特別用于支承風力發(fā)電裝置轉子軸的雙列圓錐滾子軸承的制作方法

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本申請是申請日為2010年3月25日、申請?zhí)枮?01010209733.8和發(fā)明名稱為“特別用于支承風力發(fā)電裝置轉子軸的雙列圓錐滾子軸承”的原發(fā)明申請的分案申請。

本發(fā)明涉及一種被設計為大型軸承的雙列圓錐滾子軸承以及一種具有這種圓錐滾子軸承的風能設備。

背景技術：

大型軸承是指如下軸承，其具有一個直徑為至少1米的外環(huán)。也可以使用其他的標準并特別是其他的直徑值來定義大型軸承。無論如何重要的是，涉及的軸承明顯地大于那些一般在日常應用中例如在轎車中應用的、外直徑為幾個厘米的軸承。

在大型軸承的設計中，對已知“小”軸承的軸承幾何結構進行純粹的比例放大通常是沒有意義的，，因為對大型軸承來說，通常是其他的標準如重量、為制造需要而采用的材料、安裝花費、維修可能性等等占據首要地位。例如在de102004058905a1中公開了一種具有一個內環(huán)和一個外環(huán)的大型軸承，該內環(huán)和外環(huán)在圓周方向上分別由多個部分組合構成。通過這種分段設計可實現(xiàn)例如在出現(xiàn)軸承損壞時無需拆除支承軸即可更換該軸承。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是用一種適當?shù)牟牧显O計一個高質量的并且可靠的大型軸承。

該技術問題通過按本發(fā)明的一種設計為雙列圓錐滾子軸承的大型軸承解決，其具有一個外直徑至少為1米、優(yōu)選至少為1.5米的外環(huán)，以及第一內環(huán)和沿軸向布置于第一內環(huán)旁邊的第二內環(huán)。此外，按本發(fā)明的圓錐滾子軸承具有一組在外環(huán)和第一內環(huán)之間滾動的、圓錐形的第一滾動體和一組沿軸向布置于第一滾動體旁邊的、在外環(huán)和第二內環(huán)之間滾動的、圓錐形的第二滾動體。所述圓錐滾子軸承的獨特性在于，沿軸向布置于外環(huán)旁邊的第一密封環(huán)與外環(huán)抗扭轉地連接，并與第一內環(huán)的滑動面接觸地可相對于該滑動面滑動。特別是第一密封環(huán)被完整地沿軸向布置于外環(huán)旁邊。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，所述外環(huán)可以在軸向上被設計為很窄的結構，從而使制造外環(huán)需要相對較少的材料，而仍然可實現(xiàn)對所述圓錐滾子軸承的可靠的密封。材料的節(jié)省還帶來重量的減輕。由于其較大的直徑，外環(huán)軸向寬度的減小在實現(xiàn)材料節(jié)省方面的作用要明顯地強于內環(huán)軸向寬度減小的作用。本發(fā)明另外的優(yōu)點是，在安裝所述圓錐滾子軸承時出現(xiàn)密封環(huán)損壞的風險是相對微小的。

所述第一內環(huán)和所述第二內環(huán)雖然也可以被整體地設計為一個聯(lián)合在一起的環(huán)件，但優(yōu)選將它們設計為兩個分開的部件，該設計例如可在安裝按本發(fā)明所述的圓錐滾子軸承時具有優(yōu)勢。

一個第二密封環(huán)可以沿軸向被布置在外環(huán)的旁邊，該第二密封環(huán)與外環(huán)抗扭轉地連接并且在第二內環(huán)的滑動面上與其接觸地滑動。以此方式能將圓錐滾子軸承完全密封。

第一滑動面可被設計為圓柱形。由此即便在軸向上存在容差的情況下也可以確保為密封環(huán)所限定的滑動條件。特別有優(yōu)勢的是，所述第一滑動面被布置在所述第一內環(huán)的凸肩上。總之，所述第一內環(huán)通常由一種適合的，也就是說足夠硬度的材料制造并且以高精度制成。特別是該第一滑動面是被無螺旋線痕跡地磨削過(drallfreigeschliffen)的。以此方式可以確保形狀和尺寸偏差非常小的高質量表面。這就保障了毫無問題的回轉和最大可能地減小磨損。

所述第一密封環(huán)可被固定在第一固定環(huán)上。該第一固定環(huán)可被固定在所述外環(huán)上。以此方式可以用較小的花費實現(xiàn)對所述第一密封環(huán)的可靠安置。特別是第一固定環(huán)可以通過螺栓固定在所述外環(huán)上，此外該螺栓還用于將所述外環(huán)固定在一個安裝環(huán)境中。這個變型方案的優(yōu)點是，固定所述第一密封環(huán)不需要額外的螺栓。

