DE102009051355A1

DE102009051355A1 - Dichtungsbauteil einer Lageranordnung und Verfahren zum Montieren eines Bauteils

Info

Publication number: DE102009051355A1
Application number: DE102009051355A
Authority: DE
Inventors: Peter Horling; Henning Kern
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-05
Also published as: WO2011051364A1; EP2494221A1; WO2011051364A9

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dichtungsbauteil einer Lageranordnung, das eine kreisförmige Außenkontur (12) mit mehreren in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden, radial nach außen überstehenden und elastisch deformierbaren Vorsprüngen (13) oder eine kreisförmige Innenkontur (14) mit mehreren in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden, radial nach innen überstehenden und elastisch deformierbaren Vorsprüngen (15) aufweist. Die Vorsprünge (13, 15) erstrecken sich jeweils bis zum gleichen Radius und definieren dadurch einen Mittelpunkt des Dichtungsbauteils.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtungsbauteil einer Lageranordnung und ein Verfahren zum Montieren eines Bauteils. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Labyrinthdichtung mit einem Dichtungsbauteil und eine Lageranordnung mit einer Labyrinthdichtung.
Bei der Montage von Dichtungsbauteilen und auch einer Reihe anderer Bauteile in einer Bohrung oder auf einer Welle ist es in vielen Fällen wichtig, dass auf eine genaue Zentrierung geachtet wird. Bei schleifenden Dichtungen kann eine Dezentrierung einen erhöhten Verschleiß der Dichtlippen oder sogar eine reduzierte Dichtwirkung zur Folge haben. Bei nicht schleifenden Dichtungen, beispielsweise bei Labyrinthdichtungen, führt eine Dezentrierung zu einer ungleichmäßigen Spaltbreite, die wiederum Auswirkungen auf das Dichtverhalten haben kann.
Die Forderung nach einer genauen Zentrierung lässt sich zwar prinzipiell sehr einfach dadurch erfüllen, dass die für die Aufnahme des Bauteils vorgesehenen Sitzflächen im Gehäuse bzw. auf der Welle und die korrespondierenden Flächen des Bauteils mit hoher Präzision gefertigt werden. Mit der geforderten Fertigungspräzision steigen aber in der Regel die Kosten. Insbesondere bei sehr großen Bauteilen kann es zudem in der Praxis schwierig sein, die geforderte Präzision tatsächlich zu erreichen.
Ebenso ist es auch möglich, weniger genau gefertigte Bauteile bei der Montage individuell zu justieren und in der dabei ermittelten Position dauerhaft zu fixieren. Eine individuelle Justage kann aber sehr aufwendig sein und lässt sich relativ schwer automatisieren. Zudem besteht das Risiko, dass es im Laufe der Zeit wieder zu einer Dejustage kommt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit geringem Herstellungs- und Montageaufwand eine präzise Zentrierung eines Bauteils, insbesondere eines Dichtungsbauteils einer Lageranordnung, in einer Bohrung oder auf einer Welle zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch die nebengeordneten Ansprüche gelöst.
Das erfindungsgemäße Dichtungsbauteil einer Lageranordnung weist eine kreisförmige Außenkontur mit mehreren in Umfangsrichtung aufeinander folgenden, radial nach außen überstehenden und elastisch deformierbaren Vorsprüngen oder eine kreisförmige Innenkontur mit mehreren in Umfangsrichtung aufeinander folgenden, radial nach innen überstehenden und elastisch deformierbaren Vorsprüngen auf. Die Vorsprünge erstrecken sich jeweils bis zum gleichen Radius und definieren dadurch einen Mittelpunkt des Dichtungsbauteils.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie mit geringem Aufwand eine präzise Zentrierung des Dichtungsbauteils in einer Einbauumgebung ermöglicht.
Die Form des Dichtungsbauteils kann insbesondere durch ein Laserschneidverfahren ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass ein günstiges Verhältnis aus Fertigungsgeschwindigkeit und Fertigungspräzision erreicht werden kann und dieses Verhältnis zudem in unterschiedlichen Bereichen des Dichtungsbauteils unterschiedliche Werte aufweisen kann.
Das Dichtungsbauteil kann insbesondere drei Vorsprünge aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der Vorsprünge gering gehalten wird und dennoch eine präzise Zentrierung möglich ist. Außerdem wird eine Überbestimmung vermieden. Vorzugsweise sind die Vorsprünge äquidistant über die Außenkontur oder die Innenkontur verteilt.
Das Dichtungsbauteil kann in den Umfangsbereichen der Vorsprünge mit einer höheren Genauigkeit bzgl. des Radialmaßes gefertigt sein als außerhalb dieser Umfangsbereiche. Da für die Güte der Zentrierung die Fertigungsgenauigkeit in den Umfangsbereichen der Vorsprünge entscheidend ist, ermöglicht diese Maßnahme das Dichtungsbauteil großteils mit einer vergleichsweise geringen Präzision zu fertigen und dennoch eine genaue Zentrierung zu erreichen. Dadurch lassen sich Aufwand und Kosten für die Fertigung gering halten.
Die Vorsprünge können einteilig mit dem Dichtungsbauteil ausgebildet sein. Dadurch kann der Fertigungsaufwand gering gehalten und zuverlässig eine verliersichere Anordnung der Vorsprünge am Dichtungsbauteil erreicht werden.
In den Umfangsbereichen der Vorsprünge können Einschnitte im Dichtungsbauteil ausgebildet sein. Durch die Einschnitte kann die elastische Deformierbarkeit der Vorsprünge mit geringem Aufwand realisiert werden. Die Einschnitte sind vorzugsweise geschlossen ausgebildet, d. h. ringsherum von Material des Dichtungsbauteils umgeben. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Einschnitte zur Umgebung hin offen auszubilden. Insbesondere können die Einschnitte durch ein Laserschneidverfahren hergestellt sein. Dadurch ist eine präzise Ausbildung der Einschnitte ohne eine unzulässig hohe mechanische Deformation der Vorsprünge möglich.
Die Vorsprünge können jeweils über wenigstens einen Steg, der einen gegenüber den Vorsprüngen reduzierten Materialquerschnitt aufweist, mit dem sonstigen Material des Dichtungsbauteils verbunden sein. Dadurch ist es möglich, die Elastizität der Vorsprünge über einen großen Wertebereich vorzugeben und gleichzeitig die Vorsprünge außerhalb der Stege mechanisch stabil auszubilden und dadurch eine präzise Zentrierung zu erreichen.
Das Dichtungsbauteil kann in Umfangsrichtung aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil wenn das Dichtungsbauteil sehr große Abmessungen aufweist. Die Segmente können miteinander verschweißt sein, insbesondere durch Laser-Schweißen.
Das Dichtungsbauteil kann einen Außendurchmesser von wenigstens 300 mm aufweisen. Bevorzugt weist das Dichtungsbauteil einen Außendurchmesser von wenigstens 1000 mm auf. Weiterhin kann das Dichtungsbauteil insbesondere aus Blech gefertigt sein, vorzugsweise ausschließlich aus Blech.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Dichtungsbauteil als ein Bestandteil einer Labyrinthdichtung ausgebildet, vorzugsweise als eine von mehreren Komponenten, die zusammen ein Dichtlabyrinth ausbilden. Durch eine präzise Zentrierung des Dichtungsbauteils kann eine konstante Spaltbreite im Dichtlabyrinth ausgebildet und somit eine hohe Funktionssicherheit und gute Dichtwirkung der Labyrinthdichtung erreicht werden.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Labyrinthdichtung mit einer äußeren Komponente und einer inneren Komponente, die ein Dichtlabyrinth miteinander ausbilden. Die äußere Komponente und/oder die innere Komponente ist als ein erfindungsgemäßes Dichtungsbauteil ausgebildet.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Lageranordnung mit einem Lager, das eine Welle relativ zu einem Gehäuse drehbar lagert und mit einer erfindungsgemäßen Labyrinthdichtung, die das Lager axial abdichtet. Die hohe Präzision der Zentrierung der Labyrinthdichtung ermöglicht eine vergleichsweise geringe Spaltbreite bei der Labyrinthdichtung und damit eine hohe Dichtwirkung. Bei der Lageranordnung handelt es sich insbesondere um eine Lageranordnung einer Windenergieanlage.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Montieren eines Bauteils, das eine kreisförmige Außenkontur mit mehreren radial nach außen überstehenden und elastisch deformierbaren Vorsprüngen aufweist, in einer Bohrung, die im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist und mehrere radiale Vertiefungen aufweist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Bauteil so in die Bohrung eingeführt, dass die Vorsprünge des Bauteils in die Vertiefungen in der Bohrung eintauchen. Dann wird das Bauteil derart relativ zur Bohrung bewegt, dass die Vorsprünge des Bauteils die Vertiefungen verlassen und elastisch verformt werden und dabei das Bauteil durch die Vorsprünge in der Bohrung zentriert wird.
Die Vertiefungen in der Bohrung ermöglichen ein leichtgängiges Einführen des Bauteils in die Bohrung. Dadurch wird insbesondere auch dann eine Beschädigung des Bauteils vermieden, wenn dieses in Axialrichtung lediglich eine geringe mechanische Widerstandsfähigkeit aufweist.
Das Bauteil kann beispielsweise in die Bohrung eines Gehäuses, insbesondere in die Bohrung eines Lagergehäuses eingeführt werden.
Vorzugsweise wird das Bauteil relativ zur Bohrung verdreht, um die Vorsprünge aus den Vertiefungen in der Bohrung herauszubewegen. Da das Bauteil in Umfangsrichtung relativ stabil ausgebildet werden kann, ist es vorteilhaft, die elastische Verformung der Vorsprünge durch eine Verdrehung des Bauteils einzuleiten.
Das Bauteil kann insbesondere als ein erfindungsgemäßes Dichtungsbauteil ausgebildet sein.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Montieren eines Bauteils, das eine kreisförmige Innenkontur mit mehreren radial nach innen überstehenden und elastisch deformierbaren Vorsprüngen aufweist, auf einer Welle, die wenigstens bereichsweise konisch ausgebildet ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Bauteil axial auf die Welle aufgeschoben. Dabei werden die Vorsprünge zunehmend radial gegen die Welle gepresst, so dass die Vorsprünge elastisch verformt werden und das Bauteil auf der Welle zentriert wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung in Seitenansicht,
2 das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel in Schnittdarstellung,
3 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 zur Veranschaulichung einer Ausgestaltung der drehfesten Verbindung zwischen der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 und dem Gehäuse 3,
4, 5, 6 unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Vorsprünge 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 in Seitenansicht,
7 ein Ausführungsbeispiel einer der Vertiefungen 16 in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 in Seitenansicht,
8 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 zur Veranschaulichung einer Ausgestaltung der drehfesten Verbindung zwischen der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 und der Welle 4,
9 ein Ausführungsbeispiel eines der Vorsprünge 15 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 in Seitenansicht und
10 eine ausschnittsweise Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lageranordnung während der Montage in Seitenansicht.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lageranordnung in Seitenansicht. Eine zugehörige Schnittdarstellung ist in 2 dargestellt. Die Lageranordnung kann insbesondere zur Lagerung einer Rotorwelle einer Windenergieanlage eingesetzt werden und weist ein Wälzlager 1 auf, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel als ein zweireihiges Pendelrollenlager ausgebildet ist. Ebenso kann das Wälzlager 1 beispielsweise auch als ein zweireihiges Kegelrollenlager ausgebildet sein, oder eine sonstige ein- oder mehrreihige Bauform aufweisen. Das Wälzlager 1 ist in einer Bohrung 2 eines Gehäuses 3 angeordnet und dient der drehbaren Lagerung einer Welle 4 bzgl. einer gemeinsamen Rotationsachse 5 des Wälzlagers 1 und der Welle 4. Hierzu kann das Wälzlager 1 einen Innenring 6, einen Außenring 7 und einen Satz von Wälzkörpern 8 aufweisen, die im radialen Spalt zwischen dem Innenring 6 und dem Außenring 7 axial nebeneinander angeordnet sind und auf dem Innenring 6 und dem Außenring 7 abrollen. Der Innenring 6 ist auf der Welle 4 angeordnet und drehfest mit dieser verbunden. Der Außenring 7 ist in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 angeordnet und drehfest mit dem Gehäuse 3 verbunden. Die Welle 4 kann als eine Hohlwelle ausgebildet sein. Weiterhin kann die Welle 4 zumindest über einen Teilbereich ihrer axialen Erstreckung eine konische Form aufweisen. Als Axialrichtung wird im Folgenden jeweils eine Richtung parallel zur Rotationsachse 5 angesehen, soweit nichts anderes ausgeführt ist.
