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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Lager.
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Die Erfindung betrifft insbesondere Wälzlager mit großem Durchmesser, die axiale und radiale Lasten aufnehmen können und die einen Innenring und einen Außenring haben, die konzentrisch um eine in axialer Richtung verlaufende Drehachse angeordnet sind.
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Solche Wälzlager mit großem Durchmesser können zum Beispiel in einer Tunnelbohrmaschine, in einer Bergbaumaschine oder in einer Windkraftanlage eingesetzt werden.
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Ein Wälzlager mit großem Durchmesser umfasst im Allgemeinen zwei konzentrische Innen- und Außenringe und zumindest eine Reihe von Wälzkörpern, die zwischen den Ringen angeordnet sind.
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Solche Wälzlager werden in aggressiven Umgebungen eingesetzt und sind weiterhin mit Dichtungselementen versehen, um zu verhindern, dass äußere Elemente wie Staub, Metallpartikel oder Wasser in das Lager eindringen und dessen Komponenten beschädigen.
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Klassischerweise umfasst das Wälzlager auf jeder Seite eine ringförmige Dichtung, die am Außenring befestigt ist und mit dem Innenring in Kontakt kommt, um den radialen Raum zu schließen, der zwischen diesen Ringen besteht und in dem die Reihen von Wälzkörpern untergebracht sind. Weitere Einzelheiten können der Patentanmeldung
US 2022/0065296 (SKF) entnommen werden.
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Solche Dichtungen reichen jedoch nicht aus, um das Eindringen von Wasser unter hohem Druckfluss, insbesondere während der Reinigung der Lager, zu verhindern.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu überwinden.
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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, umfassend einen ersten Ring und einen zweiten Ring, die geeignet sind, konzentrisch zueinander zu rotieren, zumindest eine Reihe von Wälzkörpern, die radial zwischen Laufbahnen der Ringe eingefügt sind, und zumindest eine Reihe von Wälzkörpern, die axial zwischen Laufbahnen der Ringe eingefügt sind.
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Das Wälzlager umfasst zumindest eine innere Dichtung, die an einem von dem ersten und dem zweiten Ring befestigt ist und in Reibkontakt mit dem anderen Ring des ersten und zweiten Rings kommt.
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Gemäß einem allgemeinen Merkmal umfasst das Wälzlager ferner mindestens eine äußere Dichtungsanordnung, die mit einer Dichtungsabschirmung versehen ist, der an dem ersten Ring befestigt ist und mit dem zweiten Ring in Reibkontakt steht, wobei der Dichtungsschild außerhalb der inneren Dichtung angeordnet ist und zusammen mit der inneren Dichtung eine ringförmige Dichtungskammer bildet.
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Die Dichtungsabschirmung der Dichtungsanordnung bildet eine erste Dichtungsbarriere und die innere Dichtung bildet eine zweite Dichtungsbarriere, um eventuelle Resteintritte zu verhindern, die durch die Dichtungsanordnung hindurchgehen. Die Dichtungsabschirmung ermöglicht es, das Eindringen von Wasser unter hohem Druck zu verhindern und die Lebensdauer der Dichtung zu verbessern.
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Durch die Anordnung der Dichtungsabschirmung in Kontakt mit einem der Ringe ist die Montage zudem einfach und zuverlässig. Es gibt keinen leeren Raum zwischen der Abschirmung und dem Ring. Außerdem ist bei einer solchen Anordnung, wenn die abgedichtete Kammer mit Schmiermittel gefüllt ist, das zu erwartende Schmiermittelvolumen gering.
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Gemäß weiteren vorteilhaften, aber nicht zwingenden Aspekten kann ein solches Wälzlager eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen.
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Die Dichtungsabschirmung der äußeren Dichtungsanordnung kann in einem freien Zustand eine flache Form haben.
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Die äußere Dichtungsanordnung kann ferner mit einem Befestigungsring versehen sein, der an dem ersten Ring befestigt ist und gegen die Dichtungsabschirmung montiert ist, wobei die Dichtungsabschirmung zwischen dem Befestigungsring und dem ersten Ring eingefügt ist. Eine solche Anordnung ist sehr kompakt, zuverlässig und wirtschaftlich.
