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Dokumentenidentifikation DE10043936C2 04.09.2003
Titel Gleitlager
Anmelder SKF GmbH, 97421 Schweinfurt, DE
Erfinder Liesegang, Hans-Jürgen, 26419 Schortens, DE;
Göbel, Werner, 97490 Poppenhausen, DE
DE-Anmeldedatum 07.09.2000
DE-Aktenzeichen 10043936
Offenlegungstag 04.04.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 04.09.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.09.2003
IPC-Hauptklasse F16C 33/08
IPC-Nebenklasse F16C 17/10   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager und ein Verfahren zur Montage und Demontage der Gleitbeläge des Gleitlagers.

Es sind bereits Gleitlager mit auswechselbaren Gleitbelägen bekannt. Derartige Gleitlager weisen einen Außenring und einen konzentrisch dazu angeordneten Innenring auf. Die Gleitbeläge sind im Bereich zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet, so daß keine direkte Berührung zwischen Innen- und Außenring erfolgt sondern jeweils ein Gleitbelag dazwischengeschaltet ist. Insbesondere bei großen Gleitlagern, wie beispielsweise bei Turmdrehkranzlagern für Windkraftanlagen ist es wünschenswert, einen Austausch der Gleitplatten ohne Ausbau des Gleitlagers durchführen zu können. Bei bekannten Gleitlagern wird dies dadurch ermöglicht, daß der Innenring oder der Außenring mit einem Trennstück versehen ist, das zum Austausch der Gleitplatten demontiert werden kann. Der Zugang zu den Gleitplatten erfolgt dabei über die auf diese Weise im Umfang des Innen- oder Außenrings geschaffene Lücke. Nachteilig ist in diesem Zusammenhang allerdings, daß der mit dem Trennstück versehene Innen- oder Außenring eine geringere Steifigkeit als ein einstückiger Ring aufweist und daß der Wechsel der Gleitplatten relativ zeitaufwendig ist.

Weiterhin ist aus der DE 864 485 C ein Gleitlager mit selbsttätiger Nachstellung zum Ausgleich des Lagerspieles bekannt. Bei dem bekannten Gleitlager werden Lagersegmente, die kolbenartig in Bohrungen eingeführt werden, beispielsweise durch Öldruck gegen eine zu lagernde Welle gepresst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager bereitzustellen, bei dem die Gleitplatten mit möglichst geringem Aufwand ausgewechselt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zum Auswechseln der Gleitbeläge wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 9 beschrieben.

Das erfindungsgemäße Gleitlager weist einen Außenring, einen konzentrisch dazu angeordneten Innenring und Gleitbelagträger auf, auf denen Gleitbeläge befestigt sind. Die Gleitbelagträger sind in radial verlaufenden Bohrungen des Innenrings angeordnet und greifen in eine auf der Innenseite des Außenrings umlaufende Nut ein.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß sowohl der Außenring als auch der Innenring jeweils einstückig ausgeführt sind und somit eine hohe mechanische Stabilität aufweisen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Gleitbelagträger im Rahmen eines Gleitbelagwechsels sehr einfach über die radial verlaufenden Bohrungen des Innenrings entnommen werden können, ohne daß es einer Demontage des Gleitlagers bedarf.

Die Gleitbelagträger weisen sowohl auf ihren Stirnflächen als auch auf je zwei gegenüberliegenden Seitenflächen jeweils einen Gleitbelag auf. Dies hat den Vorteil, daß das Gleitlager sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung Kräfte aufnehmen kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Nut des Außenrings einen trapezförmigen Querschnitt auf und die Gleitbelagträger sind keilförmig ausgebildet. Die Gleitbeläge sind auf den beiden Hauptflächen der Keile angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß sich durch radiale Verschiebung der Gleitbelagträger sowohl das Axialspiel als auch das Radialspiel des Gleitlagers einstellen läßt.

Die Fixierung der Gleitbelagträger in Radialrichtung des Gleitlagers erfolgt durch Klemmringe, die jeweils in eine in jeder radial verlaufenden Bohrung des Innenrings umlaufende Nut eingreifen. Diese Klemmringe können vorteilhafterweise einen keilförmigen Querschnitt aufweisen und unter Vorspannung in die Nuten eingesetzt sein. Auf diese Weise wird eine in Radialrichtung des Gleitlagers wirkende Kraftkomponente erzeugt, durch die die Gleitbeläge gegen ihre Gegenflächen am Außenring gepreßt werden. Dadurch ist eine permanente radiale und bei Verwendung von keilförmigen Gleitbelagträger auch axiale Spielfreiheit des Gleitlagers gewährleistet.

Der Außenring des Gleitlagers kann mit einer Verzahnung für die Zusammenwirkung mit einem Antriebsmotor ausgestattet sein. Zur Erfassung des Drehwinkels des Antriebsmotors kann ein entsprechender Sensor am Innenring angebracht sein.

Zum Austausch der Gleitbeläge werden die Gleitbelagträger beim erfindungsgemäßen Gleitlager durch die radial verlaufenden Bohrungen des Innenrings entnommen und mit neuen Gleitbelägen versehen oder gegen neue Gleitbelagträger ausgetauscht. Anschließend werden die Gleitbelagträger durch die Bohrungen des Innenrings in radial nach außen verlaufender Richtung in das Gleitlager eingeführt und schließlich mit Klemmringen gesichert.

Sind Außenring und Innenring des Gleitlagers in einer horizontalen Ebene angeordnet, so kann der Innenring mittels Hydraulikstempeln angehoben werden, um die Demontage und Montage der Gleitbelagträger 3 zu vereinfachen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers in Aufsicht,

Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers in Schnittdarstellung,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers in Schnittdarstellung,

Fig. 5 eine Gleitbelaganordnung in Aufsicht,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers eingebaut in eine Windkraftanlage in Schnittdarstellung und

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers während des Gleitbelagwechsels in Schnittdarstellung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers in Aufsicht bzw. in Schnittdarstellung. Das Gleitlager weist einen Außenring 1 und einen konzentrisch dazu angeordneten Innenring 2 auf. Am Innenring 2 sind Gleitbelagträger 3 befestigt, auf denen Gleitbeläge 4 angebracht sind. Die Gleitbelagträger 3 sind in radial verlaufenden Bohrungen 5 des Innenrings 2 angeordnet und greifen in eine umlaufende Nut 6 des Außenrings 1 ein. Am Gleitbelagträger 3 sind insgesamt drei plattenförmige Gleitbeläge 4 angeordnet und zwar einer an der Stirnfläche des Gleitbelagträgers 3 und zwei an zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen des Gleitbelagträgers 3. Die Gleitbeläge 4 stehen jeweils mit den benachbarten Wandflächen der Nut 6 des Außenrings 1 in gleitendem Kontakt. Der Innenring 2 stützt sich somit sowohl in axialer als auch in radialer Richtung über die Gleitplatten 4 am Außenring 1 ab. Damit dies möglich ist, ist es erforderlich, daß der Gleitbelagträger 3 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung des Gleitlagers fixiert ist. Die Fixierung in axialer Richtung erfolgt mittels der Wandung der Bohrung 5, die auf die Außenabmessungen des Gleitbelagträgers 3 abgestimmt ist. Die Fixierung in radialer Richtung des Gleitlagers erfolgt mittels eines elastischen Klemmrings 7, der in eine in der Bohrung 5 umlaufende Nut 8 eingreift und verhindert, daß sich der Gleitbelagträger 3 entlang der Bohrung 5 vom Außenring 1 weg verschiebt. Bei dem Klemmring 7 kann es sich um einen geschlitzten Federring handeln, der in die Nut 8 eingeschnappt wird und dort durch seine radial nach außen gerichtete Federkraft fixiert ist.

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 im Bereich der Nut 8. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kommt ein Klemmring 7 mit keilförmigen Querschnitt zum Einsatz, der in eine keilförmig ausgebildete Nut 8 eingeschnappt ist. Der Klemmring 7 ist in Radialrichtung der Bohrung 5 vorgespannt und versucht daher, möglichst tief in die Nut 8 einzudringen. Wegen der keilförmigen Ausbildung des Klemmrings 7 und der Nut 8 ist ein weiteres Eindringen aber nur in Verbindung mit einer Verschiebung des Klemmrings 7 entlang der Bohrung 5, d. h. in Radialrichtung zum Gleitlager möglich. Da der Klemmring 7 an der Endfläche des Gleitbelagträgers 3 anschlägt, ist eine Verschiebung des Klemmrings 7 entlang der Bohrung 5 nur in Verbindung mit einer Verschiebung des Gleitbelagträgers 3 in gleicher Richtung möglich. Dies führt dazu, daß der Gleitbelagträger 3 durch den keilförmig ausgebildeten Klemmring 7 in Radialrichtung des Gleitlagers vorgespannt ist, d. h. der an der Stirnfläche des Gleitbelagträgers 3 angebrachte Gleitbelag 4 wird gegen die ihm gegenüberliegende Fläche des Außenrings 1 gepreßt. Die Anpreßkraft kann über die Dimensionierung des Klemmrings 7 und der Nut 8 eingestellt werden.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers, wobei nur ein Ausschnitt im Bereich des Gleitbelagträgers 3 dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Gleitbelagträger 3 im Bereich der Nut 6 nicht quaderförmig sondern keilförmig ausgebildet und die Nut 6 besitzt einen trapezförmigen Querschnitt. Auf den beiden Hauptflächen des Keils ist je ein Gleitbelag 4 angebracht, d. h. pro Gleitbelagträger 3 sind lediglich zwei Gleitbeläge 4 vorgesehen. Da durch die keilförmige Ausbildung des Gleitbelagträgers 3 auf die Gleitbeläge 4 sowohl axiale als auch radiale Kräfte übertragen werden können, ist ein auf der Stirnfläche des Gleitbelagträgers 3 angeordneter Gleitbelag 4 zur Aufnahme von Radialkräften nicht erforderlich. Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel hat die Besonderheit, daß bei einer Verschiebung des Gleitbelagträgers 3 in der Bohrung 6 sowohl das Axialspiel als auch das Radialspiel des Gleitlagers beeinflußt werden. Verwendet man bei diesem Ausführungsbeispiel den in Fig. 3 dargestellten keilförmigen Klemmring 7, so ist das Gleitlager sowohl in Axialrichtung als auch in Radialrichtung spielfrei.

Fig. 5 zeigt die Gleitbelaganordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 in Aufsicht. Die Blickrichtung verläuft dabei senkrecht zur Hauptfläche des an der Stirnfläche des Gleitbelagträgers 3 angebrachten Gleitbelags 4. Die Gleitbeläge 4 sind bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils rechteckig geformt und weisen eine zentrale Bohrung 9 und von dieser Bohrung ausgehende und sich sternförmig nach außen erstreckende Nuten 10 auf. Über die Bohrung 9 können die Nuten 10 mit einem Gleitmittel versorgt werden, um den Verschleiß der Gleitbeläge 4 und der Gegenflächen des Außenrings 1 möglichst gering zu halten. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 wird zwar eine andersartige Gleitbelaganordnung verwendet, es können jedoch die gleichen Gleitbeläge 4 zum Einsatz kommen.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers eingebaut in eine Windkraftanlage in Schnittdarstellung. Die Windkraