具有密封單元的滾動軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]下述的發(fā)明位于滾動軸承的密封的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對于軸承來講已知的密封方案盡管在污物和臟污前給滾動軸承提供保護(hù),但是通過個別的、在每個軸承上量身定做的設(shè)計局限于僅僅較小的制造批量并且較困難地能夠轉(zhuǎn)用到其它的滾動軸承尺寸或者甚至滾動軸承類型。此外在已裝配狀態(tài)中的簡單的密封更換僅僅在困難的情況下是可能的,因為用于密封裝置嵌入的包圍零件通過繁瑣并且昂貴的拆除費用才得以拆除。對于具有從大約400毫米起的直徑或者半徑的大軸承來說尤其是這種情況。
[0003]圖14根據(jù)比較示例示出大軸承112的傳統(tǒng)密封。大軸承112在兩側(cè)通過由迷宮式密封環(huán)114構(gòu)成的所謂的迷宮式密封140密封。據(jù)此密封裝置由在設(shè)置兩側(cè)的、形成迷宮式構(gòu)成的密封空隙、所謂的迷宮式密封140的迷宮式密封環(huán)114組成。通過如此構(gòu)造的迷宮式密封140的回形的幾何形狀能夠使得異物很難進(jìn)入要被密封的區(qū)域-例如進(jìn)入滾動體130或者軸承環(huán)120的運行面中。迷宮式密封140以及滾動軸承112的所有間隙對于該密封品型來說能夠通常用脂或者潤滑劑填充。此外能夠在迷宮式密封140上或者里面使用支撐的、所謂的V型環(huán)116。通過周期性的再次潤滑能夠額外有助于密封效果。所有所謂的部件可以稱為成本因素。此外構(gòu)成迷宮式密封140的迷宮式密封環(huán)114在滾動軸承112的寬度-更確切地說在軸承環(huán)120的寬度上向外突出并且能夠由此占用機(jī)器內(nèi)的寶貴空間。迷宮式密封環(huán)114的大多堅實的設(shè)計-例如由如同灰鑄鐵的鑄鐵制成-在裝配和運行時能夠通過其自重導(dǎo)致其它的缺點。
[0004]此外大軸承也能夠通過滑動的密封環(huán)保護(hù)。其中基本上它能夠指的是可能具有被連接在前面的灰塵防護(hù)唇的徑向軸密封環(huán),該密封環(huán)借助于例如被鑄造的支撐零件被保持在位置中。該支撐零件能夠同樣產(chǎn)生較大的質(zhì)量并且由此產(chǎn)生較高的、在裝配時要移動的重量。密封環(huán)的可更換性要么是不可能的,要么然而與較大的拆卸費用和裝配費用相關(guān)聯(lián)。
[0005]對于兩個剛剛提到的密封方案來說滾動軸承的分離是常見的,從而在已裝配的狀態(tài)中才能夠?qū)崿F(xiàn)用潤滑劑填充。就這方面來說,能夠在裝配軸承之后才安裝規(guī)定的密封裝置,并且能夠在之后才再次實現(xiàn)潤滑劑填充。
[0006]此外已知的是集成的密封方案,其由純粹由彈性體構(gòu)成-例如設(shè)計為折棚狀(參照公開文件DE 10 2007 036 891 Al)。在這里能夠?qū)崿F(xiàn)在工廠方的預(yù)涂油脂。但是對于較大的軸承直徑來說不能或者只是不充分地實現(xiàn)密封系統(tǒng)的必要的剛度。此外由于密封環(huán)的封閉的幾何形狀在不拆除滾動軸承的情況下更換密封裝置-即便能夠-也是非常困難的。
[0007]前述的密封方案的普遍方面在于,它只是允許受限的最大的軸承傾斜位置。對于角度可動的軸承例如調(diào)心滾子軸承或緊湊型裝配軸承(Compact Aligning RollerBearing(CARB)圓環(huán)滾子軸承)來說能夠強(qiáng)烈地限制軸承內(nèi)環(huán)相對于軸承外環(huán)的最大可能的傾斜。這能夠在裝配軸承時也或者在自身運行時導(dǎo)致滾動軸承滾子組撞擊到密封元件上。結(jié)果能夠是在滾子組、密封元件或者甚至在每個軸承環(huán)上的固定機(jī)構(gòu)的傷損,從而能夠引起$父大的保養(yǎng)成本,并且能夠損害軸承的壽命。
