DE102013208203A1

DE102013208203A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102013208203A1
Application number: DE102013208203.7A
Authority: DE
Inventors: Matthias Krebs; Mathias Seuberling
Original assignee: SKF Economos Deutschland GmbH; SKF AB
Current assignee: SKF Economos Deutschland GmbH; SKF AB
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2014-11-06
Also published as: CN105473881A; EP2994658A1; WO2014180668A1; US20160108966A1

Abstract

Ein Wälzlager (100), insbesondere ein Wälzlager (100) mit einem Durchmesser größer als 50cm, umfasst einen Innenring (110), einen Außenring (120), mehrere zwischen dem Innenring (110) und dem Außenring (120) liegende Wälzkörper (130) und zumindest einen Dichtungsring (140). Der Dichtungsring (140) ist an einer Oberfläche des Innenrings (110) oder des Außenrings (120) angeordnet und entsprechend weist der Außenring (120) oder der Innenring (110) eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist ausgebildet und angeordnet, um einen überwiegenden Teil einer freiliegenden Oberfläche des Dichtungsrings (140) berührungsfrei zu umgeben, sodass zwischen einem Innenraum des Wälzlagers (100) zur Aufnahme der Wälzkörper (130) und einem Außenraum des Wälzlagers (100) durch den Dichtungsring (140) und die Ausnehmung eine Labyrinthdichtung gebildet wird.

Description

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Wälzlager und insbesondere auf Wälzlager mit einem Durchmesser größer als 50 cm.
Bei Wälzlagern ist es für die Lebensdauer von entscheidender Bedeutung den Innenraum des Wälzlagers, in dem die Wälzkörper angeordnet sind, vor äußeren Umwelteinflüssen, wie Staub und Wasser, zu schützen. Umgekehrt sollen auch Schmiermittel am Austreten aus dem Wälzlager gehindert werden.
Dafür sind verschiedene Dichtungssysteme bekannt, die sich je nach Art des Wälzlagers und den gestellten Anforderungen unterscheiden.
Beispielsweise werden bei Großlagern, wie zweireihigen Kegelrolllagern (DRTRB, double row taper roller bearing), Radialwellendichtungen verwendet. Diese haben jedoch einen hohen Verschleiß und müssen oft ausgetauscht werden, wodurch ein hoher Wartungsaufwand für solche Wälzlager entsteht.
Es besteht daher Bedarf ein Wälzlager zu schaffen, das es ermöglicht, den Wartungsaufwand zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch ein Wälzlager gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein Wälzlager gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem Durchmesser von mehr als 50cm umfasst einen Innenring, einen Außenring, mehrere zwischen dem Innenring und dem Außenring liegende Wälzkörper und zumindest einen Dichtungsring. Der Dichtungsring ist an einer Oberfläche des Innenrings oder des Außenrings angeordnet und entsprechend weist der Außenring oder der Innenring eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist ausgebildet und angeordnet, um einen überwiegenden Teil einer freiliegenden Oberfläche des Dichtungsrings berührungsfrei zu umgeben, sodass zwischen einem Innenraum des Wälzlagers zur Aufnahme der Wälzkörper und einem Außenraum des Wälzlagers durch den Dichtungsring und die Ausnehmung einer Labyrinthdichtung gebildet wird.
Bei Großlagern, wie Wälzlagern mit einem Durchmesser von mehr als 50 cm, kann durch die Integration einer Labyrinthdichtung eine berührungsfreie Dichtung erreicht werden. Dadurch kann der Wartungsaufwand für das Wälzlager deutlich reduziert werden. Insofern können die Kosten für die Wartung aber auch Materialkosten für neue Dichtungsringe durch einen geringeren Verschleiß verringert werden.
Ein Wälzlager gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst einen Innenring, einen Außenring, mehrere zwischen dem Innenring und dem Außenring liegende Wälzkörper und zumindest einen Dichtungsring. Der Dichtungsring ist an einer Oberfläche des Innenrings oder des Außenrings angeordnet und entsprechend weist der Außenring oder der Innenring eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist ausgebildet und angeordnet, um einen überwiegenden Teil einer freiliegenden Oberfläche des Dichtungsrings berührungsfrei zu umgeben, sodass zwischen einem Innenring des Wälzlagers zur Aufnahme der Wälzkörper und einem Außenraum des Wälzlagers durch den Dichtungsring und die Ausnehmung eine Labyrinthdichtung gebildet wird. Der Dichtungsring besteht dabei zumindest teilweise aus einem Gummi-Elastomer oder einem thermoplastischen Polymer, wie z. B. Polyurethan.
