DE2408263C3 - Einrichtung zum thermischen Entkoppeln - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum thermisehen Entkoppeln zweier Maschinenelemente.

Beispielsweise bei nachgefiihrten Solargeneratoren für Satelliten ist es notwendig, den Drehmechanismus thermisch zu entkoppeln, damit Wärme von einem Bauteil nicht auf &'■' andere übertragen wird.

Es wurde bereits der Wärmeübergang an einer zwischen zwei Flachen befindlichen Wälzlagerkugel im Hochvakuum untersucht. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift »Vakuumtechnik« September 1973, Heft 6, S. 169 bis 177 veröffentlicht. Ähnliche Untersuchungen « sind aus dem »Journal of Spacecraft and Rockeis«, Vol. 4. Januar 1967, S. 119 bis 122 bekannt. Die Untersuchungen waren notwendig, da in Satelliten einige Geräte auf nahezu konstanter Temperatur gehalten werden müssen und Temperalurschwankungen von wenigen Warmegraden bereits einen Ausfall verursachen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum thermischen Entkoppeln zweier benachbarter, vorzugsweise nicht rotierender Maschinenelemente zu schaffen, die eine gute Zentrierung der Maschinenelemenie zueinander sicherstellt, nicht störanfällig, gewichtsparend und einfach im Aufbau ist.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Maschinenelementen ein serienmäßiges Wälzlager angeordnet ist. Es wird im Bedarfsfall durch mechanische Bearbeitung seiner Ringe oder Scheiben auf die für den Anwendungsfall notwendigen Maße gebracht.

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 stillstehen. In vorliegendem Fall wird nun nicht die Drehfunktion des Wälzlagers ausgenutzt, sondern die Eigenschaft, daß bei Erwärmung eines Rings oder einer Scheibe über die Wälzkörper nur ein Bruchteil der Wärmemenge zum anderen Ring oder zu der anderen Seite 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 Wärme entsteht.

Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß ferner, wenn die Anzahl der Wälzkörper im Wälzlager gegenüber serienmäßigen Wälzlagern vermindert wird. Die Wälzkörper stellen Wärmebrücken dar, und es brauchen deshalb nur so viele Wälzkörper angeordnet zu werden, wie zur Erhaltung der mechanischen Festigkeit der Verbindung hotwendig sind. Da im vorliegenden Fall die Kraftverteilung über den. Umfang der Ringe und Scheiben gleichmäßig anzusetzen ist, ergeben sich geringere Wälzkörperzahlen gegenüber der herkömmlichen Verwendungsweise von Wälzlagern, bei der Punkt- oder Umfangslasten übertragen werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Er^cindung sind die thermisch zu entkoppelnden Maschinenelemente als Flansche ausgebildet, zwischen denen sich ein Wälzlager befindet, wobei die Flansche mittels in isolierenden Hülsen angeordneter Schrauben miteinander verbunden sind. Eine reine Flanschverbindung würde zu hohem Wärmeübergang führen und keine !hermische Entkopplung zwischen den beiden Flanschen sicherstellen. Die denkbare Anordnung einer Isolierschicht zwischen den beiden Flanschen, die beispielsweise aus Kunststoffmaterial bestehen könnte, würde dazu führen, daß beide Maschinenelemente wegen der Elastizität des Kunststoffs nicht mehr genau fluchten und daß nur geringe Kräfte übertragen werden können. Die Kombination der in isolierenden Hülsen gelagerten Schraubverbindung, 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 übertragen werden können.

Die 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 miteinander verbunden. Mehrere Verbindungsschrauben ΐΟ 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, Wälzkörpern 18 und einem Käfig 20 besteht. Da die Wälzkörper 18 gegenüber den Laufbahnen der Scheiben 14, 16 nur Linienberührung aufweisen, werden nur geringe Wärmemengen vom Ausleger 4 über Flansch 8, Scheibe 16, Wälzkörper 18 auf Scheibe 14, Flansch 6 und Schaft 2 übertragen.

Damit die Schraubverbindung nicht als Wärmebrücke dient, sind die Schraube 10 und Mutter 22 gegenüber den Flanschen 6 und 8 mittels isolierender Hülsen 24, 26 angeordnet. Anstatt der Schrauben 10 können auch nichtgezeigte Klammern /ur 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, den Schaft 2 gegenüber dem Ausleger 4 zu zentrieren. Die Schraubverbindung 10 sorgt dafür, daß die beiden Flansche 6, 8 miteinander mechanisch verbunden sind, während das Wälzlager 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 Wälzlagers 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 serienmäßige Wälzlager verwendet werden. Je nach dem Einsatz können radial- oder axialwirkende Kugellager, Rollenlager, Nadellager, Kegelrollenlager od. dgl. verwendet werden.

Die thermische Entkopplung kann bei Prehmechanismen und zur thermischen Isolierung großer Antennen von Satelliten sowie auch in der Kältetechnik, Heizungsund Liiftungstechnik u. dgl, eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1 Einrichtung zum thermischen Entkoppeln zweier Maschinenelemente, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Maschinenelementen (2, 4) ein serienmlßiges Wälzlager (12) angeordnet ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspiruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Wälzkörper (18) des Wälzlagers gegenüber serienmäßigen Wälzlagern vermindert ist.
3. 3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenelemente (2, 4) Flansche (6, 8) aufweisen, zwischen denen sich ein Wälzlager (12) befindet, und daß die Flansche (6, 8) mittels in isolierenden Hülsen (24,26) angeordneten Schraubverbindungen (10, 22) miteinander verbunden sind.

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