DE102016118052B4 - Rolling bearing, sealing element and wind turbine - Google Patents
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Abstract
Wälzlager mit einem ersten Lagerring (4), einem zweiten Lagerring (5), mehreren zwischen dem ersten Lagerring (4) und dem zweiten Lagerring (5) angeordneten Wälzkörpern (3) und einem zwischen dem ersten Lagerring (4) und dem zweiten Lagerring (5) angeordneten Dichtelement (6) zum Abdichten eines mit einem Schmierstoff füllbaren Innenraums (7) des Wälzlagers (1), wobei das Wälzlager (1) ein Förderelement (8) zur Förderung des Schmierstoffs aufweist, welches an dem Dichtelement (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (8) einstückig mit einem Federelement (11) ausgebildet ist, welches an dem Dichtelement (6) angeordnet ist, wobei das Förderelement (8) und das Federelement (11) aus einem Metall ausgebildet sind und das Förderelement (8) lamellenförmig ausgebildet ist.Rolling bearing with a first bearing ring (4), a second bearing ring (5), a plurality of rolling elements (3) arranged between the first bearing ring (4) and the second bearing ring (5) and one between the first bearing ring (4) and the second bearing ring ( 5) arranged sealing element (6) for sealing an interior (7) of the rolling bearing (1) that can be filled with a lubricant, the rolling bearing (1) having a conveying element (8) for conveying the lubricant, which is arranged on the sealing element (6) , characterized in that the conveying element (8) is formed in one piece with a spring element (11) which is arranged on the sealing element (6), the conveying element (8) and the spring element (11) being made of a metal and the conveying element (8) is lamellar.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Windkraftanlage mit einer Gondel, einem Rotor und einem Wälzlager, über welches der Rotor drehbar mit der Gondel verbunden ist.The present invention relates to a roller bearing according to the preamble of
Wälzlager weisen in der Regel einen ersten Lagerring und einen zweiten Lagerring auf, zwischen denen mehrere Wälzkörper angeordnet sind, so dass sich der erste und zweite Lagerring relativ zueinander bewegen können. Derartige Wälzlager sind typischerweise mit einem Schmierstoff, wie z. B. einem Fett oder einem Öl, gefüllt, durch welchen einer übermäßigen Abnutzung von Kontaktstellen innerhalb des Wälzlagers entgegengewirkt werden kann. Um den mit Schierstoff gefüllten Innenraum des Wälzlagers abzudichten und somit ein unerwünschtes Entweichen von Schmierstoff möglichst zu verhindern, ist zwischen den Lagerringen üblicherweise ein Dichtelement vorgesehen.Rolling bearings generally have a first bearing ring and a second bearing ring, between which several rolling bodies are arranged, so that the first and second bearing rings can move relative to one another. Such rolling bearings are typically coated with a lubricant, such as. B. a fat or an oil filled, through which excessive wear of contact points within the rolling bearing can be counteracted. A sealing element is usually provided between the bearing rings in order to seal the interior of the rolling bearing filled with lubricant and thus to prevent undesired escape of lubricant as much as possible.
Derartige Dichtelemente haben sich in der Praxis durchaus bewährt. Allerdings kommt es insbesondere in solchen Fällen, in denen ein lokaler Überschuss an Schmierstoff oder ein lokal erhöhter Druck in dem Wälzlager vorliegt, oftmals zu Leckagen von Schmierstoff durch die vorhandenen Dichtelemente. Solche Schmierstoffleckagen reduzieren den Schmierstoffvorrat in dem Wälzlager, so dass es erforderlich ist, das Wälzlager in regelmäßigen Abständen zu warten, um die vorhandene Schmierstoffmenge in dem Wälzlager zu prüfen und ggf. Schmierstoff zu ersetzen.Such sealing elements have proven themselves in practice. However, especially in those cases in which there is a local excess of lubricant or a locally increased pressure in the rolling bearing, there is often leakage of lubricant through the sealing elements present. Such lubricant leaks reduce the lubricant supply in the roller bearing, so that it is necessary to maintain the roller bearing at regular intervals in order to check the amount of lubricant present in the roller bearing and, if necessary, to replace lubricant.
