Verfahren zur Montage eines Wälzlagerträgermoduls

und Wälzlagerträgermodul

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren zur Montage eines Wälzlagerträgermoduls an einer Maschine mit einer Welle und auf ein Wälzlagerträgermodul für eine Maschine, beispielsweise einen Kompressor oder einen Schraubenkompressor.

Bei vielen Maschinen hängt der Grad ihrer Effizienz und ihrer Funktionstüchtigkeit von der Einhaltung bestimmter Toleranzen hinsichtlich Lage und Position einzelner Maschinenteile zueinander ab. Diese Einhaltung der Toleranzen entscheidet häufig nicht zuletzt darüber, ob eine Maschine überhaupt funktioniert und ob sie im Rahmen ihrer Effizienz- möglichkeiten operiert.

Ein Beispiel hierfür stellen Kompressoren dar, bei denen die Ausrichtung ihrer drehenden Teile zueinander, aber auch zu den feststehenden Teilen einen ganz wesentlichen Einfluss auf ihre Effizienz hat, mit der der Kompressor arbeitet. Dies ist jedoch bei weitem nicht auf Kompressoren beschränkt, sondern gilt ebenso für andere Maschinen, Bauteilgruppen und anderen Komponenten komplexer mechanischer Systeme.

Gerade die Ausrichtung von sich drehenden Teilen (z.B. Wellen) zu anderen drehenden Komponenten oder feststehenden Gehäuse- oder Maschinenteilen beeinflusst den Wir- kungsgrad und die Effizienz einer Maschine nachhaltig. Aus diesem Grund besteht bei Entwicklung, Konstruktion und Herstellung vieler komplexer Maschinen ein hohes Bedürfnis danach, eine möglichst hohe Ausrichtungsgenauigkeit von Wellen zu anderen Maschinenteilen zu erzielen. _ _

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren und die dazu notwendige konstruktive Infrastruktur zu schaffen, die es ermöglicht, eine Welle einer Maschine möglichst genau radial auszurichten.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Montage eines Wälzlagerträgermoduls gemäß Anspruch 1 oder durch ein Wälzlagerträgermodul gemäß Anspruch 7 gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Montage eines Wälzlagerträgermoduls an einer Maschine mit einer Welle, wobei die Maschine eine Stirnfläche und eine Bohrung in der Stirnfläche aufweist, in die sich die Welle der Maschine wenigstens teilweise hinein erstreckt, umfasst so das Bereitstellen eines Wälzlagerträgermoduls mit einem Träger und einen ersten Wälzlager, welches ausgebildet ist, um die Welle aufzunehmen. Es umfasst ferner das Aufbringen des Wälzlagers mit dem Wälzlagerträgermodul auf der Welle, so dass der Träger auf der Stirnfläche der Maschine aufliegt. Die Welle wird wenigstens an einen Teil eines Umfangs der Bohrung abgerollt, wobei Bewegungsdaten der Welle erfasst werden. Auf Basis dieser Bewegungsdaten wird ein Ausrichtungspunkt bestimmt, an dem dann das Wälzlagerträgermodul ausgerichtet und an der Stirnseite der Maschine in der ausgerichteten Lage befestigt wird.

Ein Ausführungsbeispiel eines Wälzlagerträgermoduls für eine Maschine umfasst einen Träger zur Montage an einer Maschine und einer Welle der Maschine, wobei die Maschine eine Stirnfläche und eine Bohrung in der Stirnfläche aufweist, in die sich die Welle wenigstens teilweise hinein erstreckt. Das Wälzlagerträgermodul umfasst ferner ein erstes Wälzlager, welches ausgebildet ist, um die Welle aufzunehmen, wobei der Träger ferner ausgebildet ist, um nach einer Aufnahme der Welle durch das erste Wälzlager, aber vor der Verbindung mit der Stirnfläche der Maschine auf dieser in mehreren zueinander verschobenen Lagen verbindbar zu sein. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung basieren auf der Erkenntnis, dass eine verbesserte Ausrichtung einer Welle in radialer Richtung in einer Bohrung einer Maschine dadurch erzielt werden kann, dass ein Lager zur Aufnahme der Welle zunächst in ein Wälzlagerträgermodul integriert wird, bevor dieses auf einer Stirnfläche der Maschine, in der sich die Bohrung befindet, lateral verschiebbar aufgebracht und in mehr als einer Lage - - mit der Stirnfläche verbindbar ausgelegt wird. Hierdurch kann durch einen Verschieben des Wälzlagerträgermoduls auf der Stirnfläche der Maschine die genaue Lage des Wälzlagers, und damit die genaue Lage der Welle zu der Bohrung vor der Verbindung mit der Maschine eingestellt werden.

