CN113677904B - 用于大型滚子轴承的密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于大型滚子轴承的密封件，其用于密封滚子轴承的两个相邻的环部段或环部分之间的接头(9)，其中，设置有至少两个相互间隔开的密封支腿(12、13)和连接密封支腿的连接部分(14)，该密封支腿用于密封地插入到凹槽，所述凹槽在接头的两侧形成在彼此邻接的环部段或环部分中，该连接部分跨越所述接头。

Description

用于大型滚子轴承的密封件
技术领域
本发明总体上涉及必须密封环部段之间的接头的滚子轴承。在此，本发明特别涉及具有两个可相互旋转的轴承环的大型空心滚子轴承，其中，至少一个轴承环包括在接头处彼此相邻的多个环部段或环部分，其中，设置有用于密封接头的密封件。在此，本发明还特别涉及密封件本身。
背景技术
对于用于特定用途的大型滚子轴承，在轴承环上有时作用有显著的弯曲力矩和倾斜力，这可能导致座圈(Laufringe)相对彼此的扭曲和角偏移，从而在座圈和滚动元件的区域中出现过早磨损。这种大型滚子轴承的直径可以达到几米，并例如可用于起重机，以便例如可旋转地安装和支撑船用起重机或港口起重机的支撑桅杆，其中，在此不仅必须吸收垂直力，而且还必须承受弯曲力矩或倾斜负载。当轴承的中部或中心必须被切除以便能够允许要支撑的部件(例如，上述的起重机支撑桅杆)穿过轴承，并例如以便能够将旋转驱动器安装在穿过的部件上时，在此进一步加剧了扭曲问题和倾斜问题。出于空间的原因，这种大型空心滚子轴承的轴承环特别在径向上不能任意大地制造，因此可实现的座圈的截面惯性矩受到限制。
例如，在文献EP 20 92 204 B1中示出了上述类型的大型滚子轴承，根据该文献，一个座圈的凸起环(Nasenring)应通过两个相对的轴向轴承和两个相对的径向轴承夹紧在另一座圈的凹槽中，其中，所述相对的轴向轴承和径向轴承应防止凸起环发生不期望的变形，并且应避免座圈在径向方向上分离。文献WO 2008/088 213A2示出了类似的大型滚子轴承及其在船用起重机的支撑桅杆处的安装情形。虽然所述文献主要涉及径向轴承由于座圈的扭曲而分离的问题，并希望通过从相对的侧面侧夹紧凸起环来避免径向轴承的这种提升，但在轴向轴承的区域中仍然发生的扭曲使得难以密封轴承。
由于它们的尺寸，这种大型滚子轴承通常以分段式结构制造，其中，内环和/或外环分别由多个环部段或环部分组成，从而在环部段或环部分之间产生接头。当环或环部分由圆弧形的环部段构成且每个环部段形成环形扇区并在圆周方向上依次排列时，在此可能产生轴向的接头，而当多个环部分可以说是上下层叠或以其他方式彼此紧邻放置时，例如当固定环与实际的轴承环拧紧在一起或以其他方式连接时，也可以存在径向的接头。根据轴承环的划分，水平的、垂直的和/或在圆周方向上延伸的接头也可以相互组合。
在此，所述接头形成潜在的泄漏点，湿气可通过该泄漏点渗入到轴承中并损坏滚道和滚动元件。特别是当滚子轴承在海洋环境中使用并暴露在盐水喷雾中时，由于暴露在喷水和溅水中，会发生滚道腐蚀和轴承失效。为了防止这种情况，必须尽可能密封相邻环部段之间的所述接头或间隙以防止水和湿气渗入。
