具有密封單元的滾動軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及滾動軸承的密封領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]為人所知的用于軸承的密封方案雖然可以對軸承提供保護免受污物和雜質(zhì)的侵入，但是由于其針對每個軸承進(jìn)行的單獨設(shè)計而僅僅局限于少量的制造數(shù)量，并且很難適用于其它的滾動軸承尺寸或者甚至其它的滾動軸承類型。此外很難在已安裝狀態(tài)下簡易地更換密封件，因為需要復(fù)雜且昂貴的拆卸費用來拆除更換密封件所需的改裝件。特別是對于直徑或者半徑大于大約400毫米的大尺寸軸承情況更是如此。
[0003]圖36借助比較示例展示軸承112的一種傳統(tǒng)的密封件。大尺寸軸承112在兩側(cè)通過所謂的迷宮式密封件140進(jìn)行密封，所述密封件由迷宮軸環(huán)114形成。密封件由此由設(shè)計在兩側(cè)的迷宮軸環(huán)114組成，所述迷宮軸環(huán)形成迷宮式的密封間隙、即所謂的迷宮式密封件140。通過由此形成的迷宮式密封件140的回形結(jié)構(gòu)可以阻止異物侵入需密封的區(qū)域、例如滾動體130或者軸承環(huán)120的滾動面。在這種密封方案中，迷宮式密封件140以及滾動軸承112的所有間隙可以被普通的潤滑油或者潤滑劑填充。此外可以將進(jìn)行支承的所謂的V形環(huán)116設(shè)置在迷宮式密封件140上或者中。通過周期性的補充潤滑油可以額外的促進(jìn)密封效果。所有提及的元件都可能影響成本。此外形成迷宮式密封件140的迷宮軸環(huán)114超出滾動軸承112本身的寬度、更確切地說超出軸承環(huán)120的寬度，因此在機械的內(nèi)部要求較大空間。迷宮軸環(huán)114的通常為實心、例如由鑄鐵(例如灰鑄鐵)制成的設(shè)計可能由于其自重導(dǎo)致在裝配和運轉(zhuǎn)方面的其它缺陷。
[0004]此外也可以通過滑動的密封環(huán)對大尺寸軸承進(jìn)行保護。這里通?？梢允菑较蜉S密封環(huán)，必要時具有布置在前面的防塵唇，所述防塵唇借助例如澆鑄的支承件保持定位。該支承件同樣可能帶來很大的質(zhì)量以及由此在裝配時很大的待移動質(zhì)量。要么不能更換密封環(huán)，要么就需要極其昂貴的拆卸和安裝費用。
[0005]根據(jù)最后提及的兩種密封方案的滾動軸承的隔離，由此只有在已安裝狀態(tài)下才能實現(xiàn)潤滑劑的填充。就這方面而言，只有在裝配軸承之后才可以安裝所設(shè)計的密封件，從而再之后才可以進(jìn)行潤滑劑填充。
[0006]此外還已知集成式的密封方案，該方案純粹由例如波紋管形的彈性體實現(xiàn)(見公開文獻(xiàn)DE 10 2007 036 891 Al)。這里可以由生產(chǎn)方進(jìn)行預(yù)先潤滑。然而密封系統(tǒng)所需的剛性對于很大的軸承直徑來說不可能或者僅僅可以部分實現(xiàn)。此外由于密封環(huán)的封閉結(jié)構(gòu)，在不拆卸滾動軸承的情況下更換密封件是完全不可能或者很難實現(xiàn)的。
[0007]根據(jù)在所提及的密封形式，僅僅允許有限的最大軸承傾斜。正是在角活動的軸承中、例如自動調(diào)心滾子軸承或者緊湊型滾動軸承(Compact Aligning Roll Bearing(CARB)圓環(huán)滾子軸承)中，內(nèi)軸承環(huán)相對外軸承環(huán)的最大可能傾斜受到極大的限制。在安裝軸承或者在正常工作時，這可能導(dǎo)致滾動軸承組與密封件的碰撞。滾動軸承組、密封件或者甚至每個軸承環(huán)的固定機構(gòu)上的損傷都可能導(dǎo)致這樣的后果，即由此可能造成極大的維修費用，或者可能減小軸承的壽命。
[0008]此外滑動密封環(huán)的支承件也可以由焊接的板結(jié)構(gòu)制成并集成進(jìn)滾動軸承中，從而沒有部件超出滾動軸承的外尺寸。在這種情況下，應(yīng)該通過設(shè)定在支承密封唇的部件(例如外環(huán))上的參比位置使密封唇精確地與所屬的密封對應(yīng)滾動面對準(zhǔn)/定心。這種情況下，參比位置通過環(huán)形的參比槽、參比面、參比孔、參比邊或類似結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。鑒于所需的精度，上述結(jié)構(gòu)可以通過復(fù)雜且高精度的加工、例如硬車削實現(xiàn)。所提及的方法需要很大的制造成本。當(dāng)需要將部件布置在支承部件的參考點和待定心的密封唇之間時，同樣需要對部件進(jìn)行精確的定位，從而出于對公差鏈的考慮來保障必需的精度。部件的這種對準(zhǔn)要求也需要很大費用和成本。
[0009]在所有具有滑動密封環(huán)的密封方案中，可能由于成對的配合面(密封唇與對應(yīng)滾動面)的質(zhì)量而產(chǎn)生明顯的摩擦損失。該能量損失可能進(jìn)一步增大滾動軸承的自身功率損失。此外所提及的摩擦損失也可能造成磨損現(xiàn)象。不管是密封環(huán)/密封唇還是所屬的對應(yīng)滾動面在工作時都存在磨損。當(dāng)達(dá)到一定的磨損程度時就需要更換密封環(huán)。當(dāng)對應(yīng)滾動面磨損時更難進(jìn)行維修。在外部密封方案中，可能存在的條紋在由所謂的磨損套形成的部位中可能消失，但是其裝配非常困難并且需要很大的成本。在集成的密封形式上很難或者甚至不可能進(jìn)行維修過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種改進(jìn)的用于對滾動軸承進(jìn)行密封的方案。
[0011]所述技術(shù)問題由具有根據(jù)權(quán)利要求1的密封單元的滾動軸承滿足。
[0012]實施例提供了一種具有密封單元的滾動軸承，其中，滾動軸承具有至少一個軸承環(huán)，并且其中，密封單元包括固定在軸承環(huán)上的至少部分環(huán)形的元件。至少部分環(huán)形的元件在這里限定出迷宮式的密封間隙。
[0013]這種滾動軸承可以例如是球軸承、球面軸承、圓錐滾子軸承，或者說是具有單排或者多排滾動體裝置的軸承。第一軸承環(huán)可以例如被固定在定子上。第二軸承環(huán)可以例如被固定在轉(zhuǎn)子上。不管是第一軸承環(huán)還是第二軸承環(huán)都分別可以是內(nèi)軸承環(huán)或者外軸承環(huán)。
[0014]在某些實施例中，密封單元至少部分由柔韌的彈性材料制成。為此可以例如使用彈性體、即特定類型的塑料或者橡膠狀材料。“密封單元”的概念所指的是，可以防止特定物質(zhì)從密封單元的一側(cè)穿透至另一側(cè)。所述物質(zhì)尤其可以是污物顆粒(例如炭灰、細(xì)小塵埃、沙子或泥垢)氣體或蒸汽(例如氧氣、燃料或者溶劑的蒸汽，或者有毒或腐蝕性物質(zhì)的蒸汽)或者液體(例如水、酸、堿、油)，但是也可以是例如潤滑油類的物質(zhì)。此外，密封單元也可以至少部分由金屬、合金、特別是防摩擦的塑料例如聚四氟乙烯(PTFE)或者高強度塑料制成。高強度塑料可以是所謂的熱固性塑料。此外所使用的材料可以通過注塑、硫化等方法實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。由此可以節(jié)省制造和材料成本以及重量。
[0015]至少為部分環(huán)形的元件可以例如通過一個完整的環(huán)形成，但是也可以通過一部分環(huán)、例如通過弓形環(huán)構(gòu)成。但是除了弓形環(huán)外也可以考慮例如由具有不規(guī)則形狀的部件組成的環(huán)。將環(huán)分成多個部分的設(shè)計可以顯著簡化維護，因為可以如下實現(xiàn)安裝和拆解，即不需要對整個滾動軸承進(jìn)行全部拆解。當(dāng)該元件例如被劃分區(qū)段時，可以通過連接板或者螺紋連接實現(xiàn)各個區(qū)段的連接，但是所述區(qū)段也可以被粘接或者焊接。
[0016]在實施例中可以進(jìn)行形狀配合、摩擦接合或者材料接合的固定。可能的固定件例如可以包括螺栓、粘接面、焊接面、焊點、鉚釘、孔、螺紋或者具有鍵槽和彈簧的系統(tǒng)。
[0017]此外在一些實施例中，密封單元可以集成進(jìn)已存在的滾動軸承中。該方案可以通過簡單的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于每一種滾動軸承上，而不受外形、軸承系列或者直徑的影響。密封單元由此可以靈活地用。與傳統(tǒng)的迷宮式密封件的解決方案相比(例如使用在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中的情況)，可以顯著減小需由潤滑劑填充的空間。由此可以減小對潤滑劑的需求。此外一些實施例中，密封單元在可以由輕質(zhì)材料制成。這可以使得材料成本降低、重量減小，并因此實現(xiàn)更簡單、更節(jié)省時間的裝配。由生產(chǎn)方所進(jìn)行的預(yù)先潤滑可以阻止或者甚至避免在裝配其它未密封的、開放的軸承過程中的污染。
[0018]迷宮式密封件或者迷宮式的密封間隙表征了這樣的結(jié)構(gòu)，借助所述結(jié)構(gòu)例如可以阻止或者甚至避免污物的侵入。其方法是，污物可能侵入的每一條路徑都具有方向變化。這種路徑的方向變化可以例如沿軸向的路線變?yōu)檠貜较虻穆肪€。通常該方向變化被表示為一條路徑的兩個部分區(qū)段的相交點，也即這兩個部分區(qū)段必須構(gòu)成不為180°的角度。換句話說，當(dāng)借助迷宮式的密封間隙對結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封時，不存在從結(jié)構(gòu)的外側(cè)至結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)的呈直線的路徑。兩點A和B之間的直線路徑可以例如被表示為A至B的直線視線。此外在一些實施例中，迷宮式的密封間隙還可以被潤滑劑填充，從而提高密封效果。迷宮式的縫隙可以是無接觸的，即限定出迷宮式間隙的部件可能相互不會接觸。由此可以使在滾動軸承或者說在密封單元上出現(xiàn)的磨損減小或者甚至被最小化。
[0019]在一些實施例中，密封單元可以在滾動軸承還未被用于其原本的使用目的之前就被安裝在滾動軸承上、也即例如安裝在轉(zhuǎn)子或者定子上。填充潤滑劑因此在裝配滾動軸承之前就已經(jīng)完成。
[0020]可選地，密封間隙至少部分這樣延伸，從而使密封間隙在軸向方向上不超出軸承環(huán)。換句話說，迷宮式的密封間隙的設(shè)置不改變對于裝配來說關(guān)鍵的尺寸(寬度、內(nèi)徑、夕卜徑)?；蛘哒f，密封間隙可以完全位于兩個軸承環(huán)之間。軸承環(huán)可以是內(nèi)環(huán)和外環(huán)，并且在這里至少部分限定出密封間隙。
[0021]可選地，元件在實施例中被設(shè)計成板狀。板狀元件也可以被理解為薄件；換句話說，三個空間尺寸的其中一個(厚度)比其它兩個空間尺寸(長度、寬度)小很多。在實施例中，厚度可以分別是長度或者寬度的1%，2%，5%，10%等。通過元件的板狀設(shè)計可以節(jié)省重量和材料，以及由此與之相關(guān)的制造或者維護成本和費用。此外可以減小密封單元的體積，從而極大的節(jié)省安裝空間。在一些實施例中，該元件甚至可以與軸承環(huán)齊平，即軸承環(huán)在軸向方向上不伸出。由此例如可能的是，保證由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(Internat1nalOrganisat1n for Standardisat1n，IS0(希臘語:isos =相同的))所規(guī)定的結(jié)構(gòu)空間。
[0022]此外補充地或者可選地，通過軸承環(huán)中的凹陷限定出密封間隙。這種凹陷可以例如是槽。槽或者凹陷可以在軸向上的也具有比板狀元件的厚度(軸向尺寸)更大的尺寸。在自動調(diào)心滾子軸承的情況下，兩個軸承環(huán)可以相互傾斜，因此元件可以在傾斜時產(chǎn)生一定的間隙。通過該間隙發(fā)揮的作用，可以即使在自動調(diào)心滾子軸承傾斜的時候也能保留有密封間隙，因此不喪失密封間隙的密封作用。
[0023]補充地或者可選地在實施例中，軸承環(huán)具有緊貼元件的密封唇。密封唇可以在某些實施例中至少部分由密封材料制成。密封材料例如可以是塑料，例如聚氨酯、丁腈橡膠(Nitrile Butadiene Rubber，(NBR))，氫化丁腈橡膠(Hydrated Nitrile ButadieneRubber, (HNBR));視需要防止何種物質(zhì)的滲入和滲出而定。
[0024]密封唇在某些實施例中可以完全封閉密封間隙。由此額外地提高密封作用。密封唇也可以以一個銳角(小于90° )緊貼在元件或者軸承環(huán)上，使銳角在這里向密封唇的方向打開，該方向指向滾動軸承的滾動體。由此可以進(jìn)一步阻止物質(zhì)(即例如污物或液體)的侵入，并且例如簡化多余的潤滑劑的溢出。當(dāng)滾動軸承運轉(zhuǎn)過程中要繼續(xù)出現(xiàn)的摩擦和由此產(chǎn)生的磨