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Vorliegende Erfindung betrifft eine abgedichtete Lageranordnung, insbesondere ein Tonnen-, Toroidal- oder Pendelrollenlager, mit zumindest einem ersten Lagerring und einem zweiten Lagerring, die mittels einer Labyrinthdichtung mit einem ersten Labyrinthdichtungsteil und einem zweiten Labyrinthdichtungsteil gegenüber einer Umgebung abgedichtet sind.
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Bei abgedichteten Lageranordnung wird, um einen Schmutzeintrag in die Lageranordnung zu verhindern und/oder um einen Schmierstoff in der Lageranordnung zu halten, die Lageranordnung gegenüber der Umgebung mit einer Dichtung, insbesondere einer Labyrinthdichtung, abgedichtet. Neben den anderen Lagerkomponenten kann insbesondere diese Dichtung jedoch bei einem Transport und/oder einer Montage aufgrund von Relativbewegungen der Lagerkomponenten zueinander leicht beschädigt werden. Insbesondere bei großen Lageranordnungen, wie beispielsweise Tonnen-, Toroidal- oder Pendelrollenlager, die auf eine hohe Tragfähigkeit ausgelegt sind, kann eine Beschädigung der Lagerkomponenten leicht auftreten.
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Dabei sind Tonnenrollenlager einreihige Lager, die für hohe stoßartige Radialkräfte ausgelegt sind, allerdings in Axialrichtung nur gering belastbar sind. Sie eignen sich gut zum Ausgleichen von Fluchtfehlern, da sie winkeleinstellbar sind und der Außenring eine kugelförmige Lauffläche aufweisen kann. Die Wälzkörper, die sogenannten Tonnenrollen, sind fassförmig. Tonnenlager sind einreihig, d. h. sie besitzen eine Reihe von Tonnenrollen in einem Käfig.
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Das Pendelrollenlager hält axialen und radialen Belastungen stand und eignet sich gut, um Fluchtfehler auszugleichen. Pendelrollenlager sind, wie die Tonnenlager, winkeleinstellbar, jedoch zweireihig. Sie sind für schwerste Belastungen geeignet, weisen also hohe Tragzahlen auf.
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Unter einem Toroidal-Rollenlager versteht man eine Lagerbauart, die die Winkelbeweglichkeit eines Pendelrollenlagers mit der zwangfreien axialen Verschiebbarkeit des Zylinderrollenlagers vereinigen kann. Darüber hinaus kann es, wie Nadellager, den Vorteil der kompakten Bauweise bieten. Toroidal-Rollenlager, verfügen über torusförmige Rollen. Zusammen mit entsprechend geformten Laufbahnen können sie sowohl Axial- als auch Winkelversatz ausgleichen, ohne dass sich das Reibmoment des Lagers erhöht. Somit kann ein Toroidal-Rollenlager die Funktion eines Zylinderrollenlagers und eines Pendelrollenlagers gleichzeitig erfüllen.
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Vorteilhafterweise ist, wie erwähnt, die Tragfähigkeit all dieser Rollenlager sehr hoch, auch wenn Schiefstellungen oder Axialverschiebungen auszugleichen sind. Allerdings ist, wie ebenfalls oben erwähnt, bei derartigen Lageranordnungen, insbesondere bei größeren Ausführungen der Lager, nachteilig, dass die Montage problematisch sein kann, da im Falle von Relativbewegungen zwischen den Lagerelementen, eine Beschädigung der Lagerringe oder der Wälzkörper auftreten kann. Zudem kann sich bei einer vertikalen Montage derartiger Lager der Wälzkörpersatz derart verschieben, bis die Lagerluft aufgebraucht ist, was wiederum zu Verspannungen und Eindrückungen der Laufbahnen in die Oberflächen der Wälzkörper führt.
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Es wurde deshalb im Stand der Technik, beispielsweise der
DE 10 2011 007 635 , vorgeschlagen, eine Sicherung bereitzustellen, bei der der Lagerkäfig gegenüber den Lagerringen fixiert ist. Dadurch werden ebenso die Wälzkörper gegenüber den Lagerringen fixiert, so dass eine sichere Montage erfolgen kann, ohne dass sich der Lagerkäfig mit den Wälzkörpern gegenüber den Lagerringen verschiebt. Dazu wird an dem Lagerkäfig eine Vorrichtung befestigt, die sich zu dem Außenlagerring oder Innenlagerring erstreckt und über die sich der Lagerkäfig abstützt.
