NL9202086A - Een wentellagersysteem met een filterafdichtring. - Google Patents

Description

Een wentellagersvsteem met een filterafdichtring

De uitvinding betreft een wentellagersysteem met tenminste één wentel-lager voorzien van een buitenste loopring en een binnenste loopring welke een ruimte insluiten die wentellichamen bevat, welke ruimte naar de buitenzijde toe begrensd is door afdichtringen. Dergelijke wentellagers zijn algemeen bekend. De wentellichamen en ook de loopvlakken van de looprin-gen worden door de afdichtringen beschermd tegen vuil ten einde een aanvaardbare levensduur te verschaffen.

Bij bepaalde toepassingen is het voldoende om een zekere hoeveelheid vet in de ruimte aan te brengen, welke daar gedurende de gehele levensduur van het lager blijft. Bij andere toepassingen echter is een dergelijke smering niet voldoende, in het bijzonder bij lagers die toegepast worden in tandwielkasten of in het algemeen in aandrijvingsoverbrengingen. Dergelijke overbrengingen worden gesmeerd door middel van een oliebad; de afdichtringen verhinderen echter dat het opspattende smeermiddel in het lager stroomt. Dit leidt in sommige gevallen tot een snellere veroudering van het smeermiddel in de lagerruimte.

Indien in dergelijke gevallen echter een minder strakke afdichting zou worden toegepast, of de afdichtringen geheel zouden worden weggelaten, zouden eventuele verontreinigingen die zich in de olie verzamelen ten gevolge van slijtage van de overbrengingsonderdelen zoals de tandwielen, de lagerruimte binnentreden en de prestaties van het lager ernstig verslechteren.

Verder is het in veel gevallen noodzakelijk om de hoeveelheid smeermiddel die zich in de lagerruimte bevindt te regelen, teneinde wrijvingsverlie-zen zo klein mogelijk te maken.

Doel van de uitvinding is daarom een lager te verschaffen dat aan de ene kant goed beschermd is tegen verontreinigingen zoals die voorkomen in systemen die door middel van een oliebad worden gesmeerd, en dat aan de andere kant op geregelde wijze wordt gesmeerd. Dit doel wordt bereikt doordat tenminste één van de afdichtringen en/of één van de loopringen voorzien is van stromingsopwekkende middelen voor het toevoeren van een smeermiddel in die ruimte, alsmede filtermiddelen voor het verhinderen van het binnendringen van verontreinigingen in die ruimte met het smeer- middel.

De poreusheid van het filtermiddel kan gekozen worden op basis van de aard van de verontreinigingen waaraan het lager in bedrijf zal worden blootgesteld, alsmede op basis van een optimale levensduur en de smeer-prestaties van het lager.

De stromingsopwekkende middelen kunnen samen met de foltermiddelen op elke geschikte plaats worden aangebracht. De stromingsopwekkende middelen zelf kunnen bijvoorbeeld aangebracht worden op een plaats op afstand van het lagersysteem, en daaraan zijn verbonden via stromingsleiding. Bij voorkeur worden echter geïntegreerde pompmiddelen voorzien voor het opwekken van een onderdruk in de gesloten lagerruimte. Een dergelijke onderdruk bevordert de toestroming van het smeermiddel in de lagerruimte, door het filtermembraan. Daardoor is een constante verversing van het smeermiddel verzekerd. Ook zullen eventuele verontreinigingen die ontstaan binnen het lager afgevoerd worden uit de lagerruimte, samen met de aldus opgewekte smeermiddelstroom.

Volgens een voorkeursuitvoering is tenminste één van de afdichtringen voorzien van een opening bedekt door een filtermembraan. Dergelijke afdichtringen kunnen op relatief eenvoudige wijze aangebracht worden op elk soort lager.

Ter verkrijging van de gewenste smeermiddeltoevoer, bezit tenminste één van de afdichtringen, aan zijn rand die glijdend in contact is met één van de loopringen, een vorm die de uitstroming uit die ruimte naar de buitenzijde van die afdichtring tijdens relatieve beweging van die af-dichtring en de loopring opwekt. Een dergelijke vorm kan bijvoorbeeld verkregen worden wanneer die rand een lip heeft waarvan het inwendig oppervlak een verhoudingsgewijze kleine hoek insluit met het loopringop-pervlak dat naar binnen ligt met betrekking tot de afdichting, en waarvan het uitwendige oppervlak een verhoudingsgewijze grote hoek insluit met het loopringoppervlak dat naar buiten ligt met betrekking tot die afdichtring.

De specifieke vorm van de lip wekt een naar buiten gerichte stroming op wanneer die lip en het tegenoverliggende oppervlak ten opzichte van elkaar bewegen. Natuurlijk kunnen verdere stroomopwekkende middelen op de lip worden voorzien, zoals specifieke profielen in het oppervlak daarvan.

Volgens een eerste uitvoering is tenminste één van de afdichtringen zowel voorzien van een opening bedekt door een filtermembraan als van een glijrand die de stroming naar buiten, uit die ruimte bevordert, welke opening zich bevindt op een afstand van die glijrand.

Volgens een tweede uitvoering is één van de afdichtringen voorzien van een opening bedekt door een filtermembraan, en is de andere afdichtring voorzien van een glijrand die de stroming naar buiten uit die ruimte bevordert.

Volgens een derde uitvoering zijn beide loopringen tenminste aan één van hun zijden voorzien van ringen die zich uitstrekken in de richting van de andere loopring, welke ringen elkaar beide gedeeltelijk overlappen en een smalle, radiaal gerichte spleet begrenzen voor het opwekken van een radiaal naar buiten gerichte stroming bij relatieve rotatie van beide loopringen.

Volgens een vierde uitvoering bevat het systeem tenminste één wentellager voorzien van twee rijen rollen, en een buitenste loopring voorzien van een gemeenschappelijk bolvormig loopvlak, waarbij het loopvlak voorzien is van tenminste één opening die zich bevindt tussen de twee rijen rollen voor het afvoeren van smeermiddel onder de invloed van centrifugale krachten bij rotatie van de buitenste loopring. De aldus opgewekte onderdruk binnen de gesloten lagerruimte veroorzaakt een instroming van smeermiddel door de filtermiddelen.

Het wentellagersysteem kan ook twee axiaal op één lijn liggende wentel-lagers bevatten, waarvan de buitenloopringen en/of de binnenloopringen onderling verbonden zijn door een ring filtermateriaal.

Bij voorkeur bestaan de afdichtringen uit een elastomeermateriaal. Daardoor kan de juiste elastische druk worden verschaft tussen de ring en het bijbehorende oppervlak van de tegenoverliggende, relatief beweegbare loopring, hetgeen gunstig is voor de gewenste pompwerking.

De uitvinding zal vervolgens onder verwijzing naar de in de figuren getoonde uitvoeringen worden toegelicht.

Figuur 1 toont een kogellager met een afdichtelement volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont een lager met een ander stel afdichtringen volgens de uitvinding.

Figuur 3 toont een derde uitvoering.

Figuur 4 toont een vierde uitvoering.

Figuur 5 toont een vijfde uitvoering.

Figuur 6 toont een zesde uitvoering.

Figuur 7 toont een zevende uitvoering.

In figuur 1 is een kogellager 1 getoond, waarvan de buitenring 2 verbonden is aan machine-onderdeel 3 dat draaibaar is met betrekking tot een huis 4, waarop de binnenring 5 van het lager is bevestigd. Het huis 4 bevat een oliebad 6, waarvan de olie, door de draaibewegingen van de machine-onderdelen, op de buitenzijde van het lager spat. Het lager 1 bevat verder kogel 7 en kooi 8.

Op het inwendige oppervlak van de loopring 2, is een afdichtelement volgens de uitvinding 9 geklemd, met zijn buitenste rand 10. De binnenste rand 11 van de afdichtring bezit overigens een U-vormige dwarsdoorsnede die een afdichtlip 11 omvat. De top 13 van deze lip 12 raakt het uitwendige oppervlak van de loopring 5·

Verder maakt de binnenwand 14 van lip 12 een relatief kleine hoek met betrekking tot het buitenoppervlak van loopring 5> terwijl de buitenwand 15 van de lip 12 een relatief grote hoek met dat oppervlak maakt. Ten gevolge van deze vorm van lip 12 wordt een naar buiten gerichte stroming, zoals aangeduid door de pijlen, opgewekt in het fluïdum nabij die lip, wanneer die loopring 5. en derhalve oppervlak 16, verdraaid wordt met betrekking tot lip 12. Daardoor wordt een onderdruk opgewekt in de inwendige lagerruimte 17 begrensd door loopringen 2 en 5. en de afdichtlippen 9 aan beide zijden.

Verder is de afdichtlip voorzien van een gat 18, bedekt met een filter-membraan 19. De olie die op het membraan spat, kan de ruimte 17 binnentreden via dat membraan 19. Het binnenstromen van de olie wordt verder bevorderd door de onderdruk die opgewekt wordt door de relatieve beweging van lip 12 en loopring 5. Elke verontreiniging die zich in de spatolie bevindt, verzamelt zich op het uitwendige van membraan 19, hetgeen betekent dat slechts schone olie de inwendige ruimte 17 binnendringt. Wanneer de olie de ruimte 17 is binnengedrongen, verspreidt deze zich over de kogel 7 en de kooi 9. alsmede over de loopvlakken van de loopringen 2 en 5.

Figuur 2 toont een twee uitvoering van de uitvinding, waarin verschillende afdichtringen worden toegepast. Tussen de binnenste loopring 20 en de buitenste loopring 21 bevindt zich een inwendige ruimte 22, welke rollichamen 23 bevat. Die ruimte is verder begrensd door afdichtring 2k en afdichtring 25. Afdichtring 25 bevat een opening voorzien van een filtermembraan 26. Hij kan bevestigd worden aan één van de loopringen 20 of 21, en verschuifbaar zijn met betrekking tot de andere loopring,

Afdichtring 25 is echter op loopring 20 vastgeklemd, en bezit een buitenrand voorzien van lip 27 die dezelfde vorm heeft als die beschreven onder verwijzing naar figuur 1. Daardoor wekt de lip 27 een onderdruk op in de inwendige ruimte 22 bij rotatie van loopring 21 met betrekking tot loopring 20. Tevens wordt olie via filtermembraan 26 in ruimte 22 gezogen.

Figuur 3 toont een derde uitvoering, voorzien van afdichtringen 28 en 29· Beide afdichtringen 28 en 29 bevatten een filtermembraan 30, en ook een lip 31 die een pompwerking verschaft. Aldus wordt olie in de inwendige ruimte 21 toegevoerd en daaruit weggepompt, aan beide zijden van het lager.

In de in figuur 4 getoonde uitvoering is as 32 draaibaar ondersteund met betrekking tot het huis 33 door middel van lager 3^· Nabij dat lager 3^ bevindt zich een afdichtring 35. die ofwel op de as 32 danwel op het huis 33 geklemd kan zijn. Die afdichtring omvat een filtermembraan 36.

De spatolie 37 verzamelt zich in een x^einigingsinrichting 38. bevattende een eerste kamer 39· Die kamer bezit een bovenwand *10, bedekt door een dop *il. De olie wordt af geschermd ten opzichte van de spatwerking, zo- danig dat de verontreinigingen 42 zich op de bodem van kamer 39 kunnen verzamelen. Vervolgens kan de olie over de bovenrand van het wandgedeelte 40 stromen.

Daarna wordt olie verzameld in kamer 43. waar wederom de verontreinigingen 42 kunnen worden verzameld. Die kamer 43 bezit een bovenwand 44, bedekt door een dop 45·

De olie kan nu over het omhoogstaande wanddeel 44 stromen, en door de buis 46 naar kamer 47. Ook in deze kamer kunnen verontreinigingen worden verzameld. Tenslotte stroomt de olie door opening 49 in het wandgedeelte 48 van de kamer 47, terug in het oliebad. Een gedeelte van de olie zal echter de ruimte van het huis 33 binnentreden waar zich lager 34 bevindt, en wel via filtermembraan 36. Aldus is de olie die het lager 34 binnentreedt zeer schoon, gezien de verschillende reinigingsstappen waaraan de olie wordt onderworpen.

Het in figuur 5 getoonde wentellager bevat een binnenste loopring 50 en een buitenste loopring 51, ondersteund door middel van kogels 52. Op de binnenste loopring is een ring filtermateriaal 53 bevestigd. Deze filterring 53 draagt een ring 54 die radiaal naar buiten is gericht, in de richting van de buitenste loopring 51, en met betrekking tot de buitenste loopring 51 een smalle spleet begrenst.

Op de buitenste loopring 51 is een verdere ring 55 bevestigd, die radiaal naar binnen is gericht, en welke een nauwe spleet begrenst met betrekking tot filterring 53 uit afdichtmateriaal. Ook ringen 54 en 55 begrenzen een smalle, radiaal georiënteerde spleet 56. Bij verdraaiing van ring 55 met betrekking tot ring 54. wordt een radiaal naar buiten gerichte stroming uit de lagerruimte, zoals begrenst door de loopringen 50, 51 en ringen 54, 55 aan beide zijden van het lager, opgewekt. Daardoor wordt een onderdruk gecreëerd in die lagerruimte. De weggespatte olie die de filterring 53 treft, wordt daardoor in de lagerruimte gezogen, waar hij tenslotte terecht komt op de loopringen 50, 51 en de kogels 52.

De in figuur 6 afgeheelde uitvoering bevat een sferisch lager met een buitenste loopring 57 en een binnenste loopring 58· Verder zijn er twee rijen rollichamen 59. 60. In de uitvoering waarin de buitenste loopring 57 draaibaar is, is de buitenste loopring 57 voorzien van tenminste één opening 61. Bij verdraaiing van de buitenste loopring 57. worden centrifugale krachten opgewekt welke een stroming naar buiten door die opening 6l teweeg brengen. Natuurlijk moet het element 62 dat bevestigd is aan die buitenste loopring 57 een boring 63 omvatten, op één lijn met opening 61 in de buitenste loopring 57. welke de afvoer uit het lager toelaat.

In geval de binnenste loopring draaibaar is, en de buitenste loopring stil staat, kan een gat worden aangebracht in het onderste deel van die buitenste loopring, teneinde de olie onder invloed van de zwaartekracht af te voeren.

Aan beide zijden van het sferische lager zijn filterringen 64 voorzien welke het binnenstromen van spatoliedeeltjes in lagerruimte mogelijk maken.

De uitvoering volgens figuur 7 toont een stel van twee kogellagers 65» 66, welke bevestigd zijn aan een huis 67 en een draaibare as 68. Beide lagers 65. 66 zijn voorzien van afdichtringen 25, zoals beschreven onder verwijzing naar figuur 2. Bij verdraaiing van de binnenste loopring 69. wordt een naar buiten gerichte stroming opgewekt. Daardoor wordt een onderdruk opgewekt in de ruimte begrensd door huis 67, as 68 en de ringen 25· Via een boring 70 in het huis kan het binnenstromen van oliedeeltjes plaatsvinden. Die boring is bedekt door een filtermembraan 71. zodanig dat het binnendringen van verontreinigingen wordt verhinderd.

Claims (12)

1. Wentellagersysteem met tenminste één wentellager voorzien van een buitenste loopring en een binnenste loopring welke een ruimte begrenzen die wentellichamen bevat, welke ruimte naar buiten toe begrensd is door middel van afdichtringen met het kenmerk. dat tenminste één van de af-dichtringen en/of één van de loopringen is voorzien van stromingsopwek-kende middelen voor het toevoeren van een smeermiddel in die ruimes, alswel van filtermiddelen voor het verhinderen van het binnendringen van verontreinigingen in die ruimte met het smeermiddel.

2. Systeem volgens conclusie 1 waarbij geïntegreerde pompmiddelen zijn voorzien voor het opwekken van een onderdruk in die ruimte.

3· Systeem volgens conclusie 1 of 2 waarbij tenminste één van de afdichtringen voorzien is van een opening bedekt door een filtermembraan.

4. Systeem volgens conclusie 3 waarbij tenminste één van de afdichtringen aan een rand die glijdend in contact is met een van de loopringen een vorm heeft die het naar buiten stromen, uit die ruimte naar de buitenzijde van die afdichtring tijdens relatieve beweging van die afdichtring en de loopring, bevordert.

5· Systeem volgens conclusie 4 waarbij die rand een lip bezit waarvan het inwendig oppervlak een verhoudingsgewijze kleine hoek insluit met het loopringoppervlak dat naar binnen ligt met betrekking tot de afdichtring, en het uitwendige oppervlak waarvan een verhoudingsgewijze grote hoek insluit met betrekking tot loopringoppervlak dat naar buiten ligt met betrekking tot de afdichtring.

6. Systeem volgens conclusie k of 5. waarbij tenminste één van de afdichtringen voorzien is van zowel een opening bedekt door een filtermembraan alswel van een glijrand die het naar buiten stromen uit die ruimte bevordert, welke opening zich op een afstand van die glijrand bevindt.

7· Systeem volgens conclusie ^ of 5 waarbij één van de afdichtringen voorzien is van een opening bedekt door een filtermembraan, en de andere afdichtring voorzien is van een glijrand die de stroming naar buiten uit die ruimte bevordert.

8. Systeem volgens conclusie 1 of 2, waarbij beide loopringen aan tenminste één van hun zijden voorzien zijn van ringen welke zich uitstrekken in de richting van de andere loopring, waarbij beide ringen elkaar gedeeltelijk overlappen en een smalle radiaal gerichte spleet bepalen voor het opwekken van een radiaal naar buiten gerichte stroming bij relatieve rotatie van beide loopringen.

9· Systeem volgens conclusie 8, waarbij één van de loopringen is voorzien van een laag filtermateriaal, op welke laag één van de ringen is bevestigd en waarbij de andere ring zich uitstrekt naar die laag zonder deze te raken.

10. Systeem volgens conclusie 1, 2 of 3. voorzien van tenminste één wen-tellager met een buitenste loopring voorzien van twee rijen rollen en een gemeenschappelijke bolvormige loopbaan, waarbij de loopbaan voorzien is van tenminste één opening geplaatst tussen de twee rijen rollen voor het afvoeren van het smeermiddel onder invloed van centrifugale krachten bij rotatie van de buitenste loopring.

11. Systeem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij twee axiaal op één lijn liggende wentellagers zijn voorzien, waarvan de buitenste loopringen en/of de binnenste loopringen onderling verbonden zijn door een ring filtermateriaal.

12. Systeem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de afdicht-ringen uit een elastomeermateriaal bestaan.