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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Wälzlager, insbesondere auf Wälzlager mit großem Durchmesser zur Verwendung in Bergbauförderungsmaschinen, Tunnelbohrmaschinen, wie beispielsweise einem Tunnelbohrer, einer Windturbine, oder anderen rotierenden Anwendungen mit großen Abmessungen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Wälzlager weisen üblicherweise einen Innenring, einen Außenring und zumindest zwei Reihen von Wälzelementen auf, die zwischen den Ringen angeordnet sind. Wälzlager mit großem Durchmesser sind üblicherweise sowohl radial als auch axial mit relativ großen Lasten belastet. In diesem Fall wird Bezug auf ein Orientierungswälzlager oder -großwälzlager genommen.
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Patentanmeldung
FR-A1-2 694 610 beschreibt ein Großwälzlager, das drei Reihen von Rollen aufweist, die zwischen dem Innenring und Außenring angeordnet sind, und wobei es zwei Reihen möglich machen, axialen Kräften zu widerstehen. Die dritte Reihe von Rollen macht es möglich, radialen Kräften zu widerstehen und ist zwischen der zylindrischen äußeren Fläche des Innenrings und einer Nut, die in der Bohrung in dem Außenring gebildet ist, angeordnet.
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Der Innenring ist integral und der Außenring ist mit zwei Außenringteilen versehen, die axial aneinander montiert sind. Ein erstes Außenringteil ist mit einer ringförmigen radialen Laufbahn für Rollen versehen, die einen ersten Axiallageranteil bilden. Ein zweites Außenringteil ist mit einer ringförmigen radialen Laufbahn für Rollen, die einen zweiten Axiallageranteil bilden, und einer zylindrischen Laufbahn für Rollen, die einen Radiallageranteil bilden, versehen. Die zylindrische Laufbahn besteht aus einer axialen Grundwand einer Nut. Die Nut ist axial durch eine radiale seitliche Wand begrenzt und ist axial hin zu dem ersten Außenringteil offen, um die Einführung von Rollen in die Nut zu vereinfachen. Eine radiale Fläche des ersten Außenringteils schließt diese offene radiale Seite der Nut und bildet eine radiale seitliche Wand, um die Nut zu begrenzen. Eine ähnliche Anordnung ist beispielsweise in
EP-B1-2 097 651 beschrieben.
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Jedoch ist das erste Außenringteil L-förmig, da eine Vertiefung ausgebildet ist, um die gesamte axiale Länge der Rollen, die den ersten Axiallageranteil bilden, axial aufzunehmen. Ein ringförmiger Ring einer im Wesentlichen rechteckigen Form im axialen Querschnitt wird maschinell bearbeitet, um Material zu entfernen, um die Vertiefung zu bilden, die dazu gedacht ist, die Rollen aufzunehmen. Dieser Prozess verursacht Materialabfall und dann finanzielle Verluste für den Hersteller.
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Es ist daher wünschenswert, dass ein Großwälzlager eine Außenringanordnung mit reduzierten Herstellungskosten und leicht montierbar aufweist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das Ziel der Erfindung ist es, die obigen Schwierigkeiten zu lösen.
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Zu diesem Zweck bezieht sich die Erfindung auf ein Großwälzlager, das einen Innenring, und einen Außenring aufweist, der mit zumindest einem ersten Teil und einem zweiten Teil versehen ist, die axial aneinander montiert sind, wobei die Teile jeweils mit zusammenwirkenden radialen Befestigungsflächen versehen sind, wobei die Ringe konzentrisch um eine Mittelachse sind.
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Das Großwälzlager weist zumindest eine Reihe von Wälzelementen auf, die zwischen dem Innenring und dem ersten Teil des Außenrings angeordnet sind, um einen Axiallageranteil zu bilden, der axiale Kräfte übertragen kann.