Durch die Verwendung eines Dichtungsrings, der zumindest teilweise aus einem Gummi-Elastomer oder einem thermoplastischen Polymer besteht, kann eine Labyrinthdichtung gebildet werden, die grundsätzlich eine berührungsfreie Dichtung ist, bei der es jedoch auch nicht zu großen Beschädigungen kommen kann, wenn der Dichtungsring in Betrieb ab und zu die Oberfläche der Ausnehmung berührt. Im Gegensatz zur Verwendung von Stahlringen als Dichtungsring für Labyrinthdichtungen, kann durch das beschriebene Konzept der minimale Abstand zwischen einer Oberfläche der Ausnehmung und dem Dichtungsring reduziert werden, sodass die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung erhöht wird, und/oder es ermöglicht den Einsatz einer Labyrinthdichtung bei Wälzlagern mit großen Durchmessern (größer 50 cm), da Stahlringe in solchen großen Durchmessern schwierig im Wälzlager zu integrieren sind und die Bewegungstoleranzen bei Großlagern höher sind. Durch die Verwendung einer Labyrinthdichtung als berührungsfreie Dichtung kann der Wartungsaufwand generell reduziert werden. Hinzu kommt, dass bei Verwendung eines Dichtungsrings nach dem beschriebenen Konzept eine Berührung des Dichtrings mit der Oberfläche der Ausnehmung weit weniger Beschädigungen hervorrufen kann als eine Berührung eines Dichtungsrings aus Stahl, sodass an dieser Stelle der Wartungsaufwand ebenfalls reduziert werden kann.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der Dichtungsring an einer Oberfläche des Innenrings angeordnet und der Außenring weist die Ausnehmung auf. Der Außenring umfasst dabei ein ausnehmungsbildendes Bauteil und einen Deckel, die gemeinsam die Ausnehmung bilden. Der Deckel ist mit dem ausnehmungsbildenden Bauteil durch wieder lösbare Verbindungsmittel verbunden. Dadurch ist die Dichtung leicht zugänglich und kann durch Abnahme des Deckels ausgewechselt werden. Der Zeitaufwand für einen Austausch des Dichtungsrings kann dadurch deutlich reduziert werden.
Bei einem Wälzlager nach einem Ausführungsbeispiel, bei dem der Dichtungsring an einer Oberfläche des Innenrings angeordnet ist und der Außenring die Ausnehmung aufweist, kann der Innenring eine Nut und der Dichtungsring eine in die Nut ragende Auswölbung aufweisen. Dadurch kann der Dichtungsring in seiner Position auf der Oberfläche des Innenrings gehalten werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Berührung der Oberfläche der Ausnehmung durch den Dichtungsring reduziert werden kann.
Bei einigen Ausführungsbeispielen weist der Dichtungsring eine Dichtlippe auf, die von dem restlichen Dichtungsring zu einer Oberfläche der Ausnehmung führt und mit der Oberfläche der Ausnehmung in Kontakt ist. Durch die Integration einer Dichtlippe in die Labyrinthdichtung können die Vorteile einer berührungsfreien Labyrinthdichtung mit den besseren Dichteigenschaften einer berührenden Dichtung kombiniert werden. Die Vorspannung der Dichtlippe auf die Oberfläche der Ausnehmung kann so gering gewählt werden, dass die Reibungsverluste vernachlässigbar sind und sich der Verschleiß in Grenzen hält. Jedoch kann gewährleistet werden, dass es für Staub oder Wasser von außen fast unmöglich ist, in den Innenraum des Wälzlagers zu gelangen.
Bei einem Wälzlager eines Ausführungsbeispiels kann es sich z. B. um ein Zylinderrolllager oder ein Kegelrolllager, insbesondere ein zweireihiges oder vierreihiges Kegelrolllager, handeln. Diese Wälzlagertypen werden meist für Großlager (Durchmesser größer 50 cm) verwendet. Nach dem beschriebenen Konzept kann bei solchen Großlagern eine Labyrinthdichtung verwendet werden, sodass der Wartungsaufwand deutlich reduziert werden kann.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, bezugnehmend auf die beiliegende Figur, näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Schnittansicht durch einen Teil eines Wälzlagers. Im Folgenden können bei unterschiedlichen, beschriebenen Ausführungsbeispielen teilweise für Objekte und Funktionseinheiten, die gleiche oder ähnliche funktionelle Eigenschaften aufweisen, gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Des Weiteren können optionale Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar oder zueinander austauschbar sein.
1 zeigt eine Schnittansicht eines Wälzlagers 100 als ein Ausführungsbeispiel. Das Wälzlager 100 mit einem Durchmesser größer 50 cm umfasst einen Innenring 110 (IR, inner ring), einen Außenring 120 (OR, outer ring), mehrere zwischen dem Innenring 110 und dem Außenring 120 liegende Wälzkörper 130 und zumindest einen Dichtungsring 140. Der Dichtungsring 140 ist an einer Oberfläche des Innenrings 110 oder des Außenrings 120 angeordnet und entsprechend weist der Außenring 120 oder der Innenring 110 eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist ausgebildet und angeordnet, um einen überwiegenden Teil einer freiliegenden Oberfläche des Dichtungsrings 140 berührungsfrei zu umgeben, sodass zwischen einem Innenraum des Wälzlagers 100 zur Aufnahme der Wälzkörper 130 und einem Außenraum des Wälzlagers 100 durch den Dichtungsring 140 und die Ausnehmung eine Labyrinthdichtung gebildet wird.
Durch die Verwendung einer Labyrinthdichtung kann der Wartungsaufwand des Wälzlagers deutlich reduziert werden, da der Verschleiß deutlich geringer ist als bei berührenden Dichtungen. In anderen Worten, bei Großlagern, wie Wälzlagern mit einem Durchmesser von mehr als 50 cm, kann durch die Integration einer Labyrinthdichtung eine berührungsfreie Dichtung erreicht werden. Dadurch kann der Wartungsaufwand für das Wälzlager deutlich reduziert werden. Insofern können die Kosten für die Wartung aber auch Materialkosten für neue Dichtungsringe durch einen geringeren Verschleiß verringert werden.
Im Innenraum des Wälzlagers 100 sind die Wälzkörper 130 angeordnet. Dieser Bereich des Wälzlagers soll durch die Labyrinthdichtung vor eindringendem Staub oder Wasser geschützt werden. Umgekehrt sollen möglicherweise vorhandene Schmiermittel an einem Austreten aus dem Innenraum gehindert werden. Der Außenraum des Wälzlagers 100 ist jener Bereich, der nicht mehr zum Wälzlager 100 gehört und über den durch die umgebende Umwelt Staub oder Wasser in das Wälzlager eindringen kann.
Der Dichtungsring 140 ist an einer Oberfläche des Innenrings 110 oder des Außenrings 120 angeordnet. Insofern weist der Dichtungsring 140 eine nicht freiliegende Oberfläche (eine mit dem Innenring oder dem Außenring in Kontakt stehende Oberfläche) auf. Der restliche Teil der Oberfläche des Dichtungsrings 140 kann als freiliegende Oberfläche bezeichnet werden. Diese freiliegende Oberfläche des Dichtungsrings 140 wird zum überwiegenden Teil berührungsfrei von der Ausnehmung umgeben. Das heißt, dass eine Oberfläche der Ausnehmung über einen überwiegenden Teil der freiliegenden Oberfläche des Dichtungsrings 140 der freiliegenden Oberfläche des Dichtungsrings 140 näher ist als der Innenraum oder der Außenraum des Wälzlagers 100. Mit einem überwiegenden Teil der freien Oberfläche ist zumindest 50 % (oder 70, 80 oder 90 %) der freiliegenden Oberfläche des Dichtungsrings 140 gemeint.
Der Dichtungsring 140 kann auf einer zylinderförmigen Oberfläche des Innenrings 110 oder des Außenrings 120 (die z.B. rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse des Wälzlagers ist) angeordnet sein, wobei die zylinderförmige Oberfläche zwischen dem Innenraum und dem Außenraum des Wälzlagers 100 angeordnet ist. Dementsprechend wäre der Dichtungsring 140 in diesem Beispiel in seiner Längsausdehnung kreisförmig (und in seinem Querschnitt beispielsweise im Wesentlichen rechteckig oder quadratisch).
Der Dichtungsring 140 kann sich über den gesamten Umfang des Innenrings 110 (kreisförmig, ringförmig) erstrecken und entsprechend kann sich die Ausnehmung über den gesamten Innenumfang des Außenrings 120 (kreisförmig, ringförmig) erstrecken.
Der Dichtungsring 140 (oder Labyrinthdichtung) kann beispielsweise aus einem Metall, wie z. B. Stahl, bestehen. Bevorzugt besteht der Dichtungsring 140 jedoch zumindest teilweise (oder vollständig) aus einem Gummi-Elastomer (z. B. Nitrilkautschuk), oder einem thermoplastischen Elastomer (z. B. Polyurethan).
Durch die Verwendung eines Dichtungsrings, der zumindest teilweise aus einem Gummi-Elastomer oder einem thermoplastischen Polymer besteht, kann eine Labyrinthdichtung gebildet werden, die grundsätzlich eine berührungsfreie Dichtung ist, bei der es jedoch auch nicht zu großen Beschädigungen kommen kann, wenn der Dichtungsring in Betrieb ab und zu die Oberfläche der Ausnehmung berührt. Im Gegensatz zur Verwendung von Stahlringen als Dichtungsring für Labyrinthdichtungen, kann durch das beschriebene Konzept der minimale Abstand zwischen einer Oberfläche der Ausnehmung und dem Dichtungsring reduziert werden, sodass die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung erhöht wird, und/oder es ermöglicht den Einsatz einer Labyrinthdichtung bei Wälzlagern mit großen Durchmessern (größer 50 cm), da Stahlringe in solchen großen Durchmessern schwierig im Wälzlager zu integrieren sind und die Bewegungstoleranzen bei Großlagern höher sind.
Die Ausnehmung kann den Dichtungsring 140 beispielsweise U-förmig umgeben. Ist der Dichtungsring 140 z.B. im Wesentlichen rechteckig oder quadratisch, so umgibt die U-förmige Ausnehmung den überwiegenden Teil der drei freiliegenden Seiten des Dichtungsrings. Mit der vierten Seite ist der Dichtungsring 140 dann auf dem Innenring 110 oder dem Außenring 120 angeordnet.
