DE102020110360B4 - Bearing arrangement and method for operating a bearing arrangement - Google Patents

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Abstract

Lageranordnung (100) für einen Doppelschneckenextruder, bestehend aus zumindest einem Axiallager (101) mita. einer Mehrzahl von Wälzkörpern (102),b. einem ersten Lagerring (104), der um eine Drehachse einer Welle (120) drehbar angeordnet ist und der eine erste Laufbahn (122) für die Mehrzahl von Wälzkörpern (102) aufweist,c. einem entgegengesetzt zu dem ersten Lagerring (104) gerichteten zweiten Lagerring (106) zur Befestigung des Axiallagers (101) in einer Lageraufnahme (108) und zur Weiterleitung axialer Druckkräfte (F) an dieses, wobei der zweite Lagerring (106) eine zweite Laufbahn (124) für die Mehrzahl von Wälzkörpern (102) aufweist, wobei die Wälzkörper (102) zwischen dem ersten Lagerring (104) und dem zweiten Lagerring (106) angeordnet sind,d. einer ersten Distanzhülse (110) , die auf der Welle (120) anordenbar ist, und wobei der erste Lagerring (104) in oder an einer an der ersten Distanzhülse (110) ausgeformten ersten Aufnahme (114) angeordnet ist, unde. einer zweiten Distanzhülse (112) zur Anlage an der Lageraufnahme (108) , und wobei der zweite Lagerring (106) in oder an einer an der zweiten Distanzhülse (112) ausgeformten zweiten Aufnahme (116) angeordnet ist,f. wobei zwischen der ersten Distanzhülse (110) und dem ersten Lagerring (104) und/oder zwischen der zweiten Distanzhülse (112) und dem zweiten Lagerring (106) ein hydraulisches Kissen (126) mit einer Hydraulikkammer (236) ausgeformt ist, und wobei die Hydraulikkammer (236) hydraulisch mit einem Hydrauliksystem (230) verbunden ist,g. wobei für die Hydraulikkammer (236) des hydraulischen Kissens (126) in der ersten Distanzhülse (110) und/oder der zweiten Distanzhülse (112) eine umlaufende Nut (232) ausgeformt ist,h. welche mit einem Expandierblech (234) fluiddicht abgedeckt ist, welches an einer Auflage auf der zugeordneten Distanzhülse (110, 112) fluiddicht mit dieser gefügt und/oder stoffschlüssig mit dieser verbunden ist.Bearing arrangement (100) for a twin-screw extruder, consisting of at least one axial bearing (101) mita. a plurality of rolling elements (102), b. a first bearing ring (104) which is arranged to be rotatable about an axis of rotation of a shaft (120) and which has a first raceway (122) for the plurality of rolling elements (102), c. a second bearing ring (106) directed opposite to the first bearing ring (104) for fastening the axial bearing (101) in a bearing mount (108) and for transmitting axial compressive forces (F) to it, the second bearing ring (106) having a second raceway ( 124) for the plurality of rolling elements (102), the rolling elements (102) being arranged between the first bearing ring (104) and the second bearing ring (106), d. a first spacer sleeve (110) which can be arranged on the shaft (120), and wherein the first bearing ring (104) is arranged in or on a first receptacle (114) formed on the first spacer sleeve (110), unde. a second spacer sleeve (112) for resting on the bearing mount (108), and wherein the second bearing ring (106) is arranged in or on a second mount (116) formed on the second spacer sleeve (112), f. wherein a hydraulic cushion (126) with a hydraulic chamber (236) is formed between the first spacer sleeve (110) and the first bearing ring (104) and/or between the second spacer sleeve (112) and the second bearing ring (106), and wherein the hydraulic chamber (236) is hydraulically connected to a hydraulic system (230), g. a circumferential groove (232) being formed in the first spacer sleeve (110) and/or the second spacer sleeve (112) for the hydraulic chamber (236) of the hydraulic cushion (126), h. which is covered in a fluid-tight manner with an expansion plate (234), which is joined to a support on the associated spacer sleeve (110, 112) in a fluid-tight manner and/or is firmly bonded to the latter.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit zumindest einem Axiallager sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Lageranordnung.The present invention relates to a bearing arrangement with at least one axial bearing and a method for operating such a bearing arrangement.

Stand der TechnikState of the art

Aktuell werden für Verteilergetriebe in Doppelschneckenextrudern mit hoher Leistungsdichte, wie sie vor allem zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe oder Gummi eingesetzt werden, mehrstufige Axiallager beziehungsweise Axialzylinderrollenlager, sogenannte Tandemlager, eingesetzt. Tandemlager können bei begrenztem radialem Einbauraum hohe Axialkräfte sicher aufnehmen, sie vereinen also einen geringen Außendurchmesser mit einer hohen Tragzahl. Entsprechende Lager bestehen in der Regel aus mehreren, hintereinander angeordneten Axial-Zylinderrollenlagern. Die Kraftübertragung und/oder Kraftverteilung erfolgt hierbei mechanisch über mehrere Distanzhülsen, welche für eine exakt gleiche Belastung der geschichteten Axiallager sorgen (sollen). Die Grundidee von Axiallagern in Tandem-Anordnung wurde bereits im Jahre 1943 entwickelt und ist in US 2 374 820 A offenbart.Multi-stage axial bearings or axial cylindrical roller bearings, so-called tandem bearings, are currently used for transfer gears in twin-screw extruders with a high power density, such as those used primarily for processing thermoplastics or rubber. With limited radial installation space, tandem bearings can safely absorb high axial forces, so they combine a small outer diameter with a high load rating. Corresponding bearings usually consist of several axial cylindrical roller bearings arranged one behind the other. The power transmission and/or power distribution takes place mechanically via several spacer sleeves, which (should) ensure exactly the same load on the layered axial bearings. The basic idea of axial bearings in a tandem arrangement was developed in 1943 and is in U.S. 2,374,820 A disclosed.

Auch in anderen Einsatzgebieten kommen Lager zum Einsatz, die besonders hohe axialwirkende Kräfte aufnehmen müssen.Bearings that have to absorb particularly high axial forces are also used in other areas of application.

So wird in der US 2011 / 299 802 A1 ein Axiallager offenbart, welches es einer ersten Struktur ermöglicht, sich relativ zu einer zweiten Struktur um eine Drehachse zu drehen, während eine axiale Last zwischen der ersten Struktur und der zweiten Struktur getragen wird. In einer Ausführungsform umfasst das Axiallager einen ersten ringförmigen Lagerlaufring, der in einer ersten ringförmigen Aussparung in der ersten Struktur gleitend angeordnet ist. Zusätzlich umfasst das Axiallager einen zweiten ringförmigen Lagerring, der in die zweite Struktur eingreift. Ferner umfasst das Axiallager mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Rollenelemente, die axial zwischen dem ersten Lagerlaufring und dem zweiten Lagerlaufring angeordnet sind. Die Rollenelemente berühren den ersten Lagerlaufring und den zweiten Lagerlaufring. Der erste Lagerlaufring und die erste Aussparung definieren einen ersten ringförmigen Fluidhohlraum, der axial zwischen dem ersten Lagerlaufring und der ersten Struktur positioniert ist. Der erste Lagerlaufring läuft auf einer Flüssigkeit, die in dem ersten Flüssigkeitshohlraum angeordnet ist.So will in the US 2011 / 299 802 A1 discloses a thrust bearing that allows a first structure to rotate relative to a second structure about an axis of rotation while carrying an axial load between the first structure and the second structure. In one embodiment, the thrust bearing includes a first annular bearing race slidably disposed in a first annular recess in the first structure. Additionally, the thrust bearing includes a second annular bearing ring that engages the second structure. The thrust bearing further includes a plurality of circumferentially spaced roller elements disposed axially between the first bearing race and the second bearing race. The roller elements contact the first bearing race and the second bearing race. The first bearing race and the first recess define a first annular fluid cavity positioned axially between the first bearing race and the first structure. The first bearing race rides on a fluid disposed within the first fluid cavity.

DD 67 846 A1 beschreibt eine Axiallagerung mit kleinen Radialabmessungen der Lager, insbesondere für nebeneinanderliegende Wellen mit geringem Achsabstand, wobei die Axiallager mit ihren ruhenden Teilen auf Lastübertragungsringen abgestützt sind. DD 67 846 A1 describes an axial bearing with small radial dimensions of the bearings, in particular for adjacent shafts with a small center distance, the axial bearings being supported with their stationary parts on load transmission rings.

Die Kraftverteilung auf die einzelnen Lager eines Axiallagers in Tandem-Anordnung wird durch die Geometrie und Materialeigenschaften, insbesondere Festigkeit und Elastizität, beeinflusst. Für eine exakt gleiche Belastung müssen die Materialeigenschaften idealerweise identisch und die geometriebeeinflussende Fertigung hochpräzise sein. Unter Belastung verformen sich die Tandemlager, bis sich ein Kräftegleichgewicht einstellt. Kleinste Unterschiede der Materialeigenschaften sowie Fertigungstoleranzen führen zu unterschiedlichen Belastungen und Verformungen. In einem Extremfall könnte ein oder mehrere Axiallager dann gar keine Last tragen und somit die restlichen Axiallager entsprechend höher belastet werden. Dies erhöht somit das Risiko für Lagerschäden. Um dieser Herausforderung zu begegnen werden üblicherweise sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Lager mit sehr geringen Toleranzen gestellt und außerdem der konstruktive Sicherheitsfaktor erhöht. Somit wird tendenziell der Materialeinsatz erhöht, was zu höherem Gewicht, höheren Kosten und einen Bedarf für einen größeren Bauraum bedeutet.The force distribution on the individual bearings of an axial bearing in a tandem arrangement is influenced by the geometry and material properties, in particular strength and elasticity. For exactly the same load, the material properties must ideally be identical and the geometry-influencing production must be highly precise. Under load, the tandem bearings deform until an equilibrium of forces is reached. The smallest differences in material properties and manufacturing tolerances lead to different loads and deformations. In an extreme case, one or more axial bearings could then not carry any load at all and the remaining axial bearings would therefore be subjected to a correspondingly higher load. This increases the risk of bearing damage. In order to meet this challenge, very high demands are usually placed on the accuracy of the bearings with very low tolerances and the design safety factor is also increased. Thus, the use of materials tends to be increased, which means higher weight, higher costs and a need for a larger installation space.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstigere Lösung zu schaffen, mit der die dargestellten Probleme minimiert werden.The object of the present invention is to provide a more cost-effective solution with which the problems presented are minimized.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.The object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures. In particular, the independent claims of a claim category can also be developed analogously to the dependent claims of another claim category.

Eine erfindungsgemäße Lageranordnung weist zumindest ein Axiallager auf. Unter einem Axiallager kann allgemein ein Axialkräfte aufnehmendes Lager verstanden werden. Das Axiallager hindert eine Welle daran, axiale Bewegungen ausführen zu können. Andere gängige Bezeichnungen für Axiallager sind auch Längslager, Drucklager und Spurlager, wobei vorliegend das Axiallager als ein Wälzlager ausgeformt ist. Beim Wälzlager stützen sich die relativ zueinander bewegten Teile über mitlaufende Wälzkörper aufeinander.A bearing arrangement according to the invention has at least one axial bearing. An axial bearing can generally be understood to mean a bearing that absorbs axial forces. The thrust bearing prevents a shaft from being able to perform axial movements. Other common designations for axial bearings are longitudinal bearings, thrust bearings and thrust bearings, with the axial bearing being designed as a roller bearing in the present case. In a roller bearing, the parts that move relative to one another support one another via rolling elements that move with them.