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Das Großwälzlager weist des Weiteren zumindest eine Reihe von Wälzelementen auf, die zwischen dem Innenring und dem zweiten Teil des Außenrings angeordnet sind, um einen Radiallageranteil zu bilden, der radiale Kräfte übertragen kann. Die Wälzelemente sind in einer ringförmigen Nut angeordnet, die sich von einer Bohrung des zweiten Teils des Außenrings erstreckt.
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Gemäß der Erfindung weist das zweite Teil des Außenrings zumindest eine Befestigungsöffnung auf, die sich von der ringförmigen Nut axial erstreckt, wobei sich die Befestigungsöffnung an der radialen Befestigungsfläche des zweiten Teils aufweitet. Jede der zumindest eine Befestigungsöffnung hat Abmessungen, sodass zumindest ein Wälzelement durch die Befestigungsöffnung durchtreten kann. Jede der zumindest einen Befestigungsöffnung ist durch einen Verschluss verschlossen.
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Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung, die vorteilhaft, aber nicht obligatorisch sind, kann ein solches Großwälzlager ein oder mehrere der folgenden Merkmale beinalten:
- - Der Verschluss weist eine radiale Endfläche auf, die bündig mit der Befestigungsfläche des zweiten Teils des Außenrings ist, sodass eine Flächenunterbrechung verhindert wird.
- - Das zweite Teil des Außenrings weist mehrere Befestigungsöffnungen auf.
- - Die Befestigungsöffnungen sind umfänglich gleichmäßig beabstandet.
- - Die zumindest eine Befestigungsöffnung erstreckt sich umfänglich über einen Winkelsektor, sodass mehrere umfänglich benachbarte Rollen durch die Befestigungsöffnung durchtreten können.
- - Die Befestigungsöffnung ist ringförmig, wobei der Verschluss ein ringförmiger Ring ist.
- - Die Befestigungsfläche des zweiten Teils des Außenrings weist zumindest eine Vertiefung auf, wobei der Verschluss zumindest einen sich radial erstreckenden auskragenden Abschnitt aufweist, der in der Vertiefung angeordnet ist.
- - Der Verschluss ist aus einem Metallmaterial, beispielsweise Stahl, hergestellt.
- - Das erste Teil des Außenrings weist eine ringförmige radiale Fläche auf, die mit der radialen Befestigungsfläche an einer äußeren radialen Seite und einer äußeren radialen Laufbahn für Wälzelemente an einer inneren radialen Seite versehen ist.
- - Die ringförmige radiale Fläche ist gestuft.
- - Das Großwälzlager weist einen zweiten Axiallageranteil mit Wälzelementen auf, die axial gegenüberliegend zu dem anderen Axiallageranteil bezüglich des Radiallageranteils vorgesehen ist.
- - Der Außenring ist mit einem dritten Teil versehen, das mit einer radialen Befestigungsfläche versehen ist, die axial an einer zweiten radialen Befestigungsfläche des zweiten Teils montiert ist, wobei das dritte Teil axial gegenüberliegend zu dem ersten Teil ist und eine Laufbahn für Wälzelemente des zweiten Axiallageranteils aufweist.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun im Zusammenhang mit den angehängten Figuren, als veranschaulichende Beispiele, erklärt werden ohne den Gegenstand der Erfindung zu beschränken. In den angehängten Figuren:
- 1 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Großwälzlagers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
- 2 und 3 sind perspektivische Schnittansichten des Großwälzlagers von 1 während der Montageschritte;
- 4 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Großwälzlagers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG MANCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt ein Großwälzlager 1 mit einem großen Durchmesser, das insbesondere in Tunnelbohrmaschinen, wie beispielsweise einem Tunnelbohrer, einer Windturbine oder anderen rotierenden Anwendungen mit großen Abmessungen verwendet werden kann.
