DE102013206141A1

DE102013206141A1 - Media-lubricated rolling bearing

Info

Publication number: DE102013206141A1
Application number: DE201310206141
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schmidt-Aursch; Claus Müller; Gotthold Bürklin; Martin Prigge
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2014-10-09
Also published as: WO2014166487A1

Abstract

Eine Lageranordnung umfasst ein mediengeschmiertes Wälzlager (2) mit einer Anzahl zwischen einer Innenlaufbahn (7) und einer Außenlaufbahn (8) in mindestens einer Wälzkörperreihe angeordneter Wälzkörper (5), sowie mit mindestens zwei beidseitig der Wälzkörperreihe angeordneten Dichtungen (6, 9), wobei sich ein und dasselbe flüssige Medium (M), beispielsweise Meerwasser, sowohl außerhalb der Dichtungen (6, 9) als auch in einem Innenraum zwischen den Dichtungen (6, 9) befindet.A bearing arrangement comprises a media-lubricated rolling bearing (2) with a number of rolling elements (5) arranged between an inner raceway (7) and an outer raceway (8) in at least one row of rolling elements, and with at least two seals (6, 9) arranged on both sides of the row of rolling elements, wherein one and the same liquid medium (M), for example seawater, is located both outside the seals (6, 9) and in an interior space between the seals (6, 9).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein mediengeschmiertes Wälzlager. Unter einer Medienschmierung wird eine Schmierung mit einem Medium verstanden, welches im bestimmungsgemäßen Betrieb des Wälzlagers in einem dieses umgebenden Raum vorhanden ist und hierbei Teile des Wälzlagers sowie einer gegebenenfalls mit diesem verbundenen Umgebungskonstruktion beaufschlagt, wobei das Medium nicht primär zur Schmierung des Wälzlagers vorgesehen ist. Das Wälzlager kann Teil einer das Medium fördernden und/oder vom Medium durchströmten oder angeströmten Anlage sein.The invention relates to a media-lubricated roller bearing. Under a media lubrication lubrication with a medium is understood, which is present in the intended operation of the bearing in a surrounding space and this parts of the bearing and possibly associated with this surrounding construction, the medium is not primarily intended for lubrication of the bearing. The rolling bearing can be part of a system which conveys the medium and / or flows through or flows through the medium.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Ein mediengeschmiertes Wälzlager, nämlich ein Wälzlager für Unterwasseranwendungen, insbesondere für Unterwasserturbinen, ist beispielsweise aus der DE 10 2008 029 483 A1 bekannt. Dieses Wälzlager umfasst Lagerringe aus nicht rostendem Material, beispielsweise Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4108 (Handelsname: Cronidur), sowie korrosionsbeständige, beispielsweise keramische Wälzkörper. Zur Führung der Wälzkörper ist ein Käfig vorgesehen, welcher zum Beispiel aus Polyetheretherketon (PEEK) gefertigt ist.A media-lubricated rolling bearing, namely a rolling bearing for underwater applications, especially for underwater turbines, is for example from the DE 10 2008 029 483 A1 known. This rolling bearing comprises bearing rings made of non-rusting material, for example steel with the material number 1.4108 (trade name: Cronidur), as well as corrosion-resistant, for example ceramic rolling elements. To guide the rolling elements, a cage is provided, which is made of polyetheretherketone (PEEK), for example.

Ein weiteres mediengeschmiertes Wälzlager ist aus der US 6,588,139 B2 bekannt. Hierbei handelt es sich um ein Lager in einer Pumpe, die verflüssigtes Gas, beispielsweise Stickstoff oder Erdgas, fördert und bei Temperaturen unterhalb von –100°C, teilweise bei weniger als –150°C, betrieben wird. Auch in diesem Fall wird ein aus PEEK gefertigter Käfig verwendet. Auch betreffend die Werkstoffe der Lagerringe sowie der Wälzkörper sind Gemeinsamkeiten mit dem Wälzlager nach der DE 10 2008 029 483 A1 gegeben: Während die Lagerringe aus einem nicht rostenden Stahl gefertigt sind, ist als geeigneter Werkstoff für die Wälzkörper unter anderem Keramik genannt. Weitere Beispiele von Werkstoffkombinationen für mediengeschmierte Wälzlager sind in der EP 1 783 386 B1 aufgeführt.Another media-lubricated rolling bearing is from the US 6,588,139 B2 known. This is a bearing in a pump that delivers liquefied gas, such as nitrogen or natural gas, and operates at temperatures below -100 ° C, sometimes less than -150 ° C. Also in this case, a cage made of PEEK is used. Also regarding the materials of the bearing rings and the rolling elements are similarities with the rolling bearing after the DE 10 2008 029 483 A1 given: While the bearing rings are made of a stainless steel, is called suitable material for the rolling elements, inter alia, ceramic. Further examples of material combinations for media-lubricated roller bearings are in EP 1 783 386 B1 listed.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung mit einem mediengeschmierten Wälzlager gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere hinsichtlich einer günstigen Relation zwischen Herstellungs-, Betriebs-, Instandhaltungs- und Überwachungsaufwand einerseits sowie zu erwartender Lebensdauer andererseits, auch bei nicht exakt determinierbaren Betriebsbedingungen, weiterzuentwickeln.The invention has for its object to further develop a bearing assembly with a media-lubricated bearings relative to the cited prior art, in particular with regard to a favorable relationship between manufacturing, operating, maintenance and monitoring effort on the one hand and expected life on the other hand, even with not exactly determinable operating conditions ,

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a bearing assembly with the features of claim 1.

