Die Erfindung betrifft eine selbstzentrierende Führung für entlang ihrer Längsachse bewegte Rohre, Stangen und Stäbe, wie sie in zahlreichen Maschinen und Vorrichtungen eingesetzt werden. Die Erfindung betrifft insbesondere eine selbstzentrierende Rollenführung mit deren Hilfe das besagte bewegte Teil über entlang seines Umfangs angeordnete Laufrollen, reibungsarm geführt werden kann, wobei die Laufrollen durch entsprechend konstruierte und angeordnete Spannvorrichtungen ihre Fähigkeit zur Selbstzentrierung erhalten.

Die Erfindung betrifft weiter Schwingungsdämpfer und Schwingungstilger, welche mit derartigen Rollenführungen ausgestattet sind. In zahlreichen Maschinen und Vorrichtungen müssen Stangen mechanisch hin- und her bewegt werden. Dabei ist es oft unumgänglich diese Stangen an einem oder mehreren Punkten zu führen, was zu erhöhten Reibungseinflüssen führt. Üblicherweise werden für diese Zwecke im Stand der Technik unmittelbar Gleitlager oder Kugellager eingesetzt. Diese Lager können jedoch zu Problem führen, wenn während der Bewegung der Stange radiale Kräfte auf diese einwirken. Erhöhte Reibung und verringerte Haltbarkeit der Lager sind die Folge.

Aus diesem Grund ist es sinnvoll in solchen Fällen Lager einzusetzen, welche derartige Belastungen und Kräfte berücksichtigen können.

Es bestand somit die Aufgabe eine entsprechende Führung von sich hin- und her

bewegenden Stangen und Rohren zur Verfügung zu stellen, welche nicht nur gewohnt reibungsarm ist, sondern auch in der Lage ist, insbesondere regelmäßig oder unregelmäßige transversale Kräfte auf die Stange oder das Rohr automatisch auszugleichen, und die Stange stets zentriert zu halten und zu führen.

Die Aufgabe wurde durch die vorliegende Erfindung, wie sie in den Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und der Abbildungen näher dargelegt ist, gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine selbstzentrierende Rollenvorrichtung zum

reibungsarmen Führen von Rohren oder Stäben, welche in Richtung ihrer Längsachse bewegt werden, umfassend eine mit Laufrollen ausgestattete Spannvorrichtung, wobei die Laufrollen im Wesentlichen gleichmäßig entlang des Umfanges des zu führenden Rohres oder Stabes angeordnet, in Bewegungsrichtung ausgerichtet und in radialer Richtung federelastisch beweglich sind, wobei die Spannvorrichtung (6) einen ersten und einen zweiten Spannring (6a, 6b) aufweist, welche durch Federelemente (7) miteinander verbunden und gegeneinander verspannt sind, und der erste Spannring (6a) mit der ersten Hälfte einer

BESTÄTIGUNGSKOPIE vorzugsweise geradzahligen Anzahl von Laufrollen (1) aufweisenden ersten

Rollenhalterungen (3a) über Abstandshülsen (10a) und der zweite Spannring (6b) mit der zweiten Hälfte von Laufrollen (1) aufweisenden Rollenhalterungen (3b) über Abstandshülsen (10b) verbunden ist, wobei jede der besagte Rollenhalterungen (3a, 3b) über eine parallel zum Rohr (8) angeordneten Achse (4) mit einer ringförmigen Trägervorrichtung (5) verbunden ist, durch deren konzentrische Öffnung besagtes Rohr (8) oder besagter Stab (8)

berührungsfrei mittels der außerhalb der Trägervorrichtung (5) angeordneten Laufrollen (1) geführt und relativ zur Trägervorrichtung (5) bewegt wird.

Hierbei umfasst die Rollenhalterung (3a, 3b) mindestens eine Laufrolle (1), welchen über eine Rollenachse (2) mit der Rollenhalterung befestigt ist, wobei die Rollenhalterung (3a, 3b) vorzugsweise mit der Achse (4) in der Weise verbunden ist, dass sie um diese radial bewegbar ist, um entsprechende Bewegungen der Vorrichtungen mitmachen zu können. Ferner ist die Rollenhalterung (3a, 3b) vorzugsweise mit der betreffenden Abstandshülse (10a, 10b) verbunden ist.

Vorzugsweise ist der erste Spannring ein vorderer Spannring (6a) und der zweite Spannring ein hinterer Spannring (6b), ebenso wie die erste Rollenhaltung eine vordere Rollenhalterung (3a) und die zweite Rollenhalterung eine hintere Rollenhalterung (3b) ist. Dabei ist die vordere Rollenhalterung (3a) über die Abstandshülse (10a) mit der vorderen

Spannvorrichtung (6a) verbunden, und die hintere Rollenhalterung (3b) über die

Abstandshülse (10b) mit der hinteren Spannvorrichtung (6b) verbunden. .

Gegenstand ist ferner auch ein rotationsymmetrischer Magnetschwingungsdämpfer umfassend ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr, wobei ein Rohr mit einer

Trägervorrichtung fest verbunden ist und das andere Rohr innerhalb des ersten Rohres berührungslos bewegbar ist, wobei ein Rohr aus einem nicht magnetisierbaren leitfähigem Material (beispielsweise Aluminium, Kupfer) besteht, und das andere Rohr sich

zusammensetzt aus einem oder mehreren permanentmagnetischen oder magnetisierbaren Ringen oder Ringsegmenten, wobei diese magnetischen oder magnetisierbaren Elemente so angeordnet sind, dass Nord- und Südpol entweder radial nach innen oder radial nach außen in Bezug auf die Längsachse oder des nicht-magnetisierbaren Rohrs weisen, wobei der besagte Dämpfer eine erfindungsgemäße selbstzentrierende Rollenvorrichtung wie folgend beschrieben, aufweist. Diese gewährleistet eine reibungsfreie relative Bewegung des nicht magnetischen leitfähigen Rohrs gegenüber den besagten magnetischen oder

magnetisierbaren Rohrelementen. Gegenstand der Erfindung sind ferner Schwingungstilger, insbesondere für Windkraftanlagen, welche derartige erfindungsgemäße Rollenführungen aufweisen.

Gegenstand sind letztlich auch Maschinen und Vorrichtungen, insbesondere

Windkraftanlagen, welche eine erfindungsgemäße selbstzentrierende Rollenführung aufweisen.

Im Folgenden und in den Ansprüchen wird auf folgende Referenzzeichen Bezug genommen:

(1) Rolle

(2) Rollen-Achse

(3) Rollenhalterung

(3a) Rollenhalterung (vorne)

(3b) Rollenhalterung (hinten)

(4) Achse für Laufrolleneinheit

(5) Trägervorrichtung mit Befestigungsvorrichtung für Bauteil (4)

(6) Spannvorrichtung

(6a) vorderer Spannring der Spannvorrichtung

(6b) hinterer Spannring der Spannvorrichtung

(7) Federelement für Spannvorrichtung

(8) hin- und her zu bewegendes Rohr /stange

(9) äußeres Rohr / Basisstruktur

(10) Röhrchen / Abstandshülse

(10a) Röhrchen / Abstandshülse (vorne)

(10b) Röhrchen / Abstandshülse (hinen)

(11 ) Langloch

(12) Laufrolleneinheit umfassend Rolle (1), Achse (2) und Halterung (3)

(13) selbstzentrierende Rollenvorrichtung umfassend Merkmale (1) bis (11)

(14) Magnetringe

(15) Pendel mit Pendelmasse

16) Magnetdämpfer

(17) Verwindungssteifer Haltering Die erfindungsgemäße selbstzentrierende Rollenanordnung umfasst im Wesentlichen wie in Abb. 1 und Abb. 4 dargestellt, eine im Wesentlichen ringförmige Spannvorrichtung (6), sowie eine Laufrollenkonstruktion, die miteinander verbunden sind.

Die Laufrollenkonstruktion wiederum umfasst eine vorzugsweise aber nicht notwendigerweise eine geradzahlige Anzahl von Laufrolleneinheiten (12), vorzugsweise mindestens 4, insbesondere 4, 6, 8, 10 oder 12.

Jede Laufrolleneinheiten (12) umfasst wiederum mindestens eine, vorzugsweise eine

Laufrolle (1) mit Laufrollenhalterungen (3), wobei die Laufrolle auf eine Rollenachse (2) gesteckt ist. Die Laufrollen können aus Kunststoff oder einem anderen üblichen Rollenwerkstoff (Aluminium, Stahl, Carbonfaser, etc. ) bestehen und gegebenenfalls über ein oder mehrere Gleit- oder Kugellager verfügen.

Die 4, 6, 8, 10 oder 12 Laufrolleneinheiten (12) sind radial um das zu zentrierende Rohr (8) angeordnet, und durch die Spannvorrichtung (6) so gegen das Rohr (8) gepresst, dass sie dieses zentrieren, ohne dass dabei die Reibung bei axialer Bewegung des Rohres hinderlich wird.

Der Rollenhalterungen (3) sind drehbar/bewegbar auf Halterachsen (4) gesteckt, welche mit der vorzugsweise ringförmigen Trägerkonstruktion (5) verbunden sind.

