EP4073395A1 - Bearing holder for receiving a bearing - Google Patents

Bearing holder for receiving a bearing

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Publication number
EP4073395A1
EP4073395A1 EP20820401.6A EP20820401A EP4073395A1 EP 4073395 A1 EP4073395 A1 EP 4073395A1 EP 20820401 A EP20820401 A EP 20820401A EP 4073395 A1 EP4073395 A1 EP 4073395A1
Authority
EP
European Patent Office
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bearing holder
section
bearing
spring
damper
Prior art date
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Pending
Application number
EP20820401.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johannes Lang
Adrian Zajac
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Efficient Energy GmbH
Original Assignee
Efficient Energy GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps

Definitions

  • Bearing holder for receiving a bearing
  • the present invention relates to a bearing holder for receiving a bearing which can accommodate a rotor of an electric motor, such an electric motor being used as a compressor motor in heat pumps which is operated with water as the working fluid.
  • Fig. 1 shows a bearing holder known from DE 102016 203411 A1.
  • the bearing holder is held on a motor housing by means of a spring arrangement (not shown).
  • the spring arrangement is designed to allow a tilting deflection of the bearing holder with respect to the motor housing at least around one, preferably two tilting axes, which are perpendicular to an axis of the motor shaft, while preferably a translational deflection in the direction of the motor shaft is difficult or avoided is.
  • the bearing section can thus give way to the tilting of the motor shaft due to the spring arrangement so that it can rotate on its axis of inertia. As a result, no permanent additional force is exerted on the bearings, since the entire bearing holder can be deflected
  • the bearing holder is not only coupled to the motor housing with a spring arrangement, but also with an additional damping arrangement. This ensures that vibrations of the bearing holder with respect to the motor housing, which are undesirable, that is to say which would, for example, result in a resonance increase, are suppressed or resonances are damped.
  • the damping system is particularly useful in the event of a shock to the motor in order to bring the motor shaft back to its axis of inertia relatively quickly.
  • the damping system has also proven particularly useful when starting up the engine when the engine shaft is driven through the rigid body resonances.
  • the bearing holder 10 of DE 102016203411 A1 has an outer section 20 and an inner section 30 as well as a spring arrangement 40.
  • the spring arrangement 40 also has two or more spring legs 50 evenly distributed over the circumference of a circle.
  • the damping system (not shown) is implemented by one or more elastic damping elements, such as for example O-rings, which, due to the Tilting deflection of the bearing holder with respect to a motor housing are continuously “rolled” so that the bearing holder can, as it were, emit energy due to a vibration via the work performed on the damping belt.
  • the spring arrangement 40 of the bearing holder 10 has two or more elongated springs 50, the spring struts each having a spring section which extends parallel to the axis of a motor shaft (not shown).
  • US Pat. No. 8,282,285 B2 discloses a bearing holder which has a structure extending in the circumferential direction in order to essentially transfer a radial bearing load to a housing when a radial deflection or deformation of the structure extending in the circumferential direction caused by the radial bearing load is within a predetermined limit lies.
  • the bearing holder comprises an inner section and an outer section.
  • a wave-shaped structure is arranged between the inner section and the outer section and transfers the bearing load to the housing.
  • the US 6,224,533 B1 discloses a support device for a centrifuge rotor which is provided between a frame element and a bearing holder and is arranged so that it absorbs relative movements between the centrifuge rotor and the frame element.
  • EP 2 800913 B1 discloses a turbo machine which, among other things, includes a bearing holder.
  • the bearing holder is secured to a housing at a first section, while a second section is radially movable with respect to the first section.
  • the second section is connected to a radial bearing and is configured to move axially to eliminate thrust loads on the radial bearing.
  • EP 1 890 041 B1 discloses an arrangement for mounting a shaft of a vacuum pump with a housing with a first bearing and a second bearing.
  • the first bearing generates forces in the direction of the shaft axis and has an axial rigidity.
  • the second bearing is designed as a roller bearing and is arranged in a bearing holder with axial and radial rigidity.
  • the bearing holder is designed such that a rigidity in the axial direction is greater than a rigidity in the radial direction, the axial rigidity of the bearing holder being greater than that of the first bearing.
  • DE 102016 212552 A1 discloses an electric compressor designed as an electric motor-operated impeller compressor for arrangement in a charging system of an internal combustion engine.
  • a compressor impeller and a rotor are arranged on a common rotor shaft and connected to the rotor shaft in a rotationally fixed manner.
  • the rotor shaft is only rotatably supported in an area between the compressor impeller and the rotor by means of a bearing arrangement around the rotor axis of rotation, the bearing arrangement being received in a bearing seat of a one-piece bearing seat housing part and at least one vibration-damping component being arranged between the bearing arrangement and the bearing seat.
  • WO 2018 181 186 A1 discloses a bearing assembly with a rotating shaft, a bearing which is mounted in a housing in such a way that it supports the rotating shaft with respect to a housing.
  • the bearing structure includes an inner race through which the rotary shaft is inserted and an outer race having an annular groove portion formed on an outer peripheral surface facing an inner wall surface of the housing.
  • the bearing assembly includes an O-ring that is disposed on the groove portion of the outer race of the bearing, protrudes outward in a radial direction with respect to the outer peripheral surface, and comes into contact with the inner wall surface of the housing.
  • a clearance is formed between the inner wall surface of the housing and the outer peripheral surface of the bearing. The clearance is larger than a radial displacement amount of the O-ring.
  • JP 2017 166553 A discloses a bearing device with a bearing, a bearing holder and an elastic element, the bearing having a horizontal axis and being provided for mounting a shaft extending in the horizontal direction.
  • the object of the present invention is to provide an improved bearing holder for an electric motor, an electric motor with such an improved bearing holder and an improved method for producing and operating a bearing holder.
  • This object is achieved by a bearing holder according to claim 1, an electric motor according to claim 26, a method for producing the bearing holder according to claim 28 or a method for operating the bearing holder according to claim 31.
  • the bearing holder includes an inner portion and an outer portion; wherein the inner section has a receiving contour for receiving a bearing and the outer section is designed to to be attached to a housing.
  • a transition area between the inner section and the outer section has a spring. The transition area lies at least partially in a plane perpendicular to an axial axis of the receiving contour and at least partially in a plane with at least part of the inner and outer sections.
  • the transition area has a damper and the damper is designed to dampen an oscillation of the inner section in order to reduce and, ideally, completely eliminate a transmission of the oscillation from the inner section to the outer section.
  • the spring provided in the transition area can comprise several spring elements, each spring element being to be regarded as a spring.
  • the springs are preferably arranged along a circumference in the transition area between the inner and the outer section.
  • the springs are preferably formed along a transition surface.
  • the springs are preferably flat. In particular, flat is to be understood here as meaning that the springs extend in a plane perpendicular to the axial axis of an inserted rotor. When the springs are vibrated, for example by moving the rotor, the springs vibrate in the plane perpendicular to the axial axis.
  • the transition area comprises a transition volume, and thus a plurality of transition planes, which extends from a lower surface of a cover plate to an upper surface of a cover plate between the inner section and the outer section.
  • the transition volume includes the spring or springs.
  • the transition area or the transition volume thus comprises a plurality of transition planes which are perpendicular to the axial axis. In other words, the transition volume forms a gap between the inner section and the outer section.
  • the springs can consequently oscillate in the transition area and thus in the transition planes lying parallel to one another.
  • the transition volume or the transition area is consequently defined by an outer circumference of the inner section, by an inner circumference of the outer section and by an upper and a lower surface of two opposing cover plates.
  • the transition region lies at least partially in a plane perpendicular to an axial axis of the receiving contour and lies at least partially in a plane with at least part of the inner and outer sections.
  • the transition planes of the transition area are thus horizontally extending planes in which the spring or springs vibrate. Even if the spring is in the transition levels of the transition area swing, extends the spring or the springs parallel to the axial axis, in particular between the opposite cover plates.
  • Each individual spring is a three-dimensional structure, the oscillation of a spring taking place in a plane parallel to the axial axis.
  • the transition volume or the transition area are flooded with a coolant, such as, for example, water or a refrigerant.
  • a coolant such as, for example, water or a refrigerant.
  • each spring can be damped on the one hand and, on the other hand, heat can be dissipated from the spring via the coolant at the same time.
  • the transition volume forms a gap between the inner and outer sections.
  • the coolant is continuously introduced into the transition area and discharged again from the transition area.
  • the transition area has a damper, namely, for example, the coolant in the transition area, and the damper is designed to dampen a vibration of the inner section in order to reduce a transmission of the vibration from the inner section to the outer section .
  • the vibrations of the individual springs are assigned to the inner section, since a vibration from a moving rotor is first transmitted to the inner section, so that the springs begin to vibrate.
  • the receiving contour for receiving a bearing into which a rotor can be inserted preferably has a hollow cylindrical shape. Due to the hollow-cylindrical shape, a bearing can be introduced into the bearing holder.
  • the receiving contour can, however, also have a geometry that deviates from the cylindrical shape. It is important that the hollow area of the receiving contour can accommodate a bearing. Accordingly, the hollow area of the receiving contour is designed to be complementary to an outer circumference of the bearing.
  • the proposed bearing holder enables the vibrations that occur to be decoupled by means of a spring arrangement or a contour arrangement which can be implemented in a small installation space.
  • the proposed bearing holder can be mounted on a housing of a turbo compressor or a refrigeration device.
  • the proposed bearing holder can be attached to devices which comprise rotating shafts, spindles or a rotor in order to hold the same.
  • the proposed bearing holder can be used wherever vibrations arise which are caused by another egg. ment, often the device itself, must be decoupled or attenuated.
  • the service life of the bearing holder can be improved. This is because, on the one hand, the proposed bearing holder can dampen a vibration and, at the same time, heat that arises or occurs in the area of the bearing holder can be dissipated.
  • Damping and heat dissipation can be done in a compact manner in a narrow space with the proposed bearing holder.
  • the means for damping (coolant, springs and / or elastomer in the transition area) of a vibration and the means for heat dissipation (coolant and / or elastomer in the transition area) are used in a synergetic manner, whereby the bearing holder as such has a compared to Bearing holders known from the prior art have smaller dimensions, that is to say extension.
  • an extension along the axial axis of the rotor is smaller, as a result of which a transmission surface between the rotor and the bearing holder is also smaller.
  • predetermined degrees of damping can be achieved or implemented so that, among other things, critical bending frequencies of the system in which the bearing holder is installed can be placed in certain areas depending on the planned working area of the system or the electric motor.
  • Another aspect of the present technical teaching relates to an electric motor in which a rotor is in operative connection with the proposed bearing holder.
  • An electric motor which is designed with the proposed bearing holder, can be operated at high speeds, for example, since the bearing holder is designed to reduce vibrations and, in the best case, to eliminate them. As a result, the service life of an electric motor or the period in which maintenance would have to be carried out can be extended.
  • Another aspect of the present technical teaching relates to a method for the manufacture of the bearing holder, in which a bearing holder can be modeled and manufactured in accordance with the performance that an electric motor should or must provide, in which the bearing holder is installed.
  • the proposed warehouse keeper can be inexpensive gen processes such as 3D laser cutting or water jet cutting.
  • manufacture the proposed bearing holder by means of wire EDM or milling.
  • the radial and axial rigidity can be easily adjusted via the material thickness and / or the cutting pattern with which the springs are formed.
  • Another aspect of the present technical teaching relates to a method for operating the Lagerhal age, in particular after its manufacture.
  • FIG. 2b an enlargement of a section of the bearing holder according to FIG. 2a
  • FIG. 4 shows another perspective of the bearing holder according to FIG. 3,
  • FIG. 5a shows a perspective view of a bearing holder according to the technical teaching proposed herein
  • FIG. 5b shows a plan view of the bearing holder according to FIG. 5a
  • FIG. 6 shows an enlargement of a section of the bearing holder according to FIGS. 3 and 4, p j g a perspective view of a bearing holder according to the technical teaching proposed herein,
  • Fig. 8 is a plan view of the bearing holder according to Fig. 7, and Fig. 9 is a schematic representation of an electric motor in a Turboverdich ter with a bearing holder according to the technical teaching proposed herein.
  • FIGS. 1 to 9 Individual aspects of the technical teaching described herein are shown below in FIGS. 1 to 9.
  • the same reference numerals relate to the same or equivalent elements, although not all reference numerals in all drawings, if they are repeated, are presented again.
  • Figs. 2 to 5 and Figs. 7 and 8 each show a warehouse keeper.
  • the bearing holder shown in DE 10 2016203411 A1, which is shown in FIG. 1, has already been described in a leading part of the application.
  • the in Figs. 3 to 5 and Figs. 7 and 8 shown bearing holder 10 each have an inner portion 30 and an outer portion 20 from; wherein the inner section 30 has a receiving contour 32 for receiving a bearing, which in turn can be used for receiving a rotor (not shown).
  • a receiving contour 32 for receiving a bearing is arranged within the inner section 30.
  • Such a recording contour can also be seen in the other figures, with the exception of FIG.
  • the bearing holder 10 shown in Fig. 2 shows the inner section 30 completely, while the outer section 20 is only partially shown in sketch.
  • the receiving contour 32 can be designed as a hollow cylinder which has a relief 32a for receiving the bearing.
  • the outer section 20 is designed to be attached to a housing, in particular a turbo compressor or a refrigeration device.
  • bores 92 are provided on a base 34, which can be part of the outer section 20, so that the outer section 20 can be fastened to the housing 90.
  • the outer section can be screwed to the housing 90. In such a case, the bores 92 can be threaded.
  • the area between the outer section 20 and the inner section 30 defines a transition area 25.
  • the transition area 25 has a transition surface 35 which couples the inner section 30 and the outer section 20 to one another, in particular connects them.
  • the transition region 25 between the inner section 30 and the outer section 20 has a spring 55.
  • the spring 55 can also can be provided as a spring arrangement 40 made up of several springs 55, as can be seen in FIGS. 2, 5, 7 and 8, for example.
  • the spring 55 can have straight contours 56, so that the webs 57 formed by the contours 56 form spokes 58, as shown in FIGS. 7 and 8 is shown.
  • the spring 55 can have curved contours 56, so that the webs 57 formed by the contours 56 have a curved course 59.
  • the curved course 59 can be wave-shaped, as shown in FIGS. 2a and 2b, which, like a sine wave, has a periodicity.
  • the course of the wave defines the ratio of the radial to the axial stiffness of the resulting spring 55.
  • the curved course 59 can run in such a way that webs 57 are formed with a curved pattern that does not have any periodicity like a sine wave like this for example in Figs. 5a and 5b is shown.
  • Fig. 2b three springs 55 are shown.
  • the three springs 55 shown each have only one period of the curved course 59.
  • FIG. 5a and 5b show three springs 55 with webs 57, each spring 55 having a non-periodic curved profile 59.
  • the three springs according to Figs. 7 and 8 are designed as spokes 58 with a straight contour 56 which forms the webs 57.
  • Each spring 55 is formed by a first contour 56 and a second contour 56, the first contour 56 and the second contour 56 each forming a web 57.
  • the webs 57 are connected at a first end to the inner section 30 and at one end second end connected to the outer section 20.
  • the webs 57, which form the springs 55, are formed in the transition surface 35 in the transition region 25.
  • the transition area thus lies at least partially in a plane perpendicular to an axial axis 70 of the receiving contour 32 and lies at least partially in a plane with at least part of the inner and outer sections 20, 30.
  • the springs 55 are distributed symmetrically about the axial axis 70 between the inner section 30 and the outer section 20.
  • the springs 55 are distributed, in particular, in a plane perpendicular to the axial axis 70.
  • the plane perpendicular to the axial axis 70 is spanned, for example, by an xy plane, while the axial axis 70 runs longitudinally to a z-direction.
  • the springs 55 oscillate in the xy plane with deflections in the xy plane.
  • Up to six, preferably three, springs 55 can be arranged symmetrically distributed around the axial axis 70.
  • the spring 55 or the springs 55 extend or extend in the transition area 25 and is or are designed to oscillate in a plane, in particular an xy plane, parallel to the transition surface 35. This is indicated in FIG. 2b by arrows 110 and 120, for example.
  • the xy plane (s) defines, for example, a horizontal plane (s).
  • the transition area 25 also has a damper 80, as can be seen in FIGS. 3 and 4.
  • the damper 80 is designed to dampen a vibration of the inner section 30 in order to reduce a transmission of the vibration from the inner section 30 to the outer section 20. Ideally, the vibrations are not only dampened, but also eliminated. Damping or elimination can occur in particular with vibrations with very high frequencies.
  • the oscillation of the individual springs 55 is assigned to the inner section 30, since the oscillation is first transmitted from a moving rotor (not shown) to the inner section 30, so that the springs 55 begin to oscillate.
  • the springs 55 begin to oscillate in the transition surface 35, that is to say in an x-y plane or in particular in a horizontal plane.
  • the damper 80 comprises an elastomer 81 and / or a squeeze liquid damper 82.
  • the squeeze liquid damper 82 comprises a squeeze fluid 85 which, for example, can be continuously fed into a gap 84 and removed from the gap 84 during operation.
  • the elastomer 81 can be designed in the form of O-rings 83 or rectangular rings, wel che are also called K-rings.
  • the elastomer 81 can, for example, be arranged in different positions. This means that a number of O-rings 83 or K-rings can be provided in order, for example, to provide a seal or damping, in particular of the inner section 30.
  • the inner section 30 and the outer section 20 are spaced apart from one another by the gap 84 in which the squeeze liquid damper 82 is arranged.
  • the gap 84 defines a transition volume. In other words, a transition volume is spanned through the gap 84, which, starting from the transition surface 35, extends parallel to the axial axis 70.
  • the squeeze fluid damper 82 can also be a squeeze fluid damper, that is, a squeeze fluid 85, in particular when a gas is used in the damper 82 instead of a liquid. In both cases, a squeezing fluid is introduced into the transition volume of the gap 84. In other words, the squeezing fluid damper 82 for damping vibrations is filled with a squeezing fluid 85.
  • the squeeze fluid 85 is preferably a liquid. However, it is also conceivable to use a gas as the squeeze fluid. It is advantageous if the squeezing fluid 85 is suitable for damping vibrations and transporting away heat.