Zu diesem Zweck werden Bewegungsdaten der Welle erfasst, während diese zumindest an einem Teil eines Umfangs der Bohrung abrollt, was beispielsweise durch ein Erfassen der Bewegung eines ausgezeichneten Punktes der Welle oder eines Bewegungsbereichs des Umfangs der Welle geschehen kann. Im Falle des Erfassens der Bewegung eines ausge- zeichneten Punkts kann so ein Mittelpunkt eines Kreises bestimmt werden, auf dem sich ein Mittelpunkt der Welle an einer Stirnfläche derselben bewegt. Im Falle des Erfassens eines Bewegungsbereichs des Umfangs der Welle kann dies beispielsweise durch ein entsprechendes Erfassen in zwei linear unabhängigen Richtungen geschehen, wobei dann aus diesen erfassten Bewegungsbereichen jeweilige Mittenwerte bestimmt werden, aus denen sich dann ein Ausrichtungspunkt ergibt.

Technisch kann ein solches Erfassen von Bewegungsdaten beispielsweise mittels optischer Verfahren, also beispielsweise mittels Laservermessung oder mittels zweidimensionaler Bildaufzeichnung geschehen. Mechanisch kann ein Erfassen beispielsweise mithilfe von Mikrometerschrauben umgesetzt werden.

Zur Verbindung des Wälzlagerträgermoduls mit der Maschine können dann Verfahren zur stoffschlüssigen oder zur kraftschlüssigen Befestigung herangezogen werden. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch bei weitem nicht auf den Einsatz an Maschinen mit einer einzigen Welle beschränkt. Für den Fall, dass eine Maschine neben der zuvor genannten Welle eine weitere Welle in einer weiteren Bohrung aufweist, die sich ebenfalls in die Stirnfläche der Maschine hinein erstreckt, kann ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ferner das Abrollen der weiteren Welle an wenigstens einem Teil eines Umfangs der weiteren Bohrung und ein Erfassen entsprechender Bewegungsdaten, sowie ein Bestimmen eines weiteren Ausrichtungspunkts auf Basis der weiteren Bewegungsdaten umfassen. In einem solchen Fall kann es sich anbieten, das Wälzlagerträgermodul ebenfalls derart auszugestalten, dass auch dieses ein weiteres Wälzlager umfasst, welches die weitere Welle aufnehmen kann. - -

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und Figuren näher erläutert und beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines Wälzlagerträgermoduls an einer Maschine mit einer Welle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Montage eines Wälzlagerträgermoduls an einer Maschine;

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Aufsicht auf eine Bohrung einer Maschine zur Illustration der Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Schraubenkompressor;

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Wälzlagerträgermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für eine Maschine mit zwei Wellen;

Fig. 6 illustriert die Ausrichtung und die Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ausrichtung eines Wälzlagerträgermodul für den Fall einer Ausrichtung an einer Maschine mit zwei Wellen; und

Fig. 7 zeigt ein vereinfachtes Querschnittsdiagramm eines Wälzlagerträgermoduls gemäß seinem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für eine Maschine mit zwei Wellen, die ferner eine vereinfachte Ausrichtung der Wellen in axialer Richtung ermöglicht.

Bevor im Zusammenhang mit den Fig. 1-7 Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert und beschrieben werden sollen, bietet es sich an darauf hinzuweisen, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bei allen Maschinen anwendbar sind, bei denen eine Ausrichtung wenigstens einer Welle zu einer Bohrung in der Maschine ratsam oder notwendig ist, auch wenn im weiteren Verlauf der vorliegenden Beschreibung vorwiegend Maschinen aus dem Kompressorenbereich, wie Kompressoren, Schraubenkompressoren und andere Maschinen zur Förderung gasförmiger oder flüssiger Medien . . beschrieben werden. Grundsätzlich sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bei allen Maschinen mit exakt zu positionierenden Axiallagern und Anlageflächen am Gehäuse anwendbar. Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Wälzlagerträgermoduls 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Wälzlagerträgermodul 100 umfasst so einen Träger 110 und ein Wälzlager 120, welches in Fig. 1 als Kugellager dargestellt ist. Die in Fig. 1 verwendete Darstellung nutzt hierbei eine häufig bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung anzutreffende zumindest teilweise vorhandene Symmetrie aus, die jedoch nicht zwingend ist. So ist in Fig. 1 lediglich„eine Hälfte" des Wälzlagerträgermoduls 100 und seiner Komponenten gezeigt. Um dies näher zu illustrieren, ist in Fig. 1 eine Symmetrielinie 130 gezeigt. Diese Symmetrie ergibt sich beispielsweise aus der Verwendung einer Bohrung 140 in einer Stirnfläche 150 einer Maschine 160 bzw. eines Teils derselben. Bei dem Teil der Maschine 160 kann es sich beispielsweise um ein Teil des Gehäuses oder ein anderes Bauteil handeln. Allerdings ist eine vollständige symmetrische Auslegung eines Trägermoduls nicht zwingend.

