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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerdichtring, der insbesondere vorteilhaft für schnelldrehende Wälzlager, beispielsweise für Rotorlager einer Textilmaschine, geeignet ist.
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Hintergrund der Erfindung
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In vielen Anwendungsfällen, in denen Lager verbaut werden, um zwei Teile relativ zueinander drehbar zu lagern, ist es erforderlich, im Bereich des Wälzlagers eine Dichtebene zu realisieren. Hierfür werden entsprechende Dichtanordnungen eingesetzt. Beispiele für entsprechende Anwendungen sind insbesondere hoch- oder schnelldrehende Spindellagerungen, beispielsweise Rotorlager in Textilmaschinen und ähnliches.
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Bekannte Dichtanordnungen, wie sie in derartigen Anwendungen verbaut werden, sind üblicherweise mehrteilig. Sie umfassen zumeist fünf Teile, nämlich einen Sicherungsring, eine Schutzscheibe, eine schwimmende Dichtscheibe, einen O-Ring und eine Labyrinthscheibe. Nachteilig an dieser Dichtungsanordnung ist es jedoch, dass die einzelnen Lageranordnungsbauteile üblicherweise separat zu montieren sind und deren Montage deshalb sehr komplex ist.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Wälzlagerdichtring anzugeben, der durch einfache Bauweise eine gute Abdichtung in unterschiedlichsten Anwendungsfällen, insbesondere aber bei schnell drehenden Lageranordnungen, ermöglicht.
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Beschreibung der Erfindung
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Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein Wälzlagerdichtring vorgesehen, umfassend einen Kunststoffring mit einer Metallarmierung, sowie wenigstens einer in den Umfang des Kunststoffrings ausgebildeten umlaufenden Nut, in der eine Dichtscheibe aufgenommen ist, wobei der Außendurchmesser der Dichtscheibe kleiner als der Innendurchmesser der Nut ist.
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Die Erfindung schlägt einen ebenfalls mehrteiligen, jedoch zu einer kompakten, handhabbaren Einheit konfigurierten Wälzlagerdichtring vor, der einerseits hinreichend stabil ist, andererseits aber auch über eine schwimmende Dichtscheibe eine sich den vorhandenen Gegebenheiten anpassende, gute Dichtebene bietet. Zu diesem Zweck umfasst der Wälzlagerdichtring einen quasi seinen Grundkörper bildenden Kunststoffring, bei dem es sich bevorzugt um einen Elastomerring, also ein Ringbauteil aus einem Elastomer handelt. Dieser Kunststoffring ist mit einer Metallarmierung, üblicherweise einem geeignetem Metallring oder einer Metallscheibe, z.B. aus einem Metallblech, versehen, worüber der Kunststoffring hinreichend ausgesteift ist. Am Innenumfang des Kunststoffrings ist eine umlaufende Nut ausgebildet. In diese Nut ist eine Dichtscheibe eingesetzt, bei der es sich bevorzugt um eine Kunststoffscheibe handelt, und die die Dichtebene realisiert. Diese Dichtscheibe ist in der Nut schwimmend aufgenommen, nachdem der Außendurchmesser der Dichtscheibe etwas kleiner als der Innendurchmesser der Nut ist. Es ist also hinreichend radiales Spiel zwischen Dichtscheibe und Nut gegeben, um ein freies radiales Schwimmen der Dichtscheibe zu ermöglichen. Auf der anderen Seite kann der Innendurchmesser der Dichtscheibe optimal bezüglich des Außendurchmessers der zu lagernden Komponente, also beispielsweise einer schnelldrehenden Spindel, eingestellt werden, so dass ein minimaler Spalt zur Gegenlaufbahn respektive dem Außenumfangs des Bauteils und damit eine sehr gute Abdichtung gegeben ist, die einerseits den Austritt von Schmiermittel und anderseits den Eintritt von Schmutz in den Lagerbereich verhindert. Aufgrund der schwimmenden Lagerung in Verbindung mit der sehr genauen Anpassbarkeit des Innendurchmessers der Dichtscheibe relativ zum Außendurchmesser der Gegenlaufbahn wird somit eine dynamische Dichtstelle mit sehr guter Dichtfunktion realisiert, bei gleichzeitig sehr einfachem Aufbau des Wälzlagerdichtrings in Verbindung mit einer sehr guten Handhabbarkeit im Rahmen der Montage. Denn der vorkonfigurierte Wälzlagerdichtring kann als komplettes Bauteil montiert werden.