Die Lageranordnung umfasst ein mediengeschmiertes Wälzlager mit einer Anzahl zwischen einer Innenlaufbahn und einer Außenlaufbahn in mindestens einer Wälzkörperreihe angeordneter Wälzkörper, sowie mit mindestens zwei beidseitig der Wälzkörperreihe angeordneten Dichtungen, wobei sich ein und dasselbe flüssige Umgebungsmedium sowohl außerhalb der Dichtungen als auch in einem Innenraum zwischen den Dichtungen befindet. Das Wälzlager kann als Radiallager, Axiallager oder kombiniertes Radial/Axial-Lager ausgebildet sein. In jedem dieser Fälle kann es sich um ein ein- oder mehrreihiges Lager handeln. Die Laufbahnen des Wälzlagers werden ohne Beschränkung der Allgemeinheit in allen Fällen als Innenlaufbahn und Außenlaufbahn bezeichnet. Im Fall eines Radiallagers ist beispielsweise die Außenlaufbahn durch einen Lagerring oder ein Gehäuse und die Innenlaufbahn durch eine Welle gebildet. Bei einem Axiallager können beide Laufbahnen beispielsweise durch eine Lagerscheibe gebildet sein.The bearing assembly comprises a medially lubricated rolling bearing with a number between a inner raceway and an outer raceway arranged in at least one row of rolling elements, and at least two sides of the rolling element arranged seals, wherein one and the same liquid surrounding medium both outside of the seals and in an inner space between the Seals is located. The rolling bearing can be designed as a radial bearing, thrust bearing or combined radial / axial bearing. In each of these cases, it may be a single or multi-row bearing. The raceways of the rolling bearing are referred to without restriction of generality in all cases as inner raceway and outer raceway. In the case of a radial bearing, for example, the outer race is formed by a bearing ring or a housing and the inner race by a shaft. In a thrust bearing both raceways may be formed for example by a bearing disc.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es im Stand der Technik zwei grundlegend verschiede Ansätze gibt, um ein Lager für den Einsatz unter schwierigen, insbesondere korrosiven, Umgebungsbedingungen auszulegen:The invention is based on the consideration that there are two fundamentally different approaches in the prior art in order to design a bearing for use under difficult, in particular corrosive, environmental conditions:

Zum einen können sämtliche Komponenten des Lagers aus Werkstoffen gefertigt werden, die den gegebenen schwierigen Umgebungsbedingungen, wie sie beispielsweise bei der Förderung von verflüssigtem Erdgas oder bei dem Betrieb des Lagers im Meer gegeben sind, zumindest über einen begrenzten Zeitraum standhalten. Beispiele, die von diesem Ansatz ausgehen, sind in den oben genannten Dokumenten DE 10 2008 029 483 A1 , US 6,588,139 B2 und EP 1 783 386 B1 beschrieben.On the one hand, all the components of the bearing can be manufactured from materials that withstand the given difficult environmental conditions, such as those that occur in the production of liquefied natural gas or in the operation of the bearing in the sea, at least for a limited period of time. Examples that emanate from this approach are in the above documents DE 10 2008 029 483 A1 . US 6,588,139 B2 and EP 1 783 386 B1 described.

Zum anderen kann der Ansatz verfolgt werden, das Lager oder andere potentiell durch das Medium gefährdete Bauteile bestmöglich gegen das umgebende Medium abzudichten oder gar hermetisch von diesem Medium zu trennen. Eine hermetische Trennung liegt beispielsweise bei Pumpen mit Magnetkupplung vor, wie sie prinzipiell etwa aus der DE 10 2009 052 856 B3 bekannt sind. In der Lagertechnik kann eine Schutzwirkung auch dadurch erzielt werden, dass Schmiermittel einem abgedichteten Innenraum eines Lagers unter Druck zugeführt wird, so dass das Eindringen von Fremdstoffen in den Innenraum schon durch das gegebene Druckgefälle verhindert wird. In diesem Zusammenhang wird beispielhaft auf die JP 2000337523 A verwiesen. Besondere Maßnahmen zum Druckausgleich können bei Lagern notwendig werden, die unter hohem Druck, beispielsweise in ca. 100 m Wassertiefe, betrieben werden. Beispiele für Druckausgleichsvorrichtungen für solche Anwendungsfälle sind in den Dokumenten WO 2012/022615 A1 und DE 10 2010 034 942 A1 beschrieben.On the other hand, the approach can be followed to seal the bearing or other potentially endangered by the medium components as possible against the surrounding medium or even hermetically separated from this medium. A hermetic separation is, for example, in pumps with magnetic coupling, as in principle from about DE 10 2009 052 856 B3 are known. In the storage technology, a protective effect can also be achieved by supplying lubricant to a sealed interior of a bearing under pressure, so that the penetration of foreign substances into the interior is prevented already by the given pressure gradient. In this context is exemplified on the JP 2000337523 A directed. Special measures for pressure compensation may be necessary for bearings that are operated under high pressure, for example, in about 100 m water depth. Examples of pressure compensation devices for such applications are in the documents WO 2012/022615 A1 and DE 10 2010 034 942 A1 described.