Das Axiallager weist eine Mehrzahl von Wälzkörpern auf. Weiterhin weist das Axiallager einen um eine Drehachse einer Welle drehbar angeordneten ersten Lagerring und einen entgegengesetzt zu dem ersten Lagerring gerichteten zweiten Lagerring auf. Der erste Lagerring weist eine erste Laufbahn für die Mehrzahl von Wälzkörpern [für die Aufnahme der Lagerdrücke] auf, der zweite Lagerring weist eine zweite Laufbahn für die Mehrzahl von Wälzkörpern auf. Der erste Lagerring kann auch als Innenring oder Innenflansch bezeichnet werden, der zweite Lagerring kann auch als Außenring, äußerer Lagerauflagering oder Außenflansch bezeichnet werden. Der zweite Lagerring dient zur Befestigung des Axiallagers in einer Lageraufnahme und zur Weiterleitung axialer Druckkräfte an diese Lageraufnahme. Die Mehrzahl von Wälzkörpern ist zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring angeordnet. Die Lageraufnahme kann als ein Gehäuse ausgebildet sein.The thrust bearing has a plurality of rolling elements. Furthermore, the axial bearing has a first bearing ring, which is arranged such that it can rotate about an axis of rotation of a shaft, and a second bearing ring, which is directed opposite to the first bearing ring bearing ring. The first bearing ring has a first raceway for the plurality of rolling elements [for receiving the bearing pressures], the second bearing ring has a second raceway for the plurality of rolling elements. The first bearing ring can also be referred to as the inner ring or inner flange, the second bearing ring can also be referred to as the outer ring, outer bearing support ring or outer flange. The second bearing ring is used to fasten the axial bearing in a bearing mount and to transfer axial compressive forces to this bearing mount. The plurality of rolling elements is arranged between the first bearing ring and the second bearing ring. The bearing mount can be designed as a housing.

Weiterhin weist das Axiallager eine erste Distanzhülse, die auf der Welle anordenbar ist, und eine zweite Distanzhülse zur Anlage an der Lageraufnahme auf. Der erste Lagerring ist in oder an einer an der ersten Distanzhülse ausgeformten ersten Aufnahme angeordnet. Der zweite Lagerring ist in oder an einer an der zweiten Distanzhülse ausgeformten zweiten Aufnahme angeordnet. Zwischen der ersten Distanzhülse und dem ersten Lagerring ist ein hydraulisches Kissen mit einer Hydraulikkammer ausgeformt. Alternativ oder ergänzend ist zwischen der zweiten Distanzhülse und dem zweiten Lagerring ein hydraulisches Kissen mit einer Hydraulikkammer ausgeformt. Die eine Hydraulikkammer oder beide Hydraulikkammern sind hydraulisch mit einem Hydrauliksystem verbunden. So wirkt eine Druckänderung im Hydrauliksystem unmittelbar auf die Hydraulikkammer, in der der gleiche Druck ansteht wie im Hydrauliksystem.Furthermore, the axial bearing has a first spacer sleeve, which can be arranged on the shaft, and a second spacer sleeve for contact with the bearing mount. The first bearing ring is arranged in or on a first receptacle formed on the first spacer sleeve. The second bearing ring is arranged in or on a second receptacle formed on the second spacer sleeve. A hydraulic cushion with a hydraulic chamber is formed between the first spacer sleeve and the first bearing ring. Alternatively or additionally, a hydraulic cushion with a hydraulic chamber is formed between the second spacer sleeve and the second bearing ring. One hydraulic chamber or both hydraulic chambers are hydraulically connected to a hydraulic system. A pressure change in the hydraulic system acts directly on the hydraulic chamber, in which the same pressure is present as in the hydraulic system.

Die erste Aufnahme weist das hydraulische Kissen auf und ergänzend oder alternativ weist die zweite Aufnahme das hydraulische Kissen auf. Alternativ ist das hydraulische Kissen als Aufnahme ausgeformt.The first receptacle has the hydraulic cushion and additionally or alternatively the second receptacle has the hydraulic cushion. Alternatively, the hydraulic cushion is formed as a receptacle.

Durch eine Druckänderung im Hydrauliksystem kann vorteilhafterweise der Druck in der Hydraulikkammer variiert werden. Die Hydraulikkammer kann elastisch und gleichzeitig oder ergänzend plastisch verformt werden und dadurch eine Vorspannung auf den zugeordneten Lagerring ausüben. Durch die Verformung der Hydraulikkammer können, insbesondere bei getrennt voneinander beaufschlagten Hydraulikkammern Fertigungstoleranzen bei Lagerring und/oder Distanzhülse ausgeglichen werden und eine gleichmäßige Kraftverteilung auf das die Welle lagernde Lager und seine Komponenten erzielt werden. Dies führt letztlich zu einem geringeren Verschleiß und somit einer höheren Standzeit des Axiallagers. Wenn die Hydraulikkammern miteinander verbunden sind, sind Fertigungstoleranzen sowie Material-Inhomogenitäten irrelevant.The pressure in the hydraulic chamber can advantageously be varied by changing the pressure in the hydraulic system. The hydraulic chamber can be elastically and simultaneously or additionally plastically deformed and thereby exert a preload on the associated bearing ring. Due to the deformation of the hydraulic chamber, manufacturing tolerances in the bearing ring and/or spacer sleeve can be compensated for, particularly in the case of hydraulic chambers that are acted upon separately from one another, and a uniform force distribution can be achieved on the bearing supporting the shaft and its components. Ultimately, this leads to less wear and thus a longer service life of the axial bearing. If the hydraulic chambers are connected to each other, manufacturing tolerances and material inhomogeneities are irrelevant.

Die erste Laufbahn des ersten Lagerrings kann so eingebracht sein, dass sie in einer Ebene liegt, deren Normale zur Drehachse einen Winkel zwischen 45° und 90° einschließt. Die zweite Laufbahn des zweiten Lagerrings kann dann entsprechend eingebracht sein. Eine derartige Anordnung ergibt sich durch die Kraftvektoren zur Aufnahme axialer Kräfte.The first raceway of the first bearing ring can be introduced in such a way that it lies in a plane whose normal to the axis of rotation encloses an angle of between 45° and 90°. The second raceway of the second bearing ring can then be introduced accordingly. Such an arrangement results from the force vectors for absorbing axial forces.

Die Hydraulikkammer des hydraulischen Kissens in der ersten Distanzhülse und ergänzend oder alternativ die Hydraulikkammer des hydraulischen Kissens in der zweiten Distanzhülse ist als eine umlaufende, fluiddicht abgedeckte Nut ausgeformt. So ist eine Hydraulikkammer ausgebildet, die rund um die Welle läuft und einen der beiden Lagerringe abstützt.The hydraulic chamber of the hydraulic cushion in the first spacer sleeve and additionally or alternatively the hydraulic chamber of the hydraulic cushion in the second spacer sleeve is formed as a circumferential, fluid-tight covered groove. This creates a hydraulic chamber that runs around the shaft and supports one of the two bearing rings.

Die fluiddicht abgedeckte Nut ist mit einem Expandierblech abgedeckt, welches an einer Auflage auf der zugeordneten Distanzhülse fluiddicht mit dieser gefügt ist oder stoffschlüssig mit dieser verbunden ist. So kann das Expandierblech direkt mit der zugeordneten Distanzhülse gefügt werden, die Auflage kann einen Bereich der Distanzhülse definieren, an dem das Expandierblech anliegt. Das Expandierblech kann derart ausgebildet sein, dass es sich durch ein Fluid in der Hydraulikkammer elastisch und/oder plastisch verformen lässt und dadurch gegen den zugeordneten Lagerring eine Kraft ausüben kann. Hierzu kann das Expandierblech eine geringe Wandstärke aufweisen. So kann die Wandstärke des Expandierbleches beispielsweise zwischen 0,1 und 2,5 mm betragen. Die Wandstärke des Expandierbleches kann weniger als 1 mm betragen, insbesondere weniger als 0,8 mm, insbesondere weniger als 0,6 mm. Das Expandierblech kann zur fluiddichten Verbindung beispielsweise verschweißt sein.The groove, which is covered in a fluid-tight manner, is covered with an expanding metal sheet, which is joined to a support on the associated spacer sleeve in a fluid-tight manner or is connected to it in a material-to-material manner. The expansion plate can thus be joined directly to the associated spacer sleeve, and the support can define an area of the spacer sleeve against which the expansion plate rests. The expansion plate can be designed in such a way that it can be elastically and/or plastically deformed by a fluid in the hydraulic chamber and can thereby exert a force against the associated bearing ring. For this purpose, the expansion sheet metal can have a small wall thickness. The wall thickness of the expanding sheet metal can be between 0.1 and 2.5 mm, for example. The wall thickness of the expanding sheet metal can be less than 1 mm, in particular less than 0.8 mm, in particular less than 0.6 mm. The expansion plate can, for example, be welded for fluid-tight connection.

In einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die fluiddicht abgedeckte Nut mit einem ringförmigen Hydraulikstempel abgedeckt sein, wobei zwischen der Auflage des Hydraulikstempels auf der zugeordneten Distanzhülse und der zugeordneten Distanzhülse eine Dichtung angeordnet ist, die die Hydraulikkammer fluiddicht zum Hydraulikstempel abdichtet. So kann in einem einfachen Montage-/Fügevorgang das Hydraulikkissen ausgebildet werden.In an embodiment not according to the invention, the groove covered in a fluid-tight manner can be covered with an annular hydraulic ram, with a seal being arranged between the support of the hydraulic ram on the associated spacer sleeve and the associated spacer sleeve, which seals the hydraulic chamber fluid-tight to the hydraulic ram. In this way, the hydraulic cushion can be formed in a simple assembly/joining process.

Das Axiallager kann nach Art eines Axialzylinderrollenlagers ausgebildet sein. Zylinderrollenlager sind einigermaßen einfach zu fertigen und können große Kräfte aufnehmen.The axial bearing can be designed in the manner of an axial cylindrical roller bearing. Cylindrical roller bearings are relatively easy to manufacture and can absorb large forces.

In der Hydraulikkammer und ergänzend oder alternativ in dem mit der Hydraulikkammer hydraulisch verbundenen Hydrauliksystem kann ein inkompressibles fluides Medium, d.h. ein inkompressibles Fluid, eingebracht sein. Ein Fluid, dessen Dichte nicht vom Druck abhängt, wird inkompressibel genannt. Dies bedeutet umgekehrt, dass Fluide, deren Dichte sich beispielsweise durch thermische Einflüsse ändert, inkompressibel sein können. Da diese Effekte in der Praxis meist erheblich kleiner sind als Dichteänderungen auf Grund von Druckänderungen, wird ein Fluid als inkompressibel angesehen, wenn die Dichte entlang jeder Trajektorie konstant ist. Inkompressible Fluide stellen eine Idealisierung dar. Wenn das fluide Medium inkompressibel oder nur sehr gering kompressibel ist, kann einfach im System ein gleichmäßiger Druck über das gesamte System erzeugt werden oder mit anderen Worten ausgedrückt wirkt sich eine Druckänderung dann auch auf das gesamte Hydrauliksystem (hydraulische System) aus.In the hydraulic chamber and additionally or alternatively in the hydraulic system connected hydraulically to the hydraulic chamber, an incompressible fluid medium, ie an incompressible Fluid to be introduced. A fluid whose density does not depend on pressure is said to be incompressible. Conversely, this means that fluids whose density changes, for example due to thermal influences, can be incompressible. Since in practice these effects are usually much smaller than density changes due to pressure changes, a fluid is considered incompressible if the density is constant along each trajectory. Incompressible fluids represent an idealization. If the fluid medium is incompressible or only very slightly compressible, a uniform pressure can easily be generated in the system over the entire system or, to put it another way, a pressure change then also affects the entire hydraulic system (hydraulic system ) the end.