In die Bohrung 140 erstreckt sich eine Welle 170, die auf einer dem Wälzlagerträgermodul 100 zugewandten Seite eine Verjüngung aufweist, die zur Ausbildung einer Anlagefläche 180 in der Form einer Wellenschulter führt. Bei der in Fig. 1 gewählten Darstellung fluchtet hierbei die Anlagefläche 180 im Falle einer idealen Ausrichtung der Welle 170 mit der Stirnfläche 150 der Maschine 160.

Der Träger 1 10 des Wälzlagerträgermoduls 100 liegt hierbei auf der Stirnfläche 150 auf. Ein Innenring 120a des Wälzlagers 120 steht mit seiner Seitenfläche in Kontakt mit der Anlagefläche 180 der Welle 170. Ein Außenring 120b des Wälzlagers 120 steht mit der Stirnfläche 150 der Maschine 160 in Kontakt und kann daher so mindestens in einer axialen Richtung Kräfte, die durch eine axiale Bewegung der Welle 170 entstehen, durch die Passung des Innenrings 120a auf der Welle 170, vermittelt durch den Wälzkörper des Wälzlagers 120 (Kugel) und den Außenring 120b auf die Stirnfläche 150 der Maschine übertragen. Hierdurch ist das Wälzlager 120 in der Lage, axiale Kräfte zumindest in der Richtung, die sich bei Bewegung der Welle nach links ergeben, auf die Stirnfläche 150 und damit die Maschine 160 zu übertragen. Lediglich zur Klarstellung, dass weder die Maschi- - - ne 160 noch die Welle 170 zu dem Wälzlagerträgermodul 100 gehören, sind diese in Fig. 1 gestrichelte dargestellt.

Nach einem Ausrichten und Befestigen des Trägers 1 10 bzw. des gesamten Wälzlagerträ- germoduls 100 mittels Schaffung einer kraftschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindung können ebenfalls radiale Kräfte über das Wälzlager 120 und den Träger 110 an die Maschine 160 abgeführt und weitergegeben werden.

Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Montage eines Wälzlagerträgermoduls 100. Nach einem Start des Verfahrens in Schritt 200 wird zunächst in einem Schritt 210 ein Wälzlagerträgermodul 100 mit einem Träger 110 und einem ersten Wälzlager 120 bereitgestellt, wie dies in Fig. 1 beispielsweise dargestellt ist. In einem Schritt 220 wird dann das Wälzlager 120 zusammen mit dem Wälzlagerträgermodul 100 auf die Welle 170 aufgebracht, so dass der Träger 1 10 auf der Stirnfläche 150 der Maschine aufliegt. Anschließend wird in einem Schritt 230 die Welle 170 wenigstens an einen Teil eines Umfangs der Bohrung 140 abgerollt, während dessen in einem Schritt 240 Bewegungsdaten der Welle 170 erfasst werden. In einem Schritt 250 wird dann auf Basis der so erfassten Bewegungsdaten ein Ausrichtungspunkt bestimmt, anhand dessen in einem Schritt 260 das Wälzlagerträgermodul 100 ausgerichtet wird. Anschließend wird in einem Schritt 270 das Wälzlagerträgermodul 100 an der Stirnseite 150 der Maschine 160 in der ausgerichteten Lage befestigt, bevor in einem Schritt 280 das Verfahren beendet wird.

Fig. 3 zeigt eine Aussicht auf die Stirnfläche 150 der Maschine 160, wie sie in Fig. 1 ge- zeigt ist. Zur besseren Erläuterung des Verfahrens, wie dies das Flussdiagramm in Fig. 2 zeigt, ist in Fig. 3 das Wälzlagerträgermodul 100 nicht gezeigt.

Fig. 3 zeigt so eine Aufsicht auf die Stirnfläche 150, die sich in der Maschine 160 befindet. Fig. 3 zeigt ferner die Bohrung 140 in der Stirnfläche 150, bei der es sich beispielsweise um eine Gehäusebohrung handeln kann. Fig. 3 zeigt ferner eine Aufsicht auf eine Stirnfläche der Welle 170 sowie zwei Symmetrielinien 300, 310, welche die Symmetrie der Welle 170 andeuten. In ihrem Schnittpunkt 320 verläuft die Symmetrieachse der Welle 170. - -

Darüber hinaus zeigt Fig. 3 ebenso zwei aufeinander senkrecht stehende Symmetrielinien 330, 340 der Bohrung 140, die sich in ihrem Schnittpunkt 350 schneiden, durch den die Symmetrie- oder Mittenlinie der Bohrung 140 verläuft. Im Falle einer perfekt ausgerichteten Welle 170 liegen die beiden Schnittpunkte 320, 350 der Welle und der Bohrung auf- einander. Der Schnittpunkt 350 kann in diesem der Ausrichtungspunkt des Verfahrens darstellen.

