WO2016012540A1 - Maschinenanordnung - Google Patents

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WO2016012540A1
WO2016012540A1 PCT/EP2015/066873 EP2015066873W WO2016012540A1 WO 2016012540 A1 WO2016012540 A1 WO 2016012540A1 EP 2015066873 W EP2015066873 W EP 2015066873W WO 2016012540 A1 WO2016012540 A1 WO 2016012540A1
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WO
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arrangement according
machine arrangement
ring sectors
sectors
ring
Prior art date
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PCT/EP2015/066873
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Goetz
Fred Menig
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SKF AB
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3268—Mounting of sealing rings
    • F16J15/3272—Mounting of sealing rings the rings having a break or opening, e.g. to enable mounting on a shaft otherwise than from a shaft end

Definitions

  • sealing arrangements of the type mentioned in particular when they are to be designed for large diameters as is the case, for example, in wind turbines.
  • Such sealing arrangements with a base body, in particular made of mineral casting have been proven. This is advantageous in comparison to metal relatively low weight of the material and a good damping ability, especially when the mineral casting is provided with additives.
  • the material is not as stable as metal. Therefore, problems may already arise during transport or later during assembly, whereby it is particularly negative that large parts must be handled. These can be more easily broken or damaged than metal parts due to the given material. Since the carrier thus consists in particular of mineral casting and this material is more brittle than the material usually used for the components described, damage, in particular in the form of cracks, can occur on the seal carrier.
  • the invention is therefore based on the invention to propose a machine arrangement of the generic type, which allows large sealing arrangements can be made with correspondingly large annular bodies, which are exposed only a small risk of damage to the body during transport and assembly. Furthermore, the production of the body should be inexpensive.
  • the seal carrier should be protected in particular against mechanical stress and against breakage.
  • the solution to this problem by the invention is characterized in that the substantially ring-shaped basic body of Seal assembly consists of at least two ring sectors, each ring sector extends to a defined circumferential angle and wherein the ring sectors are interconnected.
  • Two, three, four, five or six ring sectors preferably form the base body of the sealing arrangement.
  • the ring sectors can be materially interconnected. In this case, it is preferably provided that the ring sectors are connected to each other by gluing, soldering or welding.
  • the ring sectors can also be positively connected to each other.
  • the ring sectors are connected by means of screws, rivets, connection terminals or by means of at least one tie rod.
  • Reinforcement elements or carrier elements for the positive connection elements, in particular for the screws or rivets, can be arranged in the ring sectors.
  • the ring sectors can also be held together alternatively or additively by a tensioning element, wherein the tensioning element preferably encloses the ring sectors on its outer circumference.
  • the ring sectors can be aligned according to education relative to each other with centering.
  • the sealing element may be detachably connected to the base body. This favors the maintenance of the seal assembly, especially in large plants.
  • Said material of the main body of the seal assembly is preferably concrete, in particular Mineralgus s.
  • the material preferably consists of fillers and binders and optionally of additives, wherein the filler preferably has a weight fraction between 80% and 95%, wherein the binder preferably has a weight fraction between 5% and 20% and wherein the binder is preferably made of a resin, in particular of epoxy resin, and a hardener, in particular of an amine hardener. All components of the material together have 100% by weight.
  • a protection of the body of the seal assembly as well as this itself can be achieved if an elastic intermediate element is arranged between the machine part and the main body of the seal assembly, which allows a relative movement between the machine part and the main body of the seal assembly.
  • the invention is based on the idea that segments or sectors of the body of the seal assembly can be removed and handled easier and gentler.
  • the cost of the required molds are equally much more favorable than is the case when the body is made in one piece.
  • the load-bearing capacity of the components is not a problem, since individual sectors can hardly break; This can not be excluded for a one-piece body, especially if large dimensions are present.
  • the connecting elements may be molded axially or radially during the production of the sectors; also inserting the connecting elements after the production of the sector is possible, in this case, an attachment by gluing or pouring can be provided.
  • these can be designed differently on the radial end faces, for example as an angle, as a wedge, as a toothing or as a plug-in element.
  • the positioning can also be done by fitting elements, such as pins, feather keys and wedges.
  • the at least one seal is inserted and fastened (if the seal is already inserted during the connection, this can be jammed, for example, during the connection process).
  • Possible fastening techniques for the seal are, for example, clamping, gluing, screwing and riveting.
  • Another option is to mount the seal carrier to the application, then install the seal centering on the shaft itself, and then attach the seal. closing the seal in the vehicle with the above possibilities.
  • a further advantage is that the replacement of a seal is facilitated; a new seal may consist of a sealing cord, which is welded on site, for example.
  • Transport and handling are advantageously made easier by the sectors.
  • the maintenance and repair are simplified, which is favored in particular by a detachable connection between the individual sectors.