Eine Mehrzahl von hydraulischen Kissen kann über das Hydrauliksystem miteinander verbunden sein. Dabei kann das Hydrauliksystem Rohrleitungen aufweisen, über die das fluide Medium direkt mit der Mehrzahl von hydraulischen Kissen verbunden ist. So sind die hydraulischen Kissen dann analog zum Prinzip der kommunizierenden Röhren miteinander verbunden. In einer alternativen Ausführungsform sind eine Mehrzahl von hydraulischen Systemen über eine Steuerungseinrichtung derart miteinander verbunden, dass jedes der Mehrzahl von Hydrauliksystemen mit einem Drucksensor ausgebildet ist und der Druck des fluiden Mediums einstellbar, beziehungsweise über die Steuerungseinrichtung regelbar ist. So kann dann in jedem der über die Steuerungseinrichtung verbundenen Mehrzahl von Hydrauliksystemen der gleiche oder ein äquivalenter Druck eingestellt werden.A plurality of hydraulic cushions may be interconnected via the hydraulic system. In this case, the hydraulic system can have pipelines via which the fluid medium is connected directly to the plurality of hydraulic cushions. The hydraulic cushions are then connected to one another analogous to the principle of communicating tubes. In an alternative embodiment, a plurality of hydraulic systems are connected to one another via a control device in such a way that each of the plurality of hydraulic systems is designed with a pressure sensor and the pressure of the fluid medium can be set or regulated via the control device. The same or an equivalent pressure can then be set in each of the plurality of hydraulic systems connected via the control device.

Bei dem inkompressiblen fluiden Medium kann es sich um ein Hydrauliköl, Wasser oder um Stäube handeln. Hydrauliköl, allgemein auch als Hydraulikflüssigkeit bezeichnet, ist ein Fluid, das zur Übertragung von Energie (Volumenstrom, Druck) in Hydrauliksystemen verwendet wird. Hydrauliköl kann gute Schmiereigenschaften, eine hohe Alterungsbeständigkeit und ein hohes Benetzungs- und Haftvermögen aufweisen. Eine Verträglichkeit mit Dichtungen sowie eine Harz- und Säurefreiheit ist vorteilhaft. Weitere Eigenschaften sind ein geringer Temperatureinfluss auf die Viskosität (sowohl dynamische als auch kinematische Viskosität), eine geringe Kompressibilität und eine Scherstabilität sowie eine geringe Schaumbildung.The incompressible fluid medium can be hydraulic oil, water or dust. Hydraulic oil, also commonly referred to as hydraulic fluid, is a fluid that is used to transfer energy (volume flow, pressure) in hydraulic systems. Hydraulic oil can have good lubricating properties, high resistance to aging and high wetting and adhesion properties. Compatibility with seals and freedom from resin and acid is advantageous. Further properties are a low temperature influence on the viscosity (both dynamic and kinematic viscosity), low compressibility and shear stability as well as low foaming.

Das inkompressible fluide Medium kann in einem unbelasteten Betriebszustand mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagt sein. So kann eine definierte Kraft auf den Lagerring ausgeübt werden.The incompressible fluid medium can be subjected to a predetermined pressure in an unloaded operating state. In this way, a defined force can be exerted on the bearing ring.

Die Hydraulikkammer kann mit dem Hydrauliksystem über axiale und/oder radiale und/oder schräg verlaufende Bohrungen in den Distanzhülsen verbunden sein. Die Bohrungen können fertigungstechnisch kostengünstig erstellt werden und bilden dann letztlich ein Kanalsystem für das Hydrauliksystem zur Verbindung des zumindest einen Hydraulikkissens mit dem Hydrauliksystem. Das Kanalsystem kann die hydraulische Verbindung zwischen Hydraulikkissen und Hydrauliksystem schaffen.The hydraulic chamber can be connected to the hydraulic system via axial and/or radial and/or oblique bores in the spacer sleeves. The bores can be created inexpensively in terms of production technology and then ultimately form a channel system for the hydraulic system for connecting the at least one hydraulic cushion to the hydraulic system. The channel system can create the hydraulic connection between the hydraulic cushion and the hydraulic system.

Die Lageranordnung kann als Tandemlager beispielsweise für einen Doppelschneckenextruder ausgebildet sein. So kann eine effiziente und kostengünstige Lagerung für den Doppelschneckenextruder erstellt werden. Ein Doppelschneckenextruder kann dabei auch als ein Zweischneckenextruder bezeichnet werden. Bei einer als Tandemlager bezeichneten Lageranordnung kann es sich um ein mehrreihiges Axialzylinderrollenlager handeln, das geringen Außendurchmesser mit einer hohen Tragzahl vereint.The bearing arrangement can be designed as a tandem bearing, for example for a twin-screw extruder. In this way, an efficient and cost-effective bearing for the twin screw extruder can be created. A twin-screw extruder can also be referred to as a twin-screw extruder. A bearing arrangement known as a tandem bearing can be a multi-row axial cylindrical roller bearing that combines a small outside diameter with a high load rating.

So kann die Lageranordnung wenigstens ein zweites Axiallager aufweisen, welches axial über die Distanzhülsen neben dem ersten Axiallager angeordnet ist. Dabei kann das zweite Axiallager analog zu dem bereits beschriebenen ersten Axiallager der Lageranordnung ausgebildet sein. So kann das zweite Axiallager eine Mehrzahl von (zweiten) Wälzkörpern, einen ersten Lagerring, einen zweiten Lagerring, eine erste Distanzhülse, eine zweite Distanzhülse sowie ein zweites hydraulisches Kissen mit einer zweiten Hydraulikkammer aufweisen. Der erste Lagerring des zweiten Axiallagers ist drehbar um die Drehachse der Welle angeordnet. Der erste Lagerring weist eine erste Laufbahn für die Mehrzahl von (zweiten) Wälzkörpern des zweiten Axiallagers auf. Der zweite Lagerring ist entgegengesetzt zu dem ersten Lagerring des zweiten Axiallagers gerichtet und ausgebildet, das zweite Axiallager in der Lageraufnahme zu befestigen und die axialen Druckkräfte an die Lageraufnahme weiterzuleiten. Dabei weist der zweite Lagerring des zweiten Axiallagers eine zweite Laufbahn für die Mehrzahl von (zweiten) Wälzkörpern des zweiten Axiallagers auf. Die Mehrzahl von (zweiten) Wälzkörpern des zweiten Axiallagers ist zwischen dem ersten Lagerring des zweiten Axiallagers und dem zweiten Lagerring des zweiten Axiallagers angeordnet. Die erste Distanzhülse ist auf der Welle anordenbar oder auf der Welle angeordnet. Der erste Lagerring des zweiten Axiallagers ist in oder an einer an der ersten Distanzhülse des zweiten Axiallagers ausgeformten ersten Aufnahme des zweiten Axiallagers angeordnet. Die zweite Distanzhülse liegt an der Lageraufnahme an. Der zweite Lagerring des zweiten Axiallagers ist in oder an einer an der zweiten Distanzhülse des zweiten Axiallagers ausgeformten zweiten Aufnahme angeordnet. Zwischen der ersten Distanzhülse des zweiten Axiallagers und dem ersten Lagerring des zweiten Axiallagers und ergänzend oder alternativ zwischen der zweiten Distanzhülse des zweiten Axiallagers und dem zweiten Lagerring des zweiten Axiallagers ist ein zweites hydraulisches Kissen mit einer zweiten Hydraulikkammer ausgeformt. Die zweite Hydraulikkammer ist hydraulisch mit dem Hydrauliksystem und ergänzend oder alternativ mit der (ersten) Hydraulikkammer des (ersten) Axiallagers verbunden.Thus, the bearing arrangement can have at least one second axial bearing, which is arranged axially via the spacer sleeves next to the first axial bearing. In this case, the second axial bearing can be designed analogously to the first axial bearing of the bearing arrangement already described. The second axial bearing can have a plurality of (second) rolling bodies, a first bearing ring, a second bearing ring, a first spacer sleeve, a second spacer sleeve and a second hydraulic cushion with a second hydraulic chamber. The first bearing ring of the second thrust bearing is arranged to be rotatable about the axis of rotation of the shaft. The first bearing ring has a first raceway for the plurality of (second) rolling elements of the second thrust bearing. The second bearing ring is directed in the opposite direction to the first bearing ring of the second thrust bearing and is designed to fasten the second thrust bearing in the bearing seat and to transfer the axial compressive forces to the bearing seat. In this case, the second bearing ring of the second axial bearing has a second raceway for the plurality of (second) rolling bodies of the second axial bearing. The plurality of (second) rolling elements of the second thrust bearing is arranged between the first bearing ring of the second thrust bearing and the second bearing ring of the second thrust bearing. The first spacer sleeve can be arranged on the shaft or is arranged on the shaft. The first bearing ring of the second axial bearing is arranged in or on a first receptacle of the second axial bearing formed on the first spacer sleeve of the second axial bearing. The second spacer sleeve rests against the bearing mount. The second bearing ring of the second axial bearing is arranged in or on a second receptacle formed on the second spacer sleeve of the second axial bearing. Between the first spacer sleeve of the second axial bearing and the first bearing ring of the second axial bearing and additionally or alternatively A second hydraulic cushion with a second hydraulic chamber is formed between the second spacer sleeve of the second axial bearing and the second bearing ring of the second axial bearing. The second hydraulic chamber is hydraulically connected to the hydraulic system and additionally or alternatively to the (first) hydraulic chamber of the (first) axial bearing.

Die erfinderische Idee lässt sich bereits mit einem Axiallager umsetzen. Wenn eine Mehrzahl von Axiallagern zum Einsatz kommt, ist es sinnvoll, das erste Axiallager auch als solches zu bezeichnen und die Nummerierung nicht erst beim zweiten Axiallager zu beginnen. Wird jedoch nur ein Axiallager verwendet, so wäre die Bezeichnung als erstes Axiallager verwirrend, da man hier ein zweites Axiallager vermuten würde. Somit wird die Nummerierung nur verwendet, wenn die Lageranordnung eine Mehrzahl von Axiallagern aufweist.The inventive idea can already be implemented with an axial bearing. If a plurality of axial bearings are used, it makes sense to designate the first axial bearing as such and not to start numbering with the second axial bearing. However, if only one axial bearing is used, the designation as the first axial bearing would be confusing, since one would assume a second axial bearing here. Thus, the numbering is only used when the bearing assembly includes a plurality of thrust bearings.

Zur Aufnahme von großen axialen Kräften kann es von Vorteil sein, wenn die Lageranordnung eine Vielzahl von (weiteren) Axiallagern aufweist, welche in Serie jeweils axial über die Distanzhülsen neben dem ersten Axiallager beziehungsweise dem vorangegangenen Axiallager angeordnet sind. So kann die Lageranordnung beispielsweise 3, 4, 6 oder 8 Axiallager aufweisen. Es ist aber letztlich jede beliebige Anzahl von Axiallagern in der Lageranordnung realisierbar. So kann die Lageranordnung proportional zu den aufzunehmenden Kräften angepasst werden. Eine derartige Lageranordnung kann auch als Lagerverbund bezeichnet werden.In order to absorb large axial forces, it can be advantageous if the bearing arrangement has a large number of (additional) axial bearings which are each arranged in series axially via the spacer sleeves next to the first axial bearing or the preceding axial bearing. For example, the bearing arrangement can have 3, 4, 6 or 8 thrust bearings. Ultimately, however, any desired number of axial bearings can be implemented in the bearing arrangement. In this way, the bearing arrangement can be adjusted proportionally to the forces to be absorbed. Such a bearing arrangement can also be referred to as a bearing assembly.

