DE102009009226B4

DE102009009226B4 - Labyrinthdichtung und Verfahren zur Herstellung einer Labyrinthdichtung

Info

Publication number: DE102009009226B4
Application number: DE102009009226A
Authority: DE
Inventors: Peter Horling; Sandra Kamm; Andreas Kern-Trautmann; Hans-Jürgen Liesegang; Reiner Wagner
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2029-02-18
Also published as: US20100244386A1; CN101846187A; DE102009009226A1

Abstract

Labyrinthdichtung mit – einer ersten Scheibe (14), – einer zweiten Scheibe (20), die in einem axialen Abstand zur ersten Scheibe (14) angeordnet ist und mit der ersten Scheibe (14) bereichsweise radial überlappt, so dass zwischen der ersten Scheibe (14) und der zweiten Scheibe (20) ein axialer Zwischenraum (12) ausgebildet ist, – einem ersten Ring (15), der an der ersten Scheibe (14) befestigt ist, – einem zweiten Ring (21), der an der zweiten Scheibe (20) befestigt ist, – einem dritten Ring (22), der an der zweiten Scheibe (20) befestigt ist, – wobei die erste Scheibe (14), die zweite Scheibe (20), der erste Ring (15), der zweite Ring (21) und der dritte Ring (22) als separate Bauteile hergestellt sind, – wobei sich der erste Ring (15) von der ersten Scheibe (14) und der zweite Ring (21) und der dritte Ring (22) von der zweiten Scheibe...

Description

Die Erfindung betrifft eine Labyrinthdichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Labyrinthdichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Lageranordnung einer Windenergieanlage.
Mittels einer Labyrinthdichtung kann beispielsweise ein Gehäuse zu einer welle abgedichtet werden. Eine Abdichtung mittels einer Labyrinthdichtung hat den Vorteil, dass die Labyrinthdichtung im Gegensatz zu einer schleifenden Dichtung keinem Verschleiß unterliegt. Allerdings weist eine Labyrinthdichtung in der Regel eine relativ komplexe Form auf, da zur Erzielung einer guten Dichtwirkung ein möglichst verwinkelter Pfad, der auch als Dichtlabyrinth bezeichnet wird, zwischen den gegeneinander abzudichtenden Bereichen ausgebildet werden soll. Ein Dichtlabyrinth kann beispielsweise durch zwei oder mehr komplementär ausgebildete Komponenten realisiert werden, die kammartig ineinandergreifen. Die Komponenten werden insbesondere als Kunststoff-Spritzgussteile hergestellt.
Eine derart ausgebildete Labyrinthdichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2005 059 847 B3 bekannt. Die bekannte Labyrinthdichtung weist zwei relativ zueinander rotierende, jeweils einteilig ausgebildete Kunststoffteile auf, die axial nebeneinander angeordnet sind. Die Kunststoffteile verfügen über radial gestaffelte Axialvorsprünge, die sich jeweils über den gesamten Umfang erstrecken und axial ineinander greifen.
Aus Kunststoff gefertigte Labyrinthdichtungen haben sich zwar ausgezeichnet bewährt. Mit zunehmender Größe wird die begrenzte Steifigkeit und Formstabilität der verwendeten Kunststoffteile jedoch immer mehr zum Problem. Aus diesem Grund werden sehr große Labyrinthdichtungen häufig aus Metall gefertigt. Hierzu werden die Komponenten insbesondere spanend aus einem Vollmaterial hergestellt. Mit einem derartigen Herstellverfahren lässt sich zwar eine hohe Präzision erzielen. Es ist jedoch vergleichsweise aufwendig und erfordert einen hohen Materialeinsatz.
Aus der DE 36 17 863 A1 ist eine Labyrinthdichtung bekannt, die auf einer ersten Seite zwei konzentrische Hülsen aufweist, die an einem Zwischenring befestigt sind. Auf einer zweiten Seite weist die bekannte Labyrinthdichtung zwei konzentrische Winkelprofile auf, die direkt miteinander verbunden sind. Eine derartig ausgebildete Labyrinthdichtung lässt sich zwar mit einem geringeren Materialeinsatz herstellen als eine aus Vollmaterial gearbeitete Labyrinthdichtung. Die Fertigung ist allerdings immer noch relativ aufwendig und die erzielbare Maßhaltigkeit für manche Anwendungen zu gering.
Die DE 465 455 A offenbart eine Labyrinthdichtung für umlaufende Wellen und dgl., bestehend aus einer Reihe umlaufender Lamellenkränze und feststehender Lamellen. Die Träger, z. B. der feststehenden Lamellen sind sowohl axial wie auch radial zweiteilig oder mehrteilig ausgeführt.
Die US 39 57 277 A offenbart eine Labyrinthdichtungsstruktur für eine Gasturbine, die zueinander beabstandete ringförmige Flächen mit Nuten aufweisen, in denen Ringe aufgenommen und befestigt sind.
Aus der DE 17 47 268 U ist eine Schutzvorrichtung für Kugellager bekannt, die aus einer die Kugellager gegen Verschmutzung schützenden Kammer aus konzentrisch angeordneten, abwechselnd am stehenden und am drehenden Lagerteil befestigten Töpfen besteht.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Labyrinthdichtung so auszubilden, dass hohe Präzisionsanforderungen erfüllt werden können und eine Herstellung auch in großen Abmessungen mit vertretbarem Aufwand möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Labyrinthdichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst.
Die erfindungsgemäße Labyrinthdichtung weist eine erste Scheibe und eine zweite Scheibe auf, die in einem axialen Abstand zur ersten Scheibe angeordnet ist und mit der ersten Scheibe bereichsweise radial überlappt, so dass zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe ein axialer Zwischenraum ausgebildet ist. Weiterhin weist die Labyrinthdichtung einen ersten Ring, der an der ersten Scheibe befestigt ist, einen zweiten Ring, der an der zweiten Scheibe befestigt ist und einen dritten Ring, an der zweiten Scheibe befestigt ist, auf. Die erste Scheibe, die zweite Scheibe, der erste Ring, der zweite Ring und der dritte Ring sind als separate Bauteile hergestellt. Der erste Ring erstreckt sich von der ersten Scheibe und der zweite Ring und der dritte Ring erstrecken sich von der zweiten Scheibe in den axialen Zwischenraum. Der erste Ring, der zweite Ring und der dritte Ring überlappen axial und bilden dadurch ein Dichtlabyrinth aus. Der zweite Ring ist radial innerhalb und der dritte Ring radial außerhalb des ersten Rings angeordnet. Wenigstens einer der Ringe weist axiale Vorsprünge auf, die in Schlitze wenigstens einer der Scheiben eingreifen und/oder wenigstens eine der Scheiben weist Ausnehmungen zur Aufnahme von Gebereinrichtungen auf.
Die erfindungsgemäße Labyrinthdichtung hat den Vorteil, dass sie auch in großen Abmessungen mit vertretbarem Aufwand und mit höher Präzision hergestellt werden kann. Infolge der hohen Präzision lässt sich eine gute Dichtwirkung erzielen. Mangels Berührung der gegeneinander beweglichen Teile treten beim Einsatz der erfindungsgemäßen Labyrinthdichtung keine Verschleißprobleme auf. Durch die axialen Vorsprünge und die Schlitze kann eine sehr einfach ausgebildete Formschluss-Verbindung realisiert werden. Die Vorsprünge und die Schlitze können insbesondere bogenförmig ausgebildet sein. Die Ausnehmungen können insbesondere radial benachbart zum radialen Überlappungsbereich der Scheiben angeordnet sein. In den Ausnehmungen können Gebereinrichtungen angeordnet sein, so dass die erfindungsgemäße Labyrinthdichtung zusätzlich zu ihrer Dichtfunktion eine Funktion als ein Geber, beispielsweise als ein Drehzahlgeber ausüben kann.
Wenn man sich mit einer geringeren Dichtwirkung zufrieden gibt, kann entweder der zweite Ring oder der dritte Ring entfallen. Ebenso können an der ersten Scheibe und/oder an der zweiten Scheibe aber auch weitere Ringe befestigt sein.
Wenigstens eine der Scheiben und wenigstens einer der Ringe können formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Eine stoffschlüssige Verbindung hat den Vorteil, dass sie sich kostengünstig realisieren lässt und sehr haltbar ist. Insbesondere kann es sich bei der stoffschlüssigen Verbindung um eine Schweißverbindung handeln, die vorzugsweise mittels eines Laserstrahls hergestellt ist. Eine formschlüssige Verbindung erleichtert Handhabung während der Herstellung und ist extrem belastbar.
Vorzugsweise erstreckt sich die erste Scheibe ausgehend vom radialen Überlappungsbereich der Scheiben radial nach innen und die zweite Scheibe ausgehend vom radialen Überlappungsbereich radial nach außen. Dies ermöglicht eine Zugänglichkeit zu beiden Scheiben im eingebauten Zustand der Labyrinthdichtung.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn wenigstens eine der Scheiben und/oder wenigstens einer der Ringe aus einem bahnförmigen Material hergestellt ist. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung. Als bahnförmiges Material eignet sich insbesondere Blech. Die Scheiben und/oder die Ringe können insbesondere die gleiche Materialstärke aufweisen. Weiterhin kann wenigstens eine der Scheiben eine zentrale Lochung aufweisen. Vorzugsweise weisen beide Scheiben eine zentrale Lochung aus.
Der axiale Zwischenraum zwischen den Scheiben kann mit einem Schmiermittel, insbesondere mit einem Schmierfett gefüllt sein. Auf diese Weise kann eine besonders gute Dichtwirkung erzielt werden.
Die erfindungsgemäße Labyrinthdichtung eignet sich insbesondere für den Einsatz bei großen Lagern. Demgemäß kann wenigstens eine der Scheiben einen Außendurchmesser von wenigstens 0,3 m, vorzugsweise wenigstens 1 m, aufweisen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Lageranordnung einer Windenergieanlage mit einer erfindungsgemäßen Labyrinthdichtung.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Labyrinthdichtung, bei dem eine erste Scheibe, eine zweite Scheibe, ein erster Streifen, ein zweiter Streifen und ein dritter Streifen aus einem bahnförmigen Material herausgetrennt werden, der erste Streifen zu einem ersten Ring, der zweite Streifen zu einem zweiten Ring und der dritte Streifen zu einem dritten Ring gebogen werden und der erste Ring koaxial an der ersten Scheibe und der zweite Ring sowie der dritte Ring koaxial an der zweiten Scheibe befestigt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich eine komplex ausgebildete Labyrinthdichtung mit hoher Präzision aus einem sehr einfach gestalteten und kosten günstig verfügbaren Ausgangswerkstoff herstellen.
Zur Herstellung einer Labyrinthdichtung mit geringerer Dichtwirkung kann entweder der zweite Ring oder der dritte Ring und demgemäß auch der zweite Streifen oder der dritte Streifen entfallen. Für eine höhere Dichtwirkung können ein oder mehrere zusätzliche Ringe an der ersten und/oder der zweiten Scheiben befestigt werden, so dass dann auch entsprechend mehr Streifen benötigt werden.
Die erste Scheibe, die zweite Scheibe, der erste Streifen, der zweite Streifen und/oder der dritte Streifen können aus dem gleichen bahnförmigen Material hergestellt werden. Je mehr Bestandteile aus dem gleichen bahnförmigen Material hergestellt werden, desto weniger unterschiedliche Materialien müssen vorgehalten werden.
Vorzugsweise wird wenigstens einer der Streifen derart aus dem bahnförmigen Material herausgetrennt, dass an einer seiner Längsseiten Vorsprünge ausgebildet werden. Die Vorsprünge können Befestigungszwecken dienen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Streifen als nebeneinander angeordnete Strukturen mit gemeinsamen Trennlinien aus dem bahnförmigen Material herausgetrennt werden. Diese Vorgehensweise spart Material, Prozesszeit und Werkzeugkosten.
Die Heraustrennung aus dem bahnförmigen Material kann insbesondere mittels eines Laserstrahls durchgeführt werden. Mit dem Laserstrahl können Konturen sauber und schnell und bei einem geringen Materialverbrauch ausgebildet werden.
In der zweiten Scheibe können Ausnehmungen zur Aufnahme von Gebereinrichtungen ausgebildet werden. In diese Ausnehmungen können dann die Gebereinrichtungen eingesetzt werden und die Labyrinthdichtung dadurch zusätzlich zu ihrer Dichtfunktion mit einer Geberfunktion ausgestattet werden. Weiterhin können in der ersten Scheibe und/oder in der zweiten Scheibe bogenförmige Schlitze ausgebildet werden. Danach kann wenigstens einer der Ringe an wenigstens einer der Scheiben befestigt werden, indem dessen Vorsprünge in die Schlitze der Scheibe eingesteckt werden. Dadurch wird der jeweilige Ring auf sehr einfache Weise mit einer durch die Schlitze vorgegebenen Präzision in eine runde Form gebracht. Aufwändige Mess- und Richtvorgänge können entfallen. Zusätzlich oder alternativ kann der Ring insbesondere stoffschlüssig an die Scheibe angeheftet werden.