Das in axialer Richtung über die Anlagefläche bzw. Stirnfläche 150 mit dem Gehäuse der Maschine 160 in Kontakt stehende Lagerträgermodul 100, welches die Rotorlagerung (Wälzlager 120) umfasst, ist während des Montageprozesses radial frei beweglich, soweit es die Welle 170 des Rotors erlaubt. Wird nun die Welle oder der Rotor 170 entlang der Gehäusebohrung 140 abgerollt, ergibt sich eine Spur 360 der Mittelachse, die mit dem Schnittpunkt 320 zusammenfällt. Diese Spur wird im Rahmen der Schritte 230 und 240 vermessen und aufgezeichnet. Sofern die Welle oder die Bohrung keine Abweichungen von der Kreisform hinsichtlich ihres Querschnitts aufweisen, ergibt sich so die in Fig. 3 gezeigte kreisförmige Spur 340. Anhand dieser Messdaten kann nun die Mittelachse der Rotoren ausgerichtet und das Lagerträgermodul 100 fixiert werden. Die Fixierung zwischen dem Lagerträgermodul 100 und dem Kompressorgehäuse bzw. Maschinengehäuse 160 in radialer Richtung kann durch eine stoffschlüssige oder auch eine kraftschlüssige Verbindung erreicht werden.

Dieser Montageprozess erlaubt so den Ausgleich von Fertigungstoleranzen und dadurch bei gleichen Fertigungstoleranzen, die Schwankungsbreiten zu minimieren Anders ausgedrückt zeigt Fig. 3 eine Ausführungsform, bei der die Bewegungsdaten des Mittelpunkts der Welle 170 als ausgezeichneten Punkt bestimmt werden. Im Idealfall kreisförmiger Querschnitte der Bohrung 140 und der Welle 170 ergibt sich so die in Fig. 3 gezeigte kreisförmige Spur 360, deren Mittelpunkt zu bestimmen ist und mit dem Mittelpunkt bzw. dem Schnittpunkt 350 der Symmetrielinien 330, 340 der Bohrung 140 überein- stimmt.

Alternativ zur Bestimmung der Bewegungsspur eines ausgezeichneten Punkts an einer Stirnfläche oder einer anderen Fläche der Welle 170 besteht darüber hinaus die Möglichkeit, den Bewegungsumfang der Welle 170 während des Abrollens entlang wenigstens - - eines Teiles des Umfangs der Bohrung 140 aufzuzeichnen. Anders ausgedrückt besteht die Möglichkeit, nicht einen einzelnen Punkt zu verfolgen, sondern vielmehr eine Amplitude bzw. Elongation der Bewegung in wenigstens zwei nicht übereinstimmenden Richtungen zu bestimmen. Handelt es sich beispielsweise um die Bewegung entlang des vollen Um- fangs der Bohrung 140, so kann unter Bestimmung der Mittenwerte der entsprechenden Umfange (Elongationen oder Amplituden) unter Berücksichtigung der Richtungen, unter denen die Bestimmung erfolgt ist, so ein Mittel- bzw. Ausrichtungspunkt bestimmt werden. Wichtig ist in diesem Zusammenhang jedoch, dass die beiden Richtungen nicht zusammengefallen, also - mathematisch gesprochen - nicht kolinear sind, da ansonsten we- nigstens eine Komponente des Ausrichtungspunktes in einer durch die Stirnfläche 150 definierten Ebene nicht bestimmt ist.

Technisch kann die Erfassung von Bewegungsdaten der Welle beispielsweise optisch oder auch mechanisch erfolgen. Im Falle des Erfassen eines ausgezeichneten Punktes, bei- spielsweise eines Durchstoßpunktes der Symmetrieachse der Welle durch ihr Abschlussfläche oder Stirnfläche, ist eine optische Bestimmung mittels Laservermessung beispielsweise so möglich, das an das Ende der Welle möglichst genau in ihrem Mittelpunkt ein Laser aufgebracht wird, dessen Leuchtspur mithilfe eines optischen Aufzeichnungssystems verfolgt wird. Ebenso kann eine entsprechende Erfassung der Bewegungsdaten auch mit- tels Laufzeitmessungen oder mittels Projektion oder Abschaltung erfolgen. Darüber hinaus kann auch mithilfe einer oberhalb der Stirnfläche 150 angebrachten Kamera die Bewegung der Welle einfach optisch aufgezeichnet und mithilfe einer Mustererkennung automatisiert in entsprechende Bewegungsdaten umgewandelt werden. Mechanisch kann eine Erfassung der Bewegungsdaten durch den Einsatz von Mikrometerschrauben erfolgen, mit deren Hilfe entweder ein ausgezeichneter Punkt (z.B. ein Mittelpunkt der Welle 170) oder auch ein Bewegungsbereich des Umfangs bestimmt wird.

