-
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Wälzlager.
-
Genauer gesagt betrifft die Erfindung das Gebiet von Dichtungen, die zwischen zwei Ringen eines Wälzlagers befestigt sind.
-
Die Erfindung betrifft Wälzlager mit großem Durchmesser, insbesondere Schwenklager, die in Meeresanwendungen, wie beispielsweise in einem Gezeiten- oder Meeresturbinenkraftwerk, verwendet werden.
-
Die Erfindung ist nicht auf solche Anwendungen beschränkt und kann in anderen Anwendungen, wie beispielsweise Wälzlager mit großem Durchmesser, die in Tunnelbohrmaschinen, wie zum Beispiel Gesteinshauer, verwendet werden, eingesetzt werden.
-
Wälzlager mit großem Durchmesser umfassen im Allgemeinen einen Innenring, einen Außenring und Dichtelemente, die zwischen den Ringen angeordnet sind, um einen geschlossenen ringförmigen Raum zu definieren, innerhalb dessen zumindest eine Reihe von Wälzkörpern, wie beispielsweise Kugeln oder Rollen, zwischen den Ringen angeordnet sind.
-
Schwenklager werden in aggressiven Umgebungen, insbesondere in Meeresanwendungen, verwendet. Dichtelemente verhindern, dass externe Elemente wie beispielsweise Staub, Abriebteilchen, Wasser und Unterwasserspezies, zum Beispiel Plankton und Algen, in das Lager hineinkommen und seine Komponenten beschädigen. Diese externen Elemente können ebenfalls das Dichtelement selbst verändern, was zu einer Reduktion der Lebensdauer des Dichtelements führt.
-
Typischerweise sind Dichtelemente an einem der Ringe befestigt und umfassen eine Dichtlippe in einem Gleitkontakt mit dem anderen Ring. Im Allgemeinen werden mehrere benachbarte Dichtelemente an der Stirnseite des Lagers bereitgestellt, die im direkten Kontakt mit Salzwasser sind. Die Lippen der benachbarten Dichtelemente können unterschiedliche Orientierungsrichtungen haben.
-
Jedoch kann die Dichtung eines solchen Lagers, insbesondere für die Verwendung in einer tauchfähigen Maschine oder in einer Tunnelbohrmaschine, unzureichend sein.
-
Tatsächlich ist das erste Dichtelement die erste Dichtung, die beschädigt wird. Zusätzliche Dichtelemente erhöhen sowohl die Kosten des Wälzlagers als auch sein Gewicht.
-
Ferner verschleißt nach mehreren Jahren der Verwendung die Lauffläche der Dichtelemente. Der Ring, der eine solche Lauffläche umfasst, muss dann ausgetauscht werden, was die Wartungskosten des Wälzlagers erhöht. Tatsächlich sind die Ringe von Wälzlagern, die in Schwenklagern oder in Lagern für Gesteinshauer verwendet werden, ziemlich teuer aufgrund des für diese Ringe verwendeten Materials, das sowohl korrosionsbeständig als auch hart sein muss, um den Verschleiß zu limitieren.
-
Es gibt einen Bedarf, eine verbesserte Dichtung für Wälzlager bereitzustellen, während die Lebensdauer der Ringe, insbesondere der Dichtungslaufflächen der Wälzlager, erhöht wird.
-
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Wälzlager bereitzustellen, das effektive Dichtelemente hat, die dazu geeignet sind, den Eintritt von äußeren Elementen zu verhindern, und das sowohl eine erhöhte Lebensdauer, insbesondere in einer aggressiven Umgebung hat, als auch einfach zu implementieren ist.
-
Die Erfindung stellt ein Lager bereit, das aufweist:
- - eine erste Ringanordnung, und
- - eine zweite Ringanordnung, wobei die erste Ringanordnung zumindest einen ersten Ring und eine äußere Kappe aufweist, die entfernbar an dem ersten Ring, beispielsweise an einer Stirnfläche des ersten Rings, befestigt ist.
-
Das Lager umfasst ferner zumindest ein Dichtelement, das radial in Kontakt mit einer zylindrischen Fläche der ersten Ringanordnung befestigt ist und mit einer Dichtlippe in einem Gleitreibungskontakt mit der zweiten Ringanordnung versehen ist.
-
Das Lager umfasst ferner zumindest eine Einstellscheibe, die radial zwischen der ersten und zweiten Ringanordnung, beispielsweise an der zylindrischen Fläche der ersten Ringanordnung, befestigt ist.
-
In einer Ausführungsform befindet sich die Einstellscheibe axial zwischen der äußeren Kappe der ersten Ringanordnung, zum Beispiel einer ersten Schulter, und dem Dichtelement.
-
In einer anderen Ausführungsform befindet sich die Einstellscheibe axial zwischen dem ersten Ring, zum Beispiel einer zweiten Schulter der ersten Ringanordnung, die axial der ersten Schulter gegenüberliegt, und dem Dichtelement.
-
Die Einstellscheibe ist daher eingerichtet, zumindest zwei axiale Positionen in dem Lager anzunehmen.
-
Die Einstellscheibe ermöglicht den Dichtelementen unterschiedliche Laufflächen zu haben, wodurch die Lebensdauer der Dichtungslaufflächen signifikant erhöht wird.
-
Tatsächlich werden durch Versetzen der Einstellscheibe entlang der Lauffläche die Dichtelemente ebenfalls axial entlang der Dichtungslauffläche, die an dem zweiten Ring vorgesehen ist, versetzt, wodurch die Lebensdauer des zweiten Rings erhöht wird.
-
Beispielsweise umfasst das Dichtelement einen ringförmigen Absatz, der auf einer zylindrischen Fläche der ersten Ringanordnung befestigt ist.
-
Vorteilhafterweise umfasst die Einstellscheibe einen ringförmigen Ring und einen ringförmigen axialen Kragen, der sich axial von dem ringförmigen Ring erstreckt, wobei der ringförmige axiale Kragen dazu eingerichtet ist, radial das Dichtelement zu blockieren.
-
Der ringförmige axiale Kragen ermöglicht, die Dichtelemente radial zu halten und die statische Dichtfunktion aufrechtzuerhalten.
-
Beispielsweise ist die Einstellscheibe umfänglich in zumindest zwei Segmente segmentiert.
