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具有可更換密封裝置的滾動軸承的制作方法

文檔序號:12009202閱讀:202來源:國知局
具有可更換密封裝置的滾動軸承的制作方法
具有可更換密封裝置的滾動軸承本發(fā)明涉及一種密封的滾動軸承,尤其是具有可靈活配置且尺寸可自由設(shè)定的密封元件的滾動軸承。已知的用于滾動軸承的密封方案大多可以可靠地保證滾動軸承不受污染和弄臟。滾動軸承、尤其是大型滾動軸承(外徑d>420mm的滾動軸承)通常通過所謂的迷宮式密封裝置進(jìn)行密封,其固定在例如殼體和/或軸的構(gòu)件上并且通過回形幾何結(jié)構(gòu)防止外來物侵入待密封的區(qū)域或滾動軸承中。所述迷宮式密封裝置以及滾動軸承的中間空間在這種密封形式中通常填充油脂或潤滑劑。附加地也可以在迷宮式密封裝置上或之中使用支承的V環(huán)。通過周期性地再潤滑可以附加地支持密封作用。但是這會帶來持續(xù)地材料和維護(hù)成本。作為備選,當(dāng)前的滾動軸承尤其是大型軸承也可以通過摩擦密封環(huán)被保護(hù)。在此主要涉及徑向軸密封環(huán),可能具有前置的防塵唇,其借助例如由鑄造材料制成的附加的支承件在確定的位置相對自身的軸承被固定。這種密封裝置具有獨特的適配相應(yīng)軸承的設(shè)計,因此不能直接轉(zhuǎn)用到其他滾動軸承的尺寸或滾動軸承類型。此外,支承件要求較大的質(zhì)量并且在裝配時產(chǎn)生很高的移動重量。在上述密封方案中,密封裝置與自身的滾動軸承的分離是常見的(隔離式),由此可以在裝配狀態(tài)中進(jìn)行潤滑劑的填充。這大大增加了在運輸中損壞或污染軸承的危險。此外,例如由德文公開文本DE102007036891A1已知一種集成的密封方案,其具有完全由彈性體構(gòu)成的并且例如設(shè)計為手風(fēng)琴式的密封裝置。這種密封裝置與軸承外圈固定相連并且所述彈性體延伸至內(nèi)圈。通過使用彈性體、尤其在較大軸承直徑時,無法或不足以保證密封系統(tǒng)的功能性。由于密封環(huán)封閉的幾何結(jié)構(gòu),若不拆卸整個滾動軸承則無法更換密封裝置??偟膩碚f,在當(dāng)前的方案中,若不耗費和昂貴地拆除軸承的構(gòu)件或甚至完全拆除軸承,還沒有能夠在已裝配的狀態(tài)中更換密封裝置的方案。尤其在這些應(yīng)用中,其中存在受限的通道進(jìn)入所待維護(hù)的系統(tǒng),或其中不能合理經(jīng)濟(jì)地完全拆卸所述系統(tǒng),例如在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中,這種密封方案具有很大的缺點。因此存在對具有更靈活和更簡單操作的密封裝置的滾動軸承的需求。在本發(fā)明的實施例中涉及一種滾動軸承,其具有兩個徑向相互對置的軸承圈,還包括附加的密封元件。該密封元件既包括密封支架也包括在密封支架上安置的密封型材。密封支架安置在兩個軸承圈之一的軸向端面上,也就是在軸承內(nèi)圈或軸承外圈上。密封支架從相關(guān)的軸承圈出發(fā)沿徑向朝另一軸承圈延伸。在密封支架上還安置密封型材,并且其從密封支架上朝向?qū)χ玫妮S承圈的對置滾動面或?qū)χ霉ぷ髅嫜由?,使得密封唇貼靠在對置工作面上。密封支架自身在軸承圈端面上的固定是形狀接合的,因此是可拆卸的。在一些實施例中,密封元件或其密封支架僅固定在軸向端面上,因此通過松開摩擦接合的連接可以在軸承已安裝狀態(tài)下將密封裝置再次與軸承分離和拆開。通過密封唇接觸到對置軸承圈的對置工作面上,該對置工作面自身可以是軸承圈的一部分(也就是例如可以與軸承圈一體式地構(gòu)成),則可以實現(xiàn)一種集成的密封方案,其不但具有可拆卸性,而且提供可預(yù)先加油脂的軸承并且由此減小軸承損壞或污染的可能性。通過密封元件的一些實施例的構(gòu)造,密封裝置也可以集成在現(xiàn)有的滾動軸承或滾動軸承結(jié)構(gòu)中。密封元件由密封支架和在其上安置的密封唇組成,其可以在幾乎各種滾動軸承中、與設(shè)計、軸承系列和直徑無關(guān)地實現(xiàn)附加的集成。在一些實施例中,密封支架安置在滾動軸承的軸承外圈上,因此旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)不需要添加附加移動的質(zhì)量,而能夠保證密封功能。在一些實施例中,密封唇貼靠在對置工作面上或密封元件的密封唇延伸至該對置工作面上,該對置工作面由用于滾動體的確定的滾道自身構(gòu)成。根據(jù)軸承的類型可以在最小地改變軸承的情況下實現(xiàn)所述密封結(jié)構(gòu)。通過相同的目的,在其它滾動軸承的實施例中,對置工作面設(shè)置在相關(guān)軸承圈的擋邊上,也就是在各個軸承圈的擋邊上,該擋邊與安置有密封支架的軸承圈對置。在其它實施例中,徑向平行于軸承圈的完整環(huán)繞的密封支架被分割,也就是由至少兩個隔開的部段組成。所述部段的可分隔性使得即使在困難的安裝位置中也能將密封裝置取出或更換,而不必將軸承自身或其他部件取下。這種情況例如是當(dāng)軸被軸螺母鎖定時,軸螺母會阻止未分割的密封裝置的取出。為了提高裝置的穩(wěn)定性,各個單獨的部段可以相互形狀接合或摩擦接合地相連接。在其它實施例中,密封唇與密封支架形狀接合地相連,因此在密封唇和密封支架之間的連接也可以被松開。這可以用于必要時僅將密封唇從密封支架上拆下并且僅更換已經(jīng)承受磨損的待密封的元件以及密封唇。按照一些實施例,密封支架由機(jī)械剛性的、非柔性的材料構(gòu)成,并且這樣設(shè)置尺寸,使得其在多于兩個軸承圈之間的距離的一半的長度上朝向?qū)χ玫妮S承圈延伸。尤其在具有300mm、420mm以及更大的直徑的較大的軸承中,這保證了所需的剛性,因此也在這些較大軸承中保證了密封效果。若使用彈性材料,可能在運行中由于較大直徑和所出現(xiàn)的慣性力或離心力甚至導(dǎo)致密封唇從對置工作面上掀起,并因此影響密封功能。密封支架和軸承圈之間的摩擦接合的和可松開的連接通過可簡單拆卸d的密封支架還可以實現(xiàn)軸承的與磨損相關(guān)的區(qū)域(例如滾道、滾動體或保持架)的可視檢測和觸摸檢測。在使用分段式的密封支架時,其自身能夠在受限的空間環(huán)境中實現(xiàn),因為在那也可以進(jìn)行密封支架的拆卸。這種可拆卸性還使得用于分析潤滑劑的有針對性的油脂探測成為可能,因為軸承的基本所有的區(qū)域都是開放和可進(jìn)入的。通過拆下密封裝置還可以更換軸承的油脂潤滑劑。在備選的實施例中,密封支架具有至少一個沿軸向、穿過密封支架延伸的孔。該孔可以用作所謂的油脂排出孔,在該孔上例如通過軟管或通過直接旋擰上去的收集瓶將廢潤滑劑高效和靈活地排出。因此能夠順利地避免環(huán)繞軸承的空間中的構(gòu)件受到污染。密封元件的所述實施例能夠?qū)崿F(xiàn)滾動軸承用于具有較長使用壽命要求的應(yīng)用中,例如用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中。作為上述優(yōu)點的補(bǔ)充,通過使用所述密封元件相比迷宮式密封裝置可以極大地減小由潤滑劑填充的空間。在正常運行中也可以保持潤滑劑連續(xù)的更換,這能降低維護(hù)成本和損耗成本。此外,與迷宮式密封裝置相比,需要密封的構(gòu)件的重量明顯降低了。例如在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中,其中滾動軸承用于發(fā)電機(jī)或轉(zhuǎn)子驅(qū)動軸,這能夠明顯降低整個系統(tǒng)的成本,因為一方面能夠更有效和更快捷地裝配,另一方面僅在較小的重量下設(shè)置整個設(shè)備的靜力。尤其在不利于裝配的條件(常常在露天中進(jìn)行裝配并且在幾十米的高度進(jìn)行維護(hù))下,軸承的提前加油脂也能夠可靠地避免在裝配過程中的污染以及由此導(dǎo)致的軸承損壞。以下參照附圖闡述本發(fā)明的實施例。在附圖中:圖1示出在已裝配狀態(tài)中的滾動軸承的實施例的截面圖;圖2示出滾動軸承的實施例的局部放大圖;圖3示出圖2的實施例的另一局部放大圖;圖4示出圖2的滾動軸承在已安裝狀態(tài)中的視圖;圖5示出圖4的視圖的局部放大圖;圖6示出滾動軸承的另一實施例的局部放大圖;圖7示出滾動軸承的另一實施例的局部放大圖;圖8示出圖7的滾動軸承的局部視圖;圖9示出滾動軸承的另一實施例;圖10示出圖9的滾動軸承的局部視圖;圖11示出滾動軸承的另一實施例,其中圓柱滾子被用作滾動體。圖1示出在已裝配狀態(tài)中的滾動軸承的實施例,用于顯示已密封的滾動軸承的安裝狀態(tài)。同時在圖1中和在滾動軸承的按照本發(fā)明的實施例的后續(xù)的局部放大圖中顯示了雙列式桶形滾子軸承,在此明顯的是,在備選的實施例中可以使用全部的滾動軸承類型,例如圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承、針形軸承、滾球軸承等。圖1所示的滾動軸承包括第一軸承圈2以及與其徑向?qū)χ玫牡诙S承圈4。在通常但無局限的情況下在圖1所示的實施例中,第一軸承圈2是軸承外圈,第二軸承圈4是軸承內(nèi)圈。在以下說明中,徑向3應(yīng)該理解為垂直于旋轉(zhuǎn)軸線(軸向5)的方向。沿徑向延伸在以下表示為平行于徑向的各個方向,也就是從內(nèi)圈向外的方向以及從外圈向內(nèi)的方向。作為對傳統(tǒng)的滾動軸承的補(bǔ)充,圖1所示的滾動軸承的實施例具有密封元件6,該密封元件將軸承密封,并且密封元件在圖1中所選的比例尺僅是示意性的。密封元件由與軸承外圈2的軸向端面形狀接合地連接的密封支架和在該密封支架上安置的密封型材構(gòu)成,該密封型材從密封支架延伸至軸承內(nèi)圈4上的對置工作面上。為了闡述具有密封元件6的滾動軸承的各個實施例的細(xì)節(jié),采用以下的附圖,它們分別顯示了用于滾動軸承的各種實施例的、在圖1中標(biāo)出圓形局部7的局部放大圖。這尤其適用于圖2、3、6和7。如圖2所示,密封元件6由密封支架8和固定在密封支架8上的密封唇10構(gòu)成。在當(dāng)前情況中,密封型材設(shè)計為密封唇10的形式。密封支架8可以設(shè)計為一體式也可以設(shè)計為多體式。密封支架8摩擦接合地固定在軸承外圈2的軸向端面9上,使得密封支架8在與軸承外圈2連接后能夠在任何時間被再次拆除。密封支架8沿徑向3從軸承外圈2以確定的長度朝向軸承內(nèi)圈4延伸。在一些實施例中,密封支架8由剛性的、非柔性的材料構(gòu)成,并且因此密封圖2所示的軸承的上部,而沒有柔性密封材料。這種材料可以是各種剛性材料,例如金屬或塑料。密封唇10又安置在密封支架8上,并且從遠(yuǎn)離軸承外圈2的密封支架8的一側(cè)延伸至屬于軸承內(nèi)圈2的一部分的對置工作面12。在當(dāng)前實施例中,延伸指的是密封唇10接觸對置工作面12,因此通過密封唇12實現(xiàn)密封功能,因為軸承內(nèi)部部件通過密封元件6相對外部環(huán)境密封。在該實施例中,密封唇10與密封支架8摩擦接合地連接。其中如圖2所示,密封唇10例如借助鎖緊板(Konter-Blech)或環(huán)和所示的螺母壓在密封支架8上,用于將密封唇10固定在其位置上并且同時密封唇10能夠再次從密封支架8上拆下。在其它實施例中在密封唇10和密封支架8之間當(dāng)然也可以采用其它的連接方式。因此所述連接例如也可以材料接合或摩擦接合地由粘接、硫化膠合、夾緊、拼合或類似的連接方法形成。原理上適用的是,板件之間(在多體式密封支架8的情況中)以及與密封型材或密封唇10之間可以通過已知的連接技術(shù),如螺栓連接、焊接、夾緊等形狀接合地、摩擦接合地或材料接合地實施。在備選的實施例中也可以使用其它形式的密封型材10。密封型材的定義在此表示密封材料的各種形式或各種幾何形狀,通過它們能夠?qū)崿F(xiàn)密封效果。例如可以使用聚氨酯作為該材料。同樣也可以采用不同于圖2所示的密封型材10的橫截面。在一些實施例中例如使用環(huán)形的、徑向環(huán)繞的密封唇10,或者密封型材具有其它橫截面、例如正方形、矩形、橢圓形、三角形等等。密封唇10或密封型材也可以不同于所示的圖形,鏡像反置地安裝,這能夠?qū)崿F(xiàn)油脂從內(nèi)向外通過密封唇10而排出。這種裝置可以用于需要考慮密封唇10的磨蝕的地方,例如在較嚴(yán)重污染的環(huán)境條件中。為了在軸承的已安裝狀態(tài)中保證可拆卸性,密封支架8安置在軸承外圈2的軸向端面上。也就是說,這種固定即使在已安裝的狀態(tài)中也能夠從軸承的側(cè)面松開。例如在一些實施例中,密封支架8不允許超過軸向端面9并且也不會沿軸向延伸超過軸承外圈2的外徑,這可能在已安裝狀態(tài)中阻止連接的松開。在軸向端面9上固定也就是說例如,密封支架8沿軸向5可以設(shè)置在軸承外圈2的側(cè)面,而不會被軸承外圈2或在軸承外圈2上的其他結(jié)構(gòu)阻擋。在圖2所示的實施例中,密封支架8這樣固定在軸向端面9上,使得已安裝的密封支架8齊平地與軸承外圈2的剩余端面相連。然而在備選的實施例中,被固定的密封支架8可以沿軸向6超過剩余的、未被密封支架8遮蓋的軸承端面而突出,而不會影響功能。出于完整性,在圖2中也顯示了在此是圓筒滾子的滾動體14和軸承內(nèi)圈4的滾道16。對置工作面12相對密封唇10可以運動,并且密封唇10這樣實現(xiàn)密封功能,在圖2所示的實施例中安置在軸承圈4的擋邊上或由該擋邊構(gòu)成。在備選的實施例中,對置工作面12也可以直接由滾道16構(gòu)成,只要對置工作面足夠?qū)挼匮由斓捷S承的邊緣。在其它實施例中,對置工作面也可以由軸承內(nèi)圈4的端面構(gòu)成,也就是說由軸承內(nèi)圈4的軸向端面組成或構(gòu)成。換句話說,在密封支架8和軸承內(nèi)圈4之間安置密封環(huán),因此滾動軸承內(nèi)圈4構(gòu)成用于密封唇的對置工作面。這種環(huán)的固定可拆卸地借助夾緊、粘接、咬合等實現(xiàn)。在圖2中,這種固定例如顯示為可再次拆卸的螺栓結(jié)構(gòu),該螺栓結(jié)構(gòu)在附加的夾緊環(huán)和密封支架之間壓緊或夾緊密封環(huán)。圖2和圖3綜合地顯示了在所述的本發(fā)明的實施例中如何保證密封支架8和軸承外圈2之間的形狀接合的連接。在此借助嵌入軸承外圈2的槽18中的夾緊元件17實現(xiàn)這種連接。如圖3所示的裝配過程中,夾緊元件17在密封支架8相對軸承外圈2定位以后被引入槽18中,并且借助圖2中所示的螺母或螺栓與密封支架8螺栓連接。通過定位和槽18的形狀,密封支架8通過形狀接合地與其相連的夾緊元件17固定在軸承外圈2的軸向端面9上,并且任何時候都能再次松脫。為了保證密封支架8可靠地保持在軸承外圈2上,可以徑向環(huán)繞地設(shè)置多個這種夾緊元件17。圖4示出沿軸向5的滾動軸承的實施例的視圖,其中密封支架8如上述通過夾緊元件17固定在軸承外圈2的軸向端面9上。如圖4所示,安置多個徑向環(huán)繞的夾緊元件17。在備選的實施例中,為了進(jìn)一步加固或為了改善力傳遞,夾緊元件17也可以設(shè)計為大面積地、平行于軸承外圈2延伸。在圖4所示的實施例中,密封支架8與滾動軸承的軸承外圈2的連接也可以通過所示的夾緊元件17引起,所述夾緊元件17為了加固密封支架8也可以設(shè)計為大面積的。借助夾緊元件17通過將其嵌入滾動軸承的外圈2的槽18中實現(xiàn)與滾動軸承的連接。在另一些實施例中,如果壓在軸承外圈2上的密封支架8的密封功能在沒有附加的密封元件的情況下不足夠時,在軸承外圈2和密封支架8的內(nèi)側(cè)安置附加的密封元件,例如密封環(huán)。密封支架8可以由一塊物料制成,或如圖4所示,由多個部段組成。在圖4和圖3中顯示了部段20a、20b和20c,即使在困難的安裝位置中也能將密封支架8從軸承外圈2上拆下,并且將密封裝置或密封元件6拆下或更換。在一些具有部段式密封支架8的實施例中,單獨的部段之間的連接可以通過連接板或其它的形狀接合或摩擦接合的連接結(jié)構(gòu)額外地加強(qiáng)。如在圖4所示的局部放大圖中突出示出的區(qū)域22,其在圖5中示出,在圖4所示的實施例中這種連接通過連接板24產(chǎn)生,其與密封支架8的鄰接的部段20a和20b螺栓連接。圖6和7顯示了滾動軸承的其它實施例,它們與前述實施例的區(qū)別在于密封元件6的實施。其余元件如軸承外圈2、軸承內(nèi)圈4、滾動體14和軸承內(nèi)圈的滾道16與前述的相對應(yīng),因此以下僅討論相對參照圖2所述的實施例的不同。在圖6所示的實施例中,密封支架8不被夾緊,而是借助螺栓25直接與軸承外圈2或其軸向端面9螺栓連接,用于保證密封元件6的可拆卸性。在圖7所示的實施例中,密封支架8通過弧形的、嵌入軸承外圈2的槽30中的夾緊元件26與軸承外圈2相連。所述環(huán)形的夾緊元件26,其在圖8所示的視圖中顯示在已組裝的軸承中,首先在已經(jīng)定位的密封支架8上安置在密封支架8的凹口28內(nèi),然后徑向向外地移動至外圈2中的槽30中。在該位置上,弧形的夾緊元件26例如借助埋頭螺栓或傳統(tǒng)的螺栓夾緊,方法是將螺栓或埋頭螺栓旋入弓形夾緊元件26的螺紋32中,因此在密封支架8上施加了壓力。如圖8所示,凹口28并不需要在徑向上完全環(huán)繞。圖8示出,凹口28僅在一部段上延伸,該部段大于弧形夾緊元件26的部段尺寸。夾緊元件26因此可以用在圖8所示的位置上。在安裝之后,夾緊元件28相對密封支架8向左或向右移動,用于留出用于其它夾緊元件的空間。通過這種方式可以連續(xù)地安裝所有的夾緊元件并且接著被擰緊。在圖8所示的實施例中,在合適的幾何尺寸中夾緊元件28可以額外地用于將密封支架8相對軸承定心。在圖7和8所示的實施例中,密封唇10的指向不同于前述的實施例。在此,密封唇沿軸向朝外指向,而在其它實施例中其沿軸向朝內(nèi)指向。圖7的裝置可以實現(xiàn)受控的油脂排出,因此在保持密封功能時還可以實現(xiàn)持續(xù)的潤滑劑更換并因此清潔軸承。作為備選在其它實施例中,密封型材也可以沒有優(yōu)選方向,或是對稱的。圖9示出滾動軸承的另一實施例,其中密封支架8借助卡口式連接件34壓在軸承外圈2的端面上并且由此固定。在圖9所示的截面圖中,卡口式連接件34位于卡鎖狀態(tài),其中卡口式連接件34嵌入外圈2的槽30中,并且由此將密封支架8壓向密封裝置36上以及壓向軸承外圈2的端面。圖10顯示了圖9實施例的俯視圖,其中顯示了卡口式連接件34的功能方式??谑竭B接件34具有四個用于工具的結(jié)合處38,借助該結(jié)合處38卡口式連接件34可以相對密封支架8運動或旋轉(zhuǎn)。借助適用的工具可以將其逆時針旋轉(zhuǎn)用于松開卡口式連接件34的連接,因此可以將卡口式連接件34在槽30中的嚙合松開,并且能夠?qū)⒚芊庵Ъ?取下。其中,密封支架8可以設(shè)計為一體式,也就是單構(gòu)件式地完全沿徑向延伸,也可以設(shè)計為多體式。圖11顯示了另一種實施例,其中圓錐滾子用作滾動體14。由于不同的軸承幾何和不同的軸承類型,密封支架8的形式自然不同于前述的實施例。在此密封支架8仍然從第一軸承圈2沿徑向延伸至第二軸承圈4。在密封支架8和軸承外圈2之間為了密封設(shè)置另一密封裝置40。密封支架8借助在外圈2的槽44中嚙合的夾緊板42固定在外圈2上。借助相同的夾緊板42可以將密封型材10固定在密封支架8上,因此借助唯一的螺栓46既能夠在密封型材10和密封支架8之間構(gòu)成可拆卸的連接,也能夠在密封支架8和軸承外圈2之間構(gòu)成可拆卸的連接。作為其它可選的特征,圖11顯示了徑向環(huán)繞的加固元件46以及徑向環(huán)繞的鋼環(huán),用于提高密封型材10在對置工作面12上的壓力并因此提高密封效果。附圖標(biāo)記清單2第一軸承圈3徑向4第二軸承圈5軸向6密封元件7局部8密封支架9軸向端面10密封型材12對置工作面14滾動體16滾道17夾緊元件18槽20a,b,c部段24連接板25螺栓26弧形夾緊元件28凹口30槽32螺紋34卡口式連接件36密封結(jié)構(gòu)38結(jié)合處40另一密封裝置42夾緊板44槽46螺栓48徑向環(huán)繞的加固元件
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