Wälzlager mit integrierter Abdichtung Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit integrierter Abdichtung, diese beste- hend aus einer ringförmigen Dichtscheibe mit elastischen Eigenschaften, die mit einem ersten Rand in eine Haltenut an einem der Lagerringe eingesetzt ist und mit dem anderen, zweiten Rand gleitend in eine Dichtnutanordnung am anderen Lagerring eingreift. Hintergrund der Erfindung

Wälzlager mit integrierter Abdichtung sind besonders für Lagerstellen geeignet, bei denen aus Platz- oder Kostengründen keine hinreichend wirksamen äußeren Dichtungen vorgesehen werden können. Die Aufgabe der Ab- dichtungen ist es, einerseits ein Eindringen von Schmutz und von Fremdkörpern in die Lager zu verhindern und andererseits, im Lager vorhandenes Schmier-mittel gegebenenfalls über die gesamte Lebensdauer des Lagers in diesem festzuhalten. Abdichtungen mit elastischen Eigenschaften werden insbesondere bei winkeleinstellbaren Lagern verwendet, d.h. beispielsweise bei Pendelrollenlagern oder Tonnenlagern, bei denen der äußere Lagerring gegenüber der Lagerachse kippbar ist, damit die Abdichtungen diesen Bewegungen folgen können und ein unbeabsichtigtes Öffnen der Abdichtungen verhindert wird. Elastische Abdichtungen sind darüber hinaus auch in der Lage, ein Axial- und/oder Radialspiel zwischen den Lagerringen auszugleichen. Gattungsgemäße Wälzlager sind beispielsweise aus der WO 2006/019347 A1 und der DE 10 2007 036 891 A1 bekannt. Es handelt sich dabei jeweils um Pendelrollenlager, insbesondere Großlager, wie sie beispielsweise zur Lagerung der Hauptwelle einer Windenergieanlage eingesetzt werden. Die Abdichtungen bestehen jeweils aus einer ringförmigen Dichtscheibe, die über ihre gesamte radiale Breite faltenbalgartig ausgebildet ist. Infolge dieser Struktur sind die Dichtscheiben insbesondere bei den großen Abmessungen, die sie bei Großlagern annehmen, verhältnismäßig instabil, so dass sie gegen Verformungen unter den hohen, auf diese wirkenden Kräften nicht gesichert sind.

Wenn das Lager unter den auftretenden betrieblichen Belastungen in einem bestimmten Winkel ausschwenkt, kann der aus den Rollen und dem diese aufnehmenden sowie führenden Käfig bestehende Rollenkranz an die Dicht- Scheiben axial anlaufen und diese nach außen verformen. Außerdem können die Dichtungen auch unter dem hohen inneren Schmiermitteldruck, der sich insbesondere bei hohen Drehzahlen infolge der auf das Schmiermittel wirkenden Zentrifugalkräfte aufbaut, nach außen ausbeulen. Dabei besteht die Möglichkeit, dass infolge dieser Verformungen der Dichtringe die glei- tend am Lagerring anliegenden Dichtlippen abheben und sich öffnen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager mit integrierter Abdichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei welchem eine Verformung der Dichtringe unter den im Betrieb auftretenden Belastungen vermieden wird, wobei die Dichtringe zusätzlich in der Lage sein sollen, einem Ausschwenken des Lagers sowie einem Axial- und/oder Radialspiel der Lagerringe gegeneinander zu folgen.

Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die gewünschten Eigenschaften der Dichtringe, nämlich Widerstandsfähigkeit gegen Verformungen einerseits und Flexibilität andererseits durch eine Armierung eines Teilbereiches der Dichtringe erreichbar ist.

Die Erfindung geht demnach aus von einem Wälzlager mit integrierter Abdichtung, bestehend aus einer ringförmigen Dichtscheibe mit elastischen Eigenschaften, die mit einem ersten Rand in eine Haltenut an einem der Lagerringe eingesetzt ist und mit dem anderen, zweiten Rand gleitend in eine Dichtnutanordnung am anderen Lagerring eingreift. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Dichtscheibe in einem an den ersten Rand anschließenden Randbereich durch eine Armierung verstärkt und versteift ist, während der verbleibende Bereich des Dichtringes elastisch ausgebildet ist.

Aus der DE 10 2007 022 657 A1 ist zwar bereits eine Lagerabdichtung bekannt, bei der eine aus einem nicht-metallischen Werkstoff bestehende Dichtscheibe von einem Versteifungsring gestützt ist. Dieser erstreckt sich jedoch im wesentlichen über die gesamte radiale Breite der Dichtscheibe bis hin zu einer an der radial äußeren Mantelfläche des Lagerinnenringes anliegenden Dichtlippe. Diese bekannte Dichtscheibe hat demnach keinen flexiblen Bereich, der es erlaubt, Kippbewegungen des äußeren Lagerringes oder auch Relativbewegungen der Lagerringe infolge eines Axial- und/oder Radialspiels ohne Abheben der Dichtlippe zu folgen, so dass er die der vorlie- genden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht lösen kann.

Durch die Armierung des ersten und durch die im Betrieb auftretenden Kräfte besonders belasteten Randbereiches wird eine Verformung des Dichtringes wirksam verhindert. Der flexible zweite Bereich stellt sicher, dass der Dichtring einer Kippbewegung des äußeren Lagerringes sowie Relativbewegungen der Lagerringe gegeneinander infolge eines Axial- und/oder Radialspiels folgen kann. Die Armierung ist so ausgelegt, dass sie eine Verformung der Dichtscheibe beispielsweise über die von den Lagerringen vorgegebenen axialen Abmessungen des Lagers hinaus beim Anlaufen des Rollenkranzes sowie unter der Wirkung eines inneren Schmiermitteldruckes sicher verhindert, und einen dauerhaften Eingriff des Dichtrandes in der zugeordneten Dichtnutanordnung sicherstellt.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtscheibe aus einem Elastomer-Material gebildet ist, in das die Armierung eingebettet ist. Die Armierung besteht vorzugsweise aus einem Metallblech- Material.

Der verbleibende, nicht durch eine Armierung versteifte Bereich ist vorzugsweise faltenbalgartig ausgebildet, wobei dieser Bereich im Querschnitt bei- spielsweise ein einfach oder mehrfach gewelltes Profil bildet.

Um zu ermöglichen, dass insbesondere beim Nachschmieren des Lagers überschüssiges Schmiermittel oder beispielsweise bei hohen Drehzahlen unter einem hohen Innendruck stehendes Schmiermittel aus dem Lager ent- weichen kann, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass an dem zweiten, abdichtenden Rand der Dichtscheibe wenigstens eine sich an eine zugeordnete Wandfläche der Dichtnutanordnung anlegende Dichtlippe angeordnet ist, derart, dass diese durch einen im Lagerinneren herrschenden Überdruck abhebbar ist, wie anhand eines Ausfüh- rungsbeispiels näher erläutert wird.

Wie bereits weiter vorne dargelegt wurde, eignet sich die erfindungsgemäße Dichtung insbesondere für große Pendelrollenlager oder Tonnenlager mit einem gegenüber der Lagerachse kippbaren äußeren Lagerring. Für derarti- ge Lager ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Dichtscheibe in eine am Innenumfang des äußeren Lagerringes ausgebildete Haltenut eingesetzt ist, und dass der an den äußeren Rand anschließen- de äußere Randbereich durch eine Armierung verstärkt und versteift ist, wobei der verbleibende Bereich elastisch ausgebildet ist. Bei diesem Lagertyp wirkt sich insbesondere die durch ein axiales Anlaufen des Rollenkranzes verursachte Belastung auf den äußeren Randbereich aus, so dass eine Ar- mierung dieses äußeren Randbereiches die erwünschte Ausschwenksicherung bietet.

Der durch eine Armierung verstärkte Randbereich kann sich je nach Lagerauslegung und Lagerverwendung über einen Bereich von 5 % bis 90 % der radialen Dichtscheibenbreite erstrecken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch ein Pendelrollenlager mit einer erfindungsgemäßen Dichtscheibe,

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1 mit einer anderen Ausführungsform der Dichtscheibe,

Fig. 3 in einer vergrößerten Darstellung eine am inneren Lagerring gleitend anliegende Dichtlippenanordnung, und Fig. 4 eine andere Ausführungsform einer Dichtlippenanordnung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Das in Fig. 1 dargestellte Pendelrollenlager 2 umfasst einen äußeren Lager- ring 4, einen inneren Lagerring 6 sowie zwei Reihen zwischen den Lagerringen 4, 6 angeordneter Wälzkörper 8. Der zwischen dem äußeren Lagerring 4 und dem inneren Lagerring 6 bestehende Ringspalt mit der Spaltweite a ist mittels einer integrierten Dichtscheibe 10 abdichtend verschlossen.

Die Dichtscheibe 10 besteht im wesentlichen aus einem Elastomer-Material oder dergleichen, in das eine Armierung 12, beispielsweise aus einem Me- tallblech oder eine Kunststoff-Scheibe, eingebettet ist.

Die Dichtscheibe 10 ist mit einem ersten, radial äußeren Rand 14 in einer am Innenumfang des äußeren Lagerringes 4 ausgebildeten Haltenut 16 fest eingesetzt. Der andere, zweite Rand 18 der Dichtscheibe 10 greift gleitend in eine Dichtnutanordnung 20 am inneren Lagerring 6 ein.

Die Armierung 12 ist so ausgelegt, dass die Dichtscheibe 10 beispielsweise dann, wenn sich bei einem Ausschwenken des Lagers 2 um einen bestimmten Winkel die Wälzkörper 8 bzw. ein diese aufnehmender, nicht dargestell- ter Käfig an die Dichtscheibe 10 anlegen, dem Druck standhält und sich nicht verformt. Die Armierung erstreckt sich im dargestellten Beispiel etwa über etwa 66 % der Spaltweite a und bildet damit einen verstärkten sowie versteiften Randbereich b. Der verbleibende Bereich c ist aus dem elastischen Grundmaterial der Dichtscheibe 10 gebildet und hat im Querschnitt ein einfach, in Axialrichtung des Lagers 2 gewelltes Profil, welcher bei einer Kippbewegung des äußeren Lagerringes 4 gegenüber dem inneren Lagerring 6 oder bei einem Axial- und/oder Radialspiel der beiden Lagerringe gegeneinander einen Ausgleich ermöglicht, ohne dass der zweite Rand 18 aus der Dichtnutanordnung herausgezogen wird und die Dichtwirkung verloren geht.

Wie Fig. 1 andeutungsweise zeigt, ist an dem Rand 18 eine Dichtlippenanordnung vorgesehen, die abdichtend an einer zugeordneten Wandfläche der Dichtnutanordnung anliegt, wie nachfolgend näher erläutert wird.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung ähnlich der Fig. 1 , die sich von dieser nur darin unterscheidet, dass der nicht verstärkte, elastisch verbleibende Randbereich c der Dichtscheibe 22 ein mehrfach in Axialrichtung des Lagers 2 gewelltes Profil und damit eine verbesserte Elastizität hat. Fig. 3 zeigt in einer Detailansicht den in eine Dichtnutanordnung 24 eingreifenden inneren Rand 26 einer Dichtscheibe 28. An dem inneren Rand 26 sind zwei Dichtlippen 30, 32 angeordnet, die sich an zugeordnete Wandflächen 34 bzw. 36 so anlegen, dass sie durch einen im Lagerinneren herrschenden Überdruck abhebbar sind und so überschüssiges Schmiermittel nach außen abfließen lassen können.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung ähnlich der Fig. 3 in einer vereinfachten Ausführungsform, wobei an dem inneren Rand 38 der Dichtscheibe 40 eine einzelne Dichtlippe 42 angeordnet ist, die sich in der anhand der Fig. 3 beschrie- benen Weise an eine zugeordnete Wandfläche 44 in der Weise anlegt, dass sie überschüssiges, unter einem bestimmten Innendruck stehendes Schmiermittel nach außen abfließen lässt.

Bezugszeichenliste

2 Pendelrollenlager

4 Äußerer Lagerring

6 Innerer Lagerring

8 Wälzkörper

10 Dichtscheibe

12 Armierung

14 Erster Rand

16 Haltenut

18 Zweiter Rand

20 Dichtnutanordnung

22 Dichtscheibe

24 Dichtnutanordnung

26 Innerer Rand

28 Dichtscheibe

30 Dichtlippe

32 Dichtlippe

34 Wandfläche

36 Wandfläche

38 Innerer Rand

40 Dichtscheibe

42 Dichtlippe

44 Wandfläche

a Spaltweite

b Verstärkter Randbereich

c Verbleibender Bereich