Wie bereits zuvor erläutert wurde, kann im Bereich der Befestigung des Wälzlagerträger- moduls 100 an der Stirnseite 150 der Maschine 160 nach erfolgter Ausrichtung beispielsweise eine kraftschlüssige oder eine stoffschlüssige Verbindung verwendet werden. So kann beispielsweise - je nach mechanischer Belastung des Wälzlagerträgermoduls 100 - dieses mithilfe einer Klemmvorrichtung kraftschlüssig mit der Stirnfläche verbunden - - werden. Ebenso kann das Wälzlagerträgermodul aber auch verklebt, gelötet oder verschweißt werden, um nur drei Beispiele für eine stoffschlüssige Verbindung zu nennen.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Schraubenkompressor mit einer ersten Schrau- benwelle 410 und einer zweiten Schraubenwelle 420, die mechanisch aufgrund ihrer schraubenförmigen Wellen, die in gegenseitigem Eingriff stehen, zwangsgekoppelt sind. Der Schraubenkompressor 400, wie in Fig. 4 gezeigt ist, verfügt über eine Fest-Lose- Lagerung hinsichtlich beider Schraubenwellen 410, 420, wobei auf der linken Seite jeweils einen Loslager 430, 440 in Form eines Zylinderrollenlager implementiert ist. Auf der in Fig. 4 jeweils rechts gezeigten Seite verfügen beide Schraubenwellen 410, 420 jeweils über eine Festlageranordnung 450, 460, bei denen jeweils ein Zylinderrollenlager mit einem Kugellager kombiniert sind, um die entsprechende Lagereigenschaft technisch umzusetzen.

Genauer gesagt umfasst beispielsweise die Festlageranordnung 450 einen zur radialen Spieleinstellung einzuschleifenden Zwischenring 470, an denen sich unmittelbar das Zylinderrollenlager 480, und an dieses wiederum unmittelbar das Kugellager 490 anschließt. Auch die zweite Schraubenwelle 420 verfügt über eine entsprechende Abfolge von Maschinenelementen im Bereich der Festlageranordnung 460. Auch hier schließt sich ein Zwischenring 470' unmittelbar an ein Zylinderrollenlager 480' an, welches wiederum unmittelbar an ein Kugellager 490' angelegt ist.

Im Unterschied zu Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie sie zuvor beschrieben worden sind, sitzen bei dieser herkömmlichen oder konservativen Lösung die radial positionierenden Lager direkt in in das Gehäuse eingebrachte Passungen. Der tech- nisch bedingten Versatz dieser Passungen zu den Gehäusebohrungen, in denen die Rotoren oder Wellen 410, 420 laufen, sowie die Toleranzen der Durchmesser und Breiten von Gehäusebohrung und Rotoraußendurchmesser führen zu einer Toleranzaddition, die sich unmittelbar auf die axiale Position der Motoren auswirkt. Dies wiederum kann zu einer Senkung der Effizienz des Kompressors 400 führen. Um die axiale Position dennoch exakt einzustellen, werden die Zwischenringe 470, 470' verwendet. Die erforderliche Stärke dieser Zwischenringe wird ermittelt, indem die Lager und Rotoren im Gehäuse montiert, vermessen, anschließend demontiert und mit den angepassten, individuell eingeschliffenen Zwischenringen 470, 470' erneut montiert werden. - -

Durch den Einsatz von Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es daher möglich, diese doch sehr aufwändige, doppelter Montageprozedur der zuvor beschriebenen Standardlösung zu vereinfachen. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form eines Wälzlagerträgermoduls 100, welches für den Einsatz zweier Wellen konzipiert ist. Auch das Wälzlagerträgermodul 100 umfasst so neben einem Träger 1 10 wiederum ein erstes Wälzlager 120, das in Fig. 5 erneut als Kugellager umgesetzt ist. Das erste Wälzlager 120 ist auch hier wiederum nur bezüglich einer Symmetrielinien 130 eingezeichnet.

Im Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten Wälzlagerträgermodul 100 umfasst das Wälzlagerträgermodul 100 in Fig. 5 jedoch ein zweites Wälzlager 500, welches wiederum als Kugellager ausgeführt ist. Die zugehörige Welle für das zweite Wälzlager 500 ist lediglich als Symmetrielinie 510 dargestellt und ihre Lage entsprechend angedeutet. Der Träger 110 des Wälzlagerträgermoduls 100 weist so ebenfalls eine Anlagefläche 520 auf, die auf eine Stirnfläche eines Gehäuses einer Maschine (nicht gezeigt in Fig. 5) derart aufbringbar ist, dass nach einer Aufnahme der beiden Wellen durch die beiden Wälzlager 120, 500 das Wälzlagerträgermodul 100 auf der in Fig. 5 nicht gezeigten Stirnfläche über die Anlageflä- che 520 in verschiedenen Lagen positionierbar ist.

Fig. 6 illustriert die Situation, bei der ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Montage eines Wälzlagerträgermoduls im Falle einer Maschine 160 durchgeführt wird, die mehr als eine Welle aufweist. Sie ähnelt in starkem Maße Fig. 3, weshalb an dieser Stelle auf die Beschreibung von Fig. 3 verwiesen wird. So zeigt Fig. 6 wiederum einen Aufsicht auf die Stirnfläche 150 der Maschine 160, wobei der Einfachheit halber wiederum das Wälzlagerträgermodul 100 nicht gezeigt ist. In der Bohrung 140 erstreckt sich wiederum die Welle 170, wobei die Symmetrielinien 300, 310 und 330, 340 in ihren Schnittpunkten 320 und 350 jeweils wieder den Durchstoßpunkten der Symmetrie- bzw. Mittenlinien der Welle 170 und der Bohrung 140 durch die Zeichenebene der Fig. 6 darstellen. Die Zei- chenebene von Fig. 6 entspricht hierbei der der Stirnfläche 150.

Darüber hinaus zeigt Fig. 6 jedoch eine weitere Bohrung 530, in die sich eine weitere Welle 540 erstreckt. Auch hier werden wiederum durch Symmetrielinien 550, 560 Symmetrieachsen der Welle 540 gezeigt, die sich in einem Schnittpunkt 570 schneiden, wel- eher der Durchstoßpunkt der Symmetrielinie der Welle 540 und der in Fig. 6 gezeigten Zeichenebene darstellt. Entsprechend zeigt Fig. 6 ebenfalls zwei Symmetrielinien 580, 590 der Bohrung 530, die sich in einem Schnittpunkt 600 schneiden, welcher der Durchstoßpunkt der Symmetrielinie der Bohrung 530 und der Zeichenebene von Fig. 6 darstellt.

Wird nun, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurde, die weitere Welle 540 an mindestens einem Teil des Umfangs der Bohrung 530 abgerollt, so beschreibt der Schnittpunkt 570 der beiden Symmetrielinien 550, 560 der weiteren Welle 540 eine Spur 610, die kreisförmig um den Schnittpunkt 600 der beiden Symmetrielinien 580, 590 der weiteren Bohrung 530 verläuft. Reicht sowohl ein Teil des Umfangs, den die Welle 170 an dem Umfang der Bohrung 140 abrollt, wie auch der Teil des Umfangs, den die weitere Welle 540 abrollt, um wenigstens einen Teil der jeweiligen Spuren 360, 610 so zu bestimmen, um von diesen auf die Lagen der Schnittpunkte 350, 600 als Ausrichtungspunkte zu schließen, kann nun anhand dieser beiden Ausrichtungspunkte 350, 600 das in Fig. 6 nicht gezeigte Wälzlagerträgermodul ausgerichtet und anschließend befestigt werden. Im Falle idealer Bedingungen wäre es so möglich, das Wälzlagerträgermodul auf der Stirnseite 150 der Maschine 160 so auszurichten, dass die Symmetrielinien der Wellen 300, 310, 550, 560 mit denen der entsprechenden Bohrungen 330, 340, 580, 590 übereinstimmen, also eine„ideale Ausrichtung" des Wälzlagerträgermodul erreicht wird.

In einer realen Implementierung ist das Erreichen eines solchen, idealen Zustands schon aufgrund der auftretenden Fertigungstoleranzen kaum wahrscheinlich. Als Folge kann es ratsam sein, in einem solchen Fall das Wälzlagerträgermodul unter Ausnutzung eines Optimierungsprozesses so auf der Stirnfläche 150 der Maschine 160 auszurichten, dass eine Abweichung insgesamt von der zuvor beschriebenen idealen Lage minimiert wird. Hierzu können verschiedene mathematische Optimierungsverfahren oder Regressionsverfahren eingesetzt werden. So kann beispielsweise die Lage des Wälzlagerträgermoduls so eingestellt werden, dass eine Summe der Abstände der Schnittpunkte 320, 570 von ihren idealen Lagen 350, 600 minimiert wird. Auch können höhere Potenzen der Abstände in eine solche Summe einfließen. Denkbar ist hier beispielsweise an eine Minimierung der linearen, quadratischen oder anderer polynomialer Abstände. Grundsätzlich sind aber andere Optimierungsverfahren implementierbar. - -

Fig. 7 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine entsprechende Maschine 160, bei der es sich um einen Schraubenkompressor handelt. Eine konventionelle Bauart ist bereits in Fig. 4 dargestellt worden. Allerdings unterscheidet sich der in Fig. 7 gezeigte Schraubenkompressor 160 deutlich von dem in Fig. 4 gezeigten durch den Einsatz eines Wälzlager- trägermoduls 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Wälzlagerträgermodul 100 weist wiederum einen Träger 110 mit einem ersten Wälzlager 120 auf, das als Schrägkugellager implementiert ist. Das erste Wälzlager 120 führt hierbei eine Welle 170, die sich vollständig in einer Bohrung 140 der Maschine 160 erstreckt. Die Welle 170 weist hierbei eine Anlagefläche 180 auf, an der ein Innenring des ersten Wälz- lagers 120 anliegt und mit diesem in Kontakt steht. Das erste Wälzlager 120 steht darüber hinaus mit einer Stirnfläche 150 der Maschine 160 in Kontakt und ist daher in der Lage, axiale Kräfte, die die Welle 170 im Falle einer Bewegung nach links erzeugt, über das erste Wälzlager 120 an die Stirnfläche 150 des Schraubenkompressors 160 abzuführen. Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wurde, weist das Wälzlagerträgermodul 100 ferner ein zweites Wälzlager 500 auf, welches zur Lagerung einer weiteren Welle 540 in einer weiteren Bohrung 530 des Schraubenkompressors 160 bestimmt ist. Auch das zweite Wälzlager 500 ist als Schrägkugellager 500 bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Wälzlagerträgermoduls 100 implementiert. So weist auch die Welle 540 eine weitere Anlagefläche 620 auf, die beispielsweise als Wellenschulter oder Bund ausgebildet sein kann, mit der das zweite Wälzlager 500 in Kontakt steht. Ebenso wie das erste Wälzlager 120 ist auch das zweite Wälzlager 500 ausgebildet, um im Falle einer Bewegung der weiteren Welle 540 nach links (in Fig. 7) entsprechend auftretende axiale Kräfte an die Stirnfläche 150 abzugeben.

Somit ist sowohl das erste Wälzlager 120 wie auch das zweite Wälzlager 500 ausgebildet, um im Wesentlichen axiale Kräfte in zumindest einer axialen Richtung aufzunehmen, im Wesentlichen jedoch keine radialen Kräfte. Fig. 7 zeigt dies schon dadurch, dass der Träger 110 jeweils im Bereich des ersten und des zweiten Wälzlager 120, 500 jeweils eine Ausnehmung 630, 640 aufweist, um gerade eine signifikante Kraftübertragung an den Träger 110 in radialer Richtung zu unterbinden.

Die beiden Wellen 170, 540 setzen sich im Inneren des Gehäuses des Schraubenkompressors zu den entsprechenden Rotoren fort. Das Trägermodul 100 stellt somit die Rotorlage- - - rung dar, das sich zur Übertragung der axialen Kräfte an der Stirnfläche 150 des Schraubenkompressors 160 als Anlagefläche in axialer Richtung anlehnt.

Im Unterschied zu dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Wälzlagerträgermo- duls 100 umfasst das Wälzlagerträgermodul 100 in Fig. 7 jedoch eine Wälzlageranordnung 650, sowie eine weitere Wälzlageranordnung 660. Die Wälzlageranordnung 650 umfasst so unter anderem das erste Wälzlager 120, während die weitere Wälzlageranordnung 660 das zweite Wälzlager 500 umfasst. Da jedoch sowohl das erste Wälzlager 120 wie auch das zweite Wälzlager 500 bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich zur Aufnahme axialer Kräfte in wenigstens einer Richtung ausgebildet sind, umfassen die beiden Wälzlageranordnungen 650, 660 ein erstes bzw. zweites weiteres Wälzlager 670, 680 zur Aufnahme der radialen Kräfte. Bei diesen Wälzlagern handelt es sich um Zylinderrollenlager, die lediglich an ihren Außenringen Borden zur Führung der Zylinder aufweisen. Sie erlauben somit grundsätzlich eine axiale Verschiebung der Wellen, indem die Zylinder in axialer Richtung an den jeweiligen Innenringen der beiden weiteren Wälzlager 670, 680 entlang gleiten.

Zur Übertragung der radialen Kräfte auf den Träger 110 weisen diese beiden weiteren Wälzlager jedoch jeweils einen Lagertopf 690, 700 auf, so dass die beiden Wälzlageran- Ordnungen 650, 660 über diese beiden Lagertöpfe 690, 700 die auftretenden radialen Kräfte an den Träger 110 ableiten können. Diese„überbrücken" somit die beiden Ausnehmungen 630, 640 der beiden Wälzlager 120, 500.

Auf den beiden Wellen 170, 540 bilden bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils ein Befestigungsring 710, 720 einen Abschluss, die als zusätzliche Sicherungen den Sitz der Lager auf den beiden Wellen 170, 540 sichern sollen. Diese können beispielsweise als Wellenmuttern, aber auch als verklebte Ringe oder als Sprengringe ausgeführt sein. Das Wälzlagerträgermodul 100, das beispielsweise in Fig. 7 gezeigte ist, ermöglicht es so durch das zuvor beschriebene Montageverfahren, das Lagerträgermodul zur Rotorlagerung in radialer Richtung auszurichten. Darüber hinaus ermöglicht das Lagerträgermodul 100, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, mit dieser neuartigen Lageranordnung, einen Stirnspalt zwischen den Rotoren und einer entsprechend zugewandten Gehäusestirnseite im Rotorgehäu- - - se gleichmäßig einzustellen. Diese Einstellung des Stirnspalts beeinflusst direkt die Effizienz eines solchen Kompressors. Um eine entsprechende Effizienzsteigerung mithilfe einer solchen Lageranordnung zu realisieren, kann es nun von Vorteil sein, durch Einsatz eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung nicht nur in axialer Richtung, sondern auch in radialer Richtung das Lagerträgermodul 100 entsprechend exakt zu positionieren.