Die Ausbildung der Schlitze und/oder der Ausnehmungen für die Gebereinrichtungen kann mittels eines Laserstrahls durchgeführt werden. Dies kann vor oder nach dem Heraustrennen aus dem bahnförmigen Material erfolgen. Auch bei diesem Arbeitsschritt bringt der Einsatz eines Laserstrahls gegenüber alternativen Verfahren erhebliche Vorteile mit sich. Mit dem Laserstrahl können die gewünschten Konturen schnell und mit relativ geringem Aufwand in sehr hoher Präzision erzeugt werden. Dies führt beispielsweise dazu, dass die Schlitze mit hoher Präzision auf einer gemeinsamen Kreislinie liegen. Somit lässt sich beim Einstecken der Vorsprünge des jeweiligen Rings in die Schlitze der Ring mit sehr hoher Präzision in eine runde Form bringen. Das Herstellen der Schlitze mittels eines Laserstrahls, das Einstecken der Vorsprünge der Ringe in die Schlitze und das anschließende Laser-Schweißen stellen somit eine nahezu ideale Kombination dar, mit deren Hilfe das Dichtlabyrinth bei geringem Aufwand in hoher Präzision hergestellt werden kann.
Weiterhin kann vorgesehen sein, die Scheiben planparallel zueinander anzuordnen. Dadurch lässt sich bei der nachfolgenden Bearbeitung eine besonders hohe Präzision erreichen.
Zwischen den Ringen und den Scheiben kann eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet werden. Die Ausbildung der stoffschlüssigen Verbindung kann mittels eines Laserstrahls durchgeführt werden, insbesondere in Form eines Laser-Schweiß-Prozesses. Das Laser-Schweißen hat beim vorliegenden Anwendungsfall gegenüber sonstigen Schweißverfahren den Vorteil, dass es nur zu einer sehr kurzen und sehr lokalen Temperaturerhöhung kommt und somit bei den geschweißten Teilen allenfalls geringe Verzüge entstehen. Somit entfällt das Richten nach dem Schweißvorgang oder kann auf ein Mindestmaß reduziert werden. Für ein kostengünstiges und dennoch präzises Herstellverfahren ist dieser Aspekt sehr wichtig. Weiterhin ist es vorteilhaft, die stoffschlüssige Verbindung jeweils auf der von den Ringen abgewandten Seite der Scheiben auszubilden. Außerdem kann vorgesehen sein, im Bereich der Schlitze stoffschlüssige Verbindungen zwischen den Ringen und den Scheiben derart auszubilden, dass Leckagen durch die Schlitze hindurch verhindert werden. Auch zwischen den Gebereinrichtungen und der zweiten Scheibe können stoffschlüssige Verbindungen ausgebildet werden. Um Leckagen durch die Ausnehmungen hindurch zu verhindern, kann vorgesehen sein, die stoffschlüssigen Verbindungen jeweils entlang der gesamten Konturen der Ausnehmungen auszubilden.
Als bahnförmiges Material kann insbesondere ein Blech verwendet werden. Blech weist eine hohe Festigkeit auf, lässt sich leicht bearbeiten und ist kostengünstig verfügbar.
Auf der Oberfläche des bahnförmigen Materials kann vor oder nach dem Heraustrennen eine Beschichtung ausgebildet werden. Die Beschichtung kann insbesondere dem Korrosionsschutz dienen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung in Schnittdarstellung,
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1,
3 den in 2 dargestellten Ausschnitt in Seitenansicht,
4 ein Ausführungsbeispiel der umgebungsseitigen Komponente der Labyrinthdichtung in Schnittdarstellung,
5 einen Teilbereich der in 4 dargestellten umgebungsseitigen Komponente der Labyrinthdichtung in Seitenansicht,
6 ein Ausführungsbeispiel des Rings in Seitenansicht,
7 ein Ausführungsbeispiel der lagerseitigen Komponente der Labyrinthdichtung in Schnittdarstellung,
8 die in 7 dargestellte lagerseitige Komponente der Labyrinthdichtung in Seitenansicht,
9 die in 7 dargestellte lagerseitige Komponente der Labyrinthdichtung in einer weiteren Seitenansicht und
10 eine Momentaufnahme während der Herstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Labyrinthdichtung in einer schematischen.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung. Die Lageranordnung weist ein Wälzlager 1 auf, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel als ein zweireihiges Pendelrollenlager ausgebildet ist. Ebenso kann das Wälzlager 1 beispielsweise auch als ein zweireihiges Kegelrollenlager ausgebildet sein, oder eine sonstige ein- oder mehrreihige Bauform aufweisen. Das Wälzlager 1 ist in einem Gehäuse 2 angeordnet und dient der drehbaren Lagerung eines nicht figürlich dargestellten Maschinenteils, beispielsweise einer Welle, um eine Rotationsachse 3. Das Wälzlager 1 kann mittels einer Spannmutter 4 an dem gelagerten Maschinenteil befestigt werden. Eine am Gehäuse 2 und an der Spannmutter 4 angebrachte Labyrinthdichtung 5 dichtet die Lageranordnung auf einer Axialseite ab. Als Axialrichtung wird jeweils eine Richtung parallel zur Rotationsachse 3 des Wälzlagers 1 angesehen, soweit nichts anderes ausgeführt ist.
