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Die Erfindung bezieht sich auf ein aus der DE-OS 25 33 804
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bekanntes Lager, enthaltend eine Gleitlagerbuchse, mittels welcher
ein Rotor radial gelagert ist. Bei dem bekannten Lager dient die Stirnfläche der
aus porösem Material, insbesondere Sintermaterial bestehenden Lagerbuchse zur axialen
Lagerung des Rotors, wobei sich an diese axiale Lagerung ein zur Drehachse koaxialer
Ringspalt als Staustelle für das austretende Schmiermittel anschließt. Hierbei wird
das bei hohen Drehzahlen durch Zentrifugalkraft aus der axialen Lagerung herausgeschleuderte
Schmiermittel an der zylindrischen Innenfläche des Ringspaltes umgelenkt und gelangt
mit verminderter Strömungsgeschwindigkeit durch den koaxlalen Ringspalt nach außen.
Die Erfahr1nf3en mit dem bekannten Lager haben gezeigt, daß im Bereich der Kanten
bzw. den Enden der Gleitlagerbuchse Beschädigungen der Gleitlagerbuchse und des
Rotorschaftes auftreten und die Lebensdauer der Lagerung den Anforderungen nicht
entspricht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile
zu vermeiden und mit einem geringen Aufwand ein Lager zu schaffen, welches eine
große Funktionsfähigkeit und Lebensdauer aufweist und eine ausreichende Schmiermittelversorgung
gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs
2 angegebenen Merkmale gelöst.
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Das erfindungsgemäße Lager zeichnet sich durch einen einfachen, kostengünstigen
Aufbau und vor allem durch eine zuverlässige Schmiermittelversorgung im Bereich
der Enden der Gleitlagerbuchse aus. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß
durch geeignete Anordnung und Ausbildung des Ringspaltes an den Enden oder Kanten
des Radialgleitlagers immer ausreichend Schmiermittel vorhanden ist.
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Es sei hervorgehoben, daß die bekannten Ringspalte oder auch Labyrinthdichtungen
lediglich als passive Dichtungen oder Drosselstellen die Strömungsgeschwindigkeit
des aus dem Lagerspalt austretenden Schmiermittels vermindern. Durch die Erfindung
wird hingegen in unmittelbarer Nähe der Kanten der Gleitlagerbuchse Schmiermittel
gespeichert und wieder in die Gleitlagerbuchse und den Lagerspalt zurückgefördert.
Hierdurch wird erreicht, daß gerade während der Anlaufphase des Rotors an den Kanten
der aus porösem Material hergestellten Gleitlagerbuchse ausreichende Mengen von
Schmiermittel vorhanden sind und ein Trockenlaufen nicht eintritt.
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Zumindest ein Teil des aus dem Lagerspalt austretenden Schmiermittels
wird auf kürzestem Wege über die Stirnfläche der Gleitlagerbuchse wieder aufgenommen
und steht dann zur Schmierung im Lager spalt des Radiallagers zur Verfügung. In
einer vorteilhaften und leicht herstellbaren Ausbildung ist die Innenfläche der
Scheibe zur Gleitlagerbuchse hin konisch ausgebildet oder mit einer Fase versehen,
und zwar derart, daß das austretende Schmiermittel dort "reflektiert" wird und an
die Stirnfläche der Gleitlagerhuchse geschleudert wird.
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Derartige Scheiben lassen sich leicht mit großer Präzision fertigen
und in das Lagergehäuse montieren, wobei sowohl der öffnungswinkel dNes konischen
Bereichs der Innenfläche als auch der sich anschließende koaxiale Bereich entsprechend
vorgegeben werden können. Wird die Innenfläche der Scheibe oder der Rotor schaft
in diesem Bereich entsprechend der Rotordrehrichtung mit Gewinde versehen, so wird
die Rückförderung von Schmiermittel erhöht. In einer bevorzugten Weiterbildung ist
ein von dem Ring spalt ausgehender Rückflußkanal mit Axialnuten im Lagerhäuse vorgesehen,
durch welche das austretende Schmiermittel in den Schmiermittelspeicher bzw. zur
Gleitlagerbuchse gelangen kann. Hierbei ist zwischen Rotorrückseite und einem
zylindrischen
Teil des Lagergehäuses ein Ring spalt vorgesehen, um eine berührungsfreie Abdichtung
zu erhalten.
