DE102018214217A1 - Combined bearing and seal assembly with common outer body - Google Patents

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George Perry Haynes
Craig L. Krull
Marco Mourglia
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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.

Figure DE102018214217A1_0000
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.
Figure DE102018214217A1_0000

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:

  • 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 aus 6, die Einzelheiten einer Dichtung zeigt;
  • 8 ist eine weiter vergrößerte Ansicht eines Bereichs aus 6, die Einzelheiten eines Lagers zeigt;
  • 9 ist eine perspektivische, gerissene Ansicht entlang der Linie 9-9 aus 8;
  • 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 aus 6, 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.
The foregoing summary, as well as the detailed description of the preferred embodiments of the invention, will be better understood when read in conjunction with the appended drawings. To the The purpose of illustrating the invention are shown in the drawings, which are schematic, embodiments which are presently preferred. It should be understood, however, that the present invention is not limited to the precise forms and means shown. In the figures:
  • 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 area 6 showing details of a seal;
  • 8th is a further enlarged view of an area 6 showing details of a warehouse;
  • 9 is a perspective, broken view along the line 9 - 9 out 8th ;
  • 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 area 6 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 1 bis 16 eine kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung 10 zum Verbinden eines rotierbaren inneren Elements 1 (zum Beispiel einer Welle) mit einem äußeren Element 2, wie zum Beispiel einem Gehäuse, einem Rahmen, etc., gezeigt, wobei das innere Element 1 drehbar um eine Mittelachse Ac ist. Das rotierbare Element 1 ist vorzugsweise eine Welle 3 (oder eine Buchse/Läufer auf der Welle 3), besonders bevorzugt eine Welle einer Hochgeschwindigkeitsmaschine, die innerhalb eines Rahmens oder eines Gehäuses 2 einer Maschine 4 angeordnet ist, wie zum Beispiel einer Gasturbine, einer Dampfturbine, einem Kompressor oder ähnlichen Vorrichtungen. Weiterhin sind die Welle 3 und die Lager- und Dichtungsanordnung 10 jeweils dazu ausgestaltet, in einer relativen Hochtemperaturumgebung betrieben zu werden, zum Beispiel unter Umgebungsbedingungen von mehr als hundert Grad Celsius (100° C). Die Lager- und Dichtungsanordnung 10 umfasst prinzipiell einen im Wesentlichen rohrförmigen Außenkörper 12, der mit einem äußeren Element 2 verbindbar ist und um das rotierbare innere Element 1 anordenbar ist, einen im Wesentlichen rohrförmigen Innenkörper 14, der innerhalb des Außenkörpers 12 angeordnet und um das rotierbare Element 1 anordenbar ist, eine Vielzahl von Wälzkörpern 16, die zwischen dem Innen- und dem Außenkörper 12, 14 angeordnet sind und eine „Axialflächen“-Dichtung 18, die innerhalb des Außenkörpers 12 angeordnet und um das rotierbare Element 1 angeordnet ist.Referring now to the figures in detail, throughout which like reference numerals are used to designate like elements, in the 1 to 16 a combined bearing and seal arrangement 10 for connecting a rotatable inner element 1 (For example, a wave) with an outer element 2 , such as a housing, a frame, etc., shown, wherein the inner element 1 is rotatable about a central axis Ac. The rotatable element 1 is preferably a wave 3 (or a bush / rotor on the shaft 3 ), particularly preferably a shaft of a high-speed machine, which is within a frame or a housing 2 a machine 4 is arranged, such as a gas turbine, a steam turbine, a compressor or similar devices. Furthermore, the wave 3 and the bearing and seal assembly 10 each designed to operate in a relative high temperature environment, for example, under ambient conditions of greater than one hundred degrees Celsius (100 ° C). The bearing and seal arrangement 10 basically comprises a substantially tubular outer body 12 that with an outer element 2 is connectable and around the rotatable inner element 1 can be arranged, a substantially tubular inner body 14 that is inside the outer body 12 arranged and around the rotatable element 1 can be arranged, a variety of rolling elements 16 between the inner and the outer body 12 . 14 are arranged and an "axial surface" seal 18, within the outer body 12 arranged and around the rotatable element 1 is arranged.

Genauer hat der rohrförmige Außenkörper 12 eine Mittelachse 13, ein erstes bzw. ein zweites axiales Ende 12a, 12b, und gegenüberliegend innere bzw. äußere Umfangsflächen 20, 22, wobei die innere Fläche 20 eine Bohrung 24 definiert. Der Außenkörper 12 hat weiterhin eine äußere Lagerlauffläche 26 auf der inneren Fläche 20 des Außenkörpers, die vorzugsweise durch einen Abschnitt der inneren Fläche 20 des Außenkörpers gebildet ist. Alternativ kann die äußere Lauffläche 26 durch eine innere Umfangsfläche 38a eines ringförmigen Körpers 38 gebildet sein, der innerhalb der Bohrung 24 angeordnet ist, wie in 14 gezeigt ist. Weiterhin ist der rohrförmige Außenkörper 12 dazu ausgestaltet, fest mit dem äußeren Element 2 verbunden zu sein, um so nicht drehbar mit Bezug auf die Mittelachse AC des Außenkörpers zu sein. Die Achse 13 des Außenkörpers ist zumindest im Wesentlichen kollinear mit der Achse AC der Welle, wenn der Außenkörper 12 um das innere Element/Welle 3 angeordnet ist. More specifically, the tubular outer body 12 a central axis 13 , a first and a second axial end 12a . 12b , and opposite inner and outer peripheral surfaces 20 . 22 , where the inner surface 20 a hole 24 Are defined. The outer body 12 also has an outer bearing surface 26 on the inner surface 20 of the outer body, preferably through a portion of the inner surface 20 of the outer body is formed. Alternatively, the outer tread 26 through an inner peripheral surface 38a an annular body 38 be formed inside the hole 24 is arranged as in 14 is shown. Furthermore, the tubular outer body 12 designed to be fixed to the outer element 2 so as to be non-rotatable with respect to the center axis A C of the outer body. The axis 13 of the outer body is at least substantially collinear with the axis A C the wave when the outer body 12 around the inner element / shaft 3 is arranged.