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Zweckmäßig ist es, wenn in der Nut zusätzlich eine Metallscheibe aufgenommen ist, die positionsfest in der Nut sitzt und deren Innendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Dichtscheibe ist. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung wird die Dichtscheibe über eine zusätzliche Metallscheibe abgestützt. Die Metallscheibe selbst dient ausschließlich Stabilisierungs- und Abstützzwecken, weshalb sie positionsfest in der Nut sitzt. Sie hat keine Dichtfunktion, daher ist der Innendurchmesser der Metallscheibe auch größer als der Innendurchmesser der Dichtscheibe, die die eigentliche Dichtebene realisiert.
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In Weiterbildung der Erfindung kann eine zweite Nut am Innenumfang des Kunststoffrings vorgesehen sein, in der eine die Metallarmierung bildende Armierungsscheibe aufgenommen ist, deren Innendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Dichtscheibe ist. Wie bereits beschrieben ist der Kunststoffring bzw. bevorzugt der Elastomerring, der den eigentlichen Grundkörper des Wälzlagerdichtrings bildet, über eine Metallarmierung versteift. Diese Metallarmierung ist in einer zweiten Nut aufgenommen bzw. vom Kunststoffring randseitig umschlossen. Hierzu kann die Armierungsscheibe z.B. beim Herstellen des Kunststoffrings in die Spritzform eingelegt werden und mit dem Kunststoffmaterial umspritzt werden, so dass sich ein fester Verbund ergibt und die Armierungsscheibe in der sich bildenden Ringnut eingebettet ist. Auch ist es denkbar, nur den Kunststoffring mit einer zweiten Nut zu fertigen und die Armierungsscheibe erst danach in die Nut einzusetzen. Die Armierungsscheibe wird positionsfest in der Nut festgelegt. Die Armierungsscheibe hat keinerlei Dichtfunktion, sondern lediglich eine mechanische Funktion, weshalb auch ihr Innendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Dichtscheibe ist.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Metallscheibe und/oder die Armierungsscheibe mehrere radiale Vorsprünge aufweist. Der Kunststoffring, insbesondere der Elastomerring weist materialbedingt eine gewisse Elastizität auf. Wird nun die Metallscheibe mit mehreren, mindestens drei radialen Vorsprüngen versehen, die eine gewisse radiale Überdeckung zum Innendurchmesser der jeweiligen Nut, in der die Metallscheibe respektive die Armierungsscheibe aufgenommen ist, aufweisen, so kann auf einfache Weise die Metallscheibe in der jeweiligen Nut fixiert werden. Denn über die radialen Vorsprünge liegt die Metallscheibe kraftschlüssig in der Nut, das heißt, dass sich im Kontakt zwischen dem jeweiligen radialen Vorsprung und dem Kunststoffring eine Pressung ergibt. Im Falle der Armierungsscheibe dienen die Vorsprünge der Fixierung des Dichtrings in der Einschnappgeometrie des Außenrings. Daher weisen die Vorsprünge eine gewisse Überdeckung zum Innendurchmesser der Einschnappgeometrie, üblicherweise eine hinterschnittene Nut, auf. Da die Armierungsscheibe bevorzugt mit dem Elastomermaterial umspritzt ist, sind vorzugsweise auch die Vorsprünge, bei denen es sich, wie auch im Falle der Metallscheibe, z.B. um randseitig gerundete konvexe Abschnitte handeln kann, umspritzt bzw. im Falle eines manuellen Einsetzens in die Nut vom Elastomer umgeben. Wird die Armierungsscheibe in den Kunststoffring eingespritzt, so ergibt sich über die radialen Vorsprünge ein noch besserer Verbund. Die jeweilige Scheibe, sei es die Metallscheibe, sei es die Armierungsscheibe, weist mindestens drei Vorsprünge auf, was für eine sichere Fixierung ausreichend ist. Bei Scheiben größeren Durchmessers können natürlich auch mehr als drei Vorsprünge vorgesehen werden.
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Der Kunststoff- bzw. Elastomerring selbst kann radial gestuft ausgeführt sein, wobei die zweite Nut in einem einen größeren Außendurchmesser aufweisenden Bereich vorgesehen ist. Hierüber wird erreicht, dass die Armierungsscheibe eine hinreichende Breite aufweisen kann, was einer Versteifung des Wälzlagerdichtrings dienlich ist.