Das Wälzlager 1 ist auf einer Axialseite durch eine Labyrinthdichtung 9 abgedichtet. Die Labyrinthdichtung 9 weist eine äußere Komponente 10 und eine innere Komponente 11 auf, die bereichsweise radial überlappen und im Überlappungsbereich ein Dichtlabyrinth miteinander ausbilden. Der Überlappungsbereich kann ganz oder teilweise mit einem nicht figürlich dargestellten Schmiermittel, insbesondere mit einem Schmierfett, gefüllt sein. Die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 ist drehfest mit dem Gehäuse 3 verbunden. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, weist die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 hierzu im Bereich ihrer Außenkontur 12 drei elastisch deformierbare radiale Vorsprünge 13 auf, die äquidistant über ihren Umfang verteilt sind. Die innere Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 ist drehfest mit der Welle 4 verbunden und weist hierzu im Bereich ihrer Innenkontur 14 drei elastisch deformierbare radiale Vorsprünge 15 auf, die äquidistant über ihren Umfang verteilt sind. Ausgestaltungen der drehfesten Verbindung der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 mit dem Gehäuse 3 und der drehfesten Verbindung der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 mit der Welle 4 sind in den 3 und 8 dargestellt.
3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 zur Veranschaulichung einer Ausgestaltung der drehfesten Verbindung zwischen der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 und dem Gehäuse 3. In dem in 3 dargestellten Ausschnitt ist einer der drei Vorsprünge 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 dargestellt. Die Vorsprünge 13 liegen jeweils berührend am Gehäuse 3 an. In den Umfangsbereichen zwischen den Vorsprüngen 13 kommt es nicht zu einem berührenden Kontakt zwischen der Außenkontur 12 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 und der Bohrung 2 des Gehäuses 3, so dass sich die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 an drei Stellen, nämlich im Bereich der drei Vorsprünge 13 radial auf das Gehäuse 3 abstützt. Da die Vorsprünge 13 in Radialrichtung elastisch nachgiebig ausgebildet sind, werden die Vorsprünge 13 jeweils mit einer elastischen Kraft radial auswärts gegen das Gehäuse 3 gepresst und dadurch fixiert. Da die Vorsprünge 13 zudem sehr präzise gefertigt sind, wird die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 durch die drei Vorsprünge 13 sehr genau in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 zentriert. Außerhalb der Vorsprünge 13 ist die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 geringfügig von der Bohrung 2 des Gehäuses 3 beabstandet und kann daher mit einer geringeren Präzision gefertigt sein als im Bereich der Vorsprünge 13. Infolge der vergleichsweise geringen Umfangserstreckung der Vorsprünge 13 ist es ausreichend, die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 lediglich in kleinen Teilbereichen ihrer Außenkontur 12 mit hoher Präzision zu fertigen.
In 3 ist weiterhin eine radiale Vertiefung 16 in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 dargestellt, die in Umfangsrichtung in einem Abstand zum Vorsprung 13 angeordnet ist und deren Erstreckung in Umfangsrichtung etwas größer ist als die entsprechende Erstreckung des Vorsprungs 13. Auch in der Umgebung der Vorsprünge 13 außerhalb des in 3 dargestellten Bereichs ist jeweils eine Vertiefung 16 in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 ausgebildet. Wie im Rahmen der Beschreibung des Montageverfahrens noch näher erläutert wird, erleichtern die Vertiefungen 16 die Montage der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9.
Die Ausbildung der Vorsprünge 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 wird anhand der 4 bis 6 näher erläutert. Die Ausbildung der Vertiefungen 16 in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 wird anhand der 7 näher erläutert.
Die 4, 5 und 6 zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Vorsprünge 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 in Seitenansicht. Bei allen Ausführungsbeispielen ist radial innerhalb der Vorsprünge 13 jeweils ein Einschnitt 17 ausgebildet, der den jeweiligen Vorsprung 13 bereichsweise vom sonstigen Material der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 trennt.
Beim Ausführungsbeispiel der 4 ist der Einschnitt 17 so ausgebildet, dass er ringsherum vom Material der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 umgeben ist. Dabei weist der Einschnitt 17 eine längliche, leicht gebogene Form auf, wobei die Haupterstreckung in Umfangsrichtung der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 verläuft. Außerdem weist die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 radial benachbart zu den Endbereichen des Einschnitts 17 und somit in Umfangsrichtung beidseits des Vorsprungs 13 in ihrer Außenkontur 12 je eine radiale Einkerbung 18 auf, so dass der Vorsprung 13 lediglich über zwei dünne Stege 19 mit dem restlichen Material der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 verbunden ist. Dies bedeutet, dass die Verbindungen des Vorsprungs 13 mit dem restlichen Material der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 durch die Einkerbungen 18 im Vergleich zum Vorsprung 13 selbst geschwächt und damit vergleichsweise leicht verformbar sind. Im Umfangsbereich zwischen den Einkerbungen 18 ist die Außenkontur 12 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 als eine Zentrierfläche 20 ausgebildet, innerhalb derer der Vorsprung 13 mit hoher Präzision einen vorgegebenen Radius aufweist. Dieser Radius ist größer als der Radius der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 im Umfangsbereich außerhalb des Vorsprungs 13.
Die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 kann aus einem Blechmaterial gefertigt sein und insbesondere durch ein Laserschneidverfahren in die in 4 dargestellte Form gebracht werden. Dabei werden sowohl die Außenkontur 12 inklusive der Einkerbungen 18 als auch die Einschnitte 17 mit Hilfe des Laserschneidverfahrens ausgebildet. Insbesondere bei Ausführungsbeispielen der Labyrinthdichtung 9 mit großen Abmessungen, d. h. beispielsweise bei einem Außendurchmesser der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 von wenigstens 300 mm oder insbesondere von wenigstens 1000 mm kann die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 in Umfangsrichtung aus mehreren Segmenten zusammengesetzt werden. Die einzelnen Segmente werden mittels eines Lasers aus einem Blechrohling herausgeschnitten und dann ebenfalls mittels eines Lasers miteinander verschweißt.
Das Ausführungsbeispiel der 5 unterscheidet sich von 4 dadurch, dass der Einschnitt 17 an einem umfangsseitigen Endbereich zur Umgebung hin offen ausgebildet ist, d. h. der Vorsprung 13 ist lediglich über einen einzigen Steg 19 mit dem sonstigen Material der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 verbunden. Der Einschnitt 17 weist somit einen offenen und einen geschlossenen umfangsseitigen Endbereich auf. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der geschlossene Endbereich des Einschnitts 17 kreisförmig erweitert ist, d. h. der Einschnitt 17 mündet dort in eine kreisförmige Ausnehmung 21. Dies hat zur Folge, dass der Vorsprung 13 im Umfangsbereich der Ausnehmung 21 geschwächt ist und somit auch ohne die Einkerbungen 18 des Ausführungsbeispiels der 4 eine relativ geringe Biegesteifigkeit aufweist. Die relativ geringe Biegesteifigkeit des Vorsprungs 13 resultiert beim Ausführungsbeispiel der 5 auch daraus, dass lediglich ein einziger Steg 19 vorhanden ist, der den Vorsprung 13 trägt. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel der 5 dem Ausführungsbeispiel der 4.
Das Ausführungsbeispiel der 6 entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel der 5. Allerdings mündet der Einschnitt 17 beim Ausführungsbeispiel der 6 nicht in eine kreisförmige Ausnehmung 21. Dafür ist der Einschnitt 17 gemäß 6 insgesamt etwas stärker radial ausgebaucht als gemäß 5. Hinsichtlich seiner Biegesteifigkeit liegt der Vorsprung 13 des in 6 dargestellten Ausführungsbeispiels zwischen den Ausführungsbeispielen der 4 und 5.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer der Vertiefungen 16 in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 in Seitenansicht. Die Vertiefung 16 verläuft entlang der Axialrichtung des Gehäuses 3 und erstreckt sich durchgehend bis zu wenigstens einem axialen Ende des Gehäuses 3. Demgemäß ist die Vertiefung 16 in der Seitenansicht der 7 direkt sichtbar. In Umfangsrichtung der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 weist die Vertiefung 16 eine größere Erstreckung als der Vorsprung 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 auf, wobei die radial auswärts gerichtete Erstreckung der Vertiefung 16 zu ihren umfangsseitigen Rändern hin kontinuierlich abnimmt, d. h. die Vertiefung 16 wird zu ihren Rändern hin kontinuierlich flacher. Dazwischen kann die Vertiefung 16 eine konstante Tiefe aufweisen. Die Abmessungen der Vertiefungen 16 können dabei so auf die Vorsprünge 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 abgestimmt sein, dass der durch die Vertiefungen 16 definierte Radius etwas größer ist als der durch die Vorsprünge 13 definierte Radius.
8 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 zur Veranschaulichung einer Ausgestaltung der drehfesten Verbindung zwischen der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 und der Welle 4.
In dem in 8 dargestellten Ausschnitt ist einer der drei Vorsprünge 15 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 dargestellt. Die Vorsprünge 15 liegen jeweils berührend an der Welle 4 an. In den Umfangsbereichen zwischen den Vorsprüngen 15 kommt es nicht zu einem berührenden Kontakt zwischen der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 und der Welle 4, so dass sich die innere Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 an drei Stellen, nämlich im Bereich der drei Vorsprünge 15, auf die Welle 4 abstützt. Da die Vorsprünge 15 in Radialrichtung elastisch nachgiebig ausgebildet sind, werden die Vorsprünge 15 jeweils mit einer elastischen Kraft gegen die Welle 4 gepresst und dadurch fixiert. Da die Vorsprünge 15 zudem sehr präzise gefertigt sind, wird die innere Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 durch die drei Vorsprünge 15 sehr genau auf der Welle 4 zentriert. Außerhalb der Vorsprünge 15 ist die Innenkontur 14 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 geringfügig von der Welle 4 beabstandet und kann daher mit einer geringeren Präzision ausgebildet sein als im Bereich der Vorsprünge 15.
Die in 8 dargestellte Ausgestaltung der drehfesten Verbindung zwischen der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 und der Welle 4 unterscheidet sich insofern von den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen der drehfesten Verbindung zwischen der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 und dem Gehäuse 3 als die Vertiefungen 16 im Gehäuse 3 nicht in analoger Weise auch bei der Welle 4 vorhanden sind. Konstruktiv wäre dies zwar ohne weiteres möglich. Allerdings ist die Welle 4 in der Regel als Drehteil gefertigt, so dass die Ausbildung der Vertiefungen 16 einen nicht unerheblichen Zusatzaufwand erfordern würde. Stattdessen ist die Welle 4 wenigstens in dem Axialbereich, in dem die Vorsprünge 15 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 angeordnet sich, konisch ausgebildet, so dass die Vorsprünge 15 umso stärker radial gegen die Welle 4 gepresst werden, je weiter die innere Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 axial auf die Welle 4 aufgeschoben ist.
9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines der Vorsprünge 15 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 in Seitenansicht. Der Vorsprung 15 ist in analoger Weise wie der in 4 dargestellte Vorsprung 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 ausgebildet, im Gegensatz zu diesem jedoch radial nach innen orientiert. Dies bedeutet, dass radial außerhalb des Vorsprungs 15 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 ein Einschnitt 22 ausgebildet ist, der den Vorsprung 15 bereichsweise vom sonstigen Material der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 trennt. Radial benachbart zu den umfangsseitigen Endbereichen des Einschnitts 22 weist die innere Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 je eine radiale Einkerbung 23 auf, so dass lediglich jeweils ein dünner Steg 24 verbleibt. Im Umfangsbereich zwischen den Einkerbungen 23 ist die Innenkontur 14 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 als eine Zentrierfläche 25 ausgebildet, innerhalb derer der Vorsprung 15 mit hoher Präzision einen vorgegebenen Radius aufweist. Dieser Radius ist kleiner als der Radius der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 im Umfangsbereich außerhalb des Vorsprungs 15.
Alternativ zu dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Vorsprung 15 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 auch in analoger Weise ausgebildet sein, wie in den 5 und 6 für den Vorsprung 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 dargestellt, allerdings mit dem Unterschied, dass der Vorsprung 15 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 radial nach innen übersteht.
Analog zur äußeren Komponente 10 kann auch die innere Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 aus Blech gefertigt sein und in entsprechender Weise hergestellt werden wie die äußere Komponente 10.