Die Lageranordnung kann in einer Ausführungsform eine Messeinrichtung zum Bestimmen eines Drucks des inkompressiblen fluiden Mediums aufweisen. Vorteilhafterweise können durch eine entsprechende Messeinrichtung eine Belastung und/oder ein Zustand der Lageranordnung bestimmt werden. Hierzu kann die Messeinrichtung eine Sensoreinrichtung und eine mit der Sensoreinrichtung verbundene Auswerteeinrichtung aufweisen. Die Sensoreinrichtung kann eingerichtet sein, den Druck des inkompressiblen fluiden Mediums in ein elektrisches Signal zu wandeln. Dabei kann das elektrische Signal ein analoges Signal sein oder ein digitales Signal sein. Wenn das elektrische Signal ein analoges Signal ist, kann ein Stromwert oder ein Spannungswert einen Druckwert repräsentieren. Analog kann der Druckwert in einem digitalen Signal kodiert sein und durch dieses repräsentiert sein.In one embodiment, the bearing arrangement can have a measuring device for determining a pressure of the incompressible fluid medium. A load and/or a state of the bearing arrangement can advantageously be determined by a corresponding measuring device. For this purpose, the measuring device can have a sensor device and an evaluation device connected to the sensor device. The sensor device can be set up to convert the pressure of the incompressible fluid medium into an electrical signal. The electrical signal can be an analog signal or a digital signal. If the electrical signal is an analog signal, a current value or a voltage value can represent a pressure value. Analogously, the pressure value can be encoded in a digital signal and represented by it.

Die erfinderische Idee kann auch in einem Verfahren zum Betreiben einer Lageranordnung umgesetzt sein. Das Verfahren weist einen Schritt des Lagerns einer Welle und einen Schritt des Aufnehmens von auf die Welle wirkenden Axialkräften mittels der Lageranordnung auf. So ist das Verfahren zum Betreiben der Lageranordnung für axial-belastete Anwendungen eingerichtet.The inventive idea can also be implemented in a method for operating a bearing arrangement. The method has a step of mounting a shaft and a step of absorbing axial forces acting on the shaft by means of the bearing arrangement. Thus, the method of operating the bearing assembly is set up for axially loaded applications.

Bei der Welle kann es sich auch um eine Hohlwelle handeln. So kann in einer Ausführungsform die Hohlwelle ein Teil der Lageranordnung sein und eine axial belastete Welle einfach aufnehmen. So kann einfach die Lageranordnung vormontiert werden.The shaft can also be a hollow shaft. In one embodiment, the hollow shaft can be part of the bearing arrangement and can simply accommodate an axially loaded shaft. In this way, the bearing arrangement can be easily preassembled.

Im Schritt des Aufnehmens können axiale Kräfte eines Doppelschneckenextruders mittels der Lageranordnung aufgenommen werden, wie dies bereits oben beschrieben ist.In the absorbing step, axial forces of a twin-screw extruder can be absorbed by means of the bearing arrangement, as has already been described above.

Weiterhin kann das Verfahren einen Schritt des Erfassens und einen Schritt des Bestimmens aufweisen. Im Schritt des Erfassens kann der Druck des inkompressiblen fluiden Mediums erfasst und im Schritt des Bestimmens eine Belastung der Lageranordnung unter Verwendung des erfassten Drucks bestimmt werden. Die Belastung stellt eine Information über den Betriebszustand der Lageranordnung dar. Wenn die Lageranordnung in einem Doppelschneckenextruder verwendet wird, gibt die Belastung auch eine Information über den auf die Schnecke wirkenden Druck und somit über wirkende Kräfte in der Maschine. Dabei können Lastverläufe über die Zeit erstellt werden. So kann im Schritt des Erfassens der Druck über die Zeit erfasst werden, mit anderen Worten ein Druckverlauf erfasst werden. Hierüber können die Belastung über die Zeit und darüber weitere Prozessparameter bestimmt werden, insbesondere, wenn die so erfasste Belastung mit weiteren Messdaten kombiniert wird.Furthermore, the method can have a step of detecting and a step of determining. In the detection step, the pressure of the incompressible fluid medium can be detected and in the determination step, a load on the bearing arrangement can be determined using the detected pressure. The load provides information about the operating condition of the bearing assembly. When the bearing assembly is used in a twin screw extruder, the load also gives information about the pressure acting on the screw and hence about forces acting in the machine. Load curves can be created over time. Thus, in the detection step, the pressure can be detected over time, in other words a pressure curve can be detected. This can be used to determine the load over time and other process parameters, in particular if the load recorded in this way is combined with other measurement data.

Bei der Bestimmung der Belastung ist zu beachten, dass, wie bereits oben ausgeführt, inkompressible Fluide eine Idealisierung darstellen, die viele Berechnungen bei vernachlässigbarem Fehler enorm vereinfachen. Zur Bestimmung der Belastung der Lageranordnung kann es von Vorteil sein, die geringe Kompressibilität des inkompressiblen fluiden Mediums zu berücksichtigen.When determining the load, it should be noted that, as already explained above, incompressible fluids represent an idealization that enormously simplifies many calculations with negligible errors. To determine the load on the bearing arrangement, it can be advantageous to take into account the low compressibility of the incompressible fluid medium.

Mittels der bestimmten Belastung kann ein Zustand der Lageranordnung wie eine Alterung, ein Schaden und ergänzend oder alternativ eine Überlastung bestimmt werden. So kann eine vorausschauende Wartung ermöglicht werden. Hierdurch können Kosten eingespart werden, da die Lageranordnung nicht zu früh gewechselt werden muss oder aber auch rechtzeitig ein Wechsel der Lageranordnung geplant werden kann, um Standzeiten zu vermeiden.A state of the bearing arrangement such as aging, damage and, additionally or alternatively, an overload can be determined by means of the load determined. This enables predictive maintenance. As a result, costs can be saved since the bearing arrangement does not have to be changed too early, or a change in the bearing arrangement can also be planned in good time in order to avoid downtimes.

Im Schritt des Bestimmens können ein Absolutwert des erfassten Drucks, Änderungen des erfassten Drucks über die Zeit, eine Ableitung des erfassten Drucks über die Zeit oder ein Integral über den erfassten Druck über die Zeit ausgewertet werden, um den Zustand zu bestimmen. Dabei können auch mehrere der Auswertungen miteinander kombiniert werden, um den bestimmten Zustand robuster zu bestimmen, diesen zu validieren oder um besondere Aussagen über den Zustand treffen zu können.In the determination step, an absolute value of the detected pressure, changes in the detected pressure over time, a derivative of the detected pressure over time, or an integral can be evaluated over the sensed pressure over time to determine the condition. In this case, several of the evaluations can also be combined with one another in order to determine the specific state more robustly, to validate it or to be able to make specific statements about the state.

Die vorstehenden Erläuterungen betreffend das Verfahren gelten für die Vorrichtung entsprechend und umgekehrt. Die Messeinrichtung und insbesondere die Auswerteeinrichtung der Messeinrichtung kann in einer Komponente oder verteilt in mehreren Komponenten ausgeführt sein. Ferner kann die Messeinrichtung und/oder die Auswerteeinrichtung in einen ASIC oder einer vergleichbaren integrierten Schaltung (µC, FPGA, ...) integriert sein. Unter der Auswerteeinrichtung kann allgemein auch ein Steuergerät verstanden werden. Die hier genannte Auswerteeinrichtung kann insbesondere als eine Prozessoreinheit und/oder eine zumindest teilweise festverdrahtete oder logische Schaltungsanordnung für die messtechnischen Schritte und Schritte zum Auswerten des erfassten Drucks des beschriebenen Verfahrens ausgeführt sein. Besagte Auswerteeinrichtung kann jede Art von Prozessor oder Rechner oder Computer mit entsprechend notwendiger Peripherie (Speicher, Input/Output-Schnittstellen, Ein-Ausgabe-Geräte, etc.) sein oder umfassen.The above explanations regarding the method apply accordingly to the device and vice versa. The measuring device and in particular the evaluation device of the measuring device can be designed in one component or distributed in several components. Furthermore, the measuring device and/or the evaluation device can be integrated into an ASIC or a comparable integrated circuit (μC, FPGA, . . . ). The evaluation device can generally also be understood as a control unit. The evaluation device mentioned here can be designed in particular as a processor unit and/or an at least partially hardwired or logical circuit arrangement for the metrological steps and steps for evaluating the recorded pressure of the method described. Said evaluation device can be or include any type of processor or processor or computer with the necessary peripherals (memory, input/output interfaces, input/output devices, etc.).

Figurenlistecharacter list

Eine derartige Lageranordnung soll im Folgenden mit Bezug auf die Figuren näher beschrieben werden. Die folgende Beschreibung ist aber als rein beispielhaft anzusehen. Die Erfindung ist allein durch den Gegenstand der Ansprüche bestimmt. Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine Lageranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 2a eine Hydraulikkammer in einer Schnittdarstellung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 2b die in 2a dargestellte Hydraulikkammer in einer um 90° gedrehten Schnittdarstellung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 3a einen Ausschnitt einer Lageranordnung in einer Schnittdarstellung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 3b die in 3a dargestellten Hydraulikkammer in einer um 90° gedrehten Schnittdarstellung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine Detaildarstellung der in 3 dargestellten Hydraulikkammer mit einem Expandierblech gemäß dem dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine Detaildarstellung einer Hydraulikkammer mit einem ringförmigen Hydraulikstempel
  • 6 eine Passhülse für ein Hydrauliksystem einer Lageranordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 7a-7c eine Hydraulikkammer mit einem Expandierblech gemäß einem fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 8a-8c Varianten von Lageranordnungen mit zumindest zwei Axiallagern gemäß einem sechsten, siebten und achten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
  • 9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Lageranordnung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
Such a bearing arrangement will be described in more detail below with reference to the figures. However, the following description is to be regarded as purely exemplary. The invention is determined solely by the subject matter of the claims. An advantageous exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the accompanying figures. Show it:
  • 1 a bearing assembly according to a first embodiment of the present invention;
  • 2a a hydraulic chamber in a sectional view according to a second embodiment of the present invention;
  • 2 B in the 2a hydraulic chamber shown in a 90 ° rotated sectional view according to the second embodiment of the present invention;
  • 3a a detail of a bearing assembly in a sectional view according to a third embodiment of the present invention;
  • 3b in the 3a illustrated hydraulic chamber in a 90 ° rotated sectional view according to the third embodiment of the present invention;
  • 4 a detailed representation of the 3 illustrated hydraulic chamber with an expanding plate according to the third embodiment of the present invention;
  • 5 a detailed view of a hydraulic chamber with an annular hydraulic ram
  • 6 a fitting sleeve for a hydraulic system of a bearing assembly according to a fifth embodiment of the present invention;
  • 7a-7c a hydraulic chamber with an expanding plate according to a fifth embodiment of the present invention;
  • 8a-8c Variants of bearing assemblies with at least two axial bearings according to a sixth, seventh and eighth embodiment of the present invention; and
  • 9 a flowchart of a method for operating a bearing assembly according to embodiments of the present invention.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are only schematic representations and only serve to explain the invention. Elements that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols throughout.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

1 zeigt eine Lageranordnung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Lageranordnung 100 kann in einem hier nicht dargestellten Doppelschneckenextruder eingesetzt werden. Die Lageranordnung 100 weist ein Axiallager 101 mit einer Mehrzahl von Wälzkörpern 102 auf, von denen hier nur ein Wälzkörper 102 dargestellt ist. Weiterhin umfasst das Axiallager 101 der Lageranordnung 100 einen ersten Lagerring 104, einen zweiten Lagerring 106, eine Lageraufnahme 108, eine erste Distanzhülse 110 und eine zweite Distanzhülse 112. Die Lageraufnahme 108 kann beispielsweise als ein Gehäuse, eine Nabe, o.ä. ausgebildet sein. Die Art der Lageraufnahme ist für die hier vorgestellte Idee nicht relevant. An der ersten Distanzhülse 110 ist eine erste Aufnahme 114 für den ersten Lagerring 104 und an der zweiten Distanzhülse 110 ist eine zweite Aufnahme 116 für den zweiten Lagerring 106 ausgeformt. 1 shows a bearing assembly 100 according to a first embodiment of the present invention. The bearing assembly 100 can be used in a twin-screw extruder, not shown here. The bearing assembly 100 has an axial bearing 101 with a plurality of rolling elements 102, of which only one rolling element 102 is shown here. Furthermore, the axial bearing 101 of the bearing arrangement 100 comprises a first bearing ring 104, a second bearing ring 106, a bearing mount 108, a first spacer sleeve 110 and a second spacer sleeve 112. The bearing mount 108 can be designed, for example, as a housing, a hub, or the like . The type of bearing support is not relevant for the idea presented here. A first receptacle 114 for the first bearing ring 104 is formed on the first spacer sleeve 110 and a second receptacle 116 for the second bearing ring 106 is formed on the second spacer sleeve 110 .