-
Beispielsweise kann die Anzahl der Scheibensegmente mehr als zwei, beispielsweise sechs, sein. Die segmentierte Scheibe ist einfacher zu montieren und daher günstiger.
-
Die Einstellscheibe ist bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial, wie beispielsweise ein Polymer, zum Beispiel einem Peek oder jedes andere seewasserbeständige Material, hergestellt.
-
In einer Ausführungsform umfasst das Lager ferner zumindest zwei Dichtelemente und zumindest einen Führungsring, der axial zwischen den zwei Dichtelementen angeordnet ist, wobei der Führungsring einen Flansch aufweist, der radial in Richtung der zweiten Ringanordnung auskragt und in die gleiche Richtung wie die Dichtlippe eines der Dichtelemente geneigt ist. Die Einstellscheibe kann daher mit den Dichtelementen durch den Führungsring eingespannt sein, der beispielsweise an das Lager durch Bolzen befestigt werden kann.
-
In einer Ausführungsform kann das Lager zwei Führungsringe oder mehr als zwei Führungsringe aufweisen.
-
Beispielsweise umfasst der Führungsring ferner einen ringförmigen axialen Kragen, der dazu ausgelegt ist, radial den ringförmigen Absatz des anderen Dichtelements zu blockieren.
-
In einer Ausführungsform umfasst das Lager zumindest zwei Einstellscheiben, die radial zwischen der ersten und zweiten Ringanordnung, beispielsweise auf der zylindrischen Fläche der ersten Ringanordnung, montiert sind.
-
In einer Ausführungsform befindet sich die erste Einstellscheibe axial zwischen der äußeren Kappe, beispielsweise einer ersten Schulter der ersten Ringanordnung, und der zweiten Einstellscheibe, und die zweite Einstellscheibe befindet sich axial zwischen der ersten Einstellscheibe und dem obersten Dichtelement.
-
In einer anderen Ausführungsform befindet sich die erste Einstellscheibe axial zwischen der äußeren Kappe, zum Beispiel einer ersten Schulter der ersten Ringanordnung, und dem obersten Dichtelement und die zweite Einstellscheibe befindet sich axial zwischen dem ersten Ring der ersten Ringanordnung und dem untersten Dichtelement.
-
In einer anderen Ausführungsform befindet sich die erste Einstellscheibe axial zwischen dem untersten Dichtelement und der zweiten Einstellscheibe und die zweite Einstellscheibe befindet sich axial zwischen dem ersten Ring, beispielsweise einer zweiten Schulter der ersten Ringanordnung, die axial der ersten Schulter gegenüberliegt, und der ersten Einstell scheibe.
-
Beispielsweise blockiert in einer Ausführungsform der ringförmige axiale Kragen der zweiten Einstellscheibe radial das oberste Dichtelement, beispielsweise seinen ringförmigen Absatz, während der ringförmige axiale Kragen der ersten Einstellscheibe radial den ringförmigen Ring der zweiten Einstellscheibe blockiert.
-
Beispielsweise blockiert in einer Ausführungsform der ringförmige axiale Kragen der ersten Einstellscheibe radial das unterste Dichtelement, beispielsweise seinen ringförmigen Absatz, während der ringförmige axiale Kragen der zweiten Einstellscheibe radial das unterste Dichtelement, beispielsweise seinen ringförmigen Absatz, blockiert.
-
Beispielsweise blockiert in einer Ausführungsform der ringförmige axiale Kragen der ersten Einstellscheibe radial das unterste Dichtelement, beispielsweise seinen ringförmige Ringabsatz, während der ringförmige axiale Kragen der zweiten Einstellscheibe radial den ringförmigen Ring der ersten Einstellscheibe blockiert.
-
Durch Versetzen der Einstellscheiben entlang der Dichtungslauffläche der zweiten Ringanordnung werden die Dichtelemente ebenfalls axial entlang der Dichtungslauffläche versetzt, wodurch die Lebensdauer der zweiten Ringanordnung erhöht wird.
-
Die Einstellscheiben können daher mit den Dichtelementen durch die Führungsringe eingespannt werden.
-
Wenn die Dichtungsscheiben positioniert werden, wird die erste und/oder die zweite Einstellscheibe umgekehrt, so dass der ringförmige axiale Kragen radial die zugehörigen Dichtelemente einspannt und die statische Dichtfunktion beibehält.
-
Jede Einstellscheibe kann ein einzelner ringförmiger Ring von 360° sein oder kann mehrere Ringsegmente aufweisen, die jeweils einen ringförmigen Ringteil und einen axialen Kragen haben. Zum Beispiel kann jede Einstellscheibe in sechs Segmente segmentiert sein. Alternativ kann jede Einstellscheibe in zwei oder mehr Segmente segmentiert sein. Zum Beispiel kann eine Einstellscheibe ein ringförmiger Ring sein und die anderen Einstellscheibe kann segmentiert sein. Bei einer Alternative kann die Anzahl der Segmente von jeder Einstellscheibe verschieden sein.
-
Bei einer Alternative kann die Anzahl der Einstellscheiben unterschiedlich sein. Beispielsweise kann das Lager eine Einstellscheibe mit zumindest zwei unterschiedlichen axialen Positionen haben oder eine Anzahl von Einstellscheiben, die größer als drei ist.
-
Beispielsweise ist die Einstellscheibe an der zylindrischen Fläche der äußeren Kappe oder an der zylindrischen Fläche des ersten Rings montiert.
-
Beispielsweise sind die Dichtelemente zumindest an der zylindrischen Fläche der äußeren Kappe oder an der zylindrischen Fläche des ersten Rings montiert.
-
Beispielsweise ist das Lager ein Wälzlager, das zumindest eine Reihe von Wälzkörpern aufweist, die zwischen den Ringanordnungen angeordnet sind. Bei einer Alternative kann das Lager ein Gleitlager sein.
-
In einer Ausführungsform ist der erste Ring der Außenring des Lagers.
-
In einer Ausführungsform ist das Lager ein Schwenklager.
-
In einer anderen Ausführungsform ist das Lager ein Rollenlager.
-
Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden durch das Studium der ausführlichen Beschreibung der spezifischen Ausführungsform besser verstanden, die als nichtlimitierende Beispiele gegeben und durch die angehängten Zeichnungen dargestellt sind, in denen:
- 1 eine partielle Ansicht in einem axialen Schnitt eines Lagers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist, die eine Einstellscheibe in einer ersten Position hat,
- 2 das Lager der 1 mit der Einstellscheibe in der zweiten Position ist;
- 3 eine perspektivische Ansicht der Einstellscheibe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
- 4 eine detaillierte Ansicht der Einstellscheibe der 3 ist;
- 5 eine partielle Ansicht in einem axialen Schnitt eines Lagers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit zwei Einstellscheiben in einer ersten Position ist;
- 6 das Lager der 5 mit den Einstellscheiben in einer zweiten Position ist; und
- 7 das Lager der 5 mit den Einstellscheiben in einer dritten Position ist.
-
Die Ausdrücke „außen“ und „innen“ beziehen sich auf die Rotationsachse X1-X1 des Lagers, wobei die inneren Teile näher an der Rotationsachse sind als die äußeren Teile.
-
Zunächst mit Bezug auf die 1 bis 4, die eine Ausführungsform des Lagers 10, zum Beispiel ein Schwenklager mit einem großen Durchmesser, das beabsichtigt ist, insbesondere in Meeresanwendungen, wie beispielsweise einem Gezeitenkraftwerk (nicht gezeigt), verwendet zu werden, darstellen.
-
Das Gleitlager 10 umfasst einen Außenring 12 als einen ersten Ring, einen rotierenden Innenring 14 als einen zweiten Ring, zwei Reihen von Wälzkörpern 16, 17, wie beispielsweise Kugeln, die zwischen dem Innen- und Außenring 12, 14 angeordnet sind, und zwei Käfige 18, 19, die jeweils dazu ausgelegt sind, den umfänglichen Abstand der Wälzkörper jeder Reihe 16, 17 aufrechtzuerhalten. Solche Schwenklager 10 bilden ein Axiallager, das dazu ausgelegt ist, sowohl axiale und radiale Lasten als auch Drehmomente zu übertragen.
-
Bei einer Alternative ist es möglich, sich eine einzelne Reihe von Wälzkörpern zwischen dem Innen- und Außenring vorzustellen, um ein Axiallager zu bilden, das dazu ausgelegt ist, axiale Lasten zu übertragen. Es ist ebenfalls möglich, andere Wälzkörper als Kugeln, wie beispielsweise Rollen oder beliebige andere Wälzkörper, zu haben.
-
Der Außenring 12 und der Innenring 14 sind in der Form von konzentrischen Ringen, die um die Rotationsachse X1-X1 des Lagers 10 rotierbar sind, wobei der Außenring 12 den Innenring 14 radial umgibt.
-
Wie dargestellt ist, ist der Außenring 14 von einer massiven Art und ist radial durch eine innere zylindrische Fläche 12a und eine äußere zylindrische Fläche 12b begrenzt. Der Außenring 12 hat an seiner inneren zylindrischen Fläche 12a zwei torusförmige Nuten 12c, 12d, deren Krümmungsradius leicht größer ist als der Radius der Wälzkörper 16, 17 und eine Lagerlaufbahn für die Wälzkörper 16, 17 bildet.
-
Der Außenring 12 kann durch mechanisches Bearbeiten oder durch Pressen eines Stahlrohlings hergestellt werden, der dann geschliffen und optional an den Lagerlaufbahnen 12c, 12d poliert wird, um dem Ring 12 seine geometrischen Eigenschaften und seine fertige Oberflächenbearbeitung zu geben.
-
Der Außenring 12 ist einstückig gebildet, aber kann mehrere zusammengebaute Ringsegmente aufweisen.
-
Der Außenring 12 kann ebenfalls zwei radiale Stirnflächen 12e, 12f aufweisen, die axial die innere zylindrische Fläche 12a und die äußere zylindrische Fläche 12b begrenzen.
-
Die äußere zylindrische Fläche 12b und die erste Stirnfläche 12e sind direkt der Meeresumgebung ausgesetzt und können durch eine Korrosionsschutzschicht (nicht gezeigt) bedeckt sein, wohingegen die innere zylindrische Fläche 12a und die zweite Stirnfläche 12f in einer Karosserie (nicht gezeigt) angeordnet sind und daher weniger Korrosionen ausgesetzt sind.
-
Die erste Stirnfläche 12e des Außenrings 12 umfasst eine umfängliche Nut 12g, die radial in Richtung des Innenrings 14 öffnet und axial zwischen einer radialen Schulter 12h des Außenrings und einer ersten Schulter 20a einer äußeren Kappe 20 begrenzt ist.
-
Die äußere Kappe 20 ist lösbar an dem Außenring 12 durch Befestigungsmittel wie beispielsweise Schrauben 21 befestigt, die in Gewindelöchern (nicht bezeichnet) geschraubt sind, die in der Außenkappe 20 und dem Außenring 12 vorgesehen sind. Die äußere Kappe 20 ist in einer umfänglichen Ausnehmung 13 befestigt, die an der ersten Stirnfläche 12e des Außenrings 12 vorgesehen ist.
-
Wie dargestellt, ist die äußere Kappe 12 ringförmig. Alternativ kann die äußere Kappe mehrere umfänglich benachbarte äußere Kappenteile aufweisen.
-
Die äußere Kappe 20 umfasst ferner eine umfängliche Nut 20b, die koaxial mit der umfänglichen Nut 12g des Außenrings 12 ist. Die Anordnung, die die äußere Kappe 20 und den Außenring 12 umfasst, kann die Außenringanordnung OR des Schwenklagers bilden. Die Schulter 20a der Kappe wird als erste Schulter der Außenringanordnung bezeichnet und die Schulter 20h des Außenrings 12 wird als zweite Schulter der Außenringanordnung bezeichnet, die axial der ersten Schulter im Vergleich zu den Dichtelementen gegenüberliegt.
-
Wie dargestellt ist, ist der Innenring 14 von einer massiven Art und ist radial durch eine innere zylindrische Fläche 14a und eine äußere zylindrische Fläche 14b begrenzt. Der Innenring 14 hat an seiner äußeren zylindrischen Fläche 14b zwei torusförmige Nuten 14c, 14d, deren Krümmungsradius leicht größer ist als der Radius der Wälzkörper 16, 17 und eine Lagerlaufbahn für die Wälzkörper 16, 17 bildet.