Der rohrförmige Innenkörper 14 ist innerhalb der Bohrung 24 des Außenkörpers angeordnet, um so im Wesentlichen koaxial mit dem Außenkörper 12 (das heißt, zentriert um die Achse 13) zu sein, und ist mit dem rotierbaren inneren Element 1 verbunden, um so drehbar um die Mittelachse AC zu sein. (Das heißt, während einer Rotation der Welle 3). Der Innenkörper 14 hat eine innere und eine äußere Umfangsfläche 30 bzw. 32 und gegenüberliegend äußere und innere axiale Enden 14a bzw. 14b. Das äußere axiale Ende 14a ist im Wesentlichen axial benachbart zu dem ersten axialen Ende 12a des Außenkörpers und das innere radiale Ende 14b bildet eine im Wesentlichen radiale Dichtkontaktfläche 34. Die innere Fläche 30 des rohrförmigen Innenkörpers 14 ist vorzugsweise so bemessen, dass sie reibend mit der äußeren Umfangsfläche 3a der Welle 3 (oder der äußeren Fläche einer Buchse/Läufers (nicht gezeigt)) in Eingriff steht, um so sowohl den rohrförmigen Innenkörper 14 drehbar mit dem inneren Element 1 zu verbinden, als auch die Grenzfläche (nicht bezeichnet) zwischen dem Innenkörper 14 und dem Element/Welle 3 abzudichten. Weiterhin hat der rohrförmige Innenkörper 14 eine innere Lagerlauffläche 36 auf der Außenfläche 32 des Innenkörpers, wobei die innere Lauffläche 36 angeordnet ist, um so im Wesentlichen axial (das heißt entlang der Achse 13 ausgerichtet) auf die äußere Lagerfläche 26 ausgerichtet zu sein. Vorzugsweise ist die innere Lauffläche 36 durch einen Abschnitt der äußeren Umfangsfläche 32 des Innenkörpers bereitgestellt, kann aber alternativ auch durch eine äußere Umfangsfläche 39a eines ringförmigen Körpers 39, der um den Innenkörper 14 angeordnet ist (14), bereitgestellt sein.The tubular inner body 14 is inside the hole 24 of the outer body so as to be substantially coaxial with the outer body 12 (that is centered around the axis 13 ) and is with the rotatable inner element 1 connected so as to be rotatable about the central axis A C to be. (That is, during a rotation of the shaft 3 ). The inner body 14 has an inner and an outer peripheral surface 30 respectively. 32 and opposing outer and inner axial ends 14a respectively. 14b , The outer axial end 14a is substantially axially adjacent to the first axial end 12a of the outer body and the inner radial end 14b forms a substantially radial sealing contact surface 34 , The inner surface 30 of the tubular inner body 14 is preferably sized to rub with the outer peripheral surface 3a the wave 3 (or the outer surface of a bushing / rotor (not shown)) so as to engage both the inner tubular body 14 rotatable with the inner element 1 to connect, as well as the interface (not labeled) between the inner body 14 and the element / shaft 3 seal. Furthermore, the tubular inner body 14 an inner bearing surface 36 on the outside surface 32 of the inner body, with the inner tread 36 is arranged so as to be substantially axial (that is, along the axis 13 aligned) on the outer bearing surface 26 to be aligned. Preferably, the inner tread is 36 through a portion of the outer peripheral surface 32 provided by the inner body, but may alternatively also by an outer peripheral surface 39a an annular body 39 that is around the inner body 14 is arranged ( 14 ).

Weiterhin sind mehrere Wälzkörper 16 zwischen der inneren und der äußeren Lauffläche 26, 36 angeordnet, um so den Außenkörper und den Innenkörper 12, 14 drehbar zu verbinden und ein Lager 15 zu bilden. Jeder Wälzkörper 16 ist vorzugsweise eine zylindrische Rolle 17, kann jedoch alternativ als eine Kugel, eine Nadel, eine Kegelrolle oder eine beliebige andere Art von Wälzkörpern (Alternativen nicht gezeigt) gebildet sein. Vorzugsweise umfasst die Lager- und Dichtungsanordnung 10 weiterhin einen Lagerkäfig 40, der dazu ausgebildet ist, die Wälzkörper 16, wie unten beschrieben, zu halten, sie kann jedoch alternativ ohne einen Käfig oder eine andere Haltevorrichtung gebildet sein.Furthermore, there are several rolling elements 16 between the inner and the outer tread 26 . 36 arranged so as to the outer body and the inner body 12 . 14 rotatably connect and a bearing 15 to build. Every rolling element 16 is preferably a cylindrical roller 17 however, may alternatively be formed as a ball, a needle, a tapered roller or any other type of rolling elements (alternatives not shown). Preferably, the bearing and seal assembly comprises 10 still a bearing cage 40 , which is designed to the rolling elements 16 as described below, but may alternatively be formed without a cage or other holding device.

Weiterhin ist die Dichtung 18 innerhalb der Bohrung 24 des Außenkörpers angeordnet, um so im Wesentlichen axial zwischen dem zweiten axialen Ende 12b des Außenkörpers und dem inneren axialen Ende 14b des Innenkörpers angeordnet zu sein. Die Dichtung 18 hat gegenüberliegend innere und äußere axiale Enden 18a, 18b und ist mit dem rohrförmigen Außenkörper 12 verbunden, um so im Wesentlichen nicht drehbar um die Achse Ac zu sein. Weiterhin hat die Dichtung 18 eine im Wesentlichen radiale Dichtfläche 42 an dem inneren axialen Endbereich 18a, wobei die Dichtfläche 42 dazu ausgestaltet ist, dichtend mit der Kontaktfläche 34 des Innenkörpers in Eingriff zu stehen, um so zumindest im Wesentlichen einen Fluidfluss zwischen dem zweiten axialen Ende 12b des Außenkörpers und dem Lager 15 zu verhindern, insbesondere durch eine Grenzfläche SI zwischen der Dichtung 18 und dem Körper 14. Nachdem die wesentlichen Elemente oben beschrieben worden sind, werden diese und andere Komponenten der kombinierten Lager- und Dichtungsanordnung 10 im weiteren Detail unten beschrieben.Furthermore, the seal 18 inside the hole 24 the outer body arranged so as to be substantially axially between the second axial end 12b the outer body and the inner axial end 14b the inner body to be arranged. The seal 18 has opposite inner and outer axial ends 18a . 18b and is with the tubular outer body 12 connected so as to be substantially non-rotatable about the axis Ac. Furthermore, the seal has 18 a substantially radial sealing surface 42 at the inner axial end region 18a , where the sealing surface 42 is designed to seal with the contact surface 34 engage the inner body, so at least substantially a fluid flow between the second axial end 12b of the outer body and the bearing 15 to prevent, in particular by an interface SI between the seal 18 and the body 14 , After the essential elements have been described above, these and other components of the combined bearing and seal assembly 10 described in further detail below.