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Das -genannte Teil greift in eine Ringnut des Rotors ein und enthält
auf der Außenfläche einen weichmagnetischen Ring, welcher mit einem koaxialen Permanentmagnetring
des Rotors das Axiallager bildet. Auf diese Weise wird es möglich, das radiale Gleitlager
zusammen mit den Scheiben in der oben genannten Weise unabhängig von den Anforderungen
eines Axiallagers auszubilden und Radiallager bzw.
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Axiallager optimal zu dimensionieren. In bekannter Weise kann auch
eine schwimmende Lagerung des Lagergehäuses mittels Ringen aus elastischem Material
in einem Stator erfolgen, so daß die Belastullgen des radialen Gleitlagers erheblich
reduziert werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Ein Rotor 1, welcher als Spinnrotor einer
Offenend-Spinnmaschine ausgebildet ist, ist mittels eines Rotorschaftes 2 in einer
Gleitlagerbuchse 3 radial gelagert. Die Gleitlagerbuchse ist in einem aus Teilen
4, 5 und 6 gebildeten Lagergehäuse angeordnet, in welchem ein Schmiermittelspeicher
7 vorgesehen ist. Der hier nicht weiter dargestellte Schmiermittelspeicher 7 enthält
mit Schmiermittel getränktes Filz-oder Dochtmaterial. Das Lagerhäuse 4, 5, 6 ist
mittels O-Ringen 8 aus elastischem Material schwimmend in einem topfförmig ausgebildeten
Stator 9 gelagert. Auf der Außenseite des Stators 9 ist eine Antriebswicklung 10
angeordnet, welcher auf einem zylindrischen Rotoransatz 11 Dauermagnete 12 zugeordnet
sind, so daß ein elektrischer Antriebsmotor für den Rotor 1 geschaffen ist.
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Im Lagergehäuse 4, 5, 6 sind in axialer Richtung direkt neben der
Gleitlagerbuchse 3 zwei ringförmige Scheiben 14, 15 angeordnet und mittels Umbördelung
befestigt. Zwischen der Innenfläche jeder Scheibe 14, 15 und dem Rotorschaft 2 befindet
sich
ein enger Ringspalt 16, 17 mit einer Fase bzw.
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einer konischen Erweiterung 18, 19 zur Gleitlagerbuchse 3.
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Das aus dem Lager spalt des Radialgleitlagers an den Enden der Gleitlagerbuchse
austretende Schmiermittel wird zumindest teilweise an die konische Wandung der genannten
Erweiterung 18 oder 19 geschleudert und gelangt von dort unmittelbar zurück an die
Stirnfläche der Gleitlagerbuchse.
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Die aus Sintermaterial bestehende Gleitlagerbuchse 3 nimmt das Schmiermittel
auf, welches somit wieder in den Lagerspalt fließen kann. Es wird hierdurch eine
direkte Rückförderung eines Teils des Schmiermittels erreicht, so daß ein Abreißen
des Schmiermittelfilms im Bereich der Kanten der Zleitlagerbucse 3 vermieden wird.
in den Erweiterungen 18, 19 bleibt aber auch Schmiermittel gespeichert, so daß beim
Anlaufen des Rotors 1 in dem genannten Bereich sofort Schmiermittel zur Verfügung
steht. Die engen Ringspalte 16, 17 verhindern ein übermäßiges Abströmen von Schmiermittel.