  • cavities may be formed, in particular channels for passing a cooling or heating fluid (liquid or gaseous) or a lubricant.
  • a cooling or heating fluid liquid or gaseous
  • a lubricant a lubricant
  • the sealing element can be arranged indirectly via a carrier element on the base body.
  • the carrier element is at least partially surrounded by the material of the base body, it has a portion for holding the sealing element.
  • the sealing element is in this case preferably on the support element, d. H. on the body, releasably attached.
  • the support element is hereafter of the actual seal, d. H. separated from the sealing element.
  • the carrier element eg designed as a segmented carrier ring
  • the sealing element can then be mounted and disassembled at will on the support element.
  • the material of the main body of the seal assembly may be added reinforcing fibers. These also include steel bars, mats, reinforcing bars, baskets, steel mesh and similar elements, as used in normal concrete.
  • a fabric can also be incorporated in the material.
  • the reinforcing fibers or the fabric may consist of a coconut material, a cotton material, glass, carbon, metal or metal foam.
  • the fabric can be knitted, crocheted, woven or wound. It can be short and long Steel chips are provided. This generally produces an ordered structure. Another option is to introduce so-called nanotubes.
  • Concrete is a mixture of cement, aggregate and mixing water; where appropriate, concrete admixtures and concrete admixtures are also included.
  • the cement serves as a binder to hold the other ingredients together.
  • the strength of the concrete is created by crystallization of the clinker constituents of the cement under water absorption.
  • Fibers made of steel, plastic, carbon or glass can be added to the concrete to obtain fiber concrete.
  • Mineralgus s also called polymer concrete
  • Cement is used in mineral casting, if at all, only as a filler and takes no binding effect.
  • the most widely used polymer matrix for mineral casting is unsaturated polyester resin.
  • Mineral casting has significantly better mechanical and chemical properties than cement concrete in its field of application.
  • the gelling time of these resins can be adjusted by the amount of catalysts and hardeners used. Preference is given to using epoxy resin as a polymer, ie as a binder, in order to generate a good vibration-damping behavior.
  • Preferred fields of application are large bearing arrangements which are to be sealed with a seal arrangement according to the invention. This is especially thought of bearing arrangements of wind turbines and other large machines.
  • FIG. 1a shows a radial section of a machine arrangement with a housing, on which a sealing arrangement is arranged
  • Fig. Lb is the view, seen in the axial direction, of a main body of
  • FIG. Lb in the illustration of FIG. Lb a second embodiment of the
  • FIG. 3 shows in the illustration of FIG. Lb a third embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows in the illustration of FIG. Lb a fourth embodiment of the invention
  • FIG. Lb Fig. 5 in the illustration of FIG. Lb a fifth embodiment of
  • FIG. Lb shows in the illustration according to Fig. Lb a sixth embodiment of the invention with a tie rod
  • FIG. 7a shows an enlarged detail of FIG. 6 with a first embodiment of a tie rod
  • FIG. 7b is an enlarged detail of FIG. 6 with a second embodiment of a tie rod
  • FIG. 7c is an enlarged detail of FIG. 6 with a third embodiment of a tie rod
  • FIG. 8b in the illustration of FIG. 8a, a second embodiment of the joint
  • FIG. 8c in the illustration of Fig. 8a, a third embodiment of the joint.
  • a machine assembly 1 is indicated in radial section, comprising a machine part 2 in the form of a housing.
  • a shaft not shown, is mounted, which extends in the axial direction a.
  • a sealing arrangement 3 is present.
  • the seal assembly 3 is attached to the housing 2 and has a base body 4, which carries a sealing element 5. The sealing function will needed to make a seal to an adjacent rolling bearing, not shown.
  • the seal member 5 is held by a (segmented in the circumferential direction) support member 11; the support member 11 in turn is fixed in the base body 4, anchored in the present case.
  • the sealing element 5 has a sealing lip 12 and a dust lip 14.
  • the sealing lip 12 is pressed radially against the outer circumference of the shaft by means of an annular spring 13.
  • the main body 4 of the seal assembly 3 is made of a material B in the form of Mineralgus s. This material is lighter than metal and can be made cheaper to the base body 4. However, this material is also much more vulnerable to breakage than metal.
  • the substantially ring-shaped basic body 4 consists of at least two annular sectors 4 'and 4 ", as can be seen in Fig. 1b, wherein each annular sector 4' 4" extends around a defined circumferential angle - in this case: around 180 ° -, so that the annular structure of the base body 4 is formed.
  • connecting terminals 7 are used with which the two ring sectors 4', 4" are clamped together.
  • an elastic intermediate element 17 - is arranged - here in the form of coil springs.
  • the intermediate element 17 allows a relative movement between the housing 2 and the base body 4. With corresponding relative movements between the housing se and the sealed shaft, the elastic intermediate member 17 thus act compensating and so protect the body 4.