另外可能的是，所述第一密封環(huán)和所述第一固定環(huán)被設計為一個整體件結構。由此可以減少需單獨操作的結構件的數(shù)量。特別是第一密封環(huán)和第一固定環(huán)可以由相同材料制成。這呈現(xiàn)了一個特別有效和成本低廉的制造第一密封環(huán)的變型方案。此外這樣設計的密封環(huán)可以具有用于將密封環(huán)固定在外環(huán)上的沿軸向的鉆孔。

所述第一密封環(huán)可以具有至少一個密封唇。該密封唇可以例如通過切削加工來制成。同樣可能的是，密封唇以壓鑄或注塑技術或通過硫化膠合法制造。

外環(huán)和/或第一內環(huán)和/或第二內環(huán)可被設計為在周向上閉合的環(huán)。由此可以獲得滾動體在滾道上的高度的機械穩(wěn)定性和良好的滾動特性。

所述第一滾動體可被布置在第一保持架中。特別是該第一保持架可被設計為分段式結構。這可減小保持架機械上超負荷的危險并且能將熱力膨脹的現(xiàn)象考慮在內。

所述第一密封環(huán)例如可由聚氨酯或聚四氟乙烯制造。當其趨向于具有一種高度的形狀穩(wěn)定性時，這類材料特別地適合。

所述圓錐滾子軸承可以具有作為潤滑材料的油脂。因此可進行可靠的潤滑。

所述圓錐滾子軸承尤其可被設計為一個風能設備的組成構件。

此外本發(fā)明涉及一個具有轉子軸的風能設備，該轉子軸借助按本發(fā)明的圓錐滾子軸承被可轉動地支承。

附圖說明

下面參考附圖中描述的實施形式闡述本發(fā)明。在附圖中：

圖1是按本發(fā)明設計的圓錐滾子軸承的實施形式的剖面圖；

圖2是在圖1中示出的圓錐滾子軸承的密封環(huán)的剖面圖；

圖3是按本發(fā)明的圓錐滾子軸承的另一個實施形式的剖面圖；

圖4是按本發(fā)明的圓錐滾子軸承的又一個實施形式的剖面圖；以及

圖5是在圖4中示出的圓錐滾子軸承的密封環(huán)的剖面圖。

具體實施方式

圖1示出了一個按照本發(fā)明設計的圓錐滾子軸承的實施形式的剖面圖。該圓錐滾子軸承被設計為兩列的結構并具有一個帶有兩個錐形滾道的外環(huán)1。此外該圓錐滾子軸承具有兩個在軸向上并排布置的、分別帶有一個錐形滾道的內環(huán)2和3。外環(huán)1和兩個內環(huán)2、3在描述的實施形式中被設計為在圓周方向上閉合的環(huán)，原則上也可以采用分段式的環(huán)件。

在所述內環(huán)2的滾道和所述外環(huán)1的與之相鄰的滾道上滾動著圓錐形結構的滾動體4。在所述內環(huán)3的滾道和所述外環(huán)1的與之相鄰的滾道上滾動著圓錐形結構的滾動體5。所述滾動體4被布置在保持架6中，所述滾動體5被布置在保持架7中。保持架6和7在描述的實施形式中被設計為分段式結構。各保持架分段例如可以在圓周方向上依次排列，如在de10246825a1中公開的那樣，并且由塑料制造。

在所述內環(huán)1上，通過螺栓10將一個固定環(huán)8固定在一個軸向側面上并將一個固定環(huán)9固定在另外一個軸向側面上。所述固定環(huán)8和9可以由金屬或塑料制成。高品質的滾子軸承鋼對于這種密封-固定功能來說不是必要的。

一個密封環(huán)11通過夾緊環(huán)12固定在所述固定環(huán)8上。所述密封環(huán)11可被設計為徑向軸密封。圖2以剖面圖的方式示出了一種具有此設計的密封環(huán)11。

如圖2具體所示，所述密封環(huán)11具有一個防塵唇13和一個密封唇14。該密封唇14通過彈簧15沿徑向被向內預張緊并且接觸地靠在滑動面16上，該滑動面16位于所述內環(huán)2的凸肩17上(也可參見圖1)。

一個密封環(huán)18通過夾緊環(huán)19固定在所述固定環(huán)9上。所述密封環(huán)18的設計和所述密封環(huán)11類似并且接觸地靠在一個滑動面20上，該滑動面20位于所述內環(huán)3的凸肩21上。

所述內環(huán)2和3可以由一種被連續(xù)淬火過的鋼制成或者至少在滾道和滑動面16和20的區(qū)域中被淬火處理。該滑動面16和20以高精確度制成的并且例如是被無螺旋線痕跡地磨削過的。以此方式可以在摩擦很小的情況下實現(xiàn)可靠的密封并且將所述密封環(huán)11和18的密封唇14的磨損保持在低水平。

