WO2012045758A2 - Wälzlager mit einer spaltdichtung - Google Patents

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WO2012045758A2
WO2012045758A2 PCT/EP2011/067351 EP2011067351W WO2012045758A2 WO 2012045758 A2 WO2012045758 A2 WO 2012045758A2 EP 2011067351 W EP2011067351 W EP 2011067351W WO 2012045758 A2 WO2012045758 A2 WO 2012045758A2
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Henning Kern
Jochen Lorenscheit
Mathias Seuberling
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Aktiebolaget Skf
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    • F16C19/385—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with two rows, i.e. double-row tapered roller bearings
    • F16C19/386—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with two rows, i.e. double-row tapered roller bearings in O-arrangement
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors

Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing having at least one inner ring, at least one outer ring, and arranged therebetween rolling elements, which are guided by a bearing cage, further comprising at least one roller bearing between the inner ring and outer ring sealing gap seal.
  • JP 2009 204068 A describes a single-row tapered roller bearing, in which a bearing cage for guiding tapered rollers, which are arranged between an outer ring and an inner ring, is provided.
  • the bearing cage is formed together with a front-side annular projection as a one-piece plastic component.
  • the end-side annular projection forms a gap seal together with a guide flange of the inner ring.
  • DE 10 2008 032 514 A1 describes a tapered or tapered roller bearing, comprising an inner rolling surface element, on which rollers of the bearing are provided for unrolling, with an outer diameter larger and an outer diameter smaller axial end, a cage with a side ring on the outer diameter smaller End, of which one end faces go out webs, wherein two mutually adjacent webs form a receptacle for at least one of the rollers, wherein at the outer diameter larger end of the cage a washer-like sealing disc is provided which forms a sealing gap towards the Abroll vomelement.
  • the object of the invention is to provide an alternative gap seal.
  • a rolling bearing having at least one inner ring, at least one outer ring, and rolling elements arranged therebetween, which are guided by a bearing cage, further comprising at least one rolling bearing between inner ring and outer ring sealing gap seal, wherein the gap seal has a sealing wall which is connected by fastening means to the bearing cage, and wherein the bearing cage is formed of a plurality of segments of partial bearing cages and the sealing wall of the gap seal is formed of a plurality of segments of partial sealing walls.
  • the bearing cage may be formed in one piece or in several parts.
  • the rolling elements may be formed, for example, as rolling balls, Wälzrollen, tapered rollers or needles.
  • either the outer ring or the inner ring or both of outer ring and inner ring may be formed in several parts, for example, in a double-row roller bearing, an outer ring with two Irmenringen or two outer rings combined with an inner ring.
  • the gap seal according to the invention is formed by the at least one sealing wall or by a plurality of partial sealing walls, which interact with corresponding counter-sealing walls, for example on the outer ring and / or inner ring of the rolling bearing.
  • the sealing wall or the plurality of partial sealing walls may overlap with the corresponding counter-sealing walls over a predetermined area, in particular be arranged in parallel areas at a distance from one another.
  • the distance of the parallel surfaces of the sealing wall or partial sealing walls and mating sealing walls defines the sealing gap size.
  • at least one sealing wall is connected to the bearing cage by fastening means.
  • one partial sealing wall can be connected to one partial bearing cage of a multi-part bearing cage.
  • the gap seal after a complete assembly of the basic rolling bearing, ie after assembly of the rolling elements between the outer ring and inner ring with the interposition of the bearing cage, be retrofitted.
  • an already installed gap seal can be dismantled again, for example for inspection purposes or for repair, without having to remove or disassemble the basic rolling bearing.
  • the sealing wall runs at about half the speed of the bearing, so that between the seal wall and the outer ring-side symbolsdichtungswand or between the seal wall and the inner ring-side Gegendichtungswand the opposite gap walls only at about half speed of Slide bearing past each other.
  • the sealing gap may optionally be filled with bearing grease or oil.
  • the rolling bearing may have two rows of conical rolling elements to form a double row tapered roller bearing, each row being guided in a separate bearing cage and having at least one, in particular at its two opposite end faces a sealing wall which is connected by a fastening means with the bearing cage ,
  • the double-row tapered roller bearing at its two opposite end faces in each case a gap seal according to the invention, wherein each of the sealing walls according to the invention is attached to the respectively associated bearing cage.
  • the fastening means may be designed as a releasable fastening means. This not only allows a subsequent installation of the gap seal after the Rolling is assembled together, but also allows a subsequent removal of the gap seal from the rolling bearing to. Thus, in particular be provided that an already assembled gap seal, for example, for inspection purposes or for repair can be dismantled without having to remove the basic bearings or disassemble.
  • the attachment means may be a snap connection.
  • the gap seal has at least one sealing wall, which is fastened to the bearing cage of the rolling bearing by means of a snap connection, the at least one sealing wall can be assembled or disassembled in particular without separate fastening means and / or without special tools.
  • the snap connection may comprise a number of pairs of apertures of apertures and protrusions, in particular circular perforations and an undercut comprising pins.
  • the connection pairs of apertures and projections can snap snap into each other.
  • the projections or the pins with the undercuts may have an elasticity adapted thereto.
  • the projections, in particular the pins can be arranged on the at least one bearing cage and the openings, in particular the circular holes on the sealing wall of the gap seal.
  • the projections, in particular the pins can project from an outwardly facing end face of the bearing cage, in particular in an axial direction of the roller bearing and / or in the axial direction of the rolling body rotational axes.
  • a non-releasable attachment for example as a rivet or adhesive bond, can be used.
  • the bearing cage can be formed of several segments of partial cage cages and the sealing wall of the gap seal of several segments of partial storage cages. Dichtungs walls are formed, which overlap in pairs in a circumferential direction, in particular in their connected by the fastening means to the bearing cage and the partial bearing cages mounted arrangements.
  • the bearing cage formed by a plurality of segments of partial bearing cages extends in a chain-like manner along a circumference between the outer ring and the inner ring.
  • the plurality of partial sealing walls connected to the segments of partial cage cages may overlap one another in the circumferential direction so that there are no non-overlapping gaps in the circumferential direction.
  • the gap seal may have formed on the outer ring outer mating seal wall and formed on the inner ring inner mating sealing wall and the two sealing walls with the sealing wall, which is connected to the bearing cage or the partial bearing cages, forming two sealing gaps.
  • the outer seal area can be made as a shoulder or recess on the outer ring.
  • the mating sealing wall is formed in this embodiment in this respect by a surface of the outer ring.
  • the inner mating sealing wall can be made as a shoulder or recess on the inner ring.
  • the mating sealing wall is also formed in this embodiment of a surface of the inner ring.
  • the gap seal may have an outer shroud connected to the outer ring and an inner shroud connected to the inner ring and the two shrouds with the seal wall, which is connected to the bearing cage or the partial bearing cages, form two, in particular additional sealing gaps.
  • the shrouds can be retrofitted as separate components to the outer ring or the inner ring, for example, welded.
  • the outer counter-sealing wall and / or the outer shroud can be designed to extend radially and the inner mating wall and / or the inner shroud to be axially extending.
  • the bearing cage or the several segments of partial bearing cages can be made of polyetheretherketone (PEEK).
  • PEEK polyetheretherketone
  • the properties of polyetheretherketone are the particular combination of strength and elasticity, high temperature and chemical resistance, high wear resistance and good processability. These properties are advantageous, for example, in high-precision cylindrical roller bearings.
  • Bearing cages made of polyetheretherketone generally show no signs of aging at temperatures up to 200 ° C, even in the presence of lubricant additives. However, for high speed storage, the maximum allowable operating temperatures are limited to + 150 ° C, since from this temperature polyetheretherketone can soften.
  • the gap seal according to the invention or the inventive seal s wall which is connected by fastening means with the bearing cage, for sealing rolling bearings, in particular double-row tapered roller bearings, for example, for the rotor From supporting wind turbines, in particular the multi-megawatt class serve.
  • rolling bearings in particular double-row tapered roller bearings, for example, for the rotor From supporting wind turbines, in particular the multi-megawatt class serve.
  • Such slewing bearings can be braced on the basis of a double-row tapered roller bearing, for example, an outer diameter of 2330 millimeters.
  • These double-row tapered roller bearings can also absorb tilting moments in addition to the usual radial and axial loads. This makes it possible to support the rotor with only a single bearing.
  • Such double-row tapered roller bearings can be formed with segmented bearing cages and segmented sealing walls.
  • the invention can thus provide a solution for a non-contact seal integrated into the roller bearing.
  • the seal may be formed as a gap seal or as a labyrinth seal.
  • the gap seal according to the invention can be used in particular for large bearings, such as double-row tapered roller bearings.
  • the gap seal according to the invention or the seal wall according to the invention is connected by fastening means to the bearing cage, attachment points can be created on the bearing cage, where the gap seal according to the invention or the seal wall according to the invention, in particular after complete assembly of the rolling bearing or the bearing cage also can be attached later.
  • the attachment points which according to the invention can also be provided on a segmented bearing cage, for example a double-row tapered roller bearing, the seal wall or segmented sealing elements of the gap seal can be mounted after assembly of inner rings and / or outer rings and rolling elements with bearing cages.
  • the one or more sealing walls or the segmented sealing elements can be produced from sheets or from plastics.
  • the one or more sealing walls or the segmented sealing elements can be connected and / or attached, for example, by simple snap connections to the bearing cage.
  • the individual segments overlap at the ends, so that the movement of the segmented bearing cages is ensured.
  • the segmented bearing cages can continue to move against each other during operation, so that no constraining forces act on the segmented bearing cages.
  • shrouds can be attached to the outer ring and inner ring, which additionally strengthen the sealing effect, in which they form a longer sealing gap or a labyrinth seal.
  • the one or more sealing walls or the segmented sealing elements rotate with the peripheral speed of the bearing cages. The relative speed of the seal against stationary or rotating components, in particular of the rolling bearing, is less than in known arrangements in which a standing seal is present on a rotating shaft.
  • the gap seal according to the invention comprises a sealing wall which is connected by fastening means to the bearing cage, a built-in rolling bearing seal is provided, which in particular can be easily assembled and / or disassembled.
  • the rolling bearing can be preassembled and the gap seal or the sealing wall according to the invention can be delivered pre-assembled to the rolling bearing so that, for example, no subsequent assembly by the customer is necessary. Nevertheless, a subsequent dismantling or renewed reassembly of the inventive gap seal or sealing wall is possible. This may be necessary, for example, in the context of a check or repair of the rolling bearing.
  • the fastening means according to the invention for the sealing wall it may be that no additional components and / or tools are required for assembly and thus only a small amount of material is required.
  • Fig. 1 is a half side view of a double row tapered roller bearing with a
  • Embodiment of a gap seal according to the invention, 2 shows a partial cross section through the double-row tapered roller bearing according to FIG. 1, FIG.
  • Fig. 3 is an enlarged partial cross section A from the view of FIG. 5, in
  • Fig. 5 is a perspective partially sectioned partial view of the double row
  • FIG. 6 is a perspective view of a segment of a partial storage cage with projections according to the invention, in particular undercuts comprising pins;
  • Fig. 7 is a perspective view of a segment of the invention
  • rolling bearing 1 is designed as a double-row tapered roller bearing la.
  • the tapered roller bearing la has an outer ring 3, which has two outer races 3a and 3b for two rows of tapered rollers 5 a and 5 b.
  • the one row of tapered rollers 5a form rolling bodies 5, which run on a first inner raceway 7a of a first inner ring 7.
  • the other row of tapered rollers 5b form further rolling elements 5 which run on a second inner raceway 9a of a second inner ring 9.
  • the Tapered rollers 5a of a row of rolling elements 5 are guided by means of a first bearing cage 11 on mutual, uniform spacing between the outer ring 3 and the first inner ring 7.
  • the tapered rollers 5b of the other row of rolling elements 5 are guided by means of a second bearing cage 13 on mutual, uniform spacing between the outer ring 3 and the second inner ring 9.
  • the double-row tapered-roller bearing 1a shown in FIG. 2 has a pressure angle of 45 ° in the exemplary embodiment shown.
  • Another advantage of the large pressure angle is the consequent small cone angle of the tapered rollers 5a and 5b.
  • the smaller the cone angle the lower the friction between the tapered rollers 5a and 5b and a guide board.
  • the guide board can be designed tribologically low, so that can set an ideal lubricating film in the role-board contact.
  • the first row of tapered rollers 5 a and the outer ring 3 and the first inner ring 7 is associated with a first gap seal 15.
  • the second row of tapered rollers 5b and the outer ring 3 and the second inner ring 9 is assigned a second gap seal 17.
  • the gap seal 15 seals the roller bearing 1 between the first inner ring 7 and the outer ring 3, wherein the gap seal 15 has a sealing wall 21 which is connected by fastening means 23 with the first bearing cage 11.
  • the gap seal 17 seals the roller bearing 1 between the second inner ring 9 and the outer ring 3, wherein the gap seal 17 has a sealing wall 25 which is connected by fastening means 27 with the second bearing cage 13.
  • the fastening means 23, 27 are formed in the illustrated embodiment of FIG. 3 as a releasable snap connection.
  • the bearing cage 11, 13 on a side facing away from the tapered rollers 5a, 5b a plurality of spaced, evenly distributed over a circumference Projections 29 on.
  • the projections 29 are formed in the embodiment as pins, which have an undercut 31.
  • the undercut 31 may be formed by a diameter constriction of the pin.
  • Each projection 29 forms with an opening 33 on the sealing wall 21, 25 a connection pair of the fastening means 23, 27 and the snap connection.
  • Each breakthrough 33 may be shown in particular as a circular hole or hole or punched.
  • Both Fig. 3 and Fig. 4 also show the associated with the bearing cage 11, 13 sealing wall 21, 25 in cooperation with mating sealing walls 35 and 37.
  • a gap seal according to the invention is formed by cooperation of a formed on the outer ring 3 outer sealing area wall 35 with the Seal s wall 21, 25 formed.
  • a second gap seal according to the invention is formed by the interaction of the further inner mating sealing wall 37 formed on the inner ring 7, 9 with the sealing wall 21, 25.
  • the gap seal also has an outer shroud 39 connected to the outer ring 3 and an inner shroud 41 connected to the inner ring 7, 9.
  • the two shrouds 39, 41 form with the sealing wall 21, which is connected to the bearing cage 11, 13, two additional sealing gaps.
  • outer mating wall 35 and outer shroud 39 are radially extending.
  • the inner mating seal wall 37 and the inner shroud 41 are aligned axially extending.
  • the double row tapered roller bearing la is shown in a perspective view cut.
  • Fig. 5 it is shown how four tapered rollers 5a, 5b are guided in a segment of a partial storage cage I Ia, 13a in the embodiment.
  • Each bearing cage 11, 13 is formed by a plurality of partial storage cages I 1 a, 13 a arranged next to each other over a circumference.
  • Each partial storage cage 11a, 13a is assigned a separate partial sealing wall 21a, 25a.
  • the sealing wall 21, 25 of the gap seal is formed so far from several segments of part sealing walls 21a, 25a.
  • the partial sealing walls 21a, 25a overlap in pairs in the circumferential direction in their assembled arrangements connected by the fastening means to the bearing cage.
  • FIG. 6 shows a single part-bearing cage 11a, 13a in a perspective unique position.
  • the partial storage cage 11a, 13a has four receptacles 43a to 43d. Each receptacle 43a to 43d serves for the individual guidance of a respective tapered roller 5a, 5b.
  • three projections 29 of the fastening means 23, 27 are arranged or formed on the partial bearing cage 11a, 13a. The three projections 29 correspond to three matching openings 33 on a part sealing wall 21 a, 25 a.
  • FIG. 7 shows a single partial sealing wall 21a, 25a in a perspective unique position with the openings 33.
  • Each partial sealing wall 21a, 25a, as well as that shown in FIG. 7, has a stepped wall section 45.
  • a second, adjacent partial sealing wall 21a, 25a may overlap.
  • the wall portion 45 is offset in height by such an amount that the second adjacent part seal wall 21a, 25a can slide under the illustrated part seal wall 21a, 25a. Consequently, a fourth opening 33 on the partial sealing wall 21a, 25a is omitted, and a corresponding fourth projection 29 on the partial storage cage 11a, 13a is omitted, as shown in FIG. provides.
  • a sealing gap is formed by each of two overlapping wall sections 45 of two partial sealing walls 21a, 25a.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager aufweisend wenigstens einen Innenring (7, 9), wenigstens einen Außenring (3), sowie dazwischen angeordnete Wälzkörper (5, 5a, 5b), die durch einen Lagerkäfig (11, 13) geführt sind, des Weiteren aufweisend wenigstens eine das Wälzlager (1, 1a) zwischen Innenring (7, 9) und Außenring (3) abdichtende Spaltdichtung (15, 17), bei dem die Spaltdichtung (15, 17) eine Dichtungswand (21, 25) aufweist, die durch Befestigungsmittel (23, 27) mit dem Lagerkäfig (11, 13) verbunden ist. Der Lagerkäfig (11, 13) besteht aus mehreren Segmenten (11a, 13a) und die Dichtungswand (21, 25) aus mehreren sich überlappenden Teildichtungswänden (21a, 25a).

Description

B e s c h r e i b u n g
Wälzlager mit einer Spaltdichtung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager aufweisend wenigstens einen Innenring, wenigstens einen Außenring, sowie dazwischen angeordnete Wälzkörper, die durch einen Lagerkäfig geführt sind, des Weiteren aufweisend wenigstens eine das Wälzlager zwischen Innenring und Außenring abdichtende Spaltdichtung.
Die JP 2009 204068 A beschreibt ein einreihiges Kegelrollenlager, bei dem ein Lagerkäfig zur Führung von Kegelrollen, die zwischen einem Außenring und einem Innenring angeordnet sind, vorgesehen ist. Der Lagerkäfig ist zusammen mit einem stirnseitigen Ringvorsprung als einstückiges Kunststoffbauteil ausgebildet. Der stirnseitige Ringvorsprung bildet zusammen mit einem Führungsbord des Innenrings eine Spaltdichtung.
Die DE 10 2008 032 514 AI beschreibt ein Kegel- oder Schrägrollenlager, aufweisen ein inneres Abrollflächenelement, auf dem Rollen des Lagers zum Abrollen vorgesehen sind, mit einem außendurchmessergrößeren und einem außendurchmes- serkleineren axialen Ende, ein Käfig mit einem Seitenring an dem außendurchmes- serkleineren Ende, von dessen einer Stirnseite Stege ausgehen, wobei jeweils zwei zueinander benachbarte Stege eine Aufnahme für wenigstens eine der Rollen bilden, wobei am außendurchmessergrößeren Ende am Käfig eine beilegscheibenartige Dichtscheibe vorgesehen ist, die hin zum Abrollflächenelement einen Dichtspalt ausbildet. Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Spaltdichtung zu schaffen.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Wälzlager aufweisend wenigstens einen Innenring, wenigstens einen Außenring, sowie dazwischen angeordnete Wälzkörper, die durch einen Lagerkäfig geführt sind, des Weiteren aufweisend wenigstens eine das Wälzlager zwischen Innenring und Außenring abdichtende Spaltdichtung, wobei die Spaltdichtung eine Dichtungswand aufweist, die durch Befestigungsmittel mit dem Lagerkäfig verbunden ist, und wobei der Lagerkäfig aus mehreren Segmenten von Teillagerkäfigen gebildet wird und die Dichtungswand der Spaltdichtung aus mehreren Segmenten von Teildichtungswänden gebildet wird.
Der Lagerkäfig kann einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Je nach Ausführungsart des Wälzlagers können die Wälzkörper beispielsweise als Wälzkugeln, Wälzrollen, Kegelrollen oder Nadeln ausgebildet sein. Je nach Wälzlagertyp können wahlweise der Außenring oder der Innenring oder auch beide von Außenring und Innenring mehrteilig ausgebildet sein, beispielsweise kann bei einem zweireihigen Wälzlager ein Außenring mit zwei Irmenringen oder zwei Außenringe mit einem Innenring kombiniert sein.
Die erfindungsgemäße Spaltdichtung wird durch die wenigstens eine Dichtungswand oder durch mehrere Teildichtungswände gebildet, die mit korrespondierenden Gegendichtungswänden, beispielsweise an Außenring und/oder Inneming des Wälzlagers zusammenwirken. So können die Dichtungswand bzw. die mehreren Teildichtungswände mit den korrespondierenden Gegendichtungswänden über eine vorgegebene Fläche überlappen, insbesondere in parallelen Flächen in einem Abstand zueinander angeordnet sein. Der Abstand der parallelen Flächen von Dichtungswand oder Teildichtungswänden und Gegendichtungswänden definiert dabei die Dichtungsspaltgröße. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine Dichtungswand durch Be- festigungsmittel mit dem Lagerkäfig verbunden ist. Bei mehreren Teildichtungswänden kann jeweils eine Teildichtungswand mit einem Teillagerkäfig eines mehrteiligen Lagerkäfigs verbunden sein. Durch die Befestigung der wenigstens einen Dichtungswand an dem Lagerkäfig bzw. den Teillagerkäfigen kann die Spaltdichtung nach einer vollständigen Montage des grundlegenden Wälzlagers, d.h. nach einer Montage der Wälzkörper zwischen Außenring und Innenring unter Zwischenfügen des Lagerkäfigs, nachträglich angebracht werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine bereits montierte Spaltdichtung beispielsweise zu Inspektionszwecken oder zur Instandsetzung wieder demontiert werden kann, ohne das grundlegende Wälzlager ausbauen bzw. zerlegen zu müssen.
Durch die Befestigung der wenigstens einen Dichtungswand an dem Lagerkäfig läuft die Dichtungswand in etwa mit der halben Drehzahl des Wälzlagers mit, so dass zwischen der Dichtungswand und der außenringseitigen Gegendichtungswand bzw. zwischen der Dichtungswand und der innenringseitigen Gegendichtungswand die gegenüberliegenden Spaltwände nur mit etwa halber Drehzahl des Wälzlagers aneinander vorbei gleiten. Der Dichtungsspalt kann gegebenenfalls mit Lagerfett oder Öl ausgefüllt sein.
Das Wälzlager kann zur Bildung eines zweireihigen Kegelrollenlagers zwei Reihen von kegelförmigen Wälzkörpern aufweisen, wobei jede Reihe in einem insbesondere separaten Lagerkäfig geführt ist und das an wenigstens einer, insbesondere an seinen beiden gegenüberliegenden Stirnseiten eine Dichtungswand aufweist, die durch ein Befestigungsmittel mit dem Lagerkäfig verbunden ist. So weist das zweireihige Kegelrollenlager an seinen beiden gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils eine erfindungsgemäße Spaltdichtung auf, wobei jede der erfindungsgemäßen Dichtungswände an dem jeweils zugeordneten Lagerkäfig befestigt ist.
Das Befestigungsmittel kann als lösbares Befestigungsmittel ausgeführt sein. Dies ermöglicht nicht nur eine nachträgliche Montage der Spaltdichtung nachdem das Wälzlager zusammenmontiert ist, sondern lässt auch eine nachträgliche Entfernung der Spaltdichtung von dem Wälzlager zu. So kann insbesondere dadurch vorgesehen sein, dass eine bereits montierte Spaltdichtung beispielsweise zu Inspektionszwecken oder zur Instandsetzung wieder demontiert werden kann, ohne das grundlegende Wälzlager ausbauen bzw. zerlegen zu müssen.
Das Befestigungsmittel kann eine Schnappverbindung sein. In dem die Spaltdichtung wenigstens eine Dichtungswand aufweist, die mittels einer Schnapp Verbindung an dem Lagerkäfig des Wälzlagers befestigt ist, kann die wenigstens eine Dichtungswand insbesondere ohne separate Befestigungsmittel und/oder ohne spezielles Werkzeug montiert bzw. demontiert werden.
Die Schnapp Verbindung kann eine Anzahl an Verbindungspaaren von Durchbrüchen und Vorsprüngen, insbesondere kreisförmigen Lochungen und eine Hinter- schneidung umfassende Zapfen, aufweisen. Die Verbindungspaare von Durchbrüchen und Vorsprünge können dabei druckknopfartig ineinander schnappen. Die Vorsprünge bzw. die Zapfen mit den Hinterschneidungen können eine darauf ange- passte Elastizität aufweisen.
Die Vorsprünge, insbesondere die Zapfen können an dem wenigstens einen Lagerkäfig und die Durchbrüche, insbesondere die kreisförmigen Lochungen an der Dichtungswand der Spaltdichtung angeordnet sein. Die Vorsprünge, insbesondere die Zapfen können dazu von einer nach außen weisenden Stirnseite des Lagerkäfigs insbesondere in einer axialen Richtung des Wälzlagers und/oder axialen Richtung der Wälzkörperdrehachsen vorspringen.
Alternativ lässt sich anstatt der lösbaren Befestigung eine nicht lösbare Befestigung, beispielsweise als Niet- oder Klebverbindung einsetzen.
Der Lagerkäfig kann aus mehreren Segmenten von Teillagerkäfigen gebildet werden und die Dichtungswand der Spaltdichtung aus mehreren Segmenten von Teil- dichtungs wänden gebildet werden, die sich insbesondere in ihren durch die Befestigungsmittel mit dem Lagerkäfig bzw. den Teillagerkäfigen verbundenen montierten Anordnungen jeweils paarweise in einer Umfangsrichtung überlappen. Der aus mehreren Segmenten von Teillagerkäfigen gebildete Lagerkäfig erstreckt sich kettenartig entlang eines Kreisumfangs zwischen dem Außenring und dem Innenring. Die mit den Segmenten von Teillagerkäfigen verbundenen mehreren Teildich- tungswände können sich schuppenartig in Umfangsrichtung überlappen, so dass keine nichtüberlappenden Spalte in Umfangsrichtung vorhanden sind.
In allen erfindungsgemäßen Ausführungen kann die Spaltdichtung eine am Außenring ausgebildete äußere Gegendichtungswand und eine am Innenring ausgebildete innere Gegendichtungswand aufweisen und die beiden Gegendichtungswände mit der Dichtungs wand, die mit dem Lagerkäfig bzw. den Teillagerkäfigen verbunden ist, zwei Dichtungsspalte bilden. Die äußere Gegendichtungswand kann als Absatz oder Eindrehung am Außenring hergestellt werden. Die Gegendichtungswand wird in dieser Ausführung insoweit von einer Oberfläche des Außenrings gebildet. In gleicher Weise kann die innere Gegendichtungswand als Absatz oder Eindrehung am Innenring hergestellt werden. Die Gegendichtungswand wird in dieser Ausführung ebenso von einer Oberfläche des Innenrings gebildet.
In allen erfindungsgemäßen Ausführungen kann die Spaltdichtung ein mit dem Außenring verbundenes äußeres Deckband und ein mit dem Innenring verbundenes inneres Deckband aufweisen und die beiden Deckbänder mit der Dichtungs wand, die mit dem Lagerkäfig bzw. den Teillagerkäfigen verbunden ist, zwei, insbesondere zusätzliche Dichtungsspalte bilden. Die Deckbänder können als separate Bauteile nachträglich an den Außenring bzw. den Innenring angebracht, beispielsweise angeschweißt werden.
In allen erfindungsgemäßen Ausführungen kann die äußere Gegendichtungswand und/oder das äußere Deckband sich radial erstreckend und die innere Gegendichtungswand und/oder das innere Deckband sich axial erstreckend ausgebildet sein. In allen erfindungsgemäßen Ausführungen kann der Lagerkäfig bzw. können die mehreren Segmente von Teillagerkäfigen aus Polyetheretherketon (PEEK) hergestellt sein. Die Eigenschaften von Polyetheretherketon liegen in der besonderen Kombination von Festigkeit und Elastizität, hoher Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit, hoher Verschleißfestigkeit und guter Verarbeitbarkeit. Diese Eigenschaften sind beispielsweise bei Hochgenauigkeits-Zylinderrollenlagern vorteilhaft. Lagerkäfige aus Polyetheretherketon zeigen im Allgemeinen bei Temperaturen bis zu 200 °C keine Alterungserscheinungen, auch nicht in Gegenwart von Schmierstoffzusätzen. Für Lagerungen im Hochgeschwindigkeitsbereich sind die maximal zulässigen Betriebstemperaturen jedoch auf + 150 °C begrenzt, da ab dieser Temperatur Polyetheretherketon weich werden kann.
Insbesondere kann die erfindungsgemäße Spaltdichtung bzw. die erfindungsgemäße Dichtung s wand, die durch Befestigungsmittel mit dem Lagerkäfig verbunden ist, zur Abdichtung von Wälzlagern, insbesondere zweireihigen Kegelrollenlagern beispielsweise für die Rotor- Ab Stützung von Windkraftanlagen, insbesondere der Multimegawattklasse dienen. Derartige Großwälzlager können auf Basis eines zweireihigen Kegelrollenlagers, beispielsweise eines Außendurchmessers von 2330 Millimeter auch verspannt werden. Diese zweireihigen Kegelrollenlager können zusätzlich zu den üblichen Radial- und Axiallasten auch noch Kippmomente aufnehmen. Dadurch ist es möglich, den Rotor mit nur einem einzigen Lager abzustützen. Derartige zweireihige Kegelrollenlager können mit segmentierten Lagerkäfigen und segmentierten Dichtung s wänden ausgebildet sein.
Zusammenfassend kann die Erfindung somit eine Lösung bereitstellen für eine in das Wälzlager integrierte, berührungslose Dichtung. Die Dichtung kann als Spaltdichtung bzw. als Labyrinthdichtung ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Spaltdichtung kann insbesondere bei Großlagern, wie beispielsweise zweireihige Kegelrollenlager eingesetzt werden. Gegenüber bekannten Dichtungskonzepten kann es vorteilhaft sein, wenn die erfindungsgemäße Spaltdichtung das Wälzlager nicht breiter bauen lässt, d.h. dass keine zusätzlichen vorgebauten Lösungen, wie beispielsweise separate Radialwellendicht- ringe notwenig sind. Es wird auch keine zusätzliche Vorrichtungen zur Befestigung bzw. Anbringung der Dichtung an den Innenringen oder Außenringen des Wälzlagers benötigt.
Dadurch, dass die erfindungsgemäße Spaltdichtung bzw. die erfindungsgemäße Dichtungswand durch Befestigungsmittel mit dem Lagerkäfig verbunden ist, können Befestigungspunkte an dem Lagerkäfig geschaffen werden, an denen die erfindungsgemäße Spaltdichtung bzw. die erfindungsgemäße Dichtungswand, insbesondere nach einer vollständigen Montage des Wälzlagers bzw. des Lagerkäfigs auch nachträglich befestigt werden kann. Durch die Befestigungspunkte, die erfindungsgemäß auch an einem segmentierten Lagerkäfig, beispielsweise eines zweireihigen Kegelrollenlagers vorgesehen sein können, können nach der Montage von Innenringen und/oder Außenringen und Wälzkörpern mit Lagerkäfige, die Dichtungswand bzw. segmentierte Dichtelemente der Spaltdichtung angebracht werden. Die ein oder mehreren Dichtung s wände bzw. die segmentierten Dichtelemente können dabei aus Blechen oder aus Kunststoffe hergestellt sein.
Die ein oder mehreren Dichtung s wände bzw. die segmentierten Dichtelemente können dabei beispielsweise durch einfache Schnappverbindungen mit dem Lagerkäfig verbunden und/oder aufgesteckt werden. Die einzelnen Segmente überlappen an den Enden, so dass die Bewegung der segmentierten Lagerkäfige gewährleistet ist.
Die segmentierten Lagerkäfige können sich im Betrieb weiterhin gegeneinander verschieben, so dass keine Zwangskräfte auf die segmentierten Lagerkäfige einwirken. Zusätzlich können an Außenring und Innenring Deckbänder angebracht werden, die die Dichtwirkung zusätzlich verstärken, in dem sie einen längeren Dichtspalt bzw. eine Labyrinthdichtung bilden. Die ein oder mehreren Dichtung s wände bzw. die segmentierten Dichtelemente drehen dabei mit der Umfangsgeschwindigkeit der Lagerkäfige. Die Relativgeschwindigkeit der Dichtung gegen stehende bzw. drehende Bauteile, insbesondere des Wälzlagers, ist dabei geringer als bei bekannten Anordnungen, bei denen eine stehende Dichtung an einer drehenden Welle ansteht.
Dies ist besonders relevant, je größer die Durchmesser der Lager werden, da bei steigenden Umfangsgeschwindigkeiten ein Radialwellendichtring als berührende Dichtung die zulässigen Umfangsgeschwindigkeiten der Wälzlager begrenzen.
Indem die Spaltdichtung erfindungsgemäß eine Dichtungswand aufweist, die durch Befestigungsmittel mit dem Lagerkäfig verbunden ist, wird eine in das Wälzlager integrierte Dichtung geschaffen, die insbesondere leicht montiert und/oder demontiert werden kann. So kann das Wälzlager beispielsweise vormontiert werden und die Spaltdichtung bzw. die erfindungsgemäße Dichtungswand an dem Wälzlager vormontiert ausgeliefert werden, so dass beispielsweise keine nachträgliche Montage durch den Kunden nötig ist. Gleichwohl ist eine nachträgliche Demontage bzw. erneute Wiedermontage der erfindungsgemäßen Spaltdichtung bzw. Dichtungswand möglich. Dies kann beispielsweise im Rahmen einer Kontrolle oder Instandsetzung des Wälzlagers notwenig sein. Je nach Ausbildung des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels für die Dichtungswand kann es sein, dass keine zusätzlichen Bauteile und/oder Werkzeuge zur Montage benötigt werden und somit nur ein geringer Materialeinsatz erforderlich ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine halbe Seitenansicht eines zweireihigen Kegelrollenlagers mit einer
Ausführung einer erfindungsgemäßen Spaltdichtung, Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch das zweireihige Kegelrollenlager gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen vergrößerten Teilquerschnitt A aus der Ansicht gemäß Fig. 5, im
Bereich der erfindungsgemäßen Spaltdichtung in einer perspektivischen Schnittansicht: einen vergrößerten Teilquerschnitt A aus der Ansicht gemäß Fig. 2, im Bereich der erfindungsgemäßen Spaltdichtung in einer Teilschnittansicht;
Fig. 5 eine perspektivische teilweise geschnittene Teilansicht des zweireihigen
Kegelrollenlagers gemäß Fig. 1;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Segments von einem Teillagerkäfig mit erfindungsgemäßen Vorsprüngen, insbesondere Hinterschneidun- gen umfassende Zapfen;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Segments von erfindungsgemäßen
Teildichtungswänden mit Durchbrüchen, insbesondere kreisförmigen Lochungen.
Ein in der Fig. 1 dargestelltes Wälzlager 1 ist als zweireihiges Kegelrollenlager la ausgebildet.
In der Fig. 2 ist das Kegelrollenlager la gemäß Fig. 1 im Schnitt gezeigt. Das Kegelrollenlager la weist einen Außenring 3 auf, der zwei Außenlaufbahnen 3a und 3b für zwei Reihen von Kegelrollen 5 a und 5b aufweist. Die eine Reihe von Kegelrollen 5a bilden Wälzkörper 5, die auf einer ersten Innenlaufbahn 7a eines ersten Innenrings 7 laufen. Die andere Reihe von Kegelrollen 5b bilden weitere Wälzkörper 5, die auf einer zweiten Innenlaufbahn 9a eines zweiten Innenrings 9 laufen. Die Kegelrollen 5a der einen Reihe von Wälzkörpern 5 sind mittels eines ersten Lagerkäfigs 11 auf gegenseitigem, gleichmäßigen Abstand zwischen dem Außenring 3 und dem ersten Innenring 7 geführt. Die Kegelrollen 5b der anderen Reihe von Wälzkörpern 5 sind mittels eines zweiten Lagerkäfigs 13 auf gegenseitigem, gleichmäßigen Abstand zwischen dem Außenring 3 und dem zweiten Innenring 9 geführt.
Das in Fig. 2 gezeigte zweireihige Kegelrollenlager la weist im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Druckwinkel von 45° auf. Dies verleiht dem Kegelrollenlager la eine große Stützweite und damit hohe Steifigkeit. Ein weiterer Vorteil des großen Druckwinkels ist der sich daraus ergebende kleine Kegelwinkel der Kegelrollen 5a und 5b. Je kleiner der Kegelwinkel, desto geringer wird die Reibung zwischen den Kegelrollen 5a und 5b und einem Führungsbord. Dabei kann der Führungsbord tribologisch günstig gestaltet sein, damit sich im Rolle-Bord-Kontakt ein idealer Schmierfilm einstellen kann.
Der ersten Reihe von Kegelrollen 5 a bzw. dem Außenring 3 und dem ersten Innenring 7 ist eine erste Spaltdichtung 15 zugeordnet. Der zweiten Reihe von Kegelrollen 5b bzw. dem Außenring 3 und dem zweiten Innenring 9 ist eine zweite Spaltdichtung 17 zugeordnet. Die Spaltdichtung 15 dichtet das Wälzlager 1 zwischen dem ersten Innenring 7 und dem Außenring 3 ab, wobei die Spaltdichtung 15 eine Dichtungswand 21 aufweist, die durch Befestigungsmittel 23 mit dem ersten Lagerkäfig 11 verbunden ist. Die Spaltdichtung 17 dichtet das Wälzlager 1 zwischen dem zweiten Innenring 9 und dem Außenring 3 ab, wobei die Spaltdichtung 17 eine Dichtungswand 25 aufweist, die durch Befestigungsmittel 27 mit dem zweiten Lagerkäfig 13 verbunden ist.
Die Befestigungsmittel 23, 27 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 als lösbare Schnappverbindung ausgebildet. Zur Bildung der Schnapp Verbindung weist der Lagerkäfig 11, 13 an einer den Kegelrollen 5a, 5b abgewandten Seite eine Vielzahl von beabstandeten, über einen Umfang gleichmäßig verteilter Vorsprünge 29 auf. Die Vorsprünge 29 sind im Ausführungsbeispiel als Zapfen ausgebildet, die eine Hinterschneidung 31 aufweisen. Die Hinterschneidung 31 kann von einer Durchmessereinschnürung des Zapfens gebildet werden. Jeder Vorsprünge 29 bildet mit einem Durchbruch 33 an der Dichtungswand 21, 25 ein Verbindungspaar des Befestigungsmittels 23, 27 bzw. der Schnapp Verbindung. Jeder Durchbruch 33 kann insbesondere als eine kreisförmige Lochung bzw. Bohrung oder Ausstanzung dargestellt sein.
Die Befestigungsmittel 23, 27 bzw. die Vorsprünge 29 und die Durchbrüche 33 an den Dichtung s wänden 21 und 25, wie zur Fig. 3 beschrieben, sind in Fig. 4 nochmals im Querschnitt dargestellt.
Sowohl die Fig. 3 als auch die Fig. 4 zeigen außerdem die mit dem Lagerkäfig 11, 13 verbundene Dichtungswand 21, 25 in Zusammenwirken mit Gegendichtungswänden 35 und 37. Eine erfindungsgemäße Spaltdichtung wird durch Zusammenwirken der einen am Außenring 3 ausgebildeten äußeren Gegendichtungswand 35 mit der Dichtung s wand 21, 25 gebildet. Eine zweite erfindungsgemäße Spaltdichtung wird durch Zusammenwirken der weiteren am Innenring 7, 9 ausgebildeten inneren Gegendichtungswand 37 mit der Dichtungswand 21, 25 gebildet.
Im dargestellten Ausführungen weist die Spaltdichtung darüber hinaus zusätzlich ein mit dem Außenring 3 verbundenes äußeres Deckband 39 und ein mit dem Innenring 7, 9 verbundenes inneres Deckband 41 auf. Die beiden Deckbänder 39, 41 bilden mit der Dichtungswand 21, die mit dem Lagerkäfig 11, 13 verbunden ist, zwei zusätzliche Dichtungsspalte.
In der dargestellten Ausführung sind die äußere Gegendichtungswand 35 und das äußere Deckband 39 radial erstreckend ausgerichtet. Die innere Gegendichtungswand 37 und das innere Deckband 41 sind axial erstreckend ausgerichtet. In der Fig. 5 ist das zweireihige Kegelrollenlager la in einer perspektivischen Ansicht geschnitten dargestellt. In Fig. 5 ist dargestellt, wie im Ausführungsbeispiel jeweils vier Kegelrollen 5a, 5b in einem Segment eines Teillagerkäfigs I Ia, 13a geführt sind. Jeder Lagerkäfig 11, 13 wird durch eine Vielzahl von über einen Umfang aneinander gereihter Teillagerkäfige I Ia, 13a gebildet.
Jedem Teillagerkäfig I Ia, 13a ist eine separate Teildichtungswand 21a, 25a zugeordnet. Die Dichtungswand 21, 25 der Spaltdichtung wird insoweit aus mehreren Segmenten von Teildichtungswänden 21a, 25a gebildet. Die Teildichtungswände 21a, 25a überlappen sich in ihren durch die Befestigungsmittel mit dem Lagerkäfig verbundenen montierten Anordnungen jeweils Paarweise in Umfangsrichtung.
In der Fig. 6 ist ein einzelner Teillagerkäfig I Ia, 13a in einer perspektivischen Alleinstellung gezeigt. Der Teillagerkäfig I Ia, 13a weist vier Aufnahmen 43a bis 43 d auf. Jede Aufnahme 43a bis 43 d dient der einzelnen Führung jeweils einer Kegelrolle 5a, 5b. An dem Teillagerkäfig I Ia, 13a sind im Ausführungsbeispiel drei Vorsprünge 29 des Befestigungsmittels 23, 27 angeordnet bzw. ausgebildet. Die drei Vorsprünge 29 korrespondieren mit drei passenden Durchbrüchen 33 an einer Teildichtungswand 21a, 25 a.
In der Fig. 7 ist eine einzelne Teildichtungswand 21a, 25a in einer perspektivischen Alleinstellung mit den Durchbrüchen 33 gezeigt. Jede Teildichtungswand 21a, 25a, so auch die in Fig. 7 gezeigte, weist einen abgesetzten Wandabschnitt 45 auf. Über die in Umfangsrichtung erstreckende Breite des abgesetzten Wandabschnitts 45 kann sich eine zweite, benachbarte Teildichtungswand 21a, 25a überlappend anschließen. Der Wandabschnitt 45 ist um einen solchen Betrag in der Höhe abgesetzt, dass die zweite, benachbarte Teildichtungswand 21a, 25a sich unter die dargestellte Teildichtungswand 21a, 25a schieben kann. Folglich entfällt ein vierter Durchbruch 33 an der Teildichtungswand 21a, 25a und es entfällt ein korrespondierender vierter Vorsprung 29 an dem Teillagerkäfig I Ia, 13a, wie in Fig. 6 darge- stellt. Insoweit wird auch durch jede von zwei sich überlappenden Wandabschnitten 45 zweier Teildichtungswände 21a, 25a ein Dichtungsspalt gebildet.
Bezugszeichenliste
1 Wälzlager
la Kegelrollenlager
3 Außenring
5 Wälzkörper
5 a, 5b Kegelrollen
7 erster Innenring
7a erste Innenlaufbahn
9 zweiter Innenring
9a zweite Innenlaufbahn
11 erster Lagerkäfig
I Ia erster Teillagerkäfig
13 zweiter Lagerkäfig
13a zweiter Teillagerkäfig
15 erste Spaltdichtung
17 zweite Spaltdichtung
21 erste Dichtungswand
21a erste Teildichtungswände
23 B ef e stigung smittel
25 zweite Dichtungswand
25a zweite Teildichtungswände
27 B ef e stigung smittel
29 Vorsprünge
31 Hinterschneidung
33 Durchbrüche
35 äußere Gegendichtungswand innere Gegendichtungswand äußeres Deckband inneres Deckband a bis 43 d Aufnahmen
Wandabschnitt

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Wälzlager mit einer Spaltdichtung
1. Wälzlager aufweisend wenigstens einen Innenring (7, 9), wenigstens einen Außenring (3), sowie dazwischen angeordnete Wälzkörper (5, 5a, 5b), die durch einen Lagerkäfig (11, 13) geführt sind, des Weiteren aufweisend wenigstens eine das Wälzlager (1, la) zwischen Innenring (7, 9) und Außenring (3) abdichtende Spaltdichtung (15, 17), wobei die Spaltdichtung (15, 17) eine Dichtungswand (21, 25) aufweist, die durch Befestigungsmittel (23, 27) mit dem Lagerkäfig (11, 13) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (11, 13) aus mehreren Segmenten von Teillagerkäfigen (I Ia, 13a) gebildet wird und die Dichtungswand (21, 25) der Spaltdichtung (15, 17) aus mehreren Segmenten von Teildichtungswänden (21a, 25a) gebildet wird.
2. Wälzlager nach Anspruch 1, das zur Bildung eines zweireihigen Kegelrollenlagers (la) zwei Reihen von kegelförmigen Wälzkörpern (5a, 5b) aufweist, wobei jede Reihe in einem Lagerkäfig (11, 13) geführt ist und das an wenigstens einer Stirnseite die Dichtungswand (21, 25) aufweist, die durch das Befestigungsmittel (23, 27) mit dem Lagerkäfig verbunden ist.
3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Befestigungsmittel (23, 27) als lösbares Befestigungsmittel (23, 27) ausgeführt ist.
4. Wälzlager nach Anspruch 3, bei dem das Befestigungsmittel (23, 27) eine Schnapp Verbindung ist.
5. Wälzlager nach Anspruch 4, bei dem die Schnapp Verbindung eine Anzahl an Verbindungspaaren von Durchbrüchen (33) und Vorsprüngen (29) aufweist.
6. Wälzlager nach Anspruch 5, bei dem die Vorsprünge (29) an dem wenigstens einen Lagerkäfig (11, 13) und die Durchbrüche (33) an der Dichtungswand (21, 25) der Spaltdichtung (15, 17) angeordnet sind.
7. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die mehreren Segmente von Teildichtungswänden (21a, 25a) sich in ihren durch die Befestigungsmittel (23, 27) mit den Teillagerkäfigen (I Ia, 13a) verbundenen montierten Anordnungen jeweils Paarweise in einer Umfangsrichtung überlappen.
8. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Spaltdichtung (15, 17) eine am Außenring (3) ausgebildete äußere Gegendichtungswand (35) und eine am Innenring (7, 9) ausgebildete innere Gegendichtungswand (37) aufweist und die beiden Gegendichtungswände (35, 37) mit der Dichtungswand (21, 25), die mit den Teillagerkäfigen (I Ia, 13a) verbunden ist, zwei Dichtungsspalte bildet.
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