WO2009149810A1 - Dichtungssystem - Google Patents

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Mark Jennebach
Andreas Palmer
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Rothe Erde Gmbh
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors

Definitions

  • the invention relates to a sealing system for relatively rotatable bearing rings of a large rolling bearing, in particular for wind turbines.
  • DE 202 03 372 U1 relates to a pivot bearing for moisture-exposed systems, for example, for the sheet storage of a wind turbine, for ship winds or the like, with two mutually rotatable connection elements, with at least one arranged between the same or more multi-row bearings, in particular for receiving axial - And / or radial loads and / or tilting moments and with at least one seal to protect the / the bearings from moisture and corrosion.
  • a seal an annular element of a non-corroding metallic material concentrically surrounding its symmetry axis is fixed to a connection element, against which a, likewise annular, elastic sealing element fastened to the other connection element rests.
  • DE 34 35 437 A1 discloses an elastic seal for a rolling bearing rotary joint, which consists of two races and between these rolling rolling elements, wherein the one race over the other race in the axial direction, between the two races an annular gap, the one Running ring in its the other race superior and facing its lateral surface has a circumferential groove into which a seal is inserted, which comprises a sealing lip which slidably rests on an outer end face of the other race.
  • the seal has an axially directed collar engaging in the annular gap, which collar is supported on a race and slidably bears on the other race with at least one sealing lip within the gap space.
  • DE10 2005 041 720 A1 describes an element for sealing two mutually rotatable parts, with at least one first sealing ring of an elastic, preferably rubber-like material, which is fixed to one of the two mutually rotatable parts and has at least one sealing lip and at least a second sealing ring which is fixed to the other of the mutually rotatable parts and carries a running along its circumference band of another material, at least one Sealing lip of the first sealing ring is applied.
  • the invention has for its object to provide a sealing element that can be brought into operative connection to form a sealing system with two relatively rotatable bearing rings in such a way that no external environmental influences can enter the inner region of the sealing space of the bearing rings, but at the same time no lubricant is discharged from the sealing chamber into the external environment.
  • the sealing system according to the invention should have a long service life.
  • a sealing system for relatively rotatable, at least one sealing space forming bearing rings of a large rolling bearing wherein at least one Distancelippiges sealing element has a static and at least one dynamic sealing area, one leg of the static sealing area in a groove in an axial end face fixed to one of Bearing rings is connected, which rests of a plurality of sealing lips existing dynamic sealing area on corresponding radial and axial sealing surfaces of the other bearing ring, the sealing member additionally has a lip-shaped support portion and the support portion is supported on a lying in the sealing chamber radial sealing surface of the static sealing area receiving bearing ring.
  • the multi-lip seal according to the invention can be used in single-row and multi-row ball bearings and roller bearings.
  • the sealing system according to the invention fulfills in particular the following functions:
  • the first applied to a radial sealing surface dynamic sealing lip prevents that no external environmental influences in the sealing space of the bearing rings, in particular of the bearing, can pass
  • the second dynamic sealing lip which bears against an inner axial sealing surface, prevents any grease from being released into the environment
  • the additional internal static support lip resting against a radial sealing surface serves as a support for the dynamic sealing lips and minimizes the release of the sealing lip prestress due to material fatigue. With this support, an improvement in the tightness of the two dynamically acting sealing lips is brought about.
  • the support lip is additionally prevented that even with a lubricant overpressure in the sealing space of the relatively rotatable bearing rings, such as a rolling bearing, the dynamically acting sealing area can be folded around the statically acting sealing area.
  • the support lip from the point of attack is deeper in the sealing space than the dynamically acting on an axial leg Sealing lip. Due to the structural design, the movement of the dynamically acting sealing lips is reduced under load.
  • FIG. 1 shows a cross section through a multi-row large-diameter rolling bearing
  • FIG. 2 shows a partial view of a sealing region according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a cross section through a multi-row large-diameter rolling bearing 1.
  • the large-diameter rolling bearing 1 has two bearing rings 2, 3 that can be rotated relative to each other, with an inner sealing space 25.
  • Such large rolling bearings 1 can be used for example in wind turbines.
  • 4 balls 6 are positioned in cages.
  • the bearing rings 2, 3 are sealed in the area of their end faces 7, 8, in which case identical sealing elements 9, 9 'are used, which are positioned only in the reverse arrangement in the region of the respective end face 7, 8. For the sake of clarity, only the sealing area of the sealing element 9 will be described.
  • the sealing element 9 has a static sealing region 10 and a multi-lipped dynamic sealing region 11.
  • the sealing region 11 includes a voltage applied to a radial leg 12 of the bearing ring 2 sealing lip 13 and a voltage applied to an axial leg 14 of the bearing ring 2 sealing lip 15.
  • the static sealing portion 10 has a sealing base with a circumferential projection 16 which in a corresponding groove 17 of the other Bearing ring 3 is knotted. By this measure, after the assembly of the sealing element 9, an axial pressing out of the receiving groove 17 is prevented.
  • the sealing element 9 further has a lip-shaped support region 18, which is supported on a radial leg 19 of the bearing ring 3.
  • the sealing element 9 ' is provided in the reverse installation situation, wherein the static sealing region 10 in the bearing ring 2 and the Sealing lips 13,15 of the dynamic sealing portion 11 are provided on corresponding legs of the bearing ring 3.
  • FIG. 2 shows a possible installation situation of the sealing element 9 'according to FIG. 1 in the form of a partial view.
  • Recognizable is the static sealing region 10 and the dynamic sealing area 11, formed by the sealing lips 13,15.
  • the static sealing region 10 has a first leg 20 and a second leg 21 forming a sealing foot.
  • On the second leg 21 of the circumferentially formed projection 16 is formed, which is knotted into the circumferential groove 17 of the bearing ring 2.
  • On the second leg 21 further sealing portions 22 are formed in the form of lips.
  • the sealing lip 13 abuts against an opposite radial leg 12 of the bearing ring 3, while the sealing lip 15 bears against an axial leg 14 of the bearing ring 3.
  • the lip-shaped support region 18 which rests against a radial leg 19 of the bearing ring 2.
  • the sealing lip 15 and the lippenfö ⁇ nige support portion 18 extend approximately in an inclined plane E, wherein about halfway between the support portion 18 and the sealing lip 15, a web 23 is formed, the formation of an approximately T-shaped cross-section of the bearing rings 15th , 18, 23 runs in the direction of the first leg 20.
  • the lippenfö ⁇ nige support portion 18 serves the sealing lips 13,15 as a support and minimized in the operating condition, the easing of the sealing lip bias by material fatigue.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Dichtungssystem für relativ zueinander verdrehbare, mindestens einen Dichtraum (25) bildende Lagerringe (2, 3) eines Großwälzlagers, wobei mindestens ein mehrlippiges Dichtungselement (9, 9') einen statischen (10) und mindestens einen dynamischen Dichtbereich (11) aufweist, ein Schenkel (21) des statischen Dichtbereiches (10) in einer Nut (17) in einer axialen Stirnfläche (7, 8) fest mit einem der Lagerringe (2 oder 3) verbunden ist, der aus mehreren Dichtlippen (13, 15) bestehende dynamische Dichtbereich (11) an korrespondierenden radialen (12) und axialen Dichtflächen (14) des anderen Lagerringes (3 oder 2) anliegt, das Dichtungselement (9, 9') zusätzlich einen lippenförmig ausgebildeten Stützbereich (18) aufweist und der Stützbereich (18) sich an einer im Dichtraum (25) liegenden radialen Dichtfläche (19) des den statischen Dichtbereich (10) aufnehmenden Lagerringes (2 oder 3) abstützt.

Description

Dichtungssystem
Die Erfindung betrifft ein Dichtungssystem für relativ zueinander verdrehbare Lagerringe eines Großwälzlagers, insbesondere für Windenergieanlagen.
Die DE 202 03 372 U1 betrifft eine Drehlagerung für der Feuchtigkeit ausgesetzte Anlagen, beispielsweise für die Blattlagerung einer Windenergieanlage, für Schiffswinden oder dergleichen, mit zwei gegeneinander verdrehbaren Anschlusselementen, mit wenigstens einem zwischen denselben angeordneten ein- oder mehrreihigen Wälzlager, insbesondere zur Aufnahme von Axial- und/oder Radiallasten und/oder Kippmomenten sowie mit wenigstens einer Dichtung zum Schutz des/der Wälzlager vor Feuchtigkeit und Korrosion. Im Rahmen einer Dichtung ist an einem Anschlusselement ein dessen Symmetrieachse konzentrisch umgebendes ringförmiges Element aus einem nicht korrodierenden metallischen Werkstoff festgelegt, an dem ein an dem anderen Anschlusselement befestigtes, ebenfalls ringförmiges, elastisches Dichtelement anliegt.
