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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, die einen ersten Lagerring und einen zweiten Lagerring umfasst, die relativ zueinander um eine Drehachse drehbar sind, wobei zwischen den beiden Lagerringen ein Ringraum ausgebildet ist, der zumindest teilweise mit Schmiermittel gefüllt ist.
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Gattungsgemäße Lageranordnungen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Häufig ist dabei der Ringraum zwischen Außen- und Innenring mittels Dichtungselementen abgedichtet, so dass zum einen Schmutz nicht in das Innere des Lagers gelangen kann und zum anderen auch das Schmiermittel (Öl oder Fett) nicht aus dem Lager austreten kann.
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Insbesondere im Falle von Großlagern ist es nicht immer möglich und sinnvoll, eine vollständige Abdichtung vorzusehen. Demgemäß kommt es im Betrieb derartiger Lager zu einer Leckage an Schmiermittel. Daher kann es im Betrieb zu unkontrolliertem Austritt des Schmiermediums kommen. Dabei wird in vielen Fällen aufgrund der Rotation eines Lagerrings das Schmiermedium in der Umgebung verschleudert.
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Aus der
DE 10 2012 215 217 A1 ist ein Abstreifersystem für gattungsgemäße Lageranordnungen bekannt, bei der Abstreiferelemente die Stirnseiten der Lagerringe abstreifen und das überschüssige bzw. austretende Schmierfett zu einer Sammelstelle leiten. Allerdings ist es hier nachteilig, dass beim Weiterdrehen des rotierenden Lagerrings über den Umfang bis zum nächsten Passieren eines Abstreiferelements bereits weiteres überschüssiges Fett aus dem Ringraum austreten kann und dieses an einer anderen Umfangsposition als der Sammelstelle verbleibt; demgemäß kann dieses Fett nicht zuverlässig vom Abstreiferelement aufgenommen und der Sammelstelle zugeleietet werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Lageranordnung so weiterzubilden, dass eine besserer Kontrolle des Sammelns von austretendem Schmiermittel ermöglicht wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an einem der beiden Lagerringe ein Eingriffselement angeordnet ist, das in den Ringraum zumindest teilweise eingreift und Schmiermittel aus dem Ringraum in den Bereich einer Stirnseite des ersten Lagerrings und/oder in den Bereich einer Stirnseite des zweiten Lagerrings fördert.
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Das Eingriffselement ist dabei bevorzugt am ersten Lagerring angeordnet, wobei dieser als stationärer Lagerring ausgebildet ist.
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Das Eingriffselement kann als stabförmiges Bauteil ausgebildet sein oder einen stabförmigen Abschnitt aufweisen, wobei die Breite des stabförmigen Bauteils oder des stabförmigen Abschnitts – gemessen in radiale Richtung der Lageranordnung – zwischen 50% und 100% der radialen Breite des Ringraums im Bereich der Stirnseiten der Lagerringe beträgt. Demgemäß passt das Eingriffselement mit reichlich Spiel in den Ringraum und kann hier Schmiermittel (Fett) verdrängen und aus dem Ringraum in den Bereich der Stirnseiten der Lagerringe fördern.
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Das Eingriffselement ist bevorzugt in einem vertikal am tiefsten liegenden Bereich der Lagerringe angeordnet (d. h. in der „6-Uhr-Position“).
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An dem Lagerring, an dem das Eingriffselement nicht angeordnet ist, kann weiterbildungsgemäß ein Abstreifelement angeordnet sein, das im Bereich der Stirnseite mindestens eines der Lagerringe anliegt. Das Abstreifelement wird dabei bevorzugt mit elastischen Vorspannmitteln gegen den Bereich der Stirnseite der Lagerringe gedrückt. Das Abstreifelement kann an einem Tragarm angeordnet sein, wobei der Tragarm am zweiten Lagerring angeordnet ist, der als rotierender Lagerring ausgebildet ist.
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An dem Lagerring, an dem das Abstreifelement nicht angeordnet ist, kann mindestens ein Schmierstoffabstreifer angeordnet sein, der bei der relativen Drehung der beiden Lagerringe vom Abstreifelement überstrichen wird. Hiermit kann bei jeder Umdrehung des rotierenden Lagerrings vom Abstreifelement gesammeltes Schmiermittel abgestriffen und so gesammelt werden. Dieses Element hat auch die Funktion eines kontinuierlichen Abstreifens von Schmiermittel vom rotierenden Lagerring.
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Ein erster Schmierstoffabstreifer (für das grobe Abwischen von Schmiermittel) kann einen ortsfesten zylinderförmigen Körper aufweisen, dessen Längsachse in radiale Richtung weist. Ein zweiter Schmierstoffabstreifer (für das feine Abwischen von Schmiermittel) kann einen rotierenden zylinderförmigen Körper aufweisen, dessen Längsachse in radiale Richtung weist. Der zweite Schmierstoffabstreifer kann allerdings auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als stationäres Element mit einem beispielsweise L-förmigem Profil.
