DE102006045487A1

DE102006045487A1 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE102006045487A1
Application number: DE102006045487A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Aust
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-04-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1) zur Lagerung eines sich drehenden Maschinenteils (2) in einem Gehäuse (3), wobei die Lageranordnung (1) mindestens ein Lager (4) aufweist, das das Maschinenteil (2) im Gehäuse (3) lagert, wobei das Lager (4) gegenüber der Umgebung (U) durch eine Dichtung (5) abgedichtet ist, wobei die Dichtung (5) zumindest einen Labyrinthdichtungsabschnitt (6) aufweist und wobei der Labyrinthdichtungsabschnitt (6) bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Lageranordnung (1) einen Luftspalt zur berührungslosen Abdichtung aufweist. Um insbesondere bei Schienenfahrzeug-Radsatzlagerungen eine problemlose Lagerhaltung mit Konservierung zu ermöglichen, sieht die Erfindung vor, dass im Bereich des Labyrinthdichtungsabschnitts (6) Mittel (7) angeordnet sind, mit denen ein Volumen Abdichtmaterial in zumindest einen Teil des Labyrinthdichtungsabschnitts (6) eingebracht werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung eines sich drehenden Maschinenteils in einem Gehäuse, wobei die Lageranordnung mindestens ein Lager aufweist, das das Maschinenteil im Gehäuse lagert, wobei das Lager gegenüber der Umgebung durch eine Dichtung abgedichtet ist, wobei die Dichtung zumindest einen Labyrinthdichtungsabschnitt aufweist und wobei der Labyrinthdichtungsabschnitt bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Lageranordnung einen Luftspalt zur berührungslosen Abdichtung aufweist.
Insbesondere bei Lageranordnungen für schnell drehende Teile, wie sie vor allem bei Hochgeschwindigkeitszügen zum Einsatz kommen, ist es mitunter erforderlich, die Abdichtung des Lagers auf berührungslosem Wege herzustellen, um bei hohen Drehzahlen keine übermäßige Reibung zu haben. Daher sind insbesondere für Radsatzlagerungen für Eisenbahnen Lageranordnungen bekannt, wie sie in 1 illustriert sind.
Die dort dargestellte Lageranordnung 1 für den Radsatz eines Schienenfahrzeugs lagert eine Welle 2 relativ zu einem Gehäuse 3. Die Lagerung erfolgt mit einem Wälzlager 4, das hier als mehrreihiges Zylinderrollenlager ausgeführt ist. Die Abdichtung des Lagers 4 erfolgt mit einer Dichtung 5, die berührungsfrei arbeitet. Dafür ist im Inneren der Lageranordnung eine Labyrinthdichtung 11 vorgesehen, die durch eine Hülse 16 gebildet wird, die am Lageraußenring 13 befestigt ist und mit kleinem Spalt nahe des Lagerinnenrings 14 endet. Ferner ist zur Abdichtung gegen die Umgebung U ein Labyrinthdichtungsabschnitt 6 vorgesehen, der in axiale Richtung verläuft und ebenfalls einen kleinen Ringspalt zwischen einem in das Gehäuse 3 eingebauten Bauteil 8 und einem Stützring 15 lässt, der fest zwischen dem Lagerinnenring 14 und einer Schulter der Welle 2 angeordnet ist.
Ähnliche Lösungen, bei denen eine Labyrinthdichtung bei Eisenbahnlagern zum Einsatz kommt, sind aus der DE 970 726 C und aus der DE 520 866 C bekannt.
Mit diesen Ausgestaltungen kann eine reibungsarme Lagerung erzielt werden, da die Dichtung keine Reibung verursacht.
Ähnliche Lösungen finden sich gleichermaßen im Stand der Technik. Aus der US 3,672,735 ist ein Eisenbahnradsatzlager bekannt, bei dem eine Abdichtung mittels eines Radialwellendichtrings erfolgt, dessen Dichtlippe an einem Stützring anliegt. Ähnliche Ausgestaltungen zeigen auch die EP 0 301 731 B1 , die US 4,770,424 , die DE 38 86 850 T2 und die US 2,830,832 . All diesen Lösungen ist es gemein, dass zur Abdichtung der Lagerung eine reibende Dichtung eingesetzt wird. Eine solche Ausgestaltung ist nicht oder nur schlecht brauchbar, wenn eine Lagerung bei hohen Drehzahlen erfolgen muss.
Aus der DE 94 00 995 U1 ist ein Dichtungssystem für ein Eisenbahnradsatzlager bekannt, bei dem ein Filzring eingesetzt wird, wobei beiderseits des Filzrings mit Fett gefüllte Kammern vorgesehen sind. Auch hier stellt sich das Problem der relativ hohen Reibung.