Die Erfindung kombiniert diese scheinbar unvereinbaren Ansätze, indem eine Lageranordnung bereitgestellt wird, die zwar mit Dichtungen versehen ist, gleichzeitig aber zumindest teilweise mit dem das Lager umgebenden, nicht primär als Schmiermittel konzipierten Medium, beispielsweise Süßwasser, Salzwasser, Prozessflüssigkeit, Kühlflüssigkeit, Hydraulikflüssigkeit, Flüssiggas, einer Säure, einer Lauge oder einem fließfähigen Stoff in der Lebensmittelproduktion, befüllt ist. Insbesondere ist das Wälzlager für eine zumindest langsame Durchströmung mit umgebendem Medium ausgelegt. Zu diesem Zweck können die Dichtungen zumindest bei einem zwischen dem Innenraum und dem Raum außerhalb der Dichtungen anliegenden Druckunterschied gegenüber dem Umgebungsmedium teildurchlässig sein.The invention combines these apparently incompatible approaches by providing a bearing assembly that is provided with seals, but at least partially surrounding the bearing, not primarily designed as a lubricant medium, such as fresh water, salt water, process fluid, coolant, hydraulic fluid, LPG , an acid, a caustic or a flowable material in food production. In particular, the rolling bearing is designed for an at least slow flow with surrounding medium. For this purpose, the seals can be partially permeable to the surrounding medium at least at a pressure difference between the interior and the space outside the seals.

In bevorzugter Ausgestaltung ist das Durchlassverhalten der Dichtungen bei positiven sowie negativen Druckunterschieden zwischen dem Innenraum und dem Raum außerhalb der Dichtungen symmetrisch. Von einem positiven Druckunterschied wird hierbei gesprochen, wenn im Innenraum des Wälzlagers, das heißt in dem zwischen den Dichtungen gebildeten Raum, in welchem sich die Wälzkörper und gegebenenfalls auch ein dieser führender Käfig befinden, ein Überdruck gegenüber dem das Wälzlager umgebenden Außenraum herrscht. Bei positivem Druckunterschied fließt somit Medium aus dem Wälzlager nach außen. Im umgekehrten Fall, bei einem negativen Druckunterschied, wird Medium von außen in das Wälzlager gedrückt. Das symmetrische Durchlassverhalten einer Dichtung bedeutet, dass die pro Zeiteinheit durchströmende Menge an Medium nur vom Betrag, nicht jedoch vom Vorzeichen des Druckunterschiedes abhängig ist. Die Druckunterschiede auf gegenüberliegenden Seiten der Lageranordnung können sich voneinander unterscheiden. Ebenso kann eine Anströmrichtung, der das Lager durch strömendes Medium ausgesetzt ist, im Laufe des Betriebs des Lagers wechseln. Durch das symmetrische Durchlassverhalten der Dichtungen wird dafür gesorgt, dass auch bei wechselnden Druckverhältnissen zumindest annähernd vergleichbare Eigenschaften, was den Fluss des Mediums zwischen Innen- und Außenraum der Lageranordnung betrifft, gegeben sind. Diese Eigenschaft ist insbesondere in Anwendungsfällen mit richtungsmäßig nicht bestimmtem Medienfluss hinsichtlich der Kühlung des Lagers von Vorteil. In a preferred embodiment, the passage behavior of the seals is symmetrical with positive and negative pressure differences between the interior and the space outside the seals. From a positive pressure difference is spoken here, if in the interior of the bearing, that is in the space formed between the seals, in which the rolling elements and possibly also a leading cage, there is an overpressure against the outer space surrounding the rolling bearing. With a positive pressure difference thus medium flows out of the rolling bearing to the outside. In the reverse case, with a negative pressure difference, medium is pressed from the outside into the rolling bearing. The symmetrical transmission behavior of a seal means that the amount of medium flowing through per unit time depends only on the amount, but not on the sign of the pressure difference. The pressure differences on opposite sides of the bearing assembly may differ from each other. Likewise, a direction of flow, which is exposed to the bearing by flowing medium, change in the course of operation of the bearing. Due to the symmetrical transmission behavior of the seals, it is ensured that even with changing pressure conditions, at least approximately comparable properties, which relate to the flow of the medium between the inner and outer space of the bearing arrangement, are given. This property is particularly advantageous in applications with directionally undetermined media flow with regard to the cooling of the bearing.