-
Der Innenring 14 kann durch mechanisches Bearbeiten oder durch Pressen eines Stahlrohlings hergestellt sein, der dann geschliffen und optional an den Lagerlaufbahnen 14c, 14d poliert wird, um dem Ring 14 seine geometrischen Eigenschaften und seine finale Oberflächenbearbeitung zu geben.
-
Der Innenring 14 ist einstückig gebildet, kann aber mehrere zusammengebaute Ringsegmente aufweisen.
-
Der Innenring 14 umfasst ebenfalls zwei radiale Stirnflächen 14e, 14f, die axial die innere zylindrische Fläche 14a und die äußere zylindrische Fläche 14b begrenzen.
-
Die erste Stirnfläche 14f ist direkt der Meeresumgebung ausgesetzt und kann mit einer Korrosionsschutzschicht (nicht gezeigt) bedeckt sein, wohingegen die zweite Stirnfläche 14e in einer Karosserie (nicht gezeigt) angeordnet ist und daher weniger Korrosion unterworfen ist.
-
Die erste Stirnfläche 14e des Innenrings 14 umfasst eine umfängliche Nut 15, die sich radial in Richtung des Außenrings 12 öffnet und dazu ausgelegt ist, ein ringförmiges Dichtkontaktelement 22 aufzunehmen.
-
Das ringförmige Dichtkontaktelement 22 ist an dem Innenring 14 mittels Befestigungsmitteln, wie beispielsweise Schrauben 23, befestigt, die in Gewindelöchern (nicht bezeichnet) geschraubt sind, die in dem Dichtkontaktelement 22 und in dem Innenring 14 vorgesehen sind. Die Anordnung, die die Dichtkontaktelemente 22 und den Innenring 14 umfasst, kann die Innenringanordnung IR des Schwenklagers bilden.
-
Wie dargestellt, ist das ringförmige Dichtkontaktelement 22 ringförmig. Alternativ kann das ringförmige Dichtkontaktelement 22 mehrere umfänglich benachbarte ringförmige Dichtkontaktelementteile aufweisen.
-
Das ringförmige Dichtkontaktelement 22 ist radial durch eine innere zylindrische Fläche 22a und eine äußere zylindrische Fläche 22b und axial durch eine erste Stirnfläche 22c und eine gegenüberliegende zweite Stirnfläche 22d begrenzt.
-
Die innere zylindrische Fläche 22a oder Bohrung ist koaxial mit der äußeren zylindrischen Fläche 14b des Innenrings 14.
-
Wie dargestellt, ist die Kappe 20 mit einem Kappendichtelement 24, das einen ringförmigen Absatz 24a aufweist, der in einem ringförmigen Schlitz 22c montiert ist, der in der Bohrung der ersten Schulter 20a der Kappe 20 vorgesehen ist, und einer Dichtlippe 24b versehen, die radial nach innen in Richtung des Innenrings 14 auskragt. Die Dichtlippe 24b hat ein freies Ende in einem Gleitreibungskontakt mit einer Dichtkontaktfläche, die auf der ersten Stirnfläche 22c des Dichtkontaktelements 22 vorgesehen ist. Die Dichtlippe 24b stellt eine dynamische Dichtfunktionen mit dem Dichtkontaktelement 22, das an dem Innenring 14 befestigt ist, bereit. Der Kontakt zwischen der Dichtlippe 24b und dem Dichtkontaktelement 22 ist axial. Das Kappendichtelement 24 ist dazu ausgestaltet, die Infiltration von Teilchen und Staub in Richtung der Wälzkörper zu begrenzen.
-
Das Schwenklager 10 umfasst ferner eine untere Dichtung 25, die axial dem Kappendichtelement 24 gegenüberliegt. Die untere Dichtung 25 umfasst einen ringförmigen Absatz 25a, der in einem ringförmigen Schlitz montiert ist, der in der Außenfläche 14b des Innenrings 14 vorgesehen ist, und eine Dichtlippe 25b, die radial nach außen in Richtung des Außenrings 12 auskragt. Die Dichtlippe 25b hat ein freies Ende in einem Gleitreibungskontakt mit einer Dichtkontaktfläche, die an der inneren zylindrischen Fläche oder Bohrung 12a des Außenrings 12 vorgesehen ist. Die Dichtlippe 25b stellt eine dynamische Dichtfunktion mit dem Außenring 12 bereit. Der Kontakt zwischen der Dichtlippe 25b und dem Außenring 12 ist radial. Alternativ könnte die untere Dichtung an dem Innenring 14 montiert sein.
-
Das Kappendichtelement 24 und die untere Dichtung 25 definieren einen ringförmigen geschlossenen Raum 11 zwischen dem Innen- und dem Außenring 12, 14, innerhalb dessen die Reihen von Wälzkörpern 16, 17 angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist der ringförmige geschlossene Raum 11 mit Schmiermittel gefüllt.
-
Das Schwenklager 10 umfasst ferner obere Dichtelemente 26, 27, 28, 29, die in der umfänglichen Nut 12g des Außenrings 12 und in der umfänglichen Nut 20b der äußeren Kappe 20 befestigt sind.
-
Alternativ kann das Schwenklager eins, zwei oder mehr als zwei obere Dichtelemente aufweisen. Die oberen Dichtelemente 26, 27, 28, 29 können aus einem elastomerischen Material, zum Beispiel Polyurethan, hergestellt sein. Die oberen Dichtelemente 26, 27, 28, 29 sind dazu ausgestaltet, die Infiltration von Flüssigkeiten aus der Meeresumgebung zwischen dem Innenring 14 und dem Außenring 12 zu begrenzen.
-
Die oberen Dichtelemente 26, 27, 28, 29 umfassen jeweils einen ringförmigen Absatz 26a, 27a, 28a, 29a, der in der umfänglichen Nut 12g des Außenrings 12 und in der umfänglichen Nut 20b der äußeren Kappe 20 montiert sind. Wie dargestellt ist und als ein nicht begrenzendes Beispiel ist ein Dichtelement 29 in der umfänglichen Nut 12g des Außenrings 12 montiert und drei Dichtelemente 26, 27, 28 sind in der umfänglichen Nut 20b der äußeren Kappe 20 montiert.