[0008]此外滑動的密封環(huán)的支撐零件也能夠由焊接的板材結(jié)構(gòu)所制造并且被集成在滾動軸承中,從而沒有結(jié)構(gòu)零件在滾動軸承外尺寸上向外突起。在該情況下應(yīng)該通過在支承密封唇的構(gòu)件(例如外環(huán))上的確定的參考位置進(jìn)行密封唇相對所屬的密封對應(yīng)運行面的精確的定向/對中。在這種情況下參考位置通過環(huán)繞的參考槽、參考面、參考孔、參考邊或諸如此類的實現(xiàn)。這能夠基于被要求的精確性通過繁瑣和高精的加工-例如硬車制造。所述的方法是和較高的制造成本相聯(lián)系的。若結(jié)構(gòu)零件被設(shè)置在承接性的結(jié)構(gòu)零件上的參考位置和要被對齊中心的密封唇之間,則必須把這些同樣精準(zhǔn)地放置,以便在考慮公差鏈時實現(xiàn)必需的精準(zhǔn)度。同樣地結(jié)構(gòu)零件的這種定向要求是與費用和成本相聯(lián)系的。
[0009]對于所有的具有滑動的密封環(huán)的密封方案來說,能夠無關(guān)于配對的表面的品質(zhì)地(密封唇到對應(yīng)運行面)出現(xiàn)明顯的磨損。這種能量的損失能夠在其它方面超過滾動軸承本身的損失功率。此外磨損現(xiàn)象也是與所提到的摩擦損失相聯(lián)系的。在運行期間中不僅密封環(huán)/密封唇而且所屬的對應(yīng)運行面會磨損。應(yīng)該從確定的磨損生成起更換密封環(huán)。對于被磨損的對應(yīng)運行面來說進(jìn)行修復(fù)要困難的多。在所述區(qū)域中對于外部的密封方案來說任何刮痕能夠通過所謂的磨損套筒消除,但是其裝配是繁瑣的并且是與較高成本相關(guān)聯(lián)的。對于集成的密封方案來說已知沒有修復(fù)方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]因此存有的需求在于,提供一種用于密封滾動軸承的改良方案。
[0011]這種需求通過一種滾動軸承滿足,其具有第一軸承環(huán)、第二軸承環(huán)和多體式構(gòu)造的密封單元,其中密封單元包括相對于第一軸承環(huán)和第二軸承環(huán)能自由旋轉(zhuǎn)的、至少部分環(huán)狀的主元件和至少一個密封唇,其中主元件和密封唇能夠可更換地相互連接。
[0012]實施例提供具有第一軸承環(huán)、第二軸承環(huán)和密封單元的滾動軸承,其中密封單元包括相對于第一和第二軸承環(huán)可旋轉(zhuǎn)的、至少部分環(huán)狀的主元件。滾動軸承例如指的是球軸承、桶形滾子軸承、圓錐滾子軸承,或者說指的是具有單排或者多排的滾動體布置的軸承。第一軸承環(huán)例如能夠被緊固在定子上。第二軸承環(huán)例如能夠被緊固在轉(zhuǎn)子上。不僅第一軸承環(huán)而且第二軸承環(huán)能夠是內(nèi)部的軸承環(huán)或者外部的軸承環(huán)。
[0013]其中在一些實施例中密封單元至少部分地由柔性、彈性的材料所制造。對此能夠例如使用彈性體即塑料或者說橡膠狀的材料的確定種類。概念“密封單元”指的是,應(yīng)該阻礙確定的物質(zhì)從密封單元的一側(cè)進(jìn)入另一側(cè)。這種物質(zhì)能夠尤其指的是污物顆粒(例如煙灰、灰塵、沙子或泥)、氣體或蒸汽(例如氧氣、燃料或溶劑的蒸汽也或者毒或腐蝕性物質(zhì)的煙霧)或液體(例如水、酸、堿、油)、但也指的是物料例如潤滑劑。
[0014]一種至少部分環(huán)狀的元件能夠例如通過完整的環(huán)但也例如通過環(huán)的部分-例如通過片段所構(gòu)造。但是除了環(huán)片段也可能的設(shè)計是,環(huán)例如其中能夠由具有不規(guī)則形狀的部分組合而成。把環(huán)設(shè)計成多個部分能夠顯著簡化維護(hù),因為例如安裝和拆卸能夠如此進(jìn)行,從而全部滾動軸承的完全的拆卸不再是必要的。若例如元件是分段的,單個片段的連接例如通過連接板或者螺栓實現(xiàn),但是其也能夠被粘接或者焊接。
[0015]在一些實施例中密封單元能夠至少部分地由一種密封材料制造。密封材料能夠例如是塑料(例如聚氨醋,丁腈橡膠(Nitrile Butadiene Rubber (NBR)),氫化丁腈橡膠(Hydrated Nitrile Butadiene Rubber (HNBR))),分別根據(jù)的是,應(yīng)該阻止何種類型的材料的進(jìn)入或者排出。密封單元能夠至少部分地由金屬、金屬合金、尤其低摩擦塑料例如聚四氟乙烯(PTFE)或者具有較高剛度的塑料所制造。較高剛性的塑料能夠例如是所謂的熱固性塑料。