Der erste Lagerring 104 ist um eine Drehachse 118 einer Welle 120 drehbar angeordnet. Der erste Lagerring 104 weist eine erste Laufbahn 122 für die Mehrzahl von Wälzkörpern 102 auf. Der zweite Lagerring 106 weist eine zweite Laufbahn 124 für die Mehrzahl von Wälzkörpern 102 auf. Diese zweite Laufbahn 124 ist parallel zur ersten Laufbahn 122 an dem ersten Lagerring 104 angeordnet. Die Wälzkörper 102 sind zwischen dem ersten Lagerring 104 und dem zweiten Lagerring 106 angeordnet. Der zweite Lagerring 106 befindet sich in der Distanzhülse 112. Über diese Distanzhülse 112 werden axiale Druckkräfte F dann in die Lageraufnahme 108 geleitet. Die axiale Kraft F beziehungsweise axiale Druckkraft F symbolisiert die auf die Welle 120 wirkenden axialen Kräfte, welche über das Axiallager 101 an die Lageraufnahme 108 geleitet werden.The first bearing ring 104 is arranged such that it can rotate about an axis of rotation 118 of a shaft 120 . The first bearing ring 104 has a first raceway 122 for the plurality of rolling elements 102 . The second bearing ring 106 has a second raceway 124 for the plurality of rolling elements 102 . This second track 124 is parallel to the first Raceway 122 is arranged on the first bearing ring 104 . The rolling elements 102 are arranged between the first bearing ring 104 and the second bearing ring 106 . The second bearing ring 106 is located in the spacer sleeve 112. Axial compressive forces F are then conducted into the bearing mount 108 via this spacer sleeve 112. The axial force F or axial compressive force F symbolizes the axial forces acting on the shaft 120 , which are conducted to the bearing mount 108 via the axial bearing 101 .

Die erste Distanzhülse 110 ist auf der Welle 120 angeordnet (und mit dieser optional verdrehsicher verbunden, da der Rollwiderstand der Wälzkörper deutlich kleiner ist, als der Gleitwiderstand zwischen Hülse und bspw. Wellenschulter). Die zweite Distanzhülse 112 (beziehungsweise die Distanzhülse mit dem verbundenen Kanalsystem des Hydrauliksystems) liegt an der Lageraufnahme 108 an und ist mit dieser verdrehsicher verbunden. In oder an der ersten Distanzhülse 110 ist eine erste Aufnahme 114 ausgebildet, in oder an der der erste Lagerring 104 angeordnet ist. In oder an der zweiten Distanzhülse 112 ist die zweite Aufnahme ausgeformt, in oder an der der zweite Lagerring 106 angeordnet ist. Zwischen der ersten Distanzhülse 110 und dem ersten Lagerring 104 kann ein hier nicht dargestelltes hydraulisches Kissen mit einer Hydraulikkammer ausgeformt sein, wobei die Hydraulikkammer hydraulisch mit einem Hydrauliksystem verbunden ist. Hier dargestellt ist ein hydraulisches Kissen 126, welches zwischen der zweiten Distanzhülse 112 und dem zweiten Lagerring 106 ausgeformt ist. Das hydraulische Kissen 126 ist, hier nicht dargestellt, mit dem genannten Hydrauliksystem verbunden.The first spacer sleeve 110 is arranged on the shaft 120 (and optionally connected to it in a twist-proof manner, since the rolling resistance of the rolling elements is significantly lower than the sliding resistance between the sleeve and, for example, the shaft shoulder). The second spacer sleeve 112 (or the spacer sleeve with the connected channel system of the hydraulic system) rests on the bearing mount 108 and is connected to it in a torsion-proof manner. A first receptacle 114 is formed in or on the first spacer sleeve 110, in or on which the first bearing ring 104 is arranged. The second receptacle, in or on which the second bearing ring 106 is arranged, is formed in or on the second spacer sleeve 112 . A hydraulic cushion (not shown here) with a hydraulic chamber can be formed between the first spacer sleeve 110 and the first bearing ring 104, the hydraulic chamber being hydraulically connected to a hydraulic system. A hydraulic cushion 126 is shown here, which is formed between the second spacer sleeve 112 and the second bearing ring 106 . The hydraulic cushion 126, not shown here, is connected to the hydraulic system mentioned.

Hier detailliert beschrieben ist ein Axiallager 101, es sind in 1 jedoch weitere Distanzhülsen 112, 114 angedeutet, die zu weiteren Axiallagern gehören. Diese können identisch aufgebaut sein. So können die axialen Kräfte F auf eine Mehrzahl von Axiallagern 101 aufgeteilt werden. Dabei hilft das gemeinsame Hydrauliksystem dabei, dass alle Axiallager 101 gleichbelastet werden, es stellt sich darüber ein Kräftegleichgewicht ein.A thrust bearing 101 is described in detail here, there are in 1 however, additional spacer sleeves 112, 114 are indicated, which belong to additional thrust bearings. These can be constructed identically. In this way, the axial forces F can be divided among a plurality of axial bearings 101 . The common hydraulic system helps to ensure that all axial bearings 101 are loaded equally, which results in an equilibrium of forces.

2a zeigt die in 1 bereits gezeigte zweite Distanzhülse 112 mit dem hydraulischen Kissen 126, welches über eine Rohrleitung 228 mit dem hydraulischen System 230 verbunden ist. Die Rohrleitung 228 ist als eine Bohrung in der Distanzhülse ausgebildet. Auch das die hydraulischen Kissen einer Mehrzahl von Distanzhülsen verbindende hydraulische System 230 ist als Bohrung(en) in den Distanzhülsen 126 ausgeformt. Dabei sind die Bohrungen der einzelnen Distanzhülsen 112 zueinander ausgerichtet, um so ein durchgehendes System zu schaffen. 2a shows the in 1 already shown second spacer sleeve 112 with the hydraulic cushion 126, which is connected via a pipeline 228 to the hydraulic system 230. The tubing 228 is formed as a bore in the spacer sleeve. The hydraulic system 230 connecting the hydraulic cushions of a plurality of spacer sleeves is also formed as bore(s) in the spacer sleeves 126 . The bores of the individual spacer sleeves 112 are aligned with one another in order to create a continuous system.

Zum Ausbilden des hydraulischen Kissens 126 ist in der (zweiten) Distanzhülse 112 eine umlaufende Nut 232 ausgeformt, welche fluiddicht mit einem Expandierblech 234 abgedeckt ist. Das Expandierblech 234 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein dünnes Metallblech, welches einfach durch Druckbeaufschlagung mittels des Hydrauliksystems 230 verformbar ist. Das Expandierblech 234 deckt die umlaufende Nut 232 vollständig ab und ist fluiddicht, beispielsweise stoffschlüssig mit der zweiten Distanzhülse 112 an einer Auflage neben der umlaufenden Nut 232 verbunden, wodurch eine fluiddichte Verbindung zwischen Distanzhülse 112 und Expandierblech 234 hergestellt wird und eine umlaufende Hydraulikkammer 236 des hydraulischen Kissens 126 ausgeformt wird.To form the hydraulic cushion 126, a circumferential groove 232 is formed in the (second) spacer sleeve 112, which is covered with an expansion plate 234 in a fluid-tight manner. In the exemplary embodiment shown, the expanding sheet metal 234 is a thin metal sheet which can be deformed simply by applying pressure using the hydraulic system 230 . The expansion plate 234 completely covers the circumferential groove 232 and is fluid-tight, for example materially connected to the second spacer sleeve 112 on a support next to the circumferential groove 232, creating a fluid-tight connection between spacer sleeve 112 and expansion plate 234 and a circumferential hydraulic chamber 236 of the hydraulic Cushion 126 is formed.

Wenn der (Innen-)Druck in der Hydraulikkammer 236 über das hydraulische System 230 erhöht wird, wirkt letztlich eine Kraft auf das Expandierblech 234, welches aus Sicht der Hydraulikkammer 236 nach Außen gedrückt wird und sich entsprechend verformt. Man hat hier den Eindruck, als ob ein Kissen entsteht. Das Expandierblech 234 wird gegen den dort angeordneten Lagerring 106 gedrückt und übt auf diesen eine Vorspannung aus, sofern eine Gegenkraft existiert. Dadurch können etwaige Fertigungstoleranzen ausgeglichen und eine definierte Vorspannung eingestellt werden.When the (internal) pressure in the hydraulic chamber 236 is increased via the hydraulic system 230, a force ultimately acts on the expansion plate 234, which is pressed outwards from the perspective of the hydraulic chamber 236 and is deformed accordingly. One has the impression that a pillow is being created. The expansion plate 234 is pressed against the bearing ring 106 arranged there and exerts a prestress on it if a counterforce exists. As a result, any manufacturing tolerances can be compensated and a defined preload can be set.

2b zeigt die Hydraulikkammer 236 in einer Seitenansicht entlang der Schnittlinie AA nach 2a. Hierbei ist die umlaufende Nut 230 sowie die Auflage für das Expandierblech 234 zu erkennen. 2 B shows the hydraulic chamber 236 in a side view along section line AA 2a . Here, the circumferential groove 230 and the support for the expansion plate 234 can be seen.

2a und 2b zeigen eine Distanzhülse 112 mit Hydraulikbohrungen. Das Expandierblech 234 wird mit der Distanzhülse 112 gefügt. Vorteilhafterweise wird das Expandierbelch 234 stoffschlüssig gefügt, um das hydraulische System 230 an dieser Stelle auch zu verschließen respektive abzudichten. Vorteilhafterweise - insbesondere aus Fertigungs- beziehungsweise Kostensicht - erfolgt die Verbindung zwischen Hydraulikkammer 236 und dem Kanalsystem des hydraulischen Systems mit einer Schrägbohrung. Vorteilhafterweise erfolgt eine Befüllung des gesamten Hydrauliksystems nach der Montage und nach der Evakuierung des Hydrauliksystems. 2a and 2 B show a spacer sleeve 112 with hydraulic bores. The expansion plate 234 is joined to the spacer sleeve 112. Advantageously, the expansion sheet 234 is joined in a materially bonded manner in order to also close or seal off the hydraulic system 230 at this point. Advantageously—particularly from a production and cost perspective—the connection between the hydraulic chamber 236 and the channel system of the hydraulic system is made with an inclined bore. The entire hydraulic system is advantageously filled after assembly and after the hydraulic system has been evacuated.

Die Idee der hier beschriebenen Lageranordnung 100 beruht darauf, dass im Wesentlichen konventionelle Axiallager verwendet werden können, welche aber nicht hochpräzise sein müssen. Jedes Axiallager 101 liegt auf einem hydraulischen Kissen 126. Die einzelnen Hydraulikkammern 236 sind mit einander verbunden. Dabei erfolgt ein Druckausgleich zwischen den einzelnen Hydraulikkammern 236. Der Druckausgleich erfolgt durch ein weitgehend inkompressibles fluides Medium nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Vorteilhafterweise wird dazu ein Hydrauliköl eingesetzt. Es wären aber auch beispielsweise Stäube denkbar. Optional kann das System mit Druck vorgespannt werden, sodass vorteilshafterweise die schwimmende Lagerung zusätzlich unterstützt wird.The idea of the bearing arrangement 100 described here is based on the fact that essentially conventional axial bearings can be used which, however, do not have to be highly precise. Each axial bearing 101 rests on a hydraulic cushion 126. The individual hydraulic chambers 236 are connected to one another. A pressure equalization takes place between the individual hydraulic chambers 236. The pressure equalization takes place through a largely incompressible fluid medium after the Principle of communicating tubes. A hydraulic oil is advantageously used for this purpose. However, dust, for example, would also be conceivable. Optionally, the system can be prestressed with pressure, so that the floating bearing is advantageously additionally supported.