Das Wälzlager 1 weist einen Innenring 6, einen Außenring 7 und zwischen dem Innenring 6 und dem Außenring 7 abrollende Wälzkörper 8 auf. Das Gehäuse 2 weist beispielsweise zwei axial verlaufende Träger 9 zur Befestigung in einer Einbauumgebung auf.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung kann sehr große Außenabmessungen aufweisen, so dass die Labyrinthdichtung 5 einen Außendurchmesser von mehr als 0,3 m, insbesondere sogar mehr als 1 m besitzen kann. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Labyrinthdichtung 5 beispielsweise einen Außendurchmesser von 1,7 m und einen Innendurchmesser von 1,3 m auf. Das erfindungsgemäße Wälzlager 1 kann insbesondere zur Lagerung einer Rotorwelle einer Windenergieanlage eingesetzt werden.
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 im Bereich der Labyrinthdichtung 5. Eine Seitenansicht dieses Ausschnitts ist in 3 dargestellt.
Die Labyrinthdichtung 5 weist eine umgebungsseitige Komponente 10 und eine lagerseitige Komponente 11 auf, die axial nebeneinander angeordnet und berührungsfrei gegeneinander vierdrehbar sind. Die umgebungsseitige Komponente 10 und die lagerseitige Komponente 11 der Labyrinthdichtung 5 überlappen bereichsweise radial und begrenzen dadurch einen axialen Zwischenraum 12. Innerhalb des axialen Zwischenraums 12, der mit einem nicht figürlich dargestellten Schmiermittel, insbesondere mit einem Schmierfett, gefüllt sein kann bilden die umgebungsseitige Komponente 10 und die lagerseitige Komponente 11 der Labyrinthdichtung 5 ein Dichtlabyrinth 13 miteinander aus.
Die umgebungsseitige Komponente 10 der Labyrinthdichtung 5 ist beispielsweise durch eine nicht figürlich dargestellte Schraubverbindung drehfest mit der Spannmutter 4 verbunden und in größerer axialer Entfernung vom Wälzlager 1 angeordnet als die lagerseitige Komponente 11. Außerdem weist die umgebungsseitige Komponente 10 der Labyrinthdichtung 5 einen kleineren Innendurchmesser und einen kleineren Außendurchmesser als die lagerseitige Komponente 11 auf. Einzelheiten zur Ausgestaltung der umgebungsseitigen Komponente 10 der Labyrinthdichtung 5 werden anhand der 4 bis 6 erläutert.
Die lagerseitige Komponente 11 der Labyrinthdichtung 5 ist drehfest mit dem Gehäuse 2 verbunden. Die drehfeste Verbindung kann beispielsweise durch eine nicht figürlich dargestellte Schraubverbindung realisiert sein. Einzelheiten zur Ausgestaltung der lagerseitigen Komponente 11 der Labyrinthdichtung 5 werden anhand der 7 bis 9 erläutert.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der umgebungsseitigen Komponente 10 der Labyrinthdichtung 5 in Schnittdarstellung. Eine zugehörige Seitenansicht eines Teilbereichs der umgebungsseitigen Komponente 10 der Labyrinthdichtung 5 ist in 5 dargestellt.
Die umgebungsseitige Komponente 10 der Labyrinthdichtung 5 weist eine Scheibe 14 und einen koaxial und rechtwinkelig an der Scheibe 14 befestigten Ring 15 auf, die jeweils aus Blech oder einem anderen bahnförmigen Material gefertigt sein können.
