DE102018214217A1 - Combined bearing and seal assembly with common outer body - Google Patents
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Abstract
Eine kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung umfasst einen rohrförmigen Außenkörper, der mit einem äußeren Element verbindbar ist und der ein erstes und ein zweites axiales Ende aufweist, gegenüberliegend eine innere und eine äußere Umfangsfläche und eine äußere Lagerlauffläche, die auf der inneren Fläche des Außenkörpers bereitgestellt ist. Ein rohrförmiger Innenkörper ist innerhalb einer Bohrung des Außenkörpers angeordnet und um das drehbare Element anordenbar und mit diesem verbindbar. Der Innenkörper hat eine innere Fläche und eine äußere Fläche, gegenüberliegend ein äußeres und ein inneres axiales Ende, wobei das innere axiale Ende eine im Wesentlichen radiale Dichtkontaktfläche bereitstellt und eine innere Lagerlauffläche auf der äußeren Fläche des Innenkörpers. Wälzkörper, die zwischen der äußeren und der inneren Lagerlauffläche angeordnet sind, verbinden drehbar den Außenkörper mit dem Innenkörper und bilden ein Lager. Eine ringförmige Dichtung ist innerhalb der Bohrung des Außenkörpers angeordnet und mit dem rohrförmigen Außenkörper verbunden und hat eine im Wesentlichen radiale Dichtungsfläche, die dichtend mit die Kontaktfläche des Innenkörpers in Eingriff steht. A combined bearing and seal assembly includes a tubular outer body connectable to an outer member and having first and second axial ends, opposite inner and outer peripheral surfaces, and an outer bearing race provided on the inner surface of the outer member , A tubular inner body is disposed within a bore of the outer body and can be arranged around the rotatable member and connectable thereto. The inner body has an inner surface and an outer surface opposite outer and inner axial ends, the inner axial end providing a substantially radial sealing contact surface and an inner bearing surface on the outer surface of the inner body. Rolling elements arranged between the outer and inner bearing racees rotatably connect the outer body to the inner body and form a bearing. An annular seal is disposed within the bore of the outer body and connected to the outer tubular body and has a substantially radial sealing surface which sealingly engages the contact surface of the inner body.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lager und Dichtungen, insbesondere auf Lager und Dichtungen für Hochgeschwindigkeits- und/oder Hochtemperaturanwendungen.The present invention relates to bearings and seals, particularly bearings and seals for high speed and / or high temperature applications.
Lager und Dichtungen sind jeweils im Allgemeinen in zahlreichen unterschiedlichen Typen und Konfigurationen bekannt, wie zum Beispiel Gleitlager, Wälzlager, elastomere Lippendichtungen, Karbonringdichtungen, etc. Bei Anwendung unter relativ hoher Geschwindigkeit und/oder relativ hoher Temperatur sind die Lager typischerweise Wälzlager und die Dichtungen sind oft Radialflächen-abdichtende Karbonringdichtungen, um unter solchen Umgebungsbedingungen effektiv zu funktionieren. Typischerweise ist eine separate Ringdichtungsanordnung neben einer Lageranordnung angeordnet, um ein Fließen bestimmter Flüssigkeiten (zum Beispiel Dampf, Verbrennungsprodukte, etc.) in das Lager zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.Bearings and seals are each generally known in numerous different types and configurations, such as plain bearings, roller bearings, elastomeric lip seals, carbon ring seals, etc. When used at relatively high speed and / or relatively high temperature, the bearings are typically rolling bearings and the seals often radial surface sealing carbon ring seals to function effectively under such environmental conditions. Typically, a separate ring seal assembly is disposed adjacent to a bearing assembly to prevent or at least reduce flow of certain liquids (eg, steam, products of combustion, etc.) into the bearing.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Gemäß einem Aspekt ist die Erfindung eine kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung, um ein drehbares inneres Element mit einem äußeren Element zu verbinden, wobei das innere Element um eine Mittelachse drehbar ist. Die Lager- und Dichtungsanordnung umfasst einen im Wesentlichen rohrförmigen Außenkörper, der mit dem äußeren Element verbindbar und um das drehbare innere Element anordenbar ist. Der Außenkörper hat eine Mittelachse, ein erstes und ein zweites axiales Ende, die einer inneren und einer äußeren Umfangsfläche gegenüberliegen, wobei die innere Fläche des Außenkörpers eine Bohrung und eine äußere Lagerlauffläche auf der inneren Fläche des Außenkörpers definiert. Ein im Wesentlichen rohrförmiger Innenkörper