在文献US 5,641,239 B中已知的是，通过U形连接夹将滚子轴承环的环部分相互连接并将它们保持在一起。在此，连接夹的U形突出支腿将自身楔入在环部分中的凹槽中。然而，这种楔入连接夹几乎不适用于必须控制环部段或环部分的扭曲并吸收在此产生的力的大型空心滚子轴承。连接夹必须由高强度材料制成，以便能够实际将环部分保持在一起，因此该连接夹缺乏必要的柔韧性和密封效果。如果接头区域中的环部段变形和相对运动，则必须将环部段保持在一起并施加保持力的连接夹被抬起，使得在夹体表面和凹槽表面之间形成湿气可进入的微间隙。在这方面，必须将环部分保持在一起并施加保持力的这种U形连接夹不能为环部段之间的接头提供足够的密封。
为了实现这种密封，已知的是使用可变形的或弹性的密封剂来连接接头，其中，这种密封剂例如可以基于硅树脂。接头可以在接合前涂上密封剂，使得随后在组装时将密封剂压入到间隙中。
由于轴承环上的巨大载荷，它们可能如上所述地变形和扭曲，这不仅会加载到滚动元件，还将加载到接头的所述密封件。为了在轴承环或轴承部段变形的情况下仍保持密封效果，必须将密封件设计为柔性的，以便即使在轴承发生更大变形的情况下也能保持功能。然而，由于老化和环境影响，迄今为止使用的密封剂失去其原有的弹性。密封件可能老化并开裂，因此即使是接头区域中的轴承环的更小变形也会导致其泄漏。
发明内容
由此出发，本发明的目的是提供一种改进的滚子轴承和一种改进的用于这种滚子轴承的密封件，它们避免了现有技术的缺点并以有利的方式进一步改进了现有技术。特别地，即使轴承环在工作载荷下变形，也应实现轴承环的接头的可靠密封。
因此提出了使用密封件，该密封件跨越接头并锚定在接头两侧的相应环部分中。密封件在要密封的接头的两侧位于相应环部分的保持凹槽中,使得即使接头由于变形而伸展,跨越接头的密封部分也保持位置并可以弹性地变形。根据本发明，密封件包括至少两个相互间隔开的由橡胶弹性的和/或柔性的密封材料制成的密封支腿，这些密封支腿密封地位于在接头的两侧形成在两个相邻环部段或环部分中的凹槽中，并且密封件还包括由橡胶弹性的和/或柔性的密封材料制成的连接密封部分，该连接密封部分跨越所述接头并连接两个密封支腿。即使在环部分变形和相对运动的情况下，橡胶弹性的和/或柔性的密封支腿在此也密封地紧靠在环部分中包括的凹槽的壁上，以防止湿气通过微间隙等渗入。由于连接部分的橡胶弹性的和/或柔性的设计，当环部分变形或相对运动时，连接部分能够相应地变形和弯曲，而不必施加削弱密封效果的保持力。
在此，可以通过压配合或夹紧将所述密封支腿保持在相应的凹槽中，其中，所述密封支腿可在弹性变形的情况下被压入或装配到所述凹槽中。密封件的连接部分通过装配在凹槽中的密封支腿牢固地保持位置并跨越由此密封的接头。如果不同环部段或环部分中的凹槽由于轴承环的变形而彼此相对运动，则装配到凹槽中的密封支腿之间的所述连接部分可以弹性变形，以补偿所述变形运动。
在此，密封地位于凹槽中的密封支腿之间的连接部分在尺寸上被确定为和/或被设计为，使得没有明显的阻力对抗于接头相邻的环部分的变形和/或相对运动。连接部分不施加任何试图将环部分保持在一起的保持力，而是仅用于密封接头，并且如果接头在相邻环部分的变形的情况下伸展，该连接部分仍密封接头。连接部分参与环部分的这种变形和相对运动，并在不施加可能削弱密封支腿在凹槽中的密封效果的反作用保持力的情况下补偿该变形和相对运动。
在这种情况下，除了所述接头处的其他密封措施之外，例如除了通过连接接头的能够以粘合剂的形式涂覆在接头之间的密封剂来密封接头之外，还可以提供所述密封件。然而，所述密封件也可以形成接头处的唯一密封措施。
有利地，密封件可以由弹性的塑性材料或橡胶材料构成，例如，EPDM(三元乙丙橡胶)或NBR(丁腈橡胶)。