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Ein vorzugsweise am statischen (ortsfesten) Teil befestigter Ausstreifer (Eingriffselement) reinigt also kontinuierlich den Spalt zwischen Innen- und Außenring der Lageranordnung. Gleichzeitig wird der rotierende Lagerring an einer Umfangsposition ständig abgestriffen. Bevorzugt wird dieses System an der „6-Uhr-Position“ (also in einem vertikal am tiefsten liegenden Bereich der Lageranrodnung) installiert.
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Um auch noch die Leckage von Schmierfett bzw. Öl über den Umfang des ortsfesten Lagerrings zu sammeln, ist ein rotierendes Wischersystem vorgesehen, das über den ortsfesten Lagerring gleitet, austretendes Fettsammelt und dann an der Mediumsammelstelle mittels Schmierstoffabstreifer abstreift.
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Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung ein kontrolliertes Sammeln von austretendem Schmiermedium auch bei unerwartet auftretender Leckage.
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Diese Möglichkeit kann genutzt werden, um den Fettaustausch definiert zu steuern. Somit kann auf Fettaustrittsbohrungen und traditionelle Sammelvorrichtungen verzichtet werden.
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Die Dichtung muss nicht für vollständige Dichtheit ausgelegt werden, so dass der Verschleiß der Lageranordnung zurückgeht und somit die Lebensdauer erhöht wird.
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Über einen definierten Fettauslauf über den Dichtspalt nach außen können keine Partikel in das Lager kommen, so dass auf eine Staubdichtung verzichtet werden kann.
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Das verbrauchte Fett, das über den Spalt zwischen rotierendem und statischem Lagerring im Umfang austritt, wird daher mittels des Abstreifsystems definiert an einer Position gesammelt.
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Demgemäß schlägt die Erfindung ein effizientes Abstreifersystem für Schmiermedien bei Wälzlagern vor.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 in perspektivischer Darstellung den untenliegenden Bereich einer Lageranordnung mit rotierendem Innenring und ortsfestem Außenring,
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2 die Ansicht des Bereichs gemäß 1, gesehen in Achsrichtung der Lageranordnung,
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3 in perspektivischer Darstellung ein Abstreifelement, das an einem Tragarm befestigt ist,
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4 in perspektivischer Darstellung einen ersten Schmierstoffabstreifer und
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5 in perspektivischer Darstellung einen zweiten Schmierstoffabstreifer.
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In 1 und in 2 ist eine Lageranordnung 1 zu sehen, bei der es sich um ein Großlager, beispielsweise für eine Windkraftanlage, handelt. Die Lageranordnung 1 umfasst einen ersten Lagerring 2, der als stationärer Außenring ausgebildet ist, sowie einen zweiten Lagerring 3, der als rotierender Innenring ausgebildet ist. Die beiden Lagerringe 2, 3 haben Stirnseiten 6 bzw. 7, die fluchtend ausgebildet sind. Zwischen den beiden Lagerringen 2, 3 wird ein Ringraum 4 ausgebildet. Im Bereich der Stirnseiten 6, 7 weist der Ringraum 4 eine Breite B, gemessen in radiale Richtung r, auf.
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Natürlich ist generell auch die umgekehrte Ausgestaltung möglich, d. h. ein sich drehender Außenring und ein stationärer Innenring.
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Am ortsfesten, d. h. stationären Lagerring 2, vorliegend also am Außenring der Lageranordnung 1, ist ein Eingriffselement 5 angeordnet. Dieses ist am besten in 1 zu sehen. Das Eingriffselement 4 ist als stabförmiges Element mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt ausgeführt und greift mit seinem einen Ende in den Ringraum 4 ein. Damit wird Schmiermittel aus dem Ringraum 4 in den Bereich der Stirnseiten 6, 7 der beiden Lagerringe 2, 3 gefördert bzw. verdrängt. D. h. das Eingriffselement 5 bildet im Schmierfett im Ringraum eine Spur, aus der Schmierfett verdrängt und in den stirnseitigen Bereich der Lagerringe 2, 3 gefördert wird.
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Die Breite b des stabförmigen Eingriffselements 5 beträgt weniger als die Breite B, bevorzugt ist ein Wert zwischen 75% und 98% der Breite B vorgesehen.
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Dies hat den Vorteil, dass nunmehr für die nächste volle Umdrehung des Innenrings 3 im Schmierfett Raum zur Verfügung steht, der erst gefüllt werden muss, bevor Fett aus dem Ringraum austritt. Bis dahin ist aber der Lagerring 3 wiederum an die „6-Uhr-Position“ zurückgekehrt, wo in folgender Weise überschüssiges Fett abgenommen und einem Sammelraum zugeleitet wird.
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Am sich drehenden Lagerring 3 ist ein Abstreifelement 8 befestigt (s. hierzu 3). Das schaberförmige Abstreifelement 8 wird von einem Tragarm 9 gehalten, der am Lagerring 3 festgeschraubt ist. Das Abstreifelement 8 wird von einem Zwischenträger 14 gehalten. Zwischen dem Zwischenträger 14 und dem Abstreifelement 8 ist ein Federelement 15 angeordnet, das das Abstreifelement 8 gegen die Stirnseiten 6, 7 der Lagerringe 2, 3 drückt. Das Federelement 15 bildet demgemäß ein federvorgespanntes Gelenk, mit dem das Abstreifelement 8 relativ zum Zwischenträger 14 geschwenkt werden kann. Die Federkraft bzw. das von der Feder ausgeübte Moment kann eingestellt werden, um den gewünschten Anpressdruck zu erzielen. Das Abstreifelement 8 kann aus Polytetrafluoräthylen, aus Filz oder auch aus einem Federblech bestehen, was gemäß der Verschleißsituation zu entscheiden ist.
