DE202017002146U1 - Seal for a slewing bearing and a wind turbine whose main bearing is equipped with such a seal - Google Patents
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Abstract
Drehlagerung (1) in Form eines Großwälzlagers mit wenigstens zwei, ringförmigen Anschlusselementen (2, 3) zum Anschluß an je einem feststehenden oder rotierenden Maschinen- oder Anlagenteil, wobei der Kontakt zu dem betreffenden, feststehenden oder rotierenden Maschinen- oder Anlagenteil nicht über eine gewölbte Mantelfläche des betreffenden Anschlusselements (2, 3) erfolgt, sondern über eine ebene Stirnfläche (6, 7, 8, 9) desselben in Verbindung mit Schrauben oder Gewindebolzen, welche in kranzförmig verteilte Bohrungen in dem betreffenden Anschlusselement (2, 3) hinein- oder durch jene hindurchgreifen, um die Anschlussstirnfläche (6, 7, 8, 9) fest und reibschlüssig gegen eine Anschlusskonstruktion zu pressen, wobei die Anschlusselemente (2, 3), relativ zueinander verdrehbar sind um eine gemeinsame Lagerdrehachse (4), welche die Grundebene (5) jedes ringförmigen Anschlusselements (2, 3) lotrecht durchsetzt, und mit einem Lagerspalt (14) zwischen den beiden Anschlusselementen (2, 3), der an wenigstens einer ringförmigen Mündung (23) mit einem Dichtungsmittel ringförmig abgedichtet ist, wobei das Dichtungsmittel wenigstens ein an der Mündung (23) des Lagerspaltes (14) entlang laufendes Dichtungsprofil (24) aus einem weichen Werkstoff aufweist mit wenigstens einer in Längsrichtung des Dichtungsprofils (24) verlaufenden, von zwei einander gegenüber liegenden Nutflanken (37, 38) und einem Nutgrund (39) begrenzten nutförmigen Einkerbung (36), deren Tiefenerstreckung etwa parallel zu der Lagerdrehachse (4) orientiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Nutflanken (37, 38) die Innenseiten zweier Schenkel (26, 33) des Profilquerschnitts des Dichtungsprofils (24) bilden, welche im Bereich des Nutgrundes (39) miteinander verbunden sind, und von denen ein Schenkel (26) der Verankerung des Dichtungsprofils (24) an einem ringförmigen Anschlusselement (2, 3) dient, während der andere Schenkel (33) an seiner Außenseite (41) eine Dichtlippe (25) zur Anlage an dem anderen Anschlusselement (2, 3) aufweist, wobei in die nutförmige Einkerbung (36) ein Federelement (44) eingesetzt ist, welches sich zumindest bereichsweise an die einander gegenüber liegenden Nutflanken (37, 38) von innen anlegt und bestrebt ist, diese durch eine ihm innewohnende Federkraft auseinander zu drücken und dadurch die beiden Schenkel (26, 33) des Dichtungsprofils (24) in dem Lagerspalt (14) zwischen den beiden Anschlusselementen (2, 3) auseinander zu spreizen, so dass die Dichtlippe (25) an der Außenseite (41) des einen Schenkels (33) einen erhöhten Anpressdruck gegen ihre Anlauffläche erfährt.Rotary bearing (1) in the form of a slewing bearing with at least two annular connection elements (2, 3) for connection to a respective fixed or rotating machine or equipment part, wherein the contact with the respective fixed or rotating machine or equipment part does not have a curved Mantle surface of the relevant connection element (2, 3) takes place, but via a flat end face (6, 7, 8, 9) thereof in conjunction with screws or threaded bolts, which in annularly distributed holes in the relevant connection element (2, 3) in or reach through them in order to firmly and frictionally press the connection end face (6, 7, 8, 9) against a connection construction, wherein the connection elements (2, 3) are rotatable relative to each other about a common bearing axis of rotation (4) which covers the ground plane (4). 5) of each annular connecting element (2, 3) passes through vertically, and with a bearing gap (14) between the two Anschlußelemen (2, 3) which is annularly sealed at least one annular mouth (23) with a sealing means, wherein the sealing means comprises at least one at the mouth (23) of the bearing gap (14) along running sealing profile (24) made of a soft material with at least one in the longitudinal direction of the sealing profile (24) extending, of two mutually opposite groove flanks (37, 38) and a groove bottom (39) limited groove-shaped notch (36) whose depth is oriented approximately parallel to the bearing axis of rotation (4), characterized characterized in that the two groove flanks (37, 38) form the inner sides of two limbs (26, 33) of the profile cross section of the sealing profile (24), which are interconnected in the region of the groove base (39), and of which one limb (26) of the Anchoring of the sealing profile (24) on an annular connecting element (2, 3), while the other leg (33) on its outer side (41) has a sealing lip (25) for Attachment to the other connection element (2, 3), wherein in the groove-shaped notch (36), a spring element (44) is inserted, which at least partially applied to the mutually opposite groove flanks (37, 38) from the inside and endeavors to spread them apart by an inherent spring force and thereby spread apart the two legs (26, 33) of the sealing profile (24) in the bearing gap (14) between the two connection elements (2, 3), so that the sealing lip (25) on the outer side (41) of the one leg (33) experiences an increased contact pressure against its contact surface.
Description
Die Erfindung richtet sich auf eine Drehlagerung in Form eines Großwälzlagers mit wenigstens zwei, ringförmigen Anschlusselementen zum Anschluß an je einem feststehenden oder rotierenden Maschinen- oder Anlagenteil, wobei der Kontakt zu dem betreffenden, feststehenden oder rotierenden Maschinen- oder Anlagenteil nicht über eine gewölbte Mantelfläche des betreffenden Anschlusselements (
Drehlagerungen bilden üblicherweise einen Übergang zwischen einem rotierenden Maschinen- oder Anlagenteil und einem Fundament, Chassis oder einem sonstigen, feststehenden Maschinen- oder Anlagenteil. Sie verfügen zu diesem Zweck über zwei ringförmige Anschlusselemente, von denen eines an dem rotierenden Teil, das andere an einem feststehenden Widerlager angeschlossen wird.Rotary bearings usually form a transition between a rotating machine or plant part and a foundation, chassis or other stationary machine or plant part. They have for this purpose two annular connecting elements, one of which is connected to the rotating part, the other to a fixed abutment.
Weit verbreitet sind dabei sogenannte Wälzlager, wo in einem Spalt zwischen den beiden ringförmigen Anschlusselementen zwischen einander zugewandten Laufbahnen Wälzkörper abrollen, bspw. kugel-, tonnen, rollen- oder kegelrollenförmige Wälzkörper. Diesen obliegt es, einer Relativdrehbewegung zwischen den beiden Anschlusselementen einen minimalen Widerstand entgegenzusetzen, jeder sonstigen Relativbewegung dagegen einen maximalen Widerstand.Rolling bearings are widely used where, in a gap between the two annular connection elements, rolling bodies roll between mutually facing raceways, for example ball, barrel, roller or tapered roller bodies. This is responsible for opposing a relative rotational movement between the two connecting elements a minimum resistance, each other relative movement, however, a maximum resistance.
Der Verschleiß derartiger Wälzkörper lässt sich minimieren, indem der Spaltbereich mit einem Schmiermittel versehen oder gefüllt ist, insbesondere mit Schmierfett oder Schmieröl. Um ein solches Schmiermittel in dem Spaltbereich zu halten und gleichzeitig Schmutzpartikel an einem Eindringen zu hindern, wird der Spalt an beiden Mündungen abgedichtet.The wear of such rolling elements can be minimized by providing or filling the gap region with a lubricant, in particular with lubricating grease or lubricating oil. To keep such a lubricant in the gap area and at the same time to prevent dirt particles from penetrating, the gap is sealed at both mouths.
Als Dichtungsmittel zwischen den beiden Anschlusselementen dient zumeist ein Ring aus einem biegsamen und/oder elastischen Material. Dessen Profil verfügt über einen stumpfen Verankerungsbereich, der an einem der beiden Anschlusselemente verankert wird, sowie über einen sich verjüngenden Bereich, der in eine schmale Dichtlippe mündendet, die an einer Anlauffläche im Bereich des jeweils anderen Anschlusselements anliegt bzw. anläuft.As a sealant between the two connection elements is usually a ring made of a flexible and / or elastic material. Its profile has a blunt anchoring area, which is anchored to one of the two connecting elements, as well as a tapered area, which opens into a narrow sealing lip, which abuts or runs against a contact surface in the region of the other connecting element.
Gerade in diesem Kontaktbereich zwischen einer Anlauffläche und der daran entlang laufenden Dichtlippe besteht die Gefahr einer erhöhten Leckage des Schmiermittels, weil dieser Bereich nur durch die elastischen bzw. rückstellenden Eigenschaften des biegsamen und/oder elastischen Dichtungsmaterials verschlossen wird. Ermüdet das Dichtungsmaterial oder unterliegt es an einer Stelle einem erhöhten Verschleiß, steigt der Leckage-Effekt kontinuierlich an.Especially in this contact area between a contact surface and the sealing lip running along there is a risk of increased leakage of the lubricant, because this area is closed only by the elastic or restoring properties of the flexible and / or elastic sealing material. If the sealing material becomes tired or is subject to increased wear at one point, the leakage effect increases continuously.