Die Scheibe 14 weist eine zentrale Lochung 16 und äquidistant über den Umfang verteilt mehrere Bohrungen 17 auf, die beispielsweise Befestigungszwecken oder der Aufnahme von Sensoren dienen. Weiterhin weist die Scheibe 14 mehrere bogenförmig ausgebildete Schlitze 18 auf, die beim gleichen Radius äquidistant über den Umfang verteilt sind. In die Schlitze 18 greift der Ring 15 ein und ist dadurch radial kalibriert und in Radialrichtung formschlüssig fixiert. Zusätzlich kann eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Scheibe 14 und dem Ring 15 ausgebildet sein. Insbesondere kann der Ring 15 im Bereich der Schlitze 18 beispielsweise mittels Laser-Schweißen mit der Scheibe 14 verschweißt sein. Durch eine vollflächige stoffschlüssige Verbindung im Bereich der Schlitze 18 wird eine dauerhaft Fixierung des Rings 15 an der Scheibe 14 erreicht und eine Leckage durch die Schlitze 18 hindurch verhindert.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Rings 15 in Seitenansicht. Der Ring 15 weist vorzugsweise äquidistant über seinen Umfang verteilt mehrere axiale Vorsprünge 19 auf. Mit den Vorsprüngen 19 greift der Ring 15 in die Schlitze 18 der Scheibe 14 ein (siehe 4 und 5).
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der lagerseitigen Komponente 11 der Labyrinthdichtung 5 in Schnittdarstellung. Zugehörige Seitenansichten der lagerseitigen Komponente 11 der Labyrinthdichtung 5 sind in den 8 und 9 dargestellt, wobei zueinander entgegengesetzte Seiten gezeigt sind.
Die lagerseitige Komponente 11 der Labyrinthdichtung 5 weist eine Scheibe 20 und koaxial und rechtwinkelig an der Scheibe 20 befestigte Ringe 21 und 22 auf, die jeweils aus Blech oder einem anderen bahnförmigen Material gefertigt sein können.
Die Scheibe 20 weist eine zentrale Lochung 23 und bei je einem Radius äquidistant über den Umfang verteilt mehrere bogenförmig ausgebildete Schlitze 24, mehrere Ausnehmungen 25 und mehrere Bohrungen 26 auf. Im Bereich des Innendurchmessers der Scheibe 20 ist der Ring 21 stoffschlüssig mit der Scheibe 20 verbunden. In die Schlitze 24 greift der Ring 22 mit axialen Vorsprüngen 27 ein und ist form- und stoffschlüssig an der Scheibe 20 befestigt. Bzgl. dieser Befestigung gilt das zur Befestigung des Rings 15 an der Scheibe 14 Gesagte analog.
Die Ausnehmungen 25 sind radial außerhalb der Schlitze 24 und radial innerhalb der Bohrungen 26 angeordnet und nehmen Gebereinrichtungen 28 auf. Bei den Gebereinrichtungen 28 kann es sich beispielsweise um Drehzahlgeber handeln, mit denen eine induktive, optische oder sonstige Drehzahlerfassung durchgeführt wird.
Im montierten Zustand der umgebungsseitigen Komponente 10 und der lagerseitigen Komponente 11 der Labyrinthdichtung 5 ist der Ring 15 der umgebungsseitigen Komponente 10 radial zwischen den Ringen 21 und 22 der lagerseitigen Komponente 11 angeordnet und überlappt mit diesen axial. Auf diese Weise wird das in 2 angedeutete Dichtlabyrinth 13 ausgebildet. Um eine noch bessere Dichtwirkung zu erzielen, kann das Dichtlabyrinth 13 durch weitere, nicht figürlich dargestellte Ringe der umgebungsseitigen Komponente 10 oder der lagerseitigen Komponente 11 ausgebildet werden.
Bei einer Abwandlung der Erfindung entfallen die Schlitze 18, 24 in den Scheiben 14, 20 und die Vorsprünge 19, 27 der Ringe 15, 22. In diesem Fall werden die Ringe 15, 22 analog zum Ring 21 stumpf mit den Scheiben 14, 20 verbunden.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Labyrinthdichtung 5 wird im Folgenden anhand von 10 beschrieben.
10 zeigt eine Momentaufnahme während der Herstellung der erfindungsgemäßen Labyrinthdichtung 5 in einer schematischen Darstellung. In 10 ist ein bahnförmiges Material 29 dargestellt, beispielsweise eine Blechbahn, die mit einem Laserstrahl bearbeitet wird. Mit dem Laserstrahl werden unter anderem ein Materialstreifen 30, ein Materialstreifen 31 und ein Materialstreifen 32 aus dem bahnförmigen Material 29 herausgetrennt, aus denen in weiteren Arbeitsgängen die Ringe 15, 21, 22 hergestellt werden. Demgemäß sind die Materialstreifen 30, 32 im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und weisen jeweils auf einer Längsseite die Vorsprünge 19, 27 auf. Der Materialstreifen 31 ist ebenfalls rechteckig ausgebildet, weist aber keine Vorsprünge auf.