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Die Dichtscheibe kann aus Metall sein, bevorzugt jedoch wird eine Kunststoffscheibe verwendet, die bevorzugt aus PTFE ist. Die Metallscheibe und die Armierungsscheibe sind bevorzugt aus Stahl, gegebenenfalls auch aus einem Blech. Selbstverständlich ist die Aufzählung der verwendbaren Materialien nicht abschließend, es sind auch andere Kunststoff- oder Metallmaterialien verwendbar.
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Neben dem Wälzlagerdichtring selbst betrifft die Erfindung ferner ein Wälzlager, umfassend wenigstens einen Wälzlagerdichtring nach der vorbeschriebenen Art. Ist eine Armierungsscheibe am Wälzlagerdichtring vorgesehen, so sollten die Vorsprünge der Armierungsscheibe eine radiale Überdeckung zum Innendurchmesser Montagegeometrie des Außenrings aufweisen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen in:
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1 einen erfindungsgemäßen Wälzlagerdichtring einer ersten Ausführungsform im Schnitt,
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2 eine Aufsicht auf eine Armierungsscheibe des Wälzlagerdichtrings aus 1,
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3 einen erfindungsgemäßen Wälzlagerdichtring einer zweiten Ausführungsform im Schnitt, und
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4 eine Prinzipdarsetllung eines erfindungsgemäßen Wälzlagers in der Montagestellung.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wälzlagerdichtring 1. Dieser besteht aus einem Kunststoffring 2, bei dem es sich vorzugsweise um einen Elastomerring 3 handelt. Der Elastomerring 3 weist eine gestufte Außenkontur auf.
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Am Innenumfang ist eine erste umlaufende Nut 4 ausgebildet, die beidseits über radial nach innen laufenden Nutstege 5, 6 begrenzt ist. In dieser Nut 4 ist eine Dichtscheibe 23 in Form einer Kunststoffscheibe 7 insbesondere aus PTFE aufgenommen. Der Innendurchmesser der Nut ist etwas größer als der Außendurchmesser der Dicht- bzw. Kunststoffscheibe 7, so dass sich zwischen der Kunststoffscheibe 7 und dem Nutgrund ein schmaler Spalt 8 ausbildet. Das heißt, dass die Kunststoffscheibe 7 in der Nut schwimmend gelagert ist.
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Des Weiteren ist eine z.B. aus Stahl bestehende Armierungsscheibe 12 vorgesehen, die am Innenumfang des Kunststoffrings 2 bzw. des Elastomerrings 3 in einem radial breiteren Bereich 9 aufgenommen ist. Die Armierungsscheibe 12 ist bei der Herstellung des Elastomerrings 3 in der Spritz- oder Gießform eingelegt und umspritzt worden, sie ist in einer zweiten Nut 10, die sich beim Umspritzen ausbildet, und die an einer Seite über den Nutsteg 6 und an der anderen Seite über einen weiteren Nutsteg 11 begrenzt ist, aufgenommen. Aufgrund des Umspritzens ist die Armierungsscheibe 12, die in vergrößerter Ansicht in 2 gezeigt ist, in die Nut 10 fest und schlüssig eingebettet oder eingespritzt. Sie dient der Versteifung respektive Armierung des eine inhärente Flexibilität aufweisenden Elastomerrings 3, der den Grundkörper des Wälzlagerdichtrings bildet. Dadurch, dass der Elastomerring 3 mit dem radial nach außen erstreckten Bereich 9 ausgebildet ist, ist es möglich die Armierungsscheibe 12 hinreichend breit auszuführen. Der Innendurchmesser der Armierungsscheibe 12 ist ersichtlich größer als der Innendurchmesser der Kunststoffscheibe 7.
