DE102019210006A1

DE102019210006A1 - Gelenklager

Info

Publication number: DE102019210006A1
Application number: DE102019210006.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Friedrich; Stefan Keller
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2019-07-08
Filing date: 2019-07-08
Publication date: 2021-01-14
Also published as: CN112196892A; US20210010534A1; US11319165B2

Abstract

Offenbart wird ein Gelenklager (1) für die Lagerung einer Welle (16), insbesondere Gelenklager (1) einer Bypassklappenwelle einer Bandförderanlage, wie beispielsweise einer Steinbrechermaschine, mit einem Innenring (2) und einem Außenring (4), wobei der Innenring (2) dazu ausgelegt ist, die Welle (16) zu lagern, und der Innenring (2) eine axiale Außenfläche (8) hat, die eine Kugelflächenform aufweist, und der Außenring (4) eine die Kugelflächenförmige Außenfläche (8) des Innenrings (2) aufnehmende axiale Innenfläche (12) aufweist, so dass der Innenring (2) gleitend in dem Außenring (4) gelagert ist, wobei zwischen Innenring (2) und Welle (16) eine Spannhülse (18) angeordnet ist, um das Gelenklager (2) auf der Welle (4) zu befestigen.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Gelenklager für die Lagerung einer Welle, insbesondere einer Welle einer Umlenkklappe einer Bandförderanlage, um beispielsweise Schüttgut zu transportieren, wie beispielsweise in einer Steinbrechermaschine.
Gelenklager weisen üblicherweise einen Innenring und einen Außenring auf, wobei der Innenring dazu ausgelegt ist, die Welle zu lagern und Innen- und Außenring zueinander passende Kugelflächen haben, die aneinander entlang gleiten. Zwischen den Kugelflächen kann ein Schmiermittel angeordnet sein. Derartige Gelenklager kommen bei vielen Maschinen zum Einsatz und können schwere Lasten aufnehmen und Schiefstellungen ausgleichen.
Bandförderanlagen bzw. Schüttgut transportierende Anlagen, wie beispielsweise in Steinbrechermaschinen, die insbesondere im Tagebau oder im Straßenbau zum Einsatz kommen, weisen üblicherweise mehrere Transportbänder auf, über die zu transportierendes Material gefördert wird. Um das Material zumindest teilweise von einem Band auf ein anderes Band, beispielsweise ein Sekundärband, umzulenken, sind an derartigen Maschinen sogenannte Umlenkklappen oder Bypassklappen vorgesehen, mit deren Hilfe eine Materialtransportrichtung geändert werden kann. So weist beispielsweise eine Steinbrechermaschine eine Aufnahme auf, in die die zu brechenden Steine geladen werden, eine Brechereinheit und nachfolgende Sieb- und Materialtransportbänder, um die gebrochenen Steine zu sortieren. Weiterhin weist eine derartige Steinbrechermaschin mindestens eine sogenannte Bypassklappe - also eine Umlenkklappe - auf, über die die Materialtransportrichtung für das gebrochene und sortierte Material eingestellt werden kann. So kann beispielsweise mit Hilfe der Bypassklappe Material auf ein sekundäres Förderband umgeleitet werden. Diese Klappe wird dabei üblicherweise in einer +/-90° Rotation geöffnet bzw. geschlossen und ist direkt an dem Maschinengehäuse angeschraubt.
Da das Maschinengehäuse einer derartigen Bandförderanlage ein geschweißtes System ist, sind die Toleranzen für die Befestigungsstellen der Klappenwelle sehr groß. Dieses verursacht einen hohen Aufwand und hohe Kosten beim Justieren der Klappe in der Maschine.
Das Justiersystem zum Tragen und Befestigen der Bypassklappe an dem Gehäuse muss zudem auf hohe Vibrationen ausgelegt sein, die von dem Sortierprozess, insbesondere einem Schwingsieb stammen. Deshalb muss das gesamte Justiersystem in sich geklemmt und damit spielfrei sein.
Um dies zu erreichen wurde bis jetzt eine zylindrische Passung der Welle der Bypassklappe verwendet, um die axialen Toleranzen während des Befestigens zu kompensieren. Die Welle wird an ihrer zylindrischen Passung radial durch zwei Halbschalen, die jeweils einen Winkel von 180° umschließen, geklemmt, um ein radiales Spiel zu entfernen und die Bypassklappe zu fixieren. Die Befestigungsvorrichtung ist an einem Justierrahmen angeordnet. Dieser Rahmen ist wiederum an den Maschinenseitenwandungen befestigt. Durchgangsbohrungen für die Befestigungselemente an dem Rahmen sind, verglichen mit den Maschinenseitenwandungen, in ihrem Durchmesser verlängert, um so während des Zusammenbauprozesses eine radiale Justierung der Bypassklappe zu ermöglichen. Wenn jedoch der Durchmesser der Durchgangsbohrungen nicht groß genug ist, um die Toleranzen der geschweißten Struktur zu kompensieren, muss die Bypassklappe demontiert und nachgearbeitet werden und dann der Zusammenbauprozess von vorne angestoßen werden.
Somit ist der Einbau- und Justierprozess zeit- und kostenintensiv.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist deshalb eine Lagerung für die Welle einer Bypassklappe bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile verringert.
Diese Aufgabe wird durch ein Gelenklager gemäß Anspruch 1, sowie eine Bandförderanlage, insbesondere eine Steinbrechermaschine gemäß Anspruch 10 gelöst.