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Nachteilig an einer derartigen Sicherung ist jedoch, dass dafür der Lagerkäfig von außen zugänglich sein muss. Dies ist bei abgedichteten Lagern nicht möglich. Darüber hinaus treten neben den Beschädigungen der Lagerringe oder der Wälzkörper bei Relativbewegung der Lagerkomponenten zueinander auch Beschädigungen der Dichtungen auf, wobei insbesondere Lageranordnungen mit Labyrinthdichtungen besonderen anfällig sind. Zudem ist üblicherweise, gerade bei großen Lagern, das Lager in einem Gehäuse angeordnet, das als vormontierte Baueinheit geliefert wird, so dass auch hier ein einfacher Zugang zu den Lagerringen nicht gegeben ist.
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Um insbesondere Lager, die abgedichtet sind und/oder bereits in einem Gehäuse angeordnet, zu montieren, kann das Lager auch in einem Montagerahmen befestigt sein. Dies erhöht jedoch das Gewicht des gesamten Bauelements signifikant, und ist zudem zeitaufwändig zu befestigen und zu entfernen.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine abgedichtete Lageranordnung bereitzustellen, die auch als vormontierte Einheit aus Gehäuse und Lager montierbar ist, ohne dass eine Relativbewegung der Lagerringe zueinander und/oder des Lagerkäfigs und/oder der Wälzkörper erfolgt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird eine abgedichtete Lageranordnung, insbesondere ein Tonnen-, Toroidal- oder Pendelrollenlager, mit mindestens einem ersten Lagerring und einem zweiten Lagerring bereitgestellt. Dabei sind der erste und der zweite Lagerring über eine Labyrinthdichtung mit einem ersten Lagerdichtungsteil und einem zweiten Lagerdichtungsteil gegenüber einer Umgebung abgedichtet. Um eine Relativbewegung der Lagerringe zueinander zu gewährleisten, ist zwischen dem ersten Labyrinthdichtungsteil und dem zweiten Labyrinthdichtungsteil wie üblich ein Spalt definiert.
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Dabei basiert die Erfindung auf der Idee, in dem zwischen dem ersten und zweiten Labyrinthdichtungsteil definierten Spalt mindestens ein Sicherungselement anzuordnen, das vorzugsweise derart ausgelegt ist, dass es auf das erste und/oder zweite Labyrinthdichtungsteil eine derartige Kraft ausübt, dass das erste und zweite Labyrinthdichtungsteil relativ zueinander im Wesentlichen unbeweglich angeordnet sind.
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Dies bedeutet aber auch gleichzeitig, dass der erste und der zweite Lagerring gegeneinander im Wesentlichen unbeweglich angeordnet sind, so dass das Lager keine Relativbewegung der Lagerkomponenten zueinander erfährt. Ist das Lager als vormontierte Einheit aus Wälzlager und Gehäuse bereitgestellt, wird die Labyrinthdichtung oftmals als Abdichtung für das Gehäuse vorgesehen. Da aber auch in diesem Fall über das Gehäuse eine, wenn auch indirekte, Verbindung eines ersten Labyrinthdichtungsteils mit dem ersten Lagerring und insbesondere über die Welle eine Verbindung des zweiten Labyrinthdichtungsteils mit dem zweiten Lagerring bereitgestellt ist, kann erreicht werden, dass auch eine vormontierte Baueinheit aus Gehäuse und Lager ohne Relativbewegung der Lagerkomponenten zueinander montiert werden kann. Auf große und schwere Sicherungseinheiten, wie beispielweise den bekannten Montagerahmen, in denen das Gehäuse eingespannt wird, kann dadurch verzichtet werden.
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Dabei ist für den Fachmann klar, dass das erfindungsgemäße Sicherungselement an jeder Art von Lageranordnung mit Labyrinthdichtung angebracht werden kann, unabhängig von der Größe der Lageranordnung oder der zu lagernden Elementen. So kann die Idee auch bei kleinen Wälzlagern, wie beispielsweise Pendelkugellagern, bei Gleitlagern oder auch Gelenklagern eingesetzt werden.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist dabei die Verbindung zwischen Sicherungselement und erstem bzw. zweitem Labyrinthdichtungsteil lösbar ausgestaltet, so dass das Sicherungselement nach Montage einfach zu lösen ist. Dabei kann das Sicherungselement an der Labyrinthdichtung verbleiben oder vollständig entfernt werden. Verbleibt das Sicherungselement an der Labyrinthdichtung, so kann es besonders einfach wiederverwendet werden. Soll das komplett entfernbare Sicherungselement dagegen wiederverwendet werden, so ist eine Bevorratung nötig.
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Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Sicherungselement als Klemmkeil ausgebildet ist, der einfach in den Spalt zwischen erstem und zweitem Labyrinthdichtungsteil eingebracht wird und das erste und das zweite Labyrinthdichtungsteil gegeneinander festlegt. Nach Befestigung der Lageranordnung an seiner Umgebungskonstruktion kann der mindestens eine Klemmkeil leicht aus dem Spalt der Labyrinthdichtung entfernt werden und, falls gewünscht, sogar bei einer zukünftige Demontage der Lageranordnung wieder verwendet werden.
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Dabei wirkt der Klemmkeil derart, dass auf erstes und zweites Labyrinthdichtungsteil und damit auf ersten und zweiten Lagerring eine derartige Kraft ausgeübt wird, dass eine Relativbewegung zwischen beiden Ringen im Wesentlichen unmöglich ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eines der Sicherungselemente auch als Spannschraube oder Klemmschraube ausgebildet sein, die an dem ersten und/oder zweiten Labyrinthdichtungsteil angeordnet ist und sich gegen das jeweils andere Labyrinthdichtungsteil abstützt. Dadurch wird wiederum eine Kraft zwischen den beiden Teilen aufgebracht, die für eine relative Bewegungsunfähigkeit sorgt. Dabei hat die Klemmschraube insbesondere den Vorteil, dass sie auch nach der Montage an dem Lageranordnung verbleiben kann.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
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Es zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lageranordnung;
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2: eine Detailansicht des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels; und
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3: eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lageranordnung.
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Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1 mit einem Gehäuse 2, in dessen Innenraum 4 ein Wälzlager 6 angeordnet ist. Dabei ist das Gehäuse 2 über eine Labyrinthdichtung 8 gegenüber der Umgebung abgedichtet. Wie 1 weiter zeigt, ist das Lager 6 als Wälzlager, insbesondere als Pendelrollenlager ausgebildet und weist einen Außenring 10 auf, der mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Weiterhin weist das Wälzlager 6 einen Lagerinnenring 12 auf, der vom Außenring 10 beabstandet ist, wobei zwischen Außenring 10 und Innenring 12 Wälzkörper 14 angeordnet sind.
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Um einen Schmutzeintrag in das Lager 6 zu verhindern und/oder um den Schmierstoff im Lager 6 zu halten, ist das Gehäuse 2, wie oben erwähnt, gegenüber der Umgebung mit der Labyrinthdichtung 8 abgedichtet. Dabei weist die Labyrinthdichtung 8 einen ersten Labyrinthdichtungsteil 16 und einen zweiten Labyrinthdichtungsteil 18 auf, wobei zwischen erstem und zweitem Labyrinthdichtungsteil 16, 18 ein Spalt 20 verbleibt, der gewährleistet, dass das mit dem Lagerinnenring 12 oder dem zu lagernden Element, insbesondere einer Welle, verbundene zweite Labyrinthdichtungsteil 18 sich relativ zu dem mit dem Gehäuse 2 und dem Lageraußenring 10 verbundenen ersten Labyrinthdichtungsteil 16 bewegen kann. Innerhalb des Spalts 20 der Labyrinthdichtung 8 können weitere Dichtungselemente, wie beispielsweise ein Dichtungsring 22, angeordnet sein.
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Auch wenn in der Figur dargestellt ist, dass die Labyrinthdichtung 8 ein Gehäuse 2 abdichtet, so ist ebenfalls möglich, dass die Labyrinthdichtung 8 direkt an den Lagerringen 10, 12 ausgebildet ist.
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Da insbesondere bei großen Tonnen-, Toroidal- oder Pendelrollenlagern bei der Montage unerwünschte Relativbewegungen der Lagerelemente auftreten können, muss die Beweglichkeit der vormontierten Lageranordnung 1 während des Transportes und während der Montage eingeschränkt bzw. behindert sein. Eine Einschränkung zw. Behinderung der Relativbewegung einer Lageranordnung kann aber auch bei anderen Lageranordnung mit Labyrinthdichtung, insbesondere kleinen Wälzlagern, bei Gleitlagern oder Gelenklagern nötig sein, da gerade die Labyrinthdichtung leicht beschädigt werden kann.
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Um die Relativbewegung der Lagerkomponenten zu verhindern, weist die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Lageranordnung 1 ein Sicherungselement 24 auf, das in den Spalt 20 der Labyrinthdichtung 8 eingeführt ist. Dadurch wird eine Kraft auf das erste Labyrinthdichtungsteil 16 und das zweite Labyrinthdichtungsteil 18 aufgebracht, so dass die Beweglichkeit beider relativ zueinander stark eingeschränkt bzw. ganz verhindert ist. Das bedeutet aber auch gleichzeitig, dass sich der Lageraußenring 10 gegenüber dem Lagerinnenring 12 nicht in seiner Position ändern kann, so dass insgesamt eine Positionssicherung des Lagers 6 gegeben ist.
