WO2015051787A1 - Lageranordnung für eine welle - Google Patents

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WO2015051787A1
WO2015051787A1 PCT/DE2014/200388 DE2014200388W WO2015051787A1 WO 2015051787 A1 WO2015051787 A1 WO 2015051787A1 DE 2014200388 W DE2014200388 W DE 2014200388W WO 2015051787 A1 WO2015051787 A1 WO 2015051787A1
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space
medium
sealing
rolling bearing
blocking
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PCT/DE2014/200388
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Martin Prigge
Gotthold Bürklin
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16C2360/00Engines or pumps

Definitions

  • the invention relates to a bearing arrangement for a shaft having the features of the preamble of claim 1.
  • the bearing of a shaft is often via rolling bearings, wherein the shaft is rotatably mounted in a housing or the like via the rolling bearing.
  • Rolling bearings are supplied with a lubricant to reduce friction.
  • the problem is the storage of waves when they are used, for example, as drive shafts for propellers in an aggressive environment - in this example, seawater. Then it is necessary to protect the bearings from the sea water to ensure the supply of lubricant and to prevent corrosion of the bearing.
  • document DE 692 388 discloses a device for sealing a shaft which can run in different fluids, this document probably being the closest prior art.
  • a device for sealing propeller shafts in ships is presented, the device having an outer and an inner intermediate chamber, the two chambers being separated from each other by a first seal and a rolling bearing space from the inner intermediate chamber by a second seal.
  • In the outer intermediate chamber is seawater, whereas in the inner intermediate chamber, a lubricating oil is arranged.
  • a surge tank ensures that the pressure in the inner and outer intermediate chambers is always the same so that a pressure Change of the liquid on one side corresponds to a change in pressure of the liquid on the other side. As a result, an improvement of the seal between the intermediate chambers is achieved. Summary of the invention
  • the invention has for its object to propose a bearing assembly, which improves the protection and / or lubrication of a rolling bearing device. This object is achieved by a bearing arrangement with the features of claim 1. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.
  • the bearing assembly is designed, for example, as a bearing for underwater turbines of tidal or Strömkraftwerken, as a warehouse of river water turbines, as a warehouse in industrial pumps, as a warehouse for machinery and equipment of the offshore and marine engineering, as a warehouse for marine propulsion, etc ..
  • the bearing arrangement has a rolling bearing space, a blocking space and a medium space.
  • the lock space between the rolling bearing space and the medium space is arranged.
  • Rolling storage space, lock space and / or medium space are in particular formed as an annular space or annular spaces or as portions thereof, which are positioned circumferentially to a rotational axis of the bearing assembly.
  • the bearing assembly comprises a roller bearing device for supporting the shaft relative to a surrounding construction.
  • the surrounding structure may be formed, for example, as a housing of the bearing assembly.
  • the rolling bearing device is arranged in the rolling bearing space.
  • the rolling bearing device may be a single or multi-row roller bearing. It can also be arranged side by side several rolling bearings.
  • the bearing assembly includes an inner seal portion, wherein the inner seal portion delimits the lock space from the rolling bearing space.
  • the inner sealing portion between the locking cavities and the rolling bearing space is arranged.
  • the lock space is filled or filled with a liquid barrier medium.
  • the blocking medium is also arranged in the rolling bearing space, so that the rolling bearing device runs in the blocking medium and is lubricated and / or cooled by the latter.
  • the bearing arrangement comprises an outer sealing portion, wherein the outer sealing portion delimits the medium space with respect to the blocking space.
  • the outer sealing portion between the medium space and the lock space is arranged.
  • the medium space is filled with a liquid working medium.
  • the liquid working medium is in particular the working medium in which the shaft is arranged.
  • the inner and / or the outer sealing portion is formed as a contacting sealing portion.
  • the inner and / or the outer sealing portion may be formed in one or more parts.
  • the supply of the bearing assembly, in particular the lock chamber with barrier medium via a supply device, which is aerodynamically, for example via bore and / or piping systems, fluidically connected to the lock chamber, so that the barrier medium can flow from the supply device into the lock chamber.
  • a supply device which is aerodynamically, for example via bore and / or piping systems, fluidically connected to the lock chamber, so that the barrier medium can flow from the supply device into the lock chamber.
  • At least one of the sealing sections has a sealing direction and a passage direction as a direction opposite to the sealing direction.
  • the sealing direction is understood to mean the axial direction, which has a higher density than the passage direction.
  • the at least one sealing portion in terms of Sealing effect formed asymmetrically, wherein the sealing effect is greater in the sealing direction than is formed in the forward direction.
  • the passage direction of the outer sealing section is optionally directed from the blocking space into the medium space, so that the blocking medium can be guided out of the blocking space in the direction of the medium space and / or the passage direction of the inner sealing section is directed from the blocking space into the rolling bearing space , so that the barrier medium from the lock space in the direction of the rolling bearing space is feasible.
  • At least one of the sealing portions is formed so that the barrier medium can pass from the lock chamber into one of the adjacent rooms.
  • the passage direction of the at least one sealing section is used selectively in order to achieve a conveying action of the blocking medium against the working medium from outside and / or to initiate the blocking medium in a targeted manner into the rolling bearing device for cooling and lubrication.
  • the orientation of the sealing sections ensures that the working medium does not reach the rolling bearing device so that the protection and / or lubrication of the rolling bearing device is secured and thus the service life of the rolling bearing device is improved.
  • the rolling bearing space has no outlet for the barrier medium.
  • the rolling bearing chamber has an outlet which returns the blocking medium into the supply device, so that a barrier medium circuit is formed. In this way, the cooling of the rolling bearing device is improved.
  • the blocking medium is guided by a conveying action of the at least one sealing portion in the direction of the medium space or the rolling bearing space. The conveying effect is achieved by the relative movement of the shaft relative to the sealing section and is otherwise implemented, in particular, independently of the external and / or additional energy.
  • At least one of the sealing sections preferably both sealing sections, have a radial shaft sealing lip section.
  • at least one of the sealing sections may have a radial shaft sealing ring with such a radial shaft sealing lip section, in particular according to DIN 3761.
  • the radial shaft sealing lip portion has a bottom side and an end side, wherein the bottom side and the end face of the radial shaft sealing lip portion are given by an asymmetric pressure profile at the sealing edge.
  • the bottom angle of the pressure profile is smaller than the frontal angle. Due to the different angles, the conveying effect described above is achieved, so that a directed flow is given from the bottom side to the front side.
  • the radial shaft sealing lip portion faces the blocking space with the bottom side, so that the blocking medium can be guided out of the blocking space in the direction of the medium space or in the direction of the rolling bearing space and is in particular conveyed.
  • the conveying direction corresponds to the passage direction of the sealing portion.
  • suitable sealing aids optionally on the mating surfaces of the radial shaft sealing lip section or on the sealing edge of the radial shaft sealing lip section itself, the delivery rate can be selectively adjusted. be shared. In this case, surface modifications, for example, can lead to changes in the delivery rate.
  • this constructive configuration ensures that during a relative movement between the shaft and the at least one sealing portion, a flow of the barrier medium is actively generated, so that the barrier medium is actively promoted by the blocking space in the medium space or in the rolling bearing space.
  • the initially explained advantage of the invention is again underlined because both the working medium is pressed out of the lock chamber by the promotion of the barrier medium and / or the lubrication and / or cooling of the rolling bearing device is improved.
  • the inner sealing section comprises an inner radial shaft sealing ring, in particular with the radial shaft sealing lip section, with a bottom side and an end side and / or the outer sealing section has an outer radial shaft sealing ring, in particular with the radial shaft sealing lip section, with a bottom side and an end side the inner radial shaft sealing ring or the outer radial shaft sealing ring with the bottom sides facing the lock space, so that the barrier medium from the lock chamber in the direction of the medium space or in the direction of the rolling bearing space is feasible, in particular promoted.
  • at least one of the sealing sections comprises an axial shaft sealing lip section with an attachment side and a free side.
  • the contact side of the Axialwellendichtlippenabites is located on a aligned on a radial plane to the axis of rotation of the bearing assembly sealing surface.
  • the sealing surface is formed for example by a circumferential groove or a recess in the shaft.
  • the Axialwellendichtlippenabites faces the lock space with the system side, so that the barrier medium from the lock chamber in the direction of the medium space or in the direction of the rolling bearing space is feasible.
  • at least one of the sealing sections it is also possible for at least one of the sealing sections to have both at least one radial shaft sealing lip section and at least one axial shaft sealing lip section, which are particularly preferably oriented in the manner described.
  • the seal shaft sections may be formed of polymers (such as elastomer, thermoplastic, PTFE) or a combination of materials (such as a fabric reinforcement elastomer) or a fabric (such as nonwoven).
  • the mating surface of the sealing shaft sections may be surface treated or coated.
  • the supply device is designed to adapt or track the pressure in the blocking space to the pressure in the medium space.
  • the supply device has a membrane or a displaceable piston, which is fluidically coupled to the medium space, so that the same pressure is predetermined in the medium space and the blocking space. In this way it is prevented that, for example, due to unfavorable pressure conditions, a promotion of fluids in the reverse direction.
  • the medium space is fluidically connected to a working environment of the bearing arrangement or is formed by the working environment.
  • the medium space can thus be designed to be open to the working environment.
  • the working medium is designed as seawater, seawater, dirty water or as a polluted liquid medium.
  • the barrier medium be realized, for example, as polyglycol, oil or filtered water.
  • the barrier medium is biocompatible, so that an outflow into the medium space and thus into the environment of the bearing assembly is environmentally safe.
  • the barrier medium is less viscous than the working medium, so that in this way a transport of the barrier medium in the direction of the working medium is supported and prevented in the opposite direction.
  • a blocking space and a medium space are arranged on both sides of the rolling bearing space, which are delimited in the manner described with an inner sealing portion and an outer sealing portion from each other.
  • the rolling bearing device is protected on both sides against penetration of the working medium.
  • Each blocking space is supplied with the blocking medium from the supply device. In this case, starting from the innermost barrier space, barrier medium is transported into the further outer barrier spaces and the sealing effect is further increased.
  • a coarse dirt filter is used in front of the outer seal portion to prevent coarse dirt from the lock space.
  • Figure 1 is a schematic representation of a bearing assembly as a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 Representation of a bearing assembly as a second embodiment of the invention; FIG. 3 ad four variants of the bearing arrangement in FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a bearing arrangement 1 in a schematic longitudinal section along an axis of rotation 2 of the bearing arrangement 1 as a first exemplary embodiment of the invention.
  • the bearing arrangement 1 comprises a shaft 3, which is mounted so as to be rotatable relative to a surrounding structure 4, such as a housing, about a rolling bearing device 5 about the axis of rotation 2. At least one end, preferably both ends of the shaft 3, run in a working environment A.
  • the bearing assembly is as a bearing for underwater turbines of tidal or flow power plants, river water turbines, as a warehouse in industrial pumps, as a warehouse in the food industry, as a warehouse for machines and conveyors of offshore and marine engineering or as a warehouse for marine propulsion educated.
  • a liquid working medium which, depending on the intended use, can be seawater, seawater, polluted fluid, acids, bases, etc.
  • a rolling bearing space 6 is separated from the medium space 7 formed by the working environment by a blocking space 8.
  • Rolling storage space 6, medium space 7 and lock space 8 extend as annular spaces or ring part spaces around the shaft 3.
  • Between the rolling bearing space 6 and the lock chamber 8 each an inner seal portion 9 is disposed, between the lock chamber 8 and the medium chamber 7 each have an outer seal portion 10 is arranged ,
  • a barrier medium is arranged, which are each formed as liquids.
  • the barrier medium is supplied via a supply device 11 and a pipeline tion and drilling system 12 guided in the lock chamber 8.
  • the supply device 11 is arranged, for example, above the blocking space 8, so that the blocking medium is conveyed by weight force from the supply device 11 into the blocking space 8.
  • the supply device 1 1 has a membrane 13 for pressure equalization, wherein the pressure of the working environment A is applied to the outside of the membrane 13, so that the pressure in the blocking space 8 and in the medium space 7 is always set to the same level.
  • the supply device 1 1 is designed in particular as a container. Instead of a diaphragm 13, a piston can also be inserted into the container.
  • the supply device 1 1 and the pipe and bore system 12 is formed in particular of a corrosion and wear material.
  • the inner and outer seal portions 9, 10 are each formed so as to have a passage direction D and a locking direction in the opposite direction. Passage direction D and locking direction are designed so that a passage of fluid in the reverse direction prevents and in the direction of passage D is made possible to a small extent.
  • the inner and / or outer sealing portion 9, 10 is formed as a contacting seal.
  • the structure leads to blocking medium is guided by the supply device 1 1 in the lock chamber 8 and from there in the direction of passage D of the inner and outer seal portion 9, 10 in the rolling bearing space 6 and in the medium space 7 is performed.
  • This guidance of the blocking medium has the advantage that it is ensured by the transport of the blocking medium from the blocking space 8 into the medium space 7 that no working medium in the reverse direction of the outer sealing portion 10 from the medium space 7 enter the blocking space 8 and contaminate the barrier medium .
  • the transport of the blocking medium from the blocking space 8 in the direction of passage of the inner sealing portion 9 in the Wälzlagerraum 6 the advantage that the rolling bearing device 5 is cooled and lubricated by the barrier medium.
  • the rolling bearing chamber 6 and the lock chamber 8 is flooded during commissioning of the bearing assembly 1 with the barrier medium.
  • a filter disk may be provided in front of the outer sealing portion 10, which is fixed in the housing 4 and which forms a small gap to the shaft 3, so that coarse dirt particles are retained.
  • FIG. 2 shows a possible structural design of the bearing arrangement 1 in FIG. 1.
  • the rolling bearing device 5 is formed by two roller bearings 14 a, b, in this example ball roller bearings.
  • the inner and outer sealing portions 9, 10 are each formed by a radial shaft sealing ring, each of the radial shaft sealing rings having a bottom side B and a front side S.
  • the bottom side B or end face S of the radial shaft sealing rings is defined by the angle of attack of the radial shaft sealing lip section 15, wherein a smaller angle between the shaft 3 and the radial shaft sealing ring is provided on the bottom side than on the front side.
  • a bottom-side angle alpha of the sealing lip of the radial shaft sealing ring relative to the shaft 3 is smaller than the end-side angle beta.
  • the angles alpha and beta were only indicated on a radial shaft seal.
  • the radial shaft seals are arranged back to back, so that the bottom sides face each other.
  • a special feature of the radial shaft seals is that they develop a conveying effect in the direction of passage from the bottom side to the end face during operation of the shaft 3.
  • the promotional effect is created by the different angles alpha and beta from the bottom side and front side of the sealing lip.
  • FIGS. 3 a - d show further variants for the inner and outer sealing sections 9, 10.
  • the inner sealing section 9 is again implemented by a radially touching single-lip sealing ring in the form of a radial shaft sealing ring with a radial shaft sealing section.
  • the outer sealing section 10 is realized by an axially contacting single-lip seal in the form of an axial shaft sealing ring with an axial shaft sealing section, which abuts with its contact side against a sealing surface of the shaft 3 located in a radial plane relative to the axis of rotation 2.
  • the system side faces the blocking space 8, so that the passage direction extends from the blocking space 8 into the medium space 7.
  • the inner sealing portion 9 is realized in the same way as in FIG. 3a, but the outer sealing portion 10 is formed by a two-lip seal having a radial shaft sealing lip portion as in FIG. 2 and an axial shaft sealing lip portion as in FIG. 3a.
  • FIG. 3 c substantially corresponds to the configuration in FIG. 2, but it is stated that the rolling bearing device 5 can be designed as desired.
  • FIG. 3d shows an alternative embodiment of the bearing arrangement 1, the inner sealing section 9 being designed as a two-lip seal with an axial Wellendichtlippenabterrorism and a radial shaft sealing lip portion is formed.
  • the Axialwellendichtlippenabites lies with his investment side to a located in a radial plane to the axis of rotation 2 sealing surface of the shaft 3.
  • the system side faces the blocking space 8, so that the passage direction extends from the blocking space 8 into the rolling bearing space 6.

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Abstract

Es wird eine Lageranordnung 1 für eine Welle 3 mit einem Wälzlagerraum 6, einem Sperrraum 8 und einem Mediumraum 7, mit einer Wälzlagereinrichtung zur Lagerung der Welle 3 gegenüber einer Umgebungskonstruktion 4, wobei die Wälzlagereinrichtung 5 in dem Wälzlagerraum 6 angeordnet ist, mit einem inneren Dichtungsabschnitt 9, wobei der innere Dichtungsabschnitt 9 den Sperrraum 8 gegenüber dem Wälzlagerraum 6 abgrenzt, wobei der Sperrraum 8 mit einem flüssigen Sperrmedium gefüllt ist, mit einem äußeren Dichtungsabschnitt 10, wobei der äußere Dichtungsabschnitt 10 den Mediumraum 7 gegenüber dem Sperrraum 8 abgrenzt, wobei der Mediumraum 7 mit einem flüssigen Arbeitsmedium gefüllt ist, mit einer Versorgungseinrichtung 11 zur Versorgung des Sperrraums 8 mit dem Sperrmedium, vorgeschlagen, wobei mindestens einer der Dichtungsabschnitte 9, 10 eine Dichtrichtung und eine Durchlassrichtung D als Gegenrichtung zu der Dichtrichtung aufweist, wobei die Durchlassrichtung von dem Sperrraum 8 weggerichtet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Lageranordnung für eine Welle Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Welle mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 .
Hintergrund der Erfindung
Die Lagerung einer Welle erfolgt oftmals über Wälzlager, wobei die Welle in einem Gehäuse oder dergleichen über das Wälzlager drehbar angeordnet ist. Wälzlager werden zur Reduzierung von Reibung mit einem Schmierstoff versorgt. Problematisch wird die Lagerung von Wellen, wenn diese zum Beispiel als Antriebswellen für Schiffsschrauben in einer aggressiven Umgebung - in diesem Beispiel Meerwasser - eingesetzt werden. Dann ist es notwendig, die Wälzlager vor dem Meerwasser zu schützen, um die Versorgung mit Schmierstoff zu gewährleisten und eine Korrosion des Wälzlagers zu vermeiden.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 692 388 eine Vorrichtung zur Abdichtung einer Welle, die in verschiedenen Flüssigkeiten laufen kann, wobei diese Druckschrift wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. Es wird eine Vorrichtung zur Abdichtung von Schraubenwellen bei Schiffen vorgestellt, wobei die Vorrichtung eine äußere und eine innere Zwischenkammer aufweist, wobei die beiden Kammern voneinander durch eine erste Dichtung und ein Wälzlagerraum von der inneren Zwischenkammer durch eine zweite Dichtung getrennt sind. In der äußeren Zwischenkammer befindet sich Meerwasser, wohingegen in der inneren Zwischenkammer ein Schmieröl angeordnet ist. Durch einen Ausgleichstank wird sichergestellt, dass der Druck in der inneren und der äußeren Zwischenkammer stets gleich ist, sodass eine Druck- änderung der Flüssigkeit auf der einen Seite einer Druckänderung der Flüssigkeit auf der anderen Seite entspricht. Hierdurch wird eine Verbesserung der Abdichtung zwischen den Zwischen kammern erreicht. Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung vorzuschlagen, welche den Schutz und/oder die Schmierung einer Wälzlagereinrichtung verbessert. Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird eine Lageranordnung für eine Welle vorge- schlagen. Die Lageranordnung ist beispielsweise als Lager für Unterwasserturbinen von Gezeiten- oder Strömungskraftwerken, als Lager von Fluss- Wasserturbinen, als Lager in Industriepumpen, als Lager für Maschinen und Fördergeräte der Offshore- und Marinetechnik, als Lager für Schiffsantriebe etc. ausgebildet.
Die Lageranordnung weist einen Wälzlagerraum, einen Sperrraum und einen Mediumraum auf. Insbesondere ist der Sperrraum zwischen dem Wälzlagerraum und dem Mediumraum angeordnet. Wälzlagerraum, Sperrraum und/oder Mediumraum sind insbesondere als ein Ringraum beziehungsweise Ringräume oder als Abschnitte davon ausgebildet, welche umlaufend zu einer Drehachse der Lageranordnung positioniert sind.
Die Lageranordnung umfasst eine Wälzlagereinrichtung zur Lagerung der Welle gegenüber einer Umgebungskonstruktion. Die Umgebungskonstruktion kann beispielsweise als ein Gehäuse der Lageranordnung ausgebildet sein. Die Wälzlagereinrichtung ist in dem Wälzlagerraum angeordnet. Bei der Wälzlagereinrichtung kann es sich um ein ein- oder mehrreihiges Wälzlager handeln. Es können auch mehrere Wälzlager nebeneinander angeordnet sein. Die Lageranordnung umfasst einen inneren Dichtungsabschnitt, wobei der innere Dichtungsabschnitt den Sperrraum gegenüber dem Wälzlagerraum abgrenzt. Insbesondere ist der innere Dichtungsabschnitt zwischen dem Sperr- räum und dem Wälzlagerraum angeordnet. Der Sperrraum ist mit einem flüssigen Sperrmedium befüllt oder befüllbar. Besonders bevorzugt ist in dem Wälzlagerraum ebenfalls das Sperrmedium angeordnet, sodass die Wälzlagereinrichtung in dem Sperrmedium läuft und durch dieses geschmiert und/oder gekühlt wird.
Ferner umfasst die Lageranordnung einen äußeren Dichtungsabschnitt, wobei der äußere Dichtungsabschnitt den Mediumraum gegenüber dem Sperrraum abgrenzt. Insbesondere ist der äußere Dichtungsabschnitt zwischen dem Mediumraum und dem Sperrraum angeordnet. Der Mediumraum ist mit einem flüssigen Arbeitsmedium gefüllt. Bei dem flüssigen Arbeitsmedium handelt es sich insbesondere um das Arbeitsmedium, in dem die Welle angeordnet ist.
Besonders bevorzugt ist der innere und/oder der äußere Dichtungsabschnitt als ein berührender Dichtungsabschnitt ausgebildet. Der innere und/oder der äußere Dichtungsabschnitt kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.
Die Versorgung der Lageranordnung, insbesondere des Sperrraums mit Sperrmedium erfolgt über eine Versorgungseinrichtung, welche strömungstechnisch, zum Beispiel über Bohrungs- und/oder Rohrleitungssysteme, mit dem Sperrraum strömungstechnisch verbunden ist, sodass das Sperrmedium von der Versorgungseinrichtung in den Sperrraum fließen kann.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mindestens einer der Dichtungsabschnitte eine Dichtrichtung und eine Durchlassrichtung als Gegenrich- tung zu der Dichtrichtung aufweist. Unter der Dichtrichtung wird die axiale Richtung verstanden, welche eine höhere Dichtigkeit aufweist als die Durchlassrichtung. Insbesondere ist der mindestens eine Dichtungsabschnitt hinsichtlich der Dichtwirkung asymmetrisch ausgebildet, wobei die Dichtwirkung in Dichtrichtung größer ist als in die Durchlassrichtung ausgebildet ist.
In Abhängigkeit der Ausgestaltung der Erfindung ist wahlweise die Durchlass- richtung des äußeren Dichtungsabschnitts von dem Sperrraum in den Mediumraum gerichtet, sodass das Sperrmedium aus dem Sperrraum in Richtung des Mediumraums führbar ist und/oder die Durchlassrichtung des inneren Dichtungsabschnitts von dem Sperrraum in den Wälzlagerraum gerichtet, sodass das Sperrmedium aus dem Sperrraum in Richtung des Wälzlagerraums führbar ist.
Es ist dabei eine gemeinsame Idee der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, dass mindestens einer der Dichtungsabschnitte so ausgebildet ist, dass das Sperrmedium aus dem Sperrraum in einen der benachbarten Räume übertreten kann. Hierbei wird die Durchlassrichtung des mindestens einen Dichtungsabschnitts gezielt genutzt, um eine Förderwirkung des Sperrmediums gegen das von außen anstehende Arbeitsmedium zu erzielen und/oder um das Sperrmedium gezielt in die Wälzlagereinrichtung zur Kühlung und Schmierung einzuleiten.
Durch die Orientierung der Dichtungsabschnitte wird erreicht, dass das Arbeitsmedium die Wälzlagereinrichtung nicht erreicht so dass der Schutz und/oder die Schmierung der Wälzlagereinrichtung gesichert ist und somit die Standzeit der Wälzlagereinrichtung verbessert wird.
Vorzugsweise weist der Wälzlagerraum keinen Auslass für das Sperrmedium auf. Auf diese Weise wird eine Durchströmung der Wälzlagereinrichtung mit Sperrmedium verringert und ein mögliches Aufschäumen des Sperrmediums verhindert. Alternativ weist der Wälzlagerraum einen Auslass auf, der das Sperrmedium in die Versorgungseinrichtung zurückführt, so dass ein Sperrmediumkreislauf gebildet ist. Auf diese Weise wird die Kühlung der Wälzlagereinrichtung verbessert. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Sperrmedium durch eine Förderwirkung des mindestens einen Dichtungsabschnitts in Richtung des Mediumraums beziehungsweise des Wälzlagerraums geführt. Die Förderwirkung wird durch die Relativbewegung von Welle relativ zu dem Dich- tungsabschnitt erreicht und ist ansonsten insbesondere fremd- und/oder zu- satzenergiefrei umgesetzt. Eine derartige Relativbewegung ist zum Beispiel durch eine Rotation der Welle und/oder eine radiale Auslenkung, insbesondere Vibration, der Welle gegeben. Bei einer besonders bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mindestens einer der Dichtungsabschnitte, vorzugsweise beide Dichtungsabschnitte einen Radialwellendichtlippenabschnitt aufweisen. Beispielsweise kann mindestens einer der Dichtungsabschnitte einen Radialwellendicht- ring mit einem derartigen Radialwellendichtlippenabschnitt, insbesondere ge- maß der DIN 3761 , aufweisen. Der Radialwellendichtlippenabschnitt weist eine Bodenseite und eine Stirnseite auf, wobei die Bodenseite und die Stirnseite des Radialwellendichtlippenabschnitts durch ein asymmetrisches Pressungsprofil an der Dichtkante gegeben sind. Insbesondere gemäß der Definition der DIN 3761 ist der bodenseitige Winkel des Pressungsprofils kleiner als der stirnseitige Winkel. Durch die unterschiedlichen Winkel wird die zuvor beschriebene Förderwirkung erreicht, sodass ein gerichteter Förderstrom von der Bodenseite zur Stirnseite gegeben ist.
Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Radialwellendichtlippenabschnitt mit der Bodenseite dem Sperrraum zugewandt ist, sodass das Sperrmedium aus dem Sperrraum in Richtung des Mediumraums beziehungsweise in Richtung des Wälzlagerraums führbar ist und insbesondere gefördert wird. Die Förderrichtung entspricht der Durchlassrichtung des Dichtungsabschnitts. Optional ergänzend können mittels geeigneter Dichthilfen, wahlweise auf den Gegenlaufflächen des Radialwellendichtlippenabschnitts oder an der Dichtkante des Radialwellendichtlippenabschnitts selbst, gezielt die Förderrate einges- teilt werden. Hierbei können beispielsweise Oberflächenmodifikationen zu Änderungen der Förderrate führen.
Insbesondere in dieser konstruktiven Ausgestaltung wird sichergestellt, dass bei einer Relativbewegung zwischen der Welle und dem mindestens einen Dichtungsabschnitt ein Förderstrom des Sperrmediums aktiv erzeugt wird, sodass das Sperrmedium aktiv von dem Sperrraum in den Mediumraum beziehungsweise in den Wälzlagerraum gefördert wird. Damit wird der anfangs erläuterte Vorteil der Erfindung nochmals unterstrichen, da durch die Förderung des Sperrmediums sowohl das Arbeitsmedium aus dem Sperrraum hinaus gedrückt wird und/oder die Schmierung und/oder die Kühlung der Wälzlagereinrichtung verbessert wird.
Bei einer möglichen Ausgestaltung umfasst der innere Dichtungsabschnitt ei- nen inneren Radialwellendichtring, insbesondere mit dem Radialwellendichtlip- penabschnitt, mit einer Bodenseite und einer Stirnseite und/oder der äußere Dichtungsabschnitt einen äußeren Radialwellendichtring, insbesondere mit dem Radialwellendichtlippenabschnitt, mit einer Bodenseite und einer Stirnseite, wobei der innere Radialwellendichtring beziehungsweise der äußere Radi- alwellendichtring mit den Bodenseiten dem Sperrraum zugewandt sind, sodass das Sperrmedium aus dem Sperrraum in Richtung des Mediumraums beziehungsweise in Richtung des Wälzlagerraums führbar ist, insbesondere gefördert wird. Bei einer Alternative oder Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens einer der Dichtungsabschnitte einen Axialwellendichtlippenab- schnitt mit einer Anlageseite und einer Freiseite umfasst. Mit der Anlageseite liegt der Axialwellendichtlippenabschnitt an einer auf einer Radialebene zu der Drehachse der Lageranordnung ausgerichteten Dichtfläche an. Die Dichtfläche wird z.B. durch eine umlaufende Nut oder einen Einstich in der Welle gebildet. Der Axialwellendichtlippenabschnitt ist mit der Anlageseite dem Sperrraum zugewandt, sodass das Sperrmedium aus dem Sperrraum in Richtung des Mediumraums beziehungsweise in Richtung des Wälzlagerraums führbar ist. Bei einer Weiterbildung ist es auch möglich, dass mindestens einer der Dichtungsabschnitte sowohl mindestens einen Radialwellendichtlippenabschnitt als auch mindestens einen Axialwellendichtlippenabschnitt aufweist, welche be- sonders bevorzugt in der beschriebenen Weise orientiert sind.
Die Dichtwellenabschnitte, insbesondere die Radialwellendichtlippenabschnitte und/oder die Axialwellendichtlippenabschnitte können aus Polymeren (wie z.B. Elastomer, Thermoplast, PTFE) oder einer Werkstoffkombination (wie z.B. Elastomer mit Gewebeverstärkung) oder einem Gewebe (wie z.B. Vlies) ausgebildet sein oder bestehen. Die Gegenlauffläche der Dichtwellenabschnitte kann oberflächenbehandelt oder beschichtet sein.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist die Ver- sorgungseinrichtung ausgebildet, den Druck in dem Sperrraum dem Druck in dem Mediumraum anzupassen oder nachzuführen. Beispielsweise weist die Versorgungseinrichtung eine Membran oder einen verschiebbaren Kolben auf, welche(r) strömungstechnisch mit dem Mediumraum gekoppelt ist, sodass in dem Mediumraum und dem Sperrraum der gleiche Druck vorgegeben ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass beispielsweise aufgrund von ungünstigen Druckverhältnissen eine Förderung von Fluiden in Sperrrichtung erfolgt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Mediumraum mit einer Arbeitsumgebung der Lageranordnung strömungstechnisch ver- bunden oder wird durch die Arbeitsumgebung gebildet. Der Mediumraum kann somit offen zu der Arbeitsumgebung ausgestaltet sein.
Besonders bevorzugt ist das Arbeitsmedium als Meerwasser, Seewasser, Schmutzwasser oder als ein verschmutztes flüssiges Medium ausgebildet. Da- gegen ist es bevorzugt, dass das Sperrmedium zum Beispiel als Polyglykol, Öl oder gefiltertes Wasser realisiert ist. Vorzugsweise ist das Sperrmedium biokompatibel ausgebildet, so dass ein Ausfließen in den Mediumraum und somit in die Umgebung der Lageranordnung umwelttechnisch sicher ist. Besonders bevorzugt ist das Sperrmedium dünnflüssiger als das Arbeitsmedium ausgebildet, sodass auch auf diese Weise ein Transport von dem Sperrmedium in Richtung des Arbeitsmediums unterstützt und in Gegenrichtung gehindert ist. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist beidseitig zu dem Wälzlagerraum jeweils ein Sperrraum und ein Mediumraum angeordnet, welche in beschriebener Weise mit einem inneren Dichtungsabschnitt und einem äußeren Dichtungsabschnitt voneinander abgegrenzt sind. Auf diese Weise ist die Wälzlagereinrichtung beidseitig vor einem Eindringen des Arbeitsmediums geschützt. Optional ergänzend ist es möglich, mehrere innere Dichtungsabschnitte zu verwenden, so dass mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei Sperrräume gebildet werden, um die Dichtwirkung zu verbessern. Jeder Sperrraum wird mit dem Sperrmedium aus der Versorgungseinrichtung versorgt. In diesem Fall wird ausgehend von dem innersten Sperrraum Sperrme- dium in die weiter außen liegenden Sperrräume transportiert und die Dichtwirkung weiter erhöht.
Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung kann zudem vorgesehen sein, dass vor dem äußeren Dichtungsabschnitt ein Grobschmutzfilter eingesetzt ist, um Grobschmutz von dem Sperrraum abzuhalten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Lageranordnung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 2 in ähnlicher Darstellung wie in der Figur 1 eine konkretisierte
Darstellung einer Lageranordnung als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 3 a-d vier Varianten der Lageranordnung in der Figur 2.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die Figur 1 zeigt eine Lageranordnung 1 in einem schematischen Längsschnitt entlang einer Drehachse 2 der Lageranordnung 1 als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Lageranordnung 1 umfasst eine Welle 3, welche gegenüber einer Umgebungskonstruktion 4, wie zum Beispiel einem Gehäuse, über eine Wälzlagereinrichtung 5 um die Drehachse 2 drehbar gelagert ist. Mindestens ein Ende, vorzugsweise beide Enden der Welle 3 laufen in einer Arbeitsumgebung A.
Beispielsweise ist die Lageranordnung als ein Lager für Unterwasserturbinen von Gezeiten- oder Strömungskraftwerken, Fluss-Wasserturbinen, als ein Lager in Industriepumpen, als ein Lager in der Lebensmittelindustrie, als ein Lager für Maschinen und Fördergeräte der Offshore- und Marinetechnik oder als ein Lager für Schiffsantriebe ausgebildet. In diesen Ausgestaltungen liegt in der Arbeitsumgebung A ein flüssiges Arbeitsmedium an, welches je nach Ein- satzzweck Meerwasser, Seewasser, verschmutztes Fluid, Säuren, Basen etc. sein kann.
Um die Lebensdauer der Wälzlagereinrichtung 5 zu erhöhen, ist ein Wälzlagerraum 6 von den durch die Arbeitsumgebung gebildeten Mediumraum 7 durch einen Sperrraum 8 getrennt. Wälzlagerraum 6, Mediumraum 7 und Sperrraum 8 erstrecken sich als Ringräume beziehungsweise Ringteilräume um die Welle 3. Zwischen dem Wälzlagerraum 6 und dem Sperrraum 8 ist jeweils ein innerer Dichtungsabschnitt 9 angeordnet, zwischen dem Sperrraum 8 und dem Mediumraum 7 ist jeweils ein äußerer Dichtungsabschnitt 10 angeordnet.
In dem Mediumraum 7 ist das Arbeitsmedium und in dem Sperrraum 8 ein Sperrmedium angeordnet, welche jeweils als Flüssigkeiten ausgebildet sind. Das Sperrmedium wird über eine Versorgungseinrichtung 1 1 und ein Rohrlei- tungs- und Bohrungssystem 12 in den Sperrraum 8 geführt. Die Versorgungseinrichtung 1 1 ist beispielsweise oberhalb des Sperrraums 8 angeordnet, sodass das Sperrmedium durch Gewichtskraft von der Versorgungseinrichtung 1 1 in den Sperrraum 8 gefördert wird.
Ferner weist die Versorgungseinrichtung 1 1 eine Membran 13 zum Druckausgleich auf, wobei auf der Außenseite der Membran 13 der Druck der Arbeitsumgebung A anliegt, sodass der Druck in dem Sperrraum 8 und in dem Mediumraum 7 stets gleich hoch eingestellt ist. Die Versorgungseinrichtung 1 1 ist insbesondere als ein Behälter ausgebildet. Statt einer Membran 13 kann auch ein Kolben in den Behälter eingesetzt werden. Die Versorgungseinrichtung 1 1 sowie das Rohrleitungs- und Bohrungssystem 12 ist insbesondere aus einem korrosions- und Verschleißmaterial ausgebildet. Der innere und der äußere Dichtungsabschnitt 9, 10 sind jeweils so ausgebildet, dass diese eine Durchlassrichtung D und dazu gegenläufig eine Sperrrichtung aufweisen. Durchlassrichtung D und Sperrrichtung sind so ausgebildet, dass ein Übertreten von Fluid in Sperrrichtung verhindert und in Durchlassrichtung D in geringem Maße ermöglicht wird. Insbesondere ist der innere und/oder der äußere Dichtungsabschnitt 9, 10 als eine berührende Dichtung ausgebildet.
Im Betrieb führt der Aufbau dazu, dass Sperrmedium von der Versorgungseinrichtung 1 1 in den Sperrraum 8 geführt wird und von dort in Durchlassrichtung D des inneren und des äußeren Dichtungsabschnitts 9, 10 in den Wälzlagerraum 6 beziehungsweise in den Mediumraum 7 geführt wird. Diese Führung des Sperrmediums hat den Vorteil, dass durch den Transport des Sperrmediums aus dem Sperrraum 8 in den Mediumraum 7 sichergestellt ist, dass kein Arbeitsmedium in Sperrrichtung des äußeren Dichtabschnitts 10 von dem Me- diumraum 7 in den Sperrraum 8 eintreten und das Sperrmedium verunreinigen kann. Auf der anderen Seite hat der Transport des Sperrmediums aus dem Sperrraum 8 in Durchlassrichtung des inneren Dichtungsabschnitts 9 in den Wälzlagerraum 6 den Vorteil, dass die Wälzlagereinrichtung 5 durch das Sperrmedium gekühlt und geschmiert wird.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Wälzlagerraum 6 und der Sperrraum 8 bei der Inbetriebnahme der Lageranordnung 1 mit dem Sperrmedium geflutet ist.
Optional kann vor dem äußeren Dichtabschnitt 10 eine Filterscheibe zur vorgesehen sein, welche in dem Gehäuse 4 festgelegt ist und welche einen kleinen Spalt zu der Welle 3 bildet, sodass Grobschmutzpartikel zurückgehalten werden.
Die Figur 2 zeigt eine mögliche konstruktive Ausgestaltung der Lageranordnung 1 in der Figur 1 . In dieser Ausgestaltung ist zu erkennen, dass die Wälz- lagereinrichtung 5 durch zwei Wälzlager 14 a, b, in diesem Beispiel Kugelwälzlager, gebildet ist. Der innere und der äußere Dichtungsabschnitt 9, 10 sind jeweils durch einen Radialwellendichtring gebildet, wobei jeder der Radialwel- lendichtringe eine Bodenseite B und eine Stirnseite S aufweist. Die Bodenseite B beziehungsweise Stirnseite S der Radialwellendichtringe wird durch den Anstellwinkel des Radialwellendichtlippenabschnitts 15 definiert, wobei auf der Bodenseite ein kleinerer Winkel zwischen der Welle 3 und dem Radialwellendichtring vorgesehen ist als auf der Stirnseite. Insbesondere ist ein bodenseiti- ger Winkel alpha der Dichtlippe des Radialwellendichtrings gegenüber der Welle 3 kleiner als der stirnseitige Winkel beta. Aus Gründen der Übersich- tlichkeit wurden die Winkel alpha und beta nur an einem Radialwellendichtring kenntlich gemacht.
In Bezug auf einen gemeinsamen Sperrraum 8 sind die Radialwellendichtringe derart Rücken an Rücken angeordnet, sodass die Bodenseiten zueinander zugewandt sind. Eine Besonderheit der Radialwellendichtringe ist es, dass diese im Betrieb der Welle 3 eine Förderwirkung in Durchlassrichtung von der Bodenseite zur Stirnseite entwickeln. Die Förderwirkung entsteht durch die unterschiedlichen Winkel alpha und beta von Bodenseite und Stirnseite der Dichtlippe.
In dieser Ausgestaltung wird durch die Relativbewegung von Welle 3 zu der Umgebungskonstruktion 4 bzw. zu den Dichtabschnitten 9, 10 ein aktiver Sperrmediumstronn von dem Sperrraum 8 in Richtung des Mediumraums 7 beziehungsweise des Wälzlagerraums 6 umgesetzt. Eine "Leckage des Sperrmediums aus dem Sperrraum 8 in den Mediumraum 7 bzw. den Wälzlagerraum 6 wird somit nicht nur bewusst in Kauf genommen, sondern durch die Wahl und die Orientierung der Radialwellendichtringe aktiv unterstützt.
In den Figuren 3 a - d sind weitere Varianten für den inneren und den äußeren Dichtungsabschnitt 9, 10 dargestellt. So wird in der Figur 3a der innere Dichtungsabschnitt 9 wieder durch einen radial berührenden einlippigen Dichtungs- ring in Form eines Radialwellendichtrings mit einem Radialwellendichtungsab- schnitts umgesetzt. Der äußere Dichtungsabschnitt 10 wird dagegen durch eine axial berührende einlippige Dichtung in Form eines Axialwellendichtrings mit einem Axialwellendichtabschnitts realisiert, welcher mit seiner Anlageseite an einer sich in einer Radialebene zu der Drehachse 2 befindlichen Dichtfläche der Welle 3 anliegt. Die Anlageseite ist dem Sperrraum 8 zugewandt, so dass die Durchlassrichtung vom Sperrraum 8 in den Mediumraum 7 verläuft.
In der Figur 3b ist der innere Dichtungsabschnitt 9 genauso wie in der Figur 3a realisiert, der äußere Dichtungsabschnitt 10 wird jedoch durch eine zweilippige Dichtung, welche einen Radialwellendichtlippenabschnitt wie in der Figur 2 und einen Axialwellendichtlippenabschnitt wie in der Figur 3a aufweist, gebildet.
Die Ausgestaltung in der Figur 3c entspricht im Wesentlichen der Ausgestaltung in der Figur 2, wobei jedoch dargelegt ist, dass die Wälzlagereinrichtung 5 beliebig ausgebildet sein kann.
Die Figur 3d zeigt eine alternative Ausgestaltung der Lageranordnung 1 , wobei der innere Dichtungsabschnitt 9 als eine zweilippige Dichtung mit einem Axial- wellendichtlippenabschnitt und einem Radialwellendichtlippenabschnitt ausgebildet ist. Der Axialwellendichtlippenabschnitt liegt mit seiner Anlageseite an einer sich in einer Radialebene zu der Drehachse 2 befindlichen Dichtfläche der Welle 3 an. Die Anlageseite ist dem Sperrraum 8 zugewandt, so dass die Durchlassrichtung vom Sperrraum 8 in den Wälzlagerraum 6 verläuft.
Bezugszeichenliste
1 Lageranordnung
2 Drehachse
3 Welle
4 Umgebungskonstruktion (Gehäuse)
5 Wälzlagereinrichtung
6 Wälzlagerraum
7 Mediumraum
8 Sperrraum
9 innerer Dichtungsabschnitt
10 äußerer Dichtungsabschnitt
1 1 Versorgungseinrichtung
12 Rohrleitungs- und Bohrungssystem
13 Membran
14a, b Wälzlager
15 Radialwellendichtlippenabschnitt
16 Filterscheibe
Arbeitsumgebung
Bodenseite
Durchlassrichtung
Stirnseite

Claims

Patentansprüche
1 . Lageranordnung (1 ) für eine Welle (3) mit einem Wälzlagerraum (6), einem Sperrraum (8) und einem Mediumraum (7), mit einer Wälzlagereinrichtung (5) zur Lagerung der Welle (3) gegenüber einer Umgebungskonstruktion (4), wobei die Wälzlagereinrichtung (5) in dem Wälz- lagerraum (6) angeordnet ist, mit einem inneren Dichtungsabschnitt (9), wobei der innere Dichtungsabschnitt (9) den Sperrraum (8) gegenüber dem Wälzlagerraum (6) abgrenzt, wobei der Sperrraum (8) mit einem flüssigen Sperrmedium gefüllt ist, mit einem äußeren Dichtungsabschnitt (10), wobei der äußere Dichtungsabschnitt (10) den Mediumraum (7) gegenüber dem Sperrraum (8) abgrenzt, wobei der Mediumraum (7) mit einem flüssigen Arbeitsmedium gefüllt ist, mit einer Versorgungseinrichtung (1 1 ) zur Versorgung des Sperrraums (8) mit dem Sperrmedium, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Dichtungsabschnitte (9,10) eine Dichtrichtung und eine Durchlassrichtung (D) als Gegenrichtung zu der Dichtrichtung aufweist, wobei die Durchlassrichtung (D) des äußeren Dichtungsabschnitts (10) von dem Sperrraum (8) in den Mediumraum (7) gerichtet ist, so dass das Sperrmedium aus dem Sperrraum (8) in Richtung des Mediumraums (7) führbar ist, und/oder wobei die Durchlassrichtung (D) des inneren Dichtungsabschnitts (9) von dem Sperrraum (8) in den Wälzlagerraum (6) gerichtet ist, so dass das Sperrmedium aus dem Sperrraum (8) in Richtung des Wälzlagerraums (6) führbar ist.
2. Lageranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrmedium durch eine Förderwirkung des mindestens einen Dichtungsabschnitts (9,10) in Richtung des Mediumraums (7) bzw. des Wälzlagerraums (6) führbar ist.
3. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Dichtungsabschnitte (9,10) einen Radialwellendichtlippenabschnitt mit einer Bodenseite (B) und einer Stirnseite (S) umfasst, wobei der Radialwellendichtlippenabschnitt mit der Bodenseite (B) dem Sperrraum (8) zugewandt ist, so dass das Sperrmedium aus dem Sperrraum (8) in Richtung des Mediumraums (7) bzw. in Richtung des Wälzlagerraums (6) führbar ist.
4. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Dichtungsabschnitte (9,10) einen Axialwellendichtlippenabschnitt mit einer Anlageseite und einer Freiseite umfasst, wobei der Axialwellendichtlippenabschnitt mit der Anlageseite dem Sperrraum (8) zugewandt sind, so dass das Sperrmedium aus dem Sperrraum (8) in Richtung des Mediumraums (7) bzw. in Richtung des Wälzlagerraums (6) führbar ist.
5. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (1 1 ) ausgebildet ist, den Druck in dem Sperrraum (8) dem Druck in dem Mediumraum (7) anzupassen oder nachzuführen.
6. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mediumraum (7) mit einer Arbeitsumgebung (A) strömungstechnisch verbunden ist oder durch die Arbeitsumgebung (A) gebildet ist.
7. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium (A) als Meerwasser, Seewasser, Schmutzwasser oder als ein verschmutztes oder aggressives flüssiges Medium ausgebildet ist.
8. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Sperrmedium als ein gereinigtes oder gefiltertes flüssiges Medium oder Prozessflüssigkeit, Kühlflüssigkeit, Hydraulikflüssigkeit oder Öl ausgebildet ist.
9. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass zu dem Wälzlagerraum (6) beidseitig mindestens ein derartiger innerer Dichtungsabschnitt (9) und mindestens ein derartiger äußerer Dichtungsabschnitt (10) mit zwischengeschaltetem Sperrraum (8) angeordnet ist.
10. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet durch eine Grobfiltereinrichtung (16), wobei die Grobfilterein richtung dem äußeren Dichtungsabschnitt vorgeschaltet ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014215120B3 (de) 2014-07-31 2015-10-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wellenanordnung mit Sperrmedium sowie Wasserturbine mit der Wellenanordnung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE692388C (de) 1937-04-22 1940-06-19 Berthold Bleicken Dipl Ing Vorrichtung zur Abdichtung von Wellen, die in verschiedenen Fluessigkeiten laufen
GB2096554A (en) * 1981-04-13 1982-10-20 Howaldtswerke Deutsche Werft A bearing and seal assembly in a vessel stern tube
DE4434261A1 (de) * 1994-09-24 1996-03-28 Blohm Voss Ag Anlage zur Anpassung an den wechselnden Tiefgang von Seeschiffen
WO2011062484A2 (en) * 2009-11-17 2011-05-26 Ihc Holland Ie B.V. Sealing structure
WO2012042094A1 (en) * 2010-09-29 2012-04-05 Wärtsilä Finland Oy An arrangement, a sealing assembly, a casing flange and a spacer for sealing the propeller shaft of a marine vessel

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD41407A3 (de) * 1964-08-15 1965-09-15 Heinz Wiechert Dichtung für Wellenleitungen, insbesondere für Schiffsschraubenwellen
DE7013872U (de) * 1970-04-16 1970-07-23 Skf Kugellagerfabriken Gmbh Dichtungsvorrichtung fuer waelzlager.
DD107968A1 (de) * 1972-05-23 1974-08-20
DD204977A1 (de) * 1982-04-26 1983-12-14 Friedhelm Raasch Wellenabdichtungssystem
DE10046798A1 (de) * 2000-09-21 2002-04-25 Zae Antriebssysteme Gmbh & Co Dichtungsanordnung mit Wellendichtringen
EP1223359A1 (de) * 2001-01-10 2002-07-17 Dipl.Ing. Hitzinger Gesellschaft m.b.H. Dichtungsbüchse für das Lager eines Unterwassergenerators
DE202011110128U1 (de) * 2011-04-05 2012-12-19 Imo Holding Gmbh Drehverbindung für den Unterwasserbetrieb

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE692388C (de) 1937-04-22 1940-06-19 Berthold Bleicken Dipl Ing Vorrichtung zur Abdichtung von Wellen, die in verschiedenen Fluessigkeiten laufen
GB2096554A (en) * 1981-04-13 1982-10-20 Howaldtswerke Deutsche Werft A bearing and seal assembly in a vessel stern tube
DE4434261A1 (de) * 1994-09-24 1996-03-28 Blohm Voss Ag Anlage zur Anpassung an den wechselnden Tiefgang von Seeschiffen
WO2011062484A2 (en) * 2009-11-17 2011-05-26 Ihc Holland Ie B.V. Sealing structure
WO2012042094A1 (en) * 2010-09-29 2012-04-05 Wärtsilä Finland Oy An arrangement, a sealing assembly, a casing flange and a spacer for sealing the propeller shaft of a marine vessel

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