  • Fig. 2 it can be seen that the two ring sectors 4 'and 4 "can be clamped together via a clamping element 10.
  • the tension, d. H. the connection of the two ring sectors 4 'and 4 ", can also be carried out according to the embodiment of FIG. 4 so that screws 6 pull the two parts 4', 4" directly together.
  • 8 and 9 can be provided in the ring sectors 4 ', 4 "reinforcing elements or support elements, as shown in the embodiment of FIG. 5.
  • the two or more ring sectors 4 ', 4 can be interconnected by any desired clamping elements in order to create a self-supporting ring structure, on which then the at least one sealing element 5 is arranged.
  • Fig. 6 shows again two ring sectors 4', 4", for the connection of which tie rods 18 are used, which are in one of the two sectors are arranged.
  • tie rods 18 can be seen in Figures 7a, 7b and 7c. In all three cases shown, the tie rods 18 are embedded in the direction of the screws (not shown) screwed into them with undercut in the corresponding ring sector 4 '.
  • the three figures 7a, 7b and 7c show respective examples thereof.
  • the tie rod is preferably made of a material that can be displaced.
  • the displacement is created by screwing a screw into the material. This deviates and thereby creates a clamping action in the bore in which it is located.
  • the material can either be poured into the mineral segment or later inserted or poured in (eg in liquid form to harden) or glued.
  • plastics such as nylon
  • rubber such as lead
  • metals such as lead
  • transition region between two ring sectors 4 ', 4 " is shown, wherein the view is sketched from the radial direction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Maschinenanordnung (1) umfassend ein Maschinenteil (2), an dem oder in dem eine Dichtungsanordnung (3) angeordnet ist, wobei die Dichtungsanordnung (3) einen Grundkörper (4) aufweist, in dem mindestens ein Dichtungselement (5) direkt oder indirekt befestigt ist, wobei der Grundkörper (4) zumindest teilweise aus einem Material (B) besteht, das bei Raumtemperatur (T = 20°C) eine gießfähige Konsistenz aufweisen kann. Um die Herstellung insbesondere großer Dichtungsanordnungen zu erleichtern, sieht die Erfindung vor, dass der im Wesentlichen ringförmig gestaltete Grundkörper (4) aus mindestens zwei Ringsektoren (4', 4'') besteht, wobei sich jeder Ringsektor (4', 4'') um einen definierten Umfangswinkel erstreckt und wobei die Ringsektoren (4', 4'') miteinander verbunden sind.

Description

B e s c h r e i b u n g
Maschinenanordnung
Die Erfindung betrifft eine Maschinenanordnung umfassend ein Maschinenteil, an dem oder in dem eine Dichtungsanordnung angeordnet ist, wobei die Dichtungsanordnung einen Grundkörper aufweist, in dem mindestens ein Dichtungselement direkt oder indirekt befestigt ist, wobei der Grundkörper zumindest teilweise aus einem Material besteht, das bei Raumtemperatur (T = 20°C) eine gießfähige Konsistenz aufweisen kann.
Es ist bekannt, Dichtungsanordnungen der genannten Art insbesondere dann einzusetzen, wenn sie für große Durchmesser auszuführen sind, wie es beispielsweise in Windkraftanlagen der Fall ist. Derartige Dichtungsanordnungen mit einem Grundkörper insbesondere aus Mineralguss haben sich bewährt. Vorteilhaft sind das im Vergleich zu Metall relativ geringe Gewicht des Materials und eine gute Dämpfungsfähigkeit, insbesondere wenn der Mineralguss mit Zusatzstoffen versehen wird. Allerdings ist das Material nicht so stabil wie Metall. Daher können sich bereits beim Transport oder später auch bei der Montage Probleme ergeben, wobei es sich besonders negativ bemerkbar macht, dass große Teile gehandhabt werden müssen. Diese können aufgrund des gegebenen Materials leichter als Metallteile brechen oder beschädigt werden. Da der Träger also insbesondere aus Mineralguss besteht und dieses Material spröder ist als das in der Regel verwendete Material für die beschriebenen Bauteile, kann es zu Beschädigungen, insbesondere in Form von Rissen, am Dichtungsträger kommen.
Bei der Herstellung einer gattungsgemäßen Dichtungsanordnung und insbesondere deren Grundkörper stellen sich also die Größe und das Gewicht der Bauteile vor allem während des Transports als schwierig dar; es kommt also zu Handhabungsschwierigkeiten bei der Montage, bei den Wartungsarbeiten und beim Transport. Diese Problematik besteht auch schon bei der Herstellung des Grundkörpers der Dichtungsanordnung nach dem Gießen insbesondere aus Mineralguss bei der Entformung; es können Teilestücke des Grundkörpers abbrechen.
Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, eine Maschinenanordnung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die es erlaubt, dass große Dichtungsanordnungen mit entsprechend großen ringförmigen Grundkörpern hergestellt werden können, die nur einer geringen Gefahr der Beschädigung des Grundkörpers während des Transports und der Montage ausgesetzt sind. Weiterhin soll die Fertigung des Grundkörpers kostengünstig erfolgen können. Der Dichtungsträger soll dabei insbesondere vor mechanischen Belastungen und vor Bruch geschützt werden.
Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen ringförmig gestaltete Grundkörper der Dichtungsanordnung aus mindestens zwei Ringsektoren besteht, wobei sich jeder Ringsektor um einen definierten Umfangswinkel erstreckt und wobei die Ringsektoren miteinander verbunden sind.
Dabei bilden bevorzugt zwei, drei, vier, fünf oder sechs Ring Sektoren den Grundkörper der Dichtungsanordnung.
Die Ringsektoren können stoffschlüssig miteinander verbunden sein. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass die Ringsektoren durch Kleben, Löten oder Schweißen miteinander verbunden sind.
Die Ringsektoren können auch formschlüssig miteinander verbunden sein. In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, dass die Ringsektoren mittels Schrauben, Nieten, Verbindungsklemmen oder mittels mindestens eines Zugankers verbunden sind. In den Ringsektoren können dabei Verstärkungselemente o- der Trägerelemente für die formschlüssigen Verbindungselemente, insbesondere für die Schrauben oder Nieten, angeordnet sein.
Die Ringsektoren können auch alternativ oder additiv durch ein Spannelement zusammengehalten werden, wobei das Spannelement die Ringsektoren vorzugsweise an ihrem Außenumfang einfasst.
Die Ringsektoren können weiterbildungsgemäß relativ zueinander mit Zentrierelementen ausgerichtet sein.
Das Dichtungselement kann lösbar mit dem Grundkörper verbunden sein. Dies begünstigt die Instandhaltung der Dichtungsanordnung vor allem bei großen Anlagen. Das genannte Material des Grundkörpers der Dichtungsanordnung ist bevorzugt Beton, insbesondere Mineralgus s. Das Material besteht dabei bevorzugt aus Füllstoffen und Binder und gegebenenfalls aus Additiven, wobei der Füllstoff vorzugsweise einen Gewichtsanteil zwischen 80 % und 95 % aufweist, wobei der Binder vorzugsweise einen Gewichtsanteil zwischen 5 % und 20 % aufweist und wobei der Binder vorzugsweise aus einem Harz, insbesondere aus Epoxidharz, und einem Härter, insbesondere aus einem aminischen Härter, besteht. Alle Bestandteile des Material haben zusammen 100 Gew.-%.
Eine Schonung des Grundkörpers der Dichtungsanordnung sowie auch dieser selbst kann erreicht werden, wenn zwischen dem Maschinenteil und dem Grundkörper der Dichtungsanordnung ein elastisches Zwischenelement angeordnet ist, das eine relative Bewegung zwischen dem Maschinenteil und dem Grundkörper der Dichtungsanordnung zulässt.
Die Erfindung stellt also auf den Grundgedanken ab, dass sich Segmente bzw. Sektoren des Grundkörpers der Dichtungsanordnung einfacher und schonender entformen und handhaben lassen. Die Kosten für die benötigten Gießformen sind gleichermaßen sehr viel günstiger als es der Fall ist, wenn der Grundkörper einstückig hergestellt wird. Auch die Tragfähigkeit der Bauteile ist kein Problem, da einzelne Sektoren kaum brechen können; dies kann für einen einstückigen Grundkörper nicht ausgeschlossen werden, zumal wenn große Abmessungen vorliegen.
Demgemäß wird ein radiales Teilen des Grundkörpers der Dichtungsanordnung, also des Dichtungsträgers, in einzelne Sektoren bzw. Segmente vorgeschlagen, wobei dies in gleich große oder auch unterschiedlich große Sektoren erfolgen kann. Die einzelnen Sektoren werden dann nach der Herstellung insbesondere bei der Montage der Dichtungsanordnung zu einer ringförmigen Struktur verbunden.
Hierbei kann an lösbare und unlösbare Verbindungen gedacht werden. Demgemäß ist es möglich, Verbindungstechniken beispielsweise durch Kleben, durch Schweißen, durch Löten, durch Nieten, durch Schrauben, mittels Spannbänder, mittels Einlegeteilen, mittels Flanschen oder Flanschsegmenten, mittels Klemmen mit Spannbändern und Muffen ins Auge zu fassen. Damit ist ein radiales und axiales Verbinden der einzelnen Sektoren möglich.
Die Verbindungselemente können bei der Herstellung der Sektoren axial oder radial eingegossen sein; auch ein Einlegen der Verbindungselemente nach der Herstellung des Sektors ist möglich, in diesem Falle kann eine Befestigung durch Kleben oder Vergießen vorgesehen werden.