Die DE 34 35 437 A1 offenbart eine elastische Dichtung für eine Wälzlager- Drehverbindung, die aus zwei Laufringen und zwischen diesen abrollenden Wälzkörpern besteht, wobei der eine Laufring den anderen Laufring in axialer Richtung überragt, zwischen beiden Laufringen ein ringförmiger Spalt besteht, der eine den Laufring in seiner den anderen Laufring überragenden und ihm zugewandten Mantelfläche eine umlaufende Nut aufweist, in die eine Dichtung eingesetzt wird, die eine Dichtlippe umfasst, die gleitend auf einer äußeren Stirnfläche des anderen Laufringes anliegt. Die Dichtung weist einen in den ringförmigen Spalt eingreifenden axial gerichteten Kragen auf, der sich an einem Laufring abstützt und mit wenigstens einer Dichtlippe innerhalb des Spaltraumes gleitend an dem anderen Laufring anliegt.
In der DE10 2005 041 720 A1 wird ein Element zum Abdichten zweier gegeneinander verdrehbarer Teile beschrieben, mit wenigstens einem ersten Dichtungsring aus einem elastischen, vorzugsweise kautschukartigen Werkstoff, der an einem der beiden gegeneinander verdrehbaren Teile fixiert ist und wenigstens eine Dichtlippe aufweist und mit wenigsten einem zweiten Dichtungsring, der an dem anderen der gegeneinander verdrehbaren Teile fixiert ist und ein an seinem Umfang entlang laufendes Band aus einem anderen Werkstoff trägt, an dem wenigsten eine Dichtlippe des ersten Dichtungsringes anliegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dichtungselement bereit zu stellen, das zur Bildung eines Dichtungssystems mit zwei relativ zueinander verdrehbaren Lagerringen dergestalt in Wirkverbindung bringbar ist, dass keine äußeren Umwelteinflüsse in den inneren Bereich des Dichtraumes der Lagerringe gelangen können, gleichzeitig aber auch kein Schmiermittel aus dem Dichtraum in die äußere Umgebung abgegeben wird. Darüber hinaus soll das erfindungsgemäße Dichtungssystem eine hohe Standzeit haben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Dichtungssystem für relativ zueinander verdrehbare, mindestens einen Dichtraum bildende Lagerringe eines Großwälzlagers, wobei mindestens ein mehrlippiges Dichtungselement einen statischen und mindestens einen dynamischen Dichtbereich aufweist, ein Schenkel des statischen Dichtbereiches in einer Nut in einer axialen Stirnfläche fest mit einem der Lagerringe verbunden ist, der aus mehreren Dichtlippen bestehende dynamische Dichtbereich an korrespondierenden radialen und axialen Dichtflächen des anderen Lagerringes anliegt, das Dichtungselement zusätzlich einen lippenförmig ausgebildeten Stützbereich aufweist und der Stützbereich sich an einer im Dichtraum liegenden radialen Dichtfläche des den statischen Dichtbereich aufnehmenden Lagerringes abstützt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Unter dem Begriff „statischer Dichtbereich" versteht der Fachmann, dass hier keine Relativbewegung zwischen dem Dichtungselement und dem aufnehmenden Lagerring stattfindet. Bei dem „dynamischen Dichtbereich" findet eine Relativbewegung zwischen dem Elastomermaterial (Dichtlippe) des Dichtungselementes und einem rotierenden Lagerring statt.