Die Dichtungen der Lageranordnung können in einfacher Ausgestaltung als einlippige Dichtungen ausgebildet sein. Hierbei kann es sich um radiale einlippige ebenso wie um axiale einlippige Dichtungen handeln. Auch Dichtlippen, die eine gegenüber der Lagerachse schräg gestellte Fläche kontaktieren, können Teil der Lageranordnung sein. In einer aufwendigeren Ausgestaltung weist die Dichtung sowohl eine radiale als auch eine axiale Dichtlippe auf. The seals of the bearing assembly may be formed in a simple embodiment as a single-lip seals. These may be radial single-lipped seals as well as axial single-lipped seals. Also, sealing lips that contact an inclined surface with respect to the bearing axis, may be part of the bearing assembly. In a more complex embodiment, the seal has both a radial and an axial sealing lip.

Gemäß einer möglichen Weiterbildung ist der Innenraum der Lageranordnung beidseitig jeweils durch eine Anordnung aus mehreren Dichtungen abgedichtet. Die einzelnen Dichtungen auf einer Seite der Lageranordnung können hierbei gleichartig oder verschiedenartig sein. Im letztgenannten Fall ist beispielsweise eine der Dichtungen als nicht berührende Dichtung ausgebildet, während eine weitere auf derselben Seite des Wälzlagers angeordnete Dichtung als berührende Dichtung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist hierbei die außen liegende Dichtung nicht berührend, während die weiter innen liegende, unmittelbar den Innenraum des Wälzlagers begrenzende Dichtung berührend ist.According to a possible development of the interior of the bearing assembly is sealed on both sides in each case by an arrangement of a plurality of seals. The individual seals on one side of the bearing assembly may be the same or different. In the latter case, for example, one of the seals is designed as a non-contacting seal, while a further arranged on the same side of the rolling bearing seal is formed as a contact seal. Preferably, in this case the outer seal is not touching, while the more inwardly located, directly adjacent to the interior of the rolling bearing seal is touching.

Die nicht berührende Dichtung hat in diesem Fall unter anderem die Funktion, grobe Partikel, die sich in dem Medium befinden, vom Wälzlager fernzuhalten. Darüber hinaus stellt die nicht berührende Dichtung sicher, dass der Massenstrom an Medium, welcher zwischen der Umgebung und dem Wälzlager fließt, nicht zu groß wird. Diese Begrenzung des Massenstroms dient insbesondere dem Schutz der inneren, berührenden Dichtung. Die innere Dichtung kann daher, was die Resistenz gegenüber Druckunterschieden betrifft, im Vergleich zur äußeren, nicht berührenden Dichtung relativ schwach ausgelegt werden. Trotz ihrer Ausbildung als berührende Dichtung zeichnet sich die innere Dichtung daher durch eine besonders geringe Reibung aus. In der Summe wirkt somit durch die Anordnung aus innerer und äußerer Dichtung nur ein sehr geringes Bremsmoment auf das Wälzlager. Gleichzeitig ist eine hohe Schutzwirkung selbst bei stark mit Partikeln, beispielsweise Sand, beladenen Medien gegeben. Neben der äußeren Dichtung lässt auch die innere Dichtung bei jeder geometrischen Gestaltung zumindest in geringem Umfang einen Medienfluss durch die Dichtungsanordnung zu.The non-contacting seal in this case has, among other things, the function of keeping coarse particles in the medium away from the rolling bearing. In addition, the non-contacting seal ensures that the mass flow of medium flowing between the environment and the rolling bearing does not become too large. This limitation of the mass flow is used in particular to protect the inner, touching seal. The inner seal can therefore be relatively weak in terms of resistance to pressure differences compared to the outer, non-contacting seal. Despite its design as a contact seal, the inner seal is therefore characterized by a particularly low friction. In sum, therefore, acts by the arrangement of inner and outer seal only a very small braking torque on the bearings. At the same time a high protective effect is given even in heavily laden with particles, such as sand, media. In addition to the outer seal also allows the inner seal at any geometric design, at least to a limited extent a media flow through the seal assembly.