Die in Fig. 7 gezeigte Lageranordnung ist Teil einer schwimmenden Lageranordnung und unterscheidet sich daher von der in Fig. 4 gezeigten Fest-Lose-Lageranordnung. Je nach konkreter Implementierung eines Schraubenkompressors oder einer anderen Maschine 160 kann es daher ratsam sein, eine entsprechende, gespiegelt angeordnete Lageranordnung ebenfalls auf der anderen Seite der Welle einzusetzen. Alternativ kann es durchaus ratsam sein, bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in der Form von Wälzlagerträgermodulen eine zusätzliche Wälzlagerträgeranordnung vorzusehen, die ein drittes Wälzlager umfasst, wobei die zusätzliche Wälzlageranordnung ausgebildet ist, axiale Kräfte auch in der anderen axialen Richtung aufzunehmen und über eine erste Seitenfläche der zusätzlichen Wälzlageranordnung auf den Träger auszuüben oder zu übertragen. Eine zweite Seitenfläche der zusätzlichen Wälzlageranordnung kann in diesem Fall frei liegen, wobei die zweite Seitenfläche der zusätzlichen Wälzlageranordnung der ersten Seitenflä- che der zusätzlichen Wälzlageranordnung und der Seitenfläche der ursprünglichen Wälzlageranordnung gegenüberliegt. Die zusätzliche Wälzlageranordnung kann hierbei mittelbar oder unmittelbar in axialer Richtung benachbart zu der des ersten Wälzlagers angeordnet sein.

Selbstverständlich kann ein Wälzlagerträgermodul 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auch mehr als eine zusätzliche Wälzlageranordnung aufweisen.

Bei der Fig. 7 gezeigten Anordnung der Wälzlager 650, 660 bleibt noch zu erwähnen, dass die Anordnung der Schrägkugellager unmittelbar an der Stirnfläche 150 zur Aufnahme axialer Kräfte in wenigstens eine axialer Richtung einer Toleranzkette in axialer Richtung verkürzt. Da kommerziell erhältliche Schrägkugellager häufig mit geringeren bzw. feineren Breitentoleranzen lieferbar sind, sind entsprechende Schrägkugellager als erste Wälzlager 120 und zweite Wälzlager 500 bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel implementiert worden. Je nach konkreter Ausgestaltung kann es daher sinnvoll sein, das - - erste Wälzlager und gegebenenfalls das zweite Wälzlager mit einer Breitentoleranz der Klasse PA4 bzw. PA7 oder auch mit einer feineren Klasse, beispielsweise der Klassen PA9 A bzw. P9 zu implementieren.

Im Hinblick auf die Reihenfolge der Ausführung der einzelnen Schritte bei den Verfahren zur Montage an Wälzlagerträgermodulen nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist zu beachten, dass das Aufbringen des Wälzlagers grundsätzlich zwar vor dem Abrollen der Welle an wenigstens einem Teil eines Umfangs der Bohrung durchführbar ist, dies jedoch bei weitem nicht notwendig ist. So kann es unter bestimmten Umständen durchaus ratsam sein, zunächst die Schritte des Abrollens der Welle und des Erfassens der Bewegungsdaten während des Abrollens vor dem Aufbringen des Wälzlagers bzw. seinem Bereitstellung durchzuführen. Allerdings kann in einigen Ausführungsformen eines entsprechenden erfindungsgemäßen Verfahrens das Bereitstellen und Aufbringen des Wälzlagerträgermoduls vor der Durchführung des Abrollens und des Erfassens der Bewegungsdaten zu einer besseren und genaueren Ausrichtung des Wälzlagerträgermoduls führen.

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Bezu2szeichenliste

100 Wälzlagerträgermodul

110 Träger

120 erstes Wälzlager

130 Symmetrielinie

140 Bohrung

150 Stirnfläche

160 Maschinen

170 Welle

180 Anlagefläche

200 - 280 Verfahrensschritte

300, 310 Symmetrielinien

320 Schnittpunkt

330, 340 Symmetrielinien

350 Schnittpunkte

360 Spur

400 Schraubenkompressor

410 erste Schraubenwelle

420 zweite Schraubenwelle

430, 440 Loslager

450, 460 Festlageranordnungi

470, 480 Zwischenringe

490 Kugellager

500 zweites Wälzlager

510 Symmetrielinien

520 Anlagefläche

530 weitere Bohrung

540 weitere Welle _ _

550, 560 Symmetrielinien

570 Schnittpunkt

580, 590 Symmetrielinien

600 Schnittpunkt

610 Spur

620 weitere Anlageflächen

630, 640 Ausnehmungen

650 Wälzlageranordnung

660 weitere Wälzlageranordnung

670 erstes weiteres Wälzlager

680 zweites weiteres Wälzlager

690, 700 Lagertöpfe

710, 720 Befestigungsringe