Die erfindungsgemäße Mehrlippendichtung kann bei einreihigen und mehrreihigen Kugellagern sowie bei Rollenlagern eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Dichtsystem erfüllt insbesondere folgende Funktionen:
die erste an einer radialen Dichtfläche anliegende dynamische Dichtlippe verhindert, dass keine äußeren Umwelteinflüsse in den Dichtraum der Lagerringe, insbesondere des Lagers, gelangen können
die zweite an einer inneren axialen Dichtfläche anliegende dynamische Dichtlippe verhindert, dass kein Fett an die Umgebung abgegeben wird
die zusätzliche innere, an einer radialen Dichtfläche anliegende statische Stützlippe dient den dynamischen Dichtlippen als Abstützung und minimiert das Nachlassen der Dichtlippenvorspannung durch Materialermüdung. Mit dieser Abstützung wird eine Verbesserung der Dichtigkeit der beiden dynamisch wirkenden Dichtlippen herbeigeführt.
durch die Stützlippe wird zusätzlich verhindert, dass auch bei einem Schmiermittelüberdruck im Dichtraum der relativ zueinander drehbaren Lagerringe, beispielsweise eines Wälzlagers, der dynamisch wirkende Dichtbereich um den statisch wirkenden Dichtbereich herumgeklappt werden kann.
Von besonderem Vorteil ist, dass die Stützlippe vom Angriffspunkt her tiefer im Dichtraum liegt als die an einem Axialschenkel anliegende dynamisch wirkende Dichtlippe. Infolge der konstruktiven Ausgestaltung wird die Bewegung der dynamisch wirkenden Dichtlippen unter Belastung reduziert.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch ein mehrreihiges Großwälzlager,
Figur 2 eine Teildarstellung eines Dichtbereichs gemäß Figur 1.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein mehrreihiges Großwälzlager 1. Das Großwälzlager 1 weist zwei relativ zueinander verdrehbare Lagerringe 2,3 mit einem inneren Dichtraum 25 auf. Derartige Großwälzlager 1 können beispielsweise bei Windenergieanlagen eingesetzt werden. Im Bereich von Ausnehmungen 4,5 sind in Käfigen 24 Kugeln 6 positioniert. Die Lagerringe 2,3 sind im Bereich ihrer Stirnflächen 7,8 abgedichtet, wobei in diesem Beispiel baugleiche Dichtungselemente 9,9' zum Einsatz gelangen, die lediglich in umgekehrter Anordnung im Bereich der jeweiligen Stirnfläche 7,8 positioniert sind. Der besseren Übersicht halber wird lediglich der Dichtbereich des Dichtungselementes 9 beschrieben. Das Dichtungselement 9 weist einen statischen Dichtbereich 10 und einen mehrlippigen dynamischen Dichtbereich 11 auf. Der Dichtbereich 11 beinhaltet eine an einem Radialschenkel 12 des Lagerrings 2 anliegende Dichtlippe 13 und eine an einem Axialschenkel 14 des Lagerrings 2 anliegende Dichtlippe 15. Der statische Dichtbereich 10 weist einen Dichtfuß mit einem umlaufenden Ansatz 16 auf, der in einer korrespondierenden Nut 17 des anderen Lagerrings 3 eingeknüpft ist. Durch diese Maßnahme wird nach der Montage des Dichtungselementes 9 ein axiales Herausdrücken aus der aufnehmenden Nut 17 verhindert. Das Dichtungselement 9 verfügt des Weiteren über einen lippenförmig ausgebildeten Stützbereich 18, der sich an einem Radialschenkel 19 des Lagerrings 3 abstützt. Das Dichtungselement 9' ist in umgekehrter Einbausituation vorgesehen, wobei der statische Dichtbereich 10 im Lagerring 2 und die Dichtlippen 13,15 des dynamischen Dichtbereiches 11 an entsprechenden Schenkeln des Lagerrings 3 vorgesehen sind.
Figur 2 zeigt eine mögliche Einbausituation des Dichtungselementes 9' gemäß Figur 1 in Form einer Teilansicht. Erkennbar ist der statische Dichtbereich 10 sowie der dynamsiche Dichtbereich 11 , gebildet durch die Dichtlippen 13,15. Ferner angedeutet sind die Lagerringe 2,3. Der statische Dichtbereich 10 weist einen ersten Schenkel 20 und einen zweiten einen Dichtfuß bildenden Schenkel 21 auf. Am zweiten Schenkel 21 ist der umlaufend ausgebildete Ansatz 16 angeformt, der in die umlaufende Nut 17 des Lagerrings 2 eingeknüpft ist. Am zweiten Schenkel 21 sind weitere Dichtbereiche 22 in Form von Lippen angeformt. Die Dichtlippe 13 liegt an einem gegenüberliegenden Radialschenkel 12 des Lagerrings 3 an, während die Dichtlippe 15 an einem Axialschenkel 14 des Lagerrings 3 anliegt. Ferner dargestellt ist der lippenförmig ausgebildete Stützbereich 18, der an einem Radialschenkel 19 des Lagerrings 2 anliegt. Räumlich gesehen verlaufen die Dichtlippe 15 und der lippenföπnige Stützbereich 18 etwa in einer geneigten Ebene E, wobei etwa auf halber Höhe zwischen dem Stützbereich 18 und der Dichtlippe 15 ein Steg 23 gebildet ist, der unter Bildung eines etwa T-förmigen Querschnitts der betroffenen Lagerringe 15,18,23 in Richtung des ersten Schenkels 20 verläuft. Der lippenföπnige Stützbereich 18 dient den Dichtlippen 13,15 als Abstützung und minimiert im Betriebszustand das Nachlassen der Dichtlippenvorspannung durch Materialermüdung.
Bezugszeichenliste
1 Großwälzlager
2 Lagerring
3 Lagerring
4 Ausnehmung (für 6,6')
5 Ausnehmung (für 6,6')
6 Kugel
7 Stirnfläche (von 3)
8 Stirnfläche (von 2) ,9' Dichtungselement
10 statischer Dichtbereich (von 9)
11 dynamischer Dichtbereich (von 9, mehrlippig)
12 Dichtfläche (von 2,3, radial)
13 Dichtlippe (an 11 )
14 Dichtfläche (von 2,3, axial, innen gelegen)
15 Dichtlippe (an 11 )
16 Ansatz (an 21 )
17 Nut (in 3 für 21 ) 8 Stützbereich (von 9) 9 Dichtfläche (von 3, radial) 0 erster Schenkel (von 10,9) 1 zweiter Schenkel (von 10,9; Dichtfuß) 2 Dichtbereiche (an 21 ) 3 Steg (von 9) 4 Käfig 5 Dichtraum

Claims

Patentansprüche
1. Dichtungssystem für relativ zueinander verdrehbare, mindestens einen Dichtraum (25) bildende Lagerringe (2,3) eines Großwälzlagers, wobei a) ein mehrlippiges Dichtungselement (9,9') einen statischen (10) und mindestens einen dynamischen Dichtbereich (11 ) aufweist, b) ein Schenkel (21 ) des statischen Dichtbereiches (10) in einer Nut (17) in einer axialen Stirnfläche (7,8) fest mit einem der Lagerringe (2 oder 3) verbunden ist, c) der aus mehreren Dichtlippen (13,15) bestehende dynamische Dichtbereich (11) an korrespondierenden radialen (12) und axialen Dichtflächen (14) des anderen Lagerringes (3 oder 2) anliegt, d) das Dichtungselement (9,9') zusätzlich einen lippenförmig ausgebildeten Stützbereich (18) aufweist und e) der Stützbereich (18) sich an einer im Dichtraum (25) liegenden radialen Dichtfläche (19) des den statischen Dichtbereich (10) aufnehmenden Lagerringes (2 oder 3) abstützt.
2. Dichtungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbereich (18) außerhalb des statischen Dichtbereiches (10) vorgesehen ist.
3. Dichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der lippenförmige Stützbereich (18), bezogen auf die axiale Bauhöhe der Lagerringe (2,3), tiefer im Dichtraum (25) liegt als die an der axialen Dichtfläche (14) anliegende Dichtlippe (15) des dynamisch wirkenden Dichtbereichs (11 ).
4. Dichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der lippenförmige Stützbereich (18) und die an der axialen Dichtfläche (14) anliegende Dichtlippe (15) etwa in einer geneigt verlaufenden Ebene (E) verlaufen, wobei zwischen dem Stützbereich (18) und der Dichtlippe (15) ein Steg (23) gebildet ist, die Elemente (15,18,23) einen etwa T-fömigen Querschnitt bilden und der Steg (23) in Richtung eines Schenkels (20) des statischen Dichtbereichs einläuft.
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