigt.
Zum thermischen Entkoppeln können serienmdßige Wälzlager verwendet werden. Je noch dem Einsatz können rodial- oder axialwirkende Kugellager, Rollenloger, Nadellager, Kegelrollenlager oder dergl. verwendet werden.
Die thermische Entkopplung kann bei Drehmechonismen und zur thermischen Isolierung großer Antennen von Satelliten sowie auch in der Költetechnik, Heizungs- und Luftungstechnilc und dergl. eingesetzt werden.

Claims

Patentanspruche:

1. Einrichtung zum thermischen Entkoppeln zweier Maschinenelemente, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Moschinenelementen (2, 4) ein serienmäßiges Walzloger (12) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Wtilzkörper (18) des Wälzlagers gegenüber serienmdßigen WSlzlagern vermindert ist.

3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenelemente (2, 4) Flonsche (6, 8) aufweisen, zwischen denen sich ein W6lzloger (12) befindet, und daß die Flansche (6, 8) mittels in isolierenden HUlsei (24, 26) angeordneten Schraubverbindungen (10, 22) miteinander verbunden sind.

L e e r s e i t e