Das Hydrauliksystem erzwingt bei Belastung eine identische Kraftverteilung, da jede Mehrbelastung eines Lagers über das Hydrauliksystem direkt auf die anderen Lager verteilt beziehungsweise ausgeglichen wird.Under load, the hydraulic system forces an identical force distribution, since any additional load on one bearing is distributed or compensated directly to the other bearings via the hydraulic system.

In besonderen Ausführungsbeispielen ist die Anzahl der gestapelten Axiallager 101 quasi beliebig hoch, so dass entsprechend skalierbar hohe Kräfte bei geringem radialem Bauraum aufgenommen werden können. Dabei ist der Einsatz Lage-unabhängig und die Belastung der einzelnen Axiallager 101 kann beidseitig erfolgen.In particular exemplary embodiments, the number of stacked axial bearings 101 is virtually unlimited, so that correspondingly scalable high forces can be absorbed with little radial installation space. The use is position-independent and the individual axial bearings 101 can be loaded on both sides.

Optional ist die Belastung der gesamten Lageranordnung 100, auch als Lagerverbund bezeichnet, durch die Messung des hydraulischen Druckes direkt möglich. Vorteilhafterweise können diese Informationen zur Beurteilung der tatsächlichen Krafteinwirkung auf das Lager genutzt werden, um beispielsweise die Lageranordnung 100 im laufenden Betrieb zu überwachen und/oder Überlastungen und/oder Schäden der Lageranordnung 100 frühzeitig zu erkennen und entsprechend gegenwirken zu können.Optionally, the loading of the entire bearing assembly 100, also referred to as a bearing assembly, is directly possible by measuring the hydraulic pressure. Advantageously, this information can be used to assess the actual force acting on the bearing, for example to monitor the bearing arrangement 100 during operation and/or to detect overloading and/or damage to the bearing arrangement 100 at an early stage and to be able to take appropriate countermeasures.

Eine derartige Messung kann bereits an einem einzelnen Axiallager vorteilhaft umgesetzt werden, um das Lager zu überwachen und vorausschauende Wartung und dergleichen durchführen zu können. Dies ist also nicht nur für Tandemlager von Vorteil, sondern kann sinnvoll bereits bei einem einzelnen Axiallager 101 umgesetzt werden. Ausreichend hierfür ist ein Axiallager 101 mit einem hydraulischen Kissen 126 und einem daran angeschlossenen Drucksensor.Such a measurement can already be advantageously implemented on a single axial bearing in order to be able to monitor the bearing and carry out predictive maintenance and the like. This is therefore not only advantageous for tandem bearings, but can also be implemented sensibly with a single axial bearing 101 . An axial bearing 101 with a hydraulic cushion 126 and a pressure sensor connected to it is sufficient for this.

Wie bereits dargestellt bietet sich die hier vorgestellte Lageranordnung 101 für jede Anwendung (System) an, bei der (hohe) Axialkräfte - bei geringem radialem - Bauraum aufgenommen werden müssen. Hierzu zählen insbesondere Doppelschneckenextruder, aber auch verschiedene Einschneckenextruder, Spritzguss- und Werkzeugmaschinen, aber auch beispielsweise Anwendungen im Schiffbau, Turbinenbau oder Bergbau.As already shown, the bearing arrangement 101 presented here is suitable for every application (system) in which (high) axial forces—with little radial space—must be absorbed. These include, in particular, twin-screw extruders, but also various single-screw extruders, injection molding machines and machine tools, but also, for example, applications in shipbuilding, turbine construction or mining.

Das Prinzip des hydraulischen Kissens 126 kann sowohl in der an der Welle 120 angeordneten ersten Distanzhülse 110 als auch in der an der Lageraufnahme 108 (oder Nabe oder Gehäuse) angeordneten zweiten Distanzhülse 112 realisiert werden. Technisch scheint nach ersten Versuchen eine Umsetzung in der zweiten Distanzhülse 112 sinnvoller, ist aber auch von der Umsetzbarkeit des hydraulischen Systems 230 abhängig. In besonderen Fällen kann auch auf beiden Seiten ein hydraulisches System 230 mit hydraulischem Kissen 126 vorgesehen sein. The principle of the hydraulic cushion 126 can be implemented both in the first spacer sleeve 110 arranged on the shaft 120 and in the second spacer sleeve 112 arranged on the bearing mount 108 (or hub or housing). From a technical point of view, implementation in the second spacer sleeve 112 appears to make more sense after the first attempts, but it also depends on the implementability of the hydraulic system 230 . In special cases, a hydraulic system 230 with a hydraulic cushion 126 can also be provided on both sides.

3a und 3b zeigen in einem weiteren Ausführungsbeispiel einen Ausschnitt einer Lageranordnung 100, wobei 3b eine Seitenansicht an der Schnittlinie BB zeigt. Anstelle einer Bohrung (wie im zuvor gezeigten Ausführungsbeispiel) als Kanal, liegt der Kanal (Rohrleitung 228) als Längs-Nut vor. Der Kanal wird mit einem Blech mittels einer Schweißnaht abgedichtet. Alternative Abdichtungen des Kanals sind dabei auch realisierbar. 3a and 3b show a detail of a bearing assembly 100 in a further embodiment, wherein 3b shows a side view on section line BB. Instead of a bore (as in the exemplary embodiment shown above) as a channel, the channel (pipeline 228) is in the form of a longitudinal groove. The channel is sealed with a metal sheet using a weld seam. Alternative seals for the channel can also be implemented.

Der gegenüberliegende Kanal beziehungsweise allgemein weitere Kanäle sind optional, können aber insbesondere das Befüllen mit einem Fluid vereinfachen.The opposite channel or, in general, further channels are optional, but can in particular simplify filling with a fluid.

4 zeigt eine weitere Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels. Die Hydraulikkammer 236 ist mit einem Expandierblech 234 abgedeckt, auf welchem der zweite Lagerring 106, auch als Lagerauflagering bezeichnet, aufliegt. Die zweite Distanzhülse 112 erfüllt hier allgemein die Funktion eines Stützringes. Die Verbindung der einzelnen hydraulischen Kissen 126 erfolgt über äußere Anschlüsse (Rohre, Schläuche, o.ä.). 4 shows a further representation of the third embodiment. The hydraulic chamber 236 is covered with an expansion plate 234 on which the second bearing ring 106, also referred to as the bearing support ring, rests. The second spacer sleeve 112 generally fulfills the function of a support ring here. The individual hydraulic cushions 126 are connected via external connections (pipes, hoses, or the like).

5 zeigt eine Detaildarstellung einer Hydraulikkammer 236 mit einem ringförmigen Hydraulikstempel 540 in einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform. Im Unterschied zu den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Hydraulikkammer 236 nicht mit einem Expandierbelch abgedeckt, sondern mit einem Hydraulikstempel 540, welcher mit Dichtungen 542 an der Distanzhülse 112 beziehungsweise der darin ausgeformten Nut anliegt. So ist die Hydraulikkammer 236 abgedichtet und der Hydraulikstempel 540 ist aber zum Toleranzausgleich etc. in Richtung des Lagerrings (hier nicht dargestellt) bewegbar. Die Dichtung zwischen Hydraulikstempel 540 und Distanzhülse 112 werden mittels bekannter Prinzipien realisiert. 5 shows a detailed representation of a hydraulic chamber 236 with an annular hydraulic ram 540 in an embodiment not according to the invention. In contrast to the exemplary embodiments shown above, the hydraulic chamber 236 is not covered with an expanding sheet, but with a hydraulic ram 540 which rests with seals 542 on the spacer sleeve 112 or the groove formed therein. In this way, the hydraulic chamber 236 is sealed and the hydraulic plunger 540 can be moved in the direction of the bearing ring (not shown here) to compensate for tolerances etc. The seal between the hydraulic ram 540 and the spacer sleeve 112 is implemented using known principles.

6 zeigt eine Passhülse 650 für ein Hydrauliksystem 230 einer Lageranordnung 100 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die Rohrleitungen 228, die in den einzelnen Distanzhülsen 112 ausgebildet sind, müssen, wenn die einzelnen Komponenten als Einzelteile gefertigt werden, auch miteinander verbunden werden. Dabei muss eine fluiddichte Verbindung geschaffen werden, die dem Druck im hydraulischen System 230 standhält. Eine Variante einer derartigen fluiddichten Verbindung ist in 6 dargestellt, wobei eine Passhülse 650 als dichtendes Verbdingungselement in die zwei getrennt ausgebildeten Rohrleitungen 238 gefügt wird. Hierzu sind die Rohrleitungen 238 im Bereich der Passhülse 650 mit einer erweiternden Bohrung 652 im Durchmesser erweitert, wobei eine Presspassung zwischen Passhülse 650 und Bohrung 652 vorgesehen ist, um eine fluiddichte Verbindung herzustellen. Die Passhülse 650 könnte auch zur Verbesserung der Dichtung eingeklebt sein oder alternativ eine zusätzliche Dichtung vorgesehen sein. 6 shows a fitting sleeve 650 for a hydraulic system 230 of a bearing assembly 100 according to a fifth embodiment of the present invention. If the individual components are manufactured as individual parts, the pipes 228 which are formed in the individual spacer sleeves 112 must also be connected to one another. A fluid-tight connection that withstands the pressure in the hydraulic system 230 must be created. A variant of such a fluid-tight connection is in 6 shown, with a fitting sleeve 650 as a sealing compound tion element in the two separately formed pipes 238 is added. For this purpose, the diameter of the pipelines 238 is expanded in the region of the fitting sleeve 650 with an expanding bore 652, with a press fit being provided between the fitting sleeve 650 and the bore 652 in order to produce a fluid-tight connection. The fitting sleeve 650 could also be glued in to improve the seal, or alternatively an additional seal could be provided.

7a - 7c zeigt eine Hydraulikkammer mit einem Expandierblech 234 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Dabei sind unterschiedlich vorgeformte Expandierbleche 234 beispielhaft dargestellt. Während 7a ein ebenes Expandierblech 234 zeigt, ist die Hydraulikkammer 236 in 7b und 7c mit einem vorgeformten Expandierblech 234 abgedeckt So können fertigungstechnische Vorteile genutzt werden. Unter Innendruck sollte jedes Expandierblech 234 sich nach außen wölben 7a - 7c shows a hydraulic chamber with an expansion plate 234 according to a fifth embodiment of the present invention. Differently preformed expansion plates 234 are shown as an example. While 7a shows a flat expansion plate 234, the hydraulic chamber 236 is in 7b and 7c covered with a preformed expansion sheet metal 234. Manufacturing advantages can thus be used. Under internal pressure, each expander sheet 234 should bulge outward

Die hier beschriebene Lageranordnung 100 kann optional mit Radiallagern 860 kombiniert werden. Um die Idee aufrecht zu erhalten, dass eine Mehrzahl von Axiallagern 101 über die hydraulischen Kissen 126 eine gleichmäßige Kraftverteilung über die Mehrzahl von Lagern schaffen, ist es wichtig, dass auch beim Einsatz von zusätzlichen Radiallagern 860 das hydraulische System 230 der einzelnen Axiallager 101 miteinander verbunden ist. In 8b ist das Radiallager 860 derart angeordnet, dass das hydraulische System 230 zwischen den beiden Axiallagern 101 ohne weiter Änderung miteinander verbunden ist. In 8a ist an dem Radiallager 860 ein Bypass 862 vorgesehen.The bearing arrangement 100 described here can optionally be combined with radial bearings 860. In order to maintain the idea that a plurality of axial bearings 101 create an even distribution of force over the plurality of bearings via the hydraulic cushions 126, it is important that the hydraulic system 230 of the individual axial bearings 101 is connected to one another even when additional radial bearings 860 are used is. In 8b the radial bearing 860 is arranged in such a way that the hydraulic system 230 is connected to one another between the two axial bearings 101 without any further changes. In 8a a bypass 862 is provided on the radial bearing 860 .