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Die äußere Dichtungsanordnung kann weiter mit mehreren Schrauben versehen sein, die sich durch den Befestigungsring und die Dichtungsabschirmung erstrecken und am ersten Ring befestigt sind.
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Die äußere Dichtungsanordnung kann ferner mit mehreren Einsatzringen versehen sein, die jeweils in einer Durchgangsbohrung an der Dichtungsabschirmung befestigt sind, wobei sich jede Schraube durch einen der Einsatzringe erstreckt.
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Der Befestigungsring der äußeren Dichtungsanordnung kann in eine Nut eingreifen, die an dem ersten Ring vorgesehen ist.
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Der zweite Ring kann eine Schulter umfassen, gegen die die Dichtungsabschirmung der äußeren Dichtungsanordnung in Reibkontakt kommt.
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Der erste Ring kann eine Schulter umfassen, an der die Dichtungsabschirmung der äußeren Dichtungsanordnung befestigt ist.
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Die innere Dichtung kann am zweiten Ring befestigt sein. Die innere Dichtung kann in Reibkontakt mit einer Oberfläche des zweiten Rings kommen, die in Bezug auf die Schulter nach innen versetzt ist.
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Die innere Dichtung kann an der Schulter des zweiten Rings befestigt sein.
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Die innere Dichtung kann an dem ersten Ring befestigt sein.
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Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden besser verstanden, wenn man die detaillierte Beschreibung spezifischer Ausführungsformen studiert, die in Form von nicht einschränkenden Beispielen gegeben und durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden, auf denen:
- - 1 ein Teilquerschnitt eines Wälzlagers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
- - 2 eine Detailansicht von 1 ist,
- - 3 eine Explosionsansicht von 2 ist, und
- - 4 ein Teilquerschnitt eines Wälzlagers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.
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Das in 1 dargestellte Wälzlager ist ein Wälzlager mit großem Durchmesser, das einen ersten Ring 10 und einen zweiten Ring 12 umfasst. In dem dargestellten Beispiel ist der erste Ring 10 der Innenring, während der zweite Ring 12 der Außenring ist. In diesem Beispiel ist der Außenring 12 ein rotierender Ring und der Innenring 10 ist ein nicht rotierender Ring. Das Wälzlager kann zum Beispiel in einer Tunnelbohrmaschine, einer Windturbine, einem großen Offshore-Kran, Bergbauanwendungen wie einem Stapleraufnahmegerät oder anderen Anwendungen, die ein Wälzlager mit großem Durchmesser benötigen, eingesetzt werden.
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Die Innen- und Außenringe 10, 12 sind konzentrisch und erstrecken sich axial entlang der Drehachse des Lagers (nicht dargestellt), die in axialer Richtung verläuft. Die Ringe 10, 12 sind vom massiven Typ.
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Im dargestellten Beispiel umfasst das Wälzlager eine Reihe von Rollen 14 und eine Reihe von Kugeln 16, die zwischen den Innen- und Außenringen 10, 12 angeordnet sind. Die Rollen 14 sind untereinander identisch. Jede Rolle 14 umfasst eine zylindrische Außenlauffläche. Die Drehachse jeder Rolle 14 steht senkrecht zur Achse des Lagers. Die Rollen 14 sind axial zwischen ringförmigen radialen Laufbahnen 18, 20 eingefügt, die jeweils am Innen- und Außenring 10, 12 gebildet sind. Die Laufbahnen 18, 20 sind in axialer Richtung einander zugewandt. Die Lauffläche jeder Rolle 14 steht in axialem Kontakt mit den Laufbahnen 18, 20.
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Die Kugeln 16 sind radial zwischen toroidalen kreisförmige Laufbahnen 22, 24 eingefügt, die an den Innen- und Außenringen 10, 12 gebildet sind. Die Laufbahnen 22, 24 sind in radialer Richtung einander zugewandt.
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Der Innenring 10 umfasst eine äußere abgestufte zylindrische Fläche 10a, aus der die Laufbahnen 18, 22 gebildet sind, und eine innere zylindrische Bohrung 10b, die der äußeren Fläche 10a radial gegenüberliegt. Der Innenring 10 umfasst weiterhin zwei gegenüberliegende erste und zweite stirnseitige Flächen 10c, 10d, die die Außenfläche 10a und die Bohrung 10b axial begrenzen.
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Der Außenring 12 umfasst eine innere abgestufte Fläche oder Bohrung 12a, aus der die Laufbahnen 20, 24 gebildet sind, und eine äußere zylindrische Fläche 12b, die der Bohrung 12a radial gegenüberliegt. Im dargestellten Beispiel ist die Außenfläche 12b mit einer Verzahnung des Getriebes bereitgestellt (ohne Bezug). Der Außenring 12 umfasst weiterhin zwei gegenüberliegende erste und zweite stirnseitige Flächen 12c, 12d, die die Außenfläche 12b und die Bohrung 12a axial begrenzen.
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Im dargestellten Beispiel umfasst das Wälzlager eine ringförmige Dichtung 26, die am Außenring 12 befestigt ist und in Reibungskontakt mit dem Innenring 10 steht. Die Dichtung 26 kommt mit der stirnseitigen Fläche 10d des Innenrings in Kontakt. Die Dichtung 26 ist in einer in der Bohrung 12a des Außenrings gebildeten Nut (ohne Bezugnahme) befestigt. Die Dichtung 26 ist mit einem Absatz 26a versehen, der in der Nut des Außenrings 12 befestigt ist, und mit einer Lippe 26b, die sich von dem Absatz aus erstreckt und in Reibkontakt mit dem Innenring 10 kommt. Die Lippe 26b erstreckt sich vom radial verlaufenden Absatz 26a schräg nach innen.
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Alternativ könnte auch eine umgekehrte Anordnung der Dichtung 26 bereitgestellt sein, wobei die Dichtung am Innenring 10 befestigt ist und mit dem Außenring 12 in Reibkontakt kommt.
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Das Wälzlager umfasst auch eine ringförmige Dichtung 28, die am Außenring 12 befestigt ist und in Reibkontakt mit dem Innenring 10 kommt. Die Dichtung 28 ist axial auf der der Dichtung 26 gegenüberliegenden Seite befestigt. Somit umfasst das Wälzlager auf jeder Seite eine Dichtung 26, 28.
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Die Dichtungen 26, 28 verschließen den radialen Raum, der zwischen dem Innenring und dem Außenring 10, 12 besteht. Dieser radiale Raum ist zwischen der Bohrung 12a des Außenrings und der Außenfläche 10a des Innenrings definiert.
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Zwischen dem Innen- und Außenring 10, 12 und den Dichtungen 26, 28 ist ein geschlossener Raum 30 definiert, in dem die Rollenreihen 14 und die Kugeln 16 untergebracht sind. Die Dichtungen 26, 28 können vorzugsweise aus Gummi, insbesondere aus Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR) hergestellt sein.
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Hier kommt die Dichtung 28 mit der Außenfläche 10a des Innenrings in der Nähe der Rollen 14 in Kontakt. Die Dichtung 28 ist in einer an der stirnseitigen Fläche 12c des Außenrings gebildeten Nut (ohne Bezugnahme) befestigt. Die Dichtung 28 ist mit einem Absatz 28a versehen, der in der Nut des Außenrings 12 befestigt ist, und mit einer Lippe 28b, die sich von dem Absatz aus erstreckt und in Reibkontakt mit dem Innenring 10 kommt. Die Lippe 28b erstreckt sich vom axial verlaufenden Absatz 28a schräg nach innen.
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Alternativ könnte eine umgekehrte Anordnung der Dichtung 28 bereitgestellt sein, wobei die Dichtung am Innenring 10 befestigt ist und in Reibkontakt mit dem Außenring 12 kommt.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt, umfasst das Wälzlager ferner eine ringförmige Dichtungsanordnung 32, die am Innenring 10 befestigt und in Bezug auf die Dichtung 28 nach außen versetzt ist. Dabei ist die Dichtungsanordnung 32 gegenüber der Dichtung 28 radial nach außen versetzt.