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative anzugeben um, die Wartungsintervalle von Wälzlagern zu verlängern.Against this background, the object of the present invention is to provide an alternative in order to extend the maintenance intervals of rolling bearings.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The object is achieved by a roller bearing with the features of
Durch das Förderelement kann der in dem Wälzlager vorhandene Schmierstoff, insbesondere Fett oder Öl, umgewälzt werden, so dass es möglich, wird, lokale Schmiermittelüberschüsse und/oder lokale Druckerhöhungen im Innenraum abzubauen. Das Förderelement ist an dem Dichtelement angeordnet, so dass die Umwälzung des Schmiermittels im Bereich der Innenseite des Dichtelements erfolgen kann. Hierdurch werden lokale Schwankungen der Schmiermittelmenge und/oder des Drucks nahe des Dichtelements ausgeglichen. Die Gefahr von Schmierstoffleckagen durch das Dichtelement wird verringert, so dass die Wartungsintervalle des Wälzlagers verlängert werden können.The lubricant present in the roller bearing, in particular grease or oil, can be circulated by the conveying element, so that it is possible to reduce local excess lubricant and / or local pressure increases in the interior. The conveying element is arranged on the sealing element so that the circulation of the lubricant can take place in the area of the inside of the sealing element. This compensates for local fluctuations in the amount of lubricant and / or in the pressure near the sealing element. The risk of lubricant leakage through the sealing element is reduced so that the maintenance intervals of the rolling bearing can be extended.
Bevorzugt ist das Förderelement derart ausgebildet, dass das Förderelement bei einer Relativbewegung des ersten Lagerrings und des zweiten Lagerrings kinetische Energie auf das Schiermittel übertragen kann. Besonders bevorzugt ist das Förderelement derart ausgebildet, dass das Schmiermittel bei einer Relativbewegung des ersten Lagerrings und des zweiten Lagerrings in einer Umfangsrichtung des Wälzlagers gefördert wird. Bei dem Dichtelement handelt es sich vorteilhafterweise um einen Dichtring.The conveying element is preferably designed in such a way that the conveying element can transfer kinetic energy to the lubricating means when the first bearing ring and the second bearing ring move relative to each other. The conveying element is particularly preferably designed in such a way that the lubricant is conveyed in a circumferential direction of the roller bearing when the first bearing ring and the second bearing ring move relative to each other. The sealing element is advantageously a sealing ring.
Gemäß der Erfindung ist das Förderelement einstückig mit einem Federelement ausgebildet, welches an dem Dichtelement angeordnet ist. Das Federelement kann sich in Umfangsrichtung des Wälzlagers, insbesondere in Umfangsrichtung des Dichtelements des Wälzlagers, erstrecken. Bevorzugt ist das Federelement derart vorgespannt, dass es einen Bereich des Dichtelements, insbesondere eine Dichtlippe, in einer radialen Richtung des Wälzlagers auf eine Drehachse des Wälzlagers zu drückt. Das Förderelement und das Federelement sind erfindungsgemäß aus einem Metall, beispielsweise einem Stahl, ausgebildet.According to the invention, the conveying element is designed in one piece with a spring element which is arranged on the sealing element. The spring element can extend in the circumferential direction of the roller bearing, in particular in the circumferential direction of the sealing element of the roller bearing. The spring element is preferably preloaded in such a way that it presses a region of the sealing element, in particular a sealing lip, in a radial direction of the roller bearing onto an axis of rotation of the roller bearing. According to the invention, the conveying element and the spring element are formed from a metal, for example a steel.
Bevorzugt ist das Förderelement in einer Ausnehmung in dem Dichtelement angeordnet, so dass das Förderelement zur Anordnung an dem Dichtelement durch das Dichtelement hindurch gesteckt werden kann. Hierdurch kann ein separat von dem Dichtelement ausgebildetes Förderelement an dem Dichtelement festgelegt werden. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Wälzlager ein Federelement aufweist und das Förderelement einstückig mit dem Federelement ausgebildet ist. Das von dem Federelement abstehende Förderelement kann dann durch die Ausnehmung in dem Dichtelement hindurch gesteckt werden, so dass sowohl das Federelement als auch das Förderelement formschlüssig mit dem Dichtelement verbunden sind.The conveying element is preferably arranged in a recess in the sealing element, so that the conveying element can be pushed through the sealing element for arrangement on the sealing element. In this way, a conveying element formed separately from the sealing element can be fixed on the sealing element. Such a configuration is particularly advantageous when the roller bearing has a spring element and the conveying element is formed in one piece with the spring element. The conveying element protruding from the spring element can then be inserted through the recess in the sealing element, so that both the spring element and the conveying element are positively connected to the sealing element.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dichtelement drehfest an dem ersten Lagerring angeordnet, wobei der erste Lagerring ein Innenring des Wälzlagers oder ein Außenring des Wälzlagers ist. Der erste Lagerring und der zweite Lagererring sind relativ zueinander um eine Drehachse des Wälzlagers drehbar. Bevorzugt ist der erste Lagerring feststehend angeordnet. Alternativ kann der zweite Lagerring feststehend angeordnet sein.According to an advantageous embodiment, the sealing element is arranged non-rotatably on the first bearing ring, the first bearing ring being an inner ring of the roller bearing or an outer ring of the roller bearing. The first bearing ring and the second bearing ring are rotatable relative to one another about an axis of rotation of the roller bearing. The first bearing ring is preferably arranged in a stationary manner. Alternatively, the second bearing ring can be arranged in a stationary manner.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn das Förderelement von dem zweiten Lagerring beabstandet ist. Das Förderelement, welches über das Dichtelement drehfest an dem ersten Lagerring angeordnet ist, steht bevorzugt nicht in Kontakt mit dem zweiten Lagerring, so dass ein Verschleiß des Förderelements durch Reibung an dem zweiten Lagerring nicht befürchtet werden muss.In this context it is advantageous if the conveying element is spaced apart from the second bearing ring. The conveying element, which is arranged non-rotatably on the first bearing ring via the sealing element, is preferably not in contact with the second bearing ring, so that wear of the conveying element due to friction on the second bearing ring need not be feared.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Förderelement lamellenförmig ausgebildet ist, wodurch eine gute Förderwirkung erreicht werden kann. Gemäß einer abweichenden Ausgestaltung ist das Förderelement schaufelförmig oder dreieckig ausgestaltet.According to the invention it is provided that the conveying element is lamellar, whereby a good conveying effect can be achieved. According to a different embodiment, the conveying element is designed in the shape of a scoop or triangle.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt eine Haupterstreckungsebene des Förderelements in einer Axialebene, die eine Drehachse des Wälzlagers einschließt, so dass der Schmierstoff in Umfangsrichtung des Wälzlagers gefördert werden kann. Alternativ kann die Haupterstreckungsebene des Förderelements einen spitzen Winkel mit der Axialebene einschließen, wodurch dem durch das Förderelement geförderten Schmierstoff eine Kraftkomponente in axialer Richtung aufgegeben werden kann. Bevorzugt ist der spitze Winkel zwischen dem Förderelement und der Axialebene derart angeordnet, dass Schmierstoff bei Bewegung des Förderelements in Richtung auf die Wälzkörper des Wälzlagers zu gefördert wird. Hierdurch wird es möglich, Schmierstoff von dem Dichtelement weg zu fördern, so dass die Verteilung des Schmierstoffs auch in axialer Richtung ausgeglichen werden kann.According to an advantageous embodiment, a main plane of extent of the conveying element lies in an axial plane which includes an axis of rotation of the roller bearing, so that the lubricant can be conveyed in the circumferential direction of the roller bearing. Alternatively, the main plane of extent of the conveying element can enclose an acute angle with the axial plane, as a result of which a force component can be applied in the axial direction to the lubricant conveyed by the conveying element. The acute angle between the conveying element and the axial plane is preferably arranged in such a way that lubricant is conveyed towards the rolling elements of the rolling bearing when the conveying element moves. This makes it possible to convey lubricant away from the sealing element so that the distribution of the lubricant can also be compensated in the axial direction.
Vorteilhaft ist es, wenn das Wälzlager mehrere Förderelemente zur Förderung des Schmierstoffs aufweist, welche an dem Dichtelement angeordnet sind, wodurch die Förderwirkung verstärkt werden kann.It is advantageous if the roller bearing has several conveying elements for conveying the lubricant which are arranged on the sealing element, whereby the conveying effect can be increased.
Bevorzugt weist das Wälzlager mehrere, insbesondere zwei, Dichtelemente auf, an denen jeweils ein Förderelement oder mehrere Förderelemente zur Förderung des Schmierstoffs angeordnet sind. Durch die Dichtelemente kann der Innenraum des Wälzlagers auf mehreren, insbesondere auf zwei, Seiten abgedichtet werden.The roller bearing preferably has several, in particular two, sealing elements, on each of which a conveying element or several conveying elements for conveying the lubricant are arranged. The interior of the rolling bearing can be sealed on several, in particular on two, sides by the sealing elements.
Das Wälzlager kann als Großwälzlager ausgestaltet sein, wobei der erste Lagerring und/oder der zweite Lagerring einen Durchmesser im Bereich von 0,5 m bis 8 m aufweisen, bevorzugt im Bereich von 1 m bis 6 m, besonders bevorzugt im Bereich von 1,5 m bis 4 m.The roller bearing can be designed as a large roller bearing, the first bearing ring and / or the second bearing ring having a diameter in the range from 0.5 m to 8 m, preferably in the range from 1 m to 6 m, particularly preferably in the range from 1.5 m to 4 m.
An dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring sind bevorzugt Laufflächen angeordnet, an denen die Wälzkörper des Wälzlagers abwälzen können. Bevorzugt sind der erste Lagerring und/oder der zweite Lagerring induktiv randschichtgehärtet, insbesondere im Bereich ihrer Laufflächen. Hierdurch ist es möglich, die in Kontakt mit den Wälzkörpern stehenden Laufflächen zu härten und gleichzeitig die weitere Bearbeitung des ersten Lagerrings und/oder zweiten Lagerrings außerhalb der Laufflächen zu ermöglichen.Running surfaces on which the rolling elements of the rolling bearing can roll are preferably arranged on the first bearing ring and the second bearing ring. The first bearing ring and / or the second bearing ring are preferably inductively surface hardened, in particular in the area of their running surfaces. This makes it possible to harden the running surfaces in contact with the rolling bodies and at the same time to enable further machining of the first bearing ring and / or second bearing ring outside the running surfaces.
Der Schmierstoff, insbesondere das Fett oder das Öl, weist bevorzugt eine NGLI-Klasse nach
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe trägt ferner ein Dichtelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 bei.A sealing element with the features of
Die Aufgabe wird zudem gelöst durch eine Windkraftanlage mit einer Gondel, einem Rotor und einem Wälzlager, über welches der Rotor drehbar mit der Gondel verbunden ist, wobei das Wälzlager wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist.The object is also achieved by a wind power plant with a nacelle, a rotor and a roller bearing, via which the rotor is rotatably connected to the nacelle, the roller bearing being designed as described above.
Der Betrieb des erfindungsgemäßen Wälzlagers erfolgt mit einem Verfahren zum Betrieb eines Wälzlagers mit einem ersten Lagerring, einem zweiten Lagerring, mehreren zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring angeordneten Wälzkörpern und einem zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring angeordneten Dichtelement zum Abdichten eines mit einem Schmierstoff füllbaren Innenraums des Wälzlagers, wobei der Schmierstoff durch ein Förderelement gefördert wird, welches an dem Dichtelement angeordnet ist.
Bei dem Dichtelement, der Windkraftanlage und dem Verfahren zum Betrieb des Wälzlagers können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Wälzlager beschrieben wurden.The operation of the rolling bearing according to the invention takes place with a method for operating a rolling bearing with a first bearing ring, a second bearing ring, several rolling elements arranged between the first bearing ring and the second bearing ring and a sealing element arranged between the first bearing ring and the second bearing ring for sealing one with a Lubricant-fillable interior of the roller bearing, the lubricant being conveyed by a conveying element which is arranged on the sealing element.
In the case of the sealing element, the wind turbine and the method for operating the rolling bearing, the same advantages can be achieved as have already been described in connection with the rolling bearing.
Alternativ oder zusätzlich können auch die im Zusammenhang mit dem Wälzlager beschriebenen vorteilhaften Merkmale bei dem Dichtelement, der Windkraftanlage und dem Verfahren Anwendung finden.As an alternative or in addition, the advantageous features described in connection with the roller bearing can also be used in the sealing element, the wind turbine and the method.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.Further details, features and advantages of the invention emerge from the drawings and from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings merely illustrate exemplary embodiments of the invention, which do not restrict the concept of the invention.
FigurenlisteFigure list
-
Die
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines nicht-erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer Schnittdarstellung.The1 shows a first embodiment of a roller bearing not according to the invention in a sectional view. -
Die
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines nicht-erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer Schnittdarstellung.The2 shows a second embodiment of a rolling bearing not according to the invention in a sectional view. -
Die
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer Schnittdarstellung.The3 shows an embodiment of a roller bearing according to the invention in a sectional view. -
Die
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines nicht-erfindungsgemäßen Dichtelements.The4th shows an embodiment of a sealing element not according to the invention. -
Die
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage.The5 shows an embodiment of a wind turbine according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually only named or mentioned once.
Die Abbildung in
Derartige Wälzlager
Die Dichtelemente
Bei dem Wälzlager
In der
Das Wälzlager
Bei dem Wälzlager des zweiten Ausführungsbeispiels sind die Förderelemente
Das Wälzlager
In der
Die
Die
Das Rotorlager dieser Windkraftanlage
Das Rotorlager der Windkraftanlage
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Wälzlagerroller bearing
- 22
- Laufbahncareer
- 33
- WälzkörperRolling elements
- 44th
- LagerringBearing ring
- 55
- LagerringBearing ring
- 66th
- DichtelementSealing element
- 77th
- Innenrauminner space
- 88th
- FörderelementConveyor element
- 99
- DichtlippeSealing lip
- 1010
- AnbindungsbereichConnection area
- 1111
- Federelement Spring element
- 3030th
- WindkraftanlageWind turbine
- 3131
- Turmtower
- 3232
- Gondelgondola
- 3333
- Rotorrotor
- 3434
- Rotorblatt Rotor blade
- 100100
- axialer Richtungaxial direction
- 101101
- UmfangsrichtungCircumferential direction
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