Das Wälzlager 100 aus 1 zeigt neben den bereits erwähnten Elementen für ein konkretes Ausführungsbeispiel zusätzliche optionale und miteinander kombinierbare Details, wie z. B. eine Nut 112, ein ausnehmungsbildendes Bauteil 150 (dichtungsträger), einen Deckel 160, eine Schlauchfeder 142, eine Dichtlippe 144, ein lösbares Verbindungsmittel 170 oder einen zweiten Dichtungsring 180. Auf diese optionalen Elemente wird im Folgenden eingegangen. Es können ein oder mehrere dieser optionalen Elemente mit dem allgemein beschriebenen Konzept kombiniert werden.
Der Dichtungsring 140 kann an einer Oberfläche des Außenrings angeordnet sein und der Innenring 110 kann die Ausnehmung aufweisen. Bevorzugt ist jedoch der Dichtungsring 140 an einer Oberfläche des Innenrings 110 angeordnet und der Außenring 120 weist die Ausnehmung auf, da in diesem Beispiel der Dichtungsring 140 einfach an der Oberfläche des Innenrings in seiner Position gehalten werden kann. Beispielsweise kann dann der Dichtungsring 140 einen Dichtungskörper und eine Feder, wie z.B. eine Schlauchfeder 142, umfassen. Der Dichtungskörper und die Schlauchfeder 142 können so angeordnet sein, dass der Dichtungskörper von der Schlauchfeder 142 gegen den Innenring 110 gedrückt wird. Dadurch kann der Dichtungsring 140 einfach in seiner Position auf der Oberfläche des Innenrings gehalten werden.
Optional kann der Innenring 110 (oder alternativ der Außenring 120) eine Nut 112 und der Dichtungsring 140 eine in die Nut 112 ragende Auswölbung aufweisen, sodass der Dichtungsring 140 in seiner Position auf der Oberfläche des Innenrings 110 (oder alternativ des Außenrings 120) gehalten wird. Umgekehrt könnte auch der Dichtungsring 140 eine Nut und der Innenring 110 eine in die Nut ragende Auswölbung aufweisen. Vor allem gegenüber Kräften die parallel zur Oberfläche des Innenrings 110 auf den Dichtungsring 140 wirken, kann die Nut 112 ein Verrutschen des Dichtungsrings 140 verhindern.
In Kombination kann auch zusätzlich zu der Nut 112 eine Schlauchfeder verwendet werden, um den Dichtungsring 140 gegen den Innenring 110 zu drücken um ein Herausrutschen des Dichtungsrings 140 aus der Nut 112 auf Grund von orthogonal zur Oberfläche des Innenrings 110 wirkende Kräfte (z. B. Fliehkräfte durch die Rotation des Wälzlagers) zu verhindern.
Ferner kann der Außenring 120 (oder der Innenring 110) optional ein ausnehmungsbildendes Bauteil 150 und einen Deckel 160 umfassen, die gemeinsam die Ausnehmung bilden. Dabei kann der Deckel 160 mit dem ausnehmungsbildenden Bauteil 150 durch wieder lösbare Verbindungsmittel (z. B. Schrauben) verbunden sein. Dadurch kann es ermöglicht werden, den Dichtungsring 140 mit geringem Aufwand durch Entfernen des Deckels 160 auszutauschen. Der Wartungsaufwand kann dadurch weiter deutlich gesenkt werden.
In einer möglichen Ausgestaltung liegt das ausnehmungsbildende Bauteil 150 in einer L-Form dem Dichtungsring 140 an zwei Seiten gegenüber und der Deckel 160 liegt dem Dichtungsring 140 an einer dritten Seite gegenüber, sodass das ausnehmungsbildende Bauteil 150 und der Deckel 160 den Dichtungsring 140 U-förmig umgeben. Die offene Seite der U-förmigen Ausnehmung liegt dann beispielsweise der Oberfläche des Innenrings 110 gegenüber auf der der Dichtungsring 140 angeordnet ist.
In einer U-förmigen Ausgestaltung der Ausnehmung verläuft der Spalt der Labyrinthdichtung U-förmig um den Dichtungsring 140. Beispielsweise ist lediglich ein Spalt zwischen der Oberfläche des Innenrings 110 und einer ersten Seite der U-förmigen Ausnehmung zum Innenraum des Wälzlagers 100 und ein zweiter Spalt zwischen der Oberfläche des Innenrings 110 und einer zweiten Seite der Ausnehmung zum Außenraum des Wälzlagers 100 vorhanden, die über den U-förmigen Spalt der Labyrinthdichtung miteinander verbunden sind. In anderen Worten, die Ausnehmung kann so ausgebildet sein, dass die freiliegende Oberfläche des Dichtungsrings 140 bis auf einen Spalt zu dem Innenraum des Wälzlagers 100 zur Aufnahme der Wälzkörper 130 und einem Spalt zu dem Außenraum des Wälzlagers 100 vollständig von der Ausnehmung umgeben ist. Dabei kann ein maximaler Abstand eines Punkts der freiliegenden Oberfläche des Dichtungsrings 140 zu einem nähesten Punkt auf einer Oberfläche der Ausnehmung kleiner als 2 cm (oder kleiner als 1 cm, 0,8 cm oder 0,5) sein. Je kleiner der maximale Abstand gewählt wird, umso besser ist die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung. Umgekehrt steigt jedoch die Wahrscheinlichkeit, dass es im Betrieb zu einer Berührung des Dichtrings 140 und einer Oberfläche der Ausnehmung kommt.