  • the squeeze fluid 85 functions as a coolant that can also dampen vibrations.
  • the coolant can be a system medium such as a refrigerant or water.
  • the transition volume of the squeeze fluid damper 82 is formed as the gap 84 between the inner and outer sections 20, 30, in which cooling fluid can be continuously supplied during operation of the bearing holder 10 in order to dampen vibrations and to dissipate heat.
  • a continuous supply and removal of the coolant or the squeeze fluid 85 into and out of the gap 84 can take place via a coolant inflow 87 and a coolant outflow 88.
  • the gap 84 of the squeeze liquid damper 82 is sealed with the elastomer 81, which is simultaneously designed to dampen the vibrations and / or absorb heat. When absorbing heat, the elastomer 81 and the material surrounding the elastomer expand according to their coefficients of expansion.
  • the elastomer 81 is arranged in the form of O-rings 83 at different positions.
  • an O-ring 83 is provided at the upper and lower transition between the upper and lower cover plate 91 and the inner section 30.
  • an O-ring 83 is provided at the upper and lower transition between the upper and lower cover plate 91 and the outer section 20, for example.
  • FIG. 4 also shows a transition between a lower cover plate 91 and the inner section 30, which has a further cover gap 95.
  • the cover gap 95 is highlighted by a border 2 in FIG. 4 and in an enlarged illustration in FIG. 6.
  • the cooling liquid can penetrate into the cover gap 95.
  • the liquid that has penetrated into the cover gap 95 can on the one hand support the damping of the vibrations during operation and on the other hand the cooling liquid can simultaneously cool the O-ring 83 or the elastomer 81 and / or the outer circumference of the inner section 30.
  • the elastomer 81 is consequently arranged as an elastic O-ring 83 on an outer circumference of the inner section 30.
  • the elastomer 81 is designed as an elastic O-ring 83 and is arranged on an inner circumference of the outer section 30.
  • the squeeze liquid damper 82 has a cooling gas or a permanent cooling liquid, which is introduced into the gap 84 in a sealed manner when the bearing holder 10 is manufactured by means of the elastomer 81. Is a permanent one If cooling liquid or no cooling liquid at all but a cooling gas is provided in the gap 84, no coolant inflow 87 and no coolant outflow 88 need to be provided. Rather, the permanent cooling liquid or the cooling gas is introduced into the gap 84 during manufacture of the bearing holder 10 and closed, in particular sealed, by means of the cover plates 91 and the elastomer 81.
  • Figs. 2, 5, 7 and 8 show that the spring 55 and one or more further springs 55 are arranged in the transition region 25, which is designed in a circular ring shape and encloses the squeeze liquid damper 82.
  • the spring 55 and one or more further springs 55 are arranged in the transition region 25, which is designed in a circular ring shape and encloses the squeeze liquid damper 82.
  • three springs 55 are arranged in the transition area 25.
  • Figs. 3 and 4 show how cover plates 91 are positively arranged between the inner and outer sections 30, 20 and how one end of the outer section 20, one end of the inner section 30, the elastomer 81 and one surface of the cover plate 91 form a planar surface 93 form.
  • the cover plates 91 extend perpendicular to the axial axis 70.
  • the cover plates 91 are spaced apart from one another by an expansion of the springs 55 parallel to the axial axis 70. In this way, a volume of the squeeze liquid damper is determined which corresponds to the volume of the gap 84.
  • a volume of the squeeze liquid damper 82 is spanned in which the coolant over the at least a coolant inflow 87 can be introduced.
  • the outer section 20 preferably has a coolant inflow 87 and a coolant outflow 88, the coolant inflow 87 being provided for supplying a coolant between the inner and outer sections 20, 30.
  • the coolant inflow 87 is provided for feeding a coolant into the transition region or into the squeeze liquid damper.
  • the coolant outflow 88 is provided for discharging the coolant between the inner and outer sections 20, 30.
  • a single coolant inflow 87 and a single coolant outflow 88 are preferably provided, which can be arranged diametrically to one another.
  • the single coolant inflow 87 and the single coolant outflow 88 are arranged at two positions of the circular shape of the outer section 20 in such a way that the single coolant inflow 87 and the single coolant outflow 88 form an angle between see 90 ° and 175 ° span. It is also conceivable that more than one coolant inlet 87 and more than one coolant outlet 88 is provided in the outer section 20 (see FIGS. 4, 5, 7 and 8). These are then arranged, for example, symmetrically on the circular ring shape. For example, an even number of coolant inflows 87 and an even number of coolant outflows 88 can be provided.
  • two coolant inflows 87 and two coolant outflows 88 can be provided, the coolant inflows 87 being arranged diametrically to one another and the coolant outflows 88 being arranged diametrically to one another.
  • a coolant inflow 87 and a coolant outflow 88 can be formed by a bore 92 or by a recess 94.
  • FIG. 2 shows the coolant inflow 87 or the coolant outflow 88 as a recess 94, which can also be arranged in the inner section.
  • FIGS. 4, 5, 7 and 8 show the coolant inflow 87 and the coolant outflow 88 as a bore 92.
  • the bores or the recesses can for example be designed with a thread, in particular milled, so that the coolant inflow 87 and / or the coolant drain 88 can be closed by screwing in a screw.
  • At least part of the coolant inflow 87 and at least part of the coolant outflow 88 and the spring 55 are preferably located in at least one cross-sectional plane perpendicular to the axial axis 70 of the receiving contour 32.
  • the proposed bearing holder 10 has a smaller extension along the axial axis 70 compared to the bearing holders known from the prior art. It can be the case, for example, that the proposed bearing holder, with the same rigidity as a classic bearing holder, has an extension which is essentially four times smaller than the classic bearing holder.
  • This has the consequence that the contact surface of an introduced ball bearing, in which a rotor (not shown) is introduced, turns out to be smaller. This in turn results in less friction between the rotor and the bearing holder, as a result of which a power loss of the rotor or the electric motor can be reduced.
  • the inner section 30, the outer section 20, the spring 55, the elastomer 81 and the squeeze liquid damper 82 or the damper 80 are preferably designed in such a way that when vibrations occur, in particular at frequencies from 40 Hz or between 40 and 1000 Hz, the inner section is decoupled from the outer section.
  • the inner section 30 is particularly preferably decoupled from the outer section 20 when oscillations in the frequency range of the natural oscillations of the rotor occur. This can prevent the bearing holder or the electric motor from being destroyed. Because in damped systems a natural oscillation can correspond to a possible resonance oscillation. However, resonance vibrations should be avoided in order to avoid destruction of the electric motor.
  • the base 34 can also be seen.
  • the base 34 preferably has bores through which the bearing holder 10 can be mounted, in particular screwed, onto a housing 90 (only shown in FIG. 9).
  • the proposed electric motor comprises a motor casing 290 which is a housing 90 for the electric motor.
  • the electric motor also includes a motor shaft 260 having a first end and a second end.
  • the proposed electric motor also includes a, in particular first, bearing holder 10 described herein, which is coupled to the motor casing 290 or to the housing 90 of the electric motor.
  • the bearing holder 10 is preferably screwed to the motor casing 290.
  • a first bearing holder 10 is arranged at or near the first end of the motor shaft 260, the first end of the motor shaft being the same as a first rotor end 62.
  • the base 34 of the bearing holder 10 has bores 92.
  • the electric motor has a bearing section 280 for bearing the motor shaft 260 or a rotor 60 with the bearing holder 10.
  • the electric motor comprises an element 300 to be driven, which is attached to or near one, in particular a second, end of the motor shaft.
  • the second end of the motor shaft 260 does not correspond to a second rotor end 64.
  • the element 300 to be driven is placed.
  • the element 300 to be driven can be, for example, an impeller or another element known to a person skilled in the art.
  • the driven element 300 may be secured to the motor shaft 260 at the second end of the motor shaft with a shaft nut 220.
  • a drive section 320 is arranged between the bearing section 280 and the element 300 to be driven and has a rotor 60 and a stator 250.
  • the stator 250 and the rotor 60 of the motor shaft 260 are enclosed by the housing 90, as can be seen, for example, in FIG. 9.
  • the element to be driven 300 which is attached to a in particular the second end is arranged on the motor shaft 260, is spaced apart by one or more spacer sleeves 310 from a further, in particular second, bearing holder 10.
  • the first bearing holder 10 is arranged on the first rotor end 62 and the second bearing holder 10 is arranged on the second rotor end 64.
  • a further, ie second, bearing holder 10 described herein is arranged between the drive section 320 and the element 300 to be driven.
  • the drive section 320 is between the first bearing holder 10 and the second bearing holder 10, that is, a bearing holder 10 and a further bearing holder 10, is arranged.
  • the further bearing holder 10 can, for example, be coupled with its inner section 30 to a fixed bearing 240 of the rotor 60.
  • the first bearing holder 10 can be coupled with its inner section 30 to a floating bearing 270.
  • the springs 55 of the bearing holders 10 are sketched schematically in FIG. 9, but the bearing holders have the springs 55 described herein, as they are, for example, shown in FIGS. 2 to 5 and 7 and 8 are shown.
  • Another aspect of the present technical teaching relates to a method for producing a bearing holder 10 with an inner section 30 and an outer section 20, the inner section 30 having a receiving contour 32 for receiving a bearing in which a rotor 60 can be received and the outer section 20 is designed to be attached to a housing 90 and has a spring 55 in a transition region 25 between the inner section 30 and the outer section 20.
  • the method for producing a bearing holder 10 comprises arranging the transition area 25 at least partially in a plane perpendicular to an axial axis 70 of the receiving contour 32 and at least partially in a plane with at least part of the inner and outer sections 20, 30.
  • the Bearing holder 10 consist of a one-piece element which comprises the inner and outer sections 20, 30.
  • the arrangement of the transition region 25, which has springs 55 and which is arranged between the inner and outer sections 20, 30, can be produced, for example, by 3D laser cutting or by water jet cutting. Contours 56, which form the springs 55, can be cut in the transition region 25 by 3D laser cutting or by water jet cutting.
  • the method for producing a bearing holder 10 further comprises arranging a damper 80 in the transition region 25, the damper 80 damping an oscillation of the inner section 30 and thereby reducing a transmission of the oscillation from the inner section 30 to the outer section 20.
  • the properties of the springs 55 and the elastomer 81 or the damper 80 of the bearing holder 10 are preferably matched to one another in such a way that Vibrations, especially at certain frequencies, can preferably be eliminated.
  • the method for producing a bearing holder 10 further comprises specifying an intensity of a damping and / or a heat dissipation of the vibrations that occur; and determining a geometry and a coolant composition of the squeeze liquid damper 82 included in the damper 80.
  • the method comprises a step of determining a geometry and composition of the spring 55.
  • the shape of the spring 55 can be different and / or the number of springs 55 can be different, for example.
  • a selection of a suitable elastomer 81 is included, the physical properties of which are matched to the predetermined intensity of the damping.
  • the method includes the step of determining an elastomer which is designed to dampen vibrations. After all these steps of determining have been carried out, or after each individual step of determining has been carried out, the steps of manufacturing can occur together or each step of manufacturing can be performed individually. In other words, the determined squeeze liquid damper and / or the determined spring and / or the determined elastomer are only produced after the desired properties of the components mentioned have been determined. In this way, a bearing holder can be produced which is matched to the special conditions in which the bearing holder 10 is used.
  • the step of assembling the bearing holder 10, which comprises the determined squeeze liquid damper, the determined spring and the determined elastomer, takes place, the bearing holder 10 damping an oscillation in the specified intensity and / or heat in the dissipates given intensity.
  • Another aspect of the present technical teaching relates to a method for operating a bearing holder 10 with an inner section 30 and an outer section 20 and a spring 55 and a damper 80 in a transition region 25 between the inner section 30 and the outer section 20.
  • the method for operating a bearing holder 10 comprises the steps of receiving a rotor 60 through the inner section 30, in particular through a bearing in the receiving contour 32 on the inner section 30, and attaching the outer section 20 to a housing 90 which is in operative connection with the rotor 60 .
  • the steps of recording and The order of attachment may also be reversed.
  • the rotor 60 which is in operative connection with the bearing holder 10, can be set in rotation, that is to say in motion.
  • the step of setting the rotor in motion is provided so that vibrations can occur.
  • the step of damping occurring vibrations in order to reduce a transmission of the vibration from the inner section 30 to the outer section 20 takes place automatically by the bearing holder 10 used, ie without any further external influence.
  • a bearing holder 10 being able to be modeled depending on the situation in a method of manufacturing the bearing holder 10 in relation to the specific situation.
  • a bearing holder 10 described herein can first be produced with the method described herein for manufacturing a bearing holder 10 in order to then be able to use the bearing holder 10 in a method proposed herein for operating a bearing holder 10, whereby its functionality can be used.
  • circulating system water can be used as a medium for steaming.
  • These three mechanisms a) to c) can be used together or separately, or two of the three mechanisms can be used to decouple the vibrations of the system.
  • damping or decoupling by means of elastomers 81 and by means of a squeeze liquid damper 82 can be provided.
  • damping by means of elastomers 81 alone could be provided.
  • the three mechanisms presented interact in such a way that damping and heat dissipation are promoted by the interaction of the three mechanisms in addition to the additive superimposition of the three mechanisms.
  • the three mechanisms can each be made stronger or weaker individually when producing the proposed bearing holder 10, so that damping and / or heat dissipation can be controlled in a targeted manner.
  • Another advantage of the proposed bearing holder 10 is that water, which can be introduced as squeeze liquid into the squeeze liquid damper 82 via the coolant inflow 87 and brought back out of the squeeze liquid damper 82 via the coolant outflow 88, can be used as a refrigerant or system medium.
  • the bearing holder 10 can be cooled simultaneously with the water or the refrigerant, i.e. the refrigerant is used to dissipate heat.
  • the ball bearings which are in contact with the bearing holder 10 can be cooled.
  • the heat in the vacuum is otherwise little, in particular hardly, dissipatable.
  • the springs 55 are produced by means of 3D laser cutting or water jet cutting. This enables very precise tolerancing and alignment of the components, which are preferably made of metal.
  • Impeller 220 Shaft nut 230 Spacer sleeve
  • stator 260 motor shaft 270 floating bearing 280 bearing section

Abstract

A bearing holder (10) comprises an inner portion (30) and an outer portion (20), wherein the inner portion (30) has a receiving contour for receiving a bearing, and the outer portion (20) is designed to be attached to a housing. A transition region (25) between the inner portion (30) and the outer portion (20) has a spring (55). The transition region (25) lies at least partially in a plane perpendicular to an axial axis (70) of the receiving contour and lies at least partially in one plane with at least one part of the inner and of the outer portion (20, 30). The transition region (25) has a damper (80) and the damper (80) is designed to dampen a vibration of the inner portion (30) in order to reduce a transmission of the vibration from the inner portion (30) to the outer portion (20). Furthermore, an electric motor, a method for producing a bearing holder (10) and methods for operating a bearing holder (10) are described.

Description

Lagerhalter zum Aufnehmen eines Lagers Bearing holder for receiving a bearing
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Lagerhalter zum Aufnehmen eines Lagers, welches einen Rotor eines Elektromotors aufnehmen kann, wobei ein solcher Elektromotor als Verdichtermotor in Wärmepumpen eingesetzt wird, der mit Wasser als Ar beitsflüssigkeit betrieben wird. The present invention relates to a bearing holder for receiving a bearing which can accommodate a rotor of an electric motor, such an electric motor being used as a compressor motor in heat pumps which is operated with water as the working fluid.
Fig. 1 zeigt einen aus der DE 102016 203411 A1 bekannten Lagerhalter. Der Lagerhalter wird mittels einer Federanordnung an einem Motorgehäuse gehalten (nicht gezeigt). Die Federanordnung ist ausgebildet, eine Kipp-Auslenkung des Lagerhalters bezüglich des Motorgehäuses wenigstens um eine, vorzugsweise um zwei Kipp-Achsen, welche senkrecht zu einer Achse der Motorwelle sind, zu erlauben, während vorzugsweise eine translatorische Auslenkung in Richtung der Motorwelle erschwert bzw. vermieden ist. Damit kann der Lagerabschnitt aufgrund der Federanordnung dem Kippen der Motorwelle, damit diese auf ihrer Trägheitsachse rotieren kann, nachgeben. Hierdurch wird keine dauernde zusätzliche Kraft auf die Lager ausgeübt, da der gesamte Lagerhalter auslenkbar ist Fig. 1 shows a bearing holder known from DE 102016 203411 A1. The bearing holder is held on a motor housing by means of a spring arrangement (not shown). The spring arrangement is designed to allow a tilting deflection of the bearing holder with respect to the motor housing at least around one, preferably two tilting axes, which are perpendicular to an axis of the motor shaft, while preferably a translational deflection in the direction of the motor shaft is difficult or avoided is. The bearing section can thus give way to the tilting of the motor shaft due to the spring arrangement so that it can rotate on its axis of inertia. As a result, no permanent additional force is exerted on the bearings, since the entire bearing holder can be deflected
Ferner wird der Lagerhalter nicht nur mit einer Federanordnung mit dem Motorgehäuse gekoppelt, sondern auch mit einer zusätzlichen Dämpfungsanordnung. Damit wird sichergestellt, dass Schwingungen des Lagerhalters bezüglich des Motorgehäuses, die unerwünscht sind, also die beispielsweise in eine Resonanzüberhöhung gehen würden, unterbunden werden bzw. Resonanzen gedämpft werden. Insbesondere bei einem Stoß auf den Motor ist das Dämpfungssystem nützlich, um relativ zügig die Motorwelle wieder auf ihre Trägheitsachse zurückzubringen. Das Dämpfungssystem hat sich ferner auch beim Hochfahren des Motors, wenn die Motorwelle durch die Starrkörperresonanzen hindurchgefahren wird, besonders bewährt. Furthermore, the bearing holder is not only coupled to the motor housing with a spring arrangement, but also with an additional damping arrangement. This ensures that vibrations of the bearing holder with respect to the motor housing, which are undesirable, that is to say which would, for example, result in a resonance increase, are suppressed or resonances are damped. The damping system is particularly useful in the event of a shock to the motor in order to bring the motor shaft back to its axis of inertia relatively quickly. The damping system has also proven particularly useful when starting up the engine when the engine shaft is driven through the rigid body resonances.
Der Lagerhalter 10 der DE 102016203411 A1 weist einen äußeren Abschnitt 20 und einen inneren Abschnitt 30 sowie eine Federanordnung 40 auf. Die Federanordnung 40 weist ferner zwei oder mehr gleichmäßig über den Umfang eines Kreises verteilte Federbeine 50 auf. Das Dämpfungssystem (nicht gezeigt) ist durch eines oder mehrere elastische Dämpfungselemente, wie beispielsweise O-Ringe, implementiert, die aufgrund der Kipp-Auslenkung des Lagerhalters bezüglich eines Motorgehäuses andauernd „durchge walkt“ werden, so dass der Lagerhalter Energie aufgrund einer Schwingung über die an dem Dämpfungseiem ent verrichtete Arbeit gewissermaßen abgeben kann. The bearing holder 10 of DE 102016203411 A1 has an outer section 20 and an inner section 30 as well as a spring arrangement 40. The spring arrangement 40 also has two or more spring legs 50 evenly distributed over the circumference of a circle. The damping system (not shown) is implemented by one or more elastic damping elements, such as for example O-rings, which, due to the Tilting deflection of the bearing holder with respect to a motor housing are continuously “rolled” so that the bearing holder can, as it were, emit energy due to a vibration via the work performed on the damping belt.
In Fig. 1 ist gezeigt, dass die Federanordnung 40 des Lagerhalters 10 zwei oder mehr längliche Federn 50 aufweist, wobei die Federbeine jeweils einen Federabschnitt haben, der sich parallel zur Achse einer nicht dargestellten Motorwelle erstreckt. 1 shows that the spring arrangement 40 of the bearing holder 10 has two or more elongated springs 50, the spring struts each having a spring section which extends parallel to the axis of a motor shaft (not shown).
Die US 8,282,285 B2 offenbart einen Lagerhalter, welcher eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Struktur aufweist, um eine radiale Lagerbelastung im Wesentlichen auf ein Gehäuse zu übertragen, wenn eine durch die radiale Lagerbelastung verursachte radiale Auslenkung oder Verformung der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Struktur innerhalb einer vorbestimmten Grenze liegt. Hierzu umfasst der Lagerhalter einen inneren Abschnitt und einen äußeren Abschnitt. Zwischen dem inneren Abschnitt und dem äußeren Abschnitt ist eine wellenförmige Struktur angeordnet, welche die Lagerbelastung auf das Gehäuse überträgt. US Pat. No. 8,282,285 B2 discloses a bearing holder which has a structure extending in the circumferential direction in order to essentially transfer a radial bearing load to a housing when a radial deflection or deformation of the structure extending in the circumferential direction caused by the radial bearing load is within a predetermined limit lies. For this purpose, the bearing holder comprises an inner section and an outer section. A wave-shaped structure is arranged between the inner section and the outer section and transfers the bearing load to the housing.
Die US 6,224,533 B1 offenbart eine Stützvorrichtung für einen Zentrifugen rotor, welche zwischen einem Rahmenelement und einem Lagerhalter vorgesehen ist und so angeordnet ist, dass es Relativbewegungen zwischen dem Zentrifugenrotor und dem Rahmenelement absorbiert. The US 6,224,533 B1 discloses a support device for a centrifuge rotor which is provided between a frame element and a bearing holder and is arranged so that it absorbs relative movements between the centrifuge rotor and the frame element.
Die EP 2 800913 B1 offenbart eine Turbomaschine, welche unter anderem einen Lagerhalter umfasst. Der Lagerhalter ist an einem ersten Abschnitt an einem Gehäuse gesichert, während ein zweiter Abschnitt in Bezug auf den ersten Abschnitt radial bewegbar ist. Der zweite Abschnitt ist mit einem Radiallager verbunden und ist dazu konfiguriert, sich axial zu bewegen, um Axiallasten auf das Radiallager zu eliminieren. EP 2 800913 B1 discloses a turbo machine which, among other things, includes a bearing holder. The bearing holder is secured to a housing at a first section, while a second section is radially movable with respect to the first section. The second section is connected to a radial bearing and is configured to move axially to eliminate thrust loads on the radial bearing.
Die EP 1 890 041 B1 offenbart eine Anordnung zur Lagerung einer Welle einer Vakuumpumpe mit einem Gehäuse mit einem ersten Lager und einem zweiten Lager. Das erste Lager erzeugt Kräfte in Richtung der Wellenachse und besitzt eine axiale Steifigkeit. Das zweite Lager ist als Wälzlager ausgebildet und in einem Lagerhalter mit axialer und radialer Steifigkeit angeordnet. Der Lagerhalter ist derart ausgebildet, dass eine Steifigkeit in axialer Richtung größer als eine Steifigkeit in radialer Richtung ist, wobei die axiale Steifigkeit der Lagerhalters größer als die des ersten Lagers ist. Die DE 102016 212552 A1 offenbart einen als elektromotorisch betriebenen Laufradverdichter ausgebildeten Elektro-Verdichter zur Anordnung in einem Aufladesystem eines Verbrennungsmotors. Dabei sind ein Verdichterlaufrad und ein Rotor auf einer gemeinsamen Läuferwelle angeordnet und mit der Läuferwelle drehfest verbunden. Die Läuferwelle ist nur in einem Bereich zwischen Verdichterlaufrad und Rotor mittels einer Lageranordnung um die Läuferdrehachse drehbar gelagert, wobei die Lageranordnung in einer Lageraufnahme eines einteiligen Lageraufnahme-Gehäuseteils aufgenommen ist und zwischen der Lageranordnung und der Lageraufnahme zumindest eine schwingungsdämpfend wirkende Komponente angeordnet ist. EP 1 890 041 B1 discloses an arrangement for mounting a shaft of a vacuum pump with a housing with a first bearing and a second bearing. The first bearing generates forces in the direction of the shaft axis and has an axial rigidity. The second bearing is designed as a roller bearing and is arranged in a bearing holder with axial and radial rigidity. The bearing holder is designed such that a rigidity in the axial direction is greater than a rigidity in the radial direction, the axial rigidity of the bearing holder being greater than that of the first bearing. DE 102016 212552 A1 discloses an electric compressor designed as an electric motor-operated impeller compressor for arrangement in a charging system of an internal combustion engine. A compressor impeller and a rotor are arranged on a common rotor shaft and connected to the rotor shaft in a rotationally fixed manner. The rotor shaft is only rotatably supported in an area between the compressor impeller and the rotor by means of a bearing arrangement around the rotor axis of rotation, the bearing arrangement being received in a bearing seat of a one-piece bearing seat housing part and at least one vibration-damping component being arranged between the bearing arrangement and the bearing seat.
Die WO 2018 181 186 A1 offenbart einen Lageraufbau mit einer Drehwelle, einem Lager, das in einem Gehäuse so angebracht ist, dass es die Drehwelle in Bezug auf ein Gehäuse stützt. Ferner umfasst der Lageraufbau einen Innenlaufring, durch den die Dreh- welie eingeführt ist, und einen Außenlaufring, der einen ringartigen Nutabschnitt aufweist, der an einer Außenumfangsfläche ausgebildet ist, die einer Innenwandfläche des Gehäu ses zugewandt ist. Außerdem umfasst der Lageraufbau einen O-Ring, der an dem Nutabschnitt des Außenlaufrings des Lagers angeordnet ist, nach außen in einer radialen Richtung in Bezug auf die Außenumfangsfläche vorragt und mit der Innenwandfläche des Gehäuses in Kontakt gelangt. Ein Zwischenraum ist zwischen der Innenwandfläche des Gehäuses und der Außenumfangsfläche des Lagers ausgebildet. Der Zwischenraum ist grö ßer als ein Radialversatzbetrag des O-Rings. WO 2018 181 186 A1 discloses a bearing assembly with a rotating shaft, a bearing which is mounted in a housing in such a way that it supports the rotating shaft with respect to a housing. Further, the bearing structure includes an inner race through which the rotary shaft is inserted and an outer race having an annular groove portion formed on an outer peripheral surface facing an inner wall surface of the housing. In addition, the bearing assembly includes an O-ring that is disposed on the groove portion of the outer race of the bearing, protrudes outward in a radial direction with respect to the outer peripheral surface, and comes into contact with the inner wall surface of the housing. A clearance is formed between the inner wall surface of the housing and the outer peripheral surface of the bearing. The clearance is larger than a radial displacement amount of the O-ring.
JP 2017 166553 A offenbart eine Lagervorrichtung mit einem Lager, einem Lagerhalter und einem elastischen Element, wobei das Lager eine horizontale Achse besitzt und zur Lagerung eines in horizontaler Richtung verlaufenden Schafts vorgesehen ist. JP 2017 166553 A discloses a bearing device with a bearing, a bearing holder and an elastic element, the bearing having a horizontal axis and being provided for mounting a shaft extending in the horizontal direction.
Generell problematisch bei Lagerhaltern für Elektromotoren und insbesondere bei Elektromotoren, die bei hohen Drehzahlen betrieben werden, sind die Erwärmung und die auftretenden Schwingungen oder Vibrationen im Lagerbereich. Typischerweise werden Kontaktlager eingesetzt, wie beispielsweise Kugellager oder Wälzlager. Bei solchen Kontaktlagern tritt Reibung auf, die zu einer Verlustleistung führt. Diese Verlustleistung ist zum einen problematisch dahin gehend, dass sie abgeführt werden muss, und ist zum anderen dahin gehend problematisch, dass sie, wenn sie nicht oder nicht ausreichend abgeführt wird, den Lagerverschleiß erhöht und damit die Standzeit des Lagers und des ganzen Elektromotors reduziert. Gleichzeitig werden die Probleme mit Unwuchten immer größer, je größer die Drehzahlen der Elektromotoren werden, da der Lagerhalter als solcher zu schwingen beginnt. Das bedeutet, dass bei solchen Kontaktlagern bei hohen Drehzahlen Schwingungen auftreten, die gedämpft werden müssen, damit der Lagerhalter einer geringeren mechanischen Belastung ausgesetzt ist. Ansonsten reduziert sich ebenfalls die Standzeit des Lagers und des ganzen Elektromotors. Generell steigt die Verlustleistung immer stärker an, je höher die Drehzahlen sind und je höher die Unwuchten sind. Generally problematic with bearing holders for electric motors and especially with electric motors that are operated at high speeds are the heating and the oscillations or vibrations that occur in the bearing area. Typically, contact bearings are used, such as ball bearings or roller bearings. With such contact bearings, friction occurs, which leads to a power loss. On the one hand, this power loss is problematic in that it has to be dissipated and, on the other hand, it is problematic in that, if it is not dissipated or not dissipated sufficiently, it increases bearing wear and thus reduces the service life of the bearing and the entire electric motor. At the same time, the problems with imbalances become greater, the greater the speeds of the electric motors, since the bearing holder as such increases begins to swing. This means that with such contact bearings vibrations occur at high speeds that have to be damped so that the bearing holder is exposed to less mechanical stress. Otherwise the service life of the bearing and the entire electric motor is also reduced. In general, the power loss increases the higher the speeds and the higher the imbalances.
Hohe Drehzahlen werden allerdings benötigt, um beispielsweise bei einigermaßen vertretbarem Volumen eine Wärmepumpe zu betreiben, die Wasser als Arbeitsmedium aufweist. Wasser hat die Eigenschaft, dass Wasser bezogen auf ein bestimmtes Volumen an flüssigem Wasser sehr viel Wasserdampf erzeugt. Dies ist zwar prinzipiell für die gesamte Effizienz der Wärmepumpe von Vorteil. Diese hohe Menge an Dampf muss jedoch abgefördert und insbesondere komprimiert werden. Daher werden Verdichtermotoren benötigt, die, wenn sie nicht zu groß werden sollen, mit sehr hohen Drehzahlen laufen müssen, wie beispielsweise mit Drehzahlen größer als 50.000 U/min. Problematisch ist bei solchen schnelllaufenden Motoren jedoch die Lagerverlustleistung und letztendlich die Lagerstandzeit. Je schneller der Motor betrieben wird, desto mehr Verlustleistung erzeugt er und desto kürzer wird seine Standzeit. Alle diese Punkte sind nachteilhaft, weil eine hohe Verlustleistung bedeutet, dass der Wirkungsgrad des Elektromotors reduziert ist. Darüber hinaus führt eine verringerte Standzeit zu höheren Kosten bzw. andererseits, um dennoch eine ausreichende Standzeit zu erreichen, zu extremen Anforderungen an die Bauteile, dahin gehend, dass die Bauteile und insbesondere die Lager die hohen Verlustleistungen verschleißarm aushalten müssen. However, high speeds are required in order, for example, to operate a heat pump with a reasonably acceptable volume that uses water as the working medium. Water has the property that water generates a great deal of water vapor in relation to a certain volume of liquid water. In principle, this is advantageous for the overall efficiency of the heat pump. However, this large amount of steam must be conveyed away and, in particular, compressed. Compressor motors are therefore required which, if they are not to be too large, have to run at very high speeds, for example at speeds greater than 50,000 rpm. However, the problem with such high-speed motors is the bearing power loss and ultimately the bearing life. The faster the motor is operated, the more power it generates and the shorter its service life. All of these points are disadvantageous because a high power loss means that the efficiency of the electric motor is reduced. In addition, a reduced service life leads to higher costs or, on the other hand, in order to still achieve a sufficient service life, to extreme demands on the components, to the extent that the components and in particular the bearings have to withstand the high power losses with little wear.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Lagerhalter für einen Elektromotor, einen Elektromotor mit einem solchen verbesserten Lagerhalter und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen und Betreiben eines Lagerhalters zu schaffen. The object of the present invention is to provide an improved bearing holder for an electric motor, an electric motor with such an improved bearing holder and an improved method for producing and operating a bearing holder.
Diese Aufgabe wird durch einen Lagerhalter nach Patentanspruch 1 , einen Elektromotor nach Patentanspruch 26, ein Verfahren zum Herstellen des Lagerhalters nach Patentanspruch 28 oder ein Verfahren zum Betreiben des Lagerhalters nach Patentanspruch 31 gelöst. This object is achieved by a bearing holder according to claim 1, an electric motor according to claim 26, a method for producing the bearing holder according to claim 28 or a method for operating the bearing holder according to claim 31.
Der Lagerhalter gemäß der vorliegenden technischen Lehre umfasst einen inneren Abschnitt und einen äußeren Abschnitt; wobei der innere Abschnitt eine Aufnahmekontur zum Aufnehmen eines Lagers aufweist und der äußere Abschnitt dazu ausgebildet ist, an einem Gehäuse angebracht zu werden. Ein Übergangsbereich zwischen dem inneren Abschnitt und dem äußeren Abschnitt weist eine Feder auf. Dabei liegt der Übergangsbereich mindestens teilweise in einer Ebene senkrecht zu einer Axialachse der Aufnahmekontur und mindestens teilweise in einer Ebene mit zumindest einem Teil des inneren und des äußeren Abschnitts. Ferner weist der Übergangsbereich einen Dämpfer auf und der Dämpfer ist dazu ausgebildet, eine Schwingung des inneren Abschnitts zu dämpfen, um eine Übertragung der Schwingung von dem inneren Abschnitt auf den äußeren Abschnitt zu reduzieren und am besten ganz zu eliminieren. The bearing holder according to the present teaching includes an inner portion and an outer portion; wherein the inner section has a receiving contour for receiving a bearing and the outer section is designed to to be attached to a housing. A transition area between the inner section and the outer section has a spring. The transition area lies at least partially in a plane perpendicular to an axial axis of the receiving contour and at least partially in a plane with at least part of the inner and outer sections. Furthermore, the transition area has a damper and the damper is designed to dampen an oscillation of the inner section in order to reduce and, ideally, completely eliminate a transmission of the oscillation from the inner section to the outer section.
Die in dem Übergangsbereich vorgesehene Feder kann mehrere Federelemente umfassen, wobei jedes Federelement als eine Feder anzusehen ist. Die Federn sind bevorzugt entlang einem Kreisumfang in den Übergangsbereich zwischen dem inneren und dem äu ßeren Abschnitt angeordnet. Bevorzugt sind die Federn entlang einer Übergangsfläche ausgebildet. Die Federn sind bevorzugt flach ausgebildet. Insbesondere ist flach hierbei so zu verstehen, dass die Federn sich in einer Ebene senkrecht zu der Axialachse eines eingefügten Rotors erstrecken. Wenn die Federn in Schwingung versetzt werden, indem sich beispielsweise der Rotor bewegt, schwingen die Federn in der Ebene senkrecht zu der Axialachse. The spring provided in the transition area can comprise several spring elements, each spring element being to be regarded as a spring. The springs are preferably arranged along a circumference in the transition area between the inner and the outer section. The springs are preferably formed along a transition surface. The springs are preferably flat. In particular, flat is to be understood here as meaning that the springs extend in a plane perpendicular to the axial axis of an inserted rotor. When the springs are vibrated, for example by moving the rotor, the springs vibrate in the plane perpendicular to the axial axis.