ist innerhalb der Bohrung des Außenkörpers angeordnet, um so im Wesentlichen koaxial mit dem Außenkörper zu sein, wobei der Innenkörper um das rotierende Element anordenbar ist und mit diesem verbindbar ist. Der Innenkörper hat eine innere und eine äußere Umfangsfläche und gegenüberliegende äußere und innere axiale Enden, wobei das innere axiale Ende eine im Wesentlichen radiale Dichtungskontaktfläche bereitstellt. Der Innenkörper hat weiterhin eine innere Lagerlauffläche auf der äußeren Fläche des Innenkörpers, wobei die innere Lagerlauffläche im Wesentlichen axial auf der äußeren Lagerlauffläche ausgerichtet ist. Eine Vielzahl von Wälzkörpern ist zwischen der äußeren und der inneren Lagerlauffläche angeordnet, um so den Außenkörper und den Innenkörper zu verbinden und ein Lager zu bilden. Weiterhin ist eine im Wesentlichen ringförmige Dichtung im Wesentlichen axial zwischen dem zweiten axialen Ende des Außenkörpers und dem inneren Ende des Innenkörpers innerhalb der Bohrung des Außenkörpers angeordnet, die mit dem rohrförmigen Außenkörper verbunden und um das drehbare innere Element anordenbar ist. Die Dichtung hat eine im Wesentlichen radiale Dichtfläche, die dazu ausgestaltet ist, um dichtend mit der radialen Kontaktfläche des Innenkörpers in Eingriff zu gehen, um so im Wesentlichen einen Fluidstrom zwischen dem zweiten axialen Ende des Außenkörpers und dem Lager zu verhindern.In one aspect, the invention is a combined bearing and seal assembly for connecting a rotatable inner member to an outer member, wherein the inner member is rotatable about a central axis. The bearing and seal assembly includes a substantially tubular outer body connectable to the outer member and locatable about the rotatable inner member. The outer body has a central axis, first and second axial ends facing an inner and an outer peripheral surface, wherein the inner surface of the outer body defines a bore and an outer bearing race on the inner surface of the outer body. A substantially tubular inner body is disposed within the bore of the outer body so as to be substantially coaxial with the outer body, wherein the inner body is arrangeable about the rotating member and connectable thereto. The inner body has an inner and an outer peripheral surface and opposed outer and inner axial ends, the inner axial end providing a substantially radial sealing contact surface. The inner body further has an inner bearing race on the outer surface of the inner body, wherein the inner bearing race is aligned substantially axially on the outer bearing race. A plurality of rolling elements are interposed between the outer and inner bearing races so as to connect the outer body and the inner body to form a bearing. Furthermore, a substantially annular seal is disposed substantially axially between the second axial end of the outer body and the inner end of the inner body within the bore of the outer body, which is connected to the tubular outer body and can be arranged around the rotatable inner member. The seal has a substantially radial sealing surface configured to sealingly engage the radial contact surface of the inner body so as to substantially prevent fluid flow between the second axial end of the outer body and the bearing.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Erfindung wiederum eine kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung zum Verbinden eines drehbaren inneren Elements mit einem äußeren Element, wobei das innere Element drehbar um eine Mittelachse ist. Die kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung umfasst einen im Wesentlichen rohrförmigen Außenkörper, der mit dem äußeren Element verbindbar und um das drehbare Element anordenbar ist. Der Außenkörper hat gegenüberliegende innere und eine äußere Umfangsflächen, wobei die innere Fläche des Außenkörpers eine Bohrung definiert und einen Abschnitt hat, der eine äußere Lagerlauffläche bereitstellt. Ein im Wesentlichen rohrförmiger Innenkörper ist innerhalb der Bohrung des Außenkörpers und um das drehbare innere Element anordenbar, wobei der Innenkörper mit dem inneren Element verbindbar ist, um so um die Mittelachse drehbar zu sein. Der Innenkörper hat eine innere und eine äußere Umfangsfläche, gegenüberliegende äußere und innere axiale Enden, wobei das innere radiale Ende des Innenkörpers eine im Wesentlichen radiale Dichtkontaktfläche bereitstellt. Ein Abschnitt der äußeren Umfangsfläche des Innenkörpers ist im Wesentlichen axial auf die äußeren Lagerlauffläche ausgerichtet und stellt eine innere Lagerlauffläche bereit. Mehrere Wälzelemente sind zwischen der äußeren und der inneren Lagerlauffläche angeordnet, um so den Außenkörper und den Innenkörper drehbar zu verbinden und ein zu Lager bilden. Weiterhin ist eine im Wesentlichen ringförmige Dichtung beweglich