WO2021116016A1

WO2021116016A1 - Lagerhalter zum aufnehmen eines lagers

Info

Publication number: WO2021116016A1
Application number: PCT/EP2020/084877
Authority: WO
Inventors: Johannes Lang; Adrian Zajac
Original assignee: Efficient Energy Gmbh
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2021-06-17
Also published as: US20220307550A1; JP2023505901A; CN115087806A; EP4073395A1; DE102020210331A1

Abstract

Ein Lagerhalter (10) umfasst einen inneren Abschnitt (30) und einen äußeren Abschnitt (20), wobei der innere Abschnitt (30) eine Aufnahmekontur zum Aufnehmen eines Lagers aufweist und der äußere Abschnitt (20) dazu ausgebildet ist, an einem Gehäuse angebracht zu werden. Ein Übergangsbereich (25) zwischen dem inneren Abschnitt (30) und dem äußeren Abschnitt (20) weist eine Feder (55) auf. Der Übergangsbereich (25) liegt mindestens teilweise in einer Ebene senkrecht zu einer Axialachse (70) der Aufnahmekontur und liegt mindestens teilweise in einer Ebene mit zumindest einem Teil des inneren und des äußeren Abschnitts (20, 30). Der Übergangsbereich (25) weist einen Dämpfer (80) auf und 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. Ferner sind ein Elektromotor, ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerhalters (10) und Verfahren zum Betreiben eines Lagerhalters (10) beschrieben.

Description

Lagerhalter zum Aufnehmen eines Lagers

Beschreibung

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Der vorgeschlagene Lagerhalter ermöglicht eine Entkopplung der auftretenden Schwingungen mittels einer Federanordnung bzw. einer Konturenanordnung, welche auf einem kleinen Bauraum umsetzbar ist.

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.

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.

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.

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.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen aus dem Stand der Technik bekannten Lagerhalter,

Fig. 2a einen Lagerhalter mit angedeutetem äußeren Abschnitt

Fig. 2b eine Vergrößerung eines Ausschnittes des Lagerhalters gemäß Fig. 2a,

Fig. 3 einen Lagerhalter gemäß der hierin vorgeschlagenen technischen Lehre,

Fig. 4 eine andere Perspektive des Lagerhalters gemäß Fig. 3,

Fig. 5a eine perspektivische Ansicht eines Lagerhalters gemäß der hierin vorge- schlagenen technischen Lehre,

Fig. 5b eine Draufsicht des Lagerhalters gemäß Fig. 5a,

Fig. 6 eine Vergrößerung eines Ausschnittes des Lagerhalters gemäß den Figs. 3 und 4, p_jg eine perspektivische Ansicht eines Lagerhalters gemäß der hierin vorgeschlagenen technischen Lehre,

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Bezugszeichenliste

2 Ellipse

10 Lagerhalter

20 äußerer Abschnitt

25 Übergangsbereich

30 innerer Abschnitt

32 Aufnahmekontur

32a Relief

34 Sockel

35 Übergangsfläche

40 Federanordnung

50 Federbeine

55 Feder

56 Kontur

57 Steg

58 Speiche

59 gebogener Verlauf

60 Rotor

62 erstes Rotorende

64 zweites Rotorende

70 Axialachse

80 Dämpfer

81 Elastomer

82 Quetschflüssigkeitsdämpfer

83 O-Ring

84 Spalt

85 Quetschfluid

87 Kühlmittelzufluss

88 Kühlmittelabfluss

90 Gehäuse

91 Abdeckplatte

92 Bohrung

93 planare Fläche 94 Ausnehmung

95 Abdeckspalt

110 Pfeile 120 Pfeile

200 Verdichter 210 Impeller 220 Wellenmutter 230 Distanzhülse

240 Festlager 250 Stator 260 Motorwelle 270 Loslager 280 Lagerabschnitt

290 Motorhülle

300 anzutreibendes Element 310 Distanzhüise 320 Antriebsabschnitt

Claims

Patentansprüche

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.

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.

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.

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.

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.

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.

7. Lagerhalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, welcher bis zu sechs, bevorzugt drei, um die Axialachse (70) symmetrisch verteilte Federn (55) aufweist.

8. Lagerhalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Dämpfer (80) ein Elastomer (81) und/oder einen Quetschflüssigkeitsdämpfer (82) umfasst.

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.

10. Lagerhalter (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Quetschflüssigkeitsdämpfer (82) zum Dämpfen von Schwingungen mit einem Quetschfluid gefüllt ist.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

20. Lagerhalter (10) nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei das Kühlmittel ein Anlagenmedium wie beispielsweise ein Kältemittel oder Wasser ist.

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.

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.

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.

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.

25. Lagerhalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmekontur (32) zum Aufnehmen des Lagers ein Hohlzylinder ist.

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 Lagerhalter

(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.

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.

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:

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

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.

29. Verfahren nach Anspruch 28, welches umfasst:

Vorgeben einer Intensität einer Dämpfung und/oder einer Wärmeabfuhr der auftre tenden Schwingungen;

Ermitteln einer Geometrie und Kühlmittelzusammensetzung eines Quetschflüssig keitsdämpfers (82);

Ermitteln einer Geometrie und Zusammensetzung der Feder (55); und/oder

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

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.

30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, wobei Konturen (56) der Feder (55) durch 3D-Laserschneiden oder durch Wasserstrahlschneiden hergestellt werden.

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;

Aufnehmen eines Rotors (60) durch ein Lager in einer Aufnahmekontur (32) in dem inneren Abschnitt (30),

Anbringen des äußeren Abschnitts (20) an einem Gehäuse (90), welches mit dem Rotor (60) in Wirkverbindung steht,

Versetzen des Rotors (60) in Bewegung, so dass Schwingungen auftreten, und

Dämpfen von auftretenden Schwingungen, um eine Übertragung der Schwingung von dem inneren Abschnitt (30) auf den äußeren Abschnitt (20) zu reduzieren.

32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei ein Lagerhalter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 25 verwendet wird und dessen Funktionalität genutzt wird.