Der Übergangsbereich umfasst ein Übergangsvolumen, und damit eine Vielzahl von Übergangsebenen, welches sich ausgehend von einer unteren Fläche einer Abdeckplatte bis zu einer oberen Fläche einer Abdeckplatte zwischen dem inneren Abschnitt und dem äußeren Abschnitt erstreckt. Das Übergangsvolumen umfasst die Feder bzw. die Federn. Der Übergangsbereich oder das Übergangsvolumen umfasst damit eine Vielzahl von Übergangsebenen, die senkrecht zur Axialachse liegen. Mit anderen Worten, das Übergangsvolumen bildet einen Spalt zwischen dem inneren Abschnitt und dem äußeren Abschnitt. Die Federn können folglich in dem Übergangsbereich und damit in den parallel zueinander liegenden Übergangsebenen schwingen. Das Übergansvolumen bzw. der Über gangsbereich ist folglich durch einen Außenumfang des inneren Abschnitts, durch einen Innenumfang des äußeren Abschnitts und durch eine obere und eine untere Fläche zweier gegenüberliegender Abdeckplatten definiert. Mit anderen Worten, der Übergangsbereich liegt mindestens teilweise in einer Ebene senkrecht zu einer Axialachse der Aufnahmekontur und liegt mindestens teilweise in einer Ebene mit zumindest einem Teil des inneren und des äußeren Abschnitts. Die Übergangsebenen des Übergangsbereiches sind somit sich horizontal erstreckende Ebenen, in welchen die Feder oder die Federn schwingen. Auch wenn die Feder in den Übergangsebenen des Übergangsbereiches schwingen, erstreckt/erstrecken sich die Feder oder die Federn parallel zur Axialachse, insbesondere zwischen den gegenüberliegenden Abdeckplatten. Jede einzelne Feder ist nämlich ein dreidimensionales Gebilde, wobei die Schwingung einer Feder in einer Ebene parallel zur Axialachse erfolgt. The transition area comprises a transition volume, and thus a plurality of transition planes, which extends from a lower surface of a cover plate to an upper surface of a cover plate between the inner section and the outer section. The transition volume includes the spring or springs. The transition area or the transition volume thus comprises a plurality of transition planes which are perpendicular to the axial axis. In other words, the transition volume forms a gap between the inner section and the outer section. The springs can consequently oscillate in the transition area and thus in the transition planes lying parallel to one another. The transition volume or the transition area is consequently defined by an outer circumference of the inner section, by an inner circumference of the outer section and by an upper and a lower surface of two opposing cover plates. In other words, the transition region lies at least partially in a plane perpendicular to an axial axis of the receiving contour and lies at least partially in a plane with at least part of the inner and outer sections. The transition planes of the transition area are thus horizontally extending planes in which the spring or springs vibrate. Even if the spring is in the transition levels of the transition area swing, extends the spring or the springs parallel to the axial axis, in particular between the opposite cover plates. Each individual spring is a three-dimensional structure, the oscillation of a spring taking place in a plane parallel to the axial axis.
Das Übergangsvolumen bzw. der Übergangsbereich werden mit einem Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser oder einem Kältemittel, geflutet. Hierdurch kann jede Feder einer seits gedämpft werden und andererseits kann gleichzeitig Wärme von der Feder über das Kühlmittel abgeführt werden. Das Übergangsvolumen bildet einen Spalt zwischen dem inneren und dem äußeren Abschnitt. Im Betrieb wird das Kühlmittel fortlaufend in den Übergangsbereich eingeführt und aus dem Übergangsbereich wieder abgeführt. Mit anderen Worten, der Übergangsbereich weist einen Dämpfer auf, nämlich zum Beispiel das Kühlmittel in dem Übergangsbereich, und der Dämpfer ist dazu ausgebildet, eine Schwingung des inneren Abschnitts zu dämpfen, um eine Übertragung der Schwingung von dem inneren Abschnitt auf den äußeren Abschnitt zu reduzieren. Die Schwingungen der einzelnen Federn sind dabei dem inneren Abschnitt zuzuordnen, da eine Schwingung von einem sich bewegenden Rotor zunächst auf den inneren Abschnitt übertragen wird, sodass die Federn zu schwingen beginnen. The transition volume or the transition area are flooded with a coolant, such as, for example, water or a refrigerant. As a result, each spring can be damped on the one hand and, on the other hand, heat can be dissipated from the spring via the coolant at the same time. The transition volume forms a gap between the inner and outer sections. During operation, the coolant is continuously introduced into the transition area and discharged again from the transition area. In other words, the transition area has a damper, namely, for example, the coolant in the transition area, and the damper is designed to dampen a vibration of the inner section in order to reduce a transmission of the vibration from the inner section to the outer section . The vibrations of the individual springs are assigned to the inner section, since a vibration from a moving rotor is first transmitted to the inner section, so that the springs begin to vibrate.
Die Aufnahmekontur zur Aufnahme eines Lagers, in das ein Rotor eingefügt werden kann, hat bevorzugt eine Hohl-Zylinderform. Durch die Hohl-Zylinderform kann ein Lager in den Lagerhalter eingebracht werden. Die Aufnahmekontur kann jedoch auch eine von der Zylinderform abweichende Geometrie haben. Wichtig ist, dass der Hohlbereich der Aufnahmekontur ein Lager aufnehmen kann. Dementsprechend ist der Hohlbereich der Aufnahmekontur komplementär zu einem Außenumfang des Lagers ausgebildet. The receiving contour for receiving a bearing into which a rotor can be inserted preferably has a hollow cylindrical shape. Due to the hollow-cylindrical shape, a bearing can be introduced into the bearing holder. The receiving contour can, however, also have a geometry that deviates from the cylindrical shape. It is important that the hollow area of the receiving contour can accommodate a bearing. Accordingly, the hollow area of the receiving contour is designed to be complementary to an outer circumference of the bearing.
Der vorgeschlagene Lagerhalter ermöglicht eine Entkopplung der auftretenden Schwingungen mittels einer Federanordnung bzw. einer Konturenanordnung, welche auf einem kleinen Bauraum umsetzbar ist. The proposed bearing holder enables the vibrations that occur to be decoupled by means of a spring arrangement or a contour arrangement which can be implemented in a small installation space.
Der vorgeschlagene Lagerhalter kann an ein Gehäuse eines Turboverdichters oder eines Kältegerätes montiert werden. Generell kann der vorgeschlagene Lagerhalter an Geräte angebracht werden, welche rotierende Wellen, Spindeln oder einen Rotor umfassen, um dieselben zu halten. Mit anderen Worten, der vorgeschlagene Lagerhalter kann überall dort eingesetzt werden, wo Schwingungen entstehen, welche von einem anderen Eie- ment, oftmals dem Gerät selbst, entkoppelt oder gedämpft werden müssen. Mit dem vorgeschlagenen Lagerhalter kann die Standzeit des Lagerhalters verbessert werden. Denn einerseits kann mit dem vorgeschlagenen Lagerhalter eine Schwingung gedämpft werden und gleichzeitig kann Wärme, welche im Bereich des Lagerhalters entsteht oder auftritt, abgeführt werden. Eine Dämpfung und eine Wärmeabfuhr kann mit dem vorgeschlagenen Lagerhalter in kompakter Weise auf einem engen Raum geschehen. Vorliegend werden die Mittel zur Dämpfung (Kühlmittel, Federn und/oder Elastomer in dem Übergangsbereich) einer Schwingung und die Mittel für eine Wärmeabfuhr (Kühlmittel und/oder Elastomer in dem Übergangsbereich) in synergetischer Weise ausgenutzt, wodurch der Lagerhalter als solcher eine im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lagerhaltern kleinere Dimension, also Erstreckung, aufweist. Insbesondere eine Erstreckung entlang der Axialachse der Rotors fällt geringer aus, wodurch auch eine Übertragungsfläche zwischen Rotor und Lagerhalter geringer ausfällt. Durch die Entkopplung des schnell rotierenden Systems, beispielsweise eines Rotors eines Radialturboverdichters, zum Gehäuse, kann eine Geräuschentwicklung und eine Belastung auf die Lagerung reduziert werden, wodurch sich die Lebensdauer des Lagerhalters bzw. des rotierenden Systems als solches erhöht. The proposed bearing holder can be mounted on a housing of a turbo compressor or a refrigeration device. In general, the proposed bearing holder can be attached to devices which comprise rotating shafts, spindles or a rotor in order to hold the same. In other words, the proposed bearing holder can be used wherever vibrations arise which are caused by another egg. ment, often the device itself, must be decoupled or attenuated. With the proposed bearing holder, the service life of the bearing holder can be improved. This is because, on the one hand, the proposed bearing holder can dampen a vibration and, at the same time, heat that arises or occurs in the area of the bearing holder can be dissipated. Damping and heat dissipation can be done in a compact manner in a narrow space with the proposed bearing holder. In the present case, the means for damping (coolant, springs and / or elastomer in the transition area) of a vibration and the means for heat dissipation (coolant and / or elastomer in the transition area) are used in a synergetic manner, whereby the bearing holder as such has a compared to Bearing holders known from the prior art have smaller dimensions, that is to say extension. In particular, an extension along the axial axis of the rotor is smaller, as a result of which a transmission surface between the rotor and the bearing holder is also smaller. By decoupling the rapidly rotating system, for example a rotor of a radial turbo compressor, from the housing, noise development and stress on the bearing can be reduced, which increases the service life of the bearing holder or the rotating system as such.
Mit dem hierin vorgeschlagenen Lagerhalter können vorbestimmte Dämpfungsgrade erzielt bzw. umgesetzt werden, sodass unter anderem biegekritische Frequenzen des Systems, in dem der Lagerhalter eingebaut ist, abhängig vom geplanten Arbeitsbereich des Systems, bzw. des Elektromotors, in bestimmte Bereiche gelegt werden können. With the bearing holder proposed herein, predetermined degrees of damping can be achieved or implemented so that, among other things, critical bending frequencies of the system in which the bearing holder is installed can be placed in certain areas depending on the planned working area of the system or the electric motor.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden technischen Lehre betrifft einen Elektromotor, bei dem ein Rotor mit dem vorgeschlagenen Lagerhalter in Wirkverbindung steht. Ein Elektro motor, welcher mit dem vorgeschlagenen Lagerhalter ausgebildet ist, kann beispielsweise bei hohen Drehzahlen betrieben werden, da der Lagerhalter dazu ausgebildet ist, Schwingungen zu reduzieren und im besten Fall zu eliminieren. Hierdurch kann die Lebensdauer eines Elektromotors bzw. der Zeitraum, in welchem eine Wartung zu erfolgen hätte, ver längert werden. Another aspect of the present technical teaching relates to an electric motor in which a rotor is in operative connection with the proposed bearing holder. An electric motor, which is designed with the proposed bearing holder, can be operated at high speeds, for example, since the bearing holder is designed to reduce vibrations and, in the best case, to eliminate them. As a result, the service life of an electric motor or the period in which maintenance would have to be carried out can be extended.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden technischen Lehre betrifft ein Verfahren zum Her stellen des Lagerhalters, bei welchem ein Lagerhalter abgestimmt auf die Leistung, welche ein Elektromotor erbringen soll oder muss, in dem der Lagerhalter verbaut ist, modelliert und hergestellt werden kann. Der vorgeschlagene Lagerhalter kann mit kostengünsti- gen Verfahren, wie beispielsweise 3D-Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden, her gestellt werden. Es wäre jedoch auch denkbar, den vorgeschlagenen Lagerhalter mittels Drahterodieren oder Fräsen herzustellen. Beim Herstellen des Lagerhalters lässt sich beispielsweise die radiale und axiale Steifigkeit über die Materialstärke und/oder das Schnittmuster, mit welchem die Federn ausgebildet werden, gut einstellen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden technischen Lehre betrifft ein Verfahren zum Betreiben des Lagerhal ters, insbesondere nach dessen Herstellung. Another aspect of the present technical teaching relates to a method for the manufacture of the bearing holder, in which a bearing holder can be modeled and manufactured in accordance with the performance that an electric motor should or must provide, in which the bearing holder is installed. The proposed warehouse keeper can be inexpensive gen processes such as 3D laser cutting or water jet cutting. However, it would also be conceivable to manufacture the proposed bearing holder by means of wire EDM or milling. When producing the bearing holder, for example, the radial and axial rigidity can be easily adjusted via the material thickness and / or the cutting pattern with which the springs are formed. Another aspect of the present technical teaching relates to a method for operating the Lagerhal age, in particular after its manufacture.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen: Preferred exemplary embodiments of the present invention are explained in detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 einen aus dem Stand der Technik bekannten Lagerhalter, 1 shows a bearing holder known from the prior art,
Fig. 2a einen Lagerhalter mit angedeutetem äußeren Abschnitt 2a shows a bearing holder with an indicated outer section
Fig. 2b eine Vergrößerung eines Ausschnittes des Lagerhalters gemäß Fig. 2a, FIG. 2b an enlargement of a section of the bearing holder according to FIG. 2a,
Fig. 3 einen Lagerhalter gemäß der hierin vorgeschlagenen technischen Lehre, 3 shows a bearing holder according to the technical teaching proposed herein,
Fig. 4 eine andere Perspektive des Lagerhalters gemäß Fig. 3, FIG. 4 shows another perspective of the bearing holder according to FIG. 3,
Fig. 5a eine perspektivische Ansicht eines Lagerhalters gemäß der hierin vorge- schlagenen technischen Lehre, 5a shows a perspective view of a bearing holder according to the technical teaching proposed herein,
Fig. 5b eine Draufsicht des Lagerhalters gemäß Fig. 5a, FIG. 5b shows a plan view of the bearing holder according to FIG. 5a,
Fig. 6 eine Vergrößerung eines Ausschnittes des Lagerhalters gemäß den Figs. 3 und 4, pjg eine perspektivische Ansicht eines Lagerhalters gemäß der hierin vorgeschlagenen technischen Lehre, 6 shows an enlargement of a section of the bearing holder according to FIGS. 3 and 4, p j g a perspective view of a bearing holder according to the technical teaching proposed herein,
Fig. 8 eine Draufsicht des Lagerhalters gemäß Fig. 7, und Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Elektromotors in einem Turboverdich ter mit einem Lagerhalter gemäß der hierin vorgeschlagenen technischen Lehre. Fig. 8 is a plan view of the bearing holder according to Fig. 7, and Fig. 9 is a schematic representation of an electric motor in a Turboverdich ter with a bearing holder according to the technical teaching proposed herein.
Einzelne Aspekte der hierin beschriebenen technischen Lehre sind nachfolgend in den Figs. 1 bis 9 beschrieben. In der vorliegenden Anmeldung betreffen gleiche Bezugszei chen gleiche oder gleichwirkende Elemente, wobei nicht alle Bezugszeichen in allen Zeichnungen, sofern sie sich wiederholen, erneut dargelegt werden. Individual aspects of the technical teaching described herein are shown below in FIGS. 1 to 9. In the present application, the same reference numerals relate to the same or equivalent elements, although not all reference numerals in all drawings, if they are repeated, are presented again.
Die Figs. 2 bis 5 und Figs. 7 und 8 zeigen jeweils einen Lagerhalter. Der aus der DE 10 2016203411 A1 gezeigte Lagerhalter, welcher in Fig. 1 gezeigt ist, wurde bereits im ein leitenden Teil der Anmeldung beschrieben. Die in den Figs. 3 bis 5 und Figs. 7 und 8 gezeigten Lagerhalter 10 weisen jeweils einen inneren Abschnitt 30 und einen äußeren Ab schnitt 20 auf; wobei der innere Abschnitt 30 eine Aufnahmekontur 32 zum Aufnehmen eines Lagers aufweist, welches wiederum zur Aufnahme eines Rotors (nicht dargestellt) verwendet werden kann. Wie in Fig. 2 und Fig. 5 beispielsweise gezeigt ist, ist innerhalb des inneren Abschnitts 30 eine Aufnahmekontur 32 zum Aufnehmen eines Lagers angeordnet. Auch in den anderen Figuren mit Ausnahme von Fig. 9 ist eine solche Aufnahme kontur zu sehen, wobei diese nicht mit einem Bezugszeichen versehen ist, um die einzelnen Figuren nicht zu überfrachten. Der in Fig. 2 dargestellte Lagerhalter 10 zeigt den inneren Abschnitt 30 vollständig, während der äußere Abschnitt 20 skizzenhaft nur teilweise dargestellt ist. Wie in den Figs. 2 bis 5 und Figs. 7 und 8 zu sehen ist, kann die Aufnahmekontur 32 als hohler Zylinder ausgebildet sein, welcher ein Relief 32a zum Aufnehmen des Lagers aufweist. Der äußere Abschnitt 20 ist dazu ausgebildet, an einem Gehäuse, insbesondere eines Turboverdichters oder eines Kältegerätes, angebracht zu werden. Dazu sind beispielsweise Bohrungen 92 an einem Sockel 34, der Teil des äußeren Abschnittes 20 sein kann, vorgesehen, so dass der äußere Abschnitt 20 an dem Gehäuse 90 befestigt werden kann. Beispielsweise kann der äußere Abschnitt an dem Gehäuse 90 angeschraubt werden. In einem solchen Fall können die Bohrungen 92 ein Gewinde aufweisen. Figs. 2 to 5 and Figs. 7 and 8 each show a warehouse keeper. The bearing holder shown in DE 10 2016203411 A1, which is shown in FIG. 1, has already been described in a leading part of the application. The in Figs. 3 to 5 and Figs. 7 and 8 shown bearing holder 10 each have an inner portion 30 and an outer portion 20 from; wherein the inner section 30 has a receiving contour 32 for receiving a bearing, which in turn can be used for receiving a rotor (not shown). As shown in FIGS. 2 and 5, for example, a receiving contour 32 for receiving a bearing is arranged within the inner section 30. Such a recording contour can also be seen in the other figures, with the exception of FIG. 9, although it is not provided with a reference number in order not to overload the individual figures. The bearing holder 10 shown in Fig. 2 shows the inner section 30 completely, while the outer section 20 is only partially shown in sketch. As shown in Figs. 2 to 5 and Figs. 7 and 8, the receiving contour 32 can be designed as a hollow cylinder which has a relief 32a for receiving the bearing. The outer section 20 is designed to be attached to a housing, in particular a turbo compressor or a refrigeration device. For this purpose, for example, bores 92 are provided on a base 34, which can be part of the outer section 20, so that the outer section 20 can be fastened to the housing 90. For example, the outer section can be screwed to the housing 90. In such a case, the bores 92 can be threaded.
Der Bereich zwischen dem äußeren Abschnitt 20 und dem inneren Abschnitt 30 definiert einen Übergangsbereich 25. Der Übergangsbereich 25 weist eine Übergangsfläche 35 auf, welche den inneren Abschnitt 30 und den äußeren Abschnitt 20 miteinander koppelt, insbesondere verbindet. Der Übergangsbereich 25 zwischen dem inneren Abschnitt 30 und dem äußeren Abschnitt 20 weist eine Feder 55 auf. Hierbei kann die Feder 55 auch als Federanordnung 40 aus mehreren Federn 55 vorgesehen sein, wie in den Figs.2, 5, 7 und 8 beispielsweise zu sehen ist. Ferner kann die Feder 55 geradlinige Konturen 56 aufweisen, so dass die durch die Konturen 56 gebildeten Stege 57 Speichen 58 bilden, wie in Figs. 7 und 8 gezeigt ist. Alternativ kann die Feder 55 gebogene Konturen 56 aufweisen, so dass die durch die Konturen 56 gebildeten Stege 57 einen gebogenen Verlauf 59 aufweisen. Der gebogene Verlauf 59 kann wellenförmig sein, wie in Fig. 2a und 2b gezeigt ist, welcher wie bei einer Sinus-Welle eine Periodizität aufweist. In diesem Fall definiert der Verlauf der Welle das Verhältnis der Radialen zur axialen Steifigkeit der resultierenden Feder 55. Alternativ kann der gebogene Verlauf 59 derart verlaufen, dass Stege 57 mit einem gebogenem Muster ausgebildet sind, welches gerade keine Periodizität wie eine Sinuswelle aufweisen, wie dies beispielsweise in Figs. 5a und 5b gezeigt ist. In Fig. 2b sind drei Federn 55 gezeigt. Beispielsweise zeigen die in Figs. 5a und 5b gezeigten drei Federn 55 jeweils nur eine Periode des gebogenen Verlaufs 59 auf. Auch in Figs. 5a und 5b sind drei Federn 55 mit Stegen 57 gezeigt, wobei jede Feder 55 einen nicht periodischen gebogenen Verlauf 59 hat. Die drei Federn gemäß Figs. 7 und 8 sind als Speichen 58 mit geradliniger Kontur 56, welche die Stege 57 bildet, ausgebildet. The area between the outer section 20 and the inner section 30 defines a transition area 25. The transition area 25 has a transition surface 35 which couples the inner section 30 and the outer section 20 to one another, in particular connects them. The transition region 25 between the inner section 30 and the outer section 20 has a spring 55. Here, the spring 55 can also can be provided as a spring arrangement 40 made up of several springs 55, as can be seen in FIGS. 2, 5, 7 and 8, for example. Furthermore, the spring 55 can have straight contours 56, so that the webs 57 formed by the contours 56 form spokes 58, as shown in FIGS. 7 and 8 is shown. Alternatively, the spring 55 can have curved contours 56, so that the webs 57 formed by the contours 56 have a curved course 59. The curved course 59 can be wave-shaped, as shown in FIGS. 2a and 2b, which, like a sine wave, has a periodicity. In this case, the course of the wave defines the ratio of the radial to the axial stiffness of the resulting spring 55. Alternatively, the curved course 59 can run in such a way that webs 57 are formed with a curved pattern that does not have any periodicity like a sine wave like this for example in Figs. 5a and 5b is shown. In Fig. 2b three springs 55 are shown. For example, the in Figs. 5a and 5b, the three springs 55 shown each have only one period of the curved course 59. Also in Figs. 5a and 5b show three springs 55 with webs 57, each spring 55 having a non-periodic curved profile 59. The three springs according to Figs. 7 and 8 are designed as spokes 58 with a straight contour 56 which forms the webs 57.
Dabei wird jede Feder 55 durch eine erste Kontur 56 und einer zweite Kontur 56 gebildet, wobei jeweils die erste Kontur 56 und die zweite Kontur 56 einen Steg ausbildet 57. Die Stege 57 sind an einem ersten Ende mit dem inneren Abschnitt 30 verbunden und an einem zweiten Ende mit dem äußeren Abschnitt 20 verbunden. Die Stege 57, welche die Federn 55 ausbilden, sind in der Übergangsfläche 35 in dem Übergangsbereich 25 aus gebildet. Damit liegt der Übergangsbereich mindestens teilweise in einer Ebene senkrecht zu einer Axialachse 70 der Aufnahmekontur 32 und liegt mindestens teilweise in einer Ebene mit zumindest einem Teil des inneren und des äußeren Abschnitts 20,30. Each spring 55 is formed by a first contour 56 and a second contour 56, the first contour 56 and the second contour 56 each forming a web 57. The webs 57 are connected at a first end to the inner section 30 and at one end second end connected to the outer section 20. The webs 57, which form the springs 55, are formed in the transition surface 35 in the transition region 25. The transition area thus lies at least partially in a plane perpendicular to an axial axis 70 of the receiving contour 32 and lies at least partially in a plane with at least part of the inner and outer sections 20, 30.
Wie in den Figs. 2 bis 5 und Figs. 7 und 8 zu sehen ist, sind die Federn 55 um die Axialachse 70 herum zwischen dem inneren Abschnitt 30 und dem äußeren Abschnitt 20 sym metrisch verteilt. Die Federn 55 sind insbesondere in einer Ebene senkrecht zur Axialachse 70 verteilt. Die Ebene senkrecht zur Axialachse 70 ist beispielsweise durch eine x-y Ebene aufgespannt, während die Axialachse 70 longitudinal zu einer z-Richtung verläuft. In einem solchen Fall schwingen die Federn 55 in der x-y Ebene mit Auslenkungen in der x-y Ebene. Es können bis zu sechs, bevorzugt drei Federn 55 um die Axialachse 70 symmetrisch verteilt angeordnet sein. Die Feder 55 oder die Federn 55 erstreckt bzw. erstrecken sich in dem Übergangbereich 25 und ist bzw. sind dazu ausgebildet, in einer Ebene, insbesondere einer x-y Ebene, parallel zu der Übergangsfläche 35 zu schwingen. Dies ist in Fig. 2b beispielsweise durch die Pfeile 110 und 120 angedeutet . Die x-y Ebene(n) definiert (definieren) beispielsweise eine horizontale Ebene(n). As shown in Figs. 2 to 5 and Figs. 7 and 8, the springs 55 are distributed symmetrically about the axial axis 70 between the inner section 30 and the outer section 20. The springs 55 are distributed, in particular, in a plane perpendicular to the axial axis 70. The plane perpendicular to the axial axis 70 is spanned, for example, by an xy plane, while the axial axis 70 runs longitudinally to a z-direction. In such a case, the springs 55 oscillate in the xy plane with deflections in the xy plane. Up to six, preferably three, springs 55 can be arranged symmetrically distributed around the axial axis 70. The spring 55 or the springs 55 extend or extend in the transition area 25 and is or are designed to oscillate in a plane, in particular an xy plane, parallel to the transition surface 35. This is indicated in FIG. 2b by arrows 110 and 120, for example. The xy plane (s) defines, for example, a horizontal plane (s).
Der Übergangsbereich 25 weist ferner einen Dämpfer 80 auf, wie er in den Figuren 3 und 4 zu sehen ist. Der Dämpfer 80 ist dazu ausgebildet, eine Schwingung des inneren Abschnitts 30 zu dämpfen, um eine Übertragung der Schwingung von dem inneren Abschnitt 30 auf den äußeren Abschnitt 20 zu reduzieren. Im Idealfall werden die Schwingungen nicht nur gedämpft, sondern eliminiert. Das Dämpfen bzw. Eliminieren kann insbesondere bei Schwingungen mit sehr hohen Frequenzen eintreten. Die Schwingung der einzelnen Federn 55 ist dabei dem inneren Abschnitt 30 zuzuordnen, da die Schwingung von einem sich bewegenden Rotor (nicht dargestellt) zunächst auf den inneren Abschnitt 30 übertragen wird, sodass die Federn 55 zu schwingen beginnen. Die Federn 55 beginnen in der Übergangsfläche 35 zu schwingen, also in einer x-y Ebene bzw. insbesondere in einer horizontalen Ebene. The transition area 25 also has a damper 80, as can be seen in FIGS. 3 and 4. The damper 80 is designed to dampen a vibration of the inner section 30 in order to reduce a transmission of the vibration from the inner section 30 to the outer section 20. Ideally, the vibrations are not only dampened, but also eliminated. Damping or elimination can occur in particular with vibrations with very high frequencies. The oscillation of the individual springs 55 is assigned to the inner section 30, since the oscillation is first transmitted from a moving rotor (not shown) to the inner section 30, so that the springs 55 begin to oscillate. The springs 55 begin to oscillate in the transition surface 35, that is to say in an x-y plane or in particular in a horizontal plane.
Der Dämpfer 80 umfasst ein Elastomer 81 und/oder einen Quetschflüssigkeitsdämpfer 82. Der Quetschflüssigkeitsdämpfer 82 umfasst ein Quetschfluid 85, welches beispielsweise im Betrieb fortlaufend in einen Spalt 84 zugeführt und aus dem Spalt 84 abgeführt werden kann. Das Elastomer 81 kann in Form von O-Ringen 83 oder auch Rechteckringen, wel che auch K-Ringe genannt werden, ausgebildet sein. Das Elastomer 81 kann beispielsweise an verschiedenen Positionen angeordnet sein. Dies bedeutet, dass eine Anzahl an O-Ringen 83 oder K-Ringen vorgesehen sein kann, um beispielsweise eine Dichtung oder eine Dämpfung, insbesondere des inneren Abschnitt 30, bereitzustellen. Der innere Abschnitt 30 und der äußere Abschnitt 20 sind durch den Spalt 84, in welchem der Quetschflüssigkeitsdämpfer 82 angeordnet ist, voneinander beabstandet. Der Spalt 84 definiert ein Übergangsvolumen. Mit anderen Worten, durch den Spalt 84 wird ein Übergangsvolu men aufgespannt, welches sich ausgehend von der Übergangsfläche 35 parallel zur Axialachse 70 erstreckt. Der Quetschflüssigkeitsdämpfer 82 kann auch ein Quetschflu iddämpfer also ein Quetschfluid 85 sein, insbesondere dann, wenn statt einer Flüssigkeit ein Gas in dem Dämpfer 82 verwendet wird. In beiden Fällen ist in dem Übergansvolumen des Spaltes 84 ein Quetschfluid eingebracht. Mit anderen Worten, der Quetschflüssigkeitsdämpfer 82 zum Dämpfen von Schwingungen ist mit einem Quetschfluid 85 gefüllt ist. Das Quetschfluid 85 ist bevorzugt eine Flüssigkeit. Es ist jedoch auch denkbar als Quetschfluid ein Gas zu nehmen. Von Vorteil ist, wenn das Quetschfluid 85 geeignet ist, Schwingungen zu dämpfen und Wärme abzutransportieren. Das Quetschfluid 85 fungiert als ein Kühlmittel, welches zusätzlich Schwingungen dämpfen kann. Beispielsweise kann das Kühlmittel ein Anlagenmedium wie beispielsweise ein Kältemittel oder Wasser sein. The damper 80 comprises an elastomer 81 and / or a squeeze liquid damper 82. The squeeze liquid damper 82 comprises a squeeze fluid 85 which, for example, can be continuously fed into a gap 84 and removed from the gap 84 during operation. The elastomer 81 can be designed in the form of O-rings 83 or rectangular rings, wel che are also called K-rings. The elastomer 81 can, for example, be arranged in different positions. This means that a number of O-rings 83 or K-rings can be provided in order, for example, to provide a seal or damping, in particular of the inner section 30. The inner section 30 and the outer section 20 are spaced apart from one another by the gap 84 in which the squeeze liquid damper 82 is arranged. The gap 84 defines a transition volume. In other words, a transition volume is spanned through the gap 84, which, starting from the transition surface 35, extends parallel to the axial axis 70. The squeeze fluid damper 82 can also be a squeeze fluid damper, that is, a squeeze fluid 85, in particular when a gas is used in the damper 82 instead of a liquid. In both cases, a squeezing fluid is introduced into the transition volume of the gap 84. In other words, the squeezing fluid damper 82 for damping vibrations is filled with a squeezing fluid 85. The squeeze fluid 85 is preferably a liquid. However, it is also conceivable to use a gas as the squeeze fluid. It is advantageous if the squeezing fluid 85 is suitable for damping vibrations and transporting away heat. The squeeze fluid 85 functions as a coolant that can also dampen vibrations. For example, the coolant can be a system medium such as a refrigerant or water.
Das Übergangsvolumen des Quetschflüssigkeitsdämpfers 82 ist als der Spalt 84 zwischen dem inneren und dem äußeren Abschnitt 20, 30 ausgebildet, in dem während eines Betriebes des Lagerhalters 10 laufend Kühlflüssigkeit zuführbar ist, um Vibrationen zu dämpfen und um Wärme abzuführen. Ein kontinuierliches Zuführen und Abführen des Kühlmittels bzw. des Quetschfluids 85 in und aus dem Spalt 84 kann über einen Kühlmittelzufluss 87 und einen Kühlmittelabfluss 88 erfolgen. Der Spalt 84 des Quetschflüssigkeitsdämpfers 82 ist mit dem Elastomer 81 abgedichtet, welches gleichzeitig dazu ausgebildet ist, die auftretenden Vibrationen zu dämpfen und/oder Wärme aufzunehmen. Bei Aufnahme von Wärme dehnen sich das Elastomer 81 und der das Elastomer umgebende Werkstoff gemäß ihren Ausdehnungskoeffizienten aus. The transition volume of the squeeze fluid damper 82 is formed as the gap 84 between the inner and outer sections 20, 30, in which cooling fluid can be continuously supplied during operation of the bearing holder 10 in order to dampen vibrations and to dissipate heat. A continuous supply and removal of the coolant or the squeeze fluid 85 into and out of the gap 84 can take place via a coolant inflow 87 and a coolant outflow 88. The gap 84 of the squeeze liquid damper 82 is sealed with the elastomer 81, which is simultaneously designed to dampen the vibrations and / or absorb heat. When absorbing heat, the elastomer 81 and the material surrounding the elastomer expand according to their coefficients of expansion.
In Figs. 3 und 4 ist beispielsweise gezeigt, dass das Elastomer 81 in Form von O-Ringen 83 an verschiedenen Positionen angeordnet ist. Beispielsweise ist jeweils ein O-Ring 83 am oberen und unteren Übergang zwischen der oberen bzw. unteren Abdeckplatte 91 und dem inneren Abschnitt 30 vorgesehen. Außerdem ist beispielsweise jeweils ein O- Ring 83 am oberen und unteren Übergang zwischen der oberen bzw. unteren Abdeckplatte 91 und dem äußeren Abschnitt 20 vorgesehen. In Figs. 3 and 4 it is shown, for example, that the elastomer 81 is arranged in the form of O-rings 83 at different positions. For example, an O-ring 83 is provided at the upper and lower transition between the upper and lower cover plate 91 and the inner section 30. In addition, an O-ring 83 is provided at the upper and lower transition between the upper and lower cover plate 91 and the outer section 20, for example.
Fig. 4 zeigt ferner einen Übergang zwischen einer unteren Abdeckplatte 91 und dem inneren Abschnitt 30, welcher einen weiteren Abdeckspalt 95 aufweist. Der Abdeckspalt 95 ist durch eine Umrandung 2 in Fig. 4 und in vergrößerter Darstellung in Fig. 6 hervorgehoben. In dem Abdeckspalt 95 kann die Kühlflüssigkeit eindringen. Die in den Abdeckspalt 95 eingedrungene Flüssigkeit kann einerseits die Dämpfung der Schwingungen im Betrieb unterstützen und andererseits kann die Kühlflüssigkeit gleichzeitig den O-Ring 83 bzw. das Elastomer 81 und/oder den Außenumfang des inneren Abschnitts 30 kühlen. Das Elastomer 81 ist folglich als elastischer O-Ring 83 ausgebildet an einem Außenumfang des inneren Abschnittes 30 angeordnet. Ferner ist das Elastomer 81 als ein elastischer O- Ring 83 ausgebildet an einem Innenumfang des äußeren Abschnittes 30 angeordnet. FIG. 4 also shows a transition between a lower cover plate 91 and the inner section 30, which has a further cover gap 95. The cover gap 95 is highlighted by a border 2 in FIG. 4 and in an enlarged illustration in FIG. 6. The cooling liquid can penetrate into the cover gap 95. The liquid that has penetrated into the cover gap 95 can on the one hand support the damping of the vibrations during operation and on the other hand the cooling liquid can simultaneously cool the O-ring 83 or the elastomer 81 and / or the outer circumference of the inner section 30. The elastomer 81 is consequently arranged as an elastic O-ring 83 on an outer circumference of the inner section 30. Furthermore, the elastomer 81 is designed as an elastic O-ring 83 and is arranged on an inner circumference of the outer section 30.
Es ist ferner denkbar, dass der Quetschflüssigkeitsdämpfer 82 ein Kühlgas oder eine per manente Kühlflüssigkeit aufweist, welche(s) bei einer Herstellung des Lagerhalters 10 mit tels dem Elastomer 81 abgedichtet in den Spalt 84 eingebracht ist. Ist eine permanente Kühiflüssigkeit oder gar keine Kühlflüssigkeit sondern ein Kühlgas in dem Spalt 84 vorgesehen, muss kein Kühlmittelzufluss 87 und kein Kühlmittelabfluss 88 vorgesehen werden. Vielmehr wird die permanente Kühlflüssigkeit oder das Kühlgas bei einer Herstellung des Lagerhalters 10 in den Spalt 84 eingebracht und mittels der Abdeckplatten 91 und dem Elastomer 81 verschlossen, insbesondere abgedichtet. It is also conceivable that the squeeze liquid damper 82 has a cooling gas or a permanent cooling liquid, which is introduced into the gap 84 in a sealed manner when the bearing holder 10 is manufactured by means of the elastomer 81. Is a permanent one If cooling liquid or no cooling liquid at all but a cooling gas is provided in the gap 84, no coolant inflow 87 and no coolant outflow 88 need to be provided. Rather, the permanent cooling liquid or the cooling gas is introduced into the gap 84 during manufacture of the bearing holder 10 and closed, in particular sealed, by means of the cover plates 91 and the elastomer 81.
Die Figs. 2, 5, 7 und 8 zeigen, dass die Feder 55 und eine oder mehrere weitere Federn 55 in dem Übergangsbereich 25 angeordnet sind, der in einer Kreisringform ausgebildet ist und den Quetschflüssigkeitsdämpfer 82 umschließt. Bevorzugt und gemäß den Figs. 5, 7 und 8 sind drei Federn 55 in dem Übergangsbereich 25 angeordnet. Figs. 2, 5, 7 and 8 show that the spring 55 and one or more further springs 55 are arranged in the transition region 25, which is designed in a circular ring shape and encloses the squeeze liquid damper 82. Preferably and according to FIGS. 5, 7 and 8, three springs 55 are arranged in the transition area 25.
