具有密封单元的滚动轴承的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及滚动轴承的密封领域。
【背景技术】
[0002]为人所知的用于轴承的密封方案虽然可以对轴承提供保护免受污物和杂质的侵入，但是由于其针对每个轴承进行的单独设计而仅仅局限于少量的制造数量，并且很难适用于其它的滚动轴承尺寸或者甚至其它的滚动轴承类型。此外很难在已安装状态下简易地更换密封件，因为需要复杂且昂贵的拆卸费用来拆除更换密封件所需的改装件。特别是对于直径或者半径大于大约400毫米的大尺寸轴承情况更是如此。
[0003]图36借助比较示例展示轴承112的一种传统的密封件。大尺寸轴承112在两侧通过所谓的迷宫式密封件140进行密封，所述密封件由迷宫轴环114形成。密封件由此由设计在两侧的迷宫轴环114组成，所述迷宫轴环形成迷宫式的密封间隙、即所谓的迷宫式密封件140。通过由此形成的迷宫式密封件140的回形结构可以阻止异物侵入需密封的区域、例如滚动体130或者轴承环120的滚动面。在这种密封方案中，迷宫式密封件140以及滚动轴承112的所有间隙可以被普通的润滑油或者润滑剂填充。此外可以将进行支承的所谓的V形环116设置在迷宫式密封件140上或者中。通过周期性的补充润滑油可以额外的促进密封效果。所有提及的元件都可能影响成本。此外形成迷宫式密封件140的迷宫轴环114超出滚动轴承112本身的宽度、更确切地说超出轴承环120的宽度，因此在机械的内部要求较大空间。迷宫轴环114的通常为实心、例如由铸铁(例如灰铸铁)制成的设计可能由于其自重导致在装配和运转方面的其它缺陷。
[0004]此外也可以通过滑动的密封环对大尺寸轴承进行保护。这里通常可以是径向轴密封环，必要时具有布置在前面的防尘唇，所述防尘唇借助例如浇铸的支承件保持定位。该支承件同样可能带来很大的质量以及由此在装配时很大的待移动质量。要么不能更换密封环，要么就需要极其昂贵的拆卸和安装费用。
[0005]根据最后提及的两种密封方案的滚动轴承的隔离，由此只有在已安装状态下才能实现润滑剂的填充。就这方面而言，只有在装配轴承之后才可以安装所设计的密封件，从而再之后才可以进行润滑剂填充。
[0006]此外还已知集成式的密封方案，该方案纯粹由例如波纹管形的弹性体实现(见公开文献DE 10 2007 036 891 Al)。这里可以由生产方进行预先润滑。然而密封系统所需的刚性对于很大的轴承直径来说不可能或者仅仅可以部分实现。此外由于密封环的封闭结构，在不拆卸滚动轴承的情况下更换密封件是完全不可能或者很难实现的。
[0007]根据在所提及的密封形式，仅仅允许有限的最大轴承倾斜。正是在角活动的轴承中、例如自动调心滚子轴承或者紧凑型滚动轴承(Compact Aligning Roll Bearing(CARB)圆环滚子轴承)中，内轴承环相对外轴承环的最大可能倾斜受到极大的限制。在安装轴承或者在正常工作时，这可能导致滚动轴承组与密封件的碰撞。滚动轴承组、密封件或者甚至每个轴承环的固定机构上的损伤都可能导致这样的后果，即由此可能造成极大的维修费用，或者可能减小轴承的寿命。
[0008]此外滑动密封环的支承件也可以由焊接的板结构制成并集成进滚动轴承中，从而没有部件超出滚动轴承的外尺寸。在这种情况下，应该通过设定在支承密封唇的部件(例如外环)上的参比位置使密封唇精确地与所属的密封对应滚动面对准/定心。这种情况下，参比位置通过环形的参比槽、参比面、参比孔、参比边或类似结构实现。鉴于所需的精度，上述结构可以通过复杂且高精度的加工、例如硬车削实现。所提及的方法需要很大的制造成本。当需要将部件布置在支承部件的参考点和待定心的密封唇之间时，同样需要对部件进行精确的定位，从而出于对公差链的考虑来保障必需的精度。部件的这种对准要求也需要很大费用和成本。
[0009]在所有具有滑动密封环的密封方案中，可能由于成对的配合面(密封唇与对应滚动面)的质量而产生明显的摩擦损失。该能量损失可能进一步增大滚动轴承的自身功率损失。此外所提及的摩擦损失也可能造成磨损现象。不管是密封环/密封唇还是所属的对应滚动面在工作时都存在磨损。当达到一定的磨损程度时就需要更换密封环。当对应滚动面磨损时更难进行维修。在外部密封方案中，可能存在的条纹在由所谓的磨损套形成的部位中可能消失，但是其装配非常困难并且需要很大的成本。在集成的密封形式上很难或者甚至不可能进行维修过程。
【发明内容】
[0010]因此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种改进的用于对滚动轴承进行密封的方案。
[0011]所述技术问题由具有根据权利要求1的密封单元的滚动轴承满足。
[0012]实施例提供了一种具有密封单元的滚动轴承，其中，滚动轴承具有至少一个轴承环，并且其中，密封单元包括固定在轴承环上的至少部分环形的元件。至少部分环形的元件在这里限定出迷宫式的密封间隙。
[0013]这种滚动轴承可以例如是球轴承、球面轴承、圆锥滚子轴承，或者说是具有单排或者多排滚动体装置的轴承。第一轴承环可以例如被固定在定子上。第二轴承环可以例如被固定在转子上。不管是第一轴承环还是第二轴承环都分别可以是内轴承环或者外轴承环。
[0014]在某些实施例中，密封单元至少部分由柔韧的弹性材料制成。为此可以例如使用弹性体、即特定类型的塑料或者橡胶状材料。“密封单元”的概念所指的是，可以防止特定物质从密封单元的一侧穿透至另一侧。所述物质尤其可以是污物颗粒(例如炭灰、细小尘埃、沙子或泥垢)气体或蒸汽(例如氧气、燃料或者溶剂的蒸汽，或者有毒或腐蚀性物质的蒸汽)或者液体(例如水、酸、碱、油)，但是也可以是例如润滑油类的物质。此外，密封单元也可以至少部分由金属、合金、特别是防摩擦的塑料例如聚四氟乙烯(PTFE)或者高强度塑料制成。高强度塑料可以是所谓的热固性塑料。此外所使用的材料可以通过注塑、硫化等方法实现大批量生产。由此可以节省制造和材料成本以及重量。
[0015]至少为部分环形的元件可以例如通过一个完整的环形成，但是也可以通过一部分环、例如通过弓形环构成。但是除了弓形环外也可以考虑例如由具有不规则形状的部件组成的环。将环分成多个部分的设计可以显著简化维护，因为可以如下实现安装和拆解，即不需要对整个滚动轴承进行全部拆解。当该元件例如被划分区段时，可以通过连接板或者螺纹连接实现各个区段的连接，但是所述区段也可以被粘接或者焊接。
[0016]在实施例中可以进行形状配合、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、焊点、铆钉、孔、螺纹或者具有键槽和弹簧的系统。
[0017]此外在一些实施例中，密封单元可以集成进已存在的滚动轴承中。该方案可以通过简单的结构应用于每一种滚动轴承上，而不受外形、轴承系列或者直径的影响。密封单元由此可以灵活地用。与传统的迷宫式密封件的解决方案相比(例如使用在风力发电设备中的情况)，可以显著减小需由润滑剂填充的空间。由此可以减小对润滑剂的需求。此外一些实施例中，密封单元在可以由轻质材料制成。这可以使得材料成本降低、重量减小，并因此实现更简单、更节省时间的装配。由生产方所进行的预先润滑可以阻止或者甚至避免在装配其它未密封的、开放的轴承过程中的污染。
[0018]迷宫式密封件或者迷宫式的密封间隙表征了这样的结构，借助所述结构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条路径都具有方向变化。这种路径的方向变化可以例如沿轴向的路线变为沿径向的路线。通常该方向变化被表示为一条路径的两个部分区段的相交点，也即这两个部分区段必须构成不为180°的角度。换句话说，当借助迷宫式的密封间隙对结构进行密封时，不存在从结构的外侧至结构的内侧的呈直线的路径。两点A和B之间的直线路径可以例如被表示为A至B的直线视线。此外在一些实施例中，迷宫式的密封间隙还可以被润滑剂填充，从而提高密封效果。迷宫式的缝隙可以是无接触的，即限定出迷宫式间隙的部件可能相互不会接触。由此可以使在滚动轴承或者说在密封单元上出现的磨损减小或者甚至被最小化。
[0019]在一些实施例中，密封单元可以在滚动轴承还未被用于其原本的使用目的之前就被安装在滚动轴承上、也即例如安装在转子或者定子上。填充润滑剂因此在装配滚动轴承之前就已经完成。
[0020]可选地，密封间隙至少部分这样延伸，从而使密封间隙在轴向方向上不超出轴承环。换句话说，迷宫式的密封间隙的设置不改变对于装配来说关键的尺寸(宽度、内径、夕卜径)。或者说，密封间隙可以完全位于两个轴承环之间。轴承环可以是内环和外环，并且在这里至少部分限定出密封间隙。
[0021]可选地，元件在实施例中被设计成板状。板状元件也可以被理解为薄件；换句话说，三个空间尺寸的其中一个(厚度)比其它两个空间尺寸(长度、宽度)小很多。在实施例中，厚度可以分别是长度或者宽度的1%，2%，5%，10%等。通过元件的板状设计可以节省重量和材料，以及由此与之相关的制造或者维护成本和费用。此外可以减小密封单元的体积，从而极大的节省安装空间。在一些实施例中，该元件甚至可以与轴承环齐平，即轴承环在轴向方向上不伸出。由此例如可能的是，保证由国际标准化组织(Internat1nalOrganisat1n for Standardisat1n，IS0(希腊语:isos =相同的))所规定的结构空间。
[0022]此外补充地或者可选地，通过轴承环中的凹陷限定出密封间隙。这种凹陷可以例如是槽。槽或者凹陷可以在轴向上的也具有比板状元件的厚度(轴向尺寸)更大的尺寸。在自动调心滚子轴承的情况下，两个轴承环可以相互倾斜，因此元件可以在倾斜时产生一定的间隙。通过该间隙发挥的作用，可以即使在自动调心滚子轴承倾斜的时候也能保留有密封间隙，因此不丧失密封间隙的密封作用。
[0023]补充地或者可选地在实施例中，轴承环具有紧贴元件的密封唇。密封唇可以在某些实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、丁腈橡胶(Nitrile Butadiene Rubber，(NBR))，氢化丁腈橡胶(Hydrated Nitrile ButadieneRubber, (HNBR));视需要防止何种物质的渗入和渗出而定。
[0024]密封唇在某些实施例中可以完全封闭密封间隙。由此额外地提高密封作用。密封唇也可以以一个锐角(小于90° )紧贴在元件或者轴承环上，使锐角在这里向密封唇的方向打开，该方向指向滚动轴承的滚动体。由此可以进一步阻止物质(即例如污物或液体)的侵入，并且例如简化多余的润滑剂的溢出。当滚动轴承运转过程中要继续出现的摩擦和由此产生的磨