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Elastische Lagerung für schnellrotierende Wellen, insbesondere Zentrifugenwellen
Die Erfindung betrifft eine elastische Lagerung für schnellrotierende Wellen, insbesondere
Zentrifugenwellen, die aus einem die Welle umgebenden schlauchförmigen Lagerkörper
aus eigengedämpftem, elastischem Material besteht.
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Schnellrotierende Teile, beispielsweise Wellen von Wäschezentrifugen,
sind bereits mit Hilfe von schlauchförmigen Gummikörpern gelagert worden. Zu diesem
Zweck wurde zwischen dem Trockenschleuderaggregat und dem das Aggregat umschließenden
Gehäuse ein schlauchartiges Gummimetallformstück angeordnet, an dessen oberem Ende
ein Haltering anvulkanisiert ist, der durch Schrauben an dem Ablaufblech des Trockenschleudergehäuses
gehalten wird, während das untere Ende des Gununimetallformstückes ein Lagergehäuse
umschließt, in welchem die Antriebwelle des Trommelschleuderäggregats in Kugellagern
drehbar gelagert und mit diesem durch Vulkanisieren fest verbunden ist.
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Eine solche Lagerung ist insbesondere in ihrer Querrichtung zu hart.
Dies wirkt sich nachteilig aus, weil für die Lagerung im allgemeinen eine besonders
niedrige Eigenfrequenz auch inQuerrichtung gefordertwerden muß.
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Versuche haben ergeben, daß man, um eine solche niedrige Eigenfrequenz
zu erzielen, mit der Gummiweichheit nicht weit genug heruntergehen kann. Der Grund
hierfür liegt wahrscheinlich in der Formeigenschaft solcher schlauchförmigen Lagerkörper.
Insbesondere hat sich ergeben, daß das Verhältnis von Schub- zu Drucksteifigkeit
- sofern man lediglich die Gummiweichheit ändert - immer etwa auf einem bestimmten
Wert bleibt, der für den vorliegenden Fall ungünstig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen,
mit der sich bei gleicher Steifigkeit in der Hochrichtung eine größere Weichheit
in der Querrichtung erzielen läßt. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung bei einer
elastischen Lagerung gelöst, die, wie erwähnt, in bekannter Weise aus einem die
Welle umgebenden Lagerkörper aus eigengedämpftem, elastischem Material besteht,
der an seinen Enden mit j e einem Metallring festhaftend verbunden ist, und zwar
durch die Anordnung von Aussparungen in dem Lagerkörper, welche diesen in seiner
vollen Wandstärke durchsetzen und sich im wesentlichen in Achsrichtung erstrecken.
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Während bei schlauchförmigen Tragelementen gleicher Tragfähigkeit
in jedem Fall die Steifigkeit in Hochrichtung konstant ist, nämlich
wobei F = tragende Fläche, E = Elastizitätsmodul, l = Länge des Schlauches, so ist
die Quersteifigkeit variabel, je nachdem, wie viele Fenster in dieses schlauchförmige
Tragelement eingesetzt werden. Bei zFenstern sind auch zStege, d. h. zEinzelfedern,
etwa mit kreisförmigem Querschnitt und der Fläche
sowie der Länge vorhanden.
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Da bei der Querbewegung alle Federn auf Biegung (vgl. »Hütte«, I,
27. Auflage, S. 666) beansprucht werden, ist die Quersteifigkeit jeder einzelnen
Feder
wobei J = äquatoriales Flächenträgheitsmoment. Besitzt danach eine Schlauchfeder
mit dem Außendurchmesser d und der Wandstärke -
die Quersteifigkeit CQ, so hat die äquatoriale Fenstermanschette mit z Fenstern
die Quersteifigkeit
Diese ist also hyperbolisch variabel, und zwar - wie gewünscht - sogar im Sinne
einer erheblichen Verkleinerung.
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Man hat es also in der Hand, das notwendige Verhältnis von Hoch- zu
Ouersteifigkeit für jeden einzelnen Fall und für jede gewünschte Frequenzlage zu
wählen. Die Anordnung nach der Erfindung entspricht daher hinsichtlich ihrer Eigenschaften
grundsätzlich nicht mehr dem geschlossenen schlauchförmigen Federkörper. Wohl aber
bleiben bei dieser Anordnung sämtliche Vorteile, z. B. der einer leichten Montage,
in vollem Umfang erhalten, wie sie sich aus dem bekannten Aufbau als einheitlichem
Bauteil ergeben.
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Besonders günstig ist jedoch nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens
die Ausführungsform, bei der die Aussparungen den Lagerkörper nicht in voller Stärke
durchsetzen, sondern eine vorzugsweise dünne, die Federungseigenschaften
nicht
beeinflussende Haut elastischen Materials stehenbleibt, die die Aussparungen überdeckt.