Die Trägerkonstruktion (5) ist mit einer entsprechenden Basisstruktur (9) fest verbunden. Die Basisstruktur kann eine beliebige Maschine oder Vorrichtung sein. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Basisstruktur ein Schwingungsdämpfer oder ein Teil eines Schwingungsdämpfers, insbesondere ein rotationssymmetrischer aus zwei ineinander gesteckten und relativ gegeneinander bewegbaren Rohren bestehender Magnetdämpfer. Dabei wird die ringförmige Trägerkonstruktion (5) mit dem Rohr (9) des Dämpfers fest verbunden, welcher in eine besonderen Ausführungsform ein Magnetrohr oder eine Rohr aus ringförmigen Magnetsegmenten ist (Abb. 2).

Die Spannvorrichtung (6) umfasst erfindungsgemäß zwei Spannringe (6a, 6b), einen vorderen Spannring (6a) und einen hinteren Spannring (6b), die gegeneinander durch

Federelemente (7) verspannt sind. Als Federelemente kommen Druck- oder Zugfedern in Frage, ggf. auch entsprechende Elastomerfedern. Anzahl und Federsteifigkeit richten sich nach Größe des Bauteils und Wert der angreifenden axialen Kraft. Die Federelemente (7) werden in Halterungen, Haken oder Ösen an den Spannringen (6) befestigt, bzw. eingehängt, und spannen diese vor.

An jeder Rollenhalterung (3) ist eine Abstandshülse oder ein Röhrchen (10) angeschraubt oder anderweitig fest angebracht, welche(s) wiederum mit der Spannvorrichtung (6) verbunden ist.

In Abb. 3a und 3b ist im Detail dargestellt, wie erfindungsgemäß die Rolleneinheiten (12) mit den Spannvorrichtungen (6a)(6b) verbunden sind:

Dabei ist erfindungsgemäß die Hälfte der Laufrolleneinheiten (12), bestehend aus Laufrolle (1 ), Rollenachse (2) und Rollenhalterung (3), mit ein und demselben der beiden Spannringe (6), vorzugsweise dem vorderen (6a) oder dem hinteren (6b) Spannring verbunden, während die andere Hälfte mit dem anderen der beiden Spannringringe (6), vorzugsweise den hinteren (6b) oder dem vorderen (6a) verbunden ist. Somit sind die Rollenhalterungen (3a) (und damit auch die entsprechenden Laufrollen (1)) über die Abstandshülsen/die Röhrchen (10a) mit dem vorderen Spannring (6a) verbunden, während die Rollenhalterungen (3b) mit den entsprechenden Laufrollen (1 ) über die Abstandshülsen /die Röhrchen (10b) mit dem hinteren Spannring (6b) verbunden sind. Aus Kräfte-Symmetriegründen wechseln sich vorzugsweise Laufrolleneinheiten (12) gemäß (1 , 2, 3a, 10a), welche mit dem vorderen Ring (6a) der Spannvorrichtung (6) verbunden sind, mit Laufrolleneinheiten (12) gemäß (1 , 2, 3b, 10b), welche mit dem hinteren Spannring (6b) verbunden sind, ab. Somit ist also jede zweite Laufrollenvorrichtung (12) mit dem gleichen Spannring (6a) oder (6b) verbunden. Damit die Federkräfte und durch sie initiierte Bewegungen der Laufrolleneinheiten (12), insbesondere der Abstandshülsen (10a, 10b) in radialer Richtung wirksam werden können und gleichzeitig die tangentiale umlaufende Kraft übertragen werden kann, befinden sich Langlöcher (11) an den betreffenden Positionen der Spannringe (6a) (6b). Somit ist genügend Platz für vorgesehenen Bewegungen der Laufrollenkonstruktion in radialer Richtung. Dazu gehört auch, dass sich die Rollenhalterungen auf den Achsen (4) bewegen können.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindungsgemäßen Rollenführung ist in Abb. 3c dargestellt. Hierbei ist ein metallener steifer Ring (17) entlang der Rolleneinheiten

angebracht, um bei besonderen Belastungen die Konstruktion verwindungssteif zu machen. Die erfindungsgemäße Rollenvorrichtung funktioniert auf folgende Weise:

Die Federelemente (7) spannen die beiden Spannringe (6a) (6b) vor und sorgen dafür, dass alle Laufrollen (1) mit der gleichen Kraft an das zu zentrierende Rohr 8 gepresst werden. Eine externe radiale Kraft auf das zu zentrierende bewegte Rohr (8) führt dazu, dass die Laufrollen (1) in Kraftrichtung etwas einfedern und die gegenüberliegenden Laufrollen (1) dadurch mit geringerer Kraft anliegen. Die Anpresskraft auf die Rollen (1) in Kraftrichtung steigt somit. Die beiden Spannringe (6a) (6b) der Spannvorrichtung (6) werden so zueinander verschoben und die Kräfte in den Federelementen (7) steigen und fallen von Federelement zu Federelement. Wird die externe Kraft entfernt, gleichen sich die Federkräfte wieder an und das Rohr (8) wird wieder vollständig zentriert. Die Vorspannkraft für die einzelnen Laufrollen (1) hängt dabei von der Anzahl und den Vorspannkräften der einzelnen Federelemente (7) ab. Die gesamte radiale Steifigkeit der Rollenanordnung hängt weiterhin von der Anzahl und der Steifigkeit der einzelnen Federelemente (7) ab. Je nach Notwendigkeit können mehr oder weniger

Federelemente (7) verwendet werden, wodurch ebenfalls Einfluss auf die Steifigkeit und somit auf die Zentrierung genommen werden kann. Die erfindungsgemäße selbstzentrierende Rollenanordnung macht ein manuelles Ausrichten und Vorspannen der einzelnen Laufrollen (1 ) überflüssig. Die Rollen (1) werden gleichmäßig an das Laufrohr oder die Laufstange (8), wodurch sich automatisch eine Zentrierung einstellt.

Bei einer Temperaturerhöhung dehnt sich das Rohr / die Stange (8) aus (z. B. bei einem Aluminium Rohr oder Stab), und auch der Durchmesser der Laufrollen (1) ( z.B. aus

Kunststoff) wird ebenfalls größer. Eine fest eingestellte Laufrolle (1) würde hier für eine starke Änderung der Vorspannkraft auf die Rollen (1 ) führen, was wiederum in nicht gewünschter Weise das Rohr (8) belastet. Bei einer Temperatursenkung hingegen ziehen sich das Rohr und die Rollen zusammen. Bei einer fest eingestellten Laufrolle sinkt somit die Vorspannkraft und es kann sogar zu einem Kontaktverlust und damit zu einem Verlust der Zentrierung führen. Mit der selbstzentrierende Rollenanordnung sind die Änderungen der Vorspannkraft minimal und gleichzeitig wird die Zentrierung gewährleistet da es zu keinem Kontaktverlust kommt.

Die selbstzentrierende Rollenanordnung lässt sich einfach vormontieren (siehe Abb.4). Die Federelemente (7) (hier Zug-Spiralfedern) können beinahe kraftfrei in die Ösen der

Spannringe (6a) (6b) eingehängt werden. Dabei ragen alle Laufrollen (1) weiter in Richtung Mittelpunkt der Rollenanordnung. Sobald alle Federn eingehängt wurden, kann die

ringförmige Trägervorrichtung (5) der erfindungsgemäßen Rollenanordnung mit dem

Basisstruktur (9) verschraubt werden. Ein Ende des Rohrs oder Stabes (8) kann mit einem ansteigenden Konus mit geringer Steigung versehen sein, so dass beim Aufschieben des Basisstruktur (beispielsweise ein Schwingungsdämpfer) über den Konus die Laufrollen (1) immer weiter nach außen gedrückt und dabei die Federelemente (7) gespannt werden.

Gleichzeitig wird das Rohr (8) schon während des Aufschiebens zentriert. Die Federelemente (7) sind nun auf die volle Zugkraft vorgespannt.

Die Erfindungsgemäße selbstzentrierende Rollenvorrichtung ist insbesondere geeignet, in Schwingungsdämpfern, vorzugsweise in rotationssymmetrischen Magnetdämpfern eingesetzt zu werden, da hier ein nicht magnetisches, nicht magnetisierbares leitendes metallisches Rohr (z.B. aus Aluminium oder Kupfer) innerhalb eines magnetischen Rohrs

(Permanentmagnete oder magnetisierbare Spulen) oder einer entsprechenden magnetischen ringförmigen Anordnung relativ bewegt wird, wodurch eine magnetische Dämpfung erzielt wird. Somit kann ein mit dem Dämpfer verbundenes Schwingungssystem gedämpft werden, beispielsweise ein schwingendes Pendel eines Schwingungstilgers. Ein entsprechender Magnetschwingungstilger ist beispielsweise in der WO 2016/023628 im Detail beschrieben.

Ein solches System ist auch in Abb. 5 schematisch dargestellt. Position (13) in Abb. 5 entspricht der erfindungsgemäßen Rollenvorrichtung, welche hier am vorderen und hinteren Ende des Dämpfers montiert ist. Die Rollenanordnung muss das Rohr (8) im Magnetdämpfer zentrieren, auch bei sich ändernden externen radialen Kräften. Gleichzeitig kann in vorteilhafter Weise eine axiale Bewegung des Dämpfers mit minimalen Rollwiderständen ermöglicht werden.