Man ist daher bereits dazu übergegangen, den Anpressdruck eines Dichtungsmittels dadurch zu erhöhen, dass ein Spanndraht entlang eines Dichtungsspaltes radial umlaufend angeordnet ist. Durch eine Zugspannung in Umlaufrichtung kann der lichte Durchmesser innerhalb des ringförmig geschlossenen Spanndrahtes verringert werden, wodurch sich ein radial nach innen gerichteter Anpressdruck realisieren lässt. Mit einer solchen Maßnahme ist es möglich, einen die Dichtlippe aufweisenden Bereich eines Dichtungsmittels nach radial innen zu pressen, gegen eine Anlauffläche an dem radial inneren Anschlusselement.It is therefore already gone over to increase the contact pressure of a sealant in that a tensioning wire is arranged radially circumferentially along a sealing gap. By a tensile stress in the direction of rotation of the inside diameter can be reduced within the annularly closed tension wire, whereby a radially inwardly directed contact pressure can be realized. With such a measure, it is possible to press a sealing lip having the region of a sealing means radially inward, against a stop surface on the radially inner connecting element.
Bei großtechnischen Anlagen werden meistens Großwälzlager eingesetzt, welche sich von normalen Wälzlagern dadurch unterscheiden, dass der Kontakt zu dem betreffenden, rotierenden oder feststehenden Maschinen- oder Anlagenteil, etc. nicht über eine gewölbte Mantelfläche des betreffenden Anschlusselements erfolgt, sondern über eine ebene Stirnfläche desselben, in Verbindung mit Schrauben, Gewindebolzen od. dgl., welche in kranzförmig verteilte Bohrungen in dem betreffenden Anschlusselement hinein- oder durch jene hindurchgreifen, um die Anschlussstirnfläche fest und reibschlüssig gegen eine Anschlusskonstruktion zu pressen.In large-scale systems usually large roller bearings are used, which differ from normal bearings in that the contact with the relevant, rotating or stationary machine or equipment part, etc. does not take place via a curved outer surface of the relevant connection element, but over a flat end face thereof, in conjunction with screws, threaded bolts od. Like., Which in a ring-shaped into or through through holes in the relevant connection element in order to press the connection end face firmly and frictionally against a connection construction.
Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass mit zunehmendem Durchmesser eines Wälzlagers die Wölbung des Spaltes in dessen Umfangsrichtung abnimmt bzw. der Krümmungsradius eines Anschlusselements im Bereich des Spaltes zunimmt. Je gerader jedoch der Verlauf eines Spaltes ist, um so geringer ist eine radial nach innen gerichtete Anpresskraft, und damit ist der die Dichtung unterstützende Effekt eines solchen Spanndrahtes bei Großwälzlagern relativ gering. Hinzu kommt noch, dass ein Spanndraht entsprechender Länge sich mit zunehmender Spannung verformt und also nicht beliebig stark gespannt werden kann.However, it should be noted that as the diameter of a rolling bearing increases, the curvature of the gap in its circumferential direction decreases or the radius of curvature of a connecting element in the region of the gap increases. The straighter, however, the course of a gap, the lower is a radially inwardly directed contact force, and thus the seal supporting effect of such a tension wire in large rolling bearings is relatively low. In addition, a tensioning wire of appropriate length deforms with increasing tension and thus can not be tensioned as much as desired.
Ein weiterer Gesichtspunkt ist, dass bei vielen Anwendungen das rotierende Teil innerhalb eines feststehenden, äußeren Teils zu lagern ist. Wird hier die Dichtung am radial äußeren Anschlusselement verankert mit nach innen gerichteter Dichtlippe, so ändert sich die Orientierung der Dichtung im Raum nicht, weil sie ja an dem feststehenden Teil verankert ist.Another aspect is that in many applications the rotating part is to be stored within a fixed, outer part. If the seal is anchored to the radially outer connection element with the sealing lip pointing inwards, then the orientation of the seal in the room does not change because it is anchored to the fixed part.
Verschleißbedingt kann sich das Spiel einer Lagerung im Laufe der Zeit erhöhen, wobei dann unter äußeren Einflüssen wie beispielsweise der Schwerkraft eine dauerhafte – wenngleich zunächst nur geringfügige – Relativverschiebung zwischen feststehendem und rotierendem Anschlusselement in radialer Richtung eintritt, wobei das jeweils gelagerte Teil seine tiefstmögliche Position einnimmt. Dadurch kann sich die Spaltweite an bestimmten Stellen des Spaltumfangs ändern. Beispielsweise wird sich eine drehgelagerte, schwere Welle mit horizontaler Längserstreckung unter ihrem Gewicht so weit als möglich nach unten bewegen. Die Spaltweite reduziert sich dann an der tiefsten Stelle des Spaltes und vergrößert sich an der obersten Stelle des Spaltes.Due to wear, the game of storage may increase over time, then under external influences such as gravity, a permanent - albeit initially only slight - Relative displacement between the fixed and rotating connection element occurs in the radial direction, wherein the respective stored part occupies its lowest possible position , As a result, the gap width can change at certain points of the gap circumference. For example, a rotatably mounted, heavy shaft with horizontal longitudinal extent under its weight will move as far down as possible. The gap width is then reduced at the lowest point of the gap and increases at the top of the gap.
Ist nun ein Dichtungsteil an dem äußeren, zumeist feststehenden Anschlusselement verankert, so läuft es nicht um, sondern bleibt stets unverändert, und sein Abschnitt an der tiefsten Stelle des Spaltes ist permanent einer radialen Stauchung unterworfen und ist daher einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt, während sein Abschnitt im oberen Bereich des Spaltes permanent eine vergrößerte Spaltweite abdichten muss. Beide Effekte führen zu einer Verschlechterung der Dichtungswirkung.Now, if a seal member anchored to the outer, usually fixed connection element, it does not run around, but always remains unchanged, and its section at the lowest point of the gap is permanently subjected to a radial compression and is therefore exposed to increased wear, while its section In the upper part of the gap, it is necessary to permanently seal an enlarged gap width. Both effects lead to a deterioration of the sealing effect.
Dieses Problem tritt unter anderem besonders bei dem Hauptlager einer Windkraftanlage auf, welches die mit der Nabe des Windrades verbundene oder gekoppelte Rotorwelle lagert. Da die Rotorwelle innerhalb des Chassis des Maschinenhauses angeordnet ist, wird sie mit dem innenliegenden Anschlusselement verbunden, während das außenliegende Anschlusselement am Maschinenhaus verankert ist und also seine Vertikalausrichtung niemals ändert.This problem occurs, inter alia, especially in the main bearing of a wind turbine, which supports the connected or coupled to the hub of the wind turbine rotor shaft. Since the rotor shaft is disposed within the chassis of the nacelle, it is connected to the inner terminal, while the outer terminal is anchored to the nacelle and thus never changes its vertical orientation.
In dem Fall des Hauptlagers einer Windkraftanlage sowie in manchen anderen Fällen wäre es daher wünschenswert, ein Dichtungsmittel an einem inneren, rotierenden Anschlusselement verankern zu können, damit es ständig rotiert und seine Dichtlippe nicht einer rein statischen Belastung ausgesetzt ist, sondern einer sich dynamisch ändernden Belastung, welche einen gleichmäßigeren und lokal überall geringeren Verschleiß über den gesamten Umfang eines ringförmigen Dichtungsmittels zur Folge hätte. In einem solchen Fall versagt jedoch ein Spanndraht zur Verbesserung des Abdichtungseffektes vollkommen.In the case of the main bearing of a wind turbine as well as in some other cases, it would therefore be desirable to be able to anchor a sealant to an inner, rotating connection element so that it rotates constantly and its sealing lip is not exposed to a purely static load, but a dynamically changing load which would result in a more uniform and locally lower wear over the entire circumference of an annular sealant. In such a case, however, a tension wire completely fails to improve the sealing effect.
Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, eine gattungsgemäße Drehlagerung in Form eines Großwälzlagers derart weiterzubilden, dass mittels eines Spannelements der Anpressdruck zwischen der Dichtlippe und der Anlauffläche erhöht wird, unabhängig davon, ob das Dichtungsmittel an dem radial inneren oder an dem radial äußeren Anschlusselement verankert ist und seine Dichtlippe an dem rdial äußeren oder an dem radial inneren Anschlusselement anläuft.From the disadvantages of the prior art described results in the problem initiating the invention, a generic pivot bearing in the form of a large roller bearing such that by means of a clamping element of the contact pressure between the sealing lip and the contact surface is increased, regardless of whether the sealant on the radially inner or is anchored to the radially outer connection element and its sealing lip starts at the rdial outer or at the radially inner connection element.
Die Lösung dieses Problems gelingt im Rahmen einer gattungsgemäßen Drehlagerung in Form eines Großwälzlagers dadurch, dass die beiden Nutflanken die Innenseiten zweier Schenkel des Profilquerschnitts des Dichtungsprofils bilden, welche im Bereich des Nutgrundes miteinander verbunden sind, und von denen ein Schenkel der Verankerung des Dichtungsprofils an einem ringförmigen Anschlusselement dient, während der andere Schenkel an seiner Außenseite eine Dichtlippe zur Anlage an dem anderen Anschlusselement aufweist, wobei in die nutförmige Einkerbung ein Federelement eingesetzt ist, welches sich zumindest bereichsweise an einander gegenüber liegenden Nutflanken anlegt und bestrebt ist, diese durch eine ihm innewohnende Federkraft auseinander zu drücken und dadurch die beiden Schenkel des Dichtungsprofils in dem Spalt zwischen den beiden Anschlusselementen auseinander zu spreizen, so dass die Dichtlippe einen erhöhten Anpressdruck gegen ihre Anlauffläche erfährt.The solution to this problem is achieved in the context of a generic pivot bearing in the form of a large rolling bearing characterized in that the two groove flanks form the inner sides of two legs of the profile cross-section of the sealing profile, which are interconnected in the region of the groove bottom, and of which one leg of the anchoring of the sealing profile on a annular connecting element is used, while the other leg has on its outer side a sealing lip for abutment with the other connecting element, wherein in the groove-shaped notch, a spring element is used, which at least partially applies to mutually opposite groove flanks and endeavors, this by an inherent therein Press spring force apart and thereby spreading apart the two legs of the sealing profile in the gap between the two connecting elements, so that the sealing lip experiences an increased contact pressure against its contact surface.
Die Erfindung verzichtet damit auf eine in Längsrichtung eines Spanndrahtes verlaufende Zugspannung, welche mit den oben geschilderten Nachteilen behaftet ist, und ersetzt diese durch eine Spreizwirkung, welche unabhängig von der radialen Richtung zu der Lagerhauptachse ist. Vielmehr werden ein rundum laufender Verankerungsabschnitt und eine ebenfalls rundum laufende Dichtlippe stets auseinander gespreizt, unabhängig davon, ob die Dichtlippe radial innerhalb des Verankerungsabschnittes liegt, oder umgekehrt. Durch diese Spreizkraft wird stets der Verankerungsabschnitt gegen eines der beiden Anschlusselemente und die Dichtlippe gegen das jeweils andere Anschlusselement gepresst. Ferner ist diese Spreizwirkung allenfalls abhängig von der Spaltweite, nicht jedoch vom Umfang des Spaltes, so dass die Andruckwirkung zwischen Dichtlippe und Anlauffläche nicht mit zunehmender Größe des Lagers abnimmt. Das erfinderische Dichtprinzip eignet sich daher besonders zur Verbesserung der Dichtwirkung bei Großwälzlagern.The invention thus dispenses with a tensile stress running in the longitudinal direction of a tensioning wire, which is associated with the above-described disadvantages, and replaces this with a spreading effect which is independent of the radial direction to the bearing main axis. Rather, an all-round running Anchoring portion and a likewise all around running sealing lip always spread apart, regardless of whether the sealing lip is located radially within the anchoring portion, or vice versa. By this spreading force, the anchoring portion is always pressed against one of the two connection elements and the sealing lip against the respective other connection element. Furthermore, this spreading is at most dependent on the gap width, but not on the circumference of the gap, so that the pressure effect between the sealing lip and contact surface does not decrease with increasing size of the bearing. The inventive sealing principle is therefore particularly suitable for improving the sealing effect in large rolling bearings.
Besondere Vorteile lassen sich dadurch erreichen, dass an jedem Anschlusselement in einer ebenen Stirnfläche des Anschlusselements, jeweils um die Lagerdrehachse kranzförmig verteilt, mehrere Sacklochbohrungen mit Innengewinde zum Hineindrehen je einer Schraube vorgesehen sind, und/oder zwischen zwei einander gegenüber liegenden Stirnflächen des betreffenden Anschlusselements durchgehende Bohrungen zum Hindurchstecken eines Gewindebolzens oder einer Schraube. Mit einer solchen Verbindungstechnik lassen sich auch sehr große Axial- und Radialkräfte sowie Kippmomente zuverlässig übertragen, ohne dass die Gefahr einer lokalen Überlastung der Anschlusskonstruktion besteht.Particular advantages can be achieved in that a plurality of blind holes are provided with internal thread for screwing in each screw on each connection element in a flat end face of the connection element, each about the bearing axis of rotation, and / or between two opposite end faces of the respective connection element continuous Holes for passing through a threaded bolt or a screw. With such a connection technique, even very large axial and radial forces and tilting moments can be reliably transmitted without the risk of local overloading of the adjacent construction.
Eine Weiterbildung der Erfindung, wonach die dem Lagerspalt zugewandte Oberfläche eines Anschlusselement mit einem rundum laufenden Bund versehen ist, während in der dem Lagerspalt zugewandten Oberfläche des anderen Anschlusselements eine rundum laufende, notförmige Vertiefung vorgesehen ist, in welche der rundum laufende Bund eingreifen kann, erlaubt die Unterbringung von mehreren Wälzkörperreihen innerhalb des Lagerspaltes.A further development of the invention, according to which the bearing gap facing surface of a connection element is provided with an all-round collar, while in the bearing gap facing surface of the other connection element an all-round, not-shaped recess is provided, in which the all-round collar can engage allowed the accommodation of several rows of rolling elements within the bearing gap.
Dasjenige Anschlusselement, welches mit der rundum laufenden Vertiefung versehen ist, sollt in zwei in Richtung der Lagerdrehachse aufeinander liegende Ringe unterteilt sein. Diese werden bei der Montage der Drehlagerung um den rundum laufenden Bund an dem anderen Anschlusselement herum gelegt und erst dann miteinander zum fertigen Anschlusselement verbunden, beispielsweise mittels Schrauben.That connection element, which is provided with the all-round recess, should be divided into two superimposed in the direction of the bearing axis of rotation rings. These are placed in the assembly of the pivot bearing around the all-round collar on the other connection element around and only then connected to each other to the finished connection element, for example by means of screws.
Die beiden Flanken und die freie Stirnseite des Bundes wie auch die beiden Flanken und der Grund der nutförmigen Vertiefung können jeweils als Laufbahnen für je eine Reihe von daran entlang rollenden Wälzkörpern dienen. Dadurch können unterschiedliche Wälzkörperreihen für axiale Druckkräfte, axiale Zugkräfte und Radialkräfte vorgesehen werden und für die jeweiligen Kraftkomponenten optimiert werden.The two flanks and the free end face of the collar as well as the two flanks and the bottom of the groove-shaped depression can each serve as raceways for each row of rolling elements rolling along it. As a result, different rows of rolling elements for axial compressive forces, axial tensile forces and radial forces can be provided and optimized for the respective force components.
Eine erfindungsgemäße Drehlagerung eignet sich in besonderer Weise dafür, in einer Windkraftanlage mit einem um eine etwa horizontale Achse rotierenden Windrad als Hauptlager eingebaut zu werden, zwecks Lagerung der die Nabe des Windrades tragenden Rotorwelle, wobei ein Anschlusselement mit der Rotorwelle der Windkraftanlage drehfest verbunden ist, während das andere Anschlusselement mit dem Chassis des Maschinenhauses der Windkraftanlage drehfest verbunden ist.A pivot bearing according to the invention is particularly suitable for being installed as a main bearing in a wind turbine with a wind turbine rotating about an approximately horizontal axis for the purpose of supporting the rotor shaft bearing the hub of the wind turbine, wherein a connecting element is rotatably connected to the rotor shaft of the wind turbine, while the other connection element is rotatably connected to the chassis of the machine house of the wind turbine.
Die Erfindung erlaubt es, den Lagerspalt ganz oder teilweise mit einem Schmiermittel in Form von Schmierfett oder Schmieröl zu befüllen, welches durch das erfindungsgemäße Dichtelement langfristig an einer Leckage gehindert wird.The invention makes it possible to fill the bearing gap completely or partially with a lubricant in the form of lubricating grease or lubricating oil, which is prevented by the sealing element according to the invention in the long term from leakage.
Besondere Vorzüge ergeben sich dadurch, dass das Dichtungsprofil aus einem weichen Werkstoff den Lagerspalt zwischen den beiden Anschlusselementen vollständig übergreift, derart, dass sein der Verankerung dienender Schenkel unmittelbar an dem einen ringförmigen Anschlusselement anliegt, während die Dichtlippe an der Außenseite seines anderen Schenkels unmittelbar an dem anderen ringförmigen Anschlusselement anliegt. Dank seiner weichen Werkstoffbeschaffenheit kann das erfindungsgemäße Dichtungsprofil sich an beide Anschlusselemente anschmiegen und also gleichzeitig gegen beide abdichten. Es verbleibt kein Spalt oder sonstiger Übergang zu einem anderen Dichtungselement, wo eine Leckage auftreten könnte. Die unterschiedlichen Querschnittsgestaltungen der beiden Schenkel dies erfindungsgemäßen Dichtungsprofils resultieren nur aus dem Umstand, dass das Dichtungsprofil an einem ringförmigen Anschlusselement underdrehbar festgelegt wird, and dem anderen jedoch entsprechend der Relativdrehzahl zwischen beiden Anschlusselementen anläuft. Der Verankerungsschenkel stellt eine große Anlagefläche zu seinem Anschlusselement dar, bewirkt also eine reibschlüssige Festlegung, während die Dichtlippe gegenüber dem anderen Anschlusselement nur eine sehr kleine, nahezu linienförmige Kontaktfläche ausbildet, die kaum Reibung vrursacht und daher ein leichtgängiges Entlangstreifen erlaubt.Particular advantages result from the fact that the sealing profile of a soft material completely overlaps the bearing gap between the two connection elements, such that its anchoring serving leg directly abuts the one annular connection element, while the sealing lip on the outside of his other leg directly on the another annular connection element is present. Thanks to its soft material properties, the sealing profile according to the invention can cling to both connecting elements and thus simultaneously seal against both. There remains no gap or other transition to another seal member where leakage could occur. The different cross-sectional configurations of the two legs of this sealing profile according to the invention result only from the circumstance that the sealing profile is fixed to be under-rotatable on an annular connection element, but runs against the other according to the relative rotational speed between the two connection elements. The anchoring leg is a large contact surface to its connection element, thus causing a frictional attachment, while the sealing lip with respect to the other connection element forms only a very small, almost linear contact surface, which causes little friction vrursacht and therefore allows a smooth track along.