Zur Positionierung der einzelnen Sektoren relativ zueinander können diese an den radialen Stirnseiten unterschiedlich gestaltet sein, beispielsweise als Winkel, als Keil, als Verzahnung oder als Steckelement. Darüber hinaus kann die Positionierung auch durch Passelemente erfolgen, wie beispielsweise Stifte, Passfedern und Keile.
Nach (oder auch schon während) der Verbindung der Sektoren und Herstellung der ringförmigen Struktur des Grundkörpers wird die mindestens eine Dichtung eingelegt und befestigt (wird die Dichtung schon während der Verbindung eingelegt, kann dieses beispielsweise beim Verbindung sprozess verklemmt werden). Mögliche Befestigungstechniken für die Dichtung sind beispielsweise Klemmen, Kleben, Schrauben und Nieten. Eine weitere Möglichkeit ist das Montieren des Dichtungsträgers an die Anwendung, dann ein Einbauen der Dichtung, die sich durch die Welle selbst zentriert, und ein an- schließendes Befestigen der Dichtung im Träger mit den oben genannten Möglichkeiten.
Durch die radiale Teilung des Grundkörpers der Dichtungsanordnung, d. h. des Dichtungsträgers, kann dieser sehr effizient und mit geringen Werkzeugkosten gefertigt werden. Die Probleme, dass der Grundkörper möglicherweise nicht selbsttragend ist, können reduziert werden. Gleichermaßen ist die Ent- formung der Sektoren aus der Gießform leichter.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass der Austausch einer Dichtung erleichtert wird; eine neue Dichtung kann aus einer Dichtungsschnur bestehen, die vor Ort beispielsweise verschweißt wird.
Der Transport und das Handling gestalten sich in vorteilhafter Weise durch die Sektoren einfacher. Auch die Wartung und die Reparatur werden vereinfacht, was insbesondere durch eine lösbare Verbindung zwischen den einzelnen Sektoren begünstigt wird. Diese Vorzüge kommen insbesondere bei extremen Anwendungen, wie z. B. bei der Energieerzeugung in klassischer Weise, in Windkraftwerken, auf dem Meer, im Schiffsbau, im Bereich Mining, in der Stahlindustrie und bei Anlagen zur Speicherung von C02, zum Tragen.
In dem Grundkörper der Dichtungsanordnung können Hohlräume ausgebildet sein, insbesondere Kanäle zum Durchleiten eines Kühl- oder Heizfluids (flüssig oder gasförmig) oder eines Schmiermittels. Damit wird die Funktionalität der Dichtungsanordnung wesentlich erhöht. Das gilt auch mit Blick darauf, dass neben den angesprochenen Kühl- und Schmierkanälen auch Sensoren in den Grundkörper integriert werden können, die der Dichtungsanordnung Zusatzfunktionen verleihen. Die Hohlräume bzw. Kanäle können in ferti- gungstechnisch einfacher Weise in den Grundkörper aus Mineralguss beim Gießvorgang mit eingegossen werden.
Das Dichtungselement kann mittelbar über ein Trägerelement am Grundkörper angeordnet sein. Das Trägerelement ist dabei zumindest teilweise vom Material des Grundkörpers umgeben, es hat einen Abschnitt zum Halten des Dichtungselements. Das Dichtungselement ist in diesem Falle bevorzugt am Trägerelement, d. h. am Grundkörper, lösbar befestigt.
Hiermit kann bei Bedarf die Möglichkeit geschaffen werden, eine austauschbare Dichtung (d. h. ein austauschbares Dichtungelement) zu realisieren. Das Trägerelement wird hiernach von der eigentlichen Dichtung, d. h. vom Dichtungselement getrennt. Somit wird das Trägerelement (z. B. ausgebildet als segmentierter Trägerring) in den Grundkörper der Dichtungsanordnung bei deren Herstellung eingegossen; das Dichtungselement kann dann nach Belieben am Trägerelement montiert und demontiert werden.
Es besteht natürlich auch die Möglichkeit einer klassischen Montage und Demontage des Dichtungselement am Grundkörper.
Dem Material des Grundkörpers der Dichtungsanordnung können Verstärkungsfasern beigegeben sein. Hierunter sind auch Stahlstäbe, Matten, Armierungseisen, Körbe, Stahlgewebe und ähnliche Elemente zu verstehen, wie sie auch bei normalem Beton verwendet werden. In das Material kann auch ein Gewebe eingelagert sein. Die Verstärkungsfasern oder das Gewebe können dabei aus einem Kokosmaterial, einem Baumwollmaterial, aus Glas, aus Kohlenstoff, aus Metall oder aus Metallschaum bestehen. Das Gewebe kann dabei gestrickt, gehäkelt, gewebt oder gewickelt sein. Es können kurze und lange Stahlspäne vorgesehen werden. Damit ist generell eine geordnete Struktur herstellbar. Als weitere Möglichkeit sei das Einbringen sog. Nanotubes genannt.
Beton ist ein Gemisch aus Zement, Gesteinskörnung und Anmachwasser; gegebenenfalls sind auch Betonzusatzstoffe und Betonzusatzmittel enthalten. Der Zement dient als Bindemittel, um die anderen Bestandteile zusammenzuhalten. Die Festigkeit des Betons entsteht durch Auskristallisierung der Klinkerbestandteile des Zements unter Wasseraufnahme.
Dem Beton können Fasern aus Stahl, Kunststoff, Kohlenstoff oder Glas zugesetzt werden, um Faserbeton zu erhalten.
Mineralgus s (auch Polymerbeton genannt) enthält im Unterschied zu normalem Beton ein Polymer, also ein Kunststoffmaterial, als Bindemittel, das die Gesteinskörnung zusammenhält. Zement wird im Mineralguss, falls überhaupt, nur als Füllstoff eingesetzt und übernimmt keine Bindewirkung. Die am weitesten verbreitete Polymermatrix für Mineralguss ist ungesättigtes Polyesterharz.
Mineralguss hat in seinem Anwendungsbereich deutlich bessere mechanische und chemische Eigenschaften als Zement-Beton. Die Gelierzeit dieser Harze kann durch die Menge der verwendeten Katalysatoren und Härter eingestellt werden. Bevorzugt kommt als Polymer, also als Bindemittel, Epoxidharz zum Einsatz, um ein gutes schwingungsdämpfendes Verhalten zu generieren.
Generell können alle Materialien für die Umsetzung der vorgeschlagenen Idee zum Einsatz kommen, die„kalt" gegossen werden können, d. h. Materialien, die bei Raumtemperatur (20 °C) eine gießfähige Konsistenz aufweisen können.
Bevorzugte Anwendungsgebiete sind große Lageranordnungen, die mit einer erfindungsgegenständlichen Dichtungsanordnung abzudichten sind. Hier ist speziell an Lageranordnungen von Windkraftanlagen sowie an andere Großmaschinen gedacht.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. la im Radialschnitt eine Maschinenanordnung mit einem Gehäuse, an dem eine Dichtungsanordnung angeordnet ist,
Fig. lb die Ansicht, gesehen in axiale Richtung, eines Grundkörpers der
Dichtungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 in der Darstellung nach Fig. lb eine zweite Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 3 in der Darstellung nach Fig. lb eine dritte Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 in der Darstellung nach Fig. lb eine vierte Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 in der Darstellung nach Fig. lb eine fünfte Ausführungsform der
Erfindung, Fig. 6 in der Darstellung nach Fig. lb eine sechste Ausführungsform der Erfindung mit einem Zuganker,
Fig. 7a einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 6 mit einer ersten Ausgestaltung eines Zugankers,
Fig. 7b einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 6 mit einer zweiten Ausgestaltung eines Zugankers,
Fig. 7c einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 6 mit einer dritten Ausgestaltung eines Zugankers,
Fig. 8a die Ansicht auf eine Stoßstelle zweier Ringsektoren - gesehen aus radialer Richtung - gemäß einer ersten Ausgestaltung der Stoßstelle,
Fig. 8b in der Darstellung nach Fig. 8a eine zweite Ausgestaltung der Stoßstelle und
Fig. 8c in der Darstellung nach Fig. 8a eine dritte Ausgestaltung der Stoßstelle.
In Fig. la ist eine Maschinenanordnung 1 im Radialschnitt angedeutet, die ein Maschinenteil 2 in Form eines Gehäuses umfasst. Im Gehäuse 2 ist eine nicht dargestellt Welle gelagert, die sich in axiale Richtung a erstreckt. Zwecks Abdichtung zweier Druckräume ist eine Dichtungsanordnung 3 vorhanden. Die Dichtungsanordnung 3 ist am Gehäuse 2 befestigt und weist einen Grundkörper 4 auf, der ein Dichtungselement 5 trägt. Die Dichtfunktion wird benötigt, um eine Abdichtung zu einem nicht dargestellten angrenzenden Wälzlagers herzustellen.
Das Dichtungselement 5 wird von einem (in Umfangsrichtung segmentierten) Trägerelement 11 gehalten; das Trägerelement 11 seinerseits ist im Grundkörper 4 befestigt, im vorliegenden Falle verankert. Zwecks Abdichtung hat das Dichtungselement 5 eine Dichtlippe 12 sowie eine Staublippe 14. Die Dichtlippe 12 wird mittels einer Ringfeder 13 radial gegen den Außenumfang der Welle gedrückt.
Der Grundkörper 4 der Dichtungsanordnung 3 ist aus einem Material B in Form von Mineralgus s gefertigt. Dieses Material ist leichter als Metall und kann kostengünstiger zum Grundkörper 4 gefertigt werden. Allerdings ist dieses Material auch wesentlich bruchgefährdeter als Metall.
Deshalb ist vorgesehen, dass der im Wesentlichen ringförmig gestaltete Grundkörper 4 aus mindestens zwei Ringsektoren 4' und 4" besteht, wie es aus Fig. lb hervorgeht. Dabei erstreckt sich jeder Ringsektor 4' 4" um einen definierten Umfangswinkel - im vorliegenden Falle: um 180° -, so dass die ringförmige Struktur des Grundkörpers 4 gebildet wird. Die beiden Ringsektoren 4' und 4" sind miteinander verbunden. Hierfür werden im Ausführungsbeispiel nach Fig. lb Verbindungsklemmen 7 eingesetzt, mit denen die beiden Ringsektoren 4', 4" miteinander zusammengeklemmt werden.
In Fig. la kann noch gesehen werden, dass zwischen dem Gehäuse 2 und dem Grundkörper 4 der Dichtungsanordnung 3 ein elastisches Zwischenelement 17 - hier in Form von Schraubenfedern - angeordnet ist. Das Zwischenelement 17 lässt eine relative Bewegung zwischen dem Gehäuse 2 und dem Grundkörper 4 zu. Bei entsprechenden relativen Bewegungen zwischen dem Gehäu- se und der abgedichteten Welle kann das elastische Zwischenelement 17 somit ausgleichend wirken und so den Grundkörper 4 schonen.
In Fig. 2 ist zu sehen, dass die beiden Ringsektoren 4' und 4" über ein Spannelement 10 zusammengespannt werden können.
Bei der Lösung nach Fig. 3 sind hierzu Details zu sehen; hier ist vorgesehen, dass die beiden Ringsektoren 4' und 4" durch das Spannelement 10 am radial äußeren Umfang umfasst und auf diese Weise zusammengespannt werden. Hierzu sind am Spannelement 10 Flanschabschnitte 15 angeordnet, die über Schrauben 16 zusammengezogen und die Ringsektoren 4', 4" so verspannt werden können.
Die Verspannung, d. h. die Verbindung der beiden Ringsektoren 4' und 4", kann auch gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 so erfolgen, dass Schrauben 6 die beiden Teile 4', 4" direkt zusammen ziehen.
Hierzu können in den Ringsektoren 4', 4" Verstärkungselemente bzw. Trägerelemente 8 bzw. 9 vorgesehen werden, wie es das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zeigt.
Hier ist im oberen Bereich der Figur zu sehen, wie die Schraube 6 durch eine entsprechende Ausnehmung im einen (rechten) Ringsektor 4" eingeführt wird und in ein Verstärkungselement 8 in Form einer Gewindehülse im anderen (linken) Ringsektor 4" eingreift.
Im unteren Bereich der Figur ist eine andere Ausgestaltung zu erkennen. Hier sind Trägerelemente 9 in den Ringsektoren 4' und 4" integriert, die an nach außen reichenden Flanschabschnitten mittels der Schraube 6 verbunden bzw. zusammengespannt werden.
Generell können die zwei oder mehr Ringsektoren 4', 4" durch beliebige Spannelemente miteinander verbunden werden, um eine selbsttragende Ringstruktur zu schaffen, an der dann das mindestens eine Dichtungselement 5 angeordnet wird.
Die sichere Verbindung der Ringsektoren 4', 4" kann auch durch weitere Maßnahmen verbessert bzw. stabilisiert werden. In Fig. 6 sind noch einmal zwei Ringsektoren 4', 4" zu sehen, für deren Verbindung Zuganker 18 eingesetzt werden, die in einem der beiden Sektoren angeordnet sind.
Verschiedene Ausgestaltungen der Zuganker 18 sind in den Figuren 7a, 7b und 7c zu sehen. In allen drei dargestellten Fällen gilt, dass die Zuganker 18 in Richtung der in sie eingeschraubten (nicht dargestellten) Schrauben mit Hinterschnitt im entsprechenden Ringsektor 4' eingebettet sind. Die drei Figuren 7a, 7b und 7 c zeigen jeweilige Beispiele hierfür.
Bei dieser Ausgestaltung nach Art von Zuganker und Dübel kann eine stabile und zuverlässige Verbindung erreicht werden. Der Zuganker besteht bevorzugt aus einem Material, das verdrängt werden kann. Die Verdrängung entsteht durch das Einschrauben einer Schraube in das Material. Dieses weicht aus und erzeugt dadurch eine Klemmwirkung in der Bohrung, in der es sich befindet. Das Material kann entweder gleich mit in das Mineralgus ssegment eingegossen werden oder später eingesetzt bzw. eingegossen (z. B. in flüssiger Form, um dann auszuhärten) bzw. eingeklebt werden. Als Material können beispielsweise Kunststoffe (wie Nylon), Gummi, Metalle (wie Blei) verwendet werden. Die genaue axiale Zusammenfügung der Ringsektoren 4', 4" kann weiterhin durch Maßnahmen verbessert werden, wie sie in den Figuren 8a, 8b und 8c dargestellt sind.
