DE102014209105B4

DE102014209105B4 - Vorrichtung zur Demontage eines Lagerrings

Info

Publication number: DE102014209105B4
Application number: DE102014209105.5A
Authority: DE
Inventors: Henning Kern; Horst Niedermeyer
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2034-05-15
Also published as: DE102014209105A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur Demontage eines auf einem Wellenelement (2) angeordneten Lagerrings (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens zwei jeweils einen Umfangsabschnitt des Wellenelements (2) umgreifende Ringabschnitte (4, 5, 6, 7) umfasst, die zusammen einen vollständigen Ring bilden, der das Wellenelement (2) umfasst, wobei mindestens ein Ringabschnitt (4, 5) eine Ölkammer (8) aufweist, die an den Ringspalt (9) zwischen dem Wellenelement (2) und dem Lagerring (3) angrenzt, wobei im Ringabschnitt (4, 5) eine Ölbohrung (10) von einer äußeren Stirnseite oder einer radial außenliegenden Seite des Ringabschnitts (4, 5) zur Ölkammer (8) verläuft, wobei die Ringabschnitte (4, 5, 6, 7) aus einem Kunststoffmaterial bestehen und wobei ein Spannelement (15) radial umfassend um alle Ringabschnitte (4, 5, 6, 7) gelegt und verspannt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Demontage eines auf einem Wellenelement angeordneten Lagerrings.
In der DE 19 09 844 U ist eine gattungsgemäße Vorrichtung beschrieben, die einen das Wellenelement umfassenden Ring aufweist, der an eine Stirnseite eines Lagerrings angesetzt werden kann. Über den Ring kann dann Drucköl in die Passfuge zwischen dem Lagerring und dem Wellenelement eingebracht werden, um den Montagevorgang des Lagerrings auf dem Wellenelement zu vereinfachen. Ähnliche und andere Lösungen offenbaren die US 4 136 989 A , die DE 10 2006 017 091 A1 , die DE 11 2009 002 563 T5 , die DE 21 47 506 A , die US 2 764 437 A , die DE 37 36 979 A1 , die DE 863 155 B , die US 3 304 139 A , die US 5 029 461 A und die DE 19 32 851 A .
Bei verschiedenen Anwendungen kommen relativ große Lager zum Einsatz (mit Bohrungsdurchmessern von beispielsweise 120 bis 200 mm), wobei insbesondere im Generatorbau oft Hybridlager eingesetzt werden. Diese haben zwar gute Laufeigenschaften, sind aber entsprechend teuer. Soll ein solches Lager ersetzt werden, ist es mitunter nur möglich, es zu zerstören, wobei Schneidbrenner oder spezielle Abziehvorrichtungen eingesetzt werden können.
Problematisch ist dabei, dass manche Demontageverfahren nicht immer eingesetzt werden können (beispielweise der Einsatz von Schneidbrennern infolge von Sicherheitsvorschriften).
Zudem ist die Demontage mitunter relativ aufwändig und somit kostenintensiv.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäßes Vorrichtung bereit zu stellen, mit der es möglich ist, eine schonende und schnelle Demontage insbesondere von großen Lagerringen von einer Welle vorzunehmen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens zwei jeweils einen Umfangsabschnitt des Wellenelements umgreifende Ringabschnitte umfasst, die zusammen einen vollständigen Ring bilden, der das Wellenelement umfasst, wobei mindestens ein Ringabschnitt eine Ölkammer aufweist, die an den Ringspalt zwischen dem Wellenelement und dem Lagerring angrenzt, wobei im Ringabschnitt eine Ölbohrung von einer äußeren Stirnseite oder einer radial außenliegenden Seite des Ringabschnitts zur Ölkammer verläuft, wobei die Ringabschnitte aus einem Kunststoffmaterial bestehen und wobei ein Spannelement radial umfassend um alle Ringabschnitte gelegt und verspannt ist.
Um eine gute Anpassung an den Außendurchmesser des Wellenelements zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß also vorgesehen, dass die Ringabschnitte aus einem Kunststoffmaterial bestehen; hierbei ist insbesondere an Polyurethan oder ein Material gedacht, das Polyurethan aufweist.
Die Ringabschnitte sind vorteilhaft an ihren Stoßstellen mit formschlüssigen Verbindungsmitteln versehen. Die formschlüssigen Verbindungsmittel sind dabei bevorzugt so ausgebildet, dass sie in Umfangsrichtung einen Hinterschnitt bilden, wobei die Verbindungsmittel insbesondere als Nut-Feder-Verbindung, besonders bevorzugt als Schwalbenschwanz-Nut-Feder-Verbindung, ausgebildet sind.
Die Ringabschnitte sind zwecks radialer Verspannung bevorzugt an ihrer radial außenliegenden Oberfläche mit einer Nut zur Aufnahme des Spannelements versehen.
Die Vorrichtung weist weiterhin bevorzugt eine Spannvorrichtung auf, mit der die Ringabschnitte axial an eine Stirnseite des Lagerrings gepresst werden können.
Mindestens einer der Ringabschnitte ist besonders bevorzugt Bestandteil eines Sets bestehend aus mehreren Ringabschnitten, die gestaffelt eine unterschiedliche Erstreckung in Umfangsrichtung aufweisen. Hiermit kann die Demontagevorrichtung leicht an verschiedene Wellendurchmesser angepasst werden.
In jeden Ringabschnitt ist bevorzugt mindestens eine radial innenliegende Nut und mindestens eine in einer Stirnseite angeordnete Nut eingearbeitet, in der ein Dichtungselement, insbesondere eine O-Ring-Dichtung, angeordnet ist.
Die Ölkammer verläuft bevorzugt über eine vorgegebene Erstreckung in Umfangsrichtung, vorzugsweise über einen Umfangswinkel von mindestens 30°.
Die vorgeschlagene Lösung stellt somit ein Werkzeug für die lagerschonende Demontage insbesondere von mittleren bis großen Lagern zur Verfügung, wie sie beispielsweise bei Generatoren zum Einsatz kommen. Dies wird durch den Einsatz von hochviskosem Hydrauliköl ermöglicht, das mittels der Vorrichtung unter den Lagersitz gepresst wird, dort verbleibt und dann ein einfaches und zerstörrungsfreies Demontieren des Lagers erlaubt. Der Bohrungsdurchmesser beträgt hierbei häufig 120 bis 200 mm. Der Lagersitz bleibt unverändert (bei minimalem Verschleiß), wobei vorteilhaft keine zusätzlichen Schmiernuten in der Welle notwendig sind.
Die Erfindung nutzt den Kapillareffekt, nach dem unter Druck aufgegebenes Öl in die Passfuge zwischen der Welle und dem Lagerring eindringt und so die Voraussetzungen dafür schafft, dass der Lagerring anschließend in axiale Richtung ohne größeren Kraftaufwand und somit schonend abgezogen werden kann.
Die Demontage des Lagerrings von der Welle ist somit bauteilschonend möglich, insbesondere können die demontierten Lagerteile gegebenenfalls wieder eingesetzt werden.
Die Demontagezeit und der Demontageaufwand können deutlich reduziert werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt durch eine Lageranordnung mit einem Lagerring, der auf einer Welle angeordnet ist und von dieser demontiert werden soll, wobei eine Vorrichtung zur Demontage montiert ist,
2 eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Demontage, gesehen im Schnitt B-B gemäß 1,
3 in der Darstellung nach 2 eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung zur Demontage,
4 in vergrößerter Darstellung den Radialschnitt der Vorrichtung zur Demontage gemäß 1 und
5 den Schnitt A-A gemäß 4.
In 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Demontage eines Lagerrings 3 von einem Wellenelement 2 dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus mehreren Ringabschnitten 4, 5, 6, 7, wie es aus den 2 und 3 hervorgeht, die zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen.
Zweck der Vorrichtung 1 ist es, Öl unter Druck in den Ringspalt 9 einzubringen, der zwischen dem Wellenelement 2 und dem Lagerring 3 gebildet wird. Hierzu weisen die Ringabschnitte 4, 5 Ölbohrungen 10 auf, mit denen Öl zu einer Ölkammer 8 geführt werden kann; hierzu wird auf die Detaildarstellung gemäß den 4 und 5 hingewiesen.
Wie in 2 gesehen werden kann, kann die Vorrichtung 1 im wesentlichen aus (nur) zwei Ringabschnitten 4 und 5 gebildet werden, die das Wellenelement 2 jeweils um 180° umfassen und so vollständig umschließen.
