CN109690100A - 滚动轴承和用于密封滚动轴承的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚动轴承，滚动轴承具有第一环形元件和第二环形元件，其中固定在第一环形元件上的密封件设置用于密封位于第一环形元件和第二环形元件之间的内腔，其特征在于，如此形成滚动轴承，使得能够在滚动轴承的运行期间使用压缩气体加载内腔，从而使密封件的至少一部分密封地压紧第二环形元件。

Description

滚动轴承和用于密封滚动轴承的方法

技术领域

本发明涉及一种滚动轴承和一种用于密封滚动轴承的方法。

背景技术

滚动轴承是众所周知的。举例而言，滚动轴承如文献DE102010026649A1所公开地在风力涡轮机中用于转子支撑。通常，滚动轴承包含第一环形元件和第二环形元件，其中第一环形元件相对于第二环形元件围绕旋转轴可旋转地支撑。为了尽可能低摩擦的支撑使用滚动体，滚动体布置在第一环形元件和第二环形元件之间。在此，通过润滑剂协助滚动体的低摩擦的滚动。为了避免润滑剂从滚动轴承中溢出，现有技术提出了密封件，例如径向轴密封件。

即使在刚完成制造的具有组装的径向轴密封件的滚动轴承确保了足够的密封性的情况下，仍可能在例如在风力涡轮机中的滚动轴承的运行期间产生不可忽略的润滑剂流失，其阻碍滚动轴承的持久无摩擦的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚动轴承，其中相对于现有技术中的滚动轴承减少了润滑剂流失。

本发明通过一种具有第一环形元件和第二环形元件的滚动轴承实现该目的，其中固定在第一环形元件上的密封件设置用于密封位于第一环形元件和第二环形元件之间的内腔，其中如此形成滚动轴承，使得能够在滚动轴承的运行期间使用压缩气体加载内腔，从而使密封件的至少一部分密封地压紧第二环形元件。

相对于现有技术中已知的滚动轴承，根据本发明的有针对性导入到内腔中的压缩气体确保能够在必要时保证运行中的密封效果。这点尤其在某方面而言是有利的，即能够补偿在第一环形元件和第二环形元件之间的、由过载引起的变形和由此产生的密封解除，借此能够最终避免不期望的润滑剂流失。举例而言，当高的运行负荷作用在第一和第二环形元件上使得环形元件之间的缝隙大到不再能够通过密封件跨接该缝隙时，这点就变得必要了。借助于压缩气体，即使当作用在第二环形元件上的负载在运行中造成其相对于第一环形元件的相对位移时，也能够将密封件或者密封件的一部分转送到密封位置中，密封件的至少一部分在密封位置中密封地贴靠在第二环形元件上。此外，能够通过压缩气体的有针对性的使用补偿由于老化而降低的密封件的密封力。

举例而言，滚动轴承涉及一种外直径大于1m的大型滚动轴承。此外，设置第一环形元件相对于第二环形元件围绕旋转轴可旋转地支撑，其中通过在内腔内部中的滚动体协助支撑。为了使滚动更容易，至少局部地使用润滑剂填充内腔。此外，设置密封件实施为环形的。密封件的具体实例为轴密封件或者径向轴密封件。此外，能够设置第一环形元件或第二环形元件实施为多件式的。举例而言，第一环形元件是外圈并且第二环形元件是内圈。此外，能够设置密封件是通过力配合连接、形状配合连接或者材料配合连接固定在第一环形元件上的。优选地，密封件布置在内腔的前室中。为了限制内腔中的压力，特别提出了一种压缩气体阀，压缩气体阀适用于将过剩的介质从轴承内腔中导出并且借此限定由压缩气体产生的压力。

本发明的有利实施方案和改进能够从从属权利要求以及参考附图的描述中获得。

根据本发明的另一个实施方案，设置滚动轴承具有至少一个用于导入压缩气体、尤其用于将压缩气体导入到滚动轴承的内腔中的连接元件。原则上，连接元件理解为滚轴轴承的、尤其是第一环形元件或者第二环形元件的装置和/或形状，借助其或者通过其能够将压缩气体从外部导入到内腔中。举例而言，连接元件是凹槽、通孔、软管或者管道。

根据本发明的另一个实施方案，设置如此实施滚动轴承，使得密封件在第一状态中通过密封件的弹簧元件的复位力贴靠在第二环形元件上并且在第二状态中通过压缩气体贴靠在第二环形元件上。借此，当弹簧元件的复位力在第一状态中不足以确保密封地压靠时，滚动轴承尤其能够根据需求地转送到第二状态中。举例而言，弹簧元件是线圈，线圈的复位力是径向向内定向的。

根据本发明的另一个实施方案，设置密封件具有密封唇，如此布置密封唇，使得密封唇能够通过在内腔中的压缩气体挤压第二环形元件。举例而言，密封唇是轴密封件的一部分，密封唇从密封件的其余部分倾斜地突起并且尤其在静止位置中指向第二环形元件。在此，能够考虑在密封唇中集成线圈或者软管弹簧。通过密封件的例如密封唇形式的突起且朝向第二环形元件指向的部分，由密封件提供背切或者空心区域，负责密封压紧的压缩气体能够被导入到其中。通过将压缩气体导入到空心区域中使得密封唇从静止位置偏转或者转送到密封位置中。

根据本发明的另一个实施方案，设置第二环形元件相对于第一环形元件可旋转地支撑并且设置压力制造装置，压缩气体能够借助于压力制造装置导入到滚动轴承中，其中压力制造装置与在第一环形元件中和/或在第二环形元件中的一个或多个连接元件建立流体连接。优选地，连接元件是凹槽。在此，设置在滚动轴承的外部制备压缩气体并且随后输送给凹槽。举例而言，凹槽是在第一环形元件的侧壁上的通孔。还能够考虑凹槽是在第一环形元件上彼此等距离地环绕分布的。优选地，压力制造装置是压缩机，借助于压缩机将压缩气体通过流体连接制备并输送给凹槽。

根据本发明的另一个实施方案，设置滚动轴承具有用于控制压缩气体的控制装置。借助于控制装置能够以有利的方式在内腔中保持所需的预设压力。在此，能够设置控制装置具有传感单元、尤其是压力传感器，其获取内腔中的实时压力。举例而言，控制装置还包含泵元件、压缩机或者由压缩机供给的蓄压器，借助于蓄压器将压缩气体穿过凹槽导入到内腔中，从而确保内腔中的压力尽可能恒定。

根据本发明的另一个实施方案，设置滚动轴承具有与内腔处于作用连接的压缩气体阀。借助于压缩空气阀能够以有利的方式避免内腔中的不期望的超压，具体方式为，压缩气体阀在内腔中存在的超压低于预定的临界压力值时保持关闭并且一旦内腔中的超压超过临界压力值则给内腔排气。此外，压缩气体阀在排气引起的压力下降后关闭并且设定期望的超压的额定值。在使用压缩气体阀时，能够考虑将压缩气体阀装入一个或者多个凹槽中用以控制超压。优选地，压缩气体阀在面向它的一侧上具有开口，气体能够通过该开口在压缩气体阀的打开状态中排出。

根据本发明的另一个实施方案，设置如此形成压缩气体阀，使得在压缩气体阀的打开状态中，除了排出的气体还从内腔中溢出润滑剂。在有利的实施方案中，设置通过漏斗将润滑剂收集在储油器中并且例如通过循环运动送回滚动轴承用于回收。

根据本发明的另一个实施方案，设置在运行时，在内腔的内部存在大于0.2bar、优选大于0.3bar并且尤其优选大于0.4bar的超压。举例而言，在应用控制装置的情况下调整压力的额定值在0.2到0.6bar之间。

本发明的另一个主体是具有根据本发明的滚动轴承的风力涡轮机。例如涉及到用于支撑转子的滚动轴承或者用于单个转子叶片的叶片支撑的转盘轴承。

本发明的另一个主体是一种用于密封根据本发明的滚动轴承或者密封在根据本发明的风力涡轮机中的滚动轴承的方法，其中在滚动轴承的运行期间至少暂时地使用压缩气体加载内腔，借此使得密封件的至少一部分在滚动轴承运行时密封地压紧第二环形元件。借此能够封闭位于在密封件和第二环形元件之间的缝隙以保持密封，其中缝隙是由滚动轴承运行时所产生的负荷或者负载引起的。

根据本发明的另一个实施方案，设置在滚动轴承的运行中以预定的时间间隔中断压缩气体的施加。尤其设置在滚动轴承的运行中、尤其仅在高运行负荷时施加压缩气体，并且尤其在低转数或者低运行负荷时使用固定的时间间隔中断压缩气体。借此确保密封唇足够润滑。此外能够避免由于增高且持久的接触压力造成的密封唇的过度磨损。在这种情况下，设置压缩气体、润滑剂、或者压缩气体和润滑剂的混合物在预定的时间间隔后排出内腔。此外，设置压缩气体在预定的中断时间后再次导入到内腔中并且由此在内腔中重新产生所需的额定压力。

根据本发明的另一个实施方案，设置根据描述滚动轴承的运行状态的特征值中断压缩气体的施加。特征值例如是功率特征值、润滑剂流失特征值或者转数特征值。尤其设置仅在由于磨损和/或老化发生密封的密封效果降低时，例如在通过传感器单元、尤其相机或类似物监测到润滑剂流失增加时，使用前述方法在压缩气体下运行轴承。

发明的其他细节、特征和优势从附图以及从参照附图的优选实施方案的下文描述中获得。其中附图仅示出了本发明的示例性的实施方案，其不限制本发明的构思。

附图说明

图1示出了不同状态中的滚动轴承的细节图。

图2示出了根据本发明的示例性实施方案的滚动轴承的细节图。

图3示出了根据本发明的用于滚动轴承的压缩气体阀。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的部件总是设置有相同的附图标记并且因此通常仅分别标识或提及一次。

在图1中描绘了在不同状态中的滚动轴承1的细节图。举例而言，在此涉及一种用于风力涡轮机的滚动轴承1，其中滚动轴承例如设置用于转子支撑。滚动轴承1的组件是第一环形元件11和第二环形元件12，其中第一环形元件11和第二环形元件12彼此围绕旋转轴可旋转地支撑。举例而言，第一环形元件11是外圈或者外圈的一部分并且第二环形元件12是内圈，或者反过来。为了支撑，滚动轴承1包含布置在位于第一环形元件11和第二环形元件12之间的内腔5的内部中的滚动体，例如滚柱、滚珠或者圆锥滚子。滚动体如此布置在内腔5的内部中，使得滚动体分别与第一环形元件11上的滚道和第二环形元件12上的滚道接触。此外，除滚动体外，还能够在内腔5中设置保持架，其中在保持架的凹槽中分别放置一个滚动体。此外，为了使滚动体在滚道上尽可能低摩擦地滚动而设置润滑剂，润滑剂至少局部地填充位于第一环形元件11和第二环形元件12之间的内腔5。为了防止润滑剂在运行时溢出还设置有密封件20，例如轴密封件或者具体来说环形轴密封件。在附图1的左示图中描绘了在刚完成制造的状态中的滚动轴承1的细节图，其中能够使用密封件20确保内腔5的密封。为此，密封件20以一侧或者一个末端固定在第一环形元件11上并且定向为以密封件20的另一侧或者另一末端与第二环形元件12建立密封地连接。通过线圈18形式的弹簧元件支持这种定向，线圈集成在密封件20中。图2中描绘的实施方案包含作为密封件20的环形轴密封件，环形轴密封件在密封件20的另一末端或者另一侧上具有密封唇21，密封唇又贴靠在第二环形元件12上并且在密封唇中集成线圈18。附图2的中间示图示出了在使用状态中的滚动轴承1，例如在应用于风力涡轮机中的状态中。通过在此产生的负载使第一环形元件11相对于第二环形元件12移动，从而第一环形元件11与第二环形元件12之间的距离变大。其后果在于，密封件20不再能够跨接第一环形元件11与第二环形元件12之间的距离并且因此解除密封。如图1中右示图所示，所描绘的环形轴密封件不能够通过弹簧环的复位力封闭形成在密封唇21和第二环形元件12之间的缝隙。因此，在密封元件的这种静止位置中，在密封件20和第二环形元件12之间形成缝隙。

图2中描绘了根据本发明的示例性实施方案的滚动轴承1的细节图。在此，在第一环形元件11和第二环形元件12之间的内腔5中施加压缩气体。对此，由压缩气体产生的压力和密封件20实施且设置成使得密封件20以其另一端或另一侧挤压第二环形元件12。在所示的实施方案中，内腔5中的压缩气体确保密封唇21从运行中未装载压缩气体的静止位置运送到密封位置中。举例而言，使用压缩气体调整的压力在0.2和0.6bar之间。为了实现在内腔5中的压力，在第一环形元件11中设置例如凹槽15形式、尤其钻孔形式或通孔形式的连接元件，其中第一环形元件11在滚动轴承1的运行时设置为固定的。此外，设置控制装置(这里未示出)，借助于控制装置能够调控或者已经控制了压缩气体导入到内腔5中。为了保持或产生所需的压力，压缩气体、例如空气通过连接元件导入到内腔5中。为此，压缩气体在外部、也就是说滚动轴承1的外部制备并且然后通过连接元件输送给内腔。在此，能够考虑使用压缩机制造压缩气体并且导入到内腔中。在有利的实施方案中，使用干燥的压缩空气作为压缩气体。