[0016]此外所使用的材料能夠通過方法例如注塑、硫化等實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。生產(chǎn)成本和材料成本以及重量能夠因此得以節(jié)約。所述固定能夠形狀配合、摩擦配合或者材料結(jié)合地實現(xiàn)??赡艿墓潭ㄆ骷軌虬菟?、粘接面、焊接面、釬焊點、鉚釘、孔、螺紋或者具有槽和鍵的系統(tǒng)。滾動軸承的軸承環(huán)能夠是軸承內(nèi)環(huán)或者軸承外環(huán)。元件能夠此外是板狀構(gòu)造的。板狀的元件也能夠被理解為薄的元件;換而言之三個空間尺寸之一(厚度)相對于其它兩個空間尺寸(長度、寬度)能是很小的。在實施例中厚度能夠記為是長度或者寬度的1%、2%、5%、10%等。通過元件的板狀的設(shè)計能夠節(jié)約體積(結(jié)構(gòu)空間)上的較大的尺寸,并因此也在重量上節(jié)約。
[0017]此外在幾個實施例中密封單元能夠被集成在既存的滾動軸承中。通過簡單的結(jié)構(gòu)能夠把方案獨立于設(shè)計、軸承序列或者直徑地應(yīng)用在每個滾動軸承上。密封單元能夠這樣靈活地得以應(yīng)用。相比于例如應(yīng)用在風(fēng)能設(shè)施中的傳統(tǒng)的迷宮式密封裝置,要由潤滑劑填充的空間能夠被顯著減少。由此能夠?qū)崿F(xiàn)對于潤滑劑的較少需求。此外密封單元在幾個實施例中能夠由輕質(zhì)材料設(shè)計。這能夠?qū)е虏牧铣杀緶p少、重量減少并因此導(dǎo)致被簡化的時間高效的裝配。工廠方面的預(yù)加油脂能夠使得在裝配一般不密封的、敞開的軸承的過程中很難被污染甚至阻止污染。
[0018]主元件相對于第一和第二軸承環(huán)的可旋轉(zhuǎn)性是指沿著第一或者說第二軸承環(huán)的切向的可旋轉(zhuǎn)性。換而言之由此能夠無關(guān)于軸承環(huán)地實現(xiàn)主元件的自由轉(zhuǎn)動。主元件的轉(zhuǎn)動速度能夠以此分別與第一軸承環(huán)或者第二軸承環(huán)的轉(zhuǎn)動速度相區(qū)分。從而另一方面在運行滾動軸承時能夠把主元件的轉(zhuǎn)動速度減少到第一軸承環(huán)的轉(zhuǎn)動速度和第二軸承環(huán)的轉(zhuǎn)動速度的差值的一半。從而能夠把摩擦力減少或者甚至最小化并且從而減小磨損。
[0019]此外可選地在實施例中密封單元包括至少一個對于主元件、第一軸承環(huán)或者第二軸承環(huán)的可旋轉(zhuǎn)的密封唇。主元件和至少一個密封唇能夠一體式地由同樣的材料也或者多體式地或者由不同的材料制造。一體式構(gòu)造的部件這樣理解,即精確地由相聯(lián)接的材料件制成組分。一體式地制造、提供或者制備的部件或者結(jié)構(gòu)或者與至少另一個部件或者結(jié)構(gòu)集成地制造、提供或者制備的部件或者結(jié)構(gòu)這樣理解,即在不破壞或者損傷至少兩個參與的部件之一的情況下,部件不能與至少另一個部件分離。一體式的結(jié)構(gòu)零件也因此表示至少一個與涉及的結(jié)構(gòu)零件的其它機(jī)構(gòu)集成制造的構(gòu)件或者單構(gòu)件式的構(gòu)件。
[0020]此外在一些實施例中密封唇或者密封單元能夠至少部分地由橡膠狀的材料或者說由較小剛性的塑料所制造;這能夠例如是彈性體或者一些熱塑性塑料。在制造時使用密封材料能夠在滑動面上引起較小的磨損以及較好的密封。與滾動軸承的可能的碰撞能夠通過該材料顯著地減弱。同樣在這里所使用的材料能夠通過方法例如注塑、硫化等實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。生產(chǎn)成本和材料成本以及重量能夠因此得以節(jié)約。
[0021]作為補(bǔ)充或者可選地在實施例中,密封唇的密封面觸及主元件、第一軸承環(huán)或者第二軸承環(huán)的徑向延展的端面或者第一軸承環(huán)或者第二軸承環(huán)的槽。因此提供的幾個可能性是,在所述位置上能夠借助于密封唇實現(xiàn)密