-
Die oberen Dichtelemente 26, 27, 28, 29 umfassen ferner jeweils eine Dichtlippe 26b, 27b, 28b, 29b, die radial nach innen in Richtung des Innenrings 14 auskragt. Die Dichtlippen 26b, 27b, 28b, 29b sind in der radialen Richtung flexibel. Wie dargestellt ist, erstrecken sich die Dichtlippen 26b, 27b, 28b, 29b schräg mit Bezug auf eine radiale Ebene. Wie dargestellt ist, ist die unterste Dichtung 29 mit einer Dichtlippe 29b versehen, die entgegengesetzt zu der Orientierung der Dichtlippe 26b des obersten Dichtelements 26 orientiert ist.
-
Die Dichtlippe 29b des untersten Dichtelements 29 ist in einem Gleitkontakt mit einer Gleitkontaktfläche, die an der äußeren zylindrischen Fläche 14b des Innenrings 14 vorgesehen ist.
-
Die Dichtlippen 26b, 27b, 28b der obersten Dichtelemente 26 und der Zwischendichtelemente 27, 28, die sich zwischen dem obersten Dichtelement 26 und dem untersten Dichtelement 29 befinden, sind in Gleitkontakt mit einer Gleitkontaktfläche, die auf der äußeren zylindrischen Fläche 22b des ringförmigen Dichtkontaktelements 22 vorgesehen ist.
-
Beispielsweise ermöglichen das oberste Dichtelement 26 und das erste Zwischendichtelement 27, ein Eindringen von äußeren Teilchen, Staub und Flüssigkeiten zu verhindern. Das unterste Dichtelement 29 erlaubt eine Fettleckage zu verhindern, und das zweite Zwischendichtelement 28 bildet eine Backupdichtung im Fall eines Schadens bei einem der anderen Dichtelemente 26, 27, 29.
-
Die Dichtlippen 26b, 27b, 28b, 29b stellen eine dynamische Dichtfunktion mit dem Innenring 14 bereit. Der Reibungskontakt zwischen den Lippen und der Dichtkontaktfläche ist radial.
-
Die freien Enden der Dichtlippen haben vorteilhafterweise jeweils im Querschnitt eine dreieckige Form, um die Reibung zwischen den Dichtelementen, dem Innenring 14 und den Dichtkontaktelementen 22 zu begrenzen.
-
Wie dargestellt ist, umfasst das Schwenklager 10 ferner einen ersten und zweiten Führungsring 30, 32, die in der umfänglichen Nut 20b der äußeren Kappe 20 angeordnet sind. Alternativ kann das Schwenklager 10 einen einzelnen Führungsring aufweisen, der zwischen zwei benachbarten Dichtelementen angeordnet ist.
-
Die Führungsringe 30, 32 sind ringförmig. Der erste Führungsring 30 ist axial zwischen den ringförmigen Absätzen 26a, 27a des obersten Dichtelements und des ersten Zwischendichtelements 26, 27 montiert. Der zweite Führungsring 32 ist axial zwischen den ringförmigen Absätzen 27a, 28a des ersten und zweiten Zwischendichtelements 27, 28 montiert. Wie dargestellt ist, sind die zwei Führungsringe 30, 32 ähnlich.
-
Der erste Führungsring 30 umfasst einen Flansch 30a, der radial in Richtung des Innenrings 14, zum Beispiel in die gleiche Richtung wie die Dichtlippe 26b des obersten Dichtelements 26 geneigt, auskragt, um jegliche Reversion der Dichtlippe 26b zu verhindern. Der erste Führungsring 30 umfasst ferner einen ringförmigen axialen Kragen 30b, der axial den ringförmigen Absatz 27a des ersten Zwischendichtelements 27 in einer radial nach innen gerichteten Richtung blockiert.
-
Der zweite Führungsring 32 umfasst einen Flansch 32a, der radial in Richtung des Innenrings 14, zum Beispiel in die gleiche Richtung wie die Dichtlippe 27b des ersten Zwischendichtelements 27 geneigt, auskragt, um jegliche Reversion der Dichtlippe 27b zu verhindern. Der zweite Führungsring 32 umfasst ferner einen ringförmigen axialen Kragen 32b, der radial den ringförmigen Absatz 28a des zweiten Zwischendichtelements 28 in einer radial nach innen gerichteten Richtung blockiert. Die Absätze 28a, 29a des zweiten Zwischendichtelements und des untersten Dichtelements 28, 29 werden axial zwischen der Schulter 12h des Außenrings 12 und dem zweiten Führungsring 32 gehalten.
-
Das Schwenklager 10 umfasst ferner eine Einstellscheibe 40, die einen ringförmigen Ring 42 und einen ringförmigen axialen Kragen 44 aufweist, der sich axial von dem ringförmigen Ring 42 fortsetzt.
-
Die Einstellscheibe 40 ist dazu ausgelegt, zwei axiale Positionen in dem Schwenklager 10 anzunehmen:
- eine erste axiale Position, die in 1 gezeigt ist, wobei der ringförmige Ring 42 in der Umfangsnut 20b der äußeren Kappe 20 montiert ist und sich axial zwischen der Schulter 20a der äußeren Kappe 20 und dem ringförmigen Absatz 26a des obersten Dichtelements 26 befindet; und
- eine zweite axiale Position, die in 2 gezeigt ist, wobei der ringförmige Ring 42 in der Umfangsnut 12g des Außenrings 12 montiert ist und sich axial zwischen der Schulter 12h des Außenrings 12 und dem ringförmigen Absatz 29a des untersten Dichtelements 29 befindet.
-
In der ersten axialen Position blockiert der ringförmige axiale Kragen 44 der Einstellscheibe 40 radial den ringförmigen Absatz 26a des obersten Dichtelements 26 und in der zweiten axialen Position blockiert der ringförmige axiale Kragen 44 radial den ringförmigen Absatz 29a des untersten Dichtelements 29.
-
Bei einer Alternative könnte die Einstellscheibe 40 dazu ausgelegt sein, drei oder mehr axiale Positionen in dem Schwenklager 10, wie beispielsweise eine Zwischenposition, anzunehmen, wobei sich die Einstellscheibe 40 zwischen einem Dichtelement und einem benachbarten Führungsring befindet.