Optional weist der Dichtungsring 140 eine Dichtlippe 144 auf, die von dem restlichen Dichtungsring 140 zu einer Oberfläche der Ausnehmung führt und mit der Oberfläche der Ausnehmung in Kontakt ist.
Die Dichtlippe 144 kann beispielsweise mit der Oberfläche der Ausnehmung einen spitzen Winkel einschließen, sodass eine Kontaktfläche der Dichtlippe 144 mit der Oberfläche der Ausnehmung entlang des Labyrinths der gebildeten Labyrinthdichtung weiter von dem Innenraum des Wälzlagers 100 zur Aufnahme der Wälzkörper 130 entfernt ist, als ein Anschlussbereich der Dichtlippe 144 an dem restlichen Dichtungsring 140. In anderen Worten, die Dichtungslippe 144 kann so ausgebildet sein, dass sie sich schräg von dem restlichen Dichtungsring 140 an die Oberfläche der Ausnehmung annähert und berührt, sodass eher Schmiermittel aus dem Innenraum des Wälzlagers 100 austreten kann als Staub oder Wasser vom Außenraum des Wälzlagers in den Innenraum des Wälzlagers 100 eindringen kann.
Dabei kann in einer Ausführungsform die Ausnehmung so ausgebildet sein, dass sie den Dichtungsring 140 bis auf den Kontakt der Dichtlippe 144 mit der Oberfläche der Ausnehmung berührungsfrei umgibt oder umgekehrt der Dichtungsring 140 so ausgebildet sein, dass er bis auf den Kontakt der Dichtlippe 144 mit der Oberfläche der Ausnehmung die Ausnehmung nicht berührt.
In dem konkreten Ausführungsbeispiel von 1 sind mehrere der beschriebenen, optionalen Ausführungsformen miteinander kombiniert. Der Dichtungsring 140 weist in diesem Beispiel eine im Wesentlichen rechteckige Grundform auf. Von der Grundform wird jedoch durch eine Auswölbung auf der Seitenfläche mit welcher der Dichtungsring 140 auf dem Innenring 110 angeordnet ist, eine Dichtlippe auf einer zur Oberfläche des Innenring 110 orthogonalen Seitenfläche des Dichtungsrings 140 und eine schräg in den Dichtungsring 140 führende Einkerbung, in der eine Schlauchfeder 142 angeordnet ist. Dabei wird die Einkerbung zwischen der Dichtlippe 144 und dem restlichen Dichtungsring 140 gebildet und führt von der die Dichtlippe 144 aufweisenden Seite des Dichtungsrings 140 in Richtung jener Seitenfläche des Dichtungsrings 140 mit welcher der Dichtungsring 140 auf dem Innenring 110 angeordnet ist.
Wie bereits erwähnt ist die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung umso besser, je kleiner der Abstand der Ausnehmung zu dem Dichtungsring 140 ist. Beispielsweise können die Ausnehmung und der Dichtungsrings 140 so ausgebildet sein, dass ein kleinster Abstand einer Oberfläche der Ausnehmung von dem Dichtungsring in axialer Richtung des Wälzlagers 100 kleiner als 5 mm (oder 3 mm, 1 mm oder 0,5 mm), insbesondere zwischen 0,5 mm und 3 mm, ist und in radialer Richtung kleiner als 1 cm (oder kleiner als 7 mm, 5 mm oder 3 mm), ist. Da die Verformung des Wälzlagers 100 im Betrieb in axialer Richtung (in Richtung parallel zur Rotationsachse des Wälzlagers) normalerweise kleiner ist als in radialer Richtung (orthogonal zur Rotationsachse des Wälzlagers) kann ein Wälzlager in axialer Richtung einen kleineren kleinsten Abstand der Oberfläche der Ausnehmung von dem Dichtungsring aufweisen als in radialer Richtung.
Normalerweise weist ein Wälzlager zwei Seiten auf an denen der Innenraum des Wälzlagers 100 in dem die Wälzkörper 130 angeordnet sind, gegenüber dem Außenraum des Wälzlagers 100 abgedichtet werden soll. Dabei können an den beiden Seiten unterschiedliche Dichtungskonzepte verwendet werden. Meist wird jedoch auf beiden Seiten im Wesentlichen dasselbe Dichtungskonzept verwendet werden. In einem solchen Beispiel (wie es auch in 1 gezeigt ist) weist das Wälzlager 100 einen zweiten Dichtungsring 180 auf. Der zweite Dichtungsring 180 ist an einer Oberfläche des Innenrings 110 oder des Außenrings 120 angeordnet und entsprechend weist der Außenring 120 oder der Innenring 110 eine weitere Ausnehmung auf. Die weitere Ausnehmung ist ausgebildet und angeordnet, um einen überwiegenden Teil einer freiliegenden Oberfläche des zweiten Dichtungsrings 180 berührungsfrei zu umgeben, sodass zwischen einem Innenraum des Wälzlagers 100 zur Aufnahme der Wälzkörper 130 und einem Außenraum des Wälzlagers 100 durch den zweiten Dichtungsring 180 und die weitere Ausnehmung eine Labyrinthdichtung gebildet wird und der Innenraum des Wälzlagers 100 zur Aufnahme des Wälzkörpers 130 auf beiden (zwei) Seiten des Wälzlagers 100 durch die gebildeten Labyrinthdichtungen abgedichtet wird. Für den zweiten Dichtungsring 180 und die weitere Ausnehmung können optional ein oder mehrere der zuvor beschriebenen möglichen Ausgestaltungen des ersten Dichtungsrings 140 und dessen Ausnehmung realisiert werden.
Das beschriebene Konzept mit seinen optionalen Ausgestaltungen ist ein interessantes Dichtungskonzept für Großlager. Als Großlager kann ein Wälzlager ab einem Durchmesser von beispielsweise 50 cm bezeichnet werden. Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich jedoch auch auf die Implementierung des beschriebenen Konzepts bei Wälzlagern mit einem Durchmesser von mehr als 1 m, mehr als 1,8 m, mehr als 2,5 m oder auch mehr als 4 m. Der Durchmesser eines Wälzlagers kann dabei beispielsweise durch einen Innendurchmesser des Innenrings, einen Mittendurchmesser des Innenraums des Wälzlagers oder einen Außendurchmesser des Außenrings oder auf ähnliche Art definiert sein.
Bei dem Wälzlager kann es sich beispielsweise um ein Zylinderrolllager oder ein Kegelrolllager und insbesondere um ein zweireihiges oder ein vierreihiges Kegelrolllager handeln.
Aber nicht nur bei Großlagern ist eine Implementierung des beschriebenen Dichtungskonzepts interessant. 1 zeigt auch ein Beispiel eines Wälzlagers 200 mit einem Innenring 110, einem Außenring 120, mehreren zwischen dem Innenring 110 und dem Außenring 120 liegenden Wälzkörpern 130 und zumindest einem Dichtungsring 140. Der Dichtungsring 140 ist an einer Oberfläche des Innenrings 110 oder des Außenrings 120 angeordnet und entsprechend weist der Außenring 120 oder der Innenring 110 eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist ausgebildet und angeordnet, um einen überwiegenden Teil einer freiliegenden Oberfläche des Dichtungsrings 140 berührungsfrei zu umgeben, sodass zwischen einem Innenraum des Wälzlagers 100 zur Aufnahme der Wälzkörper 130 und einem Außenring des Wälzlagers 100 durch den Dichtungsring 140 und die Ausnehmung eine Labyrinthdichtung gebildet wird. Ferner besteht der Dichtungsring 140 zumindest teilweise aus einem Gummi-Elastomer oder einem thermoplastischen Polymer, insbesondere Polyurethan.
Durch die Verwendung eines Dichtungsrings, der zumindest teilweise aus einem Gummi-Elastomer oder einem thermoplastischen Polymer besteht, kann eine Labyrinthdichtung gebildet werden, die grundsätzlich eine berührungsfreie Dichtung ist, bei der es jedoch auch nicht zu großen Beschädigungen kommen kann, wenn der Dichtungsring in Betrieb ab und zu die Oberfläche der Ausnehmung berührt. Im Gegensatz zur Verwendung von Stahlringen als Dichtungsring für Labyrinthdichtungen, kann durch das beschriebene Konzept der minimale Abstand zwischen einer Oberfläche der Ausnehmung und dem Dichtungsring reduziert werden, sodass die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung erhöht wird, und/oder es ermöglicht den Einsatz einer Labyrinthdichtung bei Wälzlagern mit großen Durchmessern (größer 50 cm), da Stahlringe in solchen großen Durchmessern schwierig im Wälzlager zu integrieren sind und die Bewegungstoleranzen bei Großlagern höher sind. Durch die Verwendung einer Labyrinthdichtung als berührungsfreie Dichtung kann der Wartungsaufwand generell reduziert werden. Hinzu kommt, dass bei Verwendung eines Dichtungsrings nach dem beschriebenen Konzept eine Berührung des Dichtrings mit der Oberfläche der Ausnehmung weit weniger Beschädigungen hervorrufen kann als eine Berührung eines Dichtungsrings aus Stahl, sodass an dieser Stelle der Wartungsaufwand ebenfalls reduziert werden kann.
Ferner kann für das Wälzlager 200 ein oder mehr der zuvor beschriebenen, optionalen Implementierungsvarianten realisiert werden.
Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine berührungslose Dichtung (Labyrinth) für ein DRTRB (Nautilus, zweireihiges Kegelrolllager) mit integrierter Staublippe (Dichtlippe). Nach dem beschriebenen Konzept kann für Großlager, insbesondere zweireihige Kegelrolllager, eine (brauchbare) Labyrinthdichtung einfach realisiert werden. Dieses Dichtungskonzept ist im Hinblick auf Kosten und Machbarkeit realisierbar. Im Vergleich zu bisher verwendeten Radialwellendichtungen kann durch die beschriebene Labyrinthdichtung ein berührungsloses System bereitgestellt werden.
Durch das beschriebene Konzept kann beispielsweise eine einfache, kostengünstige Labyrinthdichtung hergestellt werden. Lager, Dichtungsträger (ausnehmungsbildendes Bauteil) und Deckel können Serienteile sein. Der Labyrinthring (Dichtungsring), z. B. aus Polyurethan, kann mit einer Federvorspannung eingebaut werden (z. B. mit einer Schlauchfeder). Beispielsweise kann die Dichtung durch eine einzige Änderung am Serienstand (des Innenrings) durch eine radiale Nut am Innenring realisiert werden. Dadurch kann es sein, dass keine grundsätzlichen Konstruktionsänderungen am Serienteil notwendig sind. Somit hätte dies einen geringen Einfluss auf die Prozesskette. Die Dichtung kann auswechselbar sein (durch den abnehmbaren Deckel) ohne dass das Lager demontiert werden muss. Am Labyrinthring (Dichtungsring) kann eine Dichtlippe integriert werden. Diese ist eine Absicherung gegenüber Umwelteinflüssen (Staub, Wasser). Alternativ kann dies mit einem zusätzlichen V-Ring gelöst werden. Mit dieser Implementierung (Dichtlippe am Dichtungsring) ist diese Funktion am Labyrinthring integriert.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und in den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Obwohl manche Aspekte der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung eines entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschritts, beispielsweise einem Verfahren zum Herstellen oder Betreiben einer Filterkassette, zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details bzw. Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele präsentiert wurden, beschränkt ist.
Bezugszeichenliste

100/200: Wälzlager
110: Innenring
112: Nut
120: Außenring
130: Wälzkörper
140: Dichtungsring
142: Schlauchfeder
144: Dichtlippe
150: ausnehmungsbildendes Bauteil
160: Deckel
170: lösbares Verbindungsmittel
180: zweiter Dichtungsring

Claims

Wälzlager (100) mit einem Durchmesser größer als 50 cm, mit folgenden Merkmalen: einem Innenring (110); einem Außenring (120); mehreren zwischen dem Innenring (110) und dem Außenring (120) liegende Wälzkörper (130); und zumindest einem Dichtungsring (140), wobei der Dichtungsring (140) an einer Oberfläche des Innenrings (110) oder des Außenrings (120) angeordnet ist und entsprechend der Außenring (120) oder der Innenring (110) eine Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung ausgebildet und angeordnet ist, um einen überwiegenden Teil einer freiliegenden Oberfläche des Dichtungsrings (140) berührungsfrei zu umgeben, sodass zwischen einem Innenraum des Wälzlagers (100) zur Aufnahme der Wälzkörper (130) und einem Außenraum des Wälzlagers (100) durch den Dichtungsring (140) und die Ausnehmung eine Labyrinthdichtung gebildet wird.
Wälzlager gemäß Anspruch 1, wobei der Dichtungsring (140) zumindest teilweise aus einem Gummi-Elastomer oder einem thermoplastischen Polymer, insbesondere Polyurethan, besteht.
Wälzlager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung den Dichtungsring (140) U-förmig umgibt.
Wälzlager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dichtungsring (140) an einer Oberfläche des Innenrings (110) angeordnet ist und der Außenring (120) die Ausnehmung aufweist, wobei der Außenring (120) ein ausnehmungsbildendes Bauteil (150) und einen Deckel (160) umfasst, die gemeinsam die Ausnehmung bilden, wobei der Deckel (160) mit dem ausnehmungsbildenden Bauteil (150) durch wieder lösbare Verbindungsmittel (170) verbunden ist.
Wälzlager gemäß Anspruch 4, wobei das ausnehmungsbildende Bauteil (150) im Wesentlichen in einer L-Form dem Dichtungsring (140) an zwei Seiten gegenüber liegt und der Deckel (160) dem Dichtungsring (140) an einer dritten Seite gegenüberliegt, sodass das ausnehmungsbildende Bauteil (150) und der Deckel (160) den Dichtungsring (140) U-förmig umgeben.
Wälzlager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dichtungsring (140) an einer Oberfläche des Innenrings (110) angeordnet ist und der Außenring (120) die Ausnehmung aufweist, wobei der Innenring (110) eine Nut (112) aufweist und der Dichtungsring (140) eine in die Nut (112) ragende Auswölbung aufweist, sodass der Dichtungsring (140) in seiner Position auf der Oberfläche des Innenrings (110) gehalten wird.
Wälzlager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dichtungsring (140) an einer Oberfläche des Innenrings (110) angeordnet ist und der Außenring (120) die Ausnehmung aufweist, wobei der Dichtungsring (140) einen Dichtungskörper und eine Schlauchfeder (142) umfasst, wobei der Dichtungskörper und die Schlauchfeder (142) ausgebildet und angeordnet sind, sodass der Dichtungskörper von der Schlauchfeder (142) gegen den Innenring (110) gedrückt wird.
Wälzlager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dichtungsring (140) eine Dichtlippe (144) aufweist, die von dem restlichen Dichtungsring (140) zu einer Oberfläche der Ausnehmung führt und mit der Oberfläche der Ausnehmung in Kontakt ist.
Wälzlager gemäß Anspruch 8,wobei die Dichtlippe (144) mit der Oberfläche der Ausnehmung einen spitzen Winkel einschließt, sodass eine Kontaktfläche der Dichtlippe (144) mit der Oberfläche der Ausnehmung entlang des Labyrinths der gebildeten Labyrinthdichtung weiter von dem Innenraum des Wälzlagers (100) zur Aufnahme der Wälzkörper (130) entfernt ist als ein Anschlussbereich der Dichtlippe (14) an den restlichen Dichtungsring (140).
Wälzlager gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Ausnehmung ausgebildet ist, sodass sie den Dichtungsring (140) bis auf den Kontakt der Dichtlippe (144) mit der Oberfläche der Ausnehmung berührungsfrei umgibt.
Wälzlager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein kleinster Abstand einer Oberfläche der Ausnehmung von dem Dichtungsring (140) in achsialer Richtung des Wälzlagers (100) kleiner als 5mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 3mm, ist und in radialer Richtung kleiner als 1cm, insbesondere zwischen 3mm und 5mm, ist.
Wälzlager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung ausgebildet ist, sodass die freiliegende Oberfläche des Dichtungsrings (140) bis auf einen Spalt zu dem Innenraum des Wälzlagers (100) zur Aufnahme der Wälzkörper (130) und einen Spalt zu dem Außenraum des Wälzlagers (100) vollständig von der Ausnehmung umgeben ist, wobei ein maximaler Abstand eines Punkts der freiliegende Oberfläche des Dichtungsrings (140) zu einem nähesten Punkt auf einer Oberfläche der Ausnehmung kleiner ist als 2cm.
Wälzlager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wälzlager (100) ein Zylinderrolllager oder ein Kegelrolllager, insbesondere ein zweireihiges oder vierreihiges Kegelrolllager, ist.
Wälzlager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wälzlager (100) einen zweiten Dichtungsring (180) aufweist, wobei der zweite Dichtungsring (180) an einer Oberfläche des Innenrings (110) oder des Außenrings (120) angeordnet ist und entsprechend der Außenring (120) oder der Innenring (110) eine weitere Ausnehmung aufweist, wobei die weitere Ausnehmung ausgebildet und angeordnet ist, um einen überwiegenden Teil einer freiliegenden Oberfläche des zweiten Dichtungsrings (180) berührungsfrei zu umgeben, sodass zwischen einem Innenraum des Wälzlagers (100) zur Aufnahme der Wälzkörper (130) und einem Außenraum des Wälzlagers (100) durch den zweiten Dichtungsring (180) und die weitere Ausnehmung eine Labyrinthdichtung gebildet wird und der Innenraum des Wälzlagers (100) zur Aufnahme der Wälzkörper (130) auf zwei Seiten des Wälzlagers (100) durch die gebildeten Labyrinthdichtungen abgedichtet wird.
Wälzlager (200), mit folgenden Merkmalen: einem Innenring (110); einem Außenring (120); mehreren zwischen dem Innenring (110) und dem Außenring (120) liegende Wälzkörper (130); und zumindest einem Dichtungsring (140), wobei der Dichtungsring (140) an einer Oberfläche des Innenrings (110) oder des Außenrings (120) angeordnet ist und entsprechend der Außenring (120) oder der Innenring (110) eine Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung ausgebildet und angeordnet ist, um einen überwiegenden Teil einer freiliegenden Oberfläche des Dichtungsrings (140) berührungsfrei zu umgeben, sodass zwischen einem Innenraum des Wälzlagers (100) zur Aufnahme der Wälzkörper (130) und einem Außenraum des Wälzlagers (100) durch den Dichtungsring (140) und die Ausnehmung eine Labyrinthdichtung gebildet wird, wobei der Dichtungsring (140) zumindest teilweise aus einem Gummi-Elastomer oder einem thermoplastischen Polymer, insbesondere Polyurethan, besteht.