Die Erfindung empfiehlt, dass der der Verankerung dienende Schenkel mit seiner dem die Dichtlippe tragenden Schenkel abgewandten Außenseite an einem dem Lagerspalt zugewandten, gewölbten Oberflächenbereich des betreffenden Anschlusselements unmittelbar anliegt. Wie weiter oben bereits ausgeführt, ist ein solcher Kontakt des weichen Dichtungsprofils die beste Form einer Abdichtung gerade auch im Bereich des Verankerungsschenkels.The invention recommends that the leg serving for anchoring, with its outer side facing away from the lip carrying the sealing lip, abut directly on a curved surface area of the respective connecting element facing the bearing gap. As already stated above, such a contact of the soft sealing profile is the best form of a seal, especially in the region of the anchoring leg.
Die Erfindung bietet den Vorzug, dass der der Verankerung dienende Schenkel an dem inneren Anschlusselement unmittelbar anliegen kann, um besonderen Dichtungsansprüchen zu genügen, beispielsweise wenn bei einem Anwendungsfall nicht eine Welle bzw. das innere Anschlusselement rotiert, sondern ein Gehäuse bzw. das äußere Anschlusselement. Denn dank der weiter unten beschriebenen Anpressfeder kann die Dichtlippe auch radial nach außen gedrückt werden.The invention offers the advantage that the leg serving to anchor can abut the inner connecting element directly to meet special sealing requirements, for example, if in a case of application does not rotate a shaft or the inner connection element, but a housing or the outer connection element. Because thanks to the pressure spring described below, the sealing lip can also be pressed radially outward.
Ferner liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Dichtungsprofil derart eingebaut ist, dass die nutförmige Einkerbung zwischen dem der Verankerung dienenden Schenkel und dem die Dichtlippe tragenden Schenkel dem Lagerspalt zugewandt ist. Somit kann ein dort zur Aufspreizung der beiden Schenkel vorgesehenes, bspw. metallisches Federelement im Inneren des Lagerspaltes gut geschützt vor äußeren Einflüssen, bspw. einem korrodierenden oder in sonstiger Weise chemisch aggressivem Klima, untergebracht werden.Furthermore, it is within the scope of the invention that the sealing profile is installed such that the groove-shaped notch between the legs serving the anchorage and the leg carrying the sealing lip faces the bearing gap. Thus, there provided for spreading the two legs, for example. Metallic spring element in the interior of the bearing gap well protected against external influences, eg. A corrosive or otherwise chemically aggressive climate, are housed.
Das Dichtungsprofil wird dann derart eingebaut, dass sich der der Verankerung dienende Schenkel und der die Dichtlippe tragende Schenkel in Einschubrichtung des Dichtprofils erstreckt. Diese Maßnahme stellt unter Zuhilfenahme moderner Werkzeuge kein Problem dar, dient aber einer höheren Lebensdauer, weil dann alle empfindlichen Teile des erfindungsgemäßen Dichtungsmittels weder äußeren Verunreinigungen ausgesetzt sind; vielmehr besteht die Möglichkeit, dem Schmiermittel eine Art Pflegemittel beizumengen, welches die Leistungsfähigkeit des Dichtungsmittels bzw. von dessen Federelement aufrechterhält.The sealing profile is then installed in such a way that the leg serving to anchor and the leg carrying the sealing lip extends in the insertion direction of the sealing profile. This measure is not a problem with the aid of modern tools, but serves a longer life, because then all sensitive parts of the sealant according to the invention are not exposed to external contaminants; Rather, it is possible to add a kind of care product to the lubricant, which maintains the performance of the sealant or its spring element.
Erfindungsgemäß sit weiterhin vorgesehen, dass der der Verankerung dienende Schenkel des Dichtungsprofils kein tragendes Element aus einem anderen Werkstoff aufweist, sondern vollkommen von dem weichen Material des Dichtungsprofils erfüllt ist. Gerade bei Großwälzlagern sind die Anschlusselemente besonderen mechanischen Belastungen ausgesetzt und neigen unter extremen Belastungen auch dazu, sich gegeneinander zu verformen, wodurch sich die Spaltweite vorübergehend verändern kann, insbesondere auch vergörßern, zumindest lokal. Solchen Verformungen kann ein vollkommen aus weichem Material bestehendes Dichtungsprofil weit besser entsprechen als ein durch ein tragendes Element aus einem anderen, unter Umständen auch steiferen Material in seiner Verformbarkeit beschränktes Dichtungsmittel.According sit sit further provided that the anchoring serving leg of the sealing profile has no supporting element made of a different material, but is completely satisfied by the soft material of the sealing profile. Especially in large rolling bearings, the connecting elements are exposed to special mechanical loads and under extreme loads also tend to deform against each other, whereby the gap width can change temporarily, especially vergörßern, at least locally. Such deformations can meet a completely made of soft material sealing profile far better than a limited by a supporting element of another, possibly also stiffer material in its deformability sealant.
Andererseits sollte der der Verankerung dienende Schenkel des Dichtungsprofils auch nicht mit einem äußeren, tragenden Element aus einem anderen Werkstoff in Kontakt stehen, sondern nur mit dem betreffenden Anschlusselement. Dadurch kann die Gefahr einer Lekage in diesem Bereich minimiert werden.On the other hand, the anchoring serving leg of the sealing profile should not be in contact with an outer bearing member made of another material, but only with the relevant connection element. This can minimize the risk of leakage in this area.
Zu seiner Fixierung kann der der Verankerung dienende Schenkel des Dichtungsprofils in einer rundum laufenden Nut oder in einer Auskehlung des Lagerspaltes eingelegt sein. Dabei hat eine solche Fixierung noch den zusätzlichen Nebeneffekt einer optimalen Dichtung auch im Bereich des Verankerungsschenkels.For its fixation, the leg of the sealing profile serving for anchoring may be inserted in an all-round groove or in a groove in the bearing gap. In this case, such a fixation has the additional side effect of an optimal seal in the region of the anchoring leg.
Sofern der der Verankerung dienende Schenkel des Dichtungsprofils in einer Auskehlung des Lagerspaltes eingelegt ist, kann er darin durch eine Abdeckung abgedeckt und von dieser in der dadurch zu einer Nutform verengten Auskehlung festgehalten werden. Ein ungewolltes Verschieben oder gar Lösen des erfindungsgemäßen Dichtungsprofils ist damit unmöglich.If the anchoring serving leg of the sealing profile is inserted in a groove of the bearing gap, it can be covered therein by a cover and held by this in the constricted thereby to a groove shape groove. An unintentional displacement or even loosening of the sealing profile according to the invention is thus impossible.
Die dabei erwendete Abdeckung kann aus einem einzigen, ringförmigen Teil bestehen oder aus mehreren, jeweils ringsegmentförmigen Teilen zusammengesetzt sein. Die letztere Ausführungsform erleichtert dabei die Wartung in eingebautem Zustand, so dass ein Zugang zu der Dichtung möglich ist, ohne die Drehlagerung ausbauen zu müssen.The case used cover may consist of a single, annular part or be composed of several, each ring-segment-shaped parts. The latter embodiment facilitates maintenance in the installed state, so that access to the seal is possible without having to remove the pivot bearing.
Die Erfindung lässt sich dahingehend weiterbilden, dass der Lagerspalt im Bereich des Dichtungsprofils und/oder die Auskehlung des Lagerspaltes zur Aufnahme des Dichtungsprofils im Bereich der Kontaktfläche zu dem der Verankerung dienenden Schenkel des Dichtungsprofils eine zylindermantelförmige oder hohlzylindrische Gestalt aufweist. Mit anderen Worten, die betreffende Kontaktfläche verläuft entlang einer Zylindermantelfläche. Dies erleichtert dein Ein- und Ausbau des erfindungsgemäßen Dichtungsprofils.The invention can be further developed to the effect that the bearing gap in the region of the sealing profile and / or the groove of the bearing gap for receiving the sealing profile in the region of the contact surface with the leg of the sealing profile serving the anchoring has a cylinder jacket-shaped or hollow cylindrical shape. In other words, the contact surface in question runs along a cylindrical surface. This facilitates your installation and removal of the sealing profile according to the invention.