Mit anderen Worten kann die Rohrleitung 228 beispielsweise durch eine Bohrung oder durch einen außen liegenden Kanal umgesetzt werden. Der äußere Kanal wäre dann anschließend noch luft- und druckdicht zu verschließen. Auch ein innen liegender Kanal ist denkbar, erscheint aber weniger vorteilhaft. Alternativ kann jede Distanzhülse auch Hydraulikanschlüsse haben und die Kopplung über Schläuche und Rohre erfolgen, oder wie beschrieben auch elektrisch über eine entsprechende Steuer- und Regelungseinrichtung. Die einzelnen Kanäle, beziehungsweise Rohrleitungen 228, müssen an den Stirnflächen verbunden beziehungsweise gefügt werden, dies kann Stoffschlüssig - beispielsweise Schweißen, Löten, Kleben,... - Formschlüssig - beispielsweise Passhülsen, Passgeometrie, ... - oder Kraftschlüssigbeispielsweise Überwurfmuttern, Verschraubungen - realisiert werden, wobei auch eine Kombination möglich ist.In other words, the pipeline 228 can be implemented, for example, through a bore or through an external channel. The outer channel would then have to be sealed airtight and pressure-tight. An internal channel is also conceivable, but seems less advantageous. Alternatively, each spacer sleeve can also have hydraulic connections and the coupling can take place via hoses and pipes, or, as described, also electrically via a corresponding control and regulation device. The individual ducts or pipelines 228 must be connected or joined at the end faces, this can be achieved with a material connection - for example welding, soldering, gluing,... - with a form fit - for example fitting sleeves, fitting geometry,... - or with a force fit, for example union nuts, screw connections be, whereby a combination is also possible.

Das Expandierblech 234 kann eben, konvex oder konkav (ungünstiger) ausgebildet sein. Eventuell ist auch kein Metallblech erforderlich. Es kommt hier auf die expandierende Fläche an. So ist auch ein Rohr in Ringform mit einer hydraulischen Verbindung, auf der das Axiallager liegt, denkbar.The expansion plate 234 can be flat, convex or concave (unfavorable). Sheet metal may also not be required. It depends on the expanding area. A tube in the form of a ring with a hydraulic connection on which the axial bearing lies is also conceivable.

8c zeigt eine mögliche Ausführungsform mit einer zweiseitig wirkenden Lageranordnung 100, durch ein zweites Axiallager 101, welches spiegelverkehrt zum ersten Axiallager 101 angeordnet ist und dadurch in die entgegengesetzte Richtung axial wirkende Kräfte aufnehmen kann. Je nach Ausführung können hier zwei getrennte oder ein gemeinsam wirkendes hydraulisches System 230 vorgesehen sein. Das hydraulische System 230 des ersten Axiallagers 101 und das hydraulische System 230 des zweiten Axiallagers 101 können über ein Verbindungselement 864 verbunden sein oder alternativ getrennt sein. Zwischen den Distanzhülsen 110 kann optional ein Distanzstück 866 vorgesehen sein. 8c shows a possible embodiment with a bearing arrangement 100 acting on both sides, by means of a second axial bearing 101, which is arranged mirror-inverted to the first axial bearing 101 and can thereby absorb forces acting axially in the opposite direction. Depending on the design, two separate or one jointly acting hydraulic system 230 can be provided here. The hydraulic system 230 of the first thrust bearing 101 and the hydraulic system 230 of the second thrust bearing 101 can be connected via a connecting element 864 or alternatively be separate. A spacer piece 866 can optionally be provided between the spacer sleeves 110 .

Die Kraftaufnahme kann also nicht nur in eine Richtung erfolgen, sondern auch zweiseitig. Das Hydrauliksystem für die Aufnahme der Kräfte der einen Seite kann mit dem Hydrauliksystem der anderen Seite verbunden sein. Die Verbindung ist jedoch nicht notwendig. Beide Varianten haben entsprechende Vor- und Nachteile.The force absorption can therefore not only take place in one direction, but also in two directions. The hydraulic system for absorbing the forces on one side can be connected to the hydraulic system on the other side. However, the connection is not necessary. Both variants have corresponding advantages and disadvantages.

Der in 8a gezeigte Bypass kann auch elektronisch über die Steuerung des hydraulischen Systems 230 realisiert sein, wenn beide Systeme über einen Drucksensor regelbar sind, kann in beiden (oder mehreren) System der gleiche Druck eingeregelt werden, ohne dass die Systeme hydraulisch miteinander verbunden sind. Insbesondere bei großen Systemen kann dies Vorteile bringen, da die einzelnen hydraulischen Systeme kleiner dimensioniert sind und sich somit eine Kompression der Hydraulikflüssigkeit geringer auswirken kann.the inside 8a The bypass shown can also be implemented electronically via the control of the hydraulic system 230, if both systems can be regulated via a pressure sensor, the same pressure can be regulated in both (or more) systems without the systems being hydraulically connected to one another. In large systems in particular, this can bring advantages, since the individual hydraulic systems are smaller in size and compression of the hydraulic fluid can therefore have less of an impact.

Die hier gezeigte und beschriebene Lageranordnung 100 weist einige Vorteile auf. So können die Kosten gegenüber konventionellen Tandemlagern sinken. Die Lebensdauer steigt tendenziell durch die gleichmäßige Belastung der einzelnen Axiallager. Dadurch verringert sich auch der Verschleiß.The bearing assembly 100 shown and described herein has several advantages. In this way, costs can be reduced compared to conventional tandem bearings. The service life tends to increase due to the even loading of the individual axial bearings. This also reduces wear.

Durch eine optionale Druckmessung kann die Lageranordnung 100 überwacht werden, wodurch die Standzeiten erhöht werden können und Stillstandszeiten verringert werden können.The bearing arrangement 100 can be monitored by an optional pressure measurement, as a result of which the service life can be increased and downtimes can be reduced.

Die geringeren Massen im Vergleich zu konventionellen größeren Axiallagern wirken sich positiv auf Montage und Demontage, Materialkosten sowie Lagerkosten aus.The lower masses compared to conventional, larger axial bearings have a positive effect on assembly and disassembly, material costs and storage costs.

9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Lageranordnung 100 gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren weist einem Schritt S1 des Lagerns einer Welle und einem Schritt S2 des Aufnehmens von auf die Welle wirkenden Axialkräften mittels der Lageranordnung auf. Bei der Welle kann es sich um eine Hohlwelle handeln. Das Verfahren ist insbesondere für axial-belastete Anwendungen geeignet. 9 FIG. 1 shows a flowchart of a method for operating a bearing arrangement 100 according to exemplary embodiments of the present invention Invention. The method has a step S1 of mounting a shaft and a step S2 of absorbing axial forces acting on the shaft by means of the bearing arrangement. The shaft can be a hollow shaft. The method is particularly suitable for axially loaded applications.

Optional werden im Schritt 52 des Aufnehmens axiale Kräfte eines Doppelschneckenextruders mittels der Lageranordnung aufgenommen werden.Optionally, in step 52 of absorbing, axial forces of a twin-screw extruder are absorbed by means of the bearing arrangement.

In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren einen Schritt S3 des Erfassens des Drucks des inkompressiblen fluiden Mediums und einen Schritt S4 des Bestimmens einer Belastung des Lagerverbundes unter Verwendung des erfassten Drucks auf. Die so bestimmte Belastung ist letztlich eine Information über den Betriebszustand und damit bei Einsatz in einem Doppelschneckenextruder beispielsweise der auf die Schnecke wirkende Druck, d.h. wirkende Kraft; bei einer Erfassung und Bestimmung über einen Zeitraum sind somit Lastverläufe über die Zeit ermittelbar.In one exemplary embodiment, the method has a step S3 of detecting the pressure of the incompressible fluid medium and a step S4 of determining a load on the bearing assembly using the detected pressure. The load determined in this way is ultimately information about the operating status and thus, when used in a twin-screw extruder, for example, the pressure acting on the screw, i.e. the force acting; in the case of a detection and determination over a period of time, load curves can thus be determined over time.

Optional kann im Schritt S3 des Erfassens die Belastung über die Zeit erfasst werden. Mittels der bestimmten Belastung kann ein Zustand der Lageranordnung wie eine Alterung und/oder ein Schaden und/oder eine Überlastung, insbesondere für eine vorausschauende Wartung, bestimmt werden.Optionally, the load can be recorded over time in step S3 of recording. A state of the bearing arrangement, such as aging and/or damage and/or overloading, in particular for predictive maintenance, can be determined by means of the load determined.

Optional wird im Schritt S4 des Bestimmens ein Absolutwert des erfassten Drucks und/oder Änderungen über die Zeit des erfassten Drucks und/oder ein Integral über den erfassten Druck über die Zeit ausgewertet, um den Zustand zu bestimmen.Optionally, in step S4 of determination, an absolute value of the detected pressure and/or changes over time in the detected pressure and/or an integral over the detected pressure over time are evaluated in order to determine the state.

BezugszeichenlisteReference List

100100
Lageranordnungbearing arrangement
101101
Axiallagerthrust bearing
102102
Wälzkörperrolling elements
104104
erster Lagerringfirst bearing ring
106106
zweiter Lagerringsecond bearing ring
108108
Lageraufnahmestock pick-up
110110
erste Distanzhülsefirst spacer
112112
zweite Distanzhülsesecond spacer sleeve
114114
erste Aufnahmefirst shot
116116
zweite Aufnahmesecond recording
118118
Drehachseaxis of rotation
120120
Wellewave
122122
erste Laufbahnfirst career
124124
zweite Laufbahnsecond career
126126
hydraulisches Kissenhydraulic cushion
228228
Rohrleitungpipeline
230230
Hydrauliksystem, hydraulisches SystemHydraulic system, hydraulic system
232232
umlaufende Nutcircumferential groove
234234
Expandierblechexpanding sheet
236236
Hydraulikkammerhydraulic chamber
540540
Hydraulikstempelhydraulic ram
542542
Dichtungpoetry
650650
Passhülsefitting sleeve
652652
Bohrungdrilling
860860
Radiallagerradial bearing
862862
Bypassbypass
864864
Verbindungselementfastener
866866
Distanzstückspacer
Ff
axiale Kraftaxial force

Claims (15)