在所述圓錐滾子軸承的由所述密封環(huán)11和18密封的內部空間中有圖中未示出的油脂作為潤滑材料。

圖1中示出的圓錐滾子軸承優(yōu)選這樣運行，即所述外環(huán)1處于靜止而兩個內環(huán)2和3相對于外環(huán)1轉動。相應地，所述密封環(huán)11和18處于靜止并且以其密封唇14在內環(huán)2和3的旋轉的滑動面16和20上相對滑動。所述圓錐滾子軸承尤其可被作為轉子軸承應用在風能設備中。如已說明的那樣，鑒于滑動面16和20與密封環(huán)11和18的高品質設計，可以在長的運轉時間內實現(xiàn)可靠的密封性。當所述密封環(huán)11和18損壞時，它們可以單獨地被更換。

圖3示出了按本發(fā)明的圓錐滾子軸承的另一實施形式的剖面圖。這個實施形式與圖1的區(qū)別在于所述密封環(huán)11和18的固定。此外圖3示出了一個油脂通道22，其在所述兩個內環(huán)2和3于軸向上彼此交界的地方沿徑向延伸。最后在圖3中還隱約示出了所述圓錐滾子軸承的安裝環(huán)境。在其余方面這兩個實施形式是一致的。

圖3示出的安裝環(huán)境涉及一個在所述圓錐滾子軸承上鄰接的風能設備的剖面圖。特別是示出了一個轉子軸23和一個軸承殼體24。兩個內環(huán)2和3位于轉子軸23上并且與這個轉子軸23一起轉動。所述外環(huán)1布置在軸承殼體24的鉆孔中并且通過沿軸向延伸的螺栓25與軸承殼體24螺栓連接。此外用螺栓25將固定環(huán)8和9固定在外環(huán)1的側面上，因此無需另外的螺栓用于固定環(huán)8和9的固定。為了適配于安裝環(huán)境，所述兩個固定環(huán)8和9設計不同。密封環(huán)11和18與圖1類似地用夾緊環(huán)12和19固定在固定環(huán)8和9上。夾緊環(huán)12和19用螺栓26與固定環(huán)8和9螺栓連接。密封環(huán)11和18以如圖2示出的類似方式設計并且與圖1的實施形式一樣地在內環(huán)2和3的滑動面16和20上相對滑動。因為外環(huán)1與軸承殼體24螺栓連接，故該外環(huán)1不進行轉動而是處于靜止的。因此在外環(huán)1上固定的密封環(huán)11和18也處于靜止并且以其密封唇14在內環(huán)2和3的、相對密封環(huán)11和18旋轉的滑動面16和20上相對滑動。

圖4示出了按本發(fā)明的圓錐滾子軸承的另一個實施形式的剖面圖。在這個實施形式中僅僅示出了所述密封環(huán)11。相對于其的另一種選擇是，也可以存在兩個密封環(huán)11和18，其中未示出的密封環(huán)18的設計類似于示出的密封環(huán)11。

在圖4中示出的圓錐滾子軸承的實施形式與圖1和3的區(qū)別特別地在于密封環(huán)11的設計。和圖1及3不同的是，密封環(huán)11未被夾緊在固定環(huán)8中，而是直接借助螺栓10和所述外環(huán)1螺栓連接。這就意味著，在圖4的實施形式中省掉了固定環(huán)8和夾緊環(huán)12，并且應用了一種與圖2中示出的密封環(huán)11不同的另一種實施形式。所應用的密封環(huán)11的設計參照圖5作進一步說明。

在其余方面，圖4的實施形式與圖1和3的實施形式一致，其中在圖4的實施形式中也存在已在圖3中示出的油脂通道22。

圖5示出了在圖4中示出的圓錐滾子軸承的密封環(huán)11的剖面圖。與圖2類似，所述密封環(huán)11具有防塵唇13，密封唇14和彈簧15。另外密封環(huán)11還具有在軸向上延伸的通孔27，該通孔27中安裝了用于接納螺栓10的套管28。為了持久地確保所述密封環(huán)11的可靠的功能，還需要該密封環(huán)具有足夠的形狀穩(wěn)定性。這種形狀穩(wěn)定性可以通過為所述密封環(huán)11選擇適合的材料來實現(xiàn)。作為材料特別適合的有：聚氨酯(pur)和聚四氟乙烯(ptfe)。在應用這類材料的情況下，密封環(huán)11可以連續(xù)地，也就是說包括防塵唇13和密封唇14，用單一材料制成。這一制造可以通過例如車削加工或其他的切削加工方法實現(xiàn)。但同樣也可能的是，用壓鑄技術或通過硫化膠合法制造所述密封環(huán)11，特別是防塵唇13和密封唇14。

附圖標記清單

1—外環(huán)

2—內環(huán)

3—內環(huán)

4—滾動體

5—滾動體

6—保持架

7—保持架

8—固定環(huán)

9—固定環(huán)

10—螺栓

11—密封環(huán)