Mit Bezugnahme auf die 1 - 9 und 14 - 16 ist der rohrförmige Außenkörper 12 im Wesentlich kreisförmig, aber verjüngt sich vorzugsweise im Wesentlichen radial einwärts in einer axialen Richtung D1 (1) von dem ersten axialen Ende 12a zu dem zweiten axialen Ende 12b. Der rohrförmige Außenkörper 12 ist vorzugsweise als einstückige Konstruktion oder als ein einzelner integraler Körper gebildet, er kann jedoch alternativ durch mehrere verbundene rohrförmige Körperabschnitte gebildet sein (nicht gezeigt). Vorzugsweise sind mehrere Laschen 44 neben dem ersten axialen Ende 12a des Körpers angeordnet, und erstrecken sich von der äußeren Fläche 22 nach radial außen um die Mittelachse 13 beabstandet. Die Laschen 44 können in das äußere Element 2 eingreifen, um die Lager- und Dichtungsanordnung 10 fest damit zu verbinden, wie in 1 gezeigt, auch wenn der Außenkörper 12 alternativ mit einem radialen Flansch oder einer beliebigen anderen geeigneten Struktur versehen sein kann, um eine Verbindung mit dem zweiten Element 2 zu ermöglichen.With reference to the 1 - 9 and 14 - 16 is the tubular outer body 12 is substantially circular, but preferably tapers substantially radially inwardly in an axial direction D 1 ( 1 ) from the first axial end 12a to the second axial end 12b , The tubular outer body 12 is preferably formed as a one-piece construction or as a single integral body, but may alternatively be formed by a plurality of connected tubular body sections (not shown). Preferably, there are several tabs 44 next to the first axial end 12a of the body, and extend from the outer surface 22 radially outward about the central axis 13 spaced. The tabs 44 can in the outer element 2 engage the bearing and seal assembly 10 firmly to connect with, as in 1 shown, even if the outer body 12 Alternatively, it may be provided with a radial flange or any other suitable structure for connection to the second element 2 to enable.

Weiterhin hat der Außenkörper 12 vorzugsweise einen ringförmigen Schulterabschnitt 46, der sich von der restlichen inneren Fläche 20 des Körpers radial einwärts erstreckt und ist neben dem zweiten axialen Ende 12b angeordnet. Die Schulter 46 hat eine innere Umfangsfläche 47, die durch die Dichtung 18, vorzugsweise durch eine sekundäre Dichtung 78, die wie, unten beschrieben, um die Dichtung 18 angeordnet ist, in Eingriff bringbar ist. Alternativ kann der Außenkörper 12 ohne irgendeine Schulter gebildet sein und stattdessen ist ein Abschnitt 20a der inneren Fläche 20 des Körpers mit einer Kassettendichtung 90 in Eingriff bringbar, wie in den 15 und 16 gezeigt und unten beschrieben ist. Durch die bevorzugte Schulter 46 umfasst der Außenkörper 12 vorzugsweise weiterhin einen ringförmigen Rückhalteflansch 48, der sich von dem zweiten axialen Ende 12b des Au-ßenkörpers radial einwärts erstreckt und der eine radiale Rückhaltefläche 49 für ein Vorspannelement 86 bereitstellt, wie unten im Detail diskutiert wird.Furthermore, the outer body has 12 preferably an annular shoulder portion 46 extending from the remaining inner surface 20 of the body extends radially inwardly and is adjacent the second axial end 12b arranged. The shoulder 46 has an inner peripheral surface 47 passing through the seal 18 , preferably by a secondary seal 78 that, like, described below to the seal 18 is arranged, is engageable. Alternatively, the outer body 12 be formed without any shoulder and instead is a section 20a the inner surface 20 of the body with a cassette seal 90 engageable, as in the 15 and 16 shown and described below. By the preferred shoulder 46 includes the outer body 12 preferably further comprising an annular retaining flange 48 extending from the second axial end 12b of the outer body extends radially inwardly and the one radial retaining surface 49 for a biasing element 86 as discussed in detail below.

Mit Bezug auf die 1 - 11 und 14 - 16 ist der rohrförmige Innenkörper 14 ebenfalls vorzugsweise im Wesentlichen kreisförmig und hat eine axiale Länge LA1, die etwa die Hälfte der axialen Länge LAO des Außenkörpers 12 beträgt, wie in 5 gezeigt. Wie beim Außenkörper 12, ist auch der rohrförmige Innenkörper 14 vorzugsweise einstückig oder als ein einzelner integraler Körper ausgebildet, er kann jedoch alternativ durch mehrere verbundene rohrförmige Körperabschnitte gebildet sein. Der Innenkörper 14 hat eine sich radial nach außen erstreckende Schulter 50, benachbart zu dem inneren axialen Ende 14b des Körpers, um so die radiale Breite des axialen Endes 14b, und durch den Flanschbereich der Dichtkontaktfläche 34 vergrößert zu sein. Vorzugsweise erstrecken sich mehrere Nuten 52 axial einwärts von der Dichtkontaktfläche 34, und sind jeweils dazu gestaltet, eine axiale Vorspannkraft auf die Dichtung 18 zu erzeugen, wenn sich das rotierbare Element 1 um die Mittelachse AC dreht, so dass die Dichtfläche 42 axial von der Kontaktfläche 34 des Innenkörpers beabstandet ist.With reference to the 1 - 11 and 14 - 16 is the tubular inner body 14 also preferably substantially circular and has an axial length L A1 , which is about half the axial length L AO of the outer body 12 is as in 5 shown. As with the outer body 12 , is also the tubular inner body 14 but preferably may be formed integrally or as a single integral body, but may alternatively be formed by a plurality of connected tubular body sections. The inner body 14 has a radially outwardly extending shoulder 50 adjacent to the inner axial end 14b of the body, so the radial width of the axial end 14b , and by the flange portion of the sealing contact surface 34 to be enlarged. Preferably, a plurality of grooves extend 52 axially inward of the sealing contact surface 34 , and are each designed to apply an axial biasing force to the seal 18 to generate when the rotatable element 1 around the central axis A C turns, leaving the sealing surface 42 axially from the contact surface 34 the inner body is spaced.

Genauer wird ein Fluid, das in die Nuten 52 eintritt, wenn sich der rohrförmige Innenkörper 14 um die zentrale Achse Ac dreht (das heißt, mit dem drehbaren Element 1) mit Druck beaufschlagt und gegen die Dichtfläche 42 gelenkt, was verursacht, dass die Dichtung 18 axial von der Kontaktfläche 34 weg verschoben wird, wodurch die Reibung zwischen der Dichtung 18 und dem rohrförmigen Innenkörper 14 reduziert (und vorzugsweise temporär eliminiert) wird. Vorzugsweise kann, um die Reibung weiter zu reduzieren, insbesondere beim Übergang zwischen statischen und dynamischen Zuständen, eine verschleißbeständige Beschichtung auf der Kontaktfläche 34 des rohrförmigen Innenkörpers 14 angeordnet sein.More precisely, a fluid that enters the grooves 52 occurs when the tubular inner body 14 about the central axis Ac rotates (that is, with the rotatable element 1 ) is pressurized and against the sealing surface 42 steered, what causes that seal 18 axially from the contact surface 34 is moved away, reducing the friction between the seal 18 and the tubular inner body 14 reduced (and preferably temporarily eliminated). Preferably, to further reduce friction, particularly at the transition between static and dynamic conditions, a wear resistant coating on the contact surface 34 of the tubular inner body 14 be arranged.

Vorzugsweise ist die innere Lauffläche 36 radial nach innen von der restlichen äußeren Umfangsfläche 32 des rohrförmigen Innenkörpers 14 beabstandet. So sind zwei Auflageflächen 54a, 54b definiert, die jeweils an ein einzelnes axiales Ende 36a bzw. 36b der inneren Lauffläche 36 benachbart sind, die den Lagerkäfig 40 lagern, wie weiter unten im Einzelnen beschrieben wird. Weiterhin hat der Innenkörper 14 außerdem vorzugsweise mehrere Schlitze 56, die sich vom äußeren axialen Ende 14a des Innenkörpers und von der inneren Fläche 30 des Körpers nach radial außen erstrecken. Zumindest ein, vorzugsweise mehrere radiale Schmierkanäle 58 erstrecken sich jeweils im Wesentlichen radial zwischen der inneren Umfangsfläche 30 des Körpers, vorzugsweise von einer einzelnen der axialen Schlitze 56 aus, und einem der zwei Auflageflächenabschnitte 54a, 54b. Somit wird Schmiermittel, das in die axialen Schlitze 52 eintritt, durch Zentrifugalkraft durch die radialen Kanäle 56 nach radial außen gelenkt und tritt anschließend in den Raum zwischen den Auflageflächen 54a, 54b und dem Käfig 40 ein, um den Käfig 40 zu schmieren, da er sich gleitend auf den Auflageflächen 54a, 54b und den Wälzkörpern 16 verschiebt.Preferably, the inner tread is 36 radially inward from the remaining outer peripheral surface 32 of the tubular inner body 14 spaced. So are two contact surfaces 54a . 54b defined, each at a single axial end 36a respectively. 36b the inner tread 36 are adjacent to the camp cage 40 store, as described in detail below. Furthermore, the inner body has 14 also preferably several slots 56 extending from the outer axial end 14a of the inner body and of the inner surface 30 of the body extend radially outward. At least one, preferably a plurality of radial lubrication channels 58 each extend substantially radially between the inner peripheral surface 30 of the body, preferably from a single one of the axial slots 56 from, and one of the two bearing surface sections 54a . 54b , Thus, lubricant enters the axial slots 52 enters, by centrifugal force through the radial channels 56 directed radially outward and then enters the space between the bearing surfaces 54a . 54b and the cage 40 a to the cage 40 to lubricate as it slides on the bearing surfaces 54a . 54b and the rolling elements 16 shifts.

Mit Bezug auf die 3, 8 und 9 ist der Lagerkäfig 40 im Wesentlichen zwischen den äußeren und inneren rohrförmigen Elementen 12, 14 angeordnet, und dazu ausgestaltet, „lose“ die mehreren Wälzkörper 16 zu halten. Der Käfig 40 umfasst eine innere und eine äußere Umfangsfläche 41a, 41b und eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Öffnungen 43 zwischen den Flächen 41a, 41b, von denen jede im Wesentlichen als rechteckige Tasche gebildet ist, wie am besten in 3 gezeigt ist. Ein einzelner der mehreren Wälzkörper 16 ist jeweils innerhalb jeder der Käfigöffnungen/Taschen 43 angeordnet, sodass der Käfig 40 winkelig um die Mittelachse AC verlagert wird, wenn jeder Wälzkörper 16 simultan auf den Laufflächen 26, 36 abrollt und sich innerhalb der zugehörigen Tasche 43 dreht. Weiterhin ist, wie oben erwähnt, der Lagerkäfig 40 um die beiden Auflageflächenabschnitte 54a, 54b des Innenkörpers angeordnet, sodass die innere Fläche 41A des Käfigs auf den Flächen 54a, 54b gleitet, wenn sich der Käfig 40 winkelig um die Achse AC verlagert.With reference to the 3 . 8th and 9 is the camp cage 40 essentially between the outer and inner tubular elements 12 . 14 arranged, and configured to "loose" the multiple rolling elements 16 to keep. The cage 40 includes an inner and an outer peripheral surface 41a . 41b and a plurality of radially extending openings 43 between the surfaces 41a . 41b each of which is essentially formed as a rectangular pocket, as best in 3 is shown. An individual one of several rolling elements 16 is within each of the cage openings / pockets 43 arranged so that the cage 40 angular around the central axis A C is shifted when each rolling element 16 simultaneously on the treads 26 . 36 unrolls and moves inside the associated bag 43 rotates. Furthermore, as mentioned above, the bearing cage 40 around the two bearing surface sections 54a . 54b of the inner body, so that the inner surface 41A of a cage on surfaces 54a . 54b slides when the cage 40 angular around the axis A C relocated.

Mit Bezug nun auf die 1 - 9 und 12 - 14 umfasst die Dichtung 18 vorzugsweise einen im wesentlichen ringförmigen Körper 60, mit gegenüberliegenden äußeren und inneren axialen Enden 60a, 60b, wobei das innere Ende 60b die Dichtfläche 42 bereitstellt, und eine innere und eine äußere Umfangsfläche 62, 63. Der ringförmige Körper 60 ist vorzugsweise eine einstückige Konstruktion, kann jedoch alternativ mehrere einzelne bogenförmige Abschnitte (nicht gezeigt) umfassen, die verbunden werden, um den Körper 60 zu bilden. Der Dichtkörper 60 ist so bemessen, dass die innere Dichtfläche 62 radial auswärts von dem drehbaren Element 1 beabstandet ist, wenn die Dichtung 18 um das Element/die Welle 1 angeordnet ist, wie in 1 dargestellt, um so jegliche Reibung zwischen der Dichtung 18 und dem drehbaren Element 1/der Welle 3 zu eliminieren. Weiterhin erstreckt sich eine Schulter 64 radial einwärts von der restlichen inneren Fläche 62, neben dem inneren axialen Ende 60b des Dichtungskörpers, um so die radiale Breite des inneren Endes 60b zu vergrößern und somit den Oberflächenbereich der Dichtfläche 42. Vorzugsweise erstreckt sich ein ringförmiger Flansch 65 radial nach außen von der äußeren Fläche 63 des Körpers und umfasst mehrere axiale Schlitze 66, die jeweils dazu ausgestaltet sind, einen Koppler 70 aufzunehmen, wie unten beschrieben wird. Der Dichtungskörper 60 ist vorzugsweise aus einem Karbonmaterial gebildet, kann jedoch alternativ aus einem Keramikmaterial, einem Hochtemperatur-Polymermaterial oder aus jedem beliebigen anderen geeigneten Material gebildet sein.With reference now to the 1 - 9 and 12 - 14 includes the seal 18 preferably a substantially annular body 60 , with opposite outer and inner axial ends 60a . 60b , where the inner end 60b the sealing surface 42 provides, and an inner and an outer peripheral surface 62 . 63 , The annular body 60 is preferably a unitary construction, but may alternatively comprise a plurality of individual arcuate portions (not shown) that are connected to the body 60 to build. The sealing body 60 is sized so that the inner sealing surface 62 radially outward of the rotatable element 1 is spaced when the seal 18 around the element / the shaft 1 is arranged as in 1 so as to eliminate any friction between the seal 18 and the rotatable element 1 / the shaft 3 to eliminate. Furthermore, a shoulder extends 64 radially inward of the remaining inner surface 62 , next to the inner axial end 60b of the seal body, so as to the radial width of the inner end 60b to increase and thus the surface area of the sealing surface 42 , Preferably, an annular flange extends 65 radially outward from the outer surface 63 of the body and includes several axial slots 66 each configured to a coupler 70 as described below. The seal body 60 is preferably formed of a carbon material, but may alternatively be formed of a ceramic material, a high temperature polymeric material, or any other suitable material.

Wie am besten in den 1 und 3 - 7 gezeigt, umfasst die kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung 10 vorzugsweise weiterhin zumindest einen, vorzugsweise mehrere Koppler 70, die jeweils dazu ausgestaltet sind, die Dichtung 18 beweglich mit dem rohrförmigen Außenkörper 12 zu verbinden. So ist die Dichtung 18 axial verschiebbar innerhalb der Bohrung 24 des Außenkörpers und nicht-verdrehbar hinsichtlich der Mittelachse AC ; das heißt, der/die Koppler 70 verhindern eine schräge Verlagerung der Dichtung 18 um die Achse AC . Jeder Koppler 70 umfasst vorzugsweise einen länglichen Zapfen 72, der ein erstes Ende 72 aufweist, das innerhalb des Schulterabschnitts 46 des Außenkörpers angeordnet ist, und ein zweites Ende 72b, das innerhalb einer der axialen Schlitze 66 des Dichtungsflansches angeordnet ist. Die Koppler-Zapfen 72 wechselwirken mit dem Dichtungsflansch 68, um im Wesentlichen eine winkelige Verlagerung der Dichtung 18 zu verhindern, aber die Schlitze 69 ermöglichen es der Dichtung 18, axial entlang der Zapfen 72 zu gleiten. Wenngleich die Koppler-Zapfen 70 derzeit bevorzugt sind, kann die kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung 10 alternativ eine beliebige andere Struktur oder Komponenten aufweisen, um die Dichtung 18 mit dem rohrförmigen Außenkörper 12 beweglich zu verbinden, wobei eine Alternative in den 15 und 16 gezeigt ist, wie unten beschrieben wird.How best in the 1 and 3 - 7 shown includes the combined bearing and seal assembly 10 preferably further at least one, preferably a plurality of couplers 70 , which are each designed to seal 18 movable with the tubular outer body 12 connect to. That's the seal 18 axially displaceable within the bore 24 of the outer body and non-rotatable with respect to the central axis A C ; that is, the coupler (s) 70 prevent an oblique shift of the seal 18 around the axis A C , Every coupler 70 preferably comprises an elongate pin 72 that's a first end 72 that within the shoulder section 46 the outer body is arranged, and a second end 72b that inside one of the axial slots 66 the sealing flange is arranged. The coupler cones 72 interact with the sealing flange 68 Essentially, an angular displacement of the seal 18 to prevent, but the slots 69 allow the seal 18 , axially along the pins 72 to glide. Although the coupler pin 70 currently preferred, the combined bearing and seal assembly 10 alternatively, have any other structure or components surrounding the seal 18 with the tubular outer body 12 moveable to connect, with an alternative in the 15 and 16 is shown as described below.

Weiter mit Bezug auf die 1 und 3 - 7 umfasst die Lager- und Dichtungsanordnung 10 vorzugsweise weiterhin eine sekundäre Dichtung 78, um einen Fluidfluss zwischen der Dichtung 18 und dem rohrförmigen Außenkörper 12 zu verhindern. Die sekundäre Dichtung 80 umfasst vorzugsweise einen ringförmigen Körper 80, ist um die Dichtung 18 angeordnet und dazu ausgestaltet, im Wesentlichen zwischen der Dichtung 18 und dem rohrförmigen Außenkörper 12 abzudichten, um hierdurch einen Fluidfluss zwischen der äußeren Dichtfläche 63 und der inneren Fläche 20 des rohrförmigen Körpers zu verhindern. Vorzugsweise hat der Dichtkörper 60 eine ringförmige Nut 82, die sich radial nach innen von der äußeren Fläche 63 erstreckt, und der Körper 80 der sekundären Dichtung ist ein O-Ring, der innerhalb der Nut 82 angeordnet ist und der dazu ausgestaltet ist, nach außen gegen den inneren Flächenabschnitt 47 der Schulter 46 des Außenkörpers abzudichten. Dennoch kann die sekundäre Dichtung 78 in beliebiger anderer geeigneter Weise konstruiert sein, sowie zum Beispiel als integraler Abschnitt (zum Beispiel als Flansch) des Dichtungskörpers 60, der direkt gegen die innere Fläche 47 der Schulter abdichtet.Next with respect to the 1 and 3 - 7 includes the bearing and seal assembly 10 preferably still a secondary seal 78 to prevent fluid flow between the seal 18 and the tubular outer body 12 to prevent. The secondary seal 80 preferably comprises an annular body 80 , is about the seal 18 arranged and configured, substantially between the seal 18 and the tubular outer body 12 to thereby seal a fluid flow between the outer sealing surface 63 and the inner surface 20 prevent the tubular body. Preferably, the sealing body 60 an annular groove 82 extending radially inward from the outer surface 63 extends, and the body 80 The secondary seal is an O-ring that is inside the groove 82 is arranged and which is configured to the outside against the inner surface portion 47 the shoulder 46 of the outer body seal. Nevertheless, the secondary seal 78 in any other suitable manner, as well as, for example, as an integral portion (for example, as a flange) of the seal body 60 that is directly against the inner surface 47 the shoulder seals.

Wieder mit Bezug auf die 1 und 3 - 7 umfasst die Lager- und Dichtungsanordnung 10 weiterhin vorzugsweise zumindest ein Vorspannelement 86, das dazu gestaltet ist, die Dichtung 18 im Wesentlichen axial in Richtung der Dichtkontaktfläche 34 des Innenkörpers vorzuspannen. Genauer umfasst das Vorspannelement 86 vorzugsweise eine Wellenfeder 88 und ist zwischen dem äußeren axialen Endbereich 60a der Dichtung und dem Rückhalteflansch 48 des Außenkörpers angeordnet. Die Wellenfeder 88 ist teilweise zwischen dem Körperende 60a und dem Rückhalteflansch 48 zusammengedrückt, um so dazu zu tendieren, den Dichtungskörper 60 in eine alternative Richtung D2 (1) in Richtung zu dem rohrförmigen Innenkörper 14 zu „drücken“ bzw. zu verschieben. Alternativ können das Vorspannelement/die Vorspannelemente 86 eine oder mehrere Spiralfedern umfassen oder jede andere geeignete Komponente (oder Komponenten), die fähig sind, die Dichtung 18 axial vorzuspannen.Again with respect to the 1 and 3 - 7 includes the bearing and seal assembly 10 Furthermore, preferably at least one biasing element 86 designed for the seal 18 essentially axially in the direction of the sealing contact surface 34 to pretension the inner body. More specifically, the biasing element comprises 86 preferably a wave spring 88 and is between the outer axial end region 60a the seal and the retaining flange 48 arranged the outer body. The wave spring 88 is partially between the body end 60a and the retaining flange 48 compressed so as to tend the sealing body 60 in an alternative direction D2 ( 1 ) toward the tubular inner body 14 to "push" or to move. Alternatively, the biasing member (s) 86 comprise one or more coil springs or any other suitable component (or components) capable of sealing 18 axially bias.

In jedem Fall dient das Vorspann-Element 86 dazu, sicherzustellen, dass die Dichtfläche 42 des Dichtungskörpers in einem statischen Zustand der Anordnung 10 und der Maschine 3, direkt neben der Kontaktfläche 34 verbleibt, das heißt, wenn das innere Element 1/die Welle 3 nicht rotiert, direkt neben der Dichtkontaktfläche 34 bleibt, um einen Fluidstrom in der Dichtungsgrenzfläche SI zwischen der Dichtung 18 und dem rohrförmigen Innenkörper 14 zu verhindern. In einem dynamischen Zustand jedoch, wenn sich das drehbare Element/die Welle 1 und der gekuppelte rohrförmige Innenkörper 14 drehen oder winkelig um die Mittelachse AC verlagern, beaufschlagen die Nuten 52 in der Kontaktfläche 34 des Innenkörpers das Fluid mit Druck und lenken es zu der Grenzfläche SI, um den Dichtungskörper 60 von dem rohrförmigen Körper 14 weg zu bewegen, um die Reibung zu reduzieren. Wenngleich ein wenig Fluid unter den dynamischen Bedingungen durch die Dichtungsgrenzfläche SI tritt, vergrößert die erhebliche Reduzierung der Reibung signifikant die Lebensdauer der Dichtung, was als entscheidender erachtet wird als eine vollständige Verhinderung oder Unterbrechung eines Fluidflusses durch die Grenzfläche SI.In any case, the leader element serves 86 To do that, make sure the sealing surface 42 the sealing body in a static state of the arrangement 10 and the machine 3 , directly next to the contact surface 34 remains, that is, when the inner element 1 / the shaft 3 not rotated, directly next to the sealing contact surface 34 remains to a fluid flow in the sealing interface SI between the seal 18 and the tubular inner body 14 to prevent. In a dynamic state, however, when the rotatable member / shaft 1 and the coupled tubular inner body 14 rotate or angularly about the central axis A C shift, apply the grooves 52 in the contact area 34 of the inner body pressurizes the fluid and directs it to the interface SI, around the seal body 60 from the tubular body 14 move away to reduce friction. Although a little fluid passes through the sealing interface SI under the dynamic conditions, the significant reduction in friction significantly increases the life of the seal, which is considered more crucial than complete prevention or interruption of fluid flow through the interface SI.

Mit Bezug auf die 15 und 16 kann die Dichtung 18 alternativ durch eine Kassettendichtungsanordnung 90 gebildet sein, die weiterhin ein äußeres Dichtungsgehäuse 92 umfasst mit einer inneren Kammer CH , die zumindest teilweise die Dichtung 18, eine äußere Umfangsfläche 93 beinhaltet. Die äußere Fläche 93 des Dichtungsgehäuses ist vorzugsweise reibschlüssig mit einem Abschnitt der inneren Fläche 20 des Außenkörpers in Eingriff, um die Kassettendichtungsanordnung 90 innerhalb des rohrförmigen Außenkörpers 12 zu halten, wenngleich vorzugsweise auch ein C-Clip 94 vorgesehen ist, um mit dem Außenkörper 12 und dem Gehäuse 92 in Eingriff zu sein, um die Kassettendichtung 18 axial zu halten. Weiterhin ist das Gehäuse 92 vorzugsweise im Wesentlichen C-förmig und weist einen äußeren ringförmigen Abschnitt 92a auf, der die äußere Fläche 93 bereitstellt und einen inneren ringförmigen Abschnitt 92b sowie einen radialen Abschnitt 92c, der den äußeren und den inneren Abschnitt 92a, 92b verbindet.With reference to the 15 and 16 can the seal 18 alternatively by a cassette sealing arrangement 90 be formed, which further has an outer seal housing 92 includes with an inner chamber C H that at least partially seals the seal 18 an outer peripheral surface 93 includes. The outer surface 93 the seal housing is preferably frictionally engaged with a portion of the inner surface 20 of the outer body to the cartridge seal assembly 90 within the tubular outer body 12 to hold, although preferably also a C-clip 94 is provided to with the outer body 12 and the housing 92 to be engaged with the cassette seal 18 to hold axially. Furthermore, the housing 92 preferably substantially C-shaped and has an outer annular portion 92a on top of the outer surface 93 provides and an inner annular section 92b and a radial section 92c , the outer and the inner section 92a . 92b combines.