Sowohl bei einreihigen als auch bei mehrreihigen Dichtungsanordnungen kommt eine poröse Dichtungsgestaltung in Betracht. Eine solche Porosität kann zum Beispiel bei einer aus einem Gewebe oder Vlies gefertigten Dichtung gegeben sein und sorgt in gewünschter Weise für eine Filterwirkung der Dichtung. Als geeignete Dichtungswerkstoffe, sowohl für Dichtungsanordnungen mit jeweils genau einer Dichtung auf jeder Lagerseite als auch für hintereinander geschaltete Dichtungen, sind beispielhaft Elastomere und Thermoplaste zu nennen. Insbesondere ist Polytetrafluorethylen (PTFE) als Dichtungswerkstoff verwendbar. Eine Dichtung kann auch aus einer Werkstoffkombination, beispielsweise einem Elastomer mit Gewebeverstärkung, aufgebaut sein. Generell können Dichtungen in der Lageranordnung einteilig oder aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt sein. Sofern Dichtungen metallische Bestandteile, insbesondere einen metallischen Kern, aufweisen, sind diese vorzugsweise aus korrosionsgeschützten Werkstoffen, zum Beispiel nicht rostendem Stahl, gefertigt.Both in single-row and in multi-row sealing arrangements, a porous seal design comes into consideration. Such a porosity can be given, for example, in a seal made of a woven or nonwoven fabric and provides in a desired manner for a filtering effect of the seal. Suitable sealing materials, both for sealing arrangements, each with exactly one seal on each bearing side as well as for successively connected seals, are to name, for example, elastomers and thermoplastics. In particular, polytetrafluoroethylene (PTFE) is usable as the sealing material. A seal may also be constructed of a material combination, for example an elastomer with fabric reinforcement. In general, seals in the bearing assembly can be made in one piece or from several components. If seals have metallic constituents, in particular a metallic core, these are preferably made of corrosion-protected materials, for example stainless steel.

Eine Anlauffläche einer Dichtung, beispielsweise auf einer Welle, auf einem Lagerring, an einer Stirnfläche oder in einem Einstich, kann oberflächenbehandelt oder oberflächenbeschichtet sein. Ebenso kann die Dichtung selbst, beispielsweise mit einem Gleitlack, beschichtet sein. In jedem Fall weist die Dichtungsanordnung vorzugsweise eine geringe Überdeckung auf, um einerseits einen Durchtritt von flüssigem Medium zu ermöglichen und andererseits eine ausreichende Schutzwirkung gegenüber Partikeln zu entfalten. Zum Schutz gegen Partikel kann der Dichtungsanordnung, insbesondere in Anwendungsgebieten, in denen mit stark partikelbeladenem Medium zu rechnen ist, ein gesonderter Filter als Grobschmutzfilter vorgeschaltet sein.A contact surface of a seal, for example on a shaft, on a bearing ring, on an end face or in a recess, may be surface-treated or surface-coated. Likewise, the seal itself, for example, coated with a bonded coating. In any case, the sealing arrangement preferably has a low overlap, in order to allow on the one hand a passage of liquid medium and on the other hand to develop a sufficient protective effect against particles. For protection against particles, the sealing arrangement, in particular in application areas in which to be expected with highly particle-laden medium, a separate filter be preceded as a coarse dirt filter.

Insgesamt stellt die mit Dichtungen versehene, zur zumindest teilweisen Flutung mit umgebendem Medium vorgesehene Lageranordnung eine reibungsarme, robuste und wirtschaftliche Gesamtlösung für den Wälzlagerbetrieb auch bei hohen Absolut- und Differenzdrücken, zum Beispiel in großen Wassertiefen oder in Pumpen, dar. Neben Gezeiten- und Meeresströmungskraftwerken sind als mögliche Anwendungsgebiete auch Lager für Schiffsantriebe sowie generell Maschinen und Geräte der Off-Shore- und Marinetechnik zu nennen. Ein gezielter Strömungskreislauf durch das Wälzlager ist nicht vorgesehen. Bei dem Wälzlager kann es sich um eine beliebige Bauart eines Kugel- und/oder Rollenlagers, beispielsweise ein Zylinderrollen-, Kegelrollen- oder Pendelrollenlager handeln. Ein geeigneter Werkstoff für die Lagerringe ist beispielsweise Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4108 (Handelsname: Cronidur). Die Wälzkörper können ebenfalls aus korrosionsbeständigem Stahl oder aus Keramik, zum Beispiel Siliziumnitrid, gefertigt sein. Sofern das Wälzlager einen Käfig aufweist, ist dieser vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK) hergestellt. Je nach Anwendungsfall ist auch ein kostengünstigerer Kunststoff, beispielsweise Polyamid, als Käfigwerkstoff verwendbar. Insbesondere bei hohen mechanischen Belastungen kann ein aus Buntmetall hergestellter Käfig, insbesondere Messingmassivkäfig, vorteilhaft sein.Overall, the provided with seals, provided for at least partial flooding with surrounding medium bearing assembly is a low-friction, robust and economical total solution for rolling bearing operation even at high absolute and differential pressures, for example, in large water depths or pumps. In addition to tidal and Meeresstromkraftwerken As a possible area of application, bearings for ship propulsion systems as well as generally machines and devices for offshore and marine engineering can be mentioned. A targeted flow circuit through the rolling bearing is not provided. The rolling bearing can be any type of ball and / or roller bearing, such as a cylindrical roller, tapered roller or spherical roller bearings. A suitable material for the bearing rings, for example, steel with the material number 1.4108 (trade name: Cronidur). The rolling elements may also be made of corrosion-resistant steel or of ceramic, for example silicon nitride. If the rolling bearing has a cage, this is preferably made of plastic, for example polyetheretherketone (PEEK). Depending on the application, a less expensive plastic, such as polyamide, can be used as a cage material. Especially at high mechanical loads, a cage made of non-ferrous metal, in particular solid brass cage, may be advantageous.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen, teils in grob vereinfachter Darstellung:Several embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Here show, partly in a roughly simplified representation:

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

1 Ein erstes Ausführungsbeispiel einer abgedichteten, mediengefluteten Lageranordnung mit einem Schrägkugellager, 1 A first embodiment of a sealed, media-flooded bearing assembly with an angular contact ball bearing,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer abgedichteten, mediengefluteten Lageranordnung mit einem Schrägkugellager, 2 A second embodiment of a sealed, media-flooded bearing assembly with an angular contact ball bearing,

3 eine abgedichtete, mediengeflutete Lageranordnung mit radialen einlippigen Dichtungen, 3 a sealed, media flooded bearing assembly with radial single lip seals,

4 eine abgedichtete, mediengeflutete Lageranordnung mit axialen einlippigen Dichtungen, 4 a sealed, media flooded bearing assembly with axial single lip seals,

5 eine abgedichtete, mediengeflutete Lageranordnung mit Dichtungen, welche jeweils sowohl eine radiale als auch eine axiale Dichtlippe aufweisen, 5 a sealed, media-flooded bearing assembly with seals, each having both a radial and an axial sealing lip,

6 eine abgedichtete, mediengeflutete Lageranordnung mit mehrreihigen Dichtungsanordnungen. 6 a sealed, media-flooded bearing assembly with multi-row seal assemblies.

Einander prinzipiell entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Corresponding to one another in principle or equivalent parts are identified in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist eine Lageranordnung 1 gezeigt, welche ein als einreihiges Schrägkugellager ausgebildetes Wälzlager 2 umfasst, das in einem Medium M, nämlich Meerwasser, betrieben wird und beispielsweise in ein Strömungskraftwerk eingebaut ist. Das Wälzlager 2 umfasst einen Innenring 3, einen Außenring 4, sowie zwischen den Lagerringen 3, 4 abrollende Wälzkörper 5, nämlich Kugeln. Im Ausführungsbeispiel nach 1 ist das Wälzlager 2 als vollrolliges Lager, das heißt ohne Käfig, ausgebildet. Die Lagerringe 3, 4 sind aus Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4108 gefertigt.In 1 is a bearing arrangement 1 shown, which designed as a single row angular contact ball bearings 2 comprises, which is operated in a medium M, namely seawater, and is installed, for example, in a flow power plant. The rolling bearing 2 includes an inner ring 3 , an outer ring 4 , as well as between the bearing rings 3 . 4 rolling rolling elements 5 namely balls. In the embodiment according to 1 is the rolling bearing 2 as a full complement bearing, that is without a cage trained. The bearing rings 3 . 4 are made of steel with the material number 1.4108.

An den Stirnseiten des Wälzlagers 2 befindet sich jeweils eine Dichtung 6. Gegenüber dem Medium M sind die Dichtungen 6 teildurchlässig. Demzufolge kann sich zwischen dem von den Dichtungen 6 begrenzten Innenraum des Wälzlagers 2 und dem das Wälzlager 2 umgebenden Außenraum höchstens ein geringer Druckunterschied aufbauen. Das Wälzlager 2 ist damit zum Einsatz in beliebiger Wassertiefe und bei beliebigen Strömungsverhältnissen ohne jegliche Einschränkung geeignet. Im Vergleich zu herkömmlichen Dichtungen für Unterwasseranwendungen zeichnet sich die bei der Lageranordnung 1 zum Einsatz kommende, aus den zwei Dichtungen 6 aufgebaute Dichtungsanordnung durch eine sehr geringe Reibung aus. Gleichzeitig halten die Dichtungen 6 in ausreichendem Maße Partikel, insbesondere Sand, von den Wälzkontakten, die zwischen den Kugeln 5 und einerseits einer Innenlaufbahn 7 auf dem Innenring 3 und andererseits einer Außenlaufbahn 8 auf der inneren Oberfläche des Außenrings 4 gebildet sind, ab. Die Lageranordnung 1 eignet sich damit für einen langfristigen wartungsfreien Einsatz unter Wasser. Im Unterschied zur Anordnung nach 1 kann das Wälzlager 2 auch als mehrreihiges Lager ausgebildet sein. Hierbei können die einzelnen Wälzkörperreihen beliebig voneinander beabstandet sein und weisen nicht notwendigerweise einen gemeinsamen Innenring 3 oder einen gemeinsamen Außenring 4 auf. An Stelle des Innenrings 3 kann auch eine hohle oder massive Welle vorgesehen sein.At the front sides of the rolling bearing 2 there is one seal each 6 , Opposite the medium M are the seals 6 partially transparent. As a result, between the seals 6 limited interior of the rolling bearing 2 and the rolling bearing 2 surrounding outer space to build up at most a slight pressure difference. The rolling bearing 2 is therefore suitable for use in any water depth and any flow conditions without any restriction. Compared to conventional gaskets for Underwater applications are characterized by the bearing arrangement 1 used, from the two seals 6 constructed seal assembly by a very low friction. At the same time keep the seals 6 Sufficient particles, especially sand, from the rolling contacts between the balls 5 and on the one hand an inner career 7 on the inner ring 3 and on the other hand, an outer race 8th on the inner surface of the outer ring 4 are formed, from. The bearing arrangement 1 is thus suitable for a long-term maintenance-free operation under water. Unlike the arrangement after 1 can the rolling bearing 2 also be designed as a multi-row bearing. Here, the individual rows of rolling elements can be arbitrarily spaced from each other and do not necessarily have a common inner ring 3 or a common outer ring 4 on. In place of the inner ring 3 may also be provided a hollow or massive shaft.