在此，包括所述密封支腿和位于密封支腿之间的连接部分的密封件可以整体上由相同的材料构成。然而，替代地，也可以用不同的材料制造密封件的不同部分，例如通过多组分注塑成型(Mehrkomponenten-Spritzguss)。在此，例如可以使用不同硬度或弹性的不同塑料或橡胶材料，以便为不同的密封部分提供不同的拉伸和/或弹性特性。替代地或补充地，硬质材料部分也可以与软塑料部分连接，例如可以将硬质材料加强件浇注在塑料中以满足提高的强度要求。
在本发明的改进示例中，位于凹槽中的两个密封支腿之间的连接部分可以包括期望的拉伸部分，该拉伸部分与密封件的相邻部分相比具有增加的弹性和/或增加的柔性。轴承环或环部段的变形可以很好地被这种减小拉伸和/或弯曲刚性的期望拉伸部分吸收，而不会撕裂密封件或将密封支腿从凹槽中拉出。
例如，位于凹槽中的密封支腿之间的所述期望拉伸部分可以具有减小的壁厚，该壁厚与相邻的密封部分和/或与位于凹槽中的密封支腿相比有所减小。例如，减小的壁厚可以小于相邻密封部分和/或所述密封支腿的壁厚的80％或小于60％或小于40％。
替代地或补充地，所述期望的拉伸部分可以具有优选为珠状或波浪形轮廓的期望拉伸折叠部，该折叠部在未拉伸状态下可以形成通道状或壁状的隆起部，该隆起部可以说是保持额外材料可用并在位于凹槽中的两个密封支腿彼此分开时被拉平。
在本发明的改进示例中，也可以并排布置多个这种期望拉伸折叠部，使得位于凹槽中的两个密封支腿之间的连接部分以波纹板的形式或以波纹纸板的形式曲折状地来回拱起。
位于接头两侧的凹槽中的所述密封支腿可以有利地分别包括至少一个侧向突出的、腹板状的密封唇，当相应密封支腿装配到相关的凹槽中时，该密封唇变形并弹性地紧靠在凹槽壁上。
总体上，所述密封支腿可具有相对于凹槽略微更大的尺寸，其中，所述更大的尺寸可以至少考虑侧向突出的密封唇，但也可以仅由腹板主体提供(即，没有侧向突出的密封唇)。
有利地，密封支腿的高度小于连接部分的宽度的75％或小于50％。
密封件能够以挤压型材的形式整体上被设计为细长的型材体，该型材体可以在其纵向轴线上具有基本恒定的横截面。根据要密封的接头，密封型材体可以具有笔直的纵向轴线，但可选地其也可以具有弧形弯曲的纵向轴线。
在从横截面看时，应位于凹槽中的两个间隔开的密封支腿和它们之间的连接部分可以形成U形的横截面轮廓，其中，两个密封支腿彼此平行地对齐，但可选地，这两个密封支腿也可以彼此略微呈V形或屋顶形，或一般来说略微成锐角地设置。
附图说明
下面将根据优选示例性实施例和相关附图来更详细地说明本发明。
图1示出了大型空心滚子轴承的半剖视图，其轴承环由多个环部段以分段式结构组成，其中，环部段的接头分别由密封件密封，并且在图1中可以在径向接头的外圆周上看到两个密封件。
图2示出了图1的轴承外环的沿观察方向A的俯视图，其示出了两个环部段之间的在轴向方向上延伸的垂直接头和与该垂直接头关联的密封件。
图3示出了图1和2的其中一个密封件的剖视图，其示出了位于凹槽中的两个密封支腿和位于它们之间的密封件连接部分。
具体实施方式
如图1所示，滚子轴承1可以包括两个座圈2和3，其中一个座圈2形成内环且另一座圈3形成外环。所述内环2可以比外环3具有更小的内直径，并且/或者外环3可以比所述内环2具有更大的外直径。
一个座圈3(例如，外环)可以具有朝向另一座圈2(例如，朝向内环)开口的凹槽4，另一座圈2利用设置在其上的凸起环5接合在该凹槽中，以形成间隙或在所有侧面上具有间隔。