mit dem Außenkörper verbunden, ist innerhalb der Bohrung des Außenkörpers angeordnet, um so axial beabstandet von dem Innenkörper zu sein und ist um das drehbare innere Element anordenbar. Die Dichtung hat eine im Wesentlichen radiale Dichtfläche, die dazu ausgestaltet ist, dichtend mit der radialen Kontaktfläche des Innenkörpers in Eingriff zu stehen und eine innere Umfangsfläche, die radial nach außen von dem drehbaren inneren Element beabstandet ist, wenn die Dichtung um das drehbare Element angeordnet ist.In another aspect, the invention is again a combined bearing and seal assembly for connecting a rotatable inner member to an outer member, wherein the inner member is rotatable about a central axis. The combined bearing and seal assembly includes a substantially tubular outer body connectable to the outer member and locatable about the rotatable member. The outer body has opposed inner and outer peripheral surfaces, the inner surface of the outer body defining a bore and having a portion providing an outer bearing race. A substantially tubular inner body is locatable within the bore of the outer body and about the rotatable inner member, the inner body being connectable to the inner member so as to be rotatable about the central axis. The inner body has inner and outer circumferential surfaces, opposite outer and inner axial ends, the inner radial end of the inner body providing a substantially radial sealing contact surface. A portion of the outer peripheral surface of the inner body is substantially axially aligned with the outer bearing race and provides an inner bearing race. A plurality of rolling elements are arranged between the outer and the inner bearing race so as to rotatably connect the outer body and the inner body and form a bearing. Furthermore, a substantially annular seal is movably connected to the outer body, is disposed within the bore of the outer body so as to be axially spaced from the inner body, and is locatable around the rotatable inner member. The seal has a substantially radial sealing surface configured to sealingly engage the radial contact surface of the inner body and an inner peripheral surface spaced radially outward from the rotatable inner member when the seal is disposed about the rotatable member is.
Figurenlistelist of figures
Die vorausgegangene Zusammenfassung und ebenso die ausführliche Beschreibung von den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den anliegenden Figuren gelesen werden. Zum Zweck der Illustration der Erfindung sind in den Zeichnungen, die schematisch sind, Ausführungsbeispiele gezeigt, die derzeit bevorzugt sind. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten genauen Gestaltungen und Mittel beschränkt ist. In den Figuren:
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1 ist eine vergrößerte, aufgerissene axiale Querschnittansicht einer kombinierten Lager- und Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung, die in Verbindung mit einem inneren und einem äußeren Element einer Maschine gezeigt ist; -
2 ist eine perspektivische Ansicht der kombinierten Lager- und Dichtungsanordnung; -
3 ist eine Explosionsansicht der kombinierten Lager- und Dichtungsanordnung; -
4 ist eine perspektivische axiale Querschnittansicht der kombinierten Lager- und Dichtungsanordnung; -
5 ist eine axiale Querschnittansicht der kombinierten Lager- und Dichtungsanordnung; -
6 ist eine vergrößerte, aufgerissene axiale Querschnittansicht der kombinierten Lager- und Dichtungsanordnung; -
7 ist eine weiter vergrößerte Ansicht eines Bereichs aus6 , die Einzelheiten einer Dichtung zeigt; -
8 ist eine weiter vergrößerte Ansicht eines Bereichs aus6 , die Einzelheiten eines Lagers zeigt; -
9 ist eine perspektivische, gerissene Ansicht entlang der Linie9 -9 aus8 ; -
10 ist eine perspektivische Ansicht eines rohrförmigen Innenkörpers der kombinierten Lager- und Dichtungsanordnung; -
11 ist eine perspektivische vergrößerte, gerissene axiale Querschnittansicht des rohrförmigen Innenkörpers; -
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Dichtung der kombinierten Lager- und Dichtungsanordnung; -
13 ist eine axiale Querschnittansicht der Dichtung der kombinierten Lager- und Dichtungsanordnung; -
14 ist eine weitere, weiter vergrößerte Ansicht eines Bereichs aus6 , die Einzelheiten der Dichtung mit alternativen Lagerringkomponenten zeigt; -
15 ist eine perspektivische axiale Querschnittansicht einer alternativen Konstruktion der Dichtung der kombinierten Lager- und Dichtungsanordnung, die mit einer Kassettendichtungsanordnung, die von dem rohrförmigen Außenkörper separiert ist, gezeigt ist; und -
16 ist eine vergrößerte, aufgerissene axiale Querschnittansicht der kombinierten Lager- und Dichtungsanordnung mit der alternativen Konstruktion der Kassettendichtung.