Das Ausführungsbeispiel nach 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach 1 insbesondere durch die Gestaltung der Dichtungsanordnung. Zusätzlich zu einer inneren Dichtung 6, die den Innenraum des Wälzlagers 2, nämlich Schrägkugellagers, begrenzt, ist in diesem Fall an den Stirnseiten des Wälzlagers 2 jeweils eine weitere, äußere Dichtung 9 angeordnet, die im Gegensatz zur inneren Dichtung 6 als nicht berührende Dichtung ausgebildet ist. Während die äußere Dichtung 9 groben Schmutz vom Innenraum des Wälzlagers 2 abhält, hat die innere Dichtung 6 selbst gegenüber feinsten Partikeln eine Filterwirkung. Die Form der inneren Dichtung ist in den 1 und 2 lediglich schematisch dargestellt. Die äußere Dichtung 9 ist als Scheibe gestaltet, welche einen Spalt S zum Innenring 3 offen lässt und somit als Drossel, insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Mediums M, wirkt. The embodiment according to 2 differs from the embodiment according to 1 in particular by the design of the seal arrangement. In addition to an inner seal 6 that the interior of the rolling bearing 2 , Angular contact ball bearings, limited, in this case, on the end faces of the bearing 2 one more outer seal each 9 arranged, in contrast to the inner seal 6 is designed as a non-contacting seal. While the outer seal 9 Coarse dirt from the interior of the rolling bearing 2 holds off, has the inner seal 6 even against the finest particles a filter effect. The shape of the inner seal is in the 1 and 2 only shown schematically. The outer seal 9 is designed as a disc, which has a gap S to the inner ring 3 leaves open and thus as a throttle, especially at high flow velocities of the medium M acts.

Zur Führung der Wälzkörper 5 ist ein Käfig 14 vorgesehen.For guiding the rolling elements 5 is a cage 14 intended.

Auf jeder Seite des Wälzlagers 2 kann das Medium M sowohl ein- als auch ausströmen. Zusätzlich sind in 2 zwei Öffnungen 10 im Außenring 4 erkennbar, die ebenfalls von Medium M durchströmbar sind, wobei in nicht dargestellter Weise vor jede Öffnung 10 ein Filter gesetzt sein kann. Insgesamt ist durch die Dichtungen 6, 9 sowie Öffnungen 10 auch bei schwacher Strömung des Mediums M eine ausreichende Strömung und damit Kühlwirkung gegeben, wobei keine bestimmte Strömungsrichtung vorgegeben ist.On each side of the rolling bearing 2 the medium M can both flow in and out. Additionally are in 2 two openings 10 in the outer ring 4 recognizable, which are also permeated by medium M, wherein in a manner not shown in front of each opening 10 a filter can be set. Overall, through the seals 6 . 9 as well as openings 10 even with a weak flow of the medium M given a sufficient flow and thus cooling effect, with no particular flow direction is predetermined.

Hinsichtlich möglicher konkreter Gestaltungen von Dichtungen 6, 9 wird im Folgenden auf die 3 bis 6 verwiesen. Das Wälzlager 2 ist in jeder dieser Figuren lediglich als geschlossenes Modul angedeutet, welches beispielsweise, wie nach den 1 und 2, als Kugellager gestaltet sein kann. Alternativ kann es sich in jedem der in den 3 bis 6 skizzierten Anordnungen bei dem jeweiligen Wälzlager 2 beispielsweise um ein Nadellager, ein Kugelrollenlager, ein Zylinderrollenlager, ein Pendelrollenlager oder ein Kegelrollenlager, jeweils in ein- oder mehrreihiger Ausführung, handeln.Regarding possible concrete designs of seals 6 . 9 will be referred to below 3 to 6 directed. The rolling bearing 2 is indicated in each of these figures only as a closed module, which, for example, as in the 1 and 2 , can be designed as a ball bearing. Alternatively, it can be in any of the in the 3 to 6 sketched arrangements in the respective rolling bearing 2 For example, a needle bearing, a ball roller bearing, a cylindrical roller bearing, a spherical roller bearing or tapered roller bearings, each in one or more rows act.