Lageranordnung (100) für einen Doppelschneckenextruder, bestehend aus zumindest einem Axiallager (101) mit a. einer Mehrzahl von Wälzkörpern (102), b. einem ersten Lagerring (104), der um eine Drehachse einer Welle (120) drehbar angeordnet ist und der eine erste Laufbahn (122) für die Mehrzahl von Wälzkörpern (102) aufweist, c. einem entgegengesetzt zu dem ersten Lagerring (104) gerichteten zweiten Lagerring (106) zur Befestigung des Axiallagers (101) in einer Lageraufnahme (108) und zur Weiterleitung axialer Druckkräfte (F) an dieses, wobei der zweite Lagerring (106) eine zweite Laufbahn (124) für die Mehrzahl von Wälzkörpern (102) aufweist, wobei die Wälzkörper (102) zwischen dem ersten Lagerring (104) und dem zweiten Lagerring (106) angeordnet sind, d. einer ersten Distanzhülse (110) , die auf der Welle (120) anordenbar ist, und wobei der erste Lagerring (104) in oder an einer an der ersten Distanzhülse (110) ausgeformten ersten Aufnahme (114) angeordnet ist, und e. einer zweiten Distanzhülse (112) zur Anlage an der Lageraufnahme (108) , und wobei der zweite Lagerring (106) in oder an einer an der zweiten Distanzhülse (112) ausgeformten zweiten Aufnahme (116) angeordnet ist, f. wobei zwischen der ersten Distanzhülse (110) und dem ersten Lagerring (104) und/oder zwischen der zweiten Distanzhülse (112) und dem zweiten Lagerring (106) ein hydraulisches Kissen (126) mit einer Hydraulikkammer (236) ausgeformt ist, und wobei die Hydraulikkammer (236) hydraulisch mit einem Hydrauliksystem (230) verbunden ist, g. wobei für die Hydraulikkammer (236) des hydraulischen Kissens (126) in der ersten Distanzhülse (110) und/oder der zweiten Distanzhülse (112) eine umlaufende Nut (232) ausgeformt ist, h. welche mit einem Expandierblech (234) fluiddicht abgedeckt ist, welches an einer Auflage auf der zugeordneten Distanzhülse (110, 112) fluiddicht mit dieser gefügt und/oder stoffschlüssig mit dieser verbunden ist.Bearing arrangement (100) for a twin-screw extruder, consisting of at least one axial bearing (101) with a. a plurality of rolling elements (102), b. a first bearing ring (104) which is arranged to be rotatable about an axis of rotation of a shaft (120) and which has a first raceway (122) for the plurality of rolling elements (102), c. a second bearing ring (106) directed opposite to the first bearing ring (104) for fastening the axial bearing (101) in a bearing mount (108) and for transmitting axial compressive forces (F) to it, the second bearing ring (106) having a second raceway ( 124) for the plurality of rolling elements (102), the rolling elements (102) being arranged between the first bearing ring (104) and the second bearing ring (106), d. a first spacer sleeve (110) which can be arranged on the shaft (120), and wherein the first bearing ring (104) is arranged in or on a first receptacle (114) formed on the first spacer sleeve (110), and e. a second spacer sleeve (112) to rest on the bearing mount (108), and wherein the second bearing ring (106) is arranged in or on a second mount (116) formed on the second spacer sleeve (112), f. wherein between the first spacer sleeve (110) and the first bearing ring (104) and/or between the second spacer sleeve (112) and the second bearing ring (106), a hydraulic cushion (126) with a hydraulic chamber (236) is formed, and the hydraulic chamber (236) is hydraulic with a hydraulic system (230) is connected, g. a circumferential groove (232) being formed in the first spacer sleeve (110) and/or the second spacer sleeve (112) for the hydraulic chamber (236) of the hydraulic cushion (126), h. which is covered in a fluid-tight manner with an expansion plate (234), which is joined to a support on the associated spacer sleeve (110, 112) in a fluid-tight manner and/or is firmly bonded to the latter. Lageranordnung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Axiallager (101) nach Art eines Axialzylinderrollenlagers ausgebildet ist.Bearing arrangement (100) according to the preceding claim, wherein the axial bearing (101) is designed in the manner of an axial cylindrical roller bearing. Lageranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem inkompressiblen fluiden Medium in der Hydraulikkammer (236) und/oder dem mit der Hydraulikkammer (236) hydraulisch verbundenen Hydrauliksystem (230).Bearing arrangement (100) according to one of the preceding claims, with an incompressible fluid medium in the hydraulic chamber (236) and/or the hydraulic system (230) hydraulically connected to the hydraulic chamber (236). Lageranordnung (100) nach Anspruch 3, wobei das inkompressible fluide Medium ein Hydrauliköl und/oder Wasser und/oder Stäube sind.Bearing arrangement (100) after claim 3 , wherein the incompressible fluid medium is a hydraulic oil and/or water and/or dust. Lageranordnung (100) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das inkompressible fluide Medium in einem unbelasteten Betriebszustand mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagt ist.Bearing arrangement (100) according to one of claims 3 or 4 , wherein the incompressible fluid medium is subjected to a predetermined pressure in an unloaded operating state. Lageranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydraulikkammer (236) mit dem Hydrauliksystem (230) über axiale und/oder radiale und/oder schräg verlaufende Bohrungen in den Distanzhülsen (110, 112) verbunden ist.Bearing arrangement (100) according to one of the preceding claims, wherein the hydraulic chamber (236) is connected to the hydraulic system (230) via axial and/or radial and/or oblique bores in the spacer sleeves (110, 112). Lageranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einem zweiten Axiallager (101), welches axial über die Distanzhülsen (110, 112) neben dem ersten Axiallager (101) angeordnet ist, wobei das zweite Axiallager (101) umfasst: a. eine Mehrzahl von Wälzkörpern (102), b. einem ersten Lagerring (104), der um die Drehachse der Welle (120) drehbar angeordnet ist und der eine erste Laufbahn (122) für die Mehrzahl von Wälzkörpern (102) des zweiten Axiallagers (101) aufweist, c. einem entgegengesetzt zu dem ersten Lagerring (104) des zweiten Axiallagers (101) gerichteten zweiten Lagerring (106) zur Befestigung des zweiten Axiallagers (101) in der Lageraufnahme (108) und zur Weiterleitung der axialen Druckkräfte (F) an dieses, wobei der zweite Lagerring (106) des zweiten Axiallagers (101) eine zweite Laufbahn (124) für die Mehrzahl von Wälzkörpern (102) des zweiten Axiallagers (101) aufweist, wobei die Mehrzahl von Wälzkörpern (102) des zweiten Axiallagers (101) zwischen dem ersten Lagerring (104) des zweiten Axiallagers (101) und dem zweiten Lagerring (106) des zweiten Axiallagers (101) angeordnet sind, d. einer ersten Distanzhülse (110), die auf der Welle (120) anordenbar ist, und wobei der erste Lagerring (104) des zweiten Axiallagers (101) in oder an einer an der ersten Distanzhülse (110) des zweiten Axiallagers (101) ausgeformten ersten Aufnahme (114) des zweiten Axiallagers (101) angeordnet ist, und e. einer zweiten Distanzhülse (112) zur Anlage an der Lageraufnahme (108), und wobei der zweite Lagerring (106) des zweiten Axiallagers (101) in oder an einer an der zweiten Distanzhülse (112) des zweiten Axiallagers (101) ausgeformten zweiten Aufnahme (116) angeordnet ist, f. wobei zwischen der ersten Distanzhülse (110) des zweiten Axiallagers (101) und dem ersten Lagerring (104) des zweiten Axiallagers (101) und/oder zwischen der zweiten Distanzhülse (112) des zweiten Axiallagers (101) und dem zweiten Lagerring (106) des zweiten Axiallagers (101) ein zweites hydraulisches Kissen (126) mit einer zweiten Hydraulikkammer (236) ausgeformt ist, und wobei die zweite Hydraulikkammer (236) hydraulisch mit dem Hydrauliksystem (230) und/oder der Hydraulikkammer (230) des ersten Axiallagers (101) verbunden ist.Bearing arrangement (100) according to one of the preceding claims, with at least one second thrust bearing (101) which is arranged axially via the spacer sleeves (110, 112) next to the first thrust bearing (101), the second thrust bearing (101) comprising: a. a plurality of rolling elements (102), b. a first bearing ring (104) which is arranged to be rotatable about the axis of rotation of the shaft (120) and which has a first raceway (122) for the plurality of rolling bodies (102) of the second axial bearing (101), c. a second bearing ring (106) directed opposite to the first bearing ring (104) of the second axial bearing (101) for fastening the second axial bearing (101) in the bearing mount (108) and for transmitting the axial compressive forces (F) to it, the second Bearing ring (106) of the second thrust bearing (101) has a second raceway (124) for the plurality of rolling elements (102) of the second thrust bearing (101), the plurality of rolling elements (102) of the second thrust bearing (101) between the first bearing ring (104) of the second axial bearing (101) and the second bearing ring (106) of the second axial bearing (101) are arranged, i.e. a first spacer sleeve (110) which can be arranged on the shaft (120), and wherein the first bearing ring (104) of the second axial bearing (101) is formed in or on a first spacer sleeve (110) of the second axial bearing (101). Recording (114) of the second axial bearing (101) is arranged, and e. a second spacer sleeve (112) for contact with the bearing mount (108), and wherein the second bearing ring (106) of the second axial bearing (101) is formed in or on a second mount (112) of the second axial bearing (101) 116) is arranged, f. between the first spacer sleeve (110) of the second axial bearing (101) and the first bearing ring (104) of the second axial bearing (101) and/or between the second spacer sleeve (112) of the second axial bearing (101) and the second bearing ring ( 106) of the second axial bearing (101), a second hydraulic cushion (126) is formed with a second hydraulic chamber (236), and the second hydraulic chamber (236) is hydraulically connected to the hydraulic system (230) and/or the hydraulic chamber (230) of the first Axial bearing (101) is connected. Lageranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Vielzahl von weiteren Axiallagern (101), welche in Serie jeweils axial über die Distanzhülsen (110, 112) neben dem ersten Axiallager (101) oder dem vorangegangenen Axiallager (101) angeordnet sind.Bearing arrangement (100) according to one of the preceding claims, with a plurality of further axial bearings (101) which are arranged in series in each case axially via the spacer sleeves (110, 112) next to the first axial bearing (101) or the preceding axial bearing (101). Lageranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Messeinrichtung zum Bestimmen des Drucks des inkompressiblen fluiden Mediums.Bearing arrangement (100) according to one of the preceding claims, with a measuring device for determining the pressure of the incompressible fluid medium. Verfahren zum Betreiben einer Lageranordnung (100), mit einem Schritt (S1) des Lagerns einer Welle (120) und einem Schritt (S2) des Aufnehmens von auf die Welle (120) wirkenden axialen Kräften (F) mittels der Lageranordnung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.Method for operating a bearing arrangement (100), with a step (S1) of mounting a shaft (120) and a step (S2) of absorbing axial forces (F) acting on the shaft (120) by means of the bearing arrangement (100). any of the preceding claims. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem im Schritt (S2) des Aufnehmens axialer Kräfte eines Doppelschneckenextruders mittels der Lageranordnung aufgenommen werden.Method according to the preceding claim, in which, in step (S2), axial forces of a twin-screw extruder are absorbed by means of the bearing arrangement. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11 mit einem Schritt (S3) des Erfassens des Drucks des inkompressiblen fluiden Mediums und mit einem Schritt (S4) des Bestimmens einer Belastung der Lageranordnung unter Verwendung des erfassten Drucks.Procedure according to one of Claims 10 until 11 with a step (S3) of detecting the pressure of the incompressible fluid medium and with a step (S4) of determining a load on the bearing arrangement using the detected pressure. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei im Schritt (S3) des Erfassens die Belastung über die Zeit erfasst wird.Method according to the preceding claim, wherein in step (S3) of recording the load is recorded over time. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei mittels der bestimmten Belastung ein Zustand der Lageranordnung (100) wie eine Alterung und/oder ein Schaden und/oder eine Überlastung, insbesondere für eine vorausschauende Wartung, bestimmt wird.Procedure according to one of Claims 12 until 13 , A state of the bearing arrangement (100) such as aging and/or damage and/or overloading, in particular for predictive maintenance, being determined by means of the load determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei im Schritt (S4) des Bestimmens ein Absolutwert des erfassten Drucks und/oder Änderungen über die Zeit des erfassten Drucks und/oder ein Integral über den erfassten Druck über die Zeit ausgewertet wird, um den Zustand zu bestimmen.Procedure according to one of Claims 12 until 14 , wherein in the step (S4) of determining an absolute value of the detected pressure and/or changes over time in the detected pressure and/or an integral over the detected pressure over time is evaluated in order to determine the state.
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