Die Kühlung von Drehmechanismen bei tiefen Temperaturen und unter Vakuumbedingungen, wie z.B. von Filterrädern oder Spiegelrädern in heliumgekühlten Infrarot-Spektrometern für Weltraumanwendung, wirft das Problem auf, wie ein ausreichender Wärmekontakt zu den rotierenden Teilen hergestellt werden kann. Eine zu hohe Temperatur der optischen Komponente würde z.B. die hohe Empfindlichkeit moderner IR-Detektoren wieder zunichte machen. Je nach Anwendung können verschiedene passive Kühlmethoden eingesetzt werden, die aber spezifische Nachteile aufweisen. Die direkteste und eleganteste Methode ergibt sich aus der Benutzung der Lagerung der beweglichen Teile als Wärmebrücke. Hierbei ist das Problem zu lösen, daß sowohl die Wärmeübertragung in mechanischen Wärmekontakten als auch die Reibung proportional zur Kontaktfläche bzw. zum Anpreßdruck sind, d.h. eine reibungsarme Lagerung besitzt gleichzeitig schlechte Wärmeübertragungseigenschaften. Die Kenntnis der Wärmeübertragung ist daher von besonderer Bedeutung. Es wurde eine Apparatur aufgebaut, an der experimentelle Messungen zur Wärmeübertragung in Kugellagern sowohl unter statischen als auch unter dynamischen Bedingungen durchgeführt wurden. Die Ergebnisse von Untersuchungen an trockenen Edelstahl-Kugellagern werden aufgezeigt, wobei Temperatur, mechanische Last und Rotationsgeschwindigkeit variiert wurde. Neben einer qualitativen Analyse der dynamischen Messungen konnte für den statischen Fall ein mathematisches Modell zur Beschreibung der experimentellen Ergebnisse entwickelt werden. Folgerungen für die Lagerauslegung werden diskutiert.
Wärmeübertragung in Kugellagern unter statischen und dynamischen Bedingungen bei tiefen Temperaturen
1991
12 Seiten, 7 Bilder, 7 Quellen
Conference paper
German
WELTRAUM , TIEFTEMPERATUR , KUGELLAGER , EDELSTAHL , DREHVORRICHTUNG , KUEHLUNG , WAERMEUEBERTRAGUNG , BERUEHRUNGSFLAECHE , PRAKTISCHE UNTERSUCHUNG , MESSVORRICHTUNG , TEMPERATURBEREICH , MESSEN THERMISCHER GROESSEN , STATISCHE LAST , WECHSELLAST (MECHANISCH) , GESCHWINDIGKEIT , AUSLEGUNG (DIMENSION) , MATHEMATISCHES MODELL , VERSUCHSERGEBNIS
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