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Dabei kann das Sicherungselement 24, wie in 1 und vergrößert in 2 dargestellt, als Klemmkeil ausgebildet sein, der an seinem in den Spalt eintretenden Ende 26 keilförmig zuläuft und sich gegenüber seinem anderen Ende 28 verbreitert. Dadurch kann das Sicherungselement 24 leicht in den Spalt 20 eingeführt werden und abhängig von seiner Eintauchtiefe eine unterschiedliche Kraftaufwendung auf die Labyrinthdichtungsteile 16, 18 aufbringen. Weiterhin kann das Sicherungselement 24 einen sich gegenüber der Drehachse D radial erstreckenden Bereich 30 aufweisen, der sich nach radial außen bis über den Rand des ersten Labyrinthdichtungsteils 16 erstreckt, so dass auch bei großer Passklemmung des Sicherungselements 24 noch ein Entfernen des Sicherungselements 24 aus dem Spalt 20 aufgrund einer guten Zugänglichkeit ermöglicht ist.
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Wie weiterhin den 1 und 2 zu entnehmen, ist das Sicherungselement 24 vollständig von der Lageranordnung 1 entfernbar, so dass nach der Montage keine zusätzlichen Elemente an der Lageranordnung 1 vorhanden sind.
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Dabei kann das Sicherungselement 24 aus Metall oder auch aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt sein, und beispielsweise mittels Festhämmerns in dem Spalt 20 befestigt werden. Weiterhin können entlang der Lageranordnung 1 mehrere Sicherungselemente 24 vorgesehen sein, die gleichermaßen für eine besonders gute Sicherung der zueinander verdrehbaren Elemente sorgen.
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3 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Sicherungselements 24, das, wie dargestellt, als Klemmschraube ausgebildet ist, die in den zwischen dem ersten Labyrinthdichtungsteil 16 und dem zweiten Labyrinthdichtungsteil 18 ausgebildeten Spalt 20 eingreift und wiederum eine Kraft auf das erste und zweite Labyrinthdichtungsteil 16, 18 ausübt, so dass die relative Beweglichkeit eingeschränkt bzw. verhindert ist. Dazu kann das als Klemmschraube ausgebildete Sicherungselement 24 mehr oder weniger in das erste Labyrinthdichtungsteil 16 eingeschraubt werden.
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Ist die Lageranordnung 1 in ihrem Betriebszustand montiert, kann die Klemmschraube 24 komplett entfernt werden oder lediglich gelöst werden, wobei vorzugsweise die Klemmschraube derart in das Labyrinthdichtungsteil 16 eintaucht, dass kein Kontakt zwischen dem Sicherungselement 24 und dem zweiten Labyrinthdichtungsteil 18 mehr besteht.
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Insgesamt kann mittels der erfindungsgemäßen Lageranordnung und dem erfindungsgemäßen Sicherungselement eine vormontierte Lageranordnung während des Transportes und auch während der Montage vor Relativbewegungen der Lagerkomponenten zueinander geschützt werden, ohne dass die Lageranordnung selbst, wie aus dem Stand der Technik bekannt, in einen großen Stahlrahmen eingespannt werden muss. Dadurch werden die Montage und der Transport erleichtert, ohne dass auf die gewünschte Sicherung der Lageranordnung vor Relativbewegungen verzichtet wird. Zudem kann das erfindungsgemäße Sicherungselement leicht an der Lageranordnung angeordnet und ebenso leicht von der Lageranordnung wieder entfernt werden. Zudem wird die Gesamtanordnung nicht durch zusätzliches Gewicht weiter beschwert. Falls gewünscht, kann außerdem das Sicherungselement beispielsweise bei einer Demontage oder für die Montage eines anderen Lagers wieder verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- Gehäuse
- 4
- Innenraum
- 6
- Lager
- 8
- Labyrinthdichtung
- 10
- äußerer Lagerring
- 12
- innerer Lagerring
- 14
- Wälzkörper
- 16
- erstes Labyrinthdichtungsteil
- 18
- zweites Labyrinthdichtungsteil
- 20
- Spalt
- 22
- Dichtring
- 24
- Sicherungselement
- 26
- inneres Ende des Sicherungselements
- 28
- axiales äußeres Ende des Sicherungselements
- 30
- radial sich erstreckender Bereich des Sicherungselements
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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