Um den Material- und Zeiteinsatz gering zu halten, werden jeweils zwei benachbarte Materialstreifen, z. B. 30 und 32 oder 32 und 31, mit einer gemeinsamen Trennlinie aus dem bahnförmigen Material 29 herausgetrennt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass bei benachbarten Materialstreifen, z. B. 30 und 32 oder 32 und 31, jeweils zwei Längsseiten mit Vorsprüngen 19, 27 oder zwei Längsseiten ohne Vorsprünge 19, 27 aneinander grenzen.
Aus dem gleichen bahnförmigen Material 29 können auch die Scheiben 14, 20 herausgetrennt werden. Es ist aber auch möglich, die Scheiben 14, 20 aus einem bahnförmigen Material 29 herauszutrennen, das eine andere, insbesondere eine größere Materialstärke aufweist. Vor oder nach dem Heraustrennen der Scheiben 14, 20 aus dem bahnförmigen Material 29 werden aus den Scheiben 14, 20 mit Hilfe des Laserstrahls die zentralen Lochungen 16, 23, die Schlitze 18, 24, die Bohrungen 17, 26 und die Ausnehmungen 25 herausgetrennt.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Materialstreifen 30, 31, 32 rund gebogen, so dass die Ringe 15, 21, 22 ausgebildet werden. Dabei besteht die Möglichkeit, die Enden der Materialstreifen 30, 31, 32 jeweils nach dem Biegen miteinander zu Verschweißen. Die auf diese Weise hergestellten Ringe 15, 22 werden mit ihren Vorsprüngen 19, 27 in die Schlitze 18, 24 der Scheiben 14, 20 eingesteckt. Der Ring 21 wird geringfügig in die zentrale Lochung 23 der Scheibe 20 eingeführt. Anschließend werden die Ringe 15, 21, 22 mittels eines Laserstrahls rückseitig, d. h. auf den jeweils den Ringen 15, 21, 22 abgewandten Seiten der Scheiben 14, 20, angeheftet. Außerdem werden die Gebereinrichtungen 28 in die Ausnehmungen 25 der Scheibe 20 eingesetzt und ebenfalls mittels eines Laserstrahls rückseitig angeheftet. Das Einsetzen und Anheften der Gebereinrichtung 28 kann auch vor dem Einstecken und Anheften der Ringe 15, 21, 22 erfolgen.
Danach werden die beiden Scheiben 14, 20 planparallel eingespannt und mittels eines Laserstrahls werden die Ringe 15, 21, 22 jeweils entlang der gesamten Kontur der Schlitze 18, 24 mit den Scheiben 14, 20 und die Gebereinrichtungen 28 jeweils entlang der gesamten Kontur der Ausnehmungen 25 mit der Scheibe 20 verschweißt. Dadurch wird vermieden, dass entlang der genannten Konturen Leckagen auftrete. Außerdem ist durch das Einspannen während des Schweißens eine hohe Präzision und insbesondere Planparallelität der Labyrinthdichtung 5 sichergestellt.