Auf diese `'eise wird erreicht, daß der einheitliche Lagerkörper gleichzeitig dichtend
ausgebildet ist.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand zweier Ausführungsbeispiele
in derZeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen
Lagerkörper mit zwei verschiedenen Formen von Aussparungen, Fig. 2 einen Schnitt
in Richtung der Linie A -A in Fig.1. Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine
bevorzugte Ausführungsform, bei der die Aussparungen durch eine dünne Gummihaut
überdeckt sind; Fig. 4 zeigt links einen Schnitt in Richtung der Linie B in Fig.
3 und rechts eine Ansicht in Richtung der Linie C in Fig. 3.
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In Fig.1 und 2 ist der Lagerkörper 1, der aus elastischem Material,
z. B. aus Gummi, besteht, an seinen beiden Enden mit je einem starren Ring 2 und
3 verbunden. Die starren Ringe sind in diesem Fall als einfache flache Metallringe
ausgebildet; sie können selbstverständlich je nach der vorliegenden Konstruktion
auch anders profiliert sein. An den starren Ringen 2 und 3 sind Schrauben 4 angebracht,
mit deren Hilfe die Befestigung des gesamten Lagerkörpers an den Maschinenteilen
erfolgt. An Stelle der Schrauben können auch andere Befestigungsmittel verwendet
werden.
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Die Anordnung ist beispielsweise bei der Lagerung einer Zentrifugenwelle
derart getroffen, daß der untere starre Ring 3 unmittelbar am Motorschild befestigt
ist, während der obere starre Ring 2 die Verbindung mit dem Gehäuse herstellt. Die
Welle des Motors liegt also zentrisch im Lagerkörper und trägt oberhalb des oberen
starren Ringes 2 die Schleudertrommel. In diesem Fall wird der Lagerkörper 1 durchdie
statischeLast aufZug beansprucht. Es ist aber auch eine Anordnung denkbar, bei der
der Lagerkörper 1 durch die statische Last auf Druck beansprucht wird.
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Im Lagerkörper 1 sind Aussparungen 5 vorgesehen, die gleichmäßig über
seinen Umfang verteilt sind. Fig. 1 zeigt zwei verschiedene Formen der Aussparungen
5. Form, Anzahl und Lage der Aussparungen müssen jeweils von Fall zu Fall festgelegt
werden.
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In Fig. 1 und 2 weist der Lagerkörper 1 eine zylindrische Form auf.
Es ist auch möglich, diesem Lagerkörper 1 die Form eines Kegelstumpfes zu geben.
Die Aussparungen 5 erstrecken sich im Lagerkörper 1 parallel zu dessen Achse, wobei
sie in axialer Richtung länger sind als in der Umfangsrichtung.
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Bei der Ausbildungsform nach Fig. 3 und 4 weist der Lagerkörper 6
die Form eines Kegelstumpfes auf. Er ist in gleicher Weise, wie vorstehend beschrieben,
in seinen beiden Enden mit starren Ringen 7 und 8 verbunden. Diese übernehmen auch
hier die Verbindung mit den entsprechenden Maschinenteilen. Der Lagerkörper 6 weist
ebenfalls Aussparungen 9 auf, die gleichmäßig über seinem Umfang verteilt sind.
Die Aussparungen 9 durchsetzen den Lagerkörper 6 jedoch nicht in voller Stärke,
sondern es bleibt eine dünne Haut 10 aus elastischem Material stehen, die die Aussparungen
9 überdeckt. Durch diese dünne Haut 10 werden die Federungseigenschaften des Lagerkörpers
6 nicht beeinflußt; sie hat dagegen den Vorteil, daß nunmehr der Lagerkörper dicht
ausgeführt ist. Man kann also mit einem solchen Lagerkörper das Übertreten von unerwünschter
Feuchtigkeit von dem einen in den anderen, gegeneinander abgetrennten Raum verhindern.
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In den vorstehenden Beispielen ist als Lagerkörper ein solcher aus
Gummi dargestellt. An Stelle von Gummi kann auch elastischer Kunststoff verwendet
werden. Die Verbindung des elastischen Körpers mit den starren Ringen soll über
einen an sich bekannten Kleb- oder Haftvorgang erfolgen. Man kann dabei in vorteilhafter
Weise das elastische Material des Lagerkörpers, wie an sich bekannt, auch die als
Dichtflächen vorgesehenen Flächen der starren Ringe überdecken lassen. Auf diese
Weise kann das Einlegen besonderer Dichtungen zwischen den starren Ringen und dem
jeweiligen Maschinenteil erspart werden. Die starren Ringe selbst können, falls
dies aus Festigkeitsgründen erforderlich ist, mit einer bestimmten Profilierung,
beispielsweise mit Sicken, versehen sein. Ebenso kann auch das die Dichtfläche bedeckende
elastische Material noch eine besondere Profilierung aufweisen.