Die Figs. 3 und 4 zeigen, wie Abdeckplatten 91 formschlüssig zwischen dem inneren und dem äußeren Abschnitt 30, 20 angeordnet sind und wie ein Ende des äußeren Abschnitts 20, ein Ende des inneren Abschnitts 30, das Elastomer 81 und eine Fläche der Abdeckplatte 91 eine planare Fläche 93 ausbilden. Hierbei erstrecken sich die Abdeckplatten 91 senkrecht zur Axialachse 70. Die Abdeckplatten 91 sind durch eine Ausdehnung der Federn 55 parallel zur Axiaiachse 70 voneinander beabstandet. Hierdurch wird ein Volumen des Quetschflüssigkeitsdämpfer bestimmt, welches dem Volumen das Spaltes 84 entspricht. Denn durch einen Außenumfang des inneren Abschnitts 30 und einen Innenum fang des äußeren Abschnitts 20 sowie durch jeweils mindestens eine an den Enden des inneren und äußeren Abschnitts 20, 30 angeordnete Abdeckplatte 91 ist ein Volumen des Quetschflüssigkeitsdämpfer 82 aufgespannt, in dem das Kühlmittel über den mindestens einen Kühlmittelzufluss 87 einbringbar ist. Figs. 3 and 4 show how cover plates 91 are positively arranged between the inner and outer sections 30, 20 and how one end of the outer section 20, one end of the inner section 30, the elastomer 81 and one surface of the cover plate 91 form a planar surface 93 form. Here, the cover plates 91 extend perpendicular to the axial axis 70. The cover plates 91 are spaced apart from one another by an expansion of the springs 55 parallel to the axial axis 70. In this way, a volume of the squeeze liquid damper is determined which corresponds to the volume of the gap 84. Because by an outer circumference of the inner section 30 and an inner circumference of the outer section 20 as well as by at least one cover plate 91 arranged at the ends of the inner and outer sections 20, 30, a volume of the squeeze liquid damper 82 is spanned in which the coolant over the at least a coolant inflow 87 can be introduced.
Bevorzugt weisen der äußere Abschnitt 20 einen Kühlmittelzufluss 87 und einen Kühlmittelabfluss 88 auf, wobei der Kühlmittelzufluss 87 zum Zuführen eines Kühlmittels zwischen dem inneren und dem äußeren Abschnitt 20, 30 vorgesehen ist. Mit anderen Worten, der Kühlmittelzufluss 87 ist zum Zuführen eines Kühlmittels in den Übergangsbereich bzw. in den Quetschflüssigkeitsdämpfer vorgesehen. Der Kühlmittelabfluss 88 ist zum Abführen des Kühlmittels zwischen dem inneren und dem äußeren Abschnitt 20, 30 vorgesehen. Bevorzugt sind ein einziger Kühlmittelzufluss 87 und ein einziger Kühlmittelabfluss 88 vorgesehen, welche diametral zueinander angeordnet sein können. Es ist ferner denkbar, dass der einzige Kühlmittelzufluss 87 und der einzige Kühlmittelabfluss 88 an zwei Positionen der Kreisringform des äußeren Abschnittes 20 derart angeordnet sind, dass der einzige Kühlmittelzufluss 87 und der einzige Kühlmittelabfluss 88 einen Winkel zwi- sehen 90° und 175° aufspannen. Es ist ferner denkbar, dass mehr als ein Kühlmittelzu fluss 87 und mehr als ein Kühlmittelabfluss 88 in dem äußeren Abschnitt 20 vorgesehen ist (siehe Figs. 4, 5,7 und 8). Diese sind dann beispielsweise symmetrisch auf der Kreisringform angeordnet. Beispielsweise kann eine gerade Anzahl von Kühlmittelzuflüssen 87 und eine gerade Anzahl von Kühlmittelabflüssen 88 vorgesehen sein. Bevorzugt können zwei Kühlmittelzuflüsse 87 und zwei Kühlmittelabflüsse 88 vorgesehen sein, wobei die Kühlmittelzuflüsse 87 diametral zueinander angeordnet sind und wobei die Kühlmittelab flüsse 88 diametral zueinander angeordnet sind. Ein Kühlmittelzufluss 87 und ein Kühlmittelabfluss 88 können durch eine Bohrung 92 oder durch eine Ausnehmung 94 ausgebildet sein. Fig. 2 zeigt den Kühlmittelzufluss 87 bzw. den Kühlmittelabfluss 88 als Ausnehmung 94, welche auch in dem inneren Abschnitt angeordnet sein kann. Figuren 4, 5, 7 und 8 zeigen den Kühlmittelzufluss 87 bzw. den Kühlmittelabfluss 88 als Bohrung 92. Die Bohrungen bzw. die Ausnehmungen können beispielsweise mit einem Gewinde, insbesondere gefräst, ausgebildet sein, so dass je nach Bedarf der Kühlmittelzufluss 87 und/ oder der Kühlmittelabfluss 88 durch Einschrauben einer Schraube geschlossen werden können. The outer section 20 preferably has a coolant inflow 87 and a coolant outflow 88, the coolant inflow 87 being provided for supplying a coolant between the inner and outer sections 20, 30. In other words, the coolant inflow 87 is provided for feeding a coolant into the transition region or into the squeeze liquid damper. The coolant outflow 88 is provided for discharging the coolant between the inner and outer sections 20, 30. A single coolant inflow 87 and a single coolant outflow 88 are preferably provided, which can be arranged diametrically to one another. It is also conceivable that the single coolant inflow 87 and the single coolant outflow 88 are arranged at two positions of the circular shape of the outer section 20 in such a way that the single coolant inflow 87 and the single coolant outflow 88 form an angle between see 90 ° and 175 ° span. It is also conceivable that more than one coolant inlet 87 and more than one coolant outlet 88 is provided in the outer section 20 (see FIGS. 4, 5, 7 and 8). These are then arranged, for example, symmetrically on the circular ring shape. For example, an even number of coolant inflows 87 and an even number of coolant outflows 88 can be provided. Preferably, two coolant inflows 87 and two coolant outflows 88 can be provided, the coolant inflows 87 being arranged diametrically to one another and the coolant outflows 88 being arranged diametrically to one another. A coolant inflow 87 and a coolant outflow 88 can be formed by a bore 92 or by a recess 94. FIG. 2 shows the coolant inflow 87 or the coolant outflow 88 as a recess 94, which can also be arranged in the inner section. FIGS. 4, 5, 7 and 8 show the coolant inflow 87 and the coolant outflow 88 as a bore 92. The bores or the recesses can for example be designed with a thread, in particular milled, so that the coolant inflow 87 and / or the coolant drain 88 can be closed by screwing in a screw.
Bevorzugt liegen mindestens ein Teil des Kühlmittelzuflusses 87 und mindestens ein Teil des Kühlmittelabflusses 88 und die Feder 55 in mindestens einer Querschnittsebene senkrecht zu der Axialachse 70 der Aufnahmekontur 32. Hierdurch kann der Lagerhalter 10 kompakter gebaut werden. Insbesondere weist der vorgeschlagenen Lagerhalter 10 entlang der Axialachse 70 eine gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lagerhaltern eine geringere Ausdehnung auf. So kann es beispielsweise sein, dass der vorgeschlagene Lagerhalter bei gleicher Steifigkeit, wie bei einem klassischen Lagerhalter, eine Ausdehnung aufweist, welche im Wesentlichen viermal kleiner als der klassische Lagerhalter ist. Dies hat zu Folge, dass die Anlagefläche eines eingeführten Kugellagers, in dem ein Rotor (nicht dargestellt) eingeführt ist, kleiner ausfällt. Hierdurch wiederum tritt eine geringere Reibung zwischen Rotor und Lagerhalter auf, wodurch ein Leistungsverlust des Rotors bzw. des Elektromotors reduziert werden kann. At least part of the coolant inflow 87 and at least part of the coolant outflow 88 and the spring 55 are preferably located in at least one cross-sectional plane perpendicular to the axial axis 70 of the receiving contour 32. This allows the bearing holder 10 to be made more compact. In particular, the proposed bearing holder 10 has a smaller extension along the axial axis 70 compared to the bearing holders known from the prior art. It can be the case, for example, that the proposed bearing holder, with the same rigidity as a classic bearing holder, has an extension which is essentially four times smaller than the classic bearing holder. This has the consequence that the contact surface of an introduced ball bearing, in which a rotor (not shown) is introduced, turns out to be smaller. This in turn results in less friction between the rotor and the bearing holder, as a result of which a power loss of the rotor or the electric motor can be reduced.
Bevorzugt sind der innere Abschnitt 30, der äußere Abschnitt 20, die Feder 55, das Elastomer 81 und der Quetschflüssigkeitsdämpfer 82 bzw. der Dämpfer 80 derart ausgebildet, dass bei Auftreten von Schwingungen, insbesondere bei Frequenzen ab 40 Hz o- der zwischen 40 und 1000 Hz, der innere Abschnitt von dem äußeren Abschnitt entkoppelt ist. Besonders bevorzugt ist der innere Abschnitt 30 vom äußeren Abschnitt 20 entkoppelt, wenn Schwingungen im Frequenzbereich der Eigenschwingungen des Rotors auftreten. Hierdurch kann vermieden werden, dass der Lagerhalter bzw. der Elektromotor zerstört wird. Denn in gedämpften Systemen kann eine Eigenschwingung einer möglichen Resonanzschwingung entsprechen. Resonanzschwingungen sollen jedoch vermieden werden, um eine Zerstörung des Elektromotors zu vermeiden. The inner section 30, the outer section 20, the spring 55, the elastomer 81 and the squeeze liquid damper 82 or the damper 80 are preferably designed in such a way that when vibrations occur, in particular at frequencies from 40 Hz or between 40 and 1000 Hz, the inner section is decoupled from the outer section. The inner section 30 is particularly preferably decoupled from the outer section 20 when oscillations in the frequency range of the natural oscillations of the rotor occur. This can prevent the bearing holder or the electric motor from being destroyed. Because in damped systems a natural oscillation can correspond to a possible resonance oscillation. However, resonance vibrations should be avoided in order to avoid destruction of the electric motor.
In den Figs. 2 bis 5 und Figs. 7 und 9 ist ferner der Sockel 34 zu sehen. Der Sockel 34 weist bevorzugt Bohrungen auf, durch welche der Lagerhalter 10 an ein Gehäuse 90 (nur in Fig. 9 gezeigt) montiert, insbesondere angeschraubt, werden kann. In Figs. 2 to 5 and Figs. 7 and 9, the base 34 can also be seen. The base 34 preferably has bores through which the bearing holder 10 can be mounted, in particular screwed, onto a housing 90 (only shown in FIG. 9).
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Verdichters, welcher einen vorgeschlagenen Elektromotor und den vorgeschlagenen Lagerhalter 10 umfasst. Der vorgeschlagene Elektromotor umfasst eine Motorhülle 290, welche ein Gehäuse 90 für den Elektromotor ist. Außerdem umfasst der Elektromotor eine Motorwelle 260 mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende. Der vorgeschlagene Elektromotor umfasst außerdem einen hierin beschriebenen, insbesondere ersten, Lagerhalter 10, der mit der Motorhülle 290 bzw. mit dem Gehäuse 90 des Elektromotors gekoppelt ist. Bevorzugt ist der Lagerhalter 10 an der Motorhülle 290 angeschraubt. Insbesondere ist ein erster Lagerhalter 10 an oder nahe an dem ersten Ende der Motorwelle 260 angeordnet, wobei das erste Ende der Motorwelle mit einem ersten Rotorende 62 gleich ist. Zum Anbringen des Lagerhalters 10 an das Gehäuse 90 weist der Sockel 34 des Lagerhalters 10 Bohrungen 92 auf. 9 shows a schematic illustration of a compressor which comprises a proposed electric motor and the proposed bearing holder 10. The proposed electric motor comprises a motor casing 290 which is a housing 90 for the electric motor. The electric motor also includes a motor shaft 260 having a first end and a second end. The proposed electric motor also includes a, in particular first, bearing holder 10 described herein, which is coupled to the motor casing 290 or to the housing 90 of the electric motor. The bearing holder 10 is preferably screwed to the motor casing 290. In particular, a first bearing holder 10 is arranged at or near the first end of the motor shaft 260, the first end of the motor shaft being the same as a first rotor end 62. To attach the bearing holder 10 to the housing 90, the base 34 of the bearing holder 10 has bores 92.
Außerdem weist der Elektromotor einen Lagerabschnitt 280 zum Lagern der Motorwelle 260 bzw. eines Rotors 60 mit dem Lagerhalter 10 auf. Ferner umfasst der Elektromotor ein anzutreibendes Element 300, das an oder nahe einem, insbesondere zweiten, Ende der Motorwelle angebracht ist. Das Zweite Ende der Motorwelle 260 entspricht nicht einem zweiten Rotorende 64. Zwischen dem zweiten Rotorende 64 und dem zweiten Ende der Motorwelle 260 ist, wie in Fig. 9 zu sehen ist, das anzutreibende Element 300 ange bracht. Das anzutreibende Element 300 kann beispielsweise ein Impeller oder ein anderes dem Fachmann bekanntes Element sein. Das anzutreibende Element 300 kann an dem zweiten Ende der Motorwelle mit einer Wellenmutter 220 an der Motorwelle 260 gesichert sein. In addition, the electric motor has a bearing section 280 for bearing the motor shaft 260 or a rotor 60 with the bearing holder 10. Furthermore, the electric motor comprises an element 300 to be driven, which is attached to or near one, in particular a second, end of the motor shaft. The second end of the motor shaft 260 does not correspond to a second rotor end 64. Between the second rotor end 64 and the second end of the motor shaft 260, as can be seen in FIG. 9, the element 300 to be driven is placed. The element 300 to be driven can be, for example, an impeller or another element known to a person skilled in the art. The driven element 300 may be secured to the motor shaft 260 at the second end of the motor shaft with a shaft nut 220.
Ein Antriebsabschnitt 320 ist zwischen dem Lagerabschnitt 280 und dem anzutreibenden Element 300 angeordnet und weist einen Rotor 60 und einen Stator 250 auf. Der Stator 250 und der Rotor 60 der Motorwelle 260 sind von dem Gehäuse 90 umschlossen, wie beispielsweise in Fig. 9 zu sehen ist. Das anzutreibende Element 300, welches an einem, insbesondere dem zweiten, Ende auf der Motorwelle 260 angeordnet ist, ist durch eine o- der mehrere Distanzhülsen 310 von einem weiteren, insbesondere zweiten, Lagerhalter 10 beabstandet. Der erste Lagerhalter 10 ist an dem ersten Rotorende 62 angeordnet und der zweite Lagerhalter 10 ist an dem zweiten Rotorende 64 angeordnet. Mit anderen Wor ten, ein hierin beschriebener weiterer, also zweiter, Lagerhalter 10 ist zwischen dem Antriebsabschnitt 320 und dem anzutreibendem Element 300 angeordnet. Der Antriebsab schnitt 320 ist zwischen dem ersten Lagerhalter 10 und dem zweiten Lagerhalter 10, also einem Lagerhalter 10 und einem weiteren Lagerhalter 10, angeordnet. Der weitere Lager halter 10 kann beispielsweise mit seinem inneren Abschnitt 30 mit einem Festlager 240 des Rotors 60 gekoppelt sein. Der erste Lagerhalter 10 kann mit seinem inneren Abschnitt 30 mit einem Loslager 270 gekoppelt sein. Die Federn 55 der Lagerhalter 10 sind in Fig. 9 schematisch skizziert, wobei die Lagerhalter jedoch die hierin beschriebenen Federn 55 aufweisen, wie sie beispielsweise in den Figs. 2 bis 5 und 7 und 8 gezeigt sind. A drive section 320 is arranged between the bearing section 280 and the element 300 to be driven and has a rotor 60 and a stator 250. The stator 250 and the rotor 60 of the motor shaft 260 are enclosed by the housing 90, as can be seen, for example, in FIG. 9. The element to be driven 300, which is attached to a in particular the second end is arranged on the motor shaft 260, is spaced apart by one or more spacer sleeves 310 from a further, in particular second, bearing holder 10. The first bearing holder 10 is arranged on the first rotor end 62 and the second bearing holder 10 is arranged on the second rotor end 64. In other words, a further, ie second, bearing holder 10 described herein is arranged between the drive section 320 and the element 300 to be driven. The drive section 320 is between the first bearing holder 10 and the second bearing holder 10, that is, a bearing holder 10 and a further bearing holder 10, is arranged. The further bearing holder 10 can, for example, be coupled with its inner section 30 to a fixed bearing 240 of the rotor 60. The first bearing holder 10 can be coupled with its inner section 30 to a floating bearing 270. The springs 55 of the bearing holders 10 are sketched schematically in FIG. 9, but the bearing holders have the springs 55 described herein, as they are, for example, shown in FIGS. 2 to 5 and 7 and 8 are shown.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden technischen Lehre betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerhalters 10 mit einem inneren Abschnitt 30 und einem äußeren Abschnitt 20, wobei der innere Abschnitt 30 eine Aufnahmekontur 32 zum Aufnehmen eines Lagers, in dem ein Rotor 60 aufgenommen werden kann, aufweist und der äußere Abschnitt 20 dazu ausgebildet ist, an einem Gehäuse 90 angebracht zu werden, und eine Feder 55 in einem Übergangsbereich 25 zwischen dem inneren Abschnitt 30 und dem äußeren Abschnitt 20 aufweist. Das Verfahren zum Herstellen eines Lagerhalters 10 um fasst ein Anordnen des Übergangsbereiches 25 mindestens teilweise in einer Ebene senkrecht zu einer Axialachse 70 der Aufnahmekontur 32 und mindestens teilweise in einer Ebene mit zumindest einem Teil des inneren und des äußeren Abschnitts 20, 30. Beispielsweise kann der Lagerhalter 10 aus einem einteiligen Element bestehen, welches den inneren und den äußeren Abschnitt 20, 30 umfasst. Das Anordnen des Übergangsbereiches 25, welcher Federn 55 aufweist und welcher zwischen dem inneren und dem äu ßeren Abschnitt 20, 30 angeordnet ist, kann beispielsweise durch 3D-Laserschneiden o- der durch Wasserstrahischneiden hergestellt werden. Durch 3D-Laserschneiden oder durch Wasserstrahlschneiden können Konturen 56, welche die Federn 55 ausbilden, in den Übergangsbereich 25 geschnitten werden. Das Verfahren zum Herstellen eines Lagerhalters 10 umfasst ferner ein Anordnen eines Dämpfers 80 in dem Übergangsbereich 25, wobei der Dämpfer 80 eine Schwingung des inneren Abschnitts 30 dämpft und dabei eine Übertragung der Schwingung von dem inneren Abschnitt 30 auf den äußeren Abschnitt 20 reduziert. Bevorzugt sind die Federn 55 und das Elastomer 81 bzw. der Dämpfer 80 des Lagerhalters 10 in ihren Eigenschaften derart aufeinander abgestimmt, dass Schwingungen, insbesondere bei bestimmten Frequenzen, vorzugsweise eliminiert werden können. Another aspect of the present technical teaching relates to a method for producing a bearing holder 10 with an inner section 30 and an outer section 20, the inner section 30 having a receiving contour 32 for receiving a bearing in which a rotor 60 can be received and the outer section 20 is designed to be attached to a housing 90 and has a spring 55 in a transition region 25 between the inner section 30 and the outer section 20. The method for producing a bearing holder 10 comprises arranging the transition area 25 at least partially in a plane perpendicular to an axial axis 70 of the receiving contour 32 and at least partially in a plane with at least part of the inner and outer sections 20, 30. For example, the Bearing holder 10 consist of a one-piece element which comprises the inner and outer sections 20, 30. The arrangement of the transition region 25, which has springs 55 and which is arranged between the inner and outer sections 20, 30, can be produced, for example, by 3D laser cutting or by water jet cutting. Contours 56, which form the springs 55, can be cut in the transition region 25 by 3D laser cutting or by water jet cutting. The method for producing a bearing holder 10 further comprises arranging a damper 80 in the transition region 25, the damper 80 damping an oscillation of the inner section 30 and thereby reducing a transmission of the oscillation from the inner section 30 to the outer section 20. The properties of the springs 55 and the elastomer 81 or the damper 80 of the bearing holder 10 are preferably matched to one another in such a way that Vibrations, especially at certain frequencies, can preferably be eliminated.
Hierbei umfasst das Verfahren zum Herstellen eines Lagerhalters 10 ferner ein Vorgeben einer Intensität einer Dämpfung und/oder einer Wärmeabfuhr der auftretenden Schwingungen; und ein Ermitteln einer Geometrie und einer Kühlmittelzusammensetzung des Quetschflüssigkeitsdämpfers 82, welche in dem Dämpfer 80 umfasst ist. Außerdem umfasst das Verfahren einen Schritt des Ermittelns einer Geometrie und Zusammensetzung der Feder 55. Abhängig von der vorgegebenen Intensität der Dämpfung kann beispielsweise die Form der Feder 55 eine andere sein und/oder die Anzahl der Federn 55 kann unterschiedlich sein. Ferner ist ein Auswählen eines geeigneten Elastomers 81 umfasst, welches mit seinen physikalischen Eigenschaften auf die vorgegebene Intensität der Dämpfung abgestimmt ist. Hierzu umfasst das Verfahren den Schritt des Ermittelns eines Elastomers, welches zur Dämpfung von Schwingungen ausgebildet ist. Nachdem all diese Schritte des Ermittelns ausgeführt worden sind, oder nachdem jeder einzelne Schritt des Ermittelns ausgeführt worden ist, können die Schritte des Herstellens zusammen oder jeder Schritt des Herstellens kann einzeln erfolgen. Mit anderen Worten das Herstellen des ermittelten Quetschflüssigkeitsdämpfers und/oder der ermittelten Feder und/oder des er mittelten Elastomers erfolgen erst, nachdem die gewünschten Eigenschaften der genannten Komponenten ermittelt worden sind. Hierdurch kann ein Lagerhalter hergestellt werden, welcher auf die speziellen Bedingungen, in welcher der Lagerhalter 10 zum Einsatz kommt, abgestimmt ist. Nachdem die einzelnen Komponenten ermittelt und hergestellt worden sind, erfolgt der Schritt des Zusammensetzen des Lagerhalters 10, welcher den ermittelten Quetschflüssigkeitsdämpfer, die ermittelte Feder und das ermittelte Elastomer umfasst, wobei der Lagerhalter 10 eine Schwingung in der vorgegebenen Intensität dämpft und/oder Wärme in der vorgegebenen Intensität abführt. In this case, the method for producing a bearing holder 10 further comprises specifying an intensity of a damping and / or a heat dissipation of the vibrations that occur; and determining a geometry and a coolant composition of the squeeze liquid damper 82 included in the damper 80. In addition, the method comprises a step of determining a geometry and composition of the spring 55. Depending on the predetermined intensity of the damping, the shape of the spring 55 can be different and / or the number of springs 55 can be different, for example. Furthermore, a selection of a suitable elastomer 81 is included, the physical properties of which are matched to the predetermined intensity of the damping. For this purpose, the method includes the step of determining an elastomer which is designed to dampen vibrations. After all these steps of determining have been carried out, or after each individual step of determining has been carried out, the steps of manufacturing can occur together or each step of manufacturing can be performed individually. In other words, the determined squeeze liquid damper and / or the determined spring and / or the determined elastomer are only produced after the desired properties of the components mentioned have been determined. In this way, a bearing holder can be produced which is matched to the special conditions in which the bearing holder 10 is used. After the individual components have been determined and manufactured, the step of assembling the bearing holder 10, which comprises the determined squeeze liquid damper, the determined spring and the determined elastomer, takes place, the bearing holder 10 damping an oscillation in the specified intensity and / or heat in the dissipates given intensity.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden technischen Lehre betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lagerhalters 10 mit einem inneren Abschnitt 30 und einem äußeren Abschnitt 20 und einer Feder 55 und einem Dämpfer 80 in einem Übergangsbereich 25 zwischen dem inneren Abschnitt 30 und dem äußeren Abschnitt 20. Das Verfahren zum Betreiben eines Lagerhalters 10 umfasst die Schritte Aufnehmen eines Rotors 60 durch den inneren Abschnitt 30, insbesondere durch ein Lager in der Aufnahmekontur 32 am inneren Abschnitt 30, und Anbringen des äußeren Abschnitts 20 an einem Gehäuse 90, welches mit dem Rotor 60 in Wirkverbindung steht. Hierbei können die Schritte des Aufnehmens und des Anbringens auch in ihrer Reihenfolge vertauscht sein. Nachdem die Schritte des Aufnehmens und des Anbringens ausgeführt worden sind, kann der Rotor 60, welcher mit dem Lagerhalter 10 in Wirkverbindung steht, in Rotation, also in Bewegung, versetzt werden. Hierzu ist der Schritt des Versetzens des Rotors in Bewegung vorgesehen, so dass Schwingungen auftreten können. Aufgrund des jedoch zuvor ermittelten Lagerhalters 10 mit seiner ermittelten Intensität der Dämpfung erfolgt der Schritt des Dämpfen von auftretenden Schwingungen, um eine Übertragung der Schwingung von dem inneren Abschnitt 30 auf den äußeren Abschnitt 20 zu reduzieren, automatisch durch den verwendeten Lagerhalter 10, d.h. ohne jede weitere Einwirkung von außen. Another aspect of the present technical teaching relates to a method for operating a bearing holder 10 with an inner section 30 and an outer section 20 and a spring 55 and a damper 80 in a transition region 25 between the inner section 30 and the outer section 20. The method for operating a bearing holder 10 comprises the steps of receiving a rotor 60 through the inner section 30, in particular through a bearing in the receiving contour 32 on the inner section 30, and attaching the outer section 20 to a housing 90 which is in operative connection with the rotor 60 . The steps of recording and The order of attachment may also be reversed. After the steps of picking up and attaching have been carried out, the rotor 60, which is in operative connection with the bearing holder 10, can be set in rotation, that is to say in motion. For this purpose, the step of setting the rotor in motion is provided so that vibrations can occur. However, due to the previously determined bearing holder 10 with its determined intensity of damping, the step of damping occurring vibrations in order to reduce a transmission of the vibration from the inner section 30 to the outer section 20 takes place automatically by the bearing holder 10 used, ie without any further external influence.
Situationsabhängig treten in der Regel Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen und unterschiedlicher Amplituden auf, wobei ein Lagerhalter 10 situationsabhängig bei einem Verfahren des Herstellen des Lagerhalters 10 in Bezug auf die konkrete Situation model liert werden kann. Mit anderen Worten, ein hierin beschriebener Lagerhalter 10 kann zunächst mit dem hierin beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Lagerhalters 10 hegestellt werden, um anschließend den Lagerhalter 10 in einem hierin vorgeschlagenen Verfahren zum Betreiben eines Lagerhalters 10 verwenden zu können, wobei dessen Funktionalität genutzt werden kann. Depending on the situation, vibrations of different frequencies and different amplitudes usually occur, with a bearing holder 10 being able to be modeled depending on the situation in a method of manufacturing the bearing holder 10 in relation to the specific situation. In other words, a bearing holder 10 described herein can first be produced with the method described herein for manufacturing a bearing holder 10 in order to then be able to use the bearing holder 10 in a method proposed herein for operating a bearing holder 10, whereby its functionality can be used.
Für den hierin vorgeschlagenen Lagerhalter 10 werden bis zu drei Mechanismen für eine gezielte Dämpfung bzw. Entkopplung der Schwingungen zwischen dem äußeren und dem inneren Abschnitt (20, 30) offenbart, nämlich: a) Entkopplung mittels einer Feder 55, welche durch Konturen 56 gebildet ist und in einer Ebene senkrecht zur Axialachse 70 des Rotors 60 liegt. b) Entkopplung mittels Quetschflüssigkeitsdämpfer 82, wobei eine Intensität der Dämpfung über eine Breite des Spaltes 84 und/oder über eine Bauteilhöhe des Lagerhalters 10 einstellbar ist. Außerdem kann zirkulierendes Anlagenwasser als Medium zum Dämpfen verwendet werden. c) Entkopplung mittels Elastomeren 81. For the bearing holder 10 proposed herein, up to three mechanisms for targeted damping or decoupling of the vibrations between the outer and inner sections (20, 30) are disclosed, namely: a) decoupling by means of a spring 55, which is formed by contours 56 and lies in a plane perpendicular to the axial axis 70 of the rotor 60. b) Decoupling by means of squeeze liquid damper 82, the intensity of the damping being adjustable over a width of the gap 84 and / or over a component height of the bearing holder 10. In addition, circulating system water can be used as a medium for steaming. c) Decoupling by means of elastomers 81.
Diese drei Mechanismen a) bis c) können zusammen oder separat oder zwei von den drei Mechanismen können zur Entkopplung der Schwingungen des Systems eingesetzt wer den. Wenn beispielsweise nur zwei Mechanismen eingesetzt werden sollen, könnten bei- spielsweise eine Dämpfung bzw. eine Entkopplung mittels Elastomeren 81 und mittels ei nes Quetschflüssigkeitsdämpfers 82 vorgesehen sein. Oder auch einer Dämpfung allein durch Elastomere 81 könnte vorgesehen sein. These three mechanisms a) to c) can be used together or separately, or two of the three mechanisms can be used to decouple the vibrations of the system. For example, if only two mechanisms are to be used, both For example, damping or decoupling by means of elastomers 81 and by means of a squeeze liquid damper 82 can be provided. Or damping by means of elastomers 81 alone could be provided.
Besonders bevorzugt werden jedoch alle drei Mechanismen umgesetzt, da hierdurch Schwingungen des Systems in synergetischer Weise reduziert werden können. Mit anderen Worten, die drei vorgestellten Mechanismen wirken derart zusammen, dass eine Dämpfung und eine Wärmeabfuhr durch das Zusammenwirken der drei Mechanismen zu sätzlich zur additiven Überlagerung der drei Mechanismen begünstigt werden. Die drei Mechanismen lassen sich jeweils einzeln stärker oder schwächer beim Herstellen des vorgeschlagenen Lagerhalters 10 ausführen, wodurch eine Dämpfung und/oder eine Wärmeabfuhr gezielt gesteuert werden kann/können. However, it is particularly preferred to implement all three mechanisms, since this allows system vibrations to be reduced in a synergetic manner. In other words, the three mechanisms presented interact in such a way that damping and heat dissipation are promoted by the interaction of the three mechanisms in addition to the additive superimposition of the three mechanisms. The three mechanisms can each be made stronger or weaker individually when producing the proposed bearing holder 10, so that damping and / or heat dissipation can be controlled in a targeted manner.
Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Lagerhalters 10 ist, dass Wasser, welches als Quetschflüssigkeit über den Kühlmittelzufluss 87 in den Quetschflüssigkeitsdämpfer 82 eingebracht und über den Kühlmittelabfluss 88 aus dem Quetschflüssigkeitsdämpfer 82 wieder hinausgebracht werden kann, als Kältemittel oder Anlagenmedium verwendet werden kann. Außerdem kann mit dem Wasser bzw. dem Kältemittel gleichzeitig der Lagerhalter 10 gekühlt werden, d.h. das Kältemittel wird zur Wärmeabfuhr genutzt. Durch das Kühlen des Lagerhalters 10 wiederum, können die Kugellager, welche an dem Lagerhalter 10 anliegen, gekühlt werden. Für die Lagerhalter 10 ist aufgrund der geringen Wasser dampfatmosphäre ansonsten die Wärme im Vakuum wenig, insbesondere kaum, abführ- bar. Another advantage of the proposed bearing holder 10 is that water, which can be introduced as squeeze liquid into the squeeze liquid damper 82 via the coolant inflow 87 and brought back out of the squeeze liquid damper 82 via the coolant outflow 88, can be used as a refrigerant or system medium. In addition, the bearing holder 10 can be cooled simultaneously with the water or the refrigerant, i.e. the refrigerant is used to dissipate heat. By cooling the bearing holder 10, in turn, the ball bearings which are in contact with the bearing holder 10 can be cooled. For the bearing holder 10, due to the low water vapor atmosphere, the heat in the vacuum is otherwise little, in particular hardly, dissipatable.
Wie bereits beschrieben, werden die Federn 55 mittels 3D-Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden hergestellt. Hierdurch wird eine sehr präzise Tolerierung und Ausrichtung der Bauteile, welche bevorzugt aus Metall bestehen, ermöglicht. As already described, the springs 55 are produced by means of 3D laser cutting or water jet cutting. This enables very precise tolerancing and alignment of the components, which are preferably made of metal.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
2 Ellipse 2 ellipse
10 Lagerhalter 10 warehouse keepers
20 äußerer Abschnitt 20 outer section
25 Übergangsbereich 25 transition area
30 innerer Abschnitt 30 inner section
32 Aufnahmekontur 32 mounting contour
32a Relief 32a relief
34 Sockel 34 base
35 Übergangsfläche 35 transition surface
40 Federanordnung 40 spring arrangement
50 Federbeine 50 struts
55 Feder 55 spring
56 Kontur 56 contour
57 Steg 57 bridge
58 Speiche 58 spoke
59 gebogener Verlauf 59 curved course
60 Rotor 60 rotor
62 erstes Rotorende 62 first rotor end
64 zweites Rotorende 64 second rotor end
70 Axialachse 70 axial axis
80 Dämpfer 80 dampers
81 Elastomer 81 elastomer
82 Quetschflüssigkeitsdämpfer82 squeeze liquid damper
83 O-Ring 83 O-ring
84 Spalt 84 gap
85 Quetschfluid 85 squeeze fluid
87 Kühlmittelzufluss 87 Coolant inflow
88 Kühlmittelabfluss 88 Coolant drain
90 Gehäuse 90 housing
91 Abdeckplatte 91 cover plate
92 Bohrung 92 bore
93 planare Fläche 94 Ausnehmung 93 planar surface 94 recess
95 Abdeckspalt 95 cover gap
110 Pfeile 120 Pfeile 110 arrows 120 arrows
200 Verdichter 210 Impeller 220 Wellenmutter 230 Distanzhülse 200 Compressor 210 Impeller 220 Shaft nut 230 Spacer sleeve
240 Festlager 250 Stator 260 Motorwelle 270 Loslager 280 Lagerabschnitt 240 fixed bearing 250 stator 260 motor shaft 270 floating bearing 280 bearing section
290 Motorhülle 290 engine cover
300 anzutreibendes Element 310 Distanzhüise 320 Antriebsabschnitt 300 driven element 310 spacer 320 drive section

Claims

Patentansprüche Claims
1. Lagerhalter (10) umfassend: einen inneren Abschnitt (30) und einen äußeren Abschnitt (20); wobei der innere Abschnitt (30) eine Aufnahmekontur (32) zum Aufnehmen des Lagers aufweist und der äußere Abschnitt (20) dazu ausgebildet ist, an einem Gehäuse (90) angebracht zu werden, wobei ein Übergangsbereich (25) zwischen dem inneren Abschnitt (30) und dem äußeren Abschnitt (20) eine Feder (55) aufweist, wobei der Übergangsbereich (25) mindestens teilweise in einer Ebene senkrecht zu einer Axialachse (70) der Aufnahmekontur (32) liegt und mindestens teilweise in einer Ebene mit zumindest einem Teil des inneren und des äußeren Abschnitts (20, 30) liegt, wobei der Übergangsbereich (25) einen Dämpfer (80) aufweist und der Dämpfer (80) dazu ausgebildet ist, eine Schwingung des inneren Abschnitts (30) zu dämpfen, um eine Übertragung der Schwingung von dem inneren Abschnitt (30) auf den äußeren Abschnitt zu reduzieren. A bearing retainer (10) comprising: an inner portion (30) and an outer portion (20); wherein the inner section (30) has a receiving contour (32) for receiving the bearing and the outer section (20) is designed to be attached to a housing (90), with a transition region (25) between the inner section (30 ) and the outer section (20) has a spring (55), the transition region (25) at least partially in a plane perpendicular to an axial axis (70) of the receiving contour (32) and at least partially in a plane with at least part of the inner and outer sections (20, 30), the transition region (25) having a damper (80) and the damper (80) being designed to dampen a vibration of the inner section (30) in order to transmit the vibration from the inner section (30) to the outer section.