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1 Figure 3 is an enlarged, broken-away axial cross-sectional view of a combined bearing and seal assembly according to the invention shown in connection with an inner and an outer member of a machine; -
2 is a perspective view of the combined bearing and seal assembly; -
3 is an exploded view of the combined bearing and seal assembly; -
4 Figure 3 is a perspective axial cross-sectional view of the combined bearing and seal assembly; -
5 is an axial cross-sectional view of the combined bearing and seal assembly; -
6 Figure 3 is an enlarged, broken axial cross-sectional view of the combined bearing and seal assembly; -
7 is a further enlarged view of an area6 showing details of a seal; -
8th is a further enlarged view of an area6 showing details of a warehouse; -
9 is a perspective, broken view along the line9 -9 out8th ; -
10 is a perspective view of a tubular inner body of the combined bearing and seal assembly; -
11 FIG. 12 is a perspective enlarged, broken, axial cross-sectional view of the inner tubular body; FIG. -
12 is a perspective view of a seal of the combined bearing and seal assembly; -
13 is an axial cross-sectional view of the seal of the combined bearing and seal assembly; -
14 is another, enlarged view of an area6 showing details of the seal with alternative bearing ring components; -
15 Figure 3 is a perspective axial cross-sectional view of an alternative construction of the seal of the combined bearing and seal assembly shown with a cartridge seal assembly separated from the outer tubular body; and -
16 Figure 3 is an enlarged, broken axial cross-sectional view of the combined bearing and seal assembly with the alternative construction of the cartridge seal.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In der folgenden Beschreibung ist der Einfachheit halber eine bestimmte, nichtbegrenzende Terminologie verwendet. Die Worte „innen“, „einwärts“ und „außen“, „auswärts“ beziehen sich auf Richtungen, hin zu bzw. weg von einer bezeichneten Mittellinie oder einer geometrischen Mitte eines beschriebenen Elements, wobei insbesondere die Bedeutung leicht aus dem Kontext der Beschreibung offensichtlich ist. Weiterhin, wie hier verwendet, sind die Worte „verbunden“ und „gekoppelt“ jeweils dafür gedacht, sowohl direkte Verbindungen zwischen zwei Elementen, ohne irgendwelche dazwischen angeordnete Elemente, als auch indirekte Verbindungen zwischen Elementen, bei denen ein oder mehrere weitere Elemente dazwischen angeordnet sind, zu umfassen. Die Terminologie umfasst die Worte, die oben besonders genannt sind, Ableitungen hiervon und Worte ähnlicher Bedeutung.In the following description, for the sake of simplicity, certain non-limiting terminology is used. The words "inside," "inward," and "outside," "outward" refer to directions toward or away from a designated centerline or geometric center of a described element, in particular, the meaning being readily apparent from the context of the description is. Furthermore, as used herein, the words "connected" and "coupled" are meant to be respectively direct connections between two elements, without any intervening elements, as well as indirect connections between elements having one or more other elements interposed therebetween to include. The terminology includes the words specifically mentioned above, derivatives thereof, and words of similar meaning.
Nunmehr mit Bezug auf die Figuren im Einzelnen, in denen durchgängig ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente zu bezeichnen, ist in den
Genauer hat der rohrförmige Außenkörper
Der rohrförmige Innenkörper
Weiterhin sind mehrere Wälzkörper
Weiterhin ist die Dichtung
Mit Bezugnahme auf die
Weiterhin hat der Außenkörper
Mit Bezug auf die
Genauer wird ein Fluid, das in die Nuten
Vorzugsweise ist die innere Lauffläche
Mit Bezug auf die
Mit Bezug nun auf die
Wie am besten in den
Weiter mit Bezug auf die
Wieder mit Bezug auf die
In jedem Fall dient das Vorspann-Element
Mit Bezug auf die
Vorzugsweise ist zumindest ein, bevorzugt sind zwei feststehende Anti-Rotations-Laschen
Es versteht sich für den Fachmann, dass Änderungen an den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen gemacht werden können, ohne von dessen breitem erfinderischen Konzept abzuweichen. Es sollte daher verstanden werden, dass diese Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsbeispiele limitiert ist, sondern dazu gedacht ist, Modifikationen, die innerhalb des Wesens und Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegen, wie sie grundsätzlich in den beiliegenden Ansprüchen definiert sind, abzudecken.It will be understood by those skilled in the art that changes may be made to the embodiments described herein without departing from the broad inventive concept thereof. It should therefore be understood that this invention is not limited to the particular embodiments disclosed, but is intended to cover modifications that are within the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.
Claims (11)
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