Gerade bei Großwälzlagern kann die Kontaktfläche zwischen dem der Verankerung dienenden Schenkel des Dichtungsprofils und dem betreffenden Anschlusselement einen Betrag des Wölbungsradius von 500 mm oder mehr aufweisen, oder einen Wölbungsradius von 600 mm oder mehr, oder gar einen Wölbungsradius von 800 mm oder darüber, oder von 1.000 mm oder mehr. Dabei bleibt infolge der besonderen Ausgestaltung die Anpresskraft des erfindungsgemäßen Federelements im Bereich der Dichtlippe einerseits, aufgrund des Widerlagers an dem Verankerungsschenkel aber auch dort, unabhängig von dem Wölbungsradius stets näherungsweise konstant, d. h., selbst wenn eine Drehlagerung einen noch größeren Radius aufweist, nimmt die Anpresskraft eines derartigen Dichtungsprofils nicht ab.Especially in large rolling bearings, the contact surface between the anchoring serving leg of the sealing profile and the respective connection element may have an amount of the radius of curvature of 500 mm or more, or a radius of curvature of 600 mm or more, or even a radius of curvature of 800 mm or above, or of 1,000 mm or more. Due to the special design, the contact force of the spring element according to the invention remains in the region of the sealing lip on the one hand, but also there, regardless of the radius of curvature, due to the abutment on the anchoring leg but also there always approximately constant, d. h., Even if a pivot bearing has an even larger radius, the contact pressure of such a sealing profile does not decrease.
Im Bereich der Kontaktfläche zwischen dem der Verankerung dienenden Schenkel des Dichtungsprofils und dem betreffenden Anschlusselement kann das betreffende Anschlusselement eine konvexe Wölbung aufweisen. Dies ist insbesondere bei dem radial inneren Anschlusselement der Fall, dessen konvexe Außenmantelfläche dem Lagerspalt zugewandt ist und also das innere Widerlager für ein erfindungsgemäßes Dichtungsprofil bildet.In the region of the contact surface between the anchoring serving leg of the sealing profile and the relevant connection element, the relevant connection element may have a convex curvature. This is the case in particular with the radially inner connection element. whose convex outer circumferential surface faces the bearing gap and thus forms the inner abutment for an inventive sealing profile.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass der Nutgrund der nutförmigen Einkerbung vorzugsweise über die gesamte Nutbreite hinweg konkav gewölbt ist. Dadurch lassen sich Innenkanten im Bereich des Nutgrundes gänzlich vermeiden, und demzufolge wird einerseits eine die Materialermüdung fördernde Kerbwirkung vemieden, und andererseits lässt sich ein Federelement einer beständigen, konkaven Wölbung besser anpassen als einer scharfen Innenkante.It has proved to be favorable that the groove base of the groove-shaped notch is preferably arched concavely over the entire groove width. As a result, inner edges in the region of the groove base can be completely avoided, and consequently, on the one hand a material fatigue promoting notch effect is avoided, and on the other hand can be a spring element of a consistent, concave curvature better fit than a sharp inner edge.
Die Breite der nutförmigen Einkerbung kann sich von dem Nutgrund bis zu der Nutmündung erhöhen, vorzugsweise kontinuierlich. Diese Maßnahme kann das Einsetzen eines Federelements in eine nutförmige Einkerbung begünstigen.The width of the groove-shaped notch may increase from the groove bottom to the groove mouth, preferably continuously. This measure can favor the onset of a spring element in a groove-shaped notch.
Eine solche Erweiterung der Nut zu ihrem Mündungsbereich hin lässt ich erzielen, indem der die Dichtlippe tragende Schenkel des Dichtungsmittels von dem der Verankerung dienenden Schenkel zur Nutmündung hin divergiert, insbesondere entlang einer Kegelmantelfläche. Damit befindet sich die Dichtlippe an einer maximal exponierten Position des betreffenden Schenkels.Such an enlargement of the groove toward its mouth region can be achieved by diverging the leg of the sealing means carrying the sealing lip from the leg serving for anchoring to the groove mouth, in particular along a conical surface. Thus, the sealing lip is located at a maximum exposed position of the leg in question.
Bevorzugt weist der die Dichtlippe tragende Schenkel des Dichtungsmittels und/oder dessen der Verankerung dienende Schenkel einen mittleren Abschnitt zwischen dem Nutgrund und der Nutmündung auf, der eine etwa gleichbleibende Dicke aufweist. Dadurch erhält der Schenkel ein definiertes Biegeverhalten.Preferably, the leg of the sealing means carrying the sealing lip and / or its leg serving for anchoring has a middle section between the groove base and the groove mouth, which has an approximately constant thickness. This gives the leg a defined bending behavior.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der die Dichtlippe tragende Schenkel des Dichtungsmittels dünner ist als der der Verankerung dienende Schenkel. Somit ist der die Dichtlippe tragende Schenkel deutlich flexibler als der Verankerungsabaschnitt, wodurch eine erhöhte Anpresskraft erzeugt wird.It is within the scope of the invention that the leg of the sealing means carrying the sealing lip is thinner than the leg serving for anchoring. Thus, the leg carrying the sealing lip is significantly more flexible than the anchoring Aba cut, whereby an increased contact pressure is generated.
Vorteilhafterweise ist der die Dichtlippe tragende Schenkel des Dichtungsmittels kürzer als der der Verankerung dienende Schenkel. Auf diese Weise ist innerhalb eines das Dichtungsmittel aufnehmenden Hohlraums sichergestellt, dass jenes bei einer ggf. notwendigen Biegebewegung genügend Bewegungsfreiheit genießt.Advantageously, the leg of the sealing means carrying the sealing lip is shorter than the leg serving for anchoring. In this way, it is ensured within a cavity receiving the sealant that the latter enjoys sufficient freedom of movement in the event of a bending movement which may be necessary.
Die Erfindung empfiehlt, dass das Dichtungsmittel im Bereich des Nutgrundes eine der Nutmündung abgewandte, ebene Außenseite aufweist. Dank einer solchen ebenen Außenseite kann das Dichtungsmittel in einer Auskehlung mittels einer Abdeckung fest eingeklemmt werden.The invention recommends that the sealing means in the region of the groove base facing away from the groove muzzle, having a flat outer side. Thanks to such a flat outside, the sealant can be firmly clamped in a groove by means of a cover.
Es besteht die Möglichkeit, dass der der Verankerung dienende Schenkel einen etwa rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist, ggf. mit abgeschrägten und/oder abgerundeten Ecken, damit ein solcher Verankerungsabschnitt eine maximale Druckkraft aufnehmen kann, insbesondere in einer Richtung parallel zur Lagerdrehachse.There is the possibility that the leg serving to anchor has an approximately rectangular or square cross-section, possibly with bevelled and / or rounded corners, so that such an anchoring portion can receive a maximum compressive force, in particular in a direction parallel to the bearing axis of rotation.
Die der Nut zugewandte Innenseite des die Dichtlippe aufweisenden Schenkels kann in einem mittleren Abschnitt zwischen dem Nutgrund und der Nutmündung einer Kegelmantelfläche folgen. Bei einer solchen Ausgestaltung verbleibt ein maximaler Bewegungsspielraum für den die Dichtlippe tragenden Schenkel.The groove facing the inside of the lip having the sealing lip may follow in a central portion between the groove bottom and the groove mouth of a conical surface. In such an embodiment, a maximum range of motion for the leg carrying the sealing lip remains.
Die Erfindung lässt sich dahingehend weiterbilden, dass die der Nut abgewandte Außenseite des die Dichtlippe aufweisenden Schenkels zusätzlich zu der Dichtlippe eine zweite Dichtlippe und/oder einen nach außen gerichteten Steg aufweist, welcher etwa auf Höhe des Nutgrundes an den betreffenden Schenkel angeformt ist und sich von dort weg erstreckt durch den Lagerspalt hindurch in Richtung zu dem gegenüber liegenden Anschlusselement. Damit kann eine zusätzliche Dichtwirkung realisiert werden.The invention can be further developed such that the side facing away from the groove of the lip having the sealing lip in addition to the sealing lip has a second sealing lip and / or an outwardly directed web, which is formed approximately at the level of the groove base on the leg in question and from there away extends through the bearing gap in the direction of the opposite terminal element. Thus, an additional sealing effect can be realized.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die zweite Dichtlippe und/oder der nach außen gerichteten Steg zu der der Nutmündung abgewandten, ebenen Außenseite des Dichtungsmittels hin geneigt verläuft. Dadurch kann ein bspw. von innerhalb des Lagerspalts her gerichteter Überdruck den betreffenden Steg fest gegen das andere Anschlusselement gepresst werden.Further advantages result from the fact that the second sealing lip and / or the outwardly directed web extends inclined to the flat outer side of the sealing means facing away from the groove mouth. As a result, an overpressure directed, for example, from inside the bearing gap can be pressed firmly against the other connecting element.