Im Folgenden wird ein Gelenklager für die Lagerung einer Welle insbesondere einer Bypassklappe einer Bandförderanlage, wie beispielsweise einer Steinbrechermaschine, vorgeschlagen, wobei das Gelenklager einen Innenring und einen Außenring aufweist. Dabei ist der Innenring dazu ausgelegt, die Welle zu lagern und hat eine radiale Außenfläche, die eine Kugelflächenform aufweist. Der Außenring weist eine Innenfläche auf, die ebenfalls eine Kugelflächenform hat. Die Kugelflächenform des Außenrings ist an die des Innenrings angepasst, sodass der Innenring gleitend in dem Außenring gelagert ist.
Um die Lagerung der Welle, beispielsweise der Welle der Bypassklappe, zu erleichtern und Toleranzen in der Befestigung leichter ausgleichen zu können, ist weiterhin vorgeschlagen, zwischen Lagerinnenring und Welle eine Spannhülse anzuordnen, die das Gelenklager auf der Welle befestigt. Diese Spannhülse stellt dabei eine axiale Positionierung auf der Welle bereit, sodass axiale Toleranzen kompensiert werden können.
Das Gelenklager selbst hingegen ermöglicht eine Kompensation der radialen und winkligen Schiefstellung der Welle hinsichtlich der Befestigungspunkte an den Maschinenwandungen, ohne die Rotationsfunktion der Welle einzuschränken. Durch die vorgeschlagene Lagerung der Welle über ein Gelenklager mit einer Spannhülse kann der Befestigungs- und Justierprozess der Bypassklappe deutlich vereinfacht werden, auch wenn große Fehlstellungswerte zu kompensieren sind. Darüber hinaus erlaubt die Befestigung über die Spannhülse ein leichtes Befestigen des Innenrings und eine Entfernung des Spiels innerhalb des Gelenklagers durch die radiale Verklammerung der geteilten Außenrings.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel umfasst die Spannhülse eine zylindrische Innenfläche, mit der sie auf der Welle aufliegt, und eine kegelstumpfförmige Außenfläche, mit der sie eine Innenfläche des Innenrings kontaktiert. Durch die kegelstumpfförmige Form kann die Befestigung des Innenrings und das axiale Festlegen des Innenrings deutlich erleichtert werden.
Weiterhin weist das Gelenklager einen Innenring mit einer kegelstumpfförmigen Innenfläche auf, mit der er die Spannhülse kontaktiert. Dadurch kann ein zusammenpassendes System geschaffen werden, sodass der Innenring über seine gesamte Innenfläche an der Spannhülse aufliegt. Dabei ist insbesondere bevorzugt, wenn die Neigung der Spannhülse und die Neigung der kegelstumpfförmigen Fläche des Innenrings aufeinander ausgerichtet sind.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Außenring zweiteilig ausgebildet. Durch die so gebildete Kugelfläche innerhalb der zwei Außenringhälften kann der Innenring axial geklemmt werden, wenn die beiden Hälften aneinander angebracht, insbesondere miteinander verschraubt, werden. Dies ermöglicht eine Befestigung mit einem speziellen axialen Vorspannwert. Dadurch kann jegliches Spiel im Lager vermieden und Vibrationen ohne Verschleiß aufgenommen werden.
Weiterhin ist bevorzugt, wenn der Innenring und/oder die Spannhülse axial über eine Wellenmutter auf der Welle und auf der Spannhülse gesichert ist. Diese Wellenmutter erlaubt eine exakte axiale Positionierung des Innenrings auf der Welle und somit in axialer Richtung. Die Wellenmutter wiederum kann mittels eines Sicherungsblechs an einem Verdrehen bzw. Loslösen gesichert werden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Außenring an einem Maschinengehäuse, insbesondere an dem Maschinengehäuse eines Schwingsiebs bzw. einer Bypassklappe zum Umlenken eines Materialstroms einer Steinbrechermaschine angeordnet. Dabei ist der Außenring vorzugsweise durch Schrauben an den Seitenwandungen der Maschine befestigt. Diese Schrauben klemmen auch die Außenringhälften und damit des gesamte Gelenklager. Dies resultiert in einem spielfreien Gelenklager.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist ein zwischen Innenring und Außenring ausgebildete Gleitraum abgedichtet. Dies ist bevorzugt erreichtdurch ein oder mehrere Dichtungen wie bsp. O-Ringen, die an einer, bevorzugt beiden axialen Seiten des Außenrings oder Innenrings angebracht sind. Ist der Außenring zudem zweiteilig ausgebildet, kann zwischen den zwei Ringhälften eine weitere Dichtung, insbesondere ein O-Ring angeordnet sein und den Gleitraum abdichten. Diese Dichtungen verhindern jeglichen Eintrag von Verunreinigungen in den Raum zwischen Innenring und Außenring und damit auf die Gleitfläche. Alternativ kann das Gelenklager mit integrierten Kontaktdichtungen ausgestattet sein.
Weiterhin kann in dem Gleitraum ein Schmiermittel vorgesehen sein. Dadurch können Reibungen an den Gleitflächen zwischen Innen- und Außenring verringert werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Schmiermittel über eine Schmiermittelauslass bzw. -einlassstelle ausgetauscht werden, sodass das Lager nachgeschmiert werden kann. Dies kann beispielsweise über den geteilten Außenring erfolgen.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft eine Steinbrechermaschine mit einer Siebeinrichtung und/oder einer Bypassklappe zum Umlenken eines Materialstroms mit einem Gelenklager, wie es oben beschrieben wurde.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:

1: eine schematische Schnittansicht durch ein Gelenklager gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2.: eine perspektivische räumliche Ansicht des Gelenklagers gemäß 1; und
3: eine Detailansicht des Gelenklagers gemäß 1 und 2.

Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt schematisch einen axialen Schnitt durch ein Gelenklager 1, das für die Lagerung einer Bypassklappe einer Bandförderanlage, wie beispielsweise einer Steinbrechermaschine, zum Einsatz kommt. Das Gelenklager 1 weist einen Innenring 2 und einen Au-ßenring 4 auf. Der Innenring 2 hat eine Innenfläche 6 und eine kugelflächenförmige Außenfläche 8. Der Außenring 8 weist eine Außenfläche 10 und eine kugelflächenförmige Innenfläche 12 auf. Die kugelflächenförmige Außenfläche 8 des Innenrings wiederum ist eingerichtet, an der kugelflächenförmigen Innenfläche 12 des Außenrings 4 zu gleiten. Zwischen den kugelflächenförmigen Flächen 8, 12 von Innenring 2 bzw. Außenring 4 ist ein Gleitraum 14 vorgesehen. In diesem Gleitraum 14 kann Schmiermittel vorhanden sein, um die Reibung an den Gleitflächen 8, 12 zu verringern.
Weiterhin ist in 1 dargestellt, dass das Gelenklager 1 dazu ausgelegt ist, eine Welle 16 zu lagern. Die Welle 16 ist dabei insbesondere die Welle 16 einer Bypassklappe (nicht gezeigt) einer Bandförderanlagen, wie beispielsweise einer Steinbrechermaschine (ebenfalls nicht gezeigt). Weiterhin ist 1 zu entnehmen, dass der Außenring 4 Bohrungen 17 aufweist, mit denen das Gelenklager 1 an dem Maschinengehäuse, insbesondere einem Maschinenrahmen der Bandförderanlage befestigt werden kann.
Um den Innenring 2 an der Welle 16 zu befestigen, weist das Gelenklager 1 weiterhin eine Spannhülse 18 auf. Die Spannhülse 18 ist zwischen Innenring 2 und Welle 16 angeordnet, und hat eine kegelstumpfförmige Form mit einer zylindrischen Innenfläche 20 und einer geneigten Außenfläche 22.
Die geneigte Außenfläche 22 ist in Kontakt mit der Innenfläche 6 des Innenrings 2. Um einen besonders guten Kontakt zwischen Spannhülse 18 und Innenring 2 zu erreichen, ist die Innenfläche 6 des Innenrings 2 ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet und an die Neigung der Außenfläche 22 der Spannhülse 18 angepasst. Durch diese Spannhülse 18 lässt sich eine leichte axiale Positionierung das Gelenklagers 1 hinsichtlich Gehäuse und Welle 16 erreichen.
Die kugelflächenförmige Außenfläche 8 des Innenrings 2 und die kugelflächenförmige Innenfläche 12 des Außenrings 4 ermöglichen dagegen eine Kompensation einesradialen Versatzes bzw. einer Schiefstellung der Welle 16. Somit kann eine axiale und radiale Schiefstellung der Welle, die durch die großen Fertigungstoleranzen des Maschinengehäuses entstehen, kompensiert werden, ohne eine aufwändige Justierung durchführen zu müssen.
Weiterhin ist in 1 gezeigt, dass der Innenring zusätzlich mit einer mit einem Innengewinde 23 versehenen Wellenmutter 24 auf der Welle 16 gesichert ist. Dabei dient die Wellenmutter insbesondere dazu die Spannhülse 18 auf der Welle 16 zu fixieren. Dafür ist die Wellenmutter über das Gewinde 23 mit der Spannhülse 18 verbunden. Beim Aufschrauben der Wellenmutter 24 wird so die Spannhülse 18 in den Innenring 2 in ihre finale Lage gezogen. Dadurch kann die axiale Positionierung der Spannhülse 18 fixiert werden. Weiterhin ist 1 und insbesondere 2 zu entnehmen, dass die Wellenmutter 24 wiederum mittels eines Sicherungsblechs25 gegen ein Loslösen gesichert werden kann. Dazu kann das Sicherungsblech 25 Laschen 35 aufweisen, die in Aussparungen 36 an der Wellenmutter 24 eingreifen, um ein Verdrehen und damit ein Loslösen der Wellenmutter 24 und letztendlich auch der Spannhülse 18 und des Innenrings 2 zu verhindern.
Der Außenring 4 ist vorzugsweise zweiteilig und weist eine Abdichtung 26, in Form beispielsweise eines O-Rings auf, um dem Gleitraum 14 zwischen Innenring 2 und Außenring 4 vor Verunreinigungen zu schützen. Zudem können seitlich an beiden axialen Seiten des Außenrings 4 Dichtungen 28-1, 28-2 vorgesehen sein, die ebenfalls den Gleitraum 14 zwischen Innenring 2 und Außenring 4 vor Verunreinigungen schützen. Zusätzlich können die Dichtungen 26, 28 ein in dem Gleitraum vorhandenes Schmiermittel im Gleitraum 14 halten.
Um einen Schmiermittelaustausch oder -eintrag zu ermöglichen kann am Außenring, insbesondere an einem Teil 4-1 des Außenrings ein Schmiermittelzuführstelle 30 mit einem Schmiernippel 32 vorgesehen sein, über die Schmiermittel in den Gleitraum 14 einbringbar ist. Schematisch ist die Anordnung der Schmiermittelzuführstelle 30 und insbesondere des Schmiermittenippels 32 am Außenring in 2 und im Detail in 3 dargestellt. 2 zeigt dabei eine schematische perspektivische Ansicht des Gelenklagers 1 aus 1, jedoch ohne Welle 16 und Spannhülse 18.
3 zeigt einen Ausschnitt einer Axialschnittansichts entlang der Linie III-III aus 2 durch die Schmiermittelzuführstelle 30. Wie 3 zu entnehmen ist, erstreckt sich der Schmiermitteleinlass 30 von dem Schmiernippel 32 über eine Bohrung 34 durch den Außenringteil 4-1, in den Gleitraum 14 zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 4. Über diesen Schmiermitteleinlass 30 ist es möglich, Schmiermittel in das Lager einzubringen bzw. aus dem Lager auszubringen. Selbstverständlich sind andere Ausführungen möglich.
Insgesamt kann mit der vorgestellten Gelenklageranordnung eine Welle einer Bypassklappe eines Steinbrechers gelagert werden, wobei die Bypassklappe einfach und schnell befestigt und justiert werden kann, ohne dass eine komplexe Justierung und Anbringung nötig ist. Durch die Spannhülse kann das Lager auf der Welle axial ausgerichtet werden, um so axiale Toleranzen auszugleichen. Die Form als Gelenklager dagegen kann radiale und winkelige Abweichungen ausgleichen, was ebenfalls die Schiefstellung der Welle aufgrund der zu erwartenden Fertigungstoleranzen kompensiert. Der Außenring ist direkt an die Maschine anschraubbar, sodass auch hier eine Befestigung vereinfacht ist, wobei bei der Befestigung des Außenrings an der Maschine keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden müssen. Durch die radiale Teilung des Außenrings kann das Lager vorgespannt werden, insbesondere durch Verwendung einer Wellenmutter, sodass keinerlei Spiel im Lager entsteht und Vibrationen ohne Verschleiß aufgenommen werden können.
Bezugszeichenliste

1: Gelenklager
2: Innenring
4: Außenring
6: Innenfläche des Innenrings
8: Außenfläche des Innenrings
10: Außenfläche des Außenrings
12: Innenfläche des Außenrings
14: Gleitraum
16: Welle
17: Bohrung
18: Spannhülse
20: Außenfläche der Spannhülse
22: Innenfläche der Spannhülse
23: Gewinde
24: Wellenmutter
25: Sicherungsblech
26: Dichtung
28: Dichtung
30: Schmiermittelzufuhr
32: Schmiermittelnippel
34: Durchgangsbohrung
35: Laschen
36: Aussparung

Claims

Gelenklager (1) für die Lagerung einer Welle (16), insbesondere Gelenklager (1) einer Bypassklappenwelle einer Bandförderanlage, mit einem Innenring (2) und einem Außenring (4), wobei der Innenring (2) dazu ausgelegt ist, die Welle (16) zu lagern, und der Innenring (2) eine axiale Außenfläche (8) hat, die eine Kugelflächenform aufweist, und der Außenring (4) eine die Kugelflächenförmige Außenfläche (8) des Innenrings (2) aufnehmende axiale Innenfläche (12) aufweist, so dass der Innenring (2) gleitend in dem Außenring (4) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Innenring (2) und Welle (16) eine Spannhülse (18) angeordnet ist, um das Gelenklager (2) auf der Welle (4) zu befestigen.
Gelenklager (1) nach Anspruch 1, wobei die Spannhülse (18) eine zylindrische Innenfläche (20) hat, mit der sie auf der Welle (16) aufliegt und eine kegelstumpfförmige Außenfläche (22) mit der sie eine Innenfläche (6) des Innenrings (2) kontaktiert.
Gelenklager (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Innenring (2) eine kegelstumpfförmige Innenfläche (6) aufweist, mit der er die Spannhülse (18) kontaktiert.
Gelenklager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Außenring (4) zweiteilig ausgebildet ist.
Gelenklager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Innenring (2) axial über eine Wellenmutter (24) auf der Welle (16) und auf der Spannhülse (18) gesichert ist.
Gelenklager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Außenring (4) an einem Maschinengehäuse, insbesondere an einem Maschinengehäuse eines Vibrationssiebs oder einer Bypassklappe zum Umlenken eines Materialstroms einer Bandförderanlage, befestigt ist.
Gelenklager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Gleitraum (14) der Kugelflächen (8, 12) von Innenring (2) und Außenring (4) mittels mindestens einer Dichtung (26, 28) abgedichtet ist.
Gelenklager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Gleitraum (14) der Kugelflächen (8, 12) von Innenring (2) und Außenring (4) mit Schmiermittel ausgestattet ist.
Gelenklager (1) nach Anspruch 8, wobei an dem Außenring (4) eine Schmiermittelzuführanordnung (30), vorgesehen ist, die mit einer in dem Außenring (4) verlaufenden radialen Bohrung (32) ausgestattet ist, durch die Schmiermittel dem Gleitraum (14) zuführbar ist.
Bandförderanlage, insbesondere Steinbrechermaschine, mit zumindest einem ersten Transportband und einem zweiten Transportband und einer Bypassklappe zum Umlenken eines Materialstroms von dem ersten Transportband auf das zweite Transportband, wobei die Bypassklappe ein Welle aufweist, die mit einem Gelenklager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gelagert ist.