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In einer alternativen Ausbildung, welche der Einfachheit halber im
unteren Teil der Zeichnung dargestellt ist, sind die Innenflächen der Scheiben 14,
15 mit Gewinde 20, 21 versehen. Für eine in Blickrichtung auf den Rotor 1 vorgesehene
Drehrichtung im Uhrzeigersinn weist die Scheibe 14 ein Rechtsgewinde 2o und die
Scheibe 15 ein Linksgewinde 21 auf. Hierbei wird die genannte Erweiterung durch
den letzten Gewindegang selbst oder durch eine Fase an den Scheiben 14, 15 gebildet.
Alternativ ist der Rotorschaft 2 mit entsprechendem Gewinde 22 versehen. Für das
aus dem Ringspalt 16 austretende Schmiermittel ist ein Rückflußkanal 23 mit mehreren
über den Umfang verteilten Axialnuten 24 zum Schmiermittelspeicher 7 vorgesehen.
Die Axialnuten 24 sind mit Docht- oder Filzmaterial 13 ausgefüllt, welches auch
in den anschließenden Schmiermittelspeicher 7 hineinragt. Das genannte Material
13 erstreckt sich teilweise in den ringförmigen Rückflußkanal 23 und ist dort in
Form eines Ringes angeordnet. Der Rückflußkanal 23 wird in Höhe der Scheibe 14
durch
eine ringförmige Vertiefung 25 in der Rotorrückseite begrenzt, wobei radial außen
liegend eine konische Fläche 26 vorgesehen ist. Somit wird das Schmiermittel durch
den sich drehenden Rotor in Richtung auf die Axialnuten 24 geschleudert. Der Rückflußkanal
wird ferner durch eine konische Fläche 27 des Lagergehäuseteils 6 begrenzt, so daß
das Schmiermittel ohne weiteres zu den Axialnuten bzw. dem Docht- oder Filzmaterial
13 gelangen kann. Zur Abdichtung ist zwischen dem zylindrischen Teil 6 und dem Rotor
ein axialer Ringspalt 28 vorgesehen. Die Innenfläche des Teiles 6 ist mit einem
Gewinde 29 versehen.
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Zur axialen Lagerung des-Rotors ist ein Magnetlager vorgesehen, welches
einen auf dem Rotor angeordneten axial magnetisierten Magnetring 30, sowie einen
mit dem Lagergehäuse verbundenen Weicheisenring 31 enthält. Das Gehäuseteil 6 ragt
in eine ringförmige Nut 32 auf der Rotorrückseite, so daß Magnetring 30 und Weicheisenring
31 in der gleichen Radialebene sich befinden. Zur Führung des Magnetfeldes sind
seitlich an dem Magnetring 30 dünne Polbleche 33 angeordnet. Der Weicheisenring
31 enthält an seiner Außenfläche weiterhin radial gerichtete Ansätze 34, so daß
eine sehr gute Bündelung des magnetischen Flusses und eine gute axiale Stabilisierung
des Rotors erreicht wird. Der Stator 9 weist ferner gegenüber der Rückseite des
Rotors 1 bzw. dem Rotoransatz 11 Teile, insbesondere Ringe 36, 37 aus Material mit
guten Gleiteigenschaften auf. Die Abstände zwischen den Oberflächen der Ringe 36,
37 und dem Rotor sind derart dimensioniert, daß bei entsprechend großen Auslenkungen
des Rotors 1 dieser die genannten Oberflächen berührt. Somit ist in einfacher Weise
eine Notlagerung für den schwimmend im Stator angeordneten Rotor 1 geschaffen. Wirkt
auf den Rotor eine die Haltekraft des Magnetlagers übersteigende Axialkraft oder
eine große Radialkraft auf den Rotor, so wird durch die Notlagerung eine Beschädigung
der gesamten Anordnung vermieden.
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Durch das Ausführungsbeispiel, bei welchem der Rotor als Spinnrotor
einer Offenend-Spinnmaschine ausgebildet ist, wird die Erfindung keinesfalls auf
derartige Maschinen beschränkt. Das erfindungsgemäße Lager ist vielmehr auch bei
anderen Maschinen - wie zum Beispiel Elektromotoren - anwendbar, bei welchen der
Rotorschaft mittels einer Gleitlagerbuchse radial gelagert ist.