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WO2014037193A1 - Schmiermittelablauf für ein lager - Google Patents

Schmiermittelablauf für ein lager Download PDF

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Publication number
WO2014037193A1
WO2014037193A1 PCT/EP2013/066950 EP2013066950W WO2014037193A1 WO 2014037193 A1 WO2014037193 A1 WO 2014037193A1 EP 2013066950 W EP2013066950 W EP 2013066950W WO 2014037193 A1 WO2014037193 A1 WO 2014037193A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bearing
lubricant
ring
inner ring
lubricant outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/066950
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jesko-Henning Tanke
Johannes Ullmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of WO2014037193A1 publication Critical patent/WO2014037193A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6603—Special parts or details in view of lubrication with grease as lubricant
    • F16C33/6622—Details of supply and/or removal of the grease, e.g. purging grease
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F16C33/6685—Details of collecting or draining, e.g. returning the liquid to a sump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7816—Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material
    • F16C33/782—Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material of the sealing region
    • F16C33/7826—Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material of the sealing region of the opposing surface cooperating with the seal, e.g. a shoulder surface of a bearing ring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/10—Application independent of particular apparatuses related to size
    • F16C2300/14—Large applications, e.g. bearings having an inner diameter exceeding 500 mm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors

Definitions

  • Lubricant drainage for a bearing Embodiments relate to devices and methods for removing lubricant from bearings, in particular for removing lubricant from sealed bearings, as described, for example, in US Pat. can be used in wind turbines.
  • Bearings such as e.g. Rolling bearings conventionally comprise a bearing inner ring (inner ring), a bearing outer ring (outer ring) and rolling elements rolling therebetween in a rolling space, such as e.g. Spheres, rollers, needles, cones, etc.
  • the rolling elements are usually performed by so-called bearing cages in designated Lagerkarfigtaschen and kept at a distance to each other.
  • bearing cages in designated Lagerkkfigtaschen and kept at a distance to each other.
  • rolling bearings can be used with or without sealant.
  • Known sealing concepts for rolling bearings can usually ensure reliable protection of the rolling bearing from dirt and contamination.
  • Rolling bearings and in particular large rolling bearings can be protected, for example by sliding sealing rings.
  • sliding sealing rings are essentially radial shaft seals, possibly with an upstream dust protection lip, which are held in a defined position relative to the actual bearing by means of additional carrier parts, for example of cast material.
  • Such sliding seals usually have an individually tailored to the particular camp design.
  • the radial shaft seal between bearing outer ring and bearing inner ring is intended to prevent a lubricant discharge from the rolling body space or rolling space, in which the rolling elements rotate, from the bearing.
  • an apparatus for a bearing comprising a bearing outer race and a bearing inner race.
  • the bearing outer ring and the bearing inner ring perform in or during the operation of the bearing relative movement about an axis of rotation to each other, wherein the bearing between the bearing outer ring and the bearing inner ring has a circumferential radial shaft seal to prevent lubricant discharge from the bearing or from the rolling space.
  • an axial direction is defined, which extends in the direction of the axis of rotation.
  • the device comprises at least one lubricant outlet or outflow, which is arranged in the axial direction outside the rotating radial shaft seal on the circumference of the bearing ring (outer ring or inner ring) which does not rotate during operation of the bearing.
  • the lubricant intake or the lubricant outlet can be arranged (at least partially) between the radial shaft seal and an axially still further outward sealing lip (eg dust protection lip).
  • a rotating Schmierstoffabstrei- fer be provided, which cooperates with the at least one lubricant drain and which is designed to strip during operation of the bearing from the radial shaft seal axially outwardly exiting lubricant in the at least one lubricant outlet and thus the space to clean lubricant even more thoroughly outside the radial shaft seal than without a wiper.
  • the stripped lubricant or - medium can then controlled and pressure-free flow through an opening of the lubricant outlet, where it can be forwarded and / or collected.
  • a wind power plant with a lubricant outlet device according to the invention is proposed.
  • Embodiments of the present invention may provide more secure scheduling of maintenance intervals for customers of sealed bearings, particularly rolling bearings, as well as longer maintenance intervals of (sliding) seals. Furthermore, embodiments also generally result in cleaner operating and working conditions for bearings and thus fewer hazards, such as e.g. a slide out.
  • Fig. La a first embodiment of a Schmierstoffableitvortechnische for a
  • Fig. Lb is a schematic side view of a bearing inner ring with a lubricant outlet according to an embodiment
  • 2a shows a schematic plan view of a lubricant scraper according to an embodiment which is inclined relative to a rotational direction of a bearing ring
  • 2b is a schematic plan view of a relative to the rotational direction of a bearing ring on both sides beveled Schmierstoffabstreifer.
  • 3a is a schematic representation of a device according to an embodiment with a recess introduced in a bearing ring edge or cutout as a lubricant outlet;
  • Fig. 3b is a schematic illustration of an embodiment in which the at least one lubricant drain has a lubricant drain tube for diverting leaked lubricant from the bearing; a schematic representation of an embodiment in which the lubricant flow is formed in a coupled with the end face of the non-rotating bearing ring and separate attachment; in a schematic representation of various alternatives for centering the attachment of FIG. 4a;
  • Fig. 5a shows another embodiment of a Schmierstoffableitvortechnische for a
  • 5b shows a further embodiment of a device for a roller bearing with a rotating bearing inner ring and stationary bearing outer ring;
  • FIG. 6a shows a still further embodiment of a device with lubricant drain, which is formed by an axial bore or recess in the stationary bearing outer ring; 6b is a schematic side view of a device according to an embodiment with a mounted on the stationary bearing outer ring Schmierstoffabstreifer and rotating bearing inner ring. and FIG. 7 shows various alternative embodiments of a lubricant scraper s.
  • Fig. La shows a schematic representation of a first embodiment of the present invention. It is a device 10 for a in Fig. La only partially shown roller bearing with a (not shown) bearing outer ring and a bearing inner ring 16 is shown. As is generally conventional, the bearing outer race and the bearing inner race 16 perform relative movement about an axis of rotation with respect to each other about an axis of rotation defining an axial direction. Between the bearing outer ring and the bearing inner ring 16, the rolling bearing has an annular circumferential radial shaft seal 18 to prevent a lubricant discharge from the rolling bearing or the Wälzraum, in which the rolling elements of the bearing rotate.
  • the radial shaft seal or the radial shaft seal 18 for example, have a cylindrical outer jacket made of sheet steel or elastomeric material that seals the rolling bearing statically, ensures the required tight fit of the radial shaft seal 18 in the outer ring or the proper assembly of the sealing ring 18 allows and a radially on Inner ring 16 abutting sealing lip made of elastomeric material, which takes over a dynamic and static sealing of the bearing.
  • the sealing lip of the radial shaft seal 18 may have a formed by pressing, cutting or grinding sealing edge, which is usually pressed by an annular tension spring 19 with a defined radial force against a Mantelau touchfi kaue 26 of a shaft or inner ring 16.
  • the radially inner sealing edge on the sealing lip and the Gegenlauffiä- che 26 on the inner ring 16 (or a shaft) form with the main functional area of the radial shaft seal 18th
  • An additional, relative to the radial shaft seal 18 axially further outward sealing or protective lip 22, which can protect the actual lubricant sealing point against dust and smaller solid impurities, may also be part of a sealing ring.
  • the device or arrangement 10 may have at least one lubricant outlet 20 in the bearing inner ring 16 (which may also be a shaft) which is viewed in the axial direction (ie in the direction of the bearing rotation axis ) outside (here: right) is arranged by the rotating radial shaft seal 18 on the circumference of the non-rotating bearing ring 16 during operation of the rolling bearing.
  • the at least one lubricant outlet 20 is in the axial direction between the annular circumferential radial shaft seal 18 and the axially outer peripheral sealing seal. Dust protection lip 22 is arranged.
  • the non-rotating bearing inner ring or the shaft 16 is correspondingly extended in the axial direction, so that the lubricant outlet 20 can be formed in an axial end portion of the inner ring or the shaft 16.
  • the lubricant outlet 20 in the bearing inner ring 16 comprises at least one radial bore 30 to the lubricant during operation of the bearing from the radial shaft seal 18 leaking lubricant from the (Wälzève-) tread 26 of the bearing inner ring 16 away in the radial direction enable.
  • the diameter D of the bore 30 depends essentially on the bearing size.
  • the diameter D for large bearings with diameters in the range of 1.5 to 4 meters, the diameter D, for example, greater than or equal to a metric ISO thread M24.
  • the device 10 shown in FIG. 1 is further characterized in that in the axial direction outside of the rotating radial shaft seal 18 with the bearing outer ring at least one cooperating with the at least one lubricant outlet 20 Schmierffenabstreifer 38 is provided. This is optional in embodiments.
  • the Schmierstoffabstreifer 38 is formed to be in the operation of the bearing of the Radial shaft seal 18 leaking lubricant from the lateral surface 26 in the at least one lubricant outlet 20 strip. The stripping is done by the relative movement of Schmierstoffabstreifer 38 and lubricant outlet 20, caused by the rotation of the bearing.
  • the Schmierstoffabstreifer 38 which may be formed for example of a felt or a sponge-like material extends in the radial direction up to the surface to be cleaned 26, in which the lubricant inlet opening of the lubricant outlet 20 is located. Through this direct contact with the surface 26 results in the rotation of the bearing outer ring relative to the fixed bearing inner ring 16 here a sweeping or wiping action, by means of which exiting and located on the surface 26 lubricant in the lubricant outlet 20 and its bore 30 is conveyed. As can be seen from Fig. La, in embodiments of the Schmierstoffabstreifer 38 axially between the rotating radial shaft seal 18 and the axially outer circumferential sealing or dust protection lip 20 may be fixed or clamped.
  • This fixation can be effected for example by means of a contact force caused by a screwing or fixing plate (retainer) 23.
  • the fi x istsblech 23 can be screwed with the bearing outer ring, not shown here o- otherwise be connected.
  • the dust protection lip 22 may comprise at its radially inner end an axially outwardly directed sealing edge 24, which is in direct sealing contact with the surface 26, which is assigned to the bearing inner ring or the shaft 16 and rotates relative to the sealing lip 22, in order to keep dust particles from the outside. By the sealing edge 24, a dust or particle entry can be prevented from the outside.
  • the lubricant scraper 38 may have various shapes to convey the lubricant into the lubricant drain 20.
  • a wiper edge 39 of the lubricant wiper 38 ie, the edge which is in operative contact with the surface 26, is formed perpendicular to the direction of rotation.
  • Figures 2a and 2b show other embodiments in which the radially inner scraper edge 39 of the Schmierstoffabstreifers 38 is arranged obliquely to the direction of rotation. Close grazing edge 39 and rotation direction, for example, an acute angle ⁇ ( ⁇ 90 °), so the lubricant can be better prevented from the dust protection lip 22 and its sealing edge 24.
  • an acute angle ⁇ results between the direction of rotation and the wiping edge 39 in both directions of rotation, so that grease can be forced back to the radial shaft seal 18 independently of the direction of rotation. Furthermore, with this shaping, the lubricant scraper 38 can be better clamped between the radial shaft seal 18 and the dust seal 22.
  • Fig. Lb shows a bearing inner ring 16 with at least one lubricant outlet 20 in a schematic side view.
  • the lubricant outlet 20 here comprises a radial bore 30, which is followed by a counterbore 31 in the direction of the running or lateral surface 26, which can be introduced, for example, by means of a disk milling cutter.
  • the cutout 31 and the bore 30 thus provide a kind of funnel, into which the lubricant, in particular by means of the scraper 38, can be conveyed or flowed in by the running surface 26.
  • a collecting container for the collected lubricant can be located at the radially inner outlet opening of the bore 30, for example.
  • a plurality of lubricant outlets 20 can also be located in the circumferential direction in the non-rotating bearing ring or component of the bearing in order to allow a uniform and increased lubricant outflow.
  • the at least one lubricant outlet 20 extends in the installed state of the roller bearing and also in its operation (as perpendicular as possible) to the earth's surface in order to exploit the gravitational force for lubricant collection. This means that in the embodiment described with reference to FIG. La with a fixed inner ring, the at least one lubricant outlet 20 with its lubricant inlet opening in the highest position, i. at 12 o'clock position, ie substantially perpendicular from top to bottom.
  • FIG. 3a shows a device 10 for rolling bearings with rotating bearing outer ring and fixed bearing inner ring 16, which differs substantially from the embodiment of Fig. La by the design of the lubricant outlet 20.
  • the lubricant outlet 20 is not formed as a bore through the bearing inner ring 16, but as a recess 32 at the edge of the tread 26 and the end face 28, wherein the recess 32 to the tread 26 and the end face 28 of the bearing ring 16 is opened.
  • the recess 32 may be milled into the edge of the bearing ring 16 between the tread 26 and end face 28.
  • the lubricant can flow in the direction shown by the dashed arrow from the running surface via the recess 32 to the outside and be collected in accordance with some embodiments of a collecting container.
  • Fig. 3a in particular material for the bearing inner ring 16 can be saved, since this does not have to extend in the axial direction as far outward, as is the case with the embodiment of FIG. La. This can lead to a significant cost savings, especially for large bearings, since bearing rings or shafts are often made of elaborately hardened steel.
  • Fig. 3a allows a different arrangement of the axially outer sealing lip 22 and its sealing edge 24.
  • the sealing lip 22 according to FIG. 3a at its radially inner end a axially inwardly facing sealing edge 24 which communicates with the bearing inner ring 16 associated and relative to the sealing lip 22 rotating end face 28 in direct sealing contact, unless the sealing edge 24 just passes through a recess 32.
  • the sealing edge is in the air - without contact with the end face 28.
  • FIG. 3 b shows an embodiment of the device 10 according to FIG. 3 a, which is widened with respect to FIG. 3 a around a lubricant outflow tube 36 located in the lubricant outlet 20.
  • a lubricant outflow tube 36 located in the lubricant outlet 20.
  • FIG. 4a Another possible embodiment of the device 10 is shown in FIG. 4a.
  • FIG. 4a differs from the embodiment described with reference to FIG. 1a in particular through the lubricant outlet 20.
  • the lubricant outlet is formed by a separate component molded onto the end face 28 of the bearing inner ring 16.
  • the coupled to the end face 28 component or coupled to the end face 28 separate lubricant outlet 20 may be connected, for example by means of screws 21 or comparable fastening means to the bearing inner ring 16.
  • the separate lubricant drain attachment or attachment can, according to embodiments, extend annularly on the likewise annular end face 28 of the bearing inner ring 16. If the bearing inner ring 16 does not rotate, i.
  • the bore 30 of the separate lubricant outlet 20 can advantageously again be perpendicular to the 12 o'clock position in order to optimally utilize the gravitational force for the lubricant outflow.
  • the separate lubricant drain attachment can be made for example of steel, aluminum or plastic, which can mean a cost advantage due to material savings compared to the more material-intensive embodiment of Fig. La.
  • the axial dimensions of the bearing inner ring 16 can be significantly reduced compared to FIG. 1 a.
  • FIG. 4b shows two possible alternatives for fixing or centering the annular attachment for the lubricant outlet 20.
  • FIG. 4b at the top shows a variant in which the attachment is centered in the end face 28 by means of corresponding recesses and undercuts 17.
  • 4b below shows an alternative variant, in which the attachment for the lubricant outlet 20 by means of pins / bolts 25, in particular at least two pins, on the bearing inner ring 16 and its end face 28 is centered.
  • pins / bolts 25 in particular at least two pins
  • FIG. 5a shows an embodiment of the device 10, in which at least one lubricant outlet 20 is arranged in the axial direction outside the rotating radial shaft seal 18 on the circumference of the bearing outer ring 14 which is not rotating during operation of the rolling bearing.
  • the lubricant outlet 20 similar to Fig. 4a, formed in a coupled with the end face of the bearing outer ring 14, separate attachment.
  • the separate attachment with the lubricant outlet 20 or the bore 30 provided for this purpose can, for example, be made of steel, aluminum or plastic again. Fixing or fixing means can be selected similar to the embodiment already described with reference to FIG. 4a.
  • the inner ring 16 rotates and the outer ring 14 is fixed, the lubricant outlet 20 together with the bore 30 can be at the periphery of the bearing at 6 o'clock position (i.e., below). In other words, then extends the lubricant outlet 20 in the installed state of the rolling bearing on the bearing outer ring to the earth's surface and thus makes optimal use of the gravitational force for the lubricant drain.
  • FIG. 5b shows an embodiment in which the lubricant outlet 20 and the bore 30 is introduced directly into the material of the bearing outer ring 14, analogous to the embodiment of Fig. La.
  • a funnel-like cutout 31 may be provided at the radially inner end of the bore to facilitate the large-scale collection of lubricant.
  • the lubricant outlet 20 or its bore 30 can advantageously be at the lowest point of the bearing outer ring 14, i. at 6 o'clock position to allow for optimal lubricant drainage.
  • even more holes 30 may be arranged on the circumference of the outer ring 14, depending on how high an expected lubricant leakage.
  • Fig. 6a shows an embodiment of the device 10, wherein the at least one lubricant outlet 20 through an axially extending bore 30 and 32 cutout in the non-rotating bearing outer ring 14 is formed.
  • the extending in the axial direction recess 30, 32 forms a groove-like depression in the shell of the bearing outer ring 14, in which from the seal 18 leaking lubricant can be collected.
  • a clamping ring 33 is arranged, which has a corresponding recess radially within the lubricant outlet 20, 30, 32 to a transport of lubricant into the recess 30, 32 in the bearing outer ring 14th to allow (see Fig. 6a, right).
  • the lubricant outlet 20 or the recess 30, 32 at the lowermost point of the bearing outer ring 14, ie at the 6 o'clock position.
  • the captured lubricant can pass through a proboscis or nozzle 37 to the outside.
  • FIG. 6b shows a rolling bearing arrangement with a fixed outer ring 14 and a rotating bearing inner ring 16 in a schematic side view.
  • the embodiment shown in FIG. 6 b has a lubricant scraper 38 (eg felt) fixed to the stationary bearing outer ring 14, extending in the radial direction up to the surface 26 of the bearing inner ring 16 extends in order to convey lubricant from there into the lubricant outlet 20 and its bore 30 and strip.
  • the lubricant outlet 20 or the bore 30 at 6 o'clock position, i. directed downwards is located on the fixed bearing outer ring 14 and thus the lubricant can flow from top to bottom.
  • the Schmierstoffabstreifer 38 is therefore preferably arranged in the circumferential direction at the edge of the bore 30 so that lubricant can flow as freely as possible from the scraper 38 along the bore 30.
  • the radially extending lubricant wiper 38 can be connected to the radially inner circumferential surface of the bearing outer ring 14 by an angle-shaped holding element 40.
  • the at least one lubricant drain 20 will rotate relative to the at least one lubricant scraper 38 during operation of the bearing upon encounter of lubricant scraper 38 (or its scraper edge 39) and lubricant drain 20, to convey lubricant from the surface 26 into the lubricant drain 20.
  • the at least one (stationary) lubricant scraper 38 rotates relative to the (rotating) bearing inner race 16 about the bearing inner race 16 so as to lubricate the lubricant outlet through rotation and direct contact with the surface 26 of the bearing inner race 16 20 of the bearing outer ring 14 to convey.
  • FIG. 7 shows various variants of the additional dust or sealing lip 22, which are designed, on the one hand, to retain dust from axially outside and, on the other hand, to retain lubricant from axially inward.
  • sealing lips 22 at its radially inner end in each case both an axially inwardly and axially outwardly facing sealing edge 24, with the bearing inner ring 16 associated and rotating relative to the sealing lip 22 surface 26 and / or 28 are in direct sealing contact.
  • outflow of the lubricating medium or agent in all embodiments can be supported by a coupled to the lubricant outlet 20 pump.
  • bearings in particular rolling bearings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)

Description

B e s c h r e i b u n g
Schmiermittelablauf für ein Lager Ausführungsbeispiele betreffen Vorrichtungen und Verfahren zur Schmiermittelabfuhr bei Lagern, insbesondere zur Schmiermittelabfuhr bei abgedichteten Lagern, wie sie z.B. bei Windkraftanlagen zum Einsatz kommen können.
Lager, wie z.B. Wälzlager, umfassen herkömmlicherweise einen Lagerinnenring (Innen- ring), einen Lageraußenring (Außenring) und dazwischen in einem Wälzraum abrollende Wälzkörper, wie z.B. Kugeln, Rollen, Nadeln, Kegel, etc. Dabei werden die Wälzkörper zumeist von sogenannten Lagerkäfigen in dafür vorgesehenen Lagerkäfigtaschen geführt und auf Abstand zueinander gehalten. Je nach Ausführungsform und Anwendung können Wälzlager mit oder ohne Dichtmittel eingesetzt werden. Bekannte Dichtungskonzepte für Wälzlager können meist einen zuverlässigen Schutz des Wälzlagers vor Schmutz und Verunreinigung gewährleisten.
Wälzlager und insbesondere große Wälzlager (Großlager mit einem Innendurchmesser d > 1 m) können beispielsweise durch schleifende Dichtringe geschützt werden. Dabei handelt sich im Wesentlichen um Radialwellendichtringe, evtl. mit vorgeschalteter Staubschutzlippe, die mittels zusätzlicher Trägerteile, z.B. aus gegossenem Material, in definierter Position relativ zum eigentlichen Lager gehalten werden. Solche gleitenden Dichtungen besitzen meist ein individuell auf das jeweilige Lager zugeschnittenes Design. Bei einem derartigen gleitenden Dichtungskonzept soll die Radialwellendichtung zwischen Lageraußenring und Lagerinnenring einen Schmiermittelaustrag aus dem Wälzkörperraum bzw. Wälzraum, in welchem die Wälzkörper umlaufen, aus dem Lager verhindern. Dennoch kann es durch verschiedene Umstände, wie z.B. Alterung der Dichtung oder deren Betriebsbedingungen, vorkommen, dass durch die Radialwellendichtung aus dem Wälzraum mehr Schmiermittel, wie z.B. Fett oder Öl, als zulässig austritt, was zu unsauberen Betriebsbedingungen und damit zu einem häufigeren Tauschen der Dichtungen führen kann. Das Tauschen der Dichtungen ist insbesondere bei Großlagern für Windenergie- o- der Windkraftanlagen, insbesondere im Offshore-Bereich, sehr teuer und aufwändig.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese Problematik zu beheben bzw. zu verringern und den Stand der Technik betreffend Dichtungskonzepte für Lager weiterzubilden und zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung für ein Lager, insbesondere für ein Wälzlager, mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung für ein Lager (z.B. ein Wälzlager) bereitgestellt, welches einen Lageraußenring und einen Lagerinnenring umfasst. Der Lageraußenring und der Lagerinnenring führen im oder während des Betriebs des Lagers eine Relativbewegung um eine Rotationsachse zueinander durch, wobei das Lager zwischen dem Lageraußenring und dem Lagerinnenring eine umlaufende Radialwellendichtung aufweist, um einen Schmiermittelaustrag aus dem Lager bzw. aus dessen Wälzraum zu verhindern. Durch die Rotationsachse wird eine axiale Richtung definiert, die in Richtung der Rotationsachse verläuft. Die Vorrichtung umfasst dabei gemäß Aus- führungsbeispielen wenigstens einem Schmiermittelablauf bzw. -abfluss, welcher in axialer Richtung außerhalb der umlaufenden Radialwellendichtung am Umfang des im Betrieb des Lagers nicht rotierenden Lagerrings (Außenring oder Innenring) angeordnet ist.
Bei Ausführungsbeispielen kann also axial außerhalb der Radialwellendichtung aus der Radialwellendichtung austretendes Schmiermittel aufgenommen bzw. abgeführt werden, so dass sich ein Reinigungseffekt für das Lager ergibt. Dabei kann die Schmiermittelaufnahme bzw. der Schmiermittelablauf gemäß manchen Ausführungsbeispielen (zumindest teilweise) zwischen der Radialwellendichtung und einer axial noch weiter außen gelegenen Dichtlippe (z.B. Staubschutzlippe) angeordnet sein. Zusätzlich kann bei manchen Ausfuhrungsbeispielen ein rotierender Schmiermittelabstrei- fer vorgesehen sein, welcher mit dem wenigstens einen Schmiermittelablauf zusammenwirkt und der ausgebildet ist, um im Betrieb des Lagers aus der Radialwellendichtung axial nach außen austretendes Schmiermittel in den wenigstens einen Schmiermittelablauf abzu- streifen und somit den Raum axial außerhalb der Radialwellendichtung von Schmiermittel noch gründlicher zu reinigen als ohne Abstreifer. Das abgestriffene Schmiermittel bzw. - medium kann dann kontrolliert und drucklos durch eine Öffnung des Schmiermittelablaufs fließen, wo es weitergeleitet und/oder aufgefangen werden kann. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Windkraft- bzw. Windenergieanlage mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Schmiermittelablauf vorgeschlagen.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind Gegenstand der nach- folgenden Beschreibung und der abhängigen Patentansprüche.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können eine sicherere Planung von Wartungsintervallen bei Abnehmern von abgedichteten Lagern, insbesondere Wälzlagern, bewirken, ebenso wie längere Wartungsintervalle von (gleitenden) Dichtungen. Des Weiteren resultieren durch Ausführungsbeispiele im Allgemeinen auch sauberere Betriebs- und Arbeitsbedingungen für Lager und damit weniger Gefahren, wie z.B. ein (Aus-)Rutschen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. la ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schmiermittelableitvorrichtung für ein
Lager mit einem rotierenden Lageraußenring und einem stehenden bzw. nicht rotierenden Lagerinnenring; Fig. lb eine schematische Seitenansicht eines Lagerinnenrings mit einem Schmiermittelablauf gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 2a eine schematische Draufsicht auf einen Schmiermittelabstreifer gemäß einem Ausführungsbeispiel, der gegenüber einer Rotationsrichtung eines Lagerrings schräg angestellt ist;
Fig. 2b eine schematische Draufsicht auf einen gegenüber der Rotationsrichtung eines Lagerrings beidseitig angeschrägten Schmiermittelabstreifer;
Fig. 3a eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer in eine Lagerringkante eingebrachten Ausnehmung bzw. Ausfräsung als Schmiermittelablauf;
Fig. 3b eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem der wenigstens eine Schmiermittelablauf eine Schmiermittelabflussröhre aufweist, um ausgetretenes Schmiermittel von dem Lager wegzuleiten; eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels bei dem der Schmiermittelablauf in einen mit der Stirnfläche des nicht rotierenden Lagerrings gekoppelten und separaten Anbau eingeformt ist; in schematischer Darstellung verschiedene Alternativen zur Zentrierung des Anbaus gemäß Fig. 4a;
Fig. 5a eine weitere Ausführungsform einer Schmiermittelableitvorrichtung für ein
Lager mit einem stehenden Lageraußenring und einem rotierenden Lagerinnenring;
Fig. 5b ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für ein Wälzlager mit rotierendem Lagerinnenring und stehendem Lageraußenring;
Fig. 6a eine noch weitere Ausführungsform einer Vorrichtung mit Schmiermittelablauf, welcher durch eine axiale Bohrung bzw. Ausnehmung im stehenden Lageraußenring gebildet wird; Fig. 6b eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem am stehenden Lageraußenring angebrachten Schmiermittelabstreifer und rotierendem Lagerinnenring; und Fig. 7 verschiedene alternative Ausführungsformen eines Schmiermittelabstreifer s.
In der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können gleiche Bezugszeichen funktional gleiche oder funktional ähnliche Bauteile bzw. -elemente bezeichnen.
Die Fig. la zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es ist eine Vorrichtung 10 für ein in der Fig. la nur zum Teil dargestelltes Wälzlager mit einem (nicht gezeigten) Lageraußenring und einem Lagerinnenring 16 gezeigt. Wie im Allgemeinen üblich, führen der Lageraußenring und der Lagerinnenring 16 Betrieb des Wälzlagers eine Relativbewegung um eine Rotationsachse zueinander durch, welche eine axiale Richtung definiert. Zwischen dem Lager außenring und dem Lagerinnenring 16 weist das Wälzlager eine ringförmig umlaufende Radialwellendichtung 18 auf, um einen Schmiermittelaustrag aus dem Wälzlager bzw. dem Wälzraum, in dem die Wälzkörper des Wälzlagers umlaufen, zu verhindern.
Die Radialwellendichtung bzw. der Radialwellendichtring 18 kann beispielsweise einen zylindrischen Außenmantel aus Stahlblech bzw. Elastomer- Werkstoff aufweisen, der das Wälzlager statisch abdichtet, den erforderlichen Festsitz des Radialwellendichtrings 18 in dem Außenring sicherstellt bzw. die ordnungsgemäße Montage des Dichtrings 18 ermöglicht und eine radial am Innenring 16 anliegenden Dichtlippe aus Elastomer- Werkstoff, die eine dynamische und statische Abdichtung des Lagers übernimmt. Die Dichtlippe der Ra- dialwellendichtung 18 kann eine durch Pressen, Schneiden oder Schleifen geformte Dichtkante aufweisen, die üblicherweise von einer ringförmigen Zugfeder 19 mit einer definierten Radialkraft gegen eine Mantelaußenfiäche 26 einer Welle oder eines Innenrings 16 ge- presst wird. Die radial innen liegende Dichtkante an der Dichtlippe und die Gegenlauffiä- che 26 am Innenring 16 (bzw. einer Welle) bilden mit den wichtigsten Funktionsbereich des Radialwellendichtrings 18.
Eine zusätzliche, gegenüber der Radialwellendichtung 18 axial weiter außen befindliche Dicht- bzw. Schutzlippe 22, welche die eigentliche Schmiermittel-Dichtstelle gegen Staub und kleinere feste Verunreinigungen schützen kann, kann ebenfalls Bestandteil eines Dichtrings sein.
Die Vorrichtung oder Anordnung 10 weist gemäß der in der Fig. la dargestellten Ausfüh- rungsform im Lagerinnenring 16 (der auch als Welle ausgebildet sein kann) wenigstens einen Schmiermittelablauf bzw. -abfluss 20 auf, welcher in axialer Richtung gesehen (d.h. in Richtung der Lagerrotationsachse) außerhalb (hier: rechts) von der umlaufenden Radialwellendichtung 18 am Umfang des im Betrieb des Wälzlagers nicht rotierenden Lagerrings 16 angeordnet ist. Bei der in Fig. la dargestellten Ausführungsform ist der wenigs- tens eine Schmiermittelablauf 20 in axialer Richtung zwischen der ringförmig umlaufenden Radialwellendichtung 18 und der axial weiter außen gelegenen umlaufenden Dichtbzw. Staubschutzlippe 22 angeordnet.
Gemäß der Fig. la ist der nicht rotierende Lagerinnenring bzw. die Welle 16 in axialer Richtung entsprechend verlängert, sodass der Schmiermittelablauf 20 in einen axialen Endabschnitt des Innenrings bzw. der Welle 16 eingeformt werden kann. Bei dem in Fig. la gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Schmiermittelablauf 20 im Lagerinnenring 16 wenigstens eine Radialbohrung 30, um im Betrieb des Lagers eine Schmiermittelabfuhr von aus der Radialwellendichtung 18 austretendem Schmiermittel von der (Wälzkörper-) Lauffläche 26 des Lagerinnenrings 16 weg in radialer Richtung zu ermöglichen. Der Durchmesser D der Bohrung 30 hängt im Wesentlichen von der Lagergröße ab. Bei Großlagern mit Durchmessern im Bereich von 1,5 bis 4 Metern kann der Durchmesser D beispielsweise größer als oder gleich einem metrischen ISO-Gewinde M24 sein. Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 10 zeichnet sich ferner dadurch aus, dass in axialer Richtung außerhalb der umlaufenden Radialwellendichtung 18 mit dem Lageraußenring wenigstens ein mit dem wenigstens einen Schmiermittelablauf 20 zusammenwirkender Schmiermittelabstreifer 38 vorgesehen ist. Dieser ist bei Ausführungsbeispielen optional. Der Schmiermittelabstreifer 38 ist dabei ausgebildet, um im Betrieb des Lagers aus der Radialwellendichtung 18 austretendes Schmiermittel von der Mantelfläche 26 in den wenigstens einen Schmiermittelablauf 20 abzustreifen. Dabei geschieht das Abstreifen durch die Relativbewegung von Schmiermittelabstreifer 38 und Schmiermittelablauf 20, hervorgerufen durch die Rotation des Lagers.
Der Schmiermittelabstreifer 38, der beispielsweise aus einem Filz oder einem schwammartigen Material gebildet sein kann, erstreckt sich in radialer Richtung bis zu der zu reinigenden Oberfläche 26, in der sich auch die Schmiermitteleintrittsöffnung des Schmiermittelablaufs 20 befindet. Durch diesen unmittelbaren Kontakt zur Oberfläche 26 ergibt sich bei der Rotation des Lageraußenrings gegenüber dem hier feststehenden Lagerinnenring 16 eine Kehr- bzw. Wischwirkung, mittels derer austretendes und auf der Oberfläche 26 befindliches Schmiermittel in den Schmiermittelablauf 20 bzw. dessen Bohrung 30 befördert wird. Wie sich aus der Fig. la erkennen lässt, kann bei Ausführungsbeispielen der Schmiermittelabstreifer 38 axial zwischen der umlaufenden Radialwellendichtung 18 und der axial weiter außen gelegenen umlaufenden Dicht- bzw. Staubschutzlippe 20 fixiert bzw. eingeklemmt sein. Diese Fixierung kann beispielsweise mittels einer durch ein Verschraubungs- oder Fixierungsblech (Retainer) 23 hervorgerufenen Anpresskraft bewirkt werden. Das Fi- xierungsblech 23 kann dabei mit dem hier nicht gezeigten Lageraußenring verschraubt o- der anderweitig verbunden sein. Die Staubschutzlippe 22 kann an ihrem radial innen gelegenen Ende eine axial nach außen weisende Dichtkante 24 umfassen, die mit der dem Lagerinnenring bzw. der Welle 16 zugeordneten und relativ zu der Dichtlippe 22 rotierenden Oberfläche 26 in unmittelbaren Dichtkontakt steht, um Staubpartikel von außen fernzuhal- ten. Durch die Dichtkante 24 kann ein Staub- bzw. Partikeleintrag von außen verhindert werden.
Wie es im Nachfolgenden noch beschrieben wird, kann der Schmiermittelabstreifer 38 verschiedene Formgebungen aufweisen, um das Schmiermittel in den Schmiermittelablauf 20 zu befördern. Bei dem in der Fig. la gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Abstreifkante 39 des Schmiermittelabstreifers 38, d.h. also die Kante, welche mit der Oberfläche 26 in Wirkkontakt steht, senkrecht zur Rotationsrichtung ausgebildet. Die Figuren 2a und 2b zeigen andere Ausführungsformen, bei dem die radial innen liegende Abstreifkante 39 des Schmiermittelabstreifers 38 schräg zur Rotationsrichtung angeordnet ist. Schließen Ab- streifkante 39 und Rotationsrichtung beispielsweise einen spitzen Winkel α (< 90°) ein, so kann das Schmiermittel besser von der Staubschutzlippe 22 bzw. deren Dichtkante 24 abgehalten werden. In anderen Worten kann durch einen spitzen Winkel α das Schmiermittel bzw. -fett in Richtung Radialwellendichtung 18 zurückgedrängt werden. Bei der kegel- stumpfförmigen Querschnittsfläche des Schmiermittelabstreifers 38, welcher in der Draufsicht der Fig. 2b dargestellt ist, ergibt sich in beiden Rotationsrichtungen ein spitzer Winkel α zwischen Rotationsrichtung und Abstreifkante 39, sodass Fett unabhängig von der Drehrichtung zur Radialwellendichtung 18 zurückgedrängt werden kann. Des Weiteren kann bei dieser Formgebung der Schmiermittelabstreifer 38 besser zwischen die Radial- wellendichtung 18 und die Staubdichtung 22 geklemmt werden.
Die Fig. lb zeigt einen Lagerinnenring 16 mit wenigstens einem Schmiermittelablauf 20 in einer schematischen Seitenansicht. Der Schmiermittelablauf bzw. -abfluss 20 umfasst hier eine Radialbohrung 30, an die sich in Richtung Lauf- bzw. Mantelfläche 26 eine Ausfrä- sung 31 anschließt, die beispielsweise mittels eines Scheibenfräsers eingebracht werden kann. Die Ausfräsung 31 und die Bohrung 30 ergeben somit eine Art Trichter, in den das Schmiermittel, insbesondere vermittels des Abstreifers 38, von der Lauffläche 26 hineinbefördert werden bzw. hineinfließen kann. An die radial innen gelegene Austrittsöffnung der Bohrung 30 kann sich beispielsweise ein Auffangbehälter für das gesammelte Schmiermittel befinden. Wie es in der Fig. lb schematisch angedeutet ist, können sich in Umfangs- richtung beabstandet auch mehrere Schmiermittelabläufe 20 in dem nicht rotierenden Lagerring bzw. Bauteil des Lagers befinden, um einen gleichmäßigen und erhöhten Schmiermittelabfluss zu ermöglichen. In jedem Fall ist es aber vorteilhaft, wenn sich der wenigstens eine Schmiermittelablauf 20 in eingebautem Zustand des Wälzlagers und auch in dessen Betrieb (möglichst senkrecht) zur Erdoberfläche hin erstreckt, um die Gravitationskraft zur Schmiermittelsammlung auszunutzen. Das bedeutet, bei dem anhand der Fig. la beschriebenen Ausführungsbeispiel mit feststehendem Innenring könnte sich der wenigstens eine Schmiermittelablauf 20 mit seiner Schmiermitteleintrittsöffnung in der höchsten Position, d.h. auf 12-Uhr-Position, befinden, also im Wesentlichen senkrecht von oben nach unten verlaufen.
Die Fig. 3a zeigt eine Vorrichtung 10 für Wälzlager mit rotierendem Lageraußenring und feststehendem Lagerinnenring 16, welche sich im Wesentlichen durch die Ausgestaltung des Schmiermittelablaufs 20 von dem Ausführungsbeispiel der Fig. la unterscheidet. Hier ist der Schmiermittelablauf 20 nicht als durch den Lagerinnenring 16 durchgehende Bohrung ausgebildet, sondern als eine Ausnehmung 32 an der Kante der Lauffläche 26 und der Stirnfläche 28, wobei die Ausnehmung 32 zur Lauffläche 26 und zur Stirnfläche 28 des Lagerrings 16 hin geöffnet ist. Die Ausnehmung 32 kann in die Kante des Lagerrings 16 zwischen Lauffläche 26 und Stirnfläche 28 eingefräst sein. Durch diese Formgebung kann das Schmiermittel in der durch den gestrichelten Pfeil dargestellten Richtung von der Lauffläche über die Ausnehmung 32 nach außen abfließen und gemäß manchen Ausführungsbeispielen von einem Auffangbehälter aufgefangen werden. Durch die Ausführungsform der Fig. 3a kann insbesondere Material für den Lagerinnenring 16 eingespart werden, da sich dieser in axialer Richtung nicht derartig weit nach außen erstrecken muss, wie es bei der Ausführungsform der Fig. la der Fall ist. Dies kann insbesondere bei Großlagern zu einer erheblichen Kostenersparnis führen, da Lagerringe oder Wellen oft aus aufwändig gehärtetem Stahl gefertigt werden.
Die Ausführungsform der Fig. 3a ermöglicht eine andere Anordnung der axial außen liegenden Dicht lippe 22 bzw. deren Dichtkante 24. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbei- spiel der Fig. la weist die Dichtlippe 22 gemäß der Fig. 3a an ihrem radial innen gelegenen Ende eine axial nach innen weisende Dichtkante 24 auf, die mit der dem Lagerinnenring 16 zugeordneten und relativ zu der Dichtlippe 22 rotierenden Stirnfläche 28 in unmittelbarem Dichtkontakt steht, es sei denn, die Dichtkante 24 passiert gerade eine Ausnehmung 32. In diesem Fall befindet sich die Dichtkante in der Luft - ohne Kontakt zur Stirnfläche 28. Um im Betrieb des Wälzlagers, d.h. bei Rotation, dann wieder einen möglichst sanften Übergang von Ausnehmung 32 zur Stirnfläche 28 zu ermöglichen, kann es vorteilhaft sein die Kanten der Ausnehmung 32 zur Stirnfläche 28 hin abzurunden, um die (elastomere) Dichtkante 24 der Dichtlippe 22 zu schonen.
In der Fig. 3b ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 gemäß der Fig. 3a dargestellt, welches gegenüber der Fig. 3a um eine in dem Schmiermittelablauf 20 befindliche Schmiermittelabflussröhre 36 erweitert ist. Durch die abgewinkelte bzw. abgeknickte Schmiermittelabflussröhre 36 kann das in den Schmiermittelablauf 20 beförderte Schmiermittel besser abgeleitet bzw. vom Lager weggeleitet werden. Verschiedene Ansichten einer möglichen abgewinkelten Schmiermittelabflussröhre 36, die beispielsweise als Kunststoffeinsatz in die Ausnehmung 32 eingesetzt werden kann, sind in der Fig. 3b, rechts dargestellt.
Eine weitere mögliche Ausführungsform der Vorrichtung 10 ist in der Fig. 4a gezeigt.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4a unterscheidet sich von der anhand der Fig. la beschriebenen Ausführungsform insbesondere durch den Schmiermittelablauf 20. Gemäß der Fig. 4a wird der Schmiermittelablauf durch ein separates an die Stirnfläche 28 des Lagerinnenrings 16 angeformtes Bauteil gebildet. Das an die Stirnfläche 28 gekoppelte Bauteil bzw. der an die Stirnfläche 28 gekoppelte separate Schmiermittelablauf 20 kann beispielsweise mittels Schrauben 21 oder vergleichbarer Befestigungsmittel an den Lagerinnenring 16 angebunden sein. Der separate Schmiermittelablaufaufsatz bzw. -anbau kann gemäß Ausführungsbeispielen ringförmig an der ebenfalls ringförmigen Stirnfläche 28 des Lagerinnenrings 16 verlaufen. Rotiert der Lagerinnenring 16 nicht, d.h. steht er fest, kann sich die Bohrung 30 des separaten Schmiermittelablaufs 20 vorteilhafterweise wieder senkrecht verlaufend auf 12-Uhr-Position befinden, um in optimaler Weise die Gravitationskraft für den Schmiermittelabfluss zu nutzen. An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass der separate Schmiermittelablaufanbau beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff gefertigt sein kann, was gegenüber der materialintensiveren Ausführungsform der Fig. la einen Kostenvorteil aufgrund Materialeinsparung bedeuten kann. Wie es in der Fig. 4a zu sehen ist, können die axialen Dimensionen des Lagerinnenrings 16 gegenüber der Fig. la deutlich verringert werden.
Die Fig. 4b zeigt zwei mögliche Alternativen zur Fixierung bzw. Zentrierung des ringför- migen Aufsatzes für den Schmiermittelablauf 20. Die Fig. 4b oben zeigt eine Variante, bei der der Aufsatz in der Stirnfläche 28 vermittels entsprechender Aussparungen und Freistiche 17 zentriert wird. Die Fig. 4b unten zeigt eine alternative Variante, bei der der Aufsatz für den Schmiermittelablauf 20 vermittels Stiften/Bolzen 25, insbesondere wenigstens zwei Stiften, am Lagerinnenring 16 bzw. dessen Stirnfläche 28 zentriert wird. Selbstverständlich sind auch noch andere Alternativen zur Befestigung und Zentrierung des Schmiermittelablaufaufsatzes denkbar.
Während im Vorhergehenden Ausführungsbeispiele mit feststehendem Innenring 16 und rotierendem Außenring beschrieben wurden, betreffen die Figuren 5a bis Fig. 6b Ausfüh- rungsbeispiele, bei denen stattdessen der Innenring 16 rotiert und der Lageraußenring 14 feststeht.
Dazu zeigt die Fig. 5a ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, bei dem wenigstens ein Schmiermittelablauf 20 in axialer Richtung außerhalb der umlaufenden Radialwellendich- tung 18 am Umfang des im Betrieb des Wälzlagers nicht rotierenden Lageraußenrings 14 angeordnet ist. Dabei ist der Schmiermittelablauf 20, ähnlich zu Fig. 4a, in einem mit der Stirnfläche des Lageraußenrings 14 gekoppelten, separaten Anbau eingeformt. Dadurch können die axialen Dimensionen des Lageraußenrings 14 des Lagers 12 gering gehalten werden, wodurch Materialeinsparungen möglich sind, die insbesondere bei Großlagern signifikant sein können. Der separate Aufsatz mit dem Schmiermittelablauf 20 bzw. der dafür vorgesehenen Bohrung 30 kann beispielsweise wieder aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff gefertigt sein. Befestigungs- oder Fixierungsmittel können ähnlich zu dem bereits anhand der Fig. 4a beschriebenen Ausführungsbeispiel gewählt werden.
Da gemäß der Fig. 5a der Innenring 16 rotiert und der Außenring 14 feststeht, kann sich der Schmiermittelablauf 20 samt der Bohrung 30 beispielsweise am Umfang des Lagers auf 6-Uhr-Position (d.h. unten) befinden. In anderen Worten erstreckt sich dann der Schmiermittelablauf 20 in eingebautem Zustand des Wälzlagers am Lageraußenring zur Erdoberfläche hin und nutzt somit in optimaler Weise die Gravitationskraft für den Schmiermittelabfluss aus.
Die Fig. 5b zeigt eine Ausführungsform, bei der der Schmiermittelablauf 20 bzw. die Bohrung 30 direkt in das Material des Lageraußenrings 14 eingebracht ist, analog zu dem Aus- führungsbeispiel der Fig. la. Auch hier kann am radial inneren Ende der Bohrung eine trichterähnliche Ausfräsung 31 vorgesehen sein, um das großflächige Aufsammeln von Schmiermittel zu erleichtern. Auch hier kann sich der Schmiermittelablauf 20 bzw. dessen Bohrung 30 vorteilhaft am tiefsten Punkt des Lageraußenrings 14, d.h. auf 6-Uhr-Position, befinden, um einen optimalen Schmiermittelabfluss zu ermöglichen. Zusätzlich können selbstverständlich auch noch weitere Bohrungen 30 am Umfang des Außenrings 14 angeordnet sein, je nachdem, wie hoch eine zu erwartende Schmiermittelleckage ist.
Die Fig. 6a zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, bei dem der wenigstens eine Schmiermittelablauf 20 durch eine axial verlaufende Bohrung 30 bzw. Ausfräsung 32 in dem nicht rotierenden Lageraußenring 14 gebildet wird. Die in axialer Richtung verlaufende Ausnehmung 30, 32 bildet eine rinnenartige Vertiefung in dem Mantel des Lageraußenrings 14, in welcher aus der Dichtung 18 austretendes Schmiermittel gesammelt werden kann. Zwischen der Radialwellendichtung 18 und der axial weiter außen gelegenen Dicht- lippe 22 ist ein Klemmring 33 angeordnet, der radial innerhalb des Schmiermittelablaufs 20, 30, 32 eine entsprechende Ausnehmung aufweist, um eine Beförderung von Schmiermittel in die Ausnehmung 30, 32 in dem Lageraußenring 14 zu ermöglichen (siehe Fig. 6a, rechts). Obwohl dies die Figuren nicht explizit darstellen, ist es wiederrum vorteilhaft, den Schmiermittelablauf 20 bzw. die Ausnehmung 30, 32 am untersten Punkt des Lageraußen- rings 14, d.h. auf 6-Uhr-Position, anzuordnen. Wie es in der Fig. 6a, rechts, angedeutet ist, kann das aufgefangene Schmiermittel durch einen Rüssel oder Stutzen 37 nach außen gelangen.
Die Fig. 6b zeigt eine Wälzlageranordnung mit feststehendem Außenring 14 und rotieren- dem Lagerinnenring 16 in einer schematischen Seitenansicht. Im Unterschied zu den im Vorgehenden anhand der Figuren 5 a bis 6a beschriebenen Ausführungsbeispielen weist die in der Fig. 6b gezeigte Ausführungsform einen am feststehenden Lageraußenring 14 fixierten Schmiermittelabstreifer 38 (z.B. Filz) auf, welcher sich in radialer Richtung bis zu Oberfläche 26 des Lagerinnenrings 16 erstreckt, um von dort Schmiermittel in den Schmiermittelablauf 20 bzw. dessen Bohrung 30 zu befördern bzw. abzustreifen. Dazu sollte man sich wieder vorstellen, dass sich der Schmiermittelablauf 20 bzw. die Bohrung 30 auf 6-Uhr-Position, d.h. nach unten gerichtet, am feststehenden Lageraußenring 14 befindet und somit das Schmiermittel von oben nach unten fließen kann. In anderen Worten kann man sich die Darstellung der Fig. 6b auch um 180° gedreht vorstellen.
Der Schmiermittelabstreifer 38 ist also vorzugsweise in Umfangsrichtung am Rand der Bohrung 30 angeordnet, sodass Schmiermittel möglichst ungehindert von dem Abstreifer 38 weiter entlang der Bohrung 30 abfließen kann. Gemäß der hier schematisch gezeigten Ausführungsform kann der radial verlaufende Schmiermittelabstreifer 38 durch ein winke 1- förmiges Halteelement 40 mit der radial inneren Mantelfläche des Lageraußenrings 14 verbunden sein.
Es ist zu erkennen, dass im Allgemeinen der wenigstens eine Schmiermittelablauf 20 im Betrieb des Lagers relativ zu dem wenigstens einen Schmiermittelabstreifer 38 rotiert, um bei Zusammentreffen von Schmiermittelabstreifer 38 (bzw. dessen Abstreifkante 39) und Schmiermittelablauf 20 Schmiermittel von der Oberfläche 26 in den Schmiermittelablauf 20 zu befördern. Gemäß der Fig. 6b rotiert der wenigstens eine (feststehende) Schmiermittelabstreifer 38 im Betrieb des Lagers 12 relativ zu dem (rotierenden) Lagerinnenring 16 um den Lagerinnenring 16, um durch die Rotation und den unmittelbaren Kontakt zur Oberfläche 26 des Lagerinnenrings 16 Schmiermittel in den Schmiermittelablauf 20 des Lageraußenrings 14 zu befördern.
Die Fig. 7 zeigt verschiedene Varianten der zusätzlichen Staub- bzw. Dichtlippe 22, wel- che ausgebildet sind, um einerseits Staub von axial außen zurückzuhalten und andererseits Schmiermittel von axial innen zurückzuhalten. Dazu weisen die in Fig. 7 skizzierten Dichtlippen 22 an ihrem radial innen gelegenen Ende jeweils sowohl eine axial nach innen als auch eine axial nach außen weisende Dichtkante 24 auf, die mit einer dem Lagerinnenring 16 zugeordneten und relativ zu der Dichtlippe 22 rotierenden Oberfläche 26 und/oder 28 in unmittelbarem Dichtkontakt stehen.
Ferner sei noch darauf hingewiesen, dass der Abfluss des Schmiermediums bzw. -mittels bei sämtlichen Ausführungsbeispielen durch eine mit dem Schmiermittelablauf 20 gekoppelte Pumpe unterstützt werden kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. Ausführungsbeispiele können beispielsweise für in Windkraftanlagen verwendete Großlager ein- gesetzt werden. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Ausführungsbeispiele nicht nur bei Wälzlagern, sondern auch bei Gleitlagern zum Einsatz kommen können.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung eines entsprechenden Verfah- rens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauteil einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschritts, beispielsweise zur Herstellung der Vorrichtung, zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Be- Schreibung eines entsprechenden Blocks oder Details bzw. Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche, nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterungen der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt ist.
Bezugszeichenliste 10 Vorrichtung für ein Lager mit einem Schmiermittelablauf gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen
12 Lager, insbesondere Wälzlager
14 Lageraußenring
16 Lagerinnenring
18 Radialwellendichtung bzw. Radialwellendichtring
19 Federring
20 Schmiermittelablauf
21 Befestigungsmittel, insbesondere Schraube
22 Dichtlippe bzw. Staubschutzlippe
23 Verschraubungsblech
24 Dichtkante
25 Stift bzw. Bolzen
26 Lauffläche bzw. radial außen gelegene Mantelfläche des Lagerinnenrings 28 Stirnfläche des Lagerinnenrings bzw. der Welle
30 Bohrung
31 Trichterförmige Ausnehmung bzw. Ausfräsung
32 Ausnehmung
33 Klemmring
34 Separater Aufsatz bzw. Anbau für Schmiermittelablauf
36 Schmiermittelabflussröhre
37 Rüssel / Stutzen
38 Schmiermittelabstreifer
39 Abstreifkante
40 Befestigungsmittel für Schmiermittelabstreifer, Halteelement

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung (10) für ein Lager (12) mit einem Lageraußenring (14) und einem Lagerinnenring (16), wobei der Lageraußenring (14) und der Lagerinnenring (16) im Betrieb des Lagers (12) eine Relativbewegung um eine Rotationsachse zueinander durchführen, wobei das Lager (12) zwischen dem Lageraußenring (14) und dem Lagerinnenring (16) eine umlaufende Radialwellendichtung (18) aufweist, um einen Schmiermittelaustrag aus dem Lager (12) zu verhindern, mit folgendem Merkmal: wenigstens einem Schmiermittelablauf (20), welcher in axialer Richtung außerhalb der umlaufenden Radialwellendichtung (18) am Umfang des im Betrieb des Lagers (12) nicht rotierenden Lagerrings (14; 16) angeordnet ist.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Schmiermittelablauf (20) in axialer Richtung zwischen der umlaufenden Radialwellendichtung (18) und einer axial weiter außen gelegenen umlaufenden Dichtlippe (22) angeordnet ist.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei die Dichtlippe (22) an ihrem radial innen gelegenen Ende eine axial nach innen und/oder außen weisende Dichtkante (24) um- fasst, die mit einer dem Lagerinnenring (16) zugeordneten und relativ zu der Dichtlippe (22) rotierenden Oberfläche (26; 28) in unmittelbarem Dichtkontakt steht.
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der wenigstens eine Schmiermittelablauf (20) am Lageraußenring (14) oder Lagerinnenring (16) in radialer Richtung erstreckt, um eine Schmiermittelabfuhr von einer Wälzkörper- lauffiäche (26) weg in radialer Richtung zu ermöglichen.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Schmiermittelablauf (20) eine in radialer Richtung verlaufende Bohrung (30) oder Ausnehmung (32) umfasst.
6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei die Bohrung (30) oder Ausnehmung (32) in den im Betrieb des Lagers (12) nicht rotierenden Lagerring (14; 16) eingeformt ist.
7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei die Ausnehmung (32) zur Stirnfläche (28) des Lagerrings (14; 16) hin offen ist, um einen Schmiermittelabfluss zur Stirnfläche (28) hin zu ermöglichen.
8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei die Bohrung (30) oder Ausnehmung (32) in einen mit der Stirnfläche (28) des im Betrieb des Lagers nicht rotierenden Lagerrings (14; 16) gekoppelten Anbau (34) eingeformt ist, wobei der Anbau (34) separat zu dem nicht rotierenden Lagerring (14; 16) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Schmiermittelablauf (20) eine Schmiermittelabflussröhre (36) aufweist, um das ausgetretene Schmiermittel von dem Lager (12) weg zu leiten.
10. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich wenigstens ein Schmiermittelablauf (20) im eingebauten Zustand des Lagers (12) am Lageraußenring (14) oder Lagerinnenring (16) zur Erdoberfläche hin erstreckt.
11. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (10) eine mit dem wenigstens einen Schmiermittelablauf (20) zusammenwirkende Schmiermittelabsaugpumpe aufweist.
12. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:
wenigstens einen in axialer Richtung außerhalb der umlaufenden Radialwellendichtung (18) am Lageraußenring (14) angebrachten und mit dem wenigstens einen Schmiermittelablauf (20) zusammenwirkenden Schmiermittelabstreifer (38), welcher ausgebildet ist, um im Betrieb des Lagers (12) aus der Radialwellendichtung (18) austretendes Schmiermittel in den wenigstens einen Schmiermittelablauf (20) abzustreifen.
13. Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, wobei sich der Schmiermittelabstreifer (38) in radialer Richtung bis zu einer Schmiermitteleintrittsöffnung (40) des wenigstens einen Schmiermittelablaufs (20) erstreckt.
14. Vorrichtung (10) nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Schmiermittelabstreifer (38) axial zwischen der umlaufenden Radialwellendichtung (18) und einer axial weiter außen gelegenen umlaufenden Dichtlippe (22) fixiert ist.
15. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der wenigstens eine Schmiermittelablauf (20) im Betrieb des Lagers (12) relativ zu dem wenigstens einen Schmiermittelabstreifer (38) rotiert, um bei Zusammentreffen von Schmiermittelabstreifer (38) und Schmiermittelablauf (20) Schmiermittel in den Schmiermittelablauf (20) zu befördern.
16. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der wenigstens eine Schmiermittelabstreifer (38) im Betrieb des Lagers (12) relativ zu dem Lagerinnenring (16) um den Lagerinnenring rotiert, um durch die Rotation und einen unmittelbaren Kontakt zur Oberfläche (26) des Lagerinnenrings (16) Schmiermittel in den Schmiermittelablauf (20) zu befördern.
PCT/EP2013/066950 2012-09-06 2013-08-14 Schmiermittelablauf für ein lager Ceased WO2014037193A1 (de)

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