Die Montage der Labyrinthdichtung 9 kann so erfolgen, dass zunächst die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 und dann die innere Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 auf der Welle 4 montiert wird.
Hierzu wird die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 dem Gehäuse 3 axial angenähert und relativ zum Gehäuse 3 so verdreht, dass die Vorsprünge 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 mit den Vertiefungen 16 in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 fluchten. Dies ist in 10 dargestellt.
10 zeigt eine ausschnittsweise Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lageranordnung während der Montage in Seitenansicht. Zu dem in 10 dargestellten Zeitpunkt der Montage liegen die Vorsprünge 13 nicht am Gehäuse 3 an oder berühren das Gehäuse 3 allenfalls mit einer geringfügigen Überdeckung, so dass eine Axialbewegung der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 ohne nennenswerte Behinderung möglich ist.
In einem weiteren Montageschritt wird die äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 ohne Verdrehung axial weiterbewegt, wobei die Vorsprünge 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 in den Vertiefungen 16 in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 geführt werden. Diese Axialbewegung ist beendet, wenn die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 axial am Gehäuse 3 anschlägt, so dass eine axiale Endstellung erreicht ist. Danach wird die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 in der axialen Endstellung verdreht, so dass die Vorsprünge 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 in Umfangsrichtung aus den Vertiefungen 16 in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 herausbewegt werden. Dabei werden die Vorsprünge 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 radial nach innen gedrückt und insbesondere im Bereich ihrer Stege 19 elastisch verformt und liegen demgemäß mit einer Vorspannung radial am Gehäuse 3 an. Die Verdrehung endet nach einem vorgegebenen Drehwinkel oder nach dem Erreichen einer vorgegebenen Drehwinkelposition, die beispielsweise durch das Fluchten von Befestigungslöchern in der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 und dem Gehäuse 3 definiert sein kann. Die so erreichte Drehstellung ist in den 1 und 3 dargestellt. In dieser Drehstellung ist die äußere Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 in der Bohrung 2 des Gehäuses 3 zentriert, da die Bohrung 2 mit hoher Präzision mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist und sämtliche Vorsprünge 13 der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 mit hoher Präzision identisch gefertigt sind. Es können jetzt noch Maßnahmen zur Dauerhaften Fixierung der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 getroffen werden, wie beispielsweise Anschrauben am Gehäuse 3 mittels nicht figürlich dargestellter Befestigungsschrauben. Damit ist die Montage der äußeren Komponente 10 der Labyrinthdichtung 9 beendet und es erfolgt die Montage der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9.
Die innere Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 wird axial auf die Welle 4 aufgeschoben. Dabei liegen die Vorsprünge 15 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 zunächst nicht an der Welle 4 an oder berühren die Welle 4 allenfalls mit einer geringfügigen radialen Überdeckung. Sobald die innere Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 den konischen Teilbereich der Welle 4 erreicht hat, wird beim weiteren axialen Verschieben der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 der ggf. vorhandene radiale Freiraum zwischen der Welle 4 und den Vorsprüngen 15 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 reduziert und danach werden die Vorsprünge 15 durch die Welle 4 zunehmend radial nach außen gedrückt. Dies hat zur Folge, dass die Vorsprünge 15 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 insbesondere im Bereich ihrer Stege 24 elastisch verformt werden und demgemäß mit einer Vorspannung radial an der Welle 4 anliegen. Das axiale Aufschieben der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 endet in einer vorgegebenen axialen Endposition, die beispielsweise durch einen Axialanschlag definiert sein kann.
