CN102124236B - 旋转轴承系统 - Google Patents

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Abstract

旋转轴承系统包括：第一轴承环和第二轴承环，该第一轴承环和第二轴承环相互同心地设置，从而在该第一轴承环和第二轴承环之间至少形成上滚道和下滚道；多个轴承滚子，该多个轴承滚子设置在第一轴承环和第二轴承环之间的每个滚道中；多个传送喷嘴，该多个传送喷嘴能够将空气和油的混合物传送到与上滚道相邻的滚道中；通道，该通道能够将通过滚道的空气和油的混合物流体地传送，并从下滚道附近的混合物中收集一些油；密封件，该密封件能够调节通过通道的空气流，并阻止油从滚道流出；和至少一个出口，该至少一个出口能够使空气和油从与下滚道相邻的滚道向外流出。

Description

旋转轴承系统
相关申请的交叉引用
本国际申请要求2008年6月30日提交的申请号为12/164,345的美国申请的优先权和利益，并通过引用的方式将上述美国申请的内容结合于此。
背景技术
本发明涉及轴承系统，更具体地，涉及旋转轴承(slew bearing)系统。
旋转轴承为通常用于重载的大的止推轴承。旋转轴承过去已经用在例如钢厂和其它重型机械的应用中。在很多情况下，旋转轴承为较大系统的必需并且关键的构件。
旋转轴承通常安装在设备的底座上从而使被支撑的结构旋转。在这些装置中，为了检查、维护和维修而直接取出旋转轴承通常非常困难。取出旋转轴承通常需要至少拆掉一些更大的系统，导致丧失生产能力并且产生较高的维护费用。此外，为了检查而取出旋转轴承的困难增加了意外故障的可能性。由于旋转轴承很大很贵，而且对其进行更换需要很长的交付周期，这些意外故障可能实际上会影响使用旋转轴承的系统的总生产能力。
过去，旋转轴承系统通常包括设置在同心环之间的滚子轴承。这些现有的旋转轴承系统通常依赖油脂作为润滑剂。油脂穿过端口引入旋转轴承中从而润滑滚子轴承和轴承环的滚道。在一个例子中，自动的润滑系统以规律的间隔将油脂注入旋转轴承。
现有的使用润滑脂的旋转轴承系统具有很多缺点。当油脂注入到旋转轴承系统中时，旋转轴承中多余的油脂可以流出。流出的油脂在旋转轴承的周围聚集，该油脂能够聚集灰尘并产生着火的危险，特别是在例如钢厂的高温环境下。油脂可能不会充分地到达旋转轴承系统中的所有轴承元件，从而导致旋转轴承系统的磨损、其它损坏或者过早故障。并且，油脂通常在注入到旋转轴承的过程中增压，但是在低压下存在于轴承中并可能变硬。在旋转轴承中的变硬的油脂能够进一步阻止润滑剂充分分布到所有的轴承元件，从而导致轴承的磨损和损坏，以及轴承的过早故障。此外，油脂输入到轴承系统中的输入端口可能被阻塞，并且阻止油脂进入旋转轴承。
此外，即使适当地润滑，金属颗粒还是可以由于滚子轴承和滚道之间的磨损而在旋转轴承中产生。旋转轴承通常也在外界杂质可能进入旋转轴承的操作环境中使用。即使是具有适当润滑脂的旋转轴承也会被这些多种形式的杂质从内部损坏。润滑脂易于保持金属颗粒和其它杂质，导致这些杂质被吸入并与旋转轴承系统中的轴承元件接触。轴承中的杂质导致摩擦增大从而使旋转轴承的效率降低，并且还会导致例如轴承碎裂和压痕(brinneling)的机械损坏。润滑脂在使用中通常不过滤，因此杂质容易随着时间而聚集，从而增加损坏的潜在危险，并导致旋转轴承系统的额外故障。
润滑脂的另一个缺点就是会增加旋转轴承中的热量。有效的润滑脂通常需要充满旋转轴承系统的缝隙和内部体积。在普通的操作中，油脂通常不会流经旋转轴承系统。这些因素通常会导致旋转轴承系统过热运行，导致金属疲劳增加并导致旋转轴承系统更快地发生故障。
润滑脂也会导致清洁成本增加。用于现有系统中的油脂可以定期输送到旋转轴承系统，从而导致使用过的油脂被强制排出旋转轴承系统。使用过的油脂容易积累，因此需要维护以除去多余的油脂。这种清洁增加了维护成本。
用于现有旋转轴承系统的润滑脂也非常昂贵。很多应用需要特殊油脂，以适应使用旋转轴承系统的地方的温度和操作环境。并且，现有旋转轴承系统不能循环使用用过的油脂，从而导致旋转轴承系统的操作成本增加。使用过的油脂的处理代价也非常昂贵，并且通常需要特殊的处理程序从而符合环境法规的要求。
润滑脂的缺点限制了旋转轴承系统的预期寿命。旋转轴承系统的预期寿命通常基于例如所需的承载能力、润滑脂的效力和操作温度等因素进行计算。这些与润滑脂有关的问题限制了旋转轴承系统的设计的预期寿命，并且增大了旋转轴承发生实际故障的风险。在一些应用中，需要以有规律的间隔更换旋转轴承，在一些情况下，频率大约每几个月一次。考虑到旋转轴承系统的成本和安装难度，旋转轴承的定期更换实际上增加了旋转轴承系统的整体操作成本，并降低了使用旋转轴承的设备和系统的生产力。
其它现有的旋转轴承系统采用了油循环润滑。这些系统通常用循环油充满旋转轴承，该循环油可以过滤和循环也可以不过滤和循环。由于旋转轴承的尺寸，采用油循环润滑的旋转轴承通常需要大量的油。在很多情况下，由于旋转轴承的操作环境而需要特殊的油，从而导致更高的材料成本。在很多情况下，通常需要特殊程序来处理使用过的油，进一步增加了这些旋转轴承系统的操作成本。旋转轴承中的多余的油阻碍了旋转轴承系统中的滚子轴承的运动，从而降低了旋转轴承的效力。油循环润滑的另一个缺点就是与旋转轴承一起增加了热量。与润滑脂一样，旋转轴承系统中过多的热量导致金属磨损和金属疲劳增加，并且加快了旋转轴承系统的故障的产生。
发明内容
考虑到与这些现有的润滑技术相关的缺点，仍然需要一种旋转轴承润滑系统，该旋转轴承润滑系统在提高可靠性、延长轴承寿命和减少操作成本的同时为轴承元件提供适当的润滑。
本发明公开的旋转轴承系统包括：第一轴承环和第二轴承环，该第一轴承环和第二轴承环相互同心地设置，从而在该第一轴承环和第二轴承环之间至少形成有上滚道和下滚道；多个轴承滚子，该多个轴承滚子设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的每个滚道中；多个传送喷嘴，该多个传送喷嘴能够将空气和油的混合物传送到与所述上滚道相邻的滚道中；通道，该通道能够将通过所述滚道的所述空气和油的混合物流体地传送，并从所述下滚道附近的所述混合物中收集一些油；密封件，该密封件能够调节通过所述通道的空气流，并防止油从所述滚道流出；和至少一个出口，该至少一个出口能够使空气和油从与所述下滚道相邻的滚道向外流出。
还公开了一种旋转轴承系统，该旋转轴承系统包括：第一轴承环和第二轴承环，该第一轴承环和第二轴承环相互同心地设置，从而在该第一轴承环和第二轴承环之间至少形成有上滚道和下滚道；多个轴承滚子，该多个轴承滚子设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的每个滚道中；多个传送喷嘴，该多个传送喷嘴能够将空气和油的混合物传送到与所述上滚道相邻的滚道中；通道，该通道能够将通过所述滚道的所述空气和油的混合物流体地传送，并从所述下滚道附近的所述混合物中收集一些油；至少一个出口，该至少一个出口能够使空气和油从与所述下滚道相邻的滚道向外流出；上密封件，该上密封件设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间；下密封件，该下密封件邻近所述第一轴承环设置，能够防止空气和油从所述通道通过所述轴承环流出；密封环，该密封环邻近所述第二轴承环的至少一个表面设置；和气压控制阀，该气压控制阀邻近所述密封环设置，能够调节所述通道中的空气流。
还公开了一种监测旋转轴承系统的磨损的方法，该方法包括：组装旋转轴承系统，该旋转轴承系统包括第一轴承环和第二轴承环，该第一轴承环和第二轴承环相互同心地设置，从而至少形成上滚道和下滚道；多个轴承滚子，该多个轴承滚子设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的每个滚道中；和指示系统(index system)，该指示系统具有第一参照件，该第一参照件与所述第一轴承环相连并相对于所述第二轴承环上的第二参照件设置，从而提供所述第一参照件和所述第二参照件之间的可测量的距离，其中所述可测量的距离随着所述旋转轴承系统的磨损而改变；以及监测所述第一参照件和所述第二参照件之间的所述可测量的距离的改变，从而监测所述旋转轴承系统的磨损。
还公开了一种具有监测旋转轴承系统的磨损的能力的指示系统，该指示系统包括：第一轴承环和第二轴承环，该第一轴承环和第二轴承环相互同心地设置，从而至少形成上滚道和下滚道；多个轴承滚子，该多个轴承滚子设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的每个滚道中；和第一参照件，该第一参照件与所述第一轴承环相连并且相对于所述第二轴承环上的第二参照件设置，从而提供所述第一参照件和所述第二参照件之间的可测量的距离，其中所述可测量的距离能够随着所述旋转轴承系统的磨损而改变。
附图说明
下面参考以下附图对所述旋转轴承系统的现有的预期实施方式进行描述。
图1是旋转轴承系统的俯视图；
图2是图1的旋转轴承系统沿着截面线2的截面图；
图3是图1的旋转轴承系统沿着截面线3的截面图；
图4是图3的旋转轴承系统的细节视图；
图5是图1的旋转轴承系统沿着截面线5的截面图；
图6是图5的旋转轴承系统的细节视图；
图7是另一个旋转轴承系统的截面视图；
图8是轴承隔圈的透视图；
图9是可选择的指示系统的细节视图。
具体实施方式
总体参考图1至9，公开了具有空气和油润滑剂的旋转轴承系统10。旋转轴承系统10可以适合在多种应用中使用，包括高温应用(例如具有电弧炉的炼钢厂)。如图1所示，旋转轴承系统可以包括第一轴承环20和第二轴承环30，第二轴承环30相对于所述第一轴承环同心地设置。所述第一轴承环20和第二轴承环30之间形成滚道，多个轴承滚子可以设置在第一轴承环和第二轴承环之间的每个滚道中。所述轴承滚子能够支撑由所述旋转轴承承载的载荷。所述旋转轴承系统10还具有按照如下所述方式布置的多个传送喷嘴70、密封件和出口80.
所述第一轴承环20和第二轴承环30通常固定到由旋转轴承支撑的周围系统上。如图3所示，例如，所述第一轴承环可以固定到支撑底座(supportbase)91，同时所述第二轴承环30固定到旋转基架(turret base frame)92。可选择地，所述第一轴承环20可以固定到旋转基架92，同时所述第二轴承环固定到支撑底座91。无论如何，旋转轴承系统10通常可以使所述旋转基架92相对于所述支撑底座91旋转。
所述第一轴承环20和第二轴承环30可以通过螺栓93和螺母94固定到周围系统的部件上，如图3所示。可选择地，双头螺栓(stud bolt)可以用于将轴承环固定到周围系统。例如，所述第二轴承环30可以通过双头螺栓93固定到旋转基架92，如图7所示。双头螺栓的使用可以简化所述旋转轴承系统10的组装和安装。此外，也可以将所述第一轴承环20和第二轴承环30与周围系统通过其它适当的机械装置或技术连接。
如图3所示，所述第二轴承环30可以由两个配合件形成，即第二轴承环第一部分31和第二轴承环第二部分32。第二轴承环的横截面通常可以为U形，并且围绕所述第一轴承环20设置。可选择地，所述第一轴承环20的横截面通常可以为U形，并且围绕所述第二轴承环30设置。第一轴承环20也可以由两个配合件形成。所述第一轴承环和第二轴承环的其它结构也可以考虑。例如，如图7所示，所述第一轴承环20和第二轴承环30通常可以设置有V形凹槽，并且所述第一轴承环和第二轴承环都不相互围绕。
如图3所示的旋转轴承系统10的结构可以使旋转轴承系统的组装更方便，其中所述旋转轴承系统10的第二轴承环由两个配合件形成。例如，所述旋转轴承系统10通常可以通过首先设置第二轴承环第二部分32来进行组装。然后，可以设置所述下轴承滚子52，第一轴承环20放置在与第二轴承环同心的位置，以容纳所述下轴承滚子。然后，可以设置同心轴承滚子53和上轴承滚子51，并且第二轴承环第一部分31可以放置到位。可选择地，如果所述第一轴承环20由两个配合件形成，所述组装步骤可以按照如下方式进行：首先放置第一轴承环第二部分，设置下轴承滚子，放置第二轴承环，设置同心轴承滚子和上轴承滚子，并最终放置第一轴承环第一部分。当所述第一轴承环20或第二轴承环30由两个或多个配合件形成时，所述旋转轴承系统10的拆卸也可以很方便。
在操作中，旋转轴承系统10可能需要倾斜。可能需要确定旋转轴承的倾斜轴线12。在一个实施方式中，旋转轴承系统10也可以包括组装指示件(assembly index)11，该组装指示件11能够沿着轴承环的圆周识别位置。所述组装指示件11可以沿着旋转轴承的圆周相对于倾斜轴线12在已知的位置固定。所述组装指示件11可以用于确定倾斜轴线12，使得旋转轴承系统10可以在倾斜之前适当地设置。
可选择地，组装指示件11可以用于沿着旋转轴承系统10的圆周识别位置，旋转轴承系统10不应当受经常出现在倾斜轴线上的增加的载荷的影响。这样的位置可能由于用来对大旋转轴承进行热处理的工艺中的限制而出现。组装指示件11可以用来使旋转轴承系统10适当地对齐，并因此避免旋转轴承系统的损坏。
所述第二轴承环30可以相对于所述第一轴承环20同心地设置从而与第一轴承环一起形成滚道41和42。所述滚道可以是第一轴承环20和第二轴承环30之间的通道或凹槽，在该滚道中所述轴承滚子与所述第一轴承环和第二轴承环接触从而承载轴承系统的载荷。为了减小摩擦并提高旋转轴承系统的效率，第一轴承环和第二轴承环可以制造成为滚道产生低摩擦表面。此外，可以对所述滚道进行硬化处理以减少磨损。
滚道的结构可以依赖于第一轴承环20和第二轴承环30的设计。如图7所示，至少上滚道41和下滚道42可以在第一轴承环20和第二轴承环30之间形成。在这个实施方式中，多个轴承滚子可以倾斜地设置在第一轴承环和第二轴承环之间的上滚道和下滚道中，从而承载轴承系统的载荷。可选择地，如图3所示，可以形成包括上滚道41、下滚道42和同心滚道43在内的三个滚道，从而承载轴承系统的载荷。此外，所述旋转轴承系统可以包括能够将通过所述滚道的空气和油流体地传送，并收集一些位于下滚道附近的油的通道。
多个轴承滚子设置在第一轴承环20和第二轴承环30之间的每个滚道中，从而承载轴承系统的载荷。上轴承滚子51可以设置在上滚道41中，下轴承滚子52可以设置在下滚道42中。另外，如图3所示，同心轴承滚子53可以设置在同心滚道43中。旋转轴承系统10上的预期载荷可以决定使用的轴承滚子的数量和尺寸。通常，承载载荷越大，所需使用的轴承滚子的数量和尺寸就越大。
多种类型的轴承滚子可以用于旋转轴承系统中。例如，轴承滚子可以为圆柱形、球形或锥形轴承。可选择地，轴承滚子可以成形为使得轴承滚子中部的直径大于轴承滚子端部的直径。具有这种形状的轴承滚子可以防止轴承滚子的端部产生应力集中。可选择地，当与旋转轴承系统上的载荷相适应时，轴承滚子可以为球面轴承或滚珠轴承。
设置在每个滚道中的多个轴承滚子可以由轴承隔圈54分离。所述轴承隔圈54可以防止轴承滚子在滚道中相互碰撞，并且可以确保轴承滚子保持分布在旋转轴承的圆周。此外，轴承隔圈54可以提供通道，该通道能够将通过滚道的空气和油流体地传送，从而提高轴承滚子和滚道的润滑。可选择地，所述旋转轴承系统的一些实施方式可以使用满装滚动体(fullcomplement)轴承滚子，并且可以不使用轴承隔圈。
如图8a所示，每个轴承隔圈54可以基本为矩形，该轴承隔圈54能够围绕一个轴承滚子设置。在图8b中，轴承隔圈54示例为围绕上轴承滚子51设置。也可以采用用于旋转轴承系统的其它轴承隔圈结构。例如，轴承隔圈可以形成为带状，该轴承隔圈适于设置多个连续的轴承滚子。在另一个实施方式中，轴承隔圈可以适于设置在连续的轴承滚子之间。
轴承隔圈54可以由适用于选择的应用的材料形成。例如，轴承隔圈可以由用于高温应用的迭尔林(Delrin)形成。此外，轴承隔圈可以由缩醛树脂(acetel resin)形成。可选择地，轴承隔圈可以由尼龙或者其它塑料材料形成。在另一个可选择方式中，轴承隔圈可以由钢、青铜(bronze)或者其它适用的金属形成。用于形成轴承隔圈的材料可以抗高温，并且当有重载荷施加于旋转轴承系统时，可以持久地保持轴承滚子之间的分离。
旋转轴承中的力的分布可以取决于滚道和轴承滚子的结构。在如图3所示的三种滚道结构中，上轴承滚子51可以承受向下的垂直推力，该向下的垂直推力由向下的载荷或者施加在旋转轴承系统10上的翻转力或倾斜力产生。所述同心轴承滚子53可以吸收径向力。下轴承滚子52可以承受向上的垂直推力，该向上的垂直推力由施加在旋转轴承系统10上的翻转力或倾斜力产生。其它的旋转轴承系统结构可以不同地使这些力在设置于两个或更多个的滚道中的两组或更多组的轴承滚子上分布。例如，在如图7所示的两个滚道结构中，上轴承滚子51和下轴承滚子52都可以承受施加在旋转轴承系统上的径向力和轴向力。
在操作中，通过使第二轴承环30相对于第一轴承环20旋转，旋转轴承系统10可以使转台底座框架92相对于支撑底座91旋转。轴承滚子和滚道可以减少第一轴承环和第二轴承环之间的摩擦，并减少使旋转轴承系统10旋转所需要的力。旋转轴承系统10内的润滑可以进一步减小第一轴承环和第二轴承环之间的摩擦，并防止轴承滚子和滚道的损坏。
与使用润滑脂的现有旋转轴承系统相比，旋转轴承系统10使用用于润滑的压缩空气和油系统。例如，用于润滑的压缩空气和油系统可以为Niemczura等人在美国专利No.6,145,626中描述的空气/油润滑系统。如图3至6所示，旋转轴承系统10还包括多个传送喷嘴70和至少一个出口80。多个传送喷嘴70能够将空气和油传送到与上滚道相邻的滚道中，出口80能够使空气和油从与下滚道相邻的滚道向外流出。出口80还能够在旋转轴承系统中保持控制量的油。此外，旋转轴承系统10可以包括密封件，该密封件能够调节通过通道的空气流，并防止油从滚道流出。
多个传送喷嘴70可以设置在多个位置。传送喷嘴70可以设置在第一轴承环20中，如图5所示。可选择地，传送喷嘴70可以设置在第二轴承环30中。如图6所示，传送喷嘴70可以设置为将空气和油传送到上滚道41中。在另一个可选择方式中，传送喷嘴70可以设置为将空气和油传送到旋转轴承系统中的多个滚道中。使用的传送喷嘴的数量可以取决于旋转轴承系统10的整个圆周和与其它要素(factors)一起使用的轴承滚子的总数量。在一个实施方式中，传送喷嘴可以设置在预先用油脂加油嘴(grease fitting)来润滑旋转轴承系统10的位置。传送喷嘴70的额外位置可以设计在第一轴承环20或者第二轴承环30中。这种额外的位置可以塞住直至需要，并且可以用作备用或者传送喷嘴损坏之后的替换。
出口80能够使空气和油从与旋转轴承系统10的下滚道相邻的滚道向外流动。旋转轴承系统10的出口80也能够在旋转轴承系统中保持控制量的油。出口80可以设置在旋转轴承系统10中的多个位置。例如，出口80可以设置在第一轴承环20或第二轴承环30中。在另一个可选择的方式中，出口80可以设置在第一轴承环20和第二轴承环30之间。在一个实施方式中，旋转轴承系统10可以设计为收集出口80附近的集油槽(sump)81中的油。集油槽81可以在第一轴承环20和第二轴承环30之间形成为旋转轴承系统的一部分。可选择地，集油槽81可以形成在第一轴承环或第二轴承环与邻近第一轴承环和第二轴承环中的一个设置的集油槽环82之间。在一个实施方式中，集油槽环82的横截面可以基本为L形，如图5所示。无论如何，集油槽环82可以形成为一个部件或者可以由一个或多个配合件形成。集油槽81也能够在旋转轴承系统中保持所需量的油。在另一个实施方式中，油可以保持在外部集油槽、油罐或者类似的外部收集装置中，而不是在旋转轴承系统中。
此外，出口80可以适应于调节将要保持在旋转轴承系统10中的油量。例如，如图3所示，出口80可以为在长度上向上调节的直立管，从而在旋转轴承系统中保持更多的油，或者可以在长度上向下调节，从而在旋转轴承系统中保持更少的油。出口80也可以从旋转轴承系统移除，从而使油从旋转轴承系统中排出。旋转轴承系统10还可以包括放油塞83，该放油塞83能够使油从旋转轴承系统的通道流出。该放油塞83可以拆下从而将油从旋转轴承系统10中排出。此外，放油塞83可以具有磁性，以从油中捕获金属颗粒。磁性放油塞可以通过辅助将杂质从旋转轴承系统中去除而提高旋转轴承系统10的可靠性，该杂质能够损坏轴承滚子和滚道。在一个实施方式中，出口80和放油塞83可以设置在集油槽环82中，如图4所示。
在另一个实施方式中，旋转轴承系统10可以包括邻近旋转轴承系统的倾斜轴线12设置的两个出口80。当旋转轴承系统10在操作过程中倾斜时，油可以在旋转轴承系统中流到最低点。通过在旋转轴承系统10的倾斜轴线12附近设置出口80，当旋转轴承系统10倾斜时，出口处的油位可以保持，并且当旋转轴承系统倾斜时油离开旋转轴承系统10的可能性也会减小。
旋转轴承系统10还具有密封件，该密封件能够调节通过通道的空气流，并防止油从滚道流出。如图5所示，旋转轴承具有设置在第一轴承环20和第二轴承环之间的上密封件61。此外，旋转轴承系统10可以设置有上密封盖65从而辅助上密封件61的设置。上密封盖可以增加上密封件上的压力从而帮助调节旋转轴承系统中的空气压力。如图6所示，上密封盖65可以固定到第一轴承环。上密封盖可以在上密封件的至少一部分的上方延伸。可选择地，上密封盖65可以固定到第二轴承环。在另一个可选择方式中，上密封盖也可以固定到上密封件。
旋转轴承系统10还可以包括邻近第一轴承环20设置的下密封件84，该下密封件84能够防止来自于通道的空气和油通过轴承环流出。可选择地，下密封件84可以邻近下滚道设置。下密封件也可以设置在第一轴承环20和集油槽环82的一部分之间，从而防止油从集油槽泄漏出去。如图3所示，下密封件可以形成为O形环或者能够防止空气和油流出的类似的垫圈。与上密封件一样，也可以应用能够施加力来辅助下密封件设置的下密封盖(未图示)。
旋转轴承系统10还可以包括设置在第二轴承环和第一轴承环之间的气压控制阀62。此外，旋转轴承系统10还可以包括邻近第二轴承环设置的密封环63。在另一可选择方式中，气压控制阀62可以邻近密封环63设置，如图3所示。气压控制阀62能够调节通过旋转轴承系统的通道和滚道的空气流。例如，在普通操作中，气压控制阀62可以不从密封环分离，但是当旋转轴承系统中的气压增加时，该气压控制阀62可以用作安全阀。
密封环63可以邻近第二轴承环设置，该密封环63和第二轴承环之间具有预定的间隙。为了便于密封环63的安装和对齐，密封环可以设计为具有密封环指示件64，从而确保密封环相对于第二轴承环适当地设置。密封环63和第二轴承环之间的预定间隙的大小使得气压控制阀62牢固地安装在密封环和第二轴承环之间。在一个实施方式中，气压控制阀62可以插入第二轴承环第二部分32的孔中，如图4所示。然后，密封环63可以安装为使得与气压控制阀62结合的密封环63可以调节旋转轴承系统中的气压。在另一个实施方式中，气压控制阀可以插入到密封环的孔中，从而当密封环安装时，气压控制阀结合第二轴承环的表面进行操作。
还是如图4所示，旋转轴承系统10可以包括气压控制阀盖66。气压控制阀盖66可以邻近第二轴承环的至少一个表面设置，并覆盖气压控制阀62的至少一部分。如图4所示，气压控制阀盖66可以固定到邻近第二轴承环第二部分32的密封环63，并且也可以在气压控制阀62的至少一部分的上方延伸。为了在旋转轴承的操作过程中减少摩擦力，需要保持气压控制阀盖66和第二轴承环之间的间隙。可选择地，气压控制阀盖66可以固定到第二轴承环，并且间隙保持在气压控制阀和密封环之间。在另一可选择的方式中，气压控制阀盖66可以固定到气压控制阀62，并且可以施加辅助气压控制阀定位的力。
随着时间的推移，密封件可能磨损并需要更换。为了便于更换，密封件需要为单独的部件。可选择地，密封件可以为第一轴承环20、第二轴承环30或集油槽环82的组成部分。多种材料可以用于形成密封件。例如，密封件可以由适用于高温环境的工业级高分子材料形成。密封盖可以保护密封件，使密封件与外部环境隔离，从而减少密封件损坏的风险。
例如，旋转轴承系统10的滚道中的气压可以保持在2psig(磅/平方英寸)至5psig的范围内。压缩空气可以通过传送喷嘴和密封件进入旋转轴承系统，并且气压控制阀可以保持旋转轴承系统中的气压。上密封件61可以设计为比下密封件84和气压控制阀62承受更大的压力，从而如果发生泄漏，压缩空气和油仍然可以从上滚道向下通过其它滚道流动，从而能够继续滚道和轴承滚子的润滑。
在操作过程中，压缩空气和油可能结合。在一个实施方式中，油的有规则的间歇传送可以产生压缩空气的连续流。传送到压缩空气流中的油量可以少于现有系统所需的润滑剂的量。油和空气可以通过使用现有技术中已知的混合块(mixing block)、混合三通(mixing tee)或者其它类似部件结合。然后，压缩空气和油可以通过软管或管子传送到传送喷嘴70并传送到旋转轴承系统10的滚道中。压缩空气和油将润滑油运送到滚道和设置在滚道中的轴承滚子中。压缩空气可以在旋转轴承系统10中增加，并且旋转轴承系统中的增加的气压可以通过密封件如之前所介绍的方式调节。在旋转轴承系统10中的增加的气压可以减小杂质从周围环境进入旋转轴承系统中的可能性。并且，旋转轴承系统10中的增加的气压可以迫使润滑油进入滚道，从而提高滚道和轴承元件之间的润滑效率。通过减少杂质和提高润滑，旋转轴承系统10损坏或磨损的可能性减小，可靠性和工作寿命增加。
将通过出口80离开旋转轴承系统10的油收集起来以重新使用或者处理。旋转轴承系统还可以包括与出口80连接的软管或管子，从而将用过的油输送到储存容器中。然后，用过的油可以被丢弃，或者过滤以去除杂质并重新使用。然后，如上所述，过滤的油可以通过传送喷嘴70重新传送到旋转轴承系统10中。在一个实施方式中，压缩空气和油可以传送到上滚道41附近的旋转轴承中，如图5和6所示。然后，油可以在重力和压降的作用下通过同心滚道43和下滚道42抽出，直到油到达出口80。油可以在旋转轴承系统内的压缩空气的作用下连续地流过滚道。旋转轴承系统10可以设计为收集出口80附近的集油槽81中的油。可选择地，可以在旋转轴承系统10的外部设置油罐或类似的容器从而收集使用过的油。
还公开了一种指示系统，该指示系统能够监测旋转轴承系统的磨损。指示系统为第一轴承环和第二轴承环，第一参照件与第一轴承环连接并且相对于第二轴承环上的第二参照件定位，从而在第一参照件和第二参照件之间提供可测量的距离。该可测量的距离能够随着旋转轴承系统的磨损而改变。随着使用，旋转轴承系统10的滚道、轴承滚子和其它部件磨损，从而导致第二轴承环的位置相对于第一轴承环改变。随着第二轴承环的位置的改变，第一参照件和第二参照件之间的可测量的距离改变，从而指示旋转轴承系统的磨损。可测量的距离的改变还可以在旋转轴承发生实际故障之前指示进行维护或检查的需要。指示系统通过监测第一参照件和第二参照件之间的可测量的距离的变化而提供监测旋转轴承系统磨损的方法。
如图4所示，第一参照件可以为邻近第二轴承环的至少一个表面设置的气压控制阀盖66。第二参照件可以为形成在如图所示的第二轴承环的外表面上的槽口67。如图4所示，槽口67在第二轴承环第二部分32的外表面上形成。在这种结构中，气压控制阀盖66延伸到槽口67中，可以不与第二轴承环接触，但是可以在气压控制阀盖66和第二轴承环的至少一个表面之间形成间隔。该间隔为能够随着旋转轴承系统的磨损而改变的可测量的距离。在一个实施方式中，间隔可以大约为0.030英寸(7.62毫米)，并且可以利用例如能够进行小尺寸测量(例如下至0.001英寸)的测隙规(feeler)或测厚规(clearance gauge)来测量。在另一个实施方式中，第一参照件和第二参照件之间的可测量的距离可以通过自动系统进行监控，当可测量的距离的变化超过阈值时，该自动系统能够发出警报。
通常参照图9，本发明也考虑使用第一参照件和第二参照件的其它结构。例如，如图9A所示，第一参照件可以包括气压控制阀盖66，第二参照件可以包括形成在第二轴承环的表面上或者表面内的参照标记68。在其它可选择的方式中，第一参照件可以包括连接到第一轴承环上的凸出部或者密封盖。如图9B所示，第一参照件可以包括密封环63，而第二参照件包括从第二轴承环突出的凸出部69。从第二轴承环突出的凸出部可以为密封盖、气压控制阀盖或者与第一参照件形成可测量的距离的其它凸起。仍然在另一可选择的方式中，第一参照件可以包括连接到第一轴承环的槽口71。从第二轴承环突出的凸出部69可以延伸到与第一轴承环连接的槽口71中从而形成可测量的距离。仍然在另一可选择的方式中，第一参照件可以包括上密封盖65，第二参照件可以包括形成在第二轴承环第一部分31的表面上的槽口，如图6所示。
无论如何，第一参照件和第二参照件的位置应当选择为使得可以合理地获得可测量的距离，以进行监测和检查。在每个可选择的方式中，可测量的距离可以随着旋转轴承系统的磨损而改变，第一参照件和第二参照件之间的可测量的距离的改变可以允许监测旋转轴承系统的磨损。
采用压缩空气和油润滑剂的旋转轴承系统10相对于油循环(oilcirculation)和油脂系统(grease system)具有很多优点。使用的油的量减少，因此成本和失火的风险降低。不易燃的油可以用于进一步降低失火的风险，但是增加成本。与只能用一次的油脂不同，油可以过滤并重新使用多次。并且，采用压缩空气和油润滑剂的用于润滑旋转轴承系统10的油的体积可以少于用于油循环润滑的油的体积，然而由于油循环系统可能有时不能将油充分地传送到轴承系统的部件，因此采用压缩空气和油润滑剂润滑轴承系统更有效。通过使用较少的油，油从轴承中的泄漏也会减少。重新使用润滑剂和使用更少的油的能力使得润滑剂的总量减少，从而使系统的操作成本减少。并且，通过重新使用油，根据环境法规对用过的润滑剂进行处理的成本也可以减少。确定为空气-油混合物的特殊润滑剂不必是油或者归类为油。空气-油混合物可以由任何能够与空气或其它适当气体混合的适当润滑剂形成。
压缩空气可以连续地流动通过旋转轴承系统10，油只能根据需要以无规律的间隔注入从而润滑滚道和轴承滚子。在一个实施方式中，油可以以有规律的间隔注入，例如大约每隔30分钟。无论如何，油通常根据旋转轴承系统的润滑需要以或多或少的频率传送。空气和油的流动、压力以及体积也可以监测，从而提供关于旋转轴承系统的操作和磨损的特征信息。润滑系统的潜在故障可以更早地发现，因此在旋转轴承系统损坏之前可以进行维护。结果，旋转轴承系统也可以在较低的温度下操作。与油脂和油循环系统不同，空气-油润滑剂不会充满旋转轴承系统的整个体积，因此系统内的摩擦减小。此外，旋转轴承系统中的连续空气流可以为系统提供冷却。也可以测量空气和油的温度，从而检测旋转轴承系统中升高的温度，并且辅助监测轴承系统的操作和性能。
系统可以过滤空气和油从而去除在旋转轴承系统中产生的杂质和颗粒物质。与保持杂质的润滑脂不同，过滤的空气和油不太可能收集能够损坏滚道和轴承滚子的杂质。此外，油可以完全从旋转轴承系统中流出，以对任何杂质进行分析，从而对旋转轴承系统内的磨损程度进行评估。通过从旋转轴承系统中去除杂质并提高检查旋转轴承的能力，压缩空气和油润滑剂可以提高旋转轴承系统的可靠性，并减少意外故障的频率。
虽然详细参考一个或多个实施方式对本发明进行了描述，但是本公开只能认为是示例性的而不是对本发明的限制。在阅读和理解本发明的说明书的基础上，本领域技术人员能够做出修改和改变。只要这些修改和改变落入本发明的权利要求或者其等价替换的范围之内，本发明就包括所有这些修改和改变。

Claims (57)

1.一种旋转轴承系统，该旋转轴承系统包括：
（a）第一轴承环和第二轴承环，该第一轴承环和第二轴承环相互同心地设置，从而在该第一轴承环和第二轴承环之间至少形成有上滚道和下滚道，
（b）多个轴承滚子，该多个轴承滚子设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的每个滚道中，
（c）多个传送喷嘴，该多个传送喷嘴可操作地将空气和油的混合物传送到与所述上滚道相邻的滚道中，
（d）通道，该通道将通过所述滚道的所述空气和油的混合物流体地传送，并从所述下滚道附近的所述混合物中收集一些油，
（e）密封件，该密封件调节通过所述通道的空气流，并防止油从所述滚道流出，所述密封件至少包括气压控制阀，和
（f）至少一个出口，该至少一个出口可操作地使空气和油从与所述下滚道相邻的滚道向外流出。
2.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，其中，所述第二轴承环由两个配合件形成。
3.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，其中，所述第二轴承环为U形，并且围绕所述第一轴承环设置。
4.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，其中，所述第一轴承环由两个配合件形成。
5.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，其中，所述第一轴承环为U形，并且围绕所述第二轴承环设置。
6.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，其中，相对于所述第一轴承环同心地设置的所述第二轴承环形成有所述两个滚道，所述多个轴承滚子倾斜地设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的所述上滚道和下滚道中。
7.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，其中，相对于所述第一轴承环同心地设置的所述第二轴承环形成有三个滚道，该三个滚道分别为所述上滚道、所述下滚道和除所述上滚道和所述下滚道之外的同心滚道，所述多个轴承滚子设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的每个滚道中。
8.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，其中，所述第一轴承环固定到支撑底座上，所述第二轴承环固定到旋转基架上。
9.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，其中，所述第一轴承环固定到旋转基架上，所述第二轴承环固定到支撑底座上。
10.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统具有倾斜轴线和设置在该倾斜轴线附近的两个出口。
11.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，其中，所述至少一个出口还能够收集所述旋转轴承系统中的控制量的油。
12.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统还包括能够在所述旋转轴承系统中保持需要量的油的集油槽。
13.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统还包括至少一个放油塞，该至少一个放油塞能够使油从所述旋转轴承系统的所述通道流出。
14.根据权利要求13所述的旋转轴承系统，其中，能够使油从所述旋转轴承系统的所述通道流出的所述至少一个放油塞能够磁性捕捉所述油中的金属颗粒。
15.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，其中，调节通过所述通道的空气流的所述密封件至少包括位于所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的上密封件。
16.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统还包括下密封件，该下密封件邻近所述下滚道设置，以防止空气和油从所述通道通过所述轴承环流出。
17.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，其中，气压控制阀设置在所述第二轴承环和所述第一轴承环之间。
18.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统还包括邻近所述密封件设置的密封盖，该密封盖能够施加力来辅助设置所述密封件。
19.根据权利要求18所述的旋转轴承系统，其中，所述密封盖固定到所述密封件上。
20.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统还包括邻近所述第二轴承环设置的密封环。
21.根据权利要求20所述的旋转轴承系统，其中，气压控制阀邻近所述密封环设置。
22.根据权利要求1所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统还包括组装指示件，该组装指示件能够沿着所述第一轴承环和所述第二轴承环的圆周识别位置。
23.一种旋转轴承系统，该旋转轴承系统包括：
（a）第一轴承环和第二轴承环，该第一轴承环和第二轴承环相互同心地设置，从而在该第一轴承环和第二轴承环之间至少形成有上滚道和下滚道，
（b）多个轴承滚子，该多个轴承滚子设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的每个滚道中，
（c）多个传送喷嘴，该多个传送喷嘴能够将空气和油的混合物传送到与所述上滚道相邻的滚道中，
（d）通道，该通道能够将通过所述滚道的所述空气和油的混合物流体地传送，并从所述下滚道附近的所述混合物中收集一些油，
（e）至少一个出口，该至少一个出口能够使空气和油从与所述下滚道相邻的滚道向外流出，
（f）上密封件，该上密封件设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间，
（g）下密封件，该下密封件邻近所述第一轴承环设置，能够防止空气和油从所述通道通过所述轴承环流出，
（h）密封环，该密封环邻近所述第二轴承环的至少一个表面设置，和
（i）气压控制阀，该气压控制阀邻近所述密封环设置，能够调节通过所述通道的空气流。
24.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，其中，所述第二轴承环由两个配合件形成。
25.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，其中，所述第二轴承环为U形，并且围绕所述第一轴承环设置。
26.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，其中，所述第一轴承环由两个配合件形成。
27.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，其中，所述第一轴承环为U形，并且围绕所述第二轴承环设置。
28.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，其中，相对于所述第一轴承环同心地设置的所述第二轴承环形成有所述两个滚道，所述多个轴承滚子倾斜地设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的所述上滚道和下滚道中。
29.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，其中，相对于所述第一轴承环同心地设置的所述第二轴承环形成有三个滚道，该三个滚道分别为所述上滚道、所述下滚道和除所述上滚道和所述下滚道之外的同心滚道，所述多个轴承滚子设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的每个滚道中。
30.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，其中，所述第一轴承环固定到支撑底座上，所述第二轴承环固定到旋转基架上。
31.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，其中，所述第一轴承环固定到旋转基架上，所述第二轴承环固定到支撑底座上。
32.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统具有倾斜轴线和设置在该倾斜轴线附近的两个出口。
33.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，其中，所述至少一个出口还能够收集所述旋转轴承系统中的控制量的油。
34.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统还包括能够在所述旋转轴承系统中保持需要量的油的集油槽。
35.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统还包括至少一个放油塞，该至少一个放油塞能够使油从所述旋转轴承系统的所述通道流出。
36.根据权利要求35所述的旋转轴承系统，其中，能够使油从所述旋转轴承系统流出的所述至少一个放油塞能够磁性捕捉所述油中的金属颗粒。
37.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统还包括邻近所述第一轴承环设置的上密封盖，该上密封盖能够施加力来辅助设置所述上密封件。
38.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统还包括邻近所述第二轴承环的至少一个表面设置的气压控制阀盖，该气压控制阀盖覆盖所述气压控制阀的至少一部分。
39.根据权利要求38所述的旋转轴承系统，其中，所述气压控制阀盖和所述第二轴承环上的参照件之间的可测量的距离随着所述旋转轴承系统的磨损而改变。
40.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，其中，可测量的距离邻近所述第二轴承环的至少一个表面设置，并且能够随着所述旋转轴承系统的磨损而改变。
41.根据权利要求40所述的旋转轴承系统，其中，可测量的距离形成在与所述第一轴承环相连的第一参照件和形成在所述第二轴承环上的槽口之间。
42.根据权利要求40所述的旋转轴承系统，其中，可测量的距离形成在与所述第一轴承环相连的第一参照件和从所述第二轴承环突出的凸出部之间。
43.根据权利要求23所述的旋转轴承系统，该旋转轴承系统还包括组装指示件，该组装指示件能够沿着所述第一轴承环和所述第二轴承环的圆周识别位置。
44.一种监测旋转轴承系统的磨损的方法，该方法包括：
（a）组装旋转轴承系统，该旋转轴承系统包括：
（1）第一轴承环和第二轴承环，该第一轴承环和第二轴承环相互同心地设置，从而至少形成上滚道和下滚道，
（2）多个轴承滚子，该多个轴承滚子设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的每个滚道中，和
（3）指示系统，该指示系统具有第一参照件，该第一参照件与所述第一轴承环相连并相对于所述第二轴承环上的第二参照件设置，从而提供所述第一参照件和所述第二参照件之间的可测量的距离，其中所述可测量的距离随着所述旋转轴承系统的磨损而改变；以及
（b）监测所述第一参照件和所述第二参照件之间的所述可测量的距离的改变，从而监测所述旋转轴承系统的磨损。
45.根据权利要求44所述的监测旋转轴承系统的磨损的方法，其中，所述第二参照件包括形成在所述第二轴承环的外表面上的槽口。
46.根据权利要求44所述的监测旋转轴承系统的磨损的方法，其中，所述第二参照件包括从所述第二轴承环突出的凸出部。
47.根据权利要求44所述的监测旋转轴承系统的磨损的方法，其中，所述第二参照件包括形成在所述第二轴承环的表面上的参照标记。
48.根据权利要求44所述的监测旋转轴承系统的磨损的方法，其中，所述第一参照件包括气压控制阀盖，该气压控制阀盖邻近所述第二轴承环的至少一个表面设置。
49.根据权利要求44所述的监测旋转轴承系统的磨损的方法，监测所述可测量的距离的改变的步骤包括使用火花塞间隙规来测量所述第一参照件和所述第二参照件之间的所述可测量的距离。
50.一种具有监测旋转轴承系统的磨损的能力的指示系统，该指示系统包括：
（a）第一轴承环和第二轴承环，该第一轴承环和第二轴承环相互同心地设置，从而至少形成上滚道和下滚道，
（b）多个轴承滚子，该多个轴承滚子设置在所述第一轴承环和所述第二轴承环之间的每个滚道中，和
（c）第一参照件，该第一参照件与所述第一轴承环相连并且相对于所述第二轴承环上的第二参照件设置，从而提供所述第一参照件和所述第二参照件之间的可测量的距离，其中所述可测量的距离能够随着所述旋转轴承系统的磨损而改变。
51.根据权利要求50所述的指示系统，其中，所述第一参照件包括与所述第一轴承环连接的凸出部。
52.根据权利要求50所述的指示系统，其中，所述第一参照件包括与所述第一轴承环连接的密封盖。
53.根据权利要求50所述的指示系统，其中，所述第一参照件包括邻近所述第二轴承环的至少一个表面设置的气压控制阀盖。
54.根据权利要求50所述的指示系统，其中，所述第一参照件包括与所述第一轴承环连接的槽口。
55.根据权利要求50所述的指示系统，其中，所述第二参照件包括形成在所述第二轴承环的外表面上的槽口。
56.根据权利要求50所述的指示系统，其中，所述第二参照件包括从所述第二轴承环突出的凸出部。
57.根据权利要求50所述的指示系统，其中，所述第二参照件包括形成在所述第二轴承环的表面上的参照标记。
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