Hier ist der Übergangsbereich zwischen zwei Ringsektoren 4', 4" dargestellt, wobei die Ansicht aus radialer Richtung skizziert ist.
Wie aus den drei Ansichten gemäß Fig. 8a, 8b und 8c zu erkennen ist, sind die Stoßstellen nicht eben ausgebildet, sondern geschränkt bzw. abgewinkelt (s. Fig. 8a) bzw. nach Art einer Pfeilgestaltung (s. Fig. 8b und Fig. 8c). Die letzten beiden genannten Möglichkeiten sicher die genaue axiale Zusammenführung der beiden zusammenstoßenden Ringsektoren 4' und 4", so dass sich bei der Montage der Verbindungselemente, die die beiden Sektoren 4', 4" zusammenziehen, eine genaue axiale Zusammenführung der beiden Teile ergibt.
Somit ergibt sich eine bessere Montierbarkeit insbesondere bei nur zwei Segmenten bzw. Sektoren um eine Welle herum. Ferner besteht eine einfache Möglichkeit einer Zentrierung der Sektoren relativ zueinander.
Bezugszeichenliste
1 Maschinenanordnung
2 Maschinenteil (Gehäuse)
3 Dichtung sanordnung
4 Grundkörper
4' Ringsektor
4" Ringsektor
5 Dichtung selement
6 Schraube
7 Verbindungsklemme
8 Verstärkungselement / Trägerelement
9 Verstärkungselement / Trägerelement
10 Spannelement
11 Trägerelement
12 Dichtlippe
13 Ringfeder
14 Staublippe
15 Flanschabschnitt
16 Schraube
17 elastisches Zwischenelement (Schraubenfeder)
18 Zuganker
Material (Mineralguss / Polymerbeton) axiale Richtung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Maschinenanordnung
1. Maschinenanordnung (1) umfassend ein Maschinenteil (2), an dem oder in dem eine Dichtungsanordnung (3) angeordnet ist, wobei die Dichtungsanordnung (3) einen Grundkörper (4) aufweist, in dem mindestens ein Dichtungselement (5) direkt oder indirekt befestigt ist, wobei der Grundkörper (4) zumindest teilweise aus einem Material (B) besteht, das bei Raumtemperatur (T = 20° C) eine gießfähige Konsistenz aufweisen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen ringförmig gestaltete Grundkörper (4) aus mindestens zwei Ringsektoren (4', 4") besteht, wobei sich jeder Ringsektor (4', 4") um einen definierten Umfangswinkel erstreckt und wobei die Ringsektoren (4', 4") miteinander verbunden sind.
2. Maschinenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, drei, vier, fünf oder sechs Ringsektoren (4', 4") den Grundkörper (4) bilden.
3. Maschinenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsektoren (4', 4") stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
4. Maschinenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsektoren (4', 4") durch Kleben, Löten oder Schweißen miteinander verbunden sind.
5. Maschinenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsektoren (4', 4") formschlüssig miteinander verbunden sind.
6. Maschinenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsektoren (4', 4") mittels Schrauben (6), Nieten, Verbindungsklemmen (7) oder mittels mindestens eines Zugankers (18) verbunden sind.
7. Maschinenanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ringsektoren (4', 4") Verstärkungselemente oder Trägerelemente (8, 9) für die formschlüssigen Verbindungselemente (6), insbesondere für die Schrauben oder Nieten, angeordnet sind.
8. Maschinenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsektoren (4', 4") durch ein Spannelement (10) zusammengehalten werden, wobei das Spannelement (10) die Ringsektoren (4', 4") vorzugsweise an ihrem Außenumfang einfasst.
9. Maschinenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsektoren (4', 4") relativ zueinander mit Zentrierelementen ausgerichtet sind.
10. Maschinenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (5) lösbar mit dem Grundkörper (4) verbunden ist.
11. Maschinenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (B) Beton, insbesondere Mineralguss, ist.
12. Maschinenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (B) aus Füllstoffen und Binder und gegebenenfalls aus Additiven besteht, wobei der Füllstoff vorzugsweise einen Gewichtsanteil zwischen 80 % und 95 % aufweist, wobei der Binder vorzugsweise einen Gewichtsanteil zwischen 5 % und 20 % aufweist und wobei der Binder vorzugsweise aus einem Harz, insbesondere aus Epoxidharz, und einem Härter, insbesondere aus einem aminischen Härter, besteht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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