Die axiale Endposition der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 ist in 2 dargestellt. In der axialen Endposition ist die innere Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 auf der Welle 4 zentriert, da die Welle 4 mit hoher Präzision mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist und sämtliche Vorsprünge 15 der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 mit hoher Präzision identisch gefertigt sind. Es können jetzt noch Maßnahmen zur dauerhaften Fixierung der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 getroffen werden, wie beispielsweise Anschrauben an der Welle 4 oder an einem mit der Welle 4 verbundenen Bauteil. Damit ist die Montage der inneren Komponente 11 der Labyrinthdichtung 9 und somit auch der Labyrinthdichtung 9 insgesamt beendet.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Bohrung
3: Gehäuse
4: Welle
5: Rotationsachse
6: Innenring
7: Außenring
8: Wälzkörper
9: Labyrinthdichtung
10: Äußere Komponente
11: Innere Komponente
12: Außenkontur
13: Vorsprung
14: Innenkontur
15: Vorsprung
16: Vertiefung
17: Einschnitt
18: Einkerbung
19: Steg
20: Zentrierfläche
21: Ausnehmung
22: Einschnitt
23: Einkerbung
24: Steg
25: Zentrierfläche

Claims

Dichtungsbauteil einer Lageranordnung, das eine kreisförmige Außenkontur (12) mit mehreren in Umfangsrichtung aufeinander folgenden, radial nach außen überstehenden und elastisch deformierbaren Vorsprüngen (13) oder eine kreisförmige Innenkontur (14) mit mehreren in Umfangsrichtung aufeinander folgenden, radial nach innen überstehenden und elastisch deformierbaren Vorsprüngen (15) aufweist, wobei sich die Vorsprünge (13, 15) jeweils bis zum gleichen Radius erstrecken und dadurch einen Mittelpunkt des Dichtungsbauteils definieren.
Dichtungsbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsbauteil in den Umfangsbereichen der Vorsprünge (13, 15) mit einer höheren Genauigkeit bzgl. des Radialmaßes gefertigt ist als außerhalb dieser Umfangsbereiche.
Dichtungsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (13, 15) einteilig mit dem Dichtungsbauteil ausgebildet sind.
Dichtungsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Umfangsbereichen der Vorsprünge (13, 15) Einschnitte (17, 22) im Dichtungsbauteil ausgebildet sind.
Dichtungsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (13, 15) jeweils über wenigstens einen Steg (19, 24), der einen gegenüber den Vorsprüngen (13, 15) reduzierten Materialquerschnitt aufweist, mit dem sonstigen Material des Dichtungsbauteils verbunden sind.
Dichtungsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsbauteil in Umfangsrichtung aus mehreren Segmenten zusammengesetzt ist.
Dichtungsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsbauteil einen Außendurchmesser von wenigstens 300 mm aufweist.
Dichtungsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsbauteil Bestandteil einer Labyrinthdichtung (9) ist.
Labyrinthdichtung mit einer äußeren Komponente (10) und einer inneren Komponente (11), die ein Dichtlabyrinth miteinander ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Komponente (10) und/oder die innere Komponente (11) als ein Dichtungsbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Lageranordnung mit einem Lager (1), das eine Welle (4) relativ zu einem Gehäuse (3) drehbar lagert und mit einer Labyrinthdichtung (9), die das Lager (1) axial abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Labyrinthdichtung (9) gemäß Anspruch 9 ausgebildet ist.
Verfahren zum Montieren eines Bauteils, das eine kreisförmige Außenkontur (12) mit mehreren radial nach außen überstehenden und elastisch deformierbaren Vorsprüngen (13) aufweist, in einer Bohrung (2), die im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist und mehrere radiale Vertiefungen (16) aufweist, wobei das Bauteil so in die Bohrung (2) eingeführt wird, dass die Vorsprünge (13) des Bauteils in die Vertiefungen (16) in der Bohrung (2) eintauchen und dann das Bauteil derart relativ zur Bohrung (2) bewegt wird, dass die Vorsprünge (13) des Bauteils die Vertiefungen (16) verlassen und elastisch verformt werden und dabei das Bauteil durch die Vorsprünge (13) in der Bohrung (2) zentriert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in die Bohrung (2) eines Gehäuses (3) eingeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil relativ zur Bohrung (2) verdreht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als ein Dichtungsbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Verfahren zum Montieren eines Bauteils, das eine kreisförmige Innenkontur (14) mit mehreren radial nach innen überstehenden und elastisch deformierbaren Vorsprüngen (15) aufweist, auf einer Welle (4), die wenigstens bereichsweise konisch ausgebildet ist, wobei das Bauteil axial auf die Welle (4) aufgeschoben wird und dabei die Vorsprünge (15) zunehmend radial gegen die Welle (4) gepresst werden, so dass die Vorsprünge (15) elastisch verformt werden und das Bauteil auf der Welle (4) zentriert wird.