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Am ortsfesten Lagerring 2 sind in Umfangsrichtung beabstandet im vertikal am tiefsten liegenden Bereich zwei Schmierstoffabstreifer 10 und 11 angeordnet.
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Der erste Schmierstoffabstreifer 10 dient dem groben Abwischen von Fett von den Stirnseiten 6, 7 der Lagerringe 2, 3; er ist in 4 dargestellt. Der Schmierstoffabstreifer 10 weist einen Blechträger 16 auf, auf dem ein zylinderförmiger Körper 12 fest montiert ist. Am Blechträger 16 sind zwei Abstreiflippen 17, 18 für das Abstreifen von Medium an der rotierenden Stirnseite 7 ausgebildet, die aus Polytetrafluoräthylen, aus Filz oder auch aus einem Federblech bestehen können. Wenn das Abstreifelement 8 bei jeder Umdrehung des Innenrings 3 über den Schmierstoffabstreifer 10 gezogen wird, bleibt demgemäß das abgestriffene Fett am zylinderförmigen Körper hängen (der bezüglich seiner Geometrie aber auch anders ausgebildet sein kann). Vom Schmierstoffabstreifer 10 kann dann das aufgesammelte Fett in Richtung der Schwerkraft zu einem (nicht dargestellten) Sammelraum geleitet werden.
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Wie in 1 gesehen werden kann, liegt das Eingriffselement 5 in Arbeitsrichtung vor den Abstreiflippen 17 und 18.
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Der zweite Schmierstoffabstreifer 11 dient dem feinen Abwischen von Fett von den Stirnseiten 6, 7 der Lagerringe 2, 3; er ist in 5 dargestellt. Der Schmierstoffabstreifer 11 weist einen Blechträger 19 auf, auf dem ein zylinderförmiger Körper 13 drehbar gelagert ist. Am Blechträger 19 ist eine Abstreiflippe 20 für Schmierstoff angeordnet, der am zylinderförmigen Körper 13 anhaftet. Der zylinderförmige Körper 13 selber bildet eine Abstreiffläche für das Abstreifelement 8, wenn letzteres bei jeder Umdrehung des Lagerinnenrings 3 den Körper 13 passiert. Ein radial vergrößerter Bereich des zylinderförmigen Körpers 13 bildet eine seitliche Abstreifkante 21 für das Abstreifelement 8. Wenn das Abstreifelement 8 bei jeder Umdrehung des Innenrings 3 über den Schmierstoffabstreifer 11 gezogen wird, bleibt demgemäß das abgestriffene Fett am zylinderförmigen Körper 13 hängen. Vom Schmierstoffabstreifer 11 kann dann das aufgesammelte Fett in Richtung der Schwerkraft zum Sammelraum geleitet werden. Für den Körper 13 sind aber auch alternative Ausgestaltungen möglich (beispielsweise ein statisch angeordnetes Element mit L-förmigem Profil).
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Der zylinderförmige Körper 13 ist drehangetrieben; dargestellt ist eine Antriebswelle 22, nicht indes der Antrieb selber. Der Antrieb kann elektrisch erfolgen. Eine andere Möglichkeit ist ein direkter mechanischer Antrieb durch den rotierenden Innenring 3.
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In 2 ist noch eine Führungsschiene 23 zu erkennen, über die ein definiertes Abheben und Aufsetzen des Abstreifelements 8 auf die Stirnseiten 6, 7 gesteuert werden kann. In diesem Zusammenhang kommt einem Leitfinger 24 Bedeutung zu, der am Abstreifelement 8 angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- erster Lagerring (stationärer Außenring)
- 3
- zweiter Lagerring (rotierender Innenring)
- 4
- Ringraum
- 5
- Eingriffselement
- 6
- Stirnseite des ersten Lagerrings
- 7
- Stirnseite des zweiten Lagerrings
- 8
- Abstreifelement
- 9
- Tragarm
- 10
- Schmierstoffabstreifer
- 11
- Schmierstoffabstreifer
- 12
- zylinderförmiger Körper
- 13
- zylinderförmiger Körper
- 14
- Zwischenträger
- 15
- Federelement
- 16
- Blechträger
- 17
- Abstreiflippe
- 18
- Abstreiflippe
- 19
- Blechträger
- 20
- Abstreiflippe
- 21
- Abstreifkante
- 22
- Antriebswelle
- 23
- Führungsschiene
- 24
- Leitfinger
- b
- Breite des stabförmigen Bauteils/des stabförmigen Abschnitts
- B
- radiale Breite des Ringraums
- r
- radiale Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012215217 A1 [0004]