-
Durch Versetzen der Einstellscheibe 40 von der ersten zu der zweiten axialen Position wird die äußere Kappe 20 von dem Außenring 12 getrennt und die Dichtelemente 26, 27, 28, 29 werden axial entlang der Dichtungslauffläche versetzt, die an den äußeren zylindrischen Flächen 14b, 22b des Innenrings 14 bzw. des Dichtkontaktelements 22 vorgesehen sind, wodurch die Lebensdauer der Dichtungslauffläche erhöht wird.
-
Bei einer Alternative kann die Anzahl der Einstellscheiben verschieden sein. Beispielsweise kann das Schwenklager 10 zwei oder mehr Einstellscheiben mit zumindest zwei unterschiedlichen axialen Positionen aufweisen.
-
Die Einstellscheibe 40 ist axial mit den Dichtelementen 26, 27, 28, 29 durch die Führungsringe 30, 32 eingespannt.
-
Wenn die Einstellscheibe 40 in der zweiten Position positioniert wird, wird die Scheibe 40 umgekehrt, so dass der ringförmige axiale Kragen 44 radial die zugehörigen Dichtelemente einspannt und die statische Dichtfunktion beibehält.
-
Wie in den 3 und 4 gesehen werden kann, kann die Einstellscheibe einen einzelnen ringförmigen Ring von 360° aufweisen oder kann mehrere Ringsegmente aufweisen, die jeweils einen ringförmigen Ringteil 42a, 42b und einen axialen Kragen 44a, 44b haben. Wie dargestellt ist, ist die Einstellscheibe 40 in sechs Segmente segmentiert. Alternativ kann die Einstellscheibe 40 in zwei oder mehr Segmente segmentiert sein.
-
Die Einstellscheibe 40 ist bevorzugt aus einem seewasserbeständigen Material, wie beispielsweise ein Polymermaterial, wie beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK) oder jedem anderen thermoplastischen Polymer hergestellt, solange es seewasserbeständig und mit Schmiermittel, das in Lagern verwendet wird, kompatibel ist.
-
Die Dichtungsanordnung, die durch die Kappe 20, die Dichtelemente 26, 27, 28, 29, die Führungsringe 30, 32 und die Einstellscheibe 40 gebildet ist, wird axial und radial mit Bezug auf den Innenring 14 gehalten. Des Weiteren sind diese Elemente einfach axial während des Zusammenbaus des Schwenklagers 10 zu montieren. Diese Elemente sind ebenfalls einfach zu entfernen und durch neue Elemente während eines Wartungsvorgangs des Schwenklagers zu ersetzen.
-
Mit Bezug nun auf die 5 bis 7, die eine andere Ausführungsform eines Rollenlagers 100, beispielsweise mit einem großen Durchmesser, das beabsichtigt ist, insbesondere in einer Tunnelbohrmaschine oder in Vertäu-Bojen verwendet zu werden, darstellen.
-
Das Rollenlager 100 umfasst einen Außenring 112 als einen ersten Ring, einen rotierenden Innenring 114 aus einem zweiten Ring, zwischen denen drei Reihen von Wälzkörpern 115, 116, 117, wie beispielsweise Rollen 115a, 116a, 116a, 117a, 117b angeordnet sind. Alternativ kann das Rollenlager 100 eine andere Anzahl von Wälzkörpersets oder eine andere Konfiguration dieser Wälzkörper aufweisen.
-
Die Rollen 115a, 117a, 117b des ersten und dritten Sets 115, 117 sind Radialrollen mit einer Rotationsachse Y1-Y1; Y2-Y2 senkrecht zu der Rotationsachse X2-X2 des Rollenlagers 100.
-
Die Rollen 116a des zweiten Sets 116 sind axiale Rollen mit einer Rotationsachse X3-X3, die parallel zu der Rotationsachse X2-X2 des Rollenlagers 100 sind.
-
Das dritte Set 117 umfasst zwei überlagerte Reihen von Rollen 117a, 117b entlang der Rotationsachse Y2-Y2 der Rollen, was sie koaxial macht. Alternativ könnte das dritte Set eine einzelne Reihe von Rollen aufweisen.
-
Der Innen- und der Außenring 114, 112 sind konzentrisch und erstrecken sich entlang der Rotationsachse X2-X2 des Rollenlagers 100.
-
Das Set von Rollen wird nicht weiter beschrieben, da die Erfindung nicht auf diese Konfiguration begrenzt ist. Die Rollen können auch geneigte Rotationsachsen haben.
-
Wie dargestellt ist, umfasst der Außenring 112 zwei Außenringteile 112a, 112b, die mit Bolzen (nicht gezeigt) zusammen befestigt sind. Alternativ könnte der Außenring 112 ein Einzelteil-Ring sein. Der Innenring 114 umfasst zwei Innenringteile 114a, 114b, die durch Bolzen (nicht gezeigt) zusammengebaut sind. Alternativ könnte der Innenring 114 ein Einzelteil-Ring sein.
-
Der Außenring 112 und der Innenring 114 sind in der Form von konzentrischen Ringen, die um die Rotationsachse X2-X2 des Lagers 100 rotierbar sind, wobei der Außenring 112 den Innenring 114 radial umgibt.
-
Wie dargestellt ist, ist der Außenring 112 von einer massiven Art und ist radial durch eine innere zylindrische Fläche oder Bohrung 113a und eine äußere zylindrische Fläche 113b begrenzt.
-
Das Rollenlager 100 umfasst ferner eine äußere Abdeckung 120, die lösbar an dem Außenring 112, insbesondere an dem zweiten Teil 112b, durch Befestigungsmittel wie beispielsweise Schrauben (nicht gezeigt) befestigt ist, die in Gewindelöchern (nicht bezeichnet) geschraubt sind, die in der äußeren Abdeckung 120 und dem Außenring 112 vorgesehen sind. Die äußere Abdeckung 120 ist ringförmig. Alternativ kann die äußere Kappe mehrere umfänglich benachbarte äußere Kappenteile aufweisen.
-
Wie dargestellt ist, ist der Innenring 114 radial durch eine innere zylindrische Fläche oder Bohrung 119a und eine äußere zylindrische Fläche 119b begrenzt.
-
Der zweite Ringteil 114b des Innenrings 114 bildet ein ringförmiges Dichtkontaktelement, das an dem ersten Teil 114a mittels Befestigungsmitteln, wie beispielsweise Schrauben (nicht gezeigt), befestigt ist, die in Gewindelöchern (nicht bezeichnet) geschraubt sind, die in dem Dichtkontaktelement 114b des ersten Teils 114a des Innenrings 114 vorgesehen sind. Der erste Teil 114a des Innenrings 114 umfasst in seiner Bohrung mehrere Getriebezähne 114c.
-
Wie dargestellt ist, ist das ringförmige Dichtkontaktelement 114b ringförmig. Alternativ kann das ringförmige Dichtkontaktelement 114b mehrere umfänglich benachbarte ringförmige Dichtkontaktelementteile aufweisen.
-
Das Rollenlager 100 umfasst ferner obere Dichtelemente 126, 127, 128, die in der Bohrung 113b des zweiten Teils 112b des Außenrings 112 montiert sind. Das oberste und das Zwischendichtelement 126, 127 erlauben, das Eindringen von äußeren Teilchen, Staub und Flüssigkeiten und kleinen Steinen zu verhindern. Das unterste Dichtelement 129 ermöglicht, eine Fettleckage zu verhindern.
-
Alternativ kann das Wälzlager 100 eins, zwei oder mehr als zwei obere Dichtelemente aufweisen. Die oberen Dichtelemente 126, 127, 128 können aus einem elastomerischen Material, wie beispielsweise Nitril-Gummi, hergestellt sein.
-
Die oberen Dichtelemente 126, 127, 128 umfassen jeweils einen ringförmigen Absatz 126a, 127a, 128a, die in der Bohrung 113b des zweiten Teils 112b des Außenrings 112 montiert sind.
-
Die oberen Dichtelemente 126, 127, 128 umfassen ferner jeweils eine Dichtlippe 126b, 127b, 128b, die radial nach innen in Richtung des Innenrings 114, insbesondere zu dem ringförmigen Dichtkontaktelement 114b, auskragt. Die Dichtlippen 126b, 127b, 128b sind in der radialen Richtung flexibel. Wie dargestellt ist, erstrecken sich die Dichtlippen 126b, 127b, 128b schräg mit Bezug auf eine radiale Ebene. Wie dargestellt ist, ist die unterste Dichtung 128 mit einer Dichtlippe 128b versehen, die entgegengesetzt zu der Orientierung der Dichtlippe 126b des obersten Dichtelements 126 orientiert ist.
-
Die Dichtlippen 126b, 127b, 128b der Dichtelemente 126, 127, 128 sind in einem Gleitkontakt mit einer Gleitkontaktfläche, die an der äußeren zylindrischen Fläche 119b des ringförmigen Dichtkontaktelements 114b vorgesehen ist.
-
Die Dichtlippen 126b, 127b, 128b stellen eine dynamische Dichtfunktion mit dem Innenring 114 bereit. Der Reibungskontakt zwischen den Lippen und der Dichtkontaktfläche ist radial.
-
Die freien Enden der Dichtlippen haben vorteilhafterweise im Querschnitt eine dreieckige Form, um die Reibung zwischen den Dichtelementen und dem Dichtkontaktelement 114b zu begrenzen.
-
Wie dargestellt ist, umfasst das Rollenlager 100 ferner einen ersten und einen zweiten Führungsring 130, 132, die in der Umfangsnut 113b des zweiten Teils 112b des Außenrings 112 angeordnet sind. Der zweite Teil 112b und die äußere Abdeckung 120 agieren als eine äußere Kappe.
-
Alternativ kann das Rollenlager 100 einen einzelnen Führungsring zwischen zwei benachbarten Dichtelementen aufweisen.
-
Die Führungsringe 130, 132 sind ringförmig. Der erste Führungsring 130 ist axial zwischen den ringförmigen Absätzen 126a, 127a des obersten Dichtelements und des Zwischendichtelements 126, 127 angeordnet. Der zweite Führungsring 132 ist axial zwischen den ringförmigen Absätzen 127a, 128a des Zwischen- und des untersten Dichtelements 127, 128 angeordnet. Wie dargestellt ist, sind die zwei Führungsringe 130, 132 verschieden.
-
Der erste Führungsring 130 umfasst einen Flansch 130a, der radial in Richtung des zweiten Teils 114b des Innenrings 114, beispielsweise in die gleiche Richtung wie die Dichtlippe 126b des obersten Dichtelements 126 geneigt, auskragt, um jegliche Reversion der Dichtlippe 126b zu verhindern. Der erste Führungsring 130 umfasst ferner einen ringförmigen axialen Kragen 130b, der radial den ringförmigen Absatz 127a des Zwischendichtelements 127 in der radial nach innen gerichteten Richtung blockiert.
-
Der zweite Führungsring 132 umfasst einen Flansch 132a, der radial in Richtung des zweiten Teils 114b des Innenrings 114, beispielweise in die gleiche Richtung wie die Dichtlippe 127b des Zwischendichtelements 127 geneigt, auskragt, um jegliche Reversion der Dichtlippe 127b zu verhindern. Wie dargestellt ist, umfasst der zweite Führungsring 132 keinen ringförmigen axialen Kragen, der radial den ringförmigen Absatz des untersten Dichtelements 128 blockiert. Alternativ könnte der zweite Führungsring 132 einen Flansch haben, der in Richtung des zweiten Teils 114b auskragt, der in die gleiche Richtung wie die Dichtlippe 128 des untersten Dichtelements 128 geneigt ist.
-
Das Rollenlager 100 umfasst ferner zwei Einstellscheiben 140, 150, die jeweils einen ringförmigen Ring 142, 152 und einen ringförmigen axialen Kragen 144, 154 aufweisen, der sich axial von dem entsprechenden ringförmigen Ring 142, 152 erstreckt.
-
Jede Einstellscheibe 140, 150 ist in der Bohrung 113b des zweiten Ringteils 112b montiert und ist dazu ausgelegt, drei axiale Positionen in dem Schwenklager 100 anzunehmen:
- eine erste axiale Position, die in 5 gezeigt ist, wobei die zwei Einstellscheiben 140, 150 benachbart und axial zwischen einem ringförmigen axialen Kragen 120a der Abdeckung 120, die sich axial in Richtung der Dichtelemente 126, 127, 128 erstreckt, und dem obersten Dichtelement 126, insbesondere dem ringförmigen Absatz 126a, montiert sind,
- einer zweiten axialen Position, die in 6 gezeigt ist, wobei die erste Einstellscheibe 140 axial zwischen dem ringförmigen axialen Kragen 120a der Abdeckung 120 und dem obersten Dichtelement 126 montiert ist und die zweite Einstellscheibe 150 axial zwischen dem untersten Dichtelement 128, insbesondere dem ringförmigen Absatz 128a, und einer Schulter 120b des zweiten Ringteils 112b montiert ist; und
- einer dritten axialen Position, die in 7 gezeigt ist, wobei die zwei Einstellscheiben 140, 150 benachbart und axial zwischen dem untersten Dichtelement 128, insbesondere dem ringförmigen Absatz 128a, und der Schulter 120b des zweiten Ringteils 112b montiert sind.
-
In der ersten axialen Position blockiert der ringförmige axiale Kragen 154 der zweiten Einstellscheibe 150 radial den ringförmigen Absatz 126a des obersten Dichtelements 126, während der ringförmige axiale Kragen 144 der ersten Einstellscheibe 140 radial den ringförmigen Ring 152 der zweiten Einstellscheibe 150 blockiert.
-
In der zweiten axialen Position blockiert der ringförmige axiale Kragen 144 der ersten Einstellscheibe 140 radial den ringförmigen Absatz 128a des untersten Dichtelements 128, während der ringförmige axiale Kragen 154 der zweiten Einstellscheibe 150 radial den ringförmigen Absatz 128a des untersten Dichtelements 128 blockiert.
-
In der dritten axialen Position blockiert der ringförmige axiale Kragen 144 der ersten Einstellscheibe 140 radial den ringförmige Ringabsatz 128a des untersten Dichtelements 128, während der ringförmige axiale Kragen 154 der zweiten Einstellscheibe 150 radial den ringförmigen Ring 142 der ersten Einstellscheibe 140 blockiert.
-
Durch Versetzen der Einstellscheiben 140, 150 von der ersten zu der zweiten axialen Position wird die äußere Abdeckung 120 von dem Außenring 112 getrennt und die Dichtelemente 126, 127, 128 werden entlang der Dichtungslauffläche axial versetzt, die an den äußeren zylindrischen Flächen 119b des Dichtkontaktelements 114b vorgesehen sind, wodurch die Lebensdauer der Dichtungslauffläche erhöht wird.
-
Die Einstellscheiben 140, 150 sind mit den Dichtelementen 126, 127, 128 durch die Führungsringe 130, 132 eingespannt.
-
Wenn die Einstellscheiben 140, 150 in der zweiten Position positioniert sind, wird die zweite Einstellscheibe 150 umgekehrt, so dass der ringförmige axiale Kragen 154 radial die assoziierten Dichtelemente einspannt und die statische Dichtfunktion aufrechterhält.
-
Wenn die Einstellscheiben 140, 150 in der dritten Position positioniert sind, wird die erste Einstellscheibe 140 umgekehrt, so dass der ringförmige axiale Kragen 144 radial die zugehörigen Dichtelemente einspannt und die statische Dichtfunktion aufrechterhält.
-
Jede Einstellscheibe 140, 150 kann ein einzelner ringförmiger Ring von 360° sein oder kann mehrere Ringsegmente aufweisen, die jeweils einen ringförmigen Ringteil und einen axialen Kragen haben. Beispielsweise kann jede Einstellscheibe 140, 150 in sechs Segmente segmentiert sein. Alternativ kann jede Einstellscheibe 140, 150 in zwei oder mehr Segmente segmentiert sein. Beispielsweise kann eine Einstellscheibe ein ringförmiger Ring sein und die andere Einstellscheibe kann segmentiert sein. Bei einer Alternative kann die Anzahl der Segmente jeder Einstellscheibe verschieden sein.
-
Bei einer Alternative kann die Anzahl der Einstellscheiben verschieden sein. Beispielsweise kann das Rollenlager 100 eine Einstellscheibe mit zumindest zwei unterschiedlichen axialen Positionen aufweisen oder eine Anzahl von Einstellscheiben größer als drei aufweisen.
-
Jede Einstellscheibe 140, 150 ist bevorzugt aus einem seewasserbeständigen Material, wie beispielsweise einem Polymermaterial, wie beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK) oder einem anderen thermoplastischen Polymer, hergestellt.
-
Bei einer Alternative könnten die Einstellscheiben 140, 150 aus Stahl, wie beispielsweise S355, hergestellt sein.
-
Die Anordnung, die die Außenringteile 112a, 112b und die Abdeckung 120 aufweist, kann als die Außenringanordnung OR bezeichnet werden.
-
Die Anordnung, die die Innenringteile 114a, 114b aufweist, kann als die Innenringanordnung IR bezeichnet werden.
-
Der ringförmige axiale Kragen 120a der Abdeckung 120 wird als eine erste Schulter der Außenringanordnung bezeichnet und die Schulter 120b des zweiten Außenringteils 112b wird als eine zweite Schulter der Außenringanordnung bezeichnet, die axial der ersten Schulter im Vergleich zu den Dichtelementen gegenüberliegt.
-
Die Dichtanordnung, die aus den zweiten Ringteilen 112b, der Abdeckung 120, den Dichtelementen 126, 127, 128, den Führungsringen 130, 132 und den Einstellscheiben 140, 150 gebildet ist, wird axial und radial mit Bezug auf den Innenring gehalten. Des Weiteren sind diese Elemente einfach axial während des Zusammenbaus des Rollenlagers 100 zu montieren. Diese Elemente können ebenfalls einfach entfernt und durch neue Elemente während eines Wartungsvorgangs des Rollenlagers ersetzt werden.
-
Die Erfindung gilt für ein Rollenlager, kann aber ebenfalls auf ein Gleitlager angewendet werden.
-
Die Erfindung stellt ein Lager bereit, das dazu ausgelegt ist, die relative Rotation zwischen einem ersten Ring und einem zweiten Ring mit einer verbesserten Dichteigenschaft und mit einer verbesserten Lebensdauer der Dichtungslaufflächen sicherzustellen.
-
Dank der Einstellscheiben ist die Lebensdauer der Dichtungslaufflächen des Wälzlagers signifikant erhöht.
-
Ferner werden die Wartungskosten signifikant reduziert, da es nicht notwendig ist, den gesamten Ring mit der Dichtungslauffläche auszutauschen.