为了避免内腔5中的压力过高，在有利的实施方案中设置压缩气体阀30，其中压缩气体阀30与内腔5连接。举例而言，压缩气体阀30具有套筒形的基体33、输入区域31和输出区域32以及阻挡元件35，只要内腔5中的压力不超过临界值，阻挡元件例如借助于弹簧或由于重力保持在阻挡位置中。在阻挡位置中，图3中实施为球体的阻挡元件35除了封闭输入区域31还封闭压缩气体口34，压缩气体口装在套筒形的基体33的侧面上。一旦在内腔5中超出临界超压，阻挡元件35将从阻挡位置转送到打开位置中，阻挡元件35在打开位置时不再阻挡压缩气体口34并且能够通过压缩气体口34降低在内腔5中的超压。为了避免阻挡元件35从套筒形的基体33中掉出，压缩气体阀30在其输出区域32中具有镫形元件36，镫形元件在输出区域32处横向延伸经过开口。对于图2所示的实施方案，能够设置压缩气体阀30装入凹槽的其中一个中，压缩气体通过凹槽导入或注入到内腔5中。图3中示出了这种压缩气体阀30的实例。在此，如此实施压缩气体阀30，使得压缩气体阀保持关闭直至内腔5中产生临界压力并且在压力超出临界压力时排气。在此，这样实施或者在滚动轴承1中布置压缩气体阀30，使得在压缩气体阀30的打开状态中除压缩气体外还从内腔5中溢出润滑剂。在有利的实施方案中，润滑剂尤其通过漏斗收集并且例如重新输送给内腔5用于回收。在排气产生的压力下降后，压缩气体阀30自动关闭并且再次密封内腔5，其中再次产生运行中的超压。

为了确保密封唇21的足够润滑并且避免由于增加的接触压力引起的密封唇21的过度磨损，在另一个有利的实施方案中设置以预定的时间间隔中断压缩气体的输送，从而能够从内腔5中排出压缩气体和/或润滑剂。随后，在预定的中断时间后再次导入压缩气体并且重新产生所需的超压。

附图标记说明

1 滚动轴承

5 内腔

11 第一环形元件

12 第二环形元件

15 凹槽

18 线圈

20 密封件

21 密封唇

30 压缩气体阀

31 输入区域

32 输出区域

33 基体

34 压缩气体口

35 阻挡元件

36 镫形元件

Claims (13)

1.一种滚动轴承(1)，所述滚动轴承具有第一环形元件(11)和第二环形元件(12)，其中固定在所述第一环形元件(11)上的密封件(20)设置用于密封位于所述第一环形元件(11)和所述第二环形元件(12)之间的内腔(5)，其特征在于，如此形成所述滚动轴承(1)，使得能够在所述滚动轴承(1)的运行期间使用压缩气体加载所述内腔(5)，从而使所述密封件(20)的至少一部分密封地压紧所述第二环形元件(12)。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承(1)，其中所述滚动轴承(1)具有至少一个用于导入压缩气体的连接元件。

3.根据上述权利要求中任一项所述的滚动轴承(1)，其中如此实施所述滚动轴承(1)，使得所述密封件(20)在第一状态中通过所述密封件(20)的弹簧元件的复位力贴靠在所述第二环形元件(12)上并且在第二状态中通过所述压缩气体贴靠在所述第二环形元件(12)上。

4.根据上述权利要求中任一项所述的滚动轴承(1)，其中所述密封件(20)具有密封唇(21)，如此布置所述密封唇，使得所述密封唇能够通过在所述内腔(5)中的所述压缩气体挤压所述第二环形元件(12)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的滚动轴承(1)，其中所述第二环形元件(12)相对于所述第一环形元件(11)可旋转地支撑并且设置压力制造装置，所述压缩气体能够借助于所述压力制造装置导入到所述滚动轴承(1)中，其中所述压力制造装置与在所述第一环形元件(11)中和/或在所述第二环形元件(12)中的一个或多个连接元件建立流体连接。

6.根据上述权利要求中任一项所述的滚动轴承(1)，其中所述滚动轴承(1)具有用于控制在所述内腔(5)中的所述压缩气体的控制装置。

7.根据上述权利要求中任一项所述的滚动轴承(1)，其中所述滚动轴承(1)具有与所述内腔(5)处于作用连接的压缩气体阀(30)。

8.根据上述权利要求中任一项所述的滚动轴承(1)，其中如此形成所述压缩气体阀(30)，使得在所述压缩气体阀(30)的打开状态中，除了排出的气体还从所述内腔(5)中溢出润滑剂。

9.根据上述权利要求中任一项所述的滚动轴承(1)，其中，在运行时，在所述内腔(5)的内部存在大于0.2bar、优选大于0.3bar并且尤其优选大于0.4bar的超压。

10.风力涡轮机，所述风力涡轮机具有根据上述权利要求中任一项所述的滚动轴承(1)。

11.用于密封根据权利要求1至9中任一项所述的滚动轴承(1)或者密封在根据权利要求10所述的风力涡轮机中的滚动轴承(1)的方法，其中在所述滚动轴承(1)的运行期间至少暂时地使用压缩气体加载所述内腔(5)，借此使得所述密封件(20)的至少一部分在所述滚动轴承(1)运行时密封地压紧所述第二环形元件(12)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述滚动轴承(1)的运行中以预定的时间间隔中断所述压缩气体的施加。

13.根据权利要求12所述的方法，其中根据描述所述滚动轴承的运行状态的特征值中断所述压缩气体的施加。