Im Ausführungsbeispiel nach 3 sind die Dichtungen 6 als radiale einlippige Dichtungen gestaltet, welche direkt eine rotierende Welle 3 an Stelle eines Innenrings kontaktieren. Eine optionale Verstärkung der Dichtungen 6 in Form eines Blechrings ist in 3 nicht dargestellt.In the embodiment according to 3 are the seals 6 designed as radial single-lip seals, which directly a rotating shaft 3 contact in place of an inner ring. An optional reinforcement of the seals 6 in the form of a sheet metal ring is in 3 not shown.

Das Ausführungsbeispiel nach 4 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach 3 dadurch, dass die Dichtungen 6 als axiale einlippige Dichtungen ausgebildet sind und jeweils stirnseitig an einem Absatz 11 der Welle 3 anlaufen.The embodiment according to 4 differs from the embodiment according to 3 in that the seals 6 are designed as axial single-lip seals and each end face of a paragraph 11 the wave 3 start.

Das Ausführungsbeispiel nach 5 stellt eine Weiterentwicklung dar, bei welcher die Dichtungen jeweils radiale Lippe 12 sowie eine axiale Lippe 13 aufweisen und hierbei einstückig aufgebaut sind. Wie aus 5 hervorgeht, sind die Dichtungen 6 vom Wälzlager 2 deutlich beabstandet. Dieser Abstand zwischen den Dichtungen 6 und mindestens einem Wälzlager 2 innerhalb der Lageranordnung 1 kann beliebig groß sein.The embodiment according to 5 represents a further development in which the seals each radial lip 12 and an axial lip 13 have and are constructed in one piece. How out 5 shows are the seals 6 from the rolling bearing 2 clearly spaced. This distance between the seals 6 and at least one rolling bearing 2 within the bearing assembly 1 can be any size.

Die Lageranordnung 1 nach 6 weist, prinzipiell vergleichbar mit der Lageranordnung nach 2, beidseitig des Wälzlagers 2 jeweils zwei Dichtungen 6, 9 auf, welche in diesem Fall beide als berührende einlippige Dichtungen 6, 9 ausgebildet sind.The bearing arrangement 1 to 6 points, in principle comparable with the bearing assembly 2 , on both sides of the rolling bearing 2 two seals each 6 . 9 on which in this case both as touching single-lipped seals 6 . 9 are formed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Lageranordnung bearing arrangement
22: Wälzlager roller bearing
33: Welle, Innenring Shaft, inner ring
44: Außenring outer ring
55: Wälzkörper rolling elements
66: Dichtung poetry
77: Innenlaufbahn Inner raceway
88th: Außenlaufbahn Outer race
99: äußere Dichtung outer seal
1010: Öffnung opening
1111: Absatz paragraph
1212: radiale Lippe radial lip
1313: axiale Lippe axial lip
1414: Käfig Cage
MM: Medium medium
SS: Spalt gap

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008029483 A1 [0002, 0003, 0008]
US 6588139 B2 [0003, 0008]
EP 1783386 B1 [0003, 0008]
DE 102009052856 B3 [0009]
JP 2000337523 A [0009]
WO 2012/022615 A1 [0009]
DE 102010034942 A1 [0009]

Claims

Bearing assembly comprising a media-lubricated rolling bearing ( 2 ) with a number between an inner raceway ( 7 ) and an outer career ( 8th ) arranged in at least one row of rolling elements rolling elements ( 5 ), as well as with at least two on both sides of the row of rolling elements arranged seals ( 6 . 9 ), wherein one and the same liquid medium (M) both outside the seals ( 6 . 9 ) as well as in an interior space between the seals ( 6 . 9 ) is located.

Bearing arrangement according to claim 1, characterized in that the seals ( 6 . 9 ) at least at one between the interior and the space outside the seals ( 6 . 9 ) applied pressure difference to the medium (M) are partially permeable.

Bearing arrangement according to claim 2, characterized in that the passage behavior of the seals ( 6 . 9 ) with positive and negative pressure differences between the interior and the space outside the seals ( 6 . 9 ) is symmetrical.

Bearing arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one seal ( 6 . 9 ) is designed as a single-lip seal.

Bearing arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one seal ( 6 . 9 ) both a radial sealing lip ( 12 ) as well as an axial sealing lip ( 13 ) having.

Bearing arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the interior space on both sides in each case by an arrangement of a plurality of seals ( 6 . 9 ) is sealed.

Bearing arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one seal ( 6 . 9 ) is designed as a non-contacting seal.

Bearing arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one seal ( 6 . 9 ) is porous.

Bearing arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one career ( 7 . 8th ) is formed by steel with the material number 1.4108.

Use of a bearing arrangement according to claim 1 in an underwater power plant, in particular flow power plant.