Da bei Eisenbahn-Radsatzlagerungen stets ein gewisser Vorrat an Lageranordnungen gehalten werden muss, ist es erforderlich, die Lageranordnungen samt Radsatz zu lagern, was häufig ungeschützt gegen die Umgebungsbedingungen erfolgt. Dabei wurde beobachtet, dass es zu Korrosionsproblemen im Lager kommt, wenn ausschließlich Labyrinthdichtungen verwendet werden. Dann nämlich kann Feuchtigkeit ins Lagerinnere gelangen, so dass Korrosion im Wälzkontakt auftreten kann. Sich in der ins Lager eindringenden Luft befindliche Feuchtigkeit kann kondensieren und sich im Bereich der Laufbahnen des Lagers sowie an den Wälzkörpern niederschlagen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art, also insbesondere eine Radsatzlagerung eines Schienenfahrzeugs, das mit einer Labyrinthdichtung abgedichtet ist, so fortzubilden, dass dem Korrosionsproblem im Lagerinneren begegnet werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Labyrinthdichtungsabschnitts der Dichtung Mittel angeordnet sind, mit denen ein Volumen Abdichtmaterial in zumindest einen Teil des Labyrinthdichtungsabschnitts eingebracht werden kann.
Der Grundgedanke der Erfindung stellt also darauf ab, dass bei Vorliegen einer Labyrinthdichtung der Labyrinthspalt – nur – während der Phase der Einlagerung der Lageranordnung durch Dichtmaterial verschlossen wird, so dass keine Feuchtigkeit ins Lager eindringen kann. Wird die Lageranordnung in Betrieb genommen, bricht der Labyrinthspalt auf, d. h. das Dichtungsmaterial wird im Bereich des Labyrinthspalts aufgerissen, so dass eine reibungsfreie, berührungslose Dichtung vorliegt.
Eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass die Mittel zum Einbringen von Abdichtmaterial einen im Gehäuse oder in einem mit dem Gehäuse verbundenen Bauteil angeordneten Schmiernippel umfassen. Die Mittel können weiterhin eine an den Labyrinthdichtungsabschnitt angrenzende Ringnut umfassen. Diese kann sich, vorzugsweise radial außen, um den Labyrinthspalt herum erstrecken und während der Konservierung mit Dichtmaterial gefüllt sein. Der Schmiernippel steht in diesem Falle bevorzugt direkt mit der Ringnut in Verbindung.
Der Labyrinthdichtungsabschnitt kann als sich axial erstreckender Ringspalt ausgebildet sein. Das Lager kann durch eine weitere Labyrinthdichtung abgedichtet werden, wobei vorzugsweise die Abdichtung des Lagers ansonsten frei von einer reibenden Dichtung ist.
Der Schmiernippel kann an einer Aufnahmefläche angeordnet sein, die unter einem spitzen Winkel zur Achse der Lageranordnung ausgerichtet ist. Damit kann erreicht werden, dass er leicht für den Auslass einer Fettspritze zugänglich ist, so dass in einfacher Weise bei Bedarf das Volumen Dichtmaterial eingebracht werden kann.
Vorzugsweise ist nur ein einziger Schmiernippel vorgesehen. Dieser kann in einer 12-Uhr-Stellung am Gehäuse angeordnet sein, d. h. dass der Schmiernippel in diesem Falle vertikal oberhalb der Achse der Lageranordnung angeordnet ist.
Das Lager ist zumeist als Wälzlager ausgebildet. Die Lagerung selber ist bevorzugt Bestandteil einer Schienenfahrzeug-Radsatzlagerung.
Als Abdichtmaterial kommt bevorzugt Schmierfett zum Einsatz. Dieses kann dann problemlos während des Betriebs in der Dichtung verbleiben und dient gegebenenfalls gleichzeitig der Schmierung des Lagers.
Die Berührungsfreiheit der Dichtung im Betrieb bleibt somit erhalten. Im Betrieb liegt weitgehend Wartungsfreiheit der Lageranordnung vor. Schließlich eignet sich die vorgeschlagene Ausgestaltung auch gut, um bestehende Lageranordnungen nachzurüsten.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 eine Eisenbahn-Radsatzlagerung gemäß dem Stand der Technik im Radialschnitt und
2 eine Ausführungsform der Erfindung in der Darstellung gemäß 1.
In 2 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Lageranordnung 1 zu sehen, die entsprechend derjenigen gemäß 1 aufgebaut ist, die oben bereits beschrieben wurde.
Wesentlich ist hier, dass Mittel 7 vorgesehen sind, mittels derer ein Abdichtmaterial – in Form von wälzlagertypischem Schmierfett – in den Bereich des Labyrinthdichtungsabschnitts 6 eingebracht werden kann. Im Gehäuse 3 ist ein mit dem Gehäuse verbundenes Bauteil 8 eingesetzt, das stirnseitig mit einer Ausfräsung 17 versehen ist. Die Ausfräsung 17 weist eine Aufnahmefläche 12 auf, die unter einem spitzen Winkel von ca. 20° zur Drehachse des Lagers 4 verläuft. In diese Aufnahmefläche 12 ist eine Gewindebohrung eingearbeitet, in die ein Schmiernippel 9 eingeschraubt ist. Der Schmiernippel 9 steht in fluidischer Verbindung mit einer Ringnut 10, die in das Bauteil 8 eingearbeitet ist und die sich über den gesamten Umfang eines Bereichs des Labyrinthdichtungsabschnitts 6 erstreckt. Wird über den Schmiernippel 9 Abdichtmaterial in Form von Schmierfett eingespritzt, füllt sich die in 2 im Radialschnitt zu erkennende Ringnut 10 vollständig mit Schmierfett. Dadurch wird der Labyrinthdichtungsabschnitt 6 im axialen Bereich der Ringnut 10 mit Schmierfett verschlossen.
Solange sich nach dem Füllen der Ringnut 10 und damit dem Abdichten des Labyrinthdichtungsabschnitts 6 der Lagerinnenring 14 nicht mehr relativ zum Lageraußenring 13 dreht, besteht eine vollständige Isolierung des Lagerinneren gegenüber der Umgebung U. Demgemäß besteht so lange auch ein vollständiger Schutz des Lagerinneren gegen Korrosion, da feuchte Umgebungsluft nicht über den Labyrinthdichtungsabschnitt 6 ins Lagerinnere gelangen kann.
Bei der Inbetriebnahme der Lageranordnung, d. h. wenn der Innenring 14 relativ zum Außenring 13 dreht, reißt das Abdichtmaterial im Bereich des Labyrinthdichtungsabschnitts 6 auf, so dass der Labyrinthspalt wieder vorliegt und damit eine reibungslose Dichtung sichergestellt ist.
Mit dem Erfindungsvorschlag kann also eine Versiegelung des Lagerinneren gegen die Umgebung U bewerkstelligt werden, ohne dass hierfür ein besonders hoher Aufwand getrieben werden muss.
Vorliegend sind die Mittel 7 zum Einbringen des Abdichtmaterials am stillstehenden Teil angeordnet. Dies ist zwar bevorzugt, jedoch nicht zwingend.
Die Einbringung des Abdichtmaterials erfolgt bevorzugt nach der Montage der Lageranordnung, so dass diese bereit für eine beliebig lange Vorhaltung in einem Warenlager vorbereitet ist.
Beim Betrieb ergibt sich durch den geringfügigen Dichtspalt im Bereich des Labyrinthdichtungsabschnitts kein wesentlicher Austritt der Abdichtmasse, d. h. des Schmierfetts.
Wird die Lageranordnung nach einer Benutzung wieder auf Lager gelegt, kann über den Schmiernippel 9 problemlos und schnell Abdichtmasse ergänzt werden, so dass die Ringnut 10 wieder mit Abdichtmaterial gefüllt ist.

1: Lageranordnung
2: Maschinenteil (Welle)
3: Gehäuse
4: Lager (Wälzlager)
5: Dichtung
6: Labyrinthdichtungsabschnitt
7: Mittel zum Einbringen von Abdichtmaterial
8: mit dem Gehäuse verbundenes Bauteil
9: Schmiernippel
10: Ringnut
11: Labyrinthdichtung
12: Aufnahmefläche
13: Lageraußenring
14: Lagerinnenring
15: Stützring
16: Hülse
17: Ausfräsung
U: Umgebung

Claims

Lageranordnung (1) zur Lagerung eines sich drehenden Maschinenteils (2) in einem Gehäuse (3), wobei die Lageranordnung (1) mindestens ein Lager (4) aufweist, das das Maschinenteil (2) im Gehäuse (3) lagert, wobei das Lager (4) gegenüber der Umgebung (U) durch eine Dichtung (5) abgedichtet ist, wobei die Dichtung (5) zumindest einen Labyrinthdichtungsabschnitt (6) aufweist und wobei der Labyrinthdichtungsabschnitt (6) bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Lageranordnung (1) einen Luftspalt zur berührungslosen Abdichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Labyrinthdichtungsabschnitts (6) Mittel (7) angeordnet sind, mit denen ein Volumen Abdichtmaterial in zumindest einen Teil des Labyrinthdichtungsabschnitts (6) eingebracht werden kann.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7) einen im Gehäuse (3) oder in einem mit dem Gehäuse (3) verbundenen Bauteil (8) angeordneten Schmiernippel (9) umfassen.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7) eine an den Labyrinthdichtungsabschnitt (6) angrenzende Ringnut (10) umfassen.
Lageranordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiernippel (9) mit der Ringnut (10) in fluidischer Verbindung steht.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Labyrinthdichtungsabschnitt (6) als sich axial erstreckender Ringspalt ausgebildet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (4) durch eine weitere Labyrinthdichtung (11) abgedichtet wird.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (5, 6, 11) des Lagers (4) frei von einem reibenden Dichtelement ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiernippel (9) an einer Aufnahmefläche (12) angeordnet ist, die unter einem spitzen Winkel zur Achse des Lagers (4) ausgerichtet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger Schmiernippel (9) vorgesehen ist.
Lageranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiernippel (9) vertikal oberhalb der Achse der Lageranordnung (1) angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (4) ein Wälzlager ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bestandteil einer Schienenfahrzeug-Radsatzlagerung ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtmaterial Schmierfett ist.