Es kann aber auch – gemäß 3 – vorgesehen werden, dass vier Ringabschnitte 4, 5, 6, 7 die ringförmige Struktur der Vorrichtung 1 bilden, mit der das Wellenelement 2 umfasst wird. Die in Umfangsrichtung U kurzen Ringabschnitt 6 und 7 dienen der Durchmesseranpassung der Vorrichtung 1 und werden aus einem Set ausgewählt, das mehrere Ringabschnitte unterschiedlicher Umfangserstreckung aufweist. Es werden demgemäß diejenigen Ringabschnitte aus dem Set ausgewählt, die es ermöglichen, den Gesamtumfang des Wellenelements 2 genau abzudecken.
Nachdem die Ringabschnitte 4, 5, 6, 7 aus Polyurethan bestehen, kann eine einfache Anpassung an die Außenkontur des Wellenelementes 2 erfolgen.
An den Stoßstellen 11 und 12 gemäß 2 bzw. 11, 12, 13 und 14 gemäß 3 sind die einzelnen Ringabschnitte 4, 5, 6, 7 mittels einer formschlüssigen Verbindung (Schwalbenschwanz-Nut-Feder-Verbindung) miteinander verbunden, so dass ein fester Verbund vorliegt. Zusätzlich wird ein Spannelement 15 radial einfassend um alle Ringabschnitte 4, 5, 6, 7 gelegt und verspannt, um die Ringabschnitte 4, 5, 6, 7 fest an den Außenumfang des Wellenelements 2 anzulegen. Hierfür weisen die einzelnen Ringabschnitte 4, 5, 6, 7 eine Nut 16 in der radial äußeren Oberfläche auf, in die das Spannelement 15 eingelegt wird. Das Spannelement 15 kann mittels einer Spannratsche gespannt werden, um es festzuziehen.
Ferner ist auch eine Spannvorrichtung 17 vorhanden, mit der die Vorrichtung 1 bzw. der Ring bestehend aus den Ringabschnitten 4, 5, 6, 7 axial an die Stirnseite des Lagerrings 3 gedrückt werden kann. Hierbei ist beispielsweise an eine Spannschraube gedacht, wie sie häufig vorhanden ist, um den Lagerring 3 auf dem Wellenelement 2 axial festzulegen.
Wie in 4 gesehen werden kann, sind Nuten 18, 19, 20 und 21 in die Ringabschnitte 4, 5, 6, 7 eingearbeitet. In diese Nuten werden O-Ring-Dichtungen eingelegt, so dass Dichtigkeit zwischen den Ringabschnitten 4, 5, 6, 7 und Wellenelement 2 (durch die Dichtungen in den Nuten 18 und 19) sowie Dichtigkeit zwischen den Ringabschnitten 4, 5, 6, 7 und dem Lagerring 3 (durch die Dichtungen in den Nuten 20 und 21) gewährleistet ist.
Das vorgeschlagene Demontage-Werkzeug besteht demgemäß aus mehreren (nämlich aus mindestens zwei) segmentierten Elementen, die bevorzugt aus Polyurethan gefertigt sind. Diese Elemente werden – in Abhängigkeit des Durchmesser der Welle, von der der Lagerring zu demontieren ist – mit (zwei) weiteren Elementen aus gleichem Werkstoff verbunden und über Nut-Feder-Verbindungen gehalten. Dies ermöglicht die einfache Anordnung der Demontagevorrichtung auf der Welle. Zusammen ergeben die Elemente einen geschlossenen Ring. Wegen des gewählten Werkstoffs für das Material der Elemente (Polyurethan) wird es ermöglicht, dass eine Demontagevorrichtung für mehrere Wellen-Durchmesserbereiche eingesetzt werden kann.
Nach dem Anlegen der Vorrichtung 1 auf dem Wellenelement werden die einzelnen Ringabschnitte 4, 5, 6, 7 mittels des Spannbandes 15 (vergleichbar einer Schlauchschelle) in radialer Richtung verspannt; hierzu sind am Außenumfang der Ringabschnitte 4, 5, 6, 7 besagte Nuten 16 vorgesehen, in die das Spannband 15 eingelegt wird. Eine hinreichende radiale Vorspannkraft stellt sicher, dass es im Betrieb der Demontagevorrichtung zu keiner Leckage zwischen Welle und Demontagevorrichtung kommt.
Bevorzugt wird zum Aufbringen einer axialen Anpresskraft (Andrücken der Demontagevorrichtung an den Lagerring) eine häufig vorhandene Wellenmutter eingesetzt, die sonst für die axiale Fixierung des Lagers dient. Durch ein axiales Verspannen wird eine Leckage zwischen der Lagerstirnseite und der Demontagevorrichtung verhindert.
In den einzelnen Elementen der Demontagevorrichtung sind insgesamt vier Nuten eingearbeitet, in die O-Ringe eingelegt werden. Diese dichten die Ölkammer (Druckkammer), durch die das Hydrauliköl unter den Lagersitz gelangen soll, sowohl zur Welle als auch zur Lagerstirnseite hin ab.
Zumindest einige der Ringabschnitte weisen Druckanschlüsse auf, mittels derer das Hydrauliköl unter den Lagersitz gepresst wird.
Nachdem das Öl mittels eines hinreichenden Drucks (meist zwischen 300 und 400 bar) und des Kapillareffektes unter den Sitz des Lagerrings auf der Welle gelangt ist, kann die Demontagevorrichtung 1 entfernt werden. Das Öl verbleibt unter dem Lagersitz. Die Demontage des Lagerrings 3 kann nun leicht und zerstörungsfrei durch Abziehen in axiale Richtung a erfolgen, da der auf der Welle sitzende Lagerring keinen direkten metallischen Kontakt mehr zur Welle hat. Dadurch wird der Reibwert deutlich gesenkt und die notwendige Abzugskraft auf ein Minimum reduziert (nur noch ca. 10 % des Wertes bei herkömmlichem metallischen Kontakt).
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Demontage
2: Wellenelement
3: Lagerring
4: Ringabschnitt
5: Ringabschnitt
6: Ringabschnitt
7: Ringabschnitt
8: Ölkammer
9: Ringspalt zwischen Wellenelement und Lagerring
10: Ölbohrung
11: Stoßstelle
12: Stoßstelle
13: Stoßstelle
14: Stoßstelle
15: Spannelement
16: Nut
17: Spannvorrichtung
18: Nut
19: Nut
20: Nut
21: Nut
U: Umfangsrichtung
a: axiale Richtung

Claims

Vorrichtung (1) zur Demontage eines auf einem Wellenelement (2) angeordneten Lagerrings (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens zwei jeweils einen Umfangsabschnitt des Wellenelements (2) umgreifende Ringabschnitte (4, 5, 6, 7) umfasst, die zusammen einen vollständigen Ring bilden, der das Wellenelement (2) umfasst, wobei mindestens ein Ringabschnitt (4, 5) eine Ölkammer (8) aufweist, die an den Ringspalt (9) zwischen dem Wellenelement (2) und dem Lagerring (3) angrenzt, wobei im Ringabschnitt (4, 5) eine Ölbohrung (10) von einer äußeren Stirnseite oder einer radial außenliegenden Seite des Ringabschnitts (4, 5) zur Ölkammer (8) verläuft, wobei die Ringabschnitte (4, 5, 6, 7) aus einem Kunststoffmaterial bestehen und wobei ein Spannelement (15) radial umfassend um alle Ringabschnitte (4, 5, 6, 7) gelegt und verspannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringabschnitte (4, 5, 6, 7) aus Polyurethan bestehen oder aus einem Material, das Polyurethan aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringabschnitte (4, 5, 6, 7) an ihren Stoßstellen (11, 12, 13, 14) mit formschlüssigen Verbindungsmitteln versehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssigen Verbindungsmittel so ausgebildet sind, dass sie in Umfangsrichtung (U) einen Hinterschnitt bilden, wobei die Verbindungsmittel insbesondere als Nut-Feder-Verbindung, besonders bevorzugt als Schwalbenschwanz-Nut-Feder-Verbindung, ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringabschnitte (4, 5, 6, 7) an ihrer radial außenliegenden Oberfläche mit einer Nut (16) zur Aufnahme des Spannelements (15) versehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Spannvorrichtung (17) aufweist, mit der die Ringabschnitte (4, 5, 6, 7) axial (a) an eine Stirnseite des Lagerrings (3) gepresst werden können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Ringabschnitte (6, 7) Bestandteil eines Sets bestehend aus mehreren Ringabschnitten (6, 7) ist, die gestaffelt eine unterschiedliche Erstreckung in Umfangsrichtung (U) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in jeden Ringabschnitt (4, 5, 6, 7) mindestens eine radial innenliegende Nut (18, 19) und mindestens eine in einer Stirnseite angeordnete Nut (20, 21) eingearbeitet ist, in der ein Dichtungselement, insbesondere eine O-Ring-Dichtung, angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölkammer (8) über eine vorgegebene Erstreckung in Umfangsrichtung (U) verläuft, vorzugsweise über einen Umfangswinkel von mindestens 30°.