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Die Dichtungsabschirmung 32 ist außerhalb der inneren Dichtung 28 angeordnet. Die Dichtungsanordnung 32 bildet eine erste äußere Dichtungsbarriere und die Dichtung 28 bildet eine zweite Dichtungsbarriere, um mögliche Resteintritte, die durch die Dichtungsanordnung 32 hindurchgehen, zu stoppen.
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Die Dichtungsanordnung 32 ist mit einer ringförmigen Dichtungsabschirmung 34 versehen, die an dem ersten Ring 10 befestigt ist und mit dem zweiten Ring in Reibkontakt steht. Die Dichtungsabschirmung 34 kann vorzugsweise aus Gummi hergestellt sein, insbesondere aus Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR).
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Die Dichtungsanordnung 32 ist ferner mit einem ringförmigen Befestigungsring 36 und mehreren Schrauben 38 zur Befestigung der Dichtungsabschirmung 34 und des Befestigungsrings 36 am Innenring 10 versehen. Die Dichtungsabschirmung 34 ist zwischen dem Befestigungsring 36 und dem Innenring 10 eingefügt. Dabei ist die Dichtungsabschirmung 34 radial zwischen dem Befestigungsring 36 und dem Innenring 10 eingefügt.
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Die Dichtungsabschirmung 34 ist an der Außenfläche 10a des Innenrings befestigt. Im dargestellten Beispiel ist die Außenfläche 10a des Innenrings mit einer ringförmigen Schulter 40 versehen, die sich radial nach außen erstreckt. Die Schulter 40 ist für die Positionierung und Befestigung der Dichtungsabschirmung 34 am Innenring 10 vorgesehen. Die Dichtungsabschirmung 34 ist an der Schulter 40 befestigt. Die Dichtungsabschirmung 34 ist radial an der Schulter 40 befestigt.
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Die Dichtungsabschirmung 34 erstreckt sich in Richtung des Außenrings 12 und kommt in Reibkontakt mit einer ringförmigen Schulter 42, die an der stirnseitigen Fläche 12c des Außenrings vorgesehen ist. Die Schulter 42 erstreckt sich axial nach außen. Das freie Ende der Dichtungsabschirmung 34 kommt in Reibkontakt mit der Schulter 42. Ein Teil der Dichtungsabschirmung 34 wird durch den Kontakt mit der Schulter 42 nach außen gebogen. Im freien Zustand hat die Dichtungsabschirmung 34 eine flache Form, wie in 3 dargestellt. Die Nut, in der die Dichtung 28 befestigt ist, ist an der Schulter 42 bereitgestellt. Der Kontakt zwischen der Dichtung 28 und der Außenfläche 10a des Innenrings ist in Bezug auf die Schulter 40 radial nach innen versetzt.
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Die Dichtung 28 ist an dem Außenring 12 befestigt und liegt an dem Innenring 10 an, während die Dichtungsabschirmung 34 an dem Innenring 10 befestigt ist und an dem Außenring 12 anliegt. Diese gegenüberliegenden Anordnungen bilden ein Labyrinth, das die Dichtheit verbessert. Wenn Schadstoffe durch das freie Ende der Dichtungsabschirmung 34 hindurchtreten, liegen die Schadstoffe an der Lippe 28b der Dichtung an.
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Alternativ kann auch eine umgekehrte Anordnung vorgesehen werden, bei der die Dichtungsabschirmung 34 am Außenring 12 befestigt ist und am Innenring 10 anliegt, während die Dichtung 28 am Innenring 10 befestigt ist und am Außenring 12 anliegt. In einer anderen Ausführungsform können sowohl die Dichtungsabschirmung 34 als auch die Dichtung 28 am Innenring 10 oder am Außenring 12 befestigt sein.
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Zwischen der Dichtungsabschirmung 34 und der Dichtung 28 ist eine ringförmige, abgedichtete Kammer 44 gebildet. Genauer gesagt wird die Kammer 44 von der Dichtungsabschirmung 34, der Dichtung 28 und dem Innen- und Außenring 10, 12 begrenzt. Dabei wird die Kammer 44 radial durch die Dichtungsabschirmung 34, die Dichtung 28 und die Außenfläche 10a des Innenrings und axial durch die Schultern 40, 42 und die Dichtung 28 begrenzt. Die Kammer 44 kann mit Schmiermitteln, wie z. B. Fett, versehen sein.
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Der Befestigungsring 36 der Dichtungsanordnung ist an der Dichtungsabschirmung 34 befestigt und mit dem Innenring 10 fest verbunden. Der Befestigungsring 36 hat im Querschnitt eine L-Form. Der Befestigungsring 36 umfasst einen ersten Teil 36a, der an der Dichtungsabschirmung 34 befestigt ist, und einen zweiten Teil 36b, der sich vom ersten Teil 36a aus erstreckt und in eine Nut (ohne Bezug) der Schulter 40 des Innenrings eingesetzt ist. Der erste Teil 36a erstreckt sich axial und der zweite Teil 36b radial. Der Befestigungsring 36 kann aus Stahl hergestellt werden. Der Befestigungsring 36 kann segmentiert sein und aus mehreren Ringsegmenten gebildet sein, die sich in Umfangsrichtung berühren und miteinander verbunden sind.
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Sowohl der Befestigungsring 36 als auch die Dichtungsabschirmung 34 sind mit mehreren fluchtenden Durchgangslöchern 48, 50 bereitgestellt, die mit den Schrauben 38 am Innenring 10 zu befestigen sind. Die Durchgangslöcher 48 sind am ersten Teil 36a des Befestigungsrings bereitgestellt. Die Durchgangslöcher 50 erstrecken sich durch die Dicke der Dichtungsabschirmung 34.
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Jede Schraube 38 erstreckt sich durch eines der Durchgangslöcher 48 des Befestigungsrings und das zugehörige Durchgangsloch 50 der Dichtungsabschirmung und wird in ein Gewindeloch (ohne Bezugnahme) eingeführt, das sich von der Schulter 40 aus in den Innenring erstreckt. Die Schrauben 38 sind in umfänglicher Richtung, vorzugsweise gleichmäßig, voneinander beabstandet.
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Die Dichtungsanordnung 32 umfasst ferner mehrere ringförmige Einsatzringe 52, die jeweils in einem der Durchgangslöcher 50 der Dichtungsabschirmung befestigt sind. Jede Schraube 38 erstreckt sich durch einen der Einsatzringe 52. Die Dichtungsanordnung 32 umfasst auch mehrere Unterlegscheiben 54, die jeweils zwischen dem Kopf einer Schraube 38 und dem ersten Teil 36a des Befestigungsrings eingefügt sind. Die Einsatzringe 52 und die Unterlegscheiben 54 können aus Stahl hergestellt sein.
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Das in 4 gezeigte Beispiel, in dem identische Teile mit identischen Bezeichnungen versehen sind, unterscheidet sich vom ersten Beispiel dadurch, dass die Schulter 42 ein zusätzliches Teil ist, das mit dem Außenring 12 durch jedes geeignete Mittel, z. B. durch Verschrauben oder Verschweißen, befestigt ist.
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In den dargestellten Beispielen ist die Dichtungsanordnung 32 gegenüber der Dichtung 28 radial nach außen versetzt. Die Dichtungsabschirmung 32 kann aber auch in anderer Weise außerhalb der inneren Dichtung 28 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Dichtungsanordnung 32 gegenüber der Dichtung 28 axial nach außen versetzt sein. In einer anderen Variante kann die Dichtungsanordnung radial nach innen gegenüber der Dichtung 28 versetzt sein.
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In den vorherigen Beispielen ist der erste Ring des Wälzlagers der Innenring 10, während der zweite Ring der Außenring 12 ist.
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Alternativ könnte auch eine umgekehrte Anordnung bereitgestellt werden, bei der der erste Ring den Außenring und der zweite Ring den Innenring bildet.
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In den dargestellten Beispielen ist das Wälzlager mit einer Reihe von Rollen 14 und einer Reihe von Kugeln 16 versehen. Alternativ kann das Wälzlager auch drei oder mehr Reihen von Wälzkörpern, wie Rollen und/oder Kugeln, umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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