Nach der Schweißoperation können die Komponenten 10, 11 der Labyrinthdichtung 5 einer Beschichtungsoperation unterzogen werden. Dabei kann beispielsweise eine Korrosionsschutzschicht erzeugt werden. Bei der Beschichtung kann es sich beispielsweise um das Ausbilden einer Oxidschicht oder um einen Lackiervorgang handeln. Ebenso ist es auch möglich, die Beschichtungsoperation bereits zu einem früheren Zeitpunkt auszuführen.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Gehäuse
3: Rotationsachse
4: Spannmutter
5: Labyrinthdichtung
6: Innenring
7: Außenring
8: Wälzkörper
9: Träger
10: Umgebungsseitige Komponente
11: Lagerseitige Komponente
12: Axialer Zwischenraum
13: Dichtlabyrinth
14: Scheibe
15: Ring
16: Zentrale Lochung
17: Bohrung
18: Schlitz
19: Vorsprung
20: Scheibe
21: Ring
22: Ring
23: Zentrale Lochung
24: Schlitz
25: Ausnehmung
26: Bohrung
27: Vorsprung
28: Gebereinrichtung
29: Bahnförmiges Material
30: Materialstreifen
31: Materialstreifen
32: Materialstreifen

Claims

Labyrinthdichtung mit – einer ersten Scheibe (14), – einer zweiten Scheibe (20), die in einem axialen Abstand zur ersten Scheibe (14) angeordnet ist und mit der ersten Scheibe (14) bereichsweise radial überlappt, so dass zwischen der ersten Scheibe (14) und der zweiten Scheibe (20) ein axialer Zwischenraum (12) ausgebildet ist, – einem ersten Ring (15), der an der ersten Scheibe (14) befestigt ist, – einem zweiten Ring (21), der an der zweiten Scheibe (20) befestigt ist, – einem dritten Ring (22), der an der zweiten Scheibe (20) befestigt ist, – wobei die erste Scheibe (14), die zweite Scheibe (20), der erste Ring (15), der zweite Ring (21) und der dritte Ring (22) als separate Bauteile hergestellt sind, – wobei sich der erste Ring (15) von der ersten Scheibe (14) und der zweite Ring (21) und der dritte Ring (22) von der zweiten Scheibe (20) in den axialen Zwischenraum (12) erstrecken, – wobei der erste Ring (15), der zweite Ring (21) und der dritte Ring (22) axial überlappen und dadurch ein Dichtlabyrinth (13) ausbilden und – wobei der zweite Ring (21) radial innerhalb und der dritte Ring (22) radial außerhalb des ersten Rings (15) angeordnet sind und – wenigstens einer der Ringe (15, 21, 22) axiale Vorsprünge (19, 27) aufweist, die in Schlitze (18, 24) wenigstens einer der Scheiben (14, 20) eingreifen und/oder wenigstens eine der Scheiben (14, 20) Ausnehmungen (25) zur Aufnahme von Gebereinrichtungen (28) aufweist.
Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Scheiben (14, 20) und wenigstens einer der Ringe (15, 21, 22) formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Labyrinthdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Scheibe (14) ausgehend vom radialen Überlappungsbereich radial nach innen und die zweite Scheibe (20) ausgehend vom radialen Überlappungsbereich radial nach außen erstrecken.
Labyrinthdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Scheiben (14, 20) und/oder wenigstens einer der Ringe (15, 21, 22) aus einem bahnförmigen Material (29) hergestellt ist.
Labyrinthdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Scheiben (14, 20) einen Außendurchmesser von wenigstens 0,3 m aufweist.
Lageranordnung einer Windenergieanlage dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung eine Labyrinthdichtung (5) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Labyrinthdichtung (5), wobei – eine erste Scheibe (14), eine zweite Scheibe (20), ein erster Streifen (30), ein zweiter Streifen (31) und ein dritter Streifen (32) aus einem bahnförmigen Material (29) herausgetrennt werden, – der erste Streifen (30) zu einem ersten Ring (15), der zweite Streifen (31) zu einem zweiten Ring (21) und der dritte Streifen (32) zu einem dritten Ring (22) gebogen werden und – der erste Ring (15) koaxial an der ersten Scheibe (14) und der zweite Ring (21) sowie der dritte Ring (22) koaxial an der zweiten Scheibe (20) befestigt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Scheibe (14), die zweite Scheibe (20), der erste Streifen (30), der zweite Streifen (31) und/oder der dritte Streifen (32) aus dem gleichen bahnförmigen Material (29) hergestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Streifen (30, 31, 32) derart aus dem bahnförmigen Material (29) herausgetrennt wird, dass an einer seiner Längsseiten Vorsprünge (19, 27) ausgebildet werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (30, 31, 32) als nebeneinander angeordnete Strukturen mit gemeinsamen Trennlinien aus dem bahnförmigen Material (29) herausgetrennt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heraustrennung aus dem bahnförmigen Material (29) mittels eines Laserstrahls durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Scheibe (20) Ausnehmungen (25) zur Aufnahme von Gebereinrichtungen (28) ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Scheibe (14) und/oder in der zweiten Scheibe (20) bogenförmige Schlitze (18, 24) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Ringe (15, 21, 22) an wenigstens einer Scheibe (14, 20) befestigt wird, indem dessen Vorsprünge (19, 27) in die Schlitze (18, 24) der Scheibe (14, 20) eingesteckt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (14, 20) planparallel zueinander angeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ringen (15, 21, 22) und den Scheiben (14, 20) stoffschlüssige Verbindungen ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der stoffschlüssigen Verbindungen mittels eines Laserstrahls durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als bahnförmiges Material (29) ein Blech verwendet wird.