WO2008116706A2 - Wälzlageranordnung mit einer integrierten lagerabdichtung - Google Patents

Wälzlageranordnung mit einer integrierten lagerabdichtung Download PDF

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WO2008116706A2
WO2008116706A2 PCT/EP2008/052014 EP2008052014W WO2008116706A2 WO 2008116706 A2 WO2008116706 A2 WO 2008116706A2 EP 2008052014 W EP2008052014 W EP 2008052014W WO 2008116706 A2 WO2008116706 A2 WO 2008116706A2
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sealing
sealing ring
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    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
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    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/005—Fluid passages not relating to lubrication or cooling

Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing assembly for rotatably supporting a shaft or the like in a housing, with an integrated bearing seal against a pressure gradient from one bearing side to the other bearing side, comprising an inner bearing ring arranged on the shaft, an outer bearing ring arranged in the housing and an annular gap between inner and outer bearing ring bridging bearing sealing ring.
  • Antifriction bearing assemblies that must be sealed against an axially unidirectional LJ overpressure, for example, to prevent or minimize fluid loss flow across the antifriction bearing, are required in many industrial applications. Such an application example, the disposal of a propeller shaft, in which the penetration of water through the bearing assembly is to be prevented inside the ship.
  • the non-contact seals include, for example, labyrinth seals in which the overpressure is arranged in several axially succession Throttle is gradually reduced. Such seals require a relatively large axial space.
  • abrasive seals include the known stuffing boxes, in which a string of sealing material in a ring surrounding the ring cavity is compressed so that it rests against the associated sealing surfaces of the shaft or the housing.
  • the sealing cords are subject to relatively high wear, so that the stuffing boxes must be tightened regularly.
  • due to the friction between the sealing cord and the surface moved relative to this a certain amount of friction loss occurs, which leads to an increase in temperature in this area and may necessitate an increase in the drive power for the shaft.
  • abrasive seals use felt rings, o-rings or the like. In order to avoid premature wear in these seals, the surfaces on which the seals abrading, be processed in a complex manner.
  • Some conventional shaft seals also have the undesirable property that their sealing effect is temperature-dependent, for example when the shaft and the housing are made of different materials.
  • Another disadvantage of the shaft seals described is seen in the fact that they represent separate and therefore separately to be mounted components, which increases the assembly cost.
  • bearing bearings integrated in the bearings for example conventional Z or RS disk seals
  • whose task is generally to prevent the outward release of a permanent lubricant in the bearing and the ingress of dirt and foreign bodies (see for example DE 196 16 305 A1).
  • bearing seals are unsuitable for high pressures (> 1 bar) and in particular even with changing pressures and pressure directions.
  • the invention has for its object to provide a bearing with a bearing integrated bearing seal, which claims a small axial space and also withstands the relatively high pressures.
  • the bearing seal according to the invention should also be designed with relatively small structural means for sealing at changing pressures and pressure directions.
  • the invention is based on the finding that the annular gap between the bearing rings can also be bridged by means of a sealing ring which is arranged between one of the components, namely shaft or housing, and the respective other component associated bearing ring, and that in particular in an arrangement of Sealing ring between the shaft and outer bearing ring, the tasks described above can be solved in a structurally particularly favorable manner.
  • the invention is therefore according to the features of the main claim of a rolling bearing assembly for rotatably supporting a shaft or the like in a housing, with an integrated bearing seal against a pressure gradient from one bearing side to the other bearing side, comprising an arranged on the shaft inner bearing ring, one in the housing arranged outer bearing ring and a ring gap between the inner and outer bearing ring bridging bearing seal.
  • the invention provides that the bearing sealing ring is arranged freely movable on the shaft by means of a throttle gap forming sliding fit, and that at least the bearing sealing ring facing end face of the outer bearing ring is formed as a sealing surface to which the bearing sealing ring with its outer edge region sealing can create, if he is pressed due to the prevailing pressure on the outer bearing ring.
  • the seal with respect to the shaft thus takes place by means of the throttle gap, which is dimensioned such that on the one hand it has the required sealing effect, but on the other hand does not hinder a displacement of the bearing sealing ring on the shaft.
  • a bearing sealing ring covering provided with a central passage opening for the shaft cover is arranged, on which one of End face of the outer bearing ring opposite radial, designed as a sealing surface contact surface is provided, to which the bearing sealing ring can create sealing with its outer edge region.