Die Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass zwischen der zweiten Dichtlippe und/oder dem nach außen gerichteten Steg einerseits und der der Nutmündung abgewandten, ebenen Außenseite des Dichtungsmittels eine spitzwinklige Einkerbung befindet, vorzugsweise mit einem Öffnungswinkel von 60° oder kleiner, insbesondere mit einem Öffnungswinkel von 45° oder kleiner. Dort wird auf natürliche Weise ein Schmiermitteltasche gebildet.The invention is further distinguished by the fact that an acute-angled notch is located between the second sealing lip and / or the outwardly directed web on the one hand and the flat outer side of the sealing means facing away from the groove mouth, preferably with an opening angle of 60 ° or smaller, in particular with one Opening angle of 45 ° or smaller. There, a lubricant bag is formed naturally.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Prinzips unterliegt das Federelement keiner oder nur einer minimalen Zugspannung in seiner Längsrichtung, d. h. in Umfangsrichtung des Lagerspalts. Das Prinzip unterscheidet sich dadurch grundlegend von bisherigen Spanndrähten, die allesamt in Umfangsrichtung des Lagerspaltes auf Zug belastet sind.Due to the principle according to the invention, the spring element is subject to no or only a minimal tensile stress in its longitudinal direction, d. H. in the circumferential direction of the bearing gap. The principle is fundamentally different from previous tension wires, all of which are loaded in the circumferential direction of the bearing gap on train.
Die vorteilhaften Eigenschaften der Erfindung beruhen darauf, dass das Federelement einer Druckspannung quer zu seiner Längsrichtung unterliegt. Dieses Prinzip ist weitaus universeller, weil es völlig unabhängig davon ist, ob die Dichtlippe dem Innenring oder dem Außenring zugewandt ist.The advantageous features of the invention are based on the fact that the spring element is subjected to a compressive stress transversely to its longitudinal direction. This principle is far more universal because it is completely independent of whether the sealing lip faces the inner ring or the outer ring.
Im Rahmen einer bevorzugten Konstruktion weist das Federelement zwei einander gegenüber liegende Umfangsbereiche auf, welche an je einer Nutflanke anliegen und aufgrund einer ihm innewohnenden Vorspannung an die jeweilige Nutflanke angepresst werden. Eben diesen Umfangsbereichen obliegt es, die Nutflanken auseinander zu spreizen. In the context of a preferred construction, the spring element has two peripheral areas lying opposite one another, which rest against a respective groove flank and are pressed against the respective groove flank due to an inherent prestressing therebetween. It is these peripheral areas that are responsible for spreading the groove flanks apart.
Die Erfindung lässt sich dahingehend weiterbilden, dass die Druckkräfte etwa lotrecht zu den beiden Nutflanken in das Federelement eingeleitet werden. Dadurch werden Scherkräfte weitgehend vermieden.The invention can be further developed such that the pressure forces are introduced approximately perpendicular to the two groove flanks in the spring element. As a result, shear forces are largely avoided.
Vorzugsweise sind die etwa lotrecht zu den beiden Nutflanken in das Federelement eingeleiteten Druckkräfte etwa radial zu der Drehachse des Lagers gerichtet. Demzufolge wird stets auch die Dichtlippe an ihre Anlauffläche gepresst.Preferably, the approximately perpendicular to the two groove flanks introduced into the spring element pressure forces are directed approximately radially to the axis of rotation of the bearing. As a result, the sealing lip is always pressed against its contact surface.
Weitere Vorteile erhält man dadurch, dass die Querschnitte durch die beiden einander gegenüber liegenden Nutflanken, an denen in das Federelement Druckkräfte eingeleitet werden, mit der Drehachse des Lagers einen kleineren Winkel einschließen als mit der Grundebene des Lagers. Die Nutflanken sind im Querchnitt demnach also näherungsweise parallel zu der Anlauffläche, gegen welche die Dichtlippe zu pressen ist.Further advantages are obtained in that the cross sections through the two mutually opposite groove flanks, where pressure forces are introduced into the spring element, with the axis of rotation of the bearing include a smaller angle than with the ground plane of the bearing. The groove flanks are therefore in the cross section therefore approximately parallel to the contact surface against which the sealing lip is to be pressed.
Die erfindungsgemäße Wirkung beruht darauf, dass die Gegenkraft zum Anpressen der Dichtlippe an deren Anlauffläche nicht über eine Zugspannung des Federelements in dessen Längsrichtung erzeugt wird, sondern durch eine im Bereich des der Verankerung dienenden Schenkels des Dichtungsmittels eingeleitete Druckkraft. Dieses Prinzip eignet sich insbsondere auch für Großwälzlager mit einer minimalen Krümmung der Mantelflächen im Bereich des Lagerspaltes.The effect of the invention is based on the fact that the counterforce for pressing the sealing lip is not produced at its contact surface via a tensile stress of the spring element in the longitudinal direction, but by a pressure in the region of the anchoring serving leg of the sealant. This principle is particularly suitable for slewing bearings with a minimal curvature of the lateral surfaces in the region of the bearing gap.
Weitere Vorteile bietet eine Konstruktion, wobei das Federelement aus einem draht- oder linienförmigen Element gebogen ist, vorzugsweise aus einem metallischen Element, insbesondere aus einem federelastischen Material wie Federstahl od. dgl.Further advantages provides a construction, wherein the spring element is bent from a wire or linear element, preferably from a metallic element, in particular from a resilient material such as spring steel od. Like.
Die Erfindung erfährt eine vorteilhafte Weiterbildung dahingehend, dass das Federelement aus einem draht- oder linienförmigen Element dreidimensional gebogen ist. Eben eine solche dreidimensionale Biegung erlaubt es dem Federelement, in unterschiedlichen Umfangsbereichen in entgegengesetzte Richtungen weisende Druckkräfte auszuüben.The invention undergoes an advantageous development in that the spring element is bent three-dimensionally from a wire or linear element. It is precisely such a three-dimensional bend that allows the spring element to exert pressure forces pointing in opposite directions in different circumferential regions.
Das aus einem draht- oder linienförmigen Element gebogene Federelement sollte einen oder vorzugsweise mehrere Abschnitte aufweisen, welche in oder nahe einer Ebene verlaufen, die in einem kleinen Abstand an der Lagerachse vorbei läuft und/oder gegenüber der Lagerachse um einen kleinen Winkel geneigt ist. Eine solche Geometrie sorgt dafür, dass die innerhalb eines Abschnittes zu übetragenden (Gegen-)Kräfte in einer nahezu radialen Ebene verlaufen.The bent from a wire or linear element spring element should have one or preferably a plurality of sections which extend in or near a plane which passes at a small distance on the bearing axis and / or is inclined relative to the bearing axis by a small angle. Such a geometry ensures that the (counter) forces to be transmitted within a section run in a nearly radial plane.
Eine weitere Konstruktionsvorschrift besagt, dass das aus einem draht- oder linienförmigen Element gebogene Federelement einen oder vorzugsweise mehrere Abschnitte aufweist, welche von einer Nutflanke über den Nutgrund bis unmittelbar zu der anderen Nutflanke verlaufen. Dadurch ergibt sich eine kürzestmögliche Verbindung zwischen den einander zugewandten Flanken der nutförmigen Einkerbung, und das Federelement kann daher mit relativ geringen Hebelkräften große Spreizkräfte erzeugen.Another design rule states that the bent from a wire or linear element spring element has one or preferably a plurality of sections which extend from a groove flank over the groove bottom to directly to the other groove flank. This results in a shortest possible connection between the mutually facing flanks of the groove-shaped notch, and the spring element can therefore generate large spreading forces with relatively low leverage.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass der (die) von einer Nutflanke über den Nutgrund bis zur anderen Nutflanke verlaufende(n) Abschnitt(e) des Federelements sich der jeweiligen Nutflanke und vorzugsweise auch dem Nutgrund flach anschmiegt(-en). Durch einen maximalen Kontakt ist der lokale Anpressdruck gegen das biegeelastische Dichtungsmittel minimiert und es ist daher nicht mit einer vorzeitigen Materialermüdung zu rechnen.According to the invention, it is further provided that the section (s) of the spring element extending from one groove flank over the groove base to the other groove flank snugly fits (-en) to the respective groove flank and preferably also to the groove base. Maximum contact minimizes local contact pressure against the flexurally elastic sealant and, therefore, does not anticipate premature material fatigue.
Die Erfindung erlaubt eine Weiterbildung dahingehend, dass der (die) einer Nutflanke über den Nutgrund bis zur anderen Nutflanke folgende(n) Abschnitt(e) des aus einem draht- oder linienförmigen Element gebogenen Federelements jeweils einen C- oder U-förmigen Verlauf hat (haben). Diese Geometrie entspricht näherungsweise dem (Innen-)Querschnitt der nutförmigen Einkerbung.The invention allows a development to the effect that the (the) one groove flank over the groove bottom to the other groove flank following (n) section (s) of the bent from a wire or linear element spring element each has a C- or U-shaped course ( to have). This geometry corresponds approximately to the (inner) cross section of the groove-shaped notch.
Ferner lehrt die Erfindung, dass zwei einander in Umfangsrichtung des Spaltes benachbarte, jeweils von einer Nutflanke über den Nutgrund bis zur anderen Nutflanke verlaufende Abschnitte des aus einem draht- oder linienförmigen Element gebogenen Federelements miteinander verbunden sind. Dadurch werden einerseits benachbarte Abschnitte des Federelements auf definierten Abständen gehalten, und außerdem ist das Federelement dadurch zu einer einzigen, leicht montierbaren Baugruppe vereinigt. Im Idealfall erstreckt sich ein einziges Federelement einmal entlang des gesamten (Umfangs-)Verlaufs des Dichtungsmittels herum.Further, the invention teaches that two mutually adjacent in the circumferential direction of the gap, each extending from one groove flank over the groove bottom to the other groove edge extending portions of the bent from a wire or linear element spring element are interconnected. As a result, on the one hand adjacent portions of the spring element are kept at defined distances, and also the spring element is thereby combined to form a single, easily assembled assembly. Ideally, a single spring element extends once along the entire (circumferential) course of the sealant.
Weitere Vorteile bietet eine Anordnung, wobei je ein Ende eines mittleren, von einer Nutflanke über den Nutgrund bis zur anderen Nutflanke verlaufenden Abschnitts des aus einem draht- oder linienförmigen Element gebogenen Federelements mit jeweils einem von zwei benachbarten Abschnitten des Federelements verbunden ist. Da ein Abschnitt des aus einem langgestreckten Draht gebogenen Federelements zwei Enden aufweist und auch zwei benachbarte Federabschnitte, ist es sehr effizient, jedes der beiden Enden mit je einem der beiden benachbarten Abschnitte zu verbinden.Further advantages are provided by an arrangement, wherein each one end of a central, extending from a groove flank over the groove base to the other groove flank portion of the bent wire or linear element spring element is connected to one of two adjacent portions of the spring element. Since a portion of the spring member bent from an elongated wire has two ends and also two adjacent spring portions, it is very efficient, each connect the two ends with one of the two adjacent sections.
Für eine Verbindung zwischen zwei benachbarten Abschnitten des aus einem draht- oder linienförmigen Element gebogenen Federelements schlägt die Erfindung ein(en) bogenförmig gewölbtes(-en) Übergangsstück oder -bereich vor. Eine solche bogenförmige Verbindung lässt sich aus dem langgestreckten oder linienförmigen Draht selbst anfertigen, so dass das Federelement auf seiner ganzen Länge – entsprechend der Länge des Dichtungsmittels – aus einem einzigen Teil integral angefertigt sein kann, insbesondere durch Biegen.For a connection between two adjacent portions of the spring element bent from a wire or linear element, the invention proposes an arcuately curved transition piece or region. Such an arcuate connection can be made of the elongated or linear wire itself, so that the spring element over its entire length - according to the length of the sealant - can be made integral from a single part, in particular by bending.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei sich jeweils von einer Nutflanke über den Nutgrund zur anderen Nutflanke erstreckende Abschnitte des aus einem draht- oder linienförmigen Element gebogenen Federelements über ein(en) zwei Enden an der selben Nutflanke verbindendes(-en) Übergangsstück oder -bereich verbunden. Bei einer solchen Ausführungsform erstreckt sich das Übergangsstück oder der Übergangsbereich nicht quer über die Nutmündung hinweg, sondern verläuft vollständig an einer einzigen Nutflanke. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass sich ein solches Federelement im Bereich der Übergangsstücke quer zu seiner Längsrichtung erheblich zusammenpressen lässt, beispielsweise um in die nutförmige Einkerbung eingesetzt zu werden. Eine solche Ausführungform ist daher für nahezu alle denkbaren Anwendungsfälle zu empfehlen. Mit der Querschnittsdicke des draht- oder linienförmigen Elements sowie mit dem verwendeten Material lässt sich die Federkonstante auf einen gewünschten Wert einstellen; das Federelement sollte einerseits hart genug sein, um einen ausreichenden Anpressdruck zu erzeugen und kann andererseits doch bei Bedarf unter Überschreitung der zur elastischen Verformung erforderlichen Kraft vorübergehend verformt werden, bspw. zur Montage oder Demontage.In the context of a preferred embodiment, two sections of the spring element bent from a wire or line-shaped spring element, each extending from one groove flank over the groove base to the other groove flank, are connected via a transition piece or region at one end to the same flank connected. In such an embodiment, the transition piece or region does not extend transversely across the groove mouth, but extends completely along a single groove flank. An advantage of this arrangement is that such a spring element can be compressed considerably in the region of the transition pieces transversely to its longitudinal direction, for example in order to be inserted into the groove-shaped notch. Such an embodiment is therefore recommended for almost all conceivable applications. With the cross-sectional thickness of the wire or linear element and with the material used, the spring constant can be set to a desired value; On the one hand, the spring element should be hard enough to produce a sufficient contact pressure and, on the other hand, if necessary, it can be temporarily deformed while exceeding the force required for elastic deformation, for example for assembly or disassembly.
Andererseits ließen sich zwei jeweils von einer Nutflanke über den Nutgrund zur anderen Nutflanke erstreckende Abschnitte des aus einem draht- oder linienförmigen Element gebogenen Federelements grundsätzlich auch über ein(en) jeweils ein Ende der beiden Abschnitte von einander gegenüber liegenden Nutflanken verbindendes(-en) Übergangsstück oder -bereich verbinden. Hierbei verläuft das Übergangsstück oder der Übergangsbereich nicht vollständig entlang einer einzigen Nutflanke, sondern erstreckt sich quer über die Nutmündung hinweg. Bei dieser Anordnung lässt sich eventuell eine erhöhte Druckkraft zwischen den beiden Nutflanken erzeugen, jedoch lässt sich ein solches Federelement im Bereich der Übergangsstücke quer zu seiner Längsrichtung nur ein kleines Stück zusammenpressen und ist also relativ steif, was für manche Anwendungsfälle weniger erwünscht sein kann. Eine solche Anordnung dürfte daher allenfalls für einige wenige, sehr spezielle Anwendungsfälle geeignet sein.On the other hand, two sections of the spring element bent from a wire or linear element, each extending from one groove flank over the groove base to the other groove flank, could in principle also be connected via an end piece of the two sections of mutually opposite flanks connecting (-en) transition piece or area. In this case, the transition piece or the transition region does not extend completely along a single groove flank but extends transversely across the groove flute. In this arrangement, it may be possible to generate an increased compressive force between the two groove flanks, but such a spring element in the region of the transition pieces can compress only a small portion transversely to its longitudinal direction and is thus relatively stiff, which may be less desirable for some applications. Such an arrangement should therefore be suitable at most for a few, very specific applications.
Ein bogenförmig gewölbtes(-er) Übergangstück oder -bereich sollte einen Krümmungsradius aufweisen, der gleich dem halben Abstand der beiden Nutflanken im Bereich der Nutmündung ist oder kleiner als jener. Solchenfalls kann ein bogenförmig gewölbtes(-er) Übergangstück oder -bereich ganz oder nahezu knickfrei in die benachbarten Abschnitte des gebogenen Federelements übergehen.An arched transition piece or region should have a radius of curvature equal to or less than half the spacing of the two groove flanks in the region of the groove orifice. In this case, an arcuately curved (-er) transition piece or area can go over completely or almost kink-free in the adjacent portions of the bent spring element.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der maximale Krümmungsradius eines bogenförmig gewölbten Übergangstückes oder -bereichs kleiner ist als der minimale Krümmungsradius der damit verbundenen, sich jeweils von einer Nutflanke über den Nutgrund bis zur anderen Nutflanke erstreckenden Abschnitte des Federelements. Solchenfalls lassen sich benachbarte Abschnitte des gebogenen Federelements relativ dicht nebeneinander anordnen, wodurch sich die gesamte Federkraft erhöht, ohne dass das Federelement gegenüber Druckkräften in einer Richtung quer zu seiner Längsachse zu steif wird.A particularly preferred embodiment of the invention is characterized in that the maximum radius of curvature of an arcuately curved transition piece or region is smaller than the minimum radius of curvature of the associated, each of a groove flank over the groove bottom to the other groove flank extending portions of the spring element. In such a case, adjacent portions of the bent spring element can be arranged relatively close to each other, whereby the total spring force increases without the spring element is too stiff to compressive forces in a direction transverse to its longitudinal axis.
Ein Übergangsstück oder -bereich kann in einem Schnitt quer zu der Längsrichtung das Dichtungsmittels eine Wölbung aufweisen. Dadurch kann es in die Lage versetzt werden, beispielsweise einer im Bereich der Nutmündung zurückweichenden Kante eines Schenkels zu folgen und sich auch dort an jenen Schenkel anzuschmiegen.A transition piece or region may have a bulge in a section transverse to the longitudinal direction of the sealing means. This makes it possible to follow, for example, a receding in the region of the Nutmündung edge of a leg and also there to cling to those legs.
Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass die Wölbung des Übergangsstücks oder -bereichs in einem Schnitt quer zu der Längsrichtung das Dichtungsmittels entgegengesetzt gerichtet ist zu der Wölbung der damit verbundenen Abschnitte des Federelements im Bereich des Nutgrundes. Eine solche, nach außen gerichtete Wölbung kann dazu dienen, das gebogene Federelement in einem keilförmigen Hohlraum zwischen der die Nutmündung aufweisenden Fläche des Dichtungsmittels und einer damit zumindest bereichsweise in Kontakt stehenden Fläche eines Anschlusselements zu verankern.Finally, it is the teachings of the invention that the curvature of the transition piece or region in a section transverse to the longitudinal direction of the sealant is directed opposite to the curvature of the associated portions of the spring element in the groove bottom. Such, outwardly directed curvature can serve to anchor the bent spring element in a wedge-shaped cavity between the surface of the sealing means having the groove mouth and a surface of a connecting element which is in contact therewith at least in regions.