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Das Großwälzlager 1 mit einer Mittelachse weist einen Innenring 2, einen Außenring 3, Reihen von Rollen 4, 5, die zwischen den Ringen 2, 3 angeordnet sind, um einen Axiallageranteil zu bilden, der axiale Kräfte übertragen kann, und eine Reihe von Rollen 6 auf, die zwischen den Ringen 2, 3 angeordnet sind, um einen Radiallageranteil zu bilden, der radiale Kräfte übertragen kann.
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Der Innenring 2 und der Außenring 3 sind konzentrisch und erstrecken sich axial entlang der Rotationsachse des Lagers 1.
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Als eine Ausführungsform ist der Außenring 3 aus zwei Hauptteilen 3a, 3b, 3c hergestellt, die aneinander durch geeignete Mittel montiert sind, beispielsweise indem sie zusammengeschraubt sind (nicht dargestellt).
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Der Außenring 3 weist eine zylindrische äußere Fläche 10 und eine gestufte Bohrung 11 auf, an der jeweils eine erste, zweite und dritte Laufbahn 12, 13, und 14 gebildet sind. Der Außenring 3 hat eine C-Form, wobei das erste Teil 3a einen oberen ringförmigen radialen Abschnitt bildet, das zweite Teil 3b einen zylindrischen Mittelabschnitt bildet, und das dritte Teil 3c einen unteren ringförmigen radialen Abschnitt bildet. Die gestufte Bohrung 11 definiert jeweils einen ersten, zweiten und dritten Bohrungsabschnitt 11a, 11b, und 11c.
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Das erste Teil 3a weist eine untere ringförmige radiale Fläche 7 auf, die eine Befestigungsfläche bildet, und das zweite Teil 3b weist eine obere ringförmige radiale Fläche 8 auf, die eine Befestigungsfläche bildet, wobei die Flächen 7, 8 in axialen Kontakt miteinander sind, wenn die Teile zusammen montiert sind.
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In der Ausführungsform von 1 ist das dritte Teil 3c mit einer radialen Befestigungsfläche 9 versehen, die axial an einer zweiten radialen Befestigungsfläche 8a des zweiten Teils 3b montiert ist. Als eine nicht gezeigte Alternative können das zweite Teil 3b und das dritte Teil 3c integral mit einer im Wesentlichen L-Form gebildet sein.
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Die erste Laufbahn 12 ist an dem ersten Teil 3a vorgesehen. Die Laufbahn 12 hat die Form einer ringförmigen radialen Fläche, die in linearem Kontakt mit zwei Reihen von Rollen 4 ist. Die radiale Laufbahn 12 ist, auf der Höhe eines Rands mit einem großen Durchmesser, durch den zylindrischen axialen Bohrungsabschnitt 11b der gestuften Bohrung 11 erstreckt, die lokal die dritte Laufbahn 14 begrenzt.
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Die dritte Laufbahn 14 ist an dem zweiten Teil 3b vorgesehen. Die Laufbahn 14 ist in einer Nut 15 angeordnet, die in dem Bohrungsabschnitt 11b gebildet ist, und erstreckt sich radial hin zu der Außenseite des Lagers 1. Die axiale Grundwand der Nut 15 ist radial hin zu der Außenseite relativ zu dem Bohrungsabschnitt 11b versetzt und bildet die dritte Laufbahn 14. Die dritte Laufbahn 14 hat die Form einer ringförmigen axialen Fläche, die in linearem Kontakt mit den Rollen 6 ist.
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Der Bohrungsabschnitt 11b ist radial, an der Seite gegenüberliegend zu der ersten Laufbahn 12, durch das dritte Teil 3c erstreckt. Die zweite Laufbahn 13 ist an dem Teil 3c vorgesehen und hat die Form einer ringförmigen radialen Fläche in linearem Kontakt mit den Rollen 5.
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Der Innenring 2 weist einen zylindrischen ringförmigen Körper 16 auf, der radial durch eine zylindrische Bohrung 20 und eine äußere zylindrische Fläche 17 begrenzt ist und axial durch zwei gegenüberliegende seitliche radiale Flächen 18, 19 begrenzt ist. Die zylindrische Bohrung 20 kann ausgebildet sein, um mit einer entsprechenden Struktur oder Maschine oder Rahmen (nicht dargestellt) zusammenzuwirken.
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Der zylindrische ringförmige Körper 16 weist einen nach außen auskragenden Abschnitt 21 auf. Der Abschnitt 21 kragt radial von der äußeren zylindrischen Fläche 17 hin zu dem Außenring 3 aus. Der Abschnitt 21 ist axial zwischen dem ersten und dritten Teil 3a und 3c des Außenrings 3 angeordnet, und ist genauer axial zwischen den ringförmigen radialen Flächen angeordnet, die jeweils die erste und zweite Laufbahn 12, 13 bilden. Der Abschnitt 21 ist radial durch eine äußere zylindrische Fläche 22 begrenzt, die radial gegenüberliegend zu der dritten Laufbahn 14 des Außenrings 3 ist, und eine axiale Laufbahn für die Rollen 6 bildet, die radial zwischen den Laufbahnen 14 und 22 angeordnet sind.
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Die Rollen 6 sind zwischen der äußeren zylindrischen Fläche 22 des Innenrings 2, die eine innere axiale Laufbahn für die Rollen 6 bildet, und der axialen Grundwand 14 der ringförmigen Nut 15 angeordnet, die an der Bohrung des zweiten Teils 3b des Außenrings 3 vorgesehen ist, um einen Radiallageranteil zu bilden, der radiale Kräfte übertragen kann. Die ringförmige Nut 15 ist radial durch die zylindrische axiale Grundwand 14 und die äußere zylindrische Fläche 22 des Innenrings 2 begrenzt und ist axial durch zwei radiale seitliche Wände 23, 24 begrenzt, um die axiale Verschiebung der Rollen 6 zu beschränken.
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Der nach außen auskragende Abschnitt 21 ist axial durch eine obere seitliche radiale Fläche 25 begrenzt, die axial gegenüberliegend zu der ersten Laufbahn 12 des Außenrings 3 ist, und eine radiale Laufbahn für zwei radial benachbarte Reihen von Rollen 4 bildet, die axial zwischen den Laufbahnen 12 und 23 angeordnet sind.
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Die zwei Reihen von Rollen 4 sind zwischen der ringförmigen radialen Fläche 25 des Innenrings 2, die eine untere radiale Laufbahn für die Rollen 4 bildet, und der ringförmigen radialen Fläche 12 des ersten Teils 3a des Außenrings 3 angeordnet, die eine obere radiale Laufbahn für die Rollen 4 bildet, um einen ersten Axiallageranteil zu bilden, der axiale Kräfte übertragen kann. Alternativ kann der erste Axiallageranteil nur eine Reihe von Rollen 4 aufweisen.
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Der nach außen auskragende Abschnitt 21 ist des Weiteren axial durch eine untere radiale Fläche 26 begrenzt, die axial gegenüberliegend zu der zweiten Laufbahn 13 des Außenrings 3 ist, und bildet eine radiale Laufbahn für eine Reihe von Rollen 5, die axial zwischen den Laufbahnen 13 und 24 angeordnet sind.
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Die Rollen 5 sind zwischen der ringförmigen radialen Fläche 26 des Innenrings 2, die eine obere radiale Laufbahn für die Rollen 5 bildet, und der ringförmigen radialen Fläche 13 des dritten Teils 3c des Außenrings 3 angeordnet, die eine untere radiale Laufbahn für die Rollen 5 bildet, um einen zweiten Axiallageranteil zu bilden, der axiale Kräfte übertragen kann. Alternativ kann der zweite Axiallageranteil zwei Reihen von Rollen 5 aufweisen.
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Die Laufbahn 26 des nach außen auskragenden Abschnitts 21 und die untere seitliche radiale Fläche 18 des zylindrischen ringförmigen Körpers 16 sind axial versetzt. Die Laufbahn 25 des nach außen auskragenden Abschnitts 21 und die obere seitliche radiale Fläche 19 des zylindrischen ringförmigen Körpers 16 sind axial versetzt. Die Laufbahn 22 des nach außen auskragenden Abschnitts 21 und die äußere zylindrische Fläche 17 des zylindrischen ringförmigen Körpers 16 sind radial versetzt.
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Der Bohrungsabschnitt 11b der gestuften Bohrung 11 des Außenrings 3 und die äußere zylindrische Fläche 17 des Innenrings 2 bilden radiale Auflager für die Rollen 4, die zwischen den Laufbahnen 12 und 23 angeordnet sind, und bilden auch radiale Auflager für die Rollen 5, die zwischen den Laufbahnen 13 und 24 angeordnet sind.
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Gemäß der Erfindung weist das zweite Teil 3b des Außenrings 3 zumindest eine Befestigungsöffnung 30 auf, die sich axial von einer radialen seitlichen Wand 24 der ringförmigen Nut erstreckt, wobei sich die Befestigungsöffnung 30 auf die radiale Befestigungsfläche 8 des zweiten Teils 3b öffnet. Jede der zumindest einen Befestigungsöffnung 30 hat Abmessungen, sodass zumindest eine Rolle 6 durch die Befestigungsöffnung 30 durchtreten kann. Die 2 stellt das Großwälzlager in einem vormontierten Zustand dar, ohne das erste Teil 3a des Außenrings 3. Mehrere Rollen 6 können vorteilhafter Weise durch die Befestigungsöffnung 30 durchgeleitet werden, um die manuelle Handhabung und Einpassung der Rollen 30 während der Lagermontage zu vereinfachen. Alternativ kann die Befestigungsöffnung 30 Abmessungen haben, sodass nur eine Rolle 6 eingepasst werden kann.
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Jede der zumindest einen Befestigungsöffnung 30 ist durch einen Verschluss 40 geschlossen, der lokal an einer axialen Seite einen Abschnitt der seitlichen Wand 24 und an der gegenüberliegenden axialen Seite einen Abschnitt der Befestigungsfläche 8 bildet. Vorteilhafterweise weist der Verschluss 40 eine radiale Endfläche auf, die bündig mit der Befestigungsfläche 8 des zweiten Teils 3b des Außenrings 3 ist, um eine Flächenunterbrechung zu verhindern. Die radiale Endfläche des Verschlusses 40 ist in axialem Kontakt mit der radialen Befestigungsfläche 7, wenn der erste und zweite Teil 3a, 3b des Außenrings 3 zusammengebaut sind.
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Des Weiteren bildet der Verschluss 40 lokal an einer radialen Seite einen Abschnitt der inneren Bohrung 11b des zweiten Teils 3b des Außenrings 3, der die radiale Verschiebung der Wälzelemente des Axiallageranteils beschränkt, und an der gegenüberliegenden radialen Seite eine Kontaktfläche mit dem zweiten Teil 3b des Außenrings 3.
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Die 3 stellt das Großwälzlager in einem vormontierten Zustand dar, wobei der Verschluss 40 in die Befestigungsöffnung 30 eingepasst ist, aber ohne das erste Teil 3a des Außenrings 3. Nur eine Befestigungsöffnung 30 mit Verschluss ist dargestellt, aber das zweite Teil 3b des Außenrings 3 kann mehrere Befestigungsöffnungen 30 aufweisen. Vorteilhafterweise können die Befestigungsöffnungen umfänglich gleichmäßig beabstandet sein. Alternativ kann die Befestigungsöffnung ringförmig sein, wobei der Verschluss ein ringförmiger Ring ist.
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Vorteilhafterweise ist der Verschluss 40 aus einem Metallmaterial, beispielsweise Stahl, hergestellt.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist das erste Teil 3a des Außenrings 3 eine ringförmige radiale Fläche auf, die mit der radialen Befestigungsfläche 8 an einer äußeren radialen Seite und einer äußeren radialen Laufbahn 12 für die Rollen 6 an einer inneren radialen Seite versehen ist, wobei die ringförmige radiale Fläche gestuft ist. Wenn ein ringförmiger Ring maschinell hergestellt wird, um das erste Teil 3a des Außenrings 3 zu bilden, wird nur wenig Material entfernt und dann verschwendet. Alternativ kann die Fläche des ersten Teils 3a nicht gestuft sein, wie in dem dritten Teil 3c.
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Im Gegensatz zu den L-förmigen Außenringteilen, die im Stand der Technik bekannt sind, hat das erste Teil 3a gemäß der vorliegenden Erfindung eine im Wesentlichen rechteckige Form im Querschnitt und ist damit ökonomisch in der Materialverwendung, was es erlaubt, finanzielle Verluste für den Hersteller zu verhindern.
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Der Bohrungsabschnitt 11c des unteren radialen Abschnitts 3c des Außenrings 3 ist teilweise radial der äußeren zylindrischen Fläche 17 des zylindrischen ringförmigen Körpers 16 des Innenrings 2 zugewandt. Der Bohrungsabschnitt 11c und die äußere zylindrische Fläche 17 sind radial durch einen unteren Zwischenringraum 27 beabstandet. Vorteilhafterweise kann der Zwischenringraum 27 durch Dichtmittel (nicht dargestellt) abgedichtet sein, um den Eintritt von Außenelementen, wie beispielsweise Staub, Metallpartikel oder Wasser, in das Innere des Zwischenringraums 27, somit in das Innere des Großwälzlagers 1 und Schädigung seiner Komponenten, zu verhindern.
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in 4 dargestellt, wobei dieselben Elemente dieselben Bezugszeichen haben, und die sich von der vorherigen Ausführungsform darin unterscheidet, dass der Verschluss 40 und das zweite Teil 3b des Außenrings 3 mit Haltemitteln versehen sind.
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In der dargestellten Ausführungsform weist die Befestigungsfläche 8 des zweiten Teils 3b des Außenrings 3 zumindest eine Vertiefung 28 auf, wobei der Verschluss 40 zumindest einen sich radial erstreckenden auskragenden Abschnitt 41 aufweist, der in der Vertiefung 28 angeordnet ist. Das Zusammenwirken der Vertiefung 28 mit der Auskragung 41 erlaubt, das Halten des Verschlusses 40 bezüglich des Außenringteils 3b in einer axialen Richtung sicherzustellen. Das Halten des Verschlusses 40 in der gegenüberliegenden axialen Richtung wird durch die Befestigungsfläche 7 des ersten Teils 3a sichergestellt.
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Der Verschluss 40 kann mehrere auskragende Abschnitte 41 aufweisen. Alternativ kann der Verschluss nur einen auskragenden Abschnitt 41 aufweisen.
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Repräsentative, nicht beschränkende Beispiele der vorliegenden Erfindung wurden oben im Detail mit Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben. Diese detaillierte Beschreibung ist lediglich dazu gedacht, einem Fachmann weitere Details zum Durchführen von bevorzugten Aspekten der vorliegenden Lehren zu lehren und ist nicht dazu gedacht, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken. Des Weiteren kann jedes der zusätzlichen Merkmale und oben offenbarten Lehren getrennt oder in Zusammenhang mit anderen Merkmalen und Lehren verwendet werden, um ein verbessertes Großwälzlager bereitzustellen.
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Des Weiteren können verschiedene Merkmale der oben beschriebenen repräsentativen Beispiele, sowie der verschiedenen unabhängigen und abhängigen Ansprüche unten, auf Arten kombiniert werden, die nicht spezifisch und explizit aufgezählt sind, um zusätzliche nützliche Ausführungsformen der vorliegenden Lehren bereitzustellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 2694610 A1 [0003]
- EP 2097651 B1 [0004]