  • a shaft surrounding, axially adjoining the roller bearing and acted upon with a fluid annular space is provided, which has on its side remote from the rolling bearing by a passage opening for the shaft Housing wall is limited.
  • This annulus must be sealed both rolling bearing side and housing wall side.
  • the rolling bearing-side sealing takes place in the manner already described above by means of a bearing sealing ring arranged in the annular space.
  • the remaining between the housing wall and shaft annular gap is bridged by a arranged on the inside of the housing wall shaft seal, which is arranged as in the case of the bearing sealing ring by means of a throttle gap forming sliding freely movable on the shaft, wherein at least the shaft sealing ring facing radial contact surface of the housing wall Sealing surface is formed, to which the shaft seal can create sealing with its outer edge region.
  • the shaft seal In order to prevent the shaft seal from migrating inwardly into the annulus during an unpressurized operating phase and possibly preventing pressure build-up in the annulus at a restart of the system due to the lack of sealing action, according to another embodiment of the invention, it is provided on the shaft seal axial, substantially up to the bearing seal ring extending spacer feet or spacer webs are arranged or formed.
  • the cover arranged on the outer bearing ring is designed so that it engages over the annular space, wherein on the lid in each case the lid inside with its outside connecting openings are provided, and that on the cover one of the formed on the housing wall bearing surface opposite radial, designed as a sealing surface contact surface is provided, to which the shaft seal can create sealing with its outer edge region.
  • the bearing seal and the shaft seal made of a material having substantially the same coefficient of thermal expansion as the shaft. This is achieved in a particularly simple embodiment in that the bearing seal and the shaft seal made of the same material as the shaft.
  • Fig. 1 is a partial longitudinal section through a rolling bearing assembly, wherein operatively always a pressure gradient in one direction is applied
  • Fig. 2 is a partial longitudinal section through a rolling bearing assembly, in which a pressure gradient can occur in both directions operatively.
  • the rolling bearing arrangement 2 shown in FIG. 1 comprises an inner bearing ring 6 arranged on a shaft 4, an outer bearing ring 10 arranged in a housing 8 and rolling elements 12 arranged between the bearing rings 6, 10, which are held in a rolling body cage 14 in the illustrated embodiment.
  • a shaft 4 surrounding, acted upon with a pressurized fluid annulus 16 is formed in the illustrated embodiment via a formed in the shaft 4 radial bore 18 with an axial bore, not shown in FIG Connection stands and, for example, a lubricating oil supply of a transmission is used.
  • the operationally prevailing in the annular space 16 pressure Pu is greater than the outside of the housing 8 and larger than that in Fig. 1 right of the rolling bearing assembly 2 prevailing ambient pressure P 3rd
  • the rolling bearing assembly 2 is associated with a bearing sealing ring 20 which is arranged freely movable on the shaft 4 by means of a sliding fit forming a throttle gap 22.
  • the bearing sealing ring 20 facing end face 24 of the outer bearing ring 10 forms a flat sealing surface to which the bearing sealing ring 20 can create sealing with its outer edge region when it is acted upon by the ruling in the annular space 16 pressure P u .
  • the between the annular space 16 to the outside limiting housing wall 26 and the shaft 4 remaining annular gap 28 is bridged by a arranged on the inside of the housing wall 26 shaft seal 30, which by means of a throttle gap 32 forming sliding fit is freely movable on the shaft 4 is arranged, wherein the shaft sealing ring 30 facing radial contact surface 34 of the housing wall 26 is formed as a sealing surface to which the shaft seal 30 can invest with its axially outer edge sealingly when he of the in the annulus 16 prevailing pressure P u is applied.
  • the shaft seal 30 moves away from the housing wall 26 into the interior of the annular space 16 so that when the system restarts a pressure build-up in the annular space 16 is prevented or delayed is, at the shaft seal 30 axial, substantially to the bearing seal ring 20 down extending spacer feet 36 are arranged, which allow the shaft seal 30 only a small axial range of motion in Fig. 1 to the right, ie in the direction of the bearing seal ring 20.
  • the bearing sealing ring 20 is held rotatably and axially displaceably by a cover 38 arranged on the outer bearing ring 6, wherein the cover 38 has a central opening 39 which connects the interior of the cover to the annular space 16 and provides a passage for the shaft 4.
  • the lid 38 allows a captive mounting of the equipped with the bearing seal 20 rolling bearing.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment which, in some essential properties, corresponds to the exemplary embodiment of FIG. 1, so that a detailed description is unnecessary to that extent.
  • the annular space 44 formed in the housing 40 and surrounding the shaft 42 is subjected to a fluid which has a higher pressure (positive pressure P u ) than the ambient pressure P 3 prevailing outside the housing 40 and in FIG. 2 to the right of the rolling bearing arrangement 46. or lower pressure (negative pressure P u ) may have. If an overpressure P u prevails in the annular space 44, then it is sealed against the rolling bearing arrangement 46 by means of a bearing sealing ring 48 and with respect to the outside of the housing by means of a shaft sealing ring 52 bearing against the housing wall 50, as already described with reference to FIG. In order to ensure a seal of the annular space 44, even in the event that there is a negative pressure P u in the annular space 44, the following construction is provided:
  • a bearing sealing ring 48 covering cover 56 is arranged, on which one of the end face 58 of the outer bearing ring 54 opposite radial, designed as a sealing surface contact surface 60 is provided to which the bearing seal 48 can create sealing with its radially outer edge region , If in the annular space 44 relative to the ambient pressure P 3, a negative pressure P u prevails, the bearing seal 48 is moved in Fig. 2 to the left, so moved away from the bearing rings, until its radially outer edge region of the plan as possible running flat contact surface 60 of the lid 56 sealing invests. As further shown in FIG. 2, the cover 56 arranged on the outer bearing ring 54 extends axially over the annular space 44 into the area of the shaft sealing ring 52.
  • one of the abutment surfaces 62 formed on the housing wall 50 is radial Sealing surface formed bearing surface 64 is provided, to which the shaft seal 52 can create sealing with its radially outer edge region when the ambient pressure P 3 is greater than the pressure prevailing in the annulus vacuum P u .
  • the lid 56 is provided with openings 66 which connect the inside of the lid with the outside of the lid, so that the pressure prevailing in the annular space 44 spread in the space enclosed by the lid and on the bearing sealing ring 48 and the Shaft seal 52 can act.
  • the sealing rings 20, 30, 48 , 52 consist of a material which has substantially the same thermal expansion coefficient as the shaft 4;
  • the bearing seal and the shaft seal are each made of the same material as the shaft 4th

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung zur drehbaren Lagerung einer Welle (4) oder dergleichen in einem Gehäuse (8), mit einer integrierten Lagerabdichtung gegen ein Druckgefälle von einer Lagerseite zur anderen Lagerseite, umfassend einen auf der Welle (4) angeordneten inneren Lagerring (6), einen im Gehäuse (8) angeordneten äußeren Lagerring (10) und einen den Ringspalt zwischen innerem und äußerem Lagerring überbrückenden Lagerdichtring (20). Dieser Lagerdichtring (20) ist mittels einer einen Drosselspalt (22) bildenden Gleitpassung frei beweglich auf der Welle (4) angeordnet, wobei zumindest die dem Lagerdichtring (20) zugewandte Stirnfläche (24) des äußeren Lagerringes (10) als Dichtfläche ausgebildet ist, an die sich der Lagerdichtring (20) mit seinem äußeren Randbereich dichtend anlegen kann. Auf diese Weise erhält man eine axial kurz bauende, auch einem großen Druckgefälle gewachsene Abdichtung der Wälzlageranordnung.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Wälzlageranordnung mit einer integrierten Lagerabdichtung
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung zur drehbaren Lagerung einer Welle oder dergleichen in einem Gehäuse, mit einer integrierten Lagerabdichtung gegen ein Druckgefälle von einer Lagerseite zur anderen Lagerseite, umfassend einen auf der Welle angeordneten inneren Lagerring, einen im Gehäuse angeordneten äußeren Lagerring und einen den Ringspalt zwischen innerem und äußerem Lagerring überbrückenden Lagerdichtring.
Hintergrund der Erfindung
Wälzlageranordnungen, die gegen einen axial von einer Seite wirkenden LJ- berdruck abgedichtet werden müssen, um beispielsweise einen Fluidver- luststrom über das Wälzlager hinweg zu verhindern oder zu minimieren, sind bei zahlreichen technischen Anwendungsfällen erforderlich. Ein derartiger Anwendungsfall ist beispielsweise die Endlagerung einer Schiffsschraubenwelle, bei der ein Eindringen von Wasser über die Lageranordnung ins Innere des Schiffes verhindert werden soll.
Bekannte Lösungen sehen im Allgemeinen vor, unabhängig von der Lageranordnung eine Abdichtung unmittelbar zwischen der Welle und dem die Welle aufnehmenden Gehäuse vorzusehen. Dabei unterscheidet man grundsätzlich berührungslose Dichtungen und schleifende Dichtungen.
Zu den berührungslosen Dichtungen gehören beispielsweise Labyrinthdichtungen, bei denen der Überdruck in mehreren axial hintereinander angeordneten Drosselstellen stufenweise abgebaut wird. Derartige Abdichtungen erfordern einen verhältnismäßig großen axialen Platzbedarf. Zu den einfachsten schleifenden Dichtungen gehören die bekannten Stopfbüchsen, bei denen eine Schnur aus einem Dichtungsmaterial in einem die Welle umgebenden Ring- räum so zusammengedrückt wird, dass sie sich an die einander zugeordneten Dichtflächen der Welle bzw. des Gehäuses anlegt. Die Dichtschnüre unterliegen einem verhältnismäßig großen Verschleiß, so dass die Stopfbüchsen regelmäßig nachgespannt werden müssen. Außerdem entsteht infolge der Reibung zwischen der Dichtschnur und der dieser gegenüber bewegten Fläche ein gewisser Reibungsverlust, welcher zu einer Temperaturerhöhung in diesem Bereich führt und unter Umständen eine Erhöhung der Antriebsleistung für die Welle erforderlich macht.
Andere schleifende Dichtungen verwenden Filzringe, O-Ringe oder derglei- chen. Um bei diesen Dichtungen einen vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden, müssen die Flächen, an denen die Dichtungen schleifend anliegen, in aufwendiger Weise bearbeitet werden. Manche herkömmlichen Wellendichtungen haben zudem die unerwünschte Eigenschaft, dass ihre Dichtwirkung temperaturabhängig ist, wenn beispielsweise die Welle und das Gehäuse aus unter- schiedlichen Werkstoffen bestehen. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Wellendichtungen wird darin gesehen, dass sie gesonderte und deshalb gesondert zu montierende Bauelemente darstellen, welches den Montageaufwand erhöht.
Neben den beschriebenen Wellendichtungen sind in die Lager integrierte Lagerdichtungen (beispielsweise herkömmliche Z- oder RS-Scheibendichtungen) bekannt, deren Aufgabe es im Allgemeinen ist, den Austritt eines im Lager befindlichen Dauerschmiermittels nach außen sowie das Eindringen von Schmutz und Fremdkörpern nach innen zu verhindern (siehe beispielsweise DE 196 16 305 A1 ). Derartige Lagerdichtungen sind jedoch für hohe Drücke (>1 bar) und insbesondere auch bei wechselnden Drücken und Druckrichtungen ungeeignet. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einem Wälzlager integrierte Lagerabdichtung zu schaffen, die einen geringen axialen Bauraum bean- sprucht und die auch verhältnismäßig hohen Überdrücken standhält. Die erfindungsgemäße Lagerabdichtung soll auch mit verhältnismäßig geringen konstruktiven Mitteln für eine Abdichtung bei wechselnden Drücken und Druckrichtungen ausgelegt werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Ringspalt zwischen den Lagerringen auch mittels eines Dichtringes überbrückt werden kann, der zwischen einem der Bauteile, nämlich Welle oder Gehäuse, und dem dem jeweils anderen Bauteil zugeordneten Lagerring angeordnet ist, und dass insbesondere bei einer Anordnung des Dichtringes zwischen Welle und äußerem Lagerring die vorne beschriebenen Aufgaben in konstruktiv besonders günstiger Weise gelöst werden können.
Die Erfindung geht gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs daher aus von einer Wälzlageranordnung zur drehbaren Lagerung einer Welle oder dergleichen in einem Gehäuse, mit einer integrierten Lagerabdichtung gegen ein Druckgefälle von einer Lagerseite zur anderen Lagerseite, umfassend einen auf der Welle angeordneten inneren Lagerring, einen im Gehäuse angeordne- ten äußeren Lagerring und einen den Ringspalt zwischen innerem und äußerem Lagerring überbrückenden Lagerdichtring.
Zudem ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Lagerdichtring mittels einer einen Drosselspalt bildenden Gleitpassung frei beweglich auf der Welle ange- ordnet ist, und dass zumindest die dem Lagerdichtring zugewandte Stirnfläche des äußeren Lagerringes als Dichtfläche ausgebildet ist, an die sich der Lagerdichtring mit seinem äußeren Randbereich dichtend anlegen kann, wenn er infolge des herrschenden Überdruckes an den äußeren Lagerring angedrückt wird.
Die Abdichtung gegenüber der Welle erfolgt demnach mittels des Drosselspal- tes, der so bemessen wird, dass er einerseits die geforderte Abdichtwirkung hat, andererseits aber eine Verschiebung des Lagerdichtringes auf der Welle nicht behindert. Die Abdichtung gegenüber dem Gehäuse erfolgt über die Anlage des Dichtringes an der Stirnfläche des äußeren Lagerringes, die im Allgemeinen plan und glatt ist, so dass im Zusammenwirken mit dem ebenfalls möglichst plan ausgebildeten Lagerdichtring eine gute Abdichtung zustande kommt. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung wird insbesondere auch darin gesehen, dass sich bei einer Erhöhung des Überdrucks auch die Kraft erhöht, mit der der Lagerdichtring an die Stirnfläche des äußeren Lagerringes angedrückt wird, so dass sich die Abdichtwirkung bei deiner Erhöhung des Überdruckes entsprechend erhöht.
Um mit einem geringen konstruktiven Aufwand die Lagerabdichtung für wechselnde Druckrichtungen geeignet zu machen, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass an dem äußeren Lagerring ein den Lagerdichtring abdeckender, mit einer zentralen Durchtrittsöffnung für die Welle versehener Deckel angeordnet ist, an welchem eine der Stirnfläche des äußeren Lagerringes gegenüberliegende radiale, als Dichtfläche ausgebildete Anlagefläche vorgesehen ist, an die sich der Lagerdichtring mit seinem äußeren Randbereich dichtend anlegen kann. Wenn die Überdruckrichtung wech- seit, der Lagerdichtring also von der Stirnfläche des äußeren Lagerringes abgehoben wird, legt er sich an die dieser Stirnfläche gegenüberliegende Anlagefläche des Deckels dichtend an, so dass auch bei diesen Druckverhältnissen eine Abdichtung erfolgt.
Bei bestimmten konstruktiven Ausgestaltungen einiger Wälzlageranordnungen ist ein die Welle umgebender, axial an das Wälzlager anschließender und mit einem Fluid beaufschlagter Ringraum vorgesehen, welcher an seiner wälzlagerfernen Seite durch eine eine Durchgangsöffnung für die Welle aufweisende Gehäusewand begrenzt ist. Dieser Ringraum muss sowohl wälzlagerseitig als auch gehäusewandseitig abgedichtet werden. Die wälzlagerseitige Abdichtung erfolgt in der oben bereits beschriebenen Weise mittels eines in dem Ringraum angeordneten Lagerdichtringes. Der zwischen Gehäusewand und Welle verbleibende Ringspalt wird durch einen an der Innenseite der Gehäusewand angeordneten Wellendichtring überbrückt, welcher wie im Falle des Lagerdichtringes mittels einer einen Drosselspalt bildenden Gleitpassung frei beweglich auf der Welle angeordnet ist, wobei zumindest die dem Wellendichtring zugewandte radiale Anlagefläche der Gehäusewand als Dichtfläche ausgebildet ist, an die sich der Wellendichtring mit seinem äußeren Randbereich dichtend anlegen kann.
Um zu verhindern, dass der Wellendichtring während einer drucklosen Betriebsphase nach innen in den Ringraum hinein wandert und wegen der dann fehlenden Dichtwirkung möglicherweise einen Druckaufbau im Ringraum bei einem erneutem Anlaufen des Systems verhindert, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass an dem Wellendichtring axiale, im Wesentlichen bis zu dem Lagerdichtring hin sich erstreckende Abstandhalterfüße oder Abstandshalterstege angeordnet oder ausgebildet sind.
Um eine gehäusewandseitige Abdichtung des Ringraumes auch für den Fall zu gewährleisten, dass in dem Ringraum ein Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck herrscht, ist der am äußeren Lagerring angeordnete Deckel so ausgebildet, dass er den Ringraum übergreift, wobei an dem Deckel jeweils das Deckelinnere mit dessen Außenseite verbindende Öffnungen vorgesehen sind, und dass an dem Deckel eine der an der Gehäusewand ausgebildeten Anlagefläche gegenüberliegende radiale, als Dichtfläche ausgebildete Anlagefläche vorgesehen ist, an die sich der Wellendichtring mit seinem äußeren Randbereich dichtend anlegen kann.
Um zu verhindern, dass sich die Drosselspalte zwischen den jeweiligen Dichtringen und der Welle und damit deren Dichtleistung bei Temperaturänderungen verändern, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vor- gesehen, dass der Lagerdichtring und der Wellendichtring aus einem Material bestehen, welches im Wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat wie die Welle. Das wird in einer besonders einfachen Ausgestaltung dadurch erreicht, dass der Lagerdichtring und der Wellendichtring aus dem gleichen Material bestehen wie die Welle.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an eini- gen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine Wälzlageranordnung, bei welcher betriebsmäßig stets ein Druckgefälle in einer Richtung anliegt, und Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt durch eine Wälzlageranordnung, bei der betriebsmäßig ein Druckgefälle in beiden Richtungen auftreten kann.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die in Fig. 1 dargestellte Wälzlageranordnung 2 umfasst einen auf einer Welle 4 angeordneten inneren Lagerring 6, einen in einem Gehäuse 8 angeordneten äußeren Lagerring 10 sowie zwischen den Lagerringen 6, 10 angeordnete Wälzkörper 12, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Wälzkörperkäfig 14 gehalten sind.
Auf der in Fig. 1 linken Seite der Wälzlageranordnung 2 ist in dem Gehäuse 8 ein die Welle 4 umgebender, mit einem Druckfluid beaufschlagter Ringraum 16 ausgebildet, der im dargestellten Ausführungsbeispiel über eine in der Welle 4 ausgebildete radiale Bohrung 18 mit einer nicht dargestellten Axialbohrung in Verbindung steht und beispielsweise einer Schmierölversorgung eines Getriebes dient. Der in dem Ringraum 16 betriebsmäßig herrschende Druck Pu ist größer als der außerhalb des Gehäuses 8 sowie größer als der in Fig. 1 rechts von der Wälzlageranordnung 2 herrschende Umgebungsdruck P3.
Um den Ringraum 16 zur Wälzlageranordnung 2 hin abzudichten, ist der Wälzlageranordnung 2 ein Lagerdichtring 20 zugeordnet, welcher mittels einer einen Drosselspalt 22 bildenden Gleitpassung frei beweglich auf der Welle 4 angeordnet ist.
Die dem Lagerdichtring 20 zugewandte Stirnfläche 24 des äußeren Lagerringes 10 bildet eine plane Dichtfläche, an die sich der Lagerdichtring 20 mit seinem äußeren Randbereich dichtend anlegen kann, wenn er von dem im Ringraum 16 herrschenden Überdruck Pu beaufschlagt wird.
Um den Ringraum 16 auch nach außen hin abzudichten, wird der zwischen der den Ringraum 16 nach außen begrenzenden Gehäusewand 26 und der Welle 4 verbleibende Ringspalt 28 durch einen an der Innenseite der Gehäusewand 26 angeordneten Wellendichtring 30 überbrückt, welcher mittels einer einen Drosselspalt 32 bildenden Gleitpassung frei beweglich auf der Welle 4 ange- ordnet ist, wobei die dem Wellendichtring 30 zugewandte radiale Anlagefläche 34 der Gehäusewand 26 als Dichtfläche ausgebildet ist, an die sich der Wellendichtring 30 mit seinem axial äußeren Randbereich dichtend anlegen kann, wenn er von dem in dem Ringraum 16 herrschenden Überdruck Pu beaufschlagt wird.
Um zu verhindern, dass im Nichtbetriebszustand, in welchem z.B. im Ringraum 16 kein Überdruck Pu herrscht, der Wellendichtring 30 von der Gehäusewand 26 fort ins Innere des Ringraumes 16 wandert, so dass beim erneuten Anlaufen des Systems ein Druckaufbau im Ringraum 16 verhindert oder verzögert wird, sind an dem Wellendichtring 30 axiale, im Wesentlichen bis zu dem Lagerdichtring 20 hin sich erstreckende Abstandhalterfüße 36 angeordnet, die dem Wellendichtring 30 nur einen kleinen axialen Bewegungsspielraum in der Fig. 1 nach rechts, also in Richtung zu dem Lagerdichtring 20 erlauben. Der Lagerdichtring 20 wird von einem am äußeren Lagerring 6 angeordneten Deckel 38 drehbar und axial verschiebbar gehalten, wobei der Deckel 38 eine zentrale Öffnung 39 aufweist, die das Deckelinnere mit dem Ringraum 16 ver- bindet und einen Durchtritt für die Welle 4 bietet. Der Deckel 38 erlaubt eine verliersichere Montage des mit dem Lagerdichtring 20 ausgestatteten Wälzlagers.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches in einigen Wesentlichen Eigen- Schäften dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 entspricht, so dass sich insoweit eine detaillierte Beschreibung erübrigt.
Der in dem Gehäuse 40 ausgebildete, die Welle 42 umgebende Ringraum 44 wird mit einem Fluid beaufschlagt, welches gegenüber dem außerhalb des Ge- häuses 40 sowie in Fig. 2 rechts von der Wälzlageranordnung 46 herrschenden Umgebungsdruck P3 einen höheren Druck (Überdruck Pu) oder niedrigeren Druck (Unterdruck Pu) haben kann. Wenn in dem Ringraum 44 ein Überdruck Pu herrscht, dann wird dieser gegenüber der Wälzlageranordnung 46 mittels eines Lagerdichtringes 48 und gegenüber der Gehäuseaußenseite mittels ei- nes an der Gehäusewand 50 anliegenden Wellendichtringes 52 abgedichtet, wie anhand der Fig. 1 bereits beschrieben wurde. Um eine Abdichtung des Ringraumes 44 auch für den Fall zu gewährleisten, dass in dem Ringraum 44 ein Unterdruck Pu herrscht, ist folgende Konstruktion vorgesehen:
An dem äußeren Lagerring 54 ist ein den Lagerdichtring 48 abdeckender Deckel 56 angeordnet, an welchem eine der Stirnfläche 58 des äußeren Lagerringes 54 gegenüberliegende radiale, als Dichtfläche ausgebildete Anlagefläche 60 vorgesehen ist, an die sich der Lagerdichtring 48 mit seinem radial äußeren Randbereich dichtend anlegen kann. Wenn im Ringraum 44 gegenüber dem Umgebungsdruck P3 ein Unterdruck Pu herrscht, wird der Lagerdichtring 48 in Fig. 2 nach links, also von den Lagerringen weg verschoben, bis sich sein radial äußerer Randbereich an die möglichst plan ausgeführte Anlagefläche 60 des Deckels 56 dichtend anlegt. Wie die Fig. 2 weiter zeigt, übergreift der am äußeren Lagerring 54 angeordnete Deckel 56 den Ringraum 44 axial bis in den Bereich des Wellendichtringes 52. An dem Deckel 56 ist zudem eine der an der Gehäusewand 50 ausgebilde- ten Anlagefläche 62 gegenüberliegende radiale, als Dichtfläche ausgebildete Anlagefläche 64 vorgesehen, an die sich der Wellendichtring 52 mit seinem radial äußeren Randbereich dichtend anlegen kann, wenn der Umgebungsdruck P3 größer ist als der im Ringraum herrschende Unterdruck Pu.
Wie die Fig. 2 weiter erkennen lässt, ist der Deckel 56 mit Öffnungen 66 versehen, welche die Deckelinnenseite mit der Deckelaußenseite verbindenden, so dass der im Ringraum 44 herrschende Druck sich in den durch den Deckel eingeschlossenen Raum ausbreiten und auf den Lagerdichtring 48 sowie den Wellendichtring 52 einwirken kann.
Um eine Veränderung der in Fig. 1 mit den Bezugszeichen 22 bzw. 32 bezeichneten und auch in der Fig. 2 zu erkennenden Drosselspalte zwischen den genannten Dichtringen und der Welle 4 bei Temperaturänderungen zu verhindern, ist vorgesehen, dass die Dichtringe 20, 30, 48, 52 aus einem Material bestehen, welches im Wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat wie die Welle 4; vorzugsweise sind der Lagerdichtring und der Wellendichtring jeweils aus dem gleichen Material hergestellt wie die Welle 4.
Bezugszeichenliste
2 Walzlageranordnung
4 Welle
6 Innerer Lagerring
8 Gehäuse
10 Äußerer Lagerring
12 Wälzkörper
14 Wälzkörperkäfig
16 Ringraum
18 Radiale Bohrung
20 Lagerdichtring
22 Drosselspalt
24 Stirnfläche
26 Gehäusewand
28 Ringspalt
30 Wellendichtring
32 Drosselspalt
34 Anlagefläche
36 Abstandhalterfüße
38 Deckel
39 Öffnung
40 Gehäuse
42 Welle
44 Ringraum
46 Wälzlageranordnung
48 Lagerdichtring
50 Gehäusewand
52 Wellendichtring
54 Äußerer Lagerring
56 Deckel
58 Stirnfläche
60 Anlagefläche 62 Anlageflache
64 Anlagefläche
66 Öffnungen
Pu Überdruck Pu Unterdruck
Pa Außen-/Umgebungsdruck

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlageranordnung zur drehbaren Lagerung einer Welle (4) in einem Gehäuse (8), mit einer integrierten Lagerabdichtung gegen ein Druckge- fälle von einer Lagerseite zur anderen Lagerseite, umfassend einen auf der Welle (4) angeordneten inneren Lagerring (6), einen im Gehäuse (8) angeordneten äußeren Lagerring (10) und einen den Ringspalt zwischen innerem und äußerem Lagerring überbrückenden Lagerdichtring (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdichtring (20) mittels einer ei- nen Drosselspalt (22) bildenden Gleitpassung frei beweglich auf der
Welle (4) angeordnet ist, und dass zumindest die dem Lagerdichtring (20) zugewandte Stirnfläche (24) des äußeren Lagerringes (10) als Dichtfläche ausgebildet ist, an die sich der Lagerdichtring (20) mit seinem äußeren Randbereich dichtend anlegen kann.
2. Wälzlageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an dem äußeren Lagerring (54) ein den Lagerdichtring (48) abdeckender, mit einer zentralen Durchtrittsöffnung für die Welle (42) versehener Deckel (56) angeordnet ist, an welchem eine der Stirnfläche (58) des äußeren Lagerringes (54) gegenüberliegende radiale, als Dichtfläche ausgebildet Anlagefläche (60) vorgesehen ist, an die sich der Lagerdichtring (48) mit seinem äußeren Randbereich dichtend anlegen kann.
3. Wälzlageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Lager- dichtring (20) in einem die Welle (4) umgebenden, axial an die Wälzlageranordnung anschließenden, mit einem Fluid beaufschlagten Ringraum (16) angeordnet ist, welcher an seiner wälzlagerfernen Seite durch eine eine Durchgangsöffnung für die Welle (4) aufweisende Gehäusewand (26) begrenzt ist, wobei ein zwischen Gehäusewand (26) und WeI- Ie (4) verbleibender Ringspalt (28) durch einen an der Innenseite der
Gehäusewand (26) angeordneten Wellendichtring (30) überbrückt wird, welcher mittels einer einen Drosselspalt (32) bildenden Gleitpassung frei beweglich auf der Welle (4) angeordnet ist, und wobei zumindest eine dem Wellendichtring (30) zugewandte radiale Anlagefläche (34) der Gehäusewand (26) als Dichtfläche ausgebildet ist, an die sich der Wellendichtring (30) mit seinem äußeren Randbereich dichtend anlegen kann.
4. Wälzlageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wellendichtring (30) axiale, im Wesentlichen bis zu dem Lagerdichtring (20) hin sich erstreckende Abstandhalterfüße (36) oder Ab- standshalterstege angeordnet sind.
5. Wälzlageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der am äußeren Lagerring (54) angeordnete Deckel (56) den Ringraum (44) übergreift und mit das Deckelinnere mit dessen Außenseite verbindenden Öffnungen versehen ist, und dass an dem Deckel (56) eine der an der Gehäusewand (50) ausgebildeten Anlagefläche (62) gegenüber- liegende radiale, als Dichtfläche ausgebildete Anlagefläche (64) vorgesehen ist, an die sich der Wellendichtring (52) mit seinem äußeren Randbereich dichtend anlegen kann.
6. Wälzlageranordnung nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 5, da- durch gekennzeichnet, dass der Lagerdichtring (20) und der Wellendichtring (30) aus einem Material bestehen, welches im Wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat wie die Welle (4).
7. Wälzlageranordnung nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 6, da- durch gekennzeichnet, dass der Lagerdichtring (20) und der Wellendichtring (30) aus dem gleichen Material bestehen wie die Welle (4).
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