如图1所示，多个滚动元件列可以设置在两个座圈2和3之间，它们可以包括一个或多个轴向轴承列6和7以及一个或多个径向轴承列8。特别地，所述滚动元件轴承列可布置在凸起环5和凹槽4之间的区域中，以便将两个座圈2和3相互支撑，但可选地也可定位在不同于附图所示的位置处。
为了能够将凸起环5插入到所述凹槽4中，具有凹槽4的座圈3可由多个环部分组成或包括多个环。如图1所示，所述座圈3可以在例如凹槽4的区域中具有两个分型面(Trennebenen)，它们可以以垂直于轴承的旋转方向的方式延伸。例如，上环3O和下环3U可以位于中间环3Z的相对侧并且例如通过螺栓相互连接。在所述上环、中间环和下环之间分别存在接头9，所述环在所述接头处彼此邻接。
作为在垂直于旋转轴线的平面中延伸的所述接头的替代或补充，所述轴承环3还可包括可位于包含轴承旋转轴线的平面中的其他接头(参见图2)。当所述上环、中间环和下环中的一者或多者分别由多个环部段10构成时，可产生这种在圆周方向上前后放置的垂直接头9(参见图2)。
另一轴承环2也可以由多个环部分或环部段组成，例如固定环2U和支撑环2O，其中，也可在所述另一座圈2上的接头处设置相应的密封件(即使未在图1中示出)。
如图3所示，用于密封所述接头9的密封件11能够以挤压型材(Strangpressprofils)的方式形成细长的型材体该型材体可沿其纵向延伸具有基本恒定的横截面。特别地，所述密封件11可具有近似U形的横截面，该横截面由相互间隔开的两个密封支腿12和13以及连接密封支腿12、13的连接部分14形成。
所述密封支腿12和13可用均质材料集成地作为一体成形在连接部分14上，其中，所述密封支腿12和13能够从连接部分14以腹板(Steg)的形式基本垂直地突出。
侧向突出的、腹板形的密封唇15可以安装到所述密封支腿12和13，特别是用均质材料集成地作为一体成形在密封支腿上(参见图3)。
所述密封支腿12和13旨在装配到密封凹槽中，特别是压入到密封凹槽中，这些密封凹槽在相应接头9的两侧被包含到不同环部分或环部段中。在此，所述密封凹槽沿相应的接头9延伸并朝向座圈的相应外侧开口，使得密封件11可以放置在相应的外侧上，并且密封件11的连接部分14延伸越过接头9。在此，相应座圈的所述外侧不一定是指其外周侧，因为相应接头9也可以根据其走向及其设计而密封在相应座圈的内周侧上和/或在轴向端面上。密封件在外侧的布置是指密封件11未布置在间隙中，即，未在接头的区域中布置在彼此相邻的部段区域中，但也可能是这种情况。
如图3所示，密封件11有利地在连接部分14的区域中具有期望的拉伸部分17，与相邻的密封部分相比和/或与密封支腿12和13相比，该拉伸部分具有增大的弹性和/或更大的柔韧性和/或更大的拉伸性和/或更小的拉伸阻力。
如图3所示，所述期望的拉伸点或期望的拉伸部分17可以具有减小的壁厚，该壁厚与相邻的密封部分相比有所减小。
替代地或补充地，所述期望的拉伸部分17可以包括拉伸折叠部18，该拉伸折叠部具有通道形轮廓和/或以波纹纸板状的方式拱起，并且在密封支腿12和13被拉开时伸展或变平并补偿密封支腿的所述拉开。在此，也可以并排布置多个拉伸折叠部18。

Claims (15)

1.一种用于大型滚子轴承的密封件，所述密封件用于密封所述滚子轴承的两个相邻的环部段或环部分之间的接头(9)，
其特征在于至少两个相互间隔开的由橡胶弹性的和/或柔性的密封材料构成的密封支腿(12、13)和连接所述密封支腿(12、13)的连接部分(14)，所述密封支腿用于密封地插入到密封凹槽中，所述密封凹槽形成在所述接头(9)的两侧并位于彼此相邻的所述环部段或所述环部分中，所述连接部分由橡胶弹性的和/或柔性的密封材料构成并跨越所述接头(9)，
其中，在所述连接部分(14)的区域中设置有期望的拉伸部分(17)，与相邻的密封部分相比和/或与所述密封支腿(12、13)相比，所述期望的拉伸部分具有更大的弹性和/或更小的拉伸刚性。
2.根据权利要求1所述的密封件，其中，两个相互间隔开的所述密封支腿(12、13)和介于所述密封支腿之间的所述连接部分(14)共同形成具有大致U形横截面的细长型材体。
3.根据权利要求1或2所述的密封件，其中，所述密封支腿(12、13)和所述连接部分(14)利用均质材料集成地形成为一体，且/或由相同的弹性密封材料组成。
4.根据权利要求1或2所述的密封件，其中，所述连接部分(14)被构造为允许并补偿两个相邻的所述环部段相对彼此的变形和相对运动，使得即使在所述环部段变宽和/或相对运动的情况下，所述接头(9)也保持密封。
5.根据权利要求1或2所述的密封件，其中，所述期望的拉伸部分(17)具有拉伸折叠部(18)，所述拉伸折叠部能够通过将两个所述密封支腿(12、13)拉开而被拉平。
6.根据权利要求1或2所述的密封件，其中，与相邻的密封部分的壁厚相比和/或与所述密封支腿(12、13)的壁厚相比，所述期望的拉伸部分(17)具有减小的壁厚。
7.根据权利要求1或2所述的密封件，其中，所述密封支腿(12、13)具有侧向突出的密封唇(15)，所述密封唇旨在当所述密封支腿(12、13)插入到所述密封凹槽中时紧靠在所述密封支腿(12、13)和与所述密封支腿相邻的凹槽壁上。
8.根据权利要求1或2所述的密封件，其中，所述密封支腿(12、13)的高度小于所述连接部分(14)的宽度的75％或小于50％。
9.根据权利要求3所述的密封件，其中，所述密封支腿(12、13)和所述连接部分(14)由塑性材料和/或橡胶材料组成。
10.根据权利要求5所述的密封件，其中，所述拉伸折叠部为通道形轮廓或珠形轮廓。
11.一种滚子轴承，其具有两个能够相对彼此旋转的座圈(2、3)，其中，所述座圈(2、3)中的至少一者包括多个环部段(10)或环部分(3O、3U、3Z；2O、2U)，所述环部段或所述环部分在接头(9)处彼此相邻，其中，设置有用于密封所述接头(9)的密封件(11)，
其特征在于，在所述接头(9)的两侧分别设置有至少一个朝向外侧开口的密封凹槽，并且所述密封件(11)是根据权利要求1至10中任一项构造的，其中，所述密封件(11)的至少两个所述密封支腿(12、13)密封地位于所述密封凹槽中，并且所述密封件(11)的所述连接部分(14)跨越所述接头(9)。
12.根据权利要求11所述的滚子轴承，其中，所述接头(9)在包含所述滚子轴承的旋转轴线的平面中延伸，并且所述密封件(11)位于所述座圈(2、3)中的一者的圆周表面上。
13.根据权利要求11或12所述的滚子轴承，其中，所述接头(9)在垂直于所述滚子轴承的旋转轴线的平面中延伸，并且所述密封件(11)位于所述座圈(2、3)中的一者的圆周表面上。
14.根据权利要求11或12所述的滚子轴承，其中，所述密封支腿(12、13)具有可弹性变形的压配合和/或夹紧部，所述压配合和/或夹紧部在变形时能够插入到所述密封凹槽中，并且夹紧地保持在所述密封凹槽中。
15.根据权利要求11或12所述的滚子轴承，其中，所述滚子轴承为空心的大型滚子轴承形式的滚子轴承。
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