2. Lagerhalter (10) nach Anspruch 1, wobei der Übergangsbereich (25) eine Übergangsfläche (35) aufweist, welche den inneren Abschnitt (30) und den äußeren Abschnitt (20) miteinander koppelt. 2. Bearing holder (10) according to claim 1, wherein the transition region (25) has a transition surface (35) which couples the inner section (30) and the outer section (20) to one another.
3. Lagerhalter (10) nach Anspruch 2, wobei sich die Feder (55) in dem Übergangbereich (25) derart erstreckt und dazu ausgebildet ist, in einer Ebene parallel zu der Übergangsfläche (35) zu schwingen. 3. Bearing holder (10) according to claim 2, wherein the spring (55) extends in the transition region (25) and is designed to oscillate in a plane parallel to the transition surface (35).
4. Lagerhalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Feder (55) durch eine erste und eine zweite Kontur (56) gebildet ist und die Feder (55) zwischen der ersten und der zweiten Kontur (56) einen Steg (57) aufweist. 4. Bearing holder (10) according to one of the preceding claims, wherein the spring (55) is formed by a first and a second contour (56) and the spring (55) has a web (57) between the first and the second contour (56) ) having.
5. Lagerhalter (10) nach Anspruch 4, wobei der Steg (57) an einem ersten Ende mit dem inneren Abschnitt (30) verbunden ist und an einem zweiten Ende mit dem äußeren Abschnitt (20) verbunden ist. 5. Bearing holder (10) according to claim 4, wherein the web (57) is connected at a first end to the inner section (30) and is connected at a second end to the outer section (20).
6. Lagerhalter (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Feder (55) geradlinige Kontu ren (56) aufweist, so dass die Stege (56) Speichen (58) bilden, oder gebogene Konturen aufweist, so dass die Stege (56) einen gebogenen Verlauf (59) aufweisen. 6. bearing holder (10) according to claim 4 or 5, wherein the spring (55) rectilinear Kontu Ren (56), so that the webs (56) form spokes (58), or curved Has contours, so that the webs (56) have a curved course (59).
7. Lagerhalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, welcher bis zu sechs, bevorzugt drei, um die Axialachse (70) symmetrisch verteilte Federn (55) aufweist. 7. Bearing holder (10) according to one of the preceding claims, which has up to six, preferably three, springs (55) distributed symmetrically about the axial axis (70).
8. Lagerhalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Dämpfer (80) ein Elastomer (81) und/oder einen Quetschflüssigkeitsdämpfer (82) umfasst. 8. Bearing holder (10) according to one of the preceding claims, wherein the damper (80) comprises an elastomer (81) and / or a squeeze liquid damper (82).
9. Lagerhalter (10) nach Anspruch 8, wobei der innere Abschnitt (30) und der äußere Abschnitt (20) durch den Quetschflüssigkeitsdämpfer (82) voneinander beab- standet sind, wobei der Quetschflüssigkeitsdämpfer (82) ein Übergangsvolumen aufweist, welches sich ausgehend von der Übergangsfläche (35) parallel zur Axialachse (70) erstreckt. 9. Bearing holder (10) according to claim 8, wherein the inner section (30) and the outer section (20) are spaced apart from one another by the squeeze liquid damper (82), the squeeze liquid damper (82) having a transitional volume which extends from the transition surface (35) extends parallel to the axial axis (70).
10. Lagerhalter (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Quetschflüssigkeitsdämpfer (82) zum Dämpfen von Schwingungen mit einem Quetschfluid gefüllt ist. 10. Bearing holder (10) according to claim 8 or 9, wherein the squeeze fluid damper (82) for damping vibrations is filled with a squeeze fluid.
11. Lagerhalter (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Quetschflüssigkeitsdämpfer (82) ein Spalt (84) zwischen dem inneren und dem äußeren Abschnitt (20, 30) ist, in dem während eines Betriebes des Lagerhalters (10) laufend Kühlflüssigkeit zuführbar ist, um Vibrationen zu dämpfen und um Wärme abzuführen. 11. Bearing holder (10) according to one of claims 8 to 10, wherein the squeeze liquid damper (82) is a gap (84) between the inner and outer sections (20, 30) in which the bearing holder (10) is continuously in operation Cooling liquid can be supplied to dampen vibrations and to dissipate heat.
12. Lagerhalter (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Spalt (84) des Quetschflüssigkeitsdämpfers (82) mit einem Elastomer (81) abgedichtet ist, wel ches gleichzeitig dazu ausgebildet ist, die auftretenden Vibrationen zu dämpfen. 12. Bearing holder (10) according to one of claims 8 to 11, wherein the gap (84) of the squeeze liquid damper (82) is sealed with an elastomer (81) wel Ches is simultaneously designed to dampen the vibrations occurring.
13. Lagerhalter (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Quetschflüssigkeitsdämpfer (84) ein Kühlgas oder eine permanente Kühlflüssigkeit aufweist, wel che bei einer Herstellung des Lagerhalters (10) mittels dem Elastomer (81) abgedichtet in den Spalt (84) eingebracht ist. 13. Bearing holder (10) according to one of claims 8 to 12, wherein the squeeze liquid damper (84) has a cooling gas or a permanent cooling liquid, wel che when the bearing holder (10) is produced by means of the elastomer (81) sealed in the gap (84 ) is introduced.
14. Lagerhalter (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Feder (55) und eine oder mehr weitere Federn (55) in dem Übergangsbereich (25) angeordnet sind, der in einer Kreisringform ausgebildet ist und den Quetschflüssigkeitsdämpfer (82) umschließt. 14. Bearing holder (10) according to one of claims 8 to 13, wherein the spring (55) and one or more further springs (55) are arranged in the transition region (25) which is designed in an annular shape and the squeeze liquid damper (82) encloses.
15. Lagerhalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Elastomer (81) als elastischer O-Ring (83) oder als elastischer K-Ring ausgebildet an einem Außenumfang des inneren Abschnittes (30) angeordnet ist. 15. Bearing holder (10) according to one of the preceding claims, wherein the elastomer (81) designed as an elastic O-ring (83) or as an elastic K-ring is arranged on an outer circumference of the inner section (30).
16. Lagerhalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Elastomer (81) als ein elastischer O-Ring (83) oder als elastischer K-Ring ausgebildet an einem Innenumfang des äußeren Abschnittes (20) angeordnet ist. 16. Bearing holder (10) according to one of the preceding claims, wherein the elastomer (81) designed as an elastic O-ring (83) or as an elastic K-ring is arranged on an inner circumference of the outer section (20).
17. Lagerhalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Abdeckplatten (91) formschlüssig zwischen dem inneren und dem äußeren Abschnitt (20, 30) angeord net sind und ein Ende des äußeren Abschnitts (20), ein Ende des inneren Abschnitts (30), das Elastomer (81) und eine Fläche der Abdeckplatte (91) eine planare Fläche ausbilden. 17. Bearing holder (10) according to one of the preceding claims, wherein cover plates (91) form-fitting between the inner and outer sections (20, 30) are angeord net and one end of the outer section (20), one end of the inner section (30 ), the elastomer (81) and a surface of the cover plate (91) form a planar surface.
18. Lagerhalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der äußere Abschnitt (20) einen Kühlmittelzufluss (87) und einen Kühlmittelabfluss (88) aufweist, wobei der Kühlmittelzufluss (87) zum Zuführen eines Kühlmittels zwischen dem inneren und dem äußeren Abschnitt (20, 30) vorgesehen ist. 18. Bearing holder (10) according to one of the preceding claims, wherein the outer section (20) has a coolant inflow (87) and a coolant outflow (88), the coolant inflow (87) for supplying a coolant between the inner and the outer section ( 20, 30) is provided.
19. Lagerhalter (10) nach Anspruch 18, wobei mindestens ein Teil des Kühlmittelzuflusses (87) und mindestens ein Teil des Kühlmittelabflusses (88) und die Feder (55) in mindestens einer Querschnittsebene senkrecht zu der Axialachse (70) der Aufnahmekontur (32) liegen. 19. Bearing holder (10) according to claim 18, wherein at least part of the coolant inflow (87) and at least part of the coolant outflow (88) and the spring (55) in at least one cross-sectional plane perpendicular to the axial axis (70) of the receiving contour (32) lie.
20. Lagerhalter (10) nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei das Kühlmittel ein Anlagenmedium wie beispielsweise ein Kältemittel oder Wasser ist. 20. Bearing holder (10) according to one of claims 18 or 19, wherein the coolant is a system medium such as a refrigerant or water.
21. Lagerhalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 20, wobei durch einen Außenumfang des inneren Abschnitts (30) und einen Innenumfang des äußeren Abschnitts (20) sowie durch jeweils mindestens eine an den Enden des inneren und äußeren Abschnitts (20, 30) angeordnete Abdeckplatte (91) ein Volumen des Quetschflüssigkeitsdämpfers (82) aufgespannt ist, in dem das Kühlmittel über den mindestens einen Kühlmittelzufluss (87) einbringbar ist. 21. Bearing holder (10) according to one of the preceding claims 18 to 20, wherein by an outer circumference of the inner section (30) and an inner circumference of the outer section (20) and by at least one at the ends of the inner and outer sections (20, 30) arranged cover plate (91) a volume of the squeeze liquid damper (82) is spanned, in which the coolant can be introduced via the at least one coolant inflow (87).
22. Lagerhalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 21, wobei der Kühlmittelzufluss (87) diametral zu dem Kühlmittelabfluss (88) in dem äußeren Abschnitt (20) angeordnet ist. 22. Bearing holder (10) according to one of the preceding claims 18 to 21, wherein the coolant inflow (87) is arranged diametrically to the coolant outflow (88) in the outer section (20).
23. Lagerhalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 22, wobei der mindestens eine Kühlmittelzufluss (87) und der mindestens eine Kühlmittelabfluss (88) jeweils als Bohrung (92) oder als Ausnehmung (94) in dem äußeren Abschnitt (20) ausgebildet sind. 23. Bearing holder (10) according to one of the preceding claims 18 to 22, wherein the at least one coolant inflow (87) and the at least one coolant outflow (88) each as a bore (92) or as a recess (94) in the outer section (20) are trained.
24. Lagerhalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der innere Abschnitt (30), der äußere Abschnitt (20), die Feder (55), das Elastomer (81) und der Quetschflüssigkeitsdämpfer (82) derart ausgebildet sind, dass bei Auftreten von Schwingungen, insbesondere bei Frequenzen ab 40 Hz oder zwischen 40 Hz und 1000 Hz, der innere Abschnitt (30) von dem äußeren Abschnitt (20) entkoppelt ist. 24. Bearing holder (10) according to any one of the preceding claims, wherein the inner portion (30), the outer portion (20), the spring (55), the elastomer (81) and the squeeze liquid damper (82) are designed such that at Occurrence of vibrations, in particular at frequencies from 40 Hz or between 40 Hz and 1000 Hz, the inner section (30) is decoupled from the outer section (20).
25. Lagerhalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmekontur (32) zum Aufnehmen des Lagers ein Hohlzylinder ist. 25. Bearing holder (10) according to one of the preceding claims, wherein the receiving contour (32) for receiving the bearing is a hollow cylinder.
26. Elektromotor, mit folgenden Merkmalen: einer Motorhülle (290); einer Motorwelle (260) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende; einem Lagerhalter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, der mit der Motorhülle (290) gekoppelt ist; einem Lagerabschnitt (280) zum Lagern der Motorwelle (290) mit dem Lagerhalter26. Electric motor, having the following features: a motor casing (290); a motor shaft (260) having a first end and a second end; a bearing holder (10) according to any one of claims 1 to 25 coupled to the motor shell (290); a bearing section (280) for bearing the motor shaft (290) with the bearing holder
(10); einem anzutreibenden Element (300), das an oder nahe einem Ende der Motorwelle (260) angebracht ist; einem Antriebsabschnitt (320), der zwischen dem Lagerabschnitt (280) und dem anzutreibenden Element (300) angeordnet ist und einen Rotor (60) und einen Sta tor (250) aufweist. (10); a driven member (300) attached to or near one end of the motor shaft (260); a drive section (320) which is arranged between the bearing section (280) and the element to be driven (300) and has a rotor (60) and a Sta tor (250).
27. Elektromotor nach Anspruch 26, wobei ein weiterer Lagerhalter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 25 zwischen dem Antriebsabschnitt (320) und dem anzutreibendem Element (300) angeordnet ist. 27. Electric motor according to claim 26, wherein a further bearing holder (10) according to one of claims 1 to 25 between the drive section (320) and the element to be driven (300) is arranged.
28. Verfahren zum Hersteilen eines Lagerhalters (10) mit einem inneren Abschnitt (30) und einem äußeren Abschnitt (20), wobei der innere Abschnitt (30) eine Aufnahmekontur (32) zum Aufnehmen eines Lagers aufweist und der äußere Abschnitt (20) dazu ausgebildet ist, an einem Gehäuse (90) angebracht zu werden, und eine Feder (55) in einem Übergangsbereich (25) zwischen dem inneren Abschnitt (30) und dem äußeren Abschnitt (20) aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: 28. A method for manufacturing a bearing holder (10) with an inner section (30) and an outer section (20), the inner section (30) having a receiving contour (32) for receiving a bearing and the outer section (20) to it is designed to be attached to a housing (90) and has a spring (55) in a transition region (25) between the inner section (30) and the outer section (20), the method comprising the following steps:
Anordnen des Übergangsbereiches (25) mindestens teilweise in einer Ebene senkrecht zu einer Axialachse (70) der Aufnahmekontur (32) und mindestens teilweise in einer Ebene mit zumindest einem Teil des inneren und des äußeren Abschnitts (20, 30); und Arranging the transition area (25) at least partially in a plane perpendicular to an axial axis (70) of the receiving contour (32) and at least partially in a plane with at least part of the inner and outer sections (20, 30); and
Anordnen eines Dämpfers (80) in dem Übergangsbereich (25), wobei der Dämpfer (80) eine Schwingung des inneren Abschnitts (30) dämpft und dabei eine Übertragung der Schwingung von dem inneren Abschnitt (30) auf den äußeren Abschnitt (20) reduziert. Arranging a damper (80) in the transition area (25), the damper (80) damping an oscillation of the inner section (30) and thereby reducing a transmission of the oscillation from the inner section (30) to the outer section (20).
29. Verfahren nach Anspruch 28, welches umfasst: 29. The method of claim 28 which comprises:
Vorgeben einer Intensität einer Dämpfung und/oder einer Wärmeabfuhr der auftre tenden Schwingungen; Specifying an intensity of a damping and / or a heat dissipation of the occurring vibrations border;
Ermitteln einer Geometrie und Kühlmittelzusammensetzung eines Quetschflüssig keitsdämpfers (82); Determining a geometry and coolant composition of a squeeze liquid damper (82);
Ermitteln einer Geometrie und Zusammensetzung der Feder (55); und/oder Determining a geometry and composition of the spring (55); and or
Ermitteln eines Elastomers (81), welches zur Dämpfung von Schwingungen ausgebildet ist; Herstellen des ermittelten Quetschflüssigkeitsdämpfers (82), der ermittelten Feder (55) und/oder des ermittelten Elastomers (81); und Determining an elastomer (81) which is designed to dampen vibrations; Producing the determined squeeze liquid damper (82), the determined spring (55) and / or the determined elastomer (81); and
Zusammensetzen des Lagerhalters (10), welcher den ermittelten Quetschflüssigkeitsdämpfer (82), die ermittelte Feder (55) und das ermittelte Elastomer (81) umfasst, wobei der Lagerhalter (10) eine Schwingung in der vorgegebenen Intensität dämpft und/oder Wärme in der vorgegebenen Intensität abführt. Assembling the bearing holder (10), which comprises the determined squeeze liquid damper (82), the determined spring (55) and the determined elastomer (81), the bearing holder (10) damping a vibration in the specified intensity and / or heat in the specified Intensity dissipates.
30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, wobei Konturen (56) der Feder (55) durch 3D-Laserschneiden oder durch Wasserstrahlschneiden hergestellt werden. 30. The method according to claim 28 or 29, wherein contours (56) of the spring (55) are produced by 3D laser cutting or by water jet cutting.
31. Verfahren zum Betreiben eines Lagerhalters (10) mit einem inneren Abschnitt (30) und einem äußeren Abschnitt (20) und einer Feder (55) und einem Dämpfer (80) in einem Übergangsbereich (25) zwischen dem inneren Abschnitt (30) und dem äußeren Abschnitt (20), wobei das Verfahren umfasst; 31. A method for operating a bearing holder (10) with an inner section (30) and an outer section (20) and a spring (55) and a damper (80) in a transition region (25) between the inner section (30) and the outer portion (20), the method comprising;
Aufnehmen eines Rotors (60) durch ein Lager in einer Aufnahmekontur (32) in dem inneren Abschnitt (30), Receiving a rotor (60) by a bearing in a receiving contour (32) in the inner section (30),
Anbringen des äußeren Abschnitts (20) an einem Gehäuse (90), welches mit dem Rotor (60) in Wirkverbindung steht, Attaching the outer section (20) to a housing (90) which is in operative connection with the rotor (60),
Versetzen des Rotors (60) in Bewegung, so dass Schwingungen auftreten, und Setting the rotor (60) in motion so that vibrations occur, and
Dämpfen von auftretenden Schwingungen, um eine Übertragung der Schwingung von dem inneren Abschnitt (30) auf den äußeren Abschnitt (20) zu reduzieren. Damping occurring vibrations in order to reduce a transmission of the vibrations from the inner section (30) to the outer section (20).
32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei ein Lagerhalter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 25 verwendet wird und dessen Funktionalität genutzt wird. 32. The method according to claim 31, wherein a bearing holder (10) according to one of claims 1 to 25 is used and its functionality is used.
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