Vorzugsweise ist zumindest ein, bevorzugt sind zwei feststehende Anti-Rotations-Laschen 96 jeweils fest an der inneren Oberfläche des äußeren ringförmigen Abschnitts 92a des Gehäuses angebracht, die in zusammenpassende Schlitze (nicht gezeigt) in dem Dichtungskörper 60 eingreifen, um eine winkelige Verlagerung der Dichtung 18 zu verhindern. Weiterhin ist eine innere sekundäre Dichtung 98, vorzugsweise ein O-Ring, zwischen dem Dichtungskörper 60 und dem inneren ringförmigen Abschnitt 92b des Gehäuses angeordnet. Das Vorspannelement 86 ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 92 angeordnet und zwischen dem ringförmigen Abschnitt 92c des Gehäuses und dem äußeren Endbereich 60b des Dichtungskörpers zusammengedrückt. Somit spannt das Vorspannelement 86 den Dichtungskörper 60 in Richtung des rohrförmigen Innenkörpers 14 vor, sodass der Körper 60 gegen die feststehenden Anti-Rotations-Laschen 96 bis zur inneren sekundären Dichtung 98 gleitet, und eine Fluidströmung an dem Gehäuse 92 und der Dichtung 18 vorbei im Wesentlichen verhindert ist.Preferably, at least one, preferably two fixed anti-rotation tabs 96 each fixed to the inner surface of the outer annular portion 92a the housing mounted in mating slots (not shown) in the seal body 60 intervene to an angular displacement of the seal 18 to prevent. Furthermore, an inner secondary seal 98 , preferably an O-ring, between the seal body 60 and the inner annular portion 92b of the housing. The biasing element 86 is preferably within the housing 92 arranged and between the annular portion 92c of the housing and the outer end portion 60b compressed the seal body. Thus, the biasing element biases 86 the seal body 60 in the direction of the tubular inner body 14 before, so the body 60 against the fixed anti-rotation tabs 96 to the inner secondary seal 98 slides, and a fluid flow to the housing 92 and the seal 18 is essentially prevented over.

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)

Kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung zum Verbinden eines drehbaren inneren Elements mit einem äußeren Element, wobei das innere Element um eine Mittelachse drehbar ist, wobei die Lager- und Dichtungsanordnung aufweist: einen im Wesentlichen rohrförmigen Außenkörper, der mit dem äußeren Element verbindbar ist, der um das drehbare innere Element anordenbar ist und eine Mittelachse, ein erstes und ein zweites axiales Ende, gegenüberliegend innere und eine äußere Umfangsflächen, wobei die innere Fläche des Außenkörpers eine Bohrung definiert, und an der inneren Fläche des Außenkörpers eine äußere Lagerlauffläche aufweist; einen im Wesentlichen rohrförmigen Innenkörper, der innerhalb der Bohrung des Außenkörpers angeordnet ist, um so im Wesentlichen koaxial mit dem Außenkörper zu sein, wobei der Innenkörper um das drehbare Element anordenbar und mit diesem verbindbar ist und eine innere und eine äußere Umfangsfläche aufweist, gegenüberliegend äußere und innere axialen Enden, wobei das innere axiale Ende eine im Wesentlichen radiale Dichtkontaktfläche bereitstellt und eine innere Lagerlauffläche auf der äußeren Fläche des Innenkörpers, wobei die innere Lauffläche im Wesentlichen axial auf die äußere Lauffläche ausgerichtet ist; mehrere Wälzkörpern, die zwischen der äußeren und der inneren Lauffläche angeordnet sind, um den Außenkörper und den Innenkörper zu verbinden und ein Lager bilden; und eine im Wesentlichen ringförmige Dichtung, die innerhalb der Bohrung des Außenkörpers im Wesentlichen axial zwischen dem zweiten axialen Ende des Außenkörpers und dem inneren axialen Ende des Innenkörpers angeordnet ist, mit dem rohrförmigen Außenkörper verbunden ist, und um das drehbare innere Element anordenbar ist, wobei die Dichtung eine im Wesentlichen radiale Dichtfläche hat, die dazu gestaltet ist, dichtend mit der Kontaktfläche des Innenkörpers in Eingriff zu sein, um so im Wesentlichen einen Fluidfluss zwischen dem zweiten axialen Ende des Außenkörpers und dem Lager zu verhindern.A combined bearing and seal assembly for connecting a rotatable inner member to an outer member, the inner member being rotatable about a central axis, the bearing and seal assembly comprising: a substantially tubular outer body connectable to the outer member locatable about the rotatable inner member and having a central axis, first and second axial ends, opposing inner and outer peripheral surfaces, the inner surface of the outer body defining a bore and an outer bearing race on the inner surface of the outer body; a substantially tubular inner body disposed within the bore of the outer body so as to be substantially coaxial with the outer body, the inner body being arrangeable and connectable about the rotatable member and having an inner and an outer peripheral surface, opposite outer and inner axial ends, the inner axial end providing a substantially radial sealing contact surface and an inner bearing race on the outer surface of the inner body, the inner race being substantially axially aligned with the outer race; a plurality of rolling elements disposed between the outer and inner races to connect the outer body and the inner body to form a bearing; and a substantially annular seal, which is disposed within the bore of the outer body substantially axially between the second axial end of the outer body and the inner axial end of the inner body, is connected to the tubular outer body, and is arranged around the rotatable inner member, wherein the Seal has a substantially radial sealing surface which is adapted to be sealingly engaged with the 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. Kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die äußere Lauffläche durch einen Abschnitt der inneren Fläche des Außenkörpers oder durch eine innere Umfangsfläche eines ringförmigen Körpers, der innerhalb des Außenkörpers angeordnet ist, bereitgestellt ist; und die innere Lauffläche durch einen Abschnitt der äußeren Umfangsfläche des Innenkörpers oder durch eine äußere Umfangsfläche eines ringförmigen Körpers, der um den Innenkörper angeordnet ist, bereitgestellt ist.Combined bearing and seal arrangement according to Claim 1 wherein the outer race is provided by a portion of the inner surface of the outer body or by an inner peripheral surface of an annular body disposed within the outer body; and the inner race is provided by a portion of the outer peripheral surface of the inner body or by an outer peripheral surface of an annular body disposed around the inner body. Kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die äußere Umfangsfläche des rohrförmigen Innenkörpers einen Flächenabschnitt hat, der die innere Lauffläche bereitstellt, wobei der Laufflächen-Flächenabschnitt zwei entgegengesetzte axiale Enden aufweist, und zwei Schulterflächenabschnitte, die jeweils radial nach außen von einem einzelnen der axialen Enden des Laufflächen-Flächenabschnitts beabstandet sind; und die kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung weiterhin einen im Wesentlichen ringförmigen Lagerkäfig umfasst, der gleitbar über die zwei Schulterflächenabschnitte angeordnet ist und mehrere radial gerichteten Öffnungen aufweist, wobei in jeder der Käfigöffnungen ein einzelner der mehreren Wälzkörper angeordnet ist.Combined bearing and seal arrangement according to Claim 1 wherein the outer peripheral surface of the inner tubular body has a surface portion providing the inner tread, the tread surface portion having two opposite axial ends, and two shoulder surface portions each radially outward of a single one of the axial ends of the Tread surface portion are spaced; and the combined bearing and seal assembly further comprises a substantially annular bearing cage slidably disposed over the two shoulder surface portions and having a plurality of radially directed openings, wherein in each of the cage openings a single one of the plurality of rolling elements is arranged. Kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 3, wobei der rohrförmige Innenkörper zumindest einen Schmierkanal aufweist, der sich im Wesentlichen radial zwischen der inneren Umfangsfläche des Innenkörpers und einer der zwei Schulterflächen erstreckt.Combined bearing and seal arrangement according to Claim 3 wherein the tubular inner body has at least one lubrication channel extending substantially radially between the inner peripheral surface of the inner body and one of the two shoulder surfaces. Kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der rohrförmige Außenkörper dazu ausgestaltet ist, fest mit dem äußeren Element verbunden zu sein, um so nicht drehbar hinsichtlich der Mittelachse zu sein.Combined bearing and seal arrangement according to Claim 1 wherein the tubular outer body is adapted to be fixedly connected to the outer member so as to be non-rotatable with respect to the central axis. Kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend zumindest eines von: zumindest einen Koppler, der dazu ausgestaltet ist, die Dichtung beweglich mit dem Außenkörper zu verbinden, sodass die Dichtung innerhalb der Bohrung des Außenkörpers axial verschiebbar und nicht drehbar hinsichtlich der Mittelachse ist; ein Vorspannelement, das dazu ausgestaltet ist, die Dichtung im Wesentlichen axial in Richtung der Dichtkontaktfläche des Innenkörpers vorzuspannen; eine sekundäre Dichtung mit einem ringförmigen Körper, die um die Dichtung angeordnet ist und dazu ausgestaltet ist, im Wesentlichen zwischen der Dichtung und dem Außenkörper abzudichten; und einen im Wesentlichen ringförmigen Lagerkäfig, der im Wesentlichen zwischen dem äußeren und dem inneren rohrförmigen Element angeordnet ist und mehrere sich radial erstreckende Öffnungen aufweist, wobei in jeder der Käfigöffnungen jeweils ein einzelner der mehreren Wälzkörper angeordnet ist.Combined bearing and seal arrangement according to Claim 1 , further comprising at least one of: at least one coupler configured to movably connect the seal to the outer body so that the seal within the bore of the outer body is axially displaceable and non-rotatable with respect to the central axis; a biasing member configured to bias the seal substantially axially toward the sealing contact surface of the inner body; a secondary seal having an annular body disposed about the seal and configured to substantially seal between the seal and the outer body; and a substantially annular bearing cage disposed substantially between the outer and inner tubular members and having a plurality of radially extending apertures, each of the retainer apertures having a single one of the plurality of rolling elements disposed therein. Kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Dichtung eine innere Umfangsfläche aufweist, wobei die Dichtung derart bemessen ist, dass die innere Umfangsfläche der Dichtung radial nach außen von dem drehbaren Elements beabstandet ist, wenn die Dichtung um das drehbare Element angeordnet ist.Combined bearing and seal arrangement according to Claim 1 wherein the seal has an inner peripheral surface, the seal being sized such that the inner peripheral surface of the seal is spaced radially outwardly from the rotatable member when the seal is disposed about the rotatable member. Kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei zumindest eines von: die Dichtung umfasst entweder einen im Wesentlichen ringförmigen Körper oder mehrere gebogene Segmente; und die Dichtung ist aus entweder einem Karbonmaterial, einem Keramikmaterial oder einem Hochtemperatur-Polymermaterial gebildet.Combined bearing and seal arrangement according to Claim 1 wherein at least one of: the seal comprises either a substantially annular body or a plurality of arcuate segments; and the gasket is formed of either a carbon material, a ceramic material or a high-temperature polymer material. Kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Dichtung durch eine Kassettendichtung gebildet ist, die weiterhin ein äußeres Dichtungsgehäuse mit einer inneren Kammer, die zumindest teilweise die Dichtung beinhaltet und einer Außenumfangsfläche, die mit an einem Abschnitt der inneren Fläche des Außenkörpers in Eingriff bringbar ist, um die Kassettendichtungsanordnung innerhalb des rohrförmigen Außenkörpers zu halten.Combined bearing and seal arrangement according to Claim 1 wherein the seal is formed by a cartridge seal further comprising an outer seal housing having an inner chamber at least partially enclosing the seal and an outer peripheral surface engageable with a portion of the inner surface of the outer body around the cartridge seal assembly to keep tubular outer body. Kombinierte Lager- und Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei zumindest eines von: der rohrförmige Innenkörper weist mehrere Nuten auf, die sich axial nach innen von der Dichtkontaktfläche erstrecken und die dazu ausgestaltet sind, eine axiale Vorspannkraft auf die Dichtung zu erzeugen, wenn sich das drehbare Element um die Mittelachse dreht, sodass die Dichtfläche axial von der Kontaktfläche beabstandet ist; und eine verschleißbeständige Beschichtung ist auf der Dichtkontaktfläche des rohrförmigen Innenkörpers angeordnet.Combined bearing and seal arrangement according to Claim 1 wherein at least one of: the tubular inner body has a plurality of grooves extending axially inwardly from the sealing contact surface and configured to generate an axial biasing force on the seal as the rotatable member rotates about the central axis, so that the Sealing surface is axially spaced from the contact surface; and a wear resistant coating is disposed on the sealing contact surface of the tubular inner body. Kombinierte Lager- und Dichtanordnung gemäß Anspruch 1, wobei sowohl der rohrförmige Innenkörper als auch der rohrförmige Außenkörper jeweils entweder einen einzelnen rohrförmigen Körper oder mehrere verbundene rohrförmige Körperabschnitte aufweisen.Combined bearing and sealing arrangement according to Claim 1 wherein both the inner tubular body and the outer tubular body each comprise either a single tubular body or a plurality of connected tubular body portions.
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