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Um den Wälzlagerdichtring im Außenring des Wälzlagers fixieren zu können, ist die Armierungsscheibe 12 im gezeigten Beispiel mit drei radialen konvexen Vorsprüngen 13 versehen, die eine gewisse Überdeckung zum Innendurchmesser der Montagegeometrie des Außenrings, also dem Einschnappdurchmesser aufweisen. Durch diese Überdeckung in Verbindung mit der ebenfalls gegebenen Überdeckung des Elastomerring-Außendurchmessers zum Einschnappdurchmesser wird eine sehr stabile Fixierung und axiale Sicherung im Außenring erreicht. Diese ist erforderlich im Hinblick auf die mit dem Wälzlagerdichtring erreichbare gute Abdichtung an der dynamischen Dichtstelle, die zu Druckunterschieden zwischen dem Lagerinnern und der Lagerumgebung führen kann. Somit wird durch die komplette Ummantelung der Armierungsscheibe 12 auch im Bereich der Vorsprünge ein Fett- oder Ölaustritt als auch ein Schmutzeintritt verhindert.
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Die Kunststoffscheibe 7 bildet die eigentliche Dichtebene zum zu lagernden Bauteil, zu dem die Abdichtung erfolgen soll. Da die Kunststoffscheibe 7 schwimmend in der Nut 4 aufgenommen ist, kann sie sich an die gegebenen Geometrien optimal anpassen. Auch kann der Innendurchmesser exakt abgestimmt auf den Außendurchmesser des zu lagernden Bauteils, beispielweise einer Spindel gewählt werden, so dass sich ein minimaler Dichtspalt zu diesem Bauteil respektive der Gegenlauffläche bildet.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagerdichtrings 1, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Der Aufbau des Wälzlagerdichtrings 1 aus 3 entspricht dem wie zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 beschrieben. Im Unterschied zum Wälzlagerdichtring 1 aus 1 ist hier jedoch die Nut 4 axial gesehen breiter ausgeführt, so dass in der Nut 4 zusätzlich zur Dichtscheibe 23 bzw. zur Kunststoffscheibe 7 eine Metallscheibe 14 aufgenommen werden kann. Diese Metallscheibe 14 dient der Abstützung der Kunststoffscheibe 7, die nach wie vor schwimmend in der Nut 4 aufgenommen ist. Die Metallscheibe 14 ihrerseits ist positionsfest, also nicht schwimmend in der Nut 4 aufgenommen. Ihr Innendurchmesser ist, wie 3 deutlich zeigt, größer als der Innendurchmesser der Kunststoffscheibe, 7 die wie beschrieben die eigentliche Dichtebene definiert, während der Metallscheibe 14 ausschließlich eine mechanische Stabilisierungs- respektive Abstützfunktion zukommt.
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4 zeigt schließlich eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 15, umfassend einen Außenring 16 mit einer Lauffläche 17 für die hier in Form von Kugeln gezeigten Wälzkörper 18, die in einem Käfig 19 geführt sind.
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An dem drehzulagernden Bauteil, hier beispielsweise eine Spindel 20, ist eine zweite Lauffläche 21 ausgebildet, in der die Wälzkörper 18 laufen. Zur Abdichtung der Wälzlageranordnung ist ein erfindungsgemäßer Wälzlagerdichtring 1 vorgesehen. Exemplarisch ist hier der Wälzlagerdichtring 1 aus 3 dargestellt, selbstverständlich könnte auch der Wälzlagerdichtring 1 aus 1 vorgesehen sein.
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Aufgrund der gestuften Geometrie des Kunststoffrings 2 respektive Elastomerkörpers 3 kann der Wälzlagerdichtring 1 ohne weiteres in der entsprechenden Montagegeometrie 22 des Außenrings verbaut werden. Die Kunststoffscheibe 7 liegt ersichtlich mit minimalem, hier nicht näher gezeigtem Spalt zur Spindel 20. Hierüber kann eine sehr gute Abdichtung erreicht werden. Gleichzeitig ist die Montage des erfindungsgemäßen Wälzlagerdichtrings 1 einfach, da dieser als einteiliges, vorkonfektioniertes Bauteil in den Außenring 16 gesetzt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlagerdichtring
- 2
- Kunststoffring
- 3
- Elastomerring
- 4
- Nut
- 5
- Nutsteg
- 6
- Nutsteg
- 7
- Dichtscheibe
- 8
- Spalt
- 9
- Bereich
- 10
- Nut
- 11
- Nutsteg
- 12
- Armierungsscheibe
- 13
- Vorsprünge
- 14
- Metallscheibe
- 15
- Wälzlager
- 16
- Außenring
- 17
- Lauffläche
- 18
- Wälzkörper
- 19
- Käfig
- 20
- Spindel
- 21
- Lauffläche
- 22
- Montagegeometrie
- 23
- Dichtscheibe