Eine gattungsgemäße Windkraftanlage mit einem um eine etwa horizontale Achse rotierenden Windrad, dessen Nabe mit einer Rotorwelle drehfest verbunden ist, die in wenigstens einem Hauptlager mit wenigstens zwei ringförmigen, um die gemeinsame Lagerdrehachse relativ zueinander verdrehbaren Anschlusselementen gelagert ist, von denen eines mit der Rotorwelle der Windkraftanlage drehfest verbunden ist, während das andere mit dem Chassis des Maschinenhauses der Windkraftanlage drehfest verbunden ist, und mit einem Lagerspalt zwischen den beiden Anschlusselementen, der an wenigstens einer ringförmigen Mündung mit einem Dichtungsmittel ringförmig abgedichtet ist, wobei das Dichtungsmittel wenigstens ein an der Mündung des Lagerspaltes entlang laufendes Profil aus einem weichen Werkstoff aufweist mit wenigstens einer in Längsrichtung des Profils verlaufenden, von zwei einander gegenüber liegenden Nutflanken und einem Nutgrund begrenzten nutförmigen Einkerbung, deren Tiefenerstreckung etwa parallel zu der Lagerdrehachse orientiert ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die beiden Nutflanken die Innenseiten zweier Schenkel des Profilquerschnitts des Dichtungsmittels bilden, welche im Bereich des Nutgrundes miteinander verbunden sind, und von denen ein Schenkel der Verankerung des Dichtungsmittels an einem ringförmigen Anschlusselement dient, während der andere Schenkel an seiner Außenseite eine Dichtlippe zur Anlage an dem anderen Anschlusselement aufweist, wobei in die nutförmige Einkerbung ein Federelement eingesetzt ist, welches sich zumindest bereichsweise an die einander gegenüber liegenden Nutflanken von innen anlegt und bestrebt ist, diese durch eine ihm innewohnende Federkraft auseinander zu drücken und dadurch die beiden Schenkel des Dichtungsmittels in dem Lagerspalt zwischen den beiden Anschlusselementen auseinander zu spreizen, so dass die Dichtlippe an der Außenseite des einen Schenkels einen erhöhten Anpressdruck gegen ihre Anlauffläche erfährt.A generic wind turbine with a about a horizontal axis rotating wind turbine whose hub is rotatably connected to a rotor shaft which is mounted in at least one main bearing with at least two annular, about the common bearing axis of rotation rotatable relative to each other connecting elements, one of which with the rotor shaft of Wind turbine is rotatably connected, while the other is rotatably connected to the chassis of the machine house of the wind turbine, and with a bearing gap between the two connecting elements, the at least an annular mouth is sealed annularly with a sealing means, wherein the sealing means comprises at least one running at the mouth of the bearing gap profile made of a soft material having at least one extending in the longitudinal direction of the profile, of two opposing groove flanks and a groove bottom limited groove-shaped notch, whose depth extension is oriented approximately parallel to the bearing axis of rotation, according to the invention is characterized in that the two groove flanks form the inner sides of two legs of the profile cross-section of the sealant, which are interconnected in the region of the groove base, and of which one leg of the anchoring of the sealant to a annular connecting element is used, while the other leg has on its outer side a sealing lip for abutment with the other connecting element, wherein in the groove-shaped notch, a spring element is inserted, which is zumi ndest regionally applied to the mutually opposite groove flanks from the inside and endeavors to push them apart by an inherent spring force and thereby spread the two legs of the sealant in the bearing gap between the two connecting elements apart, so that the sealing lip on the outside of the a leg undergoes an increased contact pressure against its contact surface.
Bei dem Hauptlager einer Windkraftanlage kann die erfindungsgemäße Dichtung für eine Drehlagerung mit großen Vorteilen eingesetzt werden. Einerseits lässt sich dort der Anpressdruck der Dichtlippe gegen die Anlauffläche durch ein Federelement weiter erhöhen, um eine besonders hohe Dichtwirkung zu erreichen, und andererseits ist der Dichtring selbst an dem mit der Rotorwelle verbundenen, radial inneren Anschlusselement verankert, rotiert also mit der Rotorwelle mit, so dass alle Bereiche des Dichtrings einheitlich belastet werden, und zwar über einen Spalt von ggf. schwankender Breite laufen, so dass das Material nicht lokal an bestimmten Stellen stärker ermüdet und dadurch seine Dichtfähigkeit verliert.In the main bearing of a wind turbine, the seal according to the invention can be used for a rotary bearing with great advantages. On the one hand, the contact pressure of the sealing lip against the contact surface can be further increased by a spring element in order to achieve a particularly high sealing effect, and on the other hand the sealing ring itself is anchored to the radially inner connecting element connected to the rotor shaft, thus rotating with the rotor shaft, so that all areas of the sealing ring are uniformly loaded, and run over a gap of possibly fluctuating width, so that the material is not fatigued locally at certain points and thereby loses its sealability.
Insbesondere kann auch bei dem Anwendungsfall als Hauptlager einer Windkraftanlage die dafür verwendete Drehlagerung alle Merkmale aufweisen, die auch weiter oben allgemein zu der Drehlagerung vorgeschlagen wurden.In particular, in the case of application as the main bearing of a wind turbine, the rotary bearing used therefor can have all the features which were also generally proposed above for rotary mounting.
Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:Further features, details, advantages and effects on the basis of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and from the drawing. Hereby shows:
In der Zeichnung ist eine Drehlagerung
Nicht dargestellt sind Befestigungsbohrungen zur Festlegung der beiden Anschlusselemente
An der inneren, konkav gewölbten Mantelfläche
Zwischen der äußeren, konvex gewölbten Mantelfläche
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die dem Spalt
Um die Montage der Drehlagerung
Die beiden Flanken und die freie Stirnseite der Nase
Bevorzugt werden rollenförmige Wälzkörper
Der Lagerspalt
Um das Schmiermittel innerhalb des Lagerspaltes
Jedes Dichtungsmittel
Ein der Dichtlippe
Der
Die Höhe des Verankerungsabschnitts
Der übrige Bereich
Die beiden Flanken dieser nutförmigen Einkerbung
Wie die
Der Nutgrund
Die Dichtlippe
Ferner kann das Dichtungsmittel
Wie die
Das Federelement
Das Federelement
So wie die Serpentinen einer Autostraße sich entlang eines Hangs nach oben schlängeln, so erstreckt sich das mäandrierende Federelement
Um aus zwei benachbarten Abschnitten
Das Federelement
Diese Wirkungsweise ist unabhängig von dem Einbau des Dichtungsmittels
Man erkennt dort eine entgegengesetzte Wölbung des Dichtungsmittels
In
In der Zeichnung nicht dargestellt ist ein bevorzugter Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Drehlagerung als Hauptlager für die mit der Nabe einer Windkraftanlage verbundene oder gekoppelte, etwa horizontal verlaufende Rotorwelle am Chassis des Maschinenhauses bzw. der Gondel der betreffenden Windkraftanlage, wobei das radial innen liegende Anschlusselement mit der Rotorwelle gekoppelt ist, das radial außen liegende Anschlusselement dagegen mit dem Chassis des Maschinenhauses bzw. der Gondel der Windkraftanlage. Dabei können insbesondere alle Merkmale der in den
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Drehlagerungpivot bearing
- 22
- Anschlusselementconnecting element
- 33
- Anschlusselementconnecting element
- 44
- LagerdrehachseBearing axis of rotation
- 55
- Grundebeneground plane
- 66
- Stirnflächeface
- 77
- Stirnflächeface
- 88th
- Stirnflächeface
- 99
- Stirnflächeface
- 1010
- Mantelflächelateral surface
- 1111
- Mantelflächelateral surface
- 1212
- Mantelflächelateral surface
- 1313
- Mantelflächelateral surface
- 1414
- Lagerspaltbearing gap
- 1515
- Laufbahncareer
- 1616
- Laufbahncareer
- 1717
- Wälzkörperrolling elements
- 1818
- BundFederation
- 1919
- Vertiefungdeepening
- 2020
- Ringring
- 2121
- Ringring
- 2222
- Trennfugeparting line
- 2323
- Mündungmuzzle
- 2424
- Dichtungsmittelsealant
- 2525
- Dichtlippesealing lip
- 2626
- Verankerungsabschnittanchoring section
- 2727
- Auskehlunggroove
- 2828
- Abdeckungcover
- 2929
- Eckecorner
- 3030
- Eckecorner
- 3131
- Eckecorner
- 3232
- BereichArea
- 3333
- Schenkelabschnittleg portion
- 3434
- Stirnflächeface
- 3535
- Stegweb
- 3636
- Einkerbungnotch
- 3737
- Innenseiteinside
- 3838
- Innenseiteinside
- 3939
- Innenseiteinside
- 4040
- Nutmündunggroove mouth
- 4141
- Außenseiteoutside
- 4242
- scharfe Kantesharp edge
- 4343
- stegartiger Fortsatzridge-like extension
- 4444
- Federelementspring element
- 4545
- Abschnittsection
- 4646
- Längskantelongitudinal edge
- 4747
- Längskantelongitudinal edge
- 4848
- Schleifeloop
- 4949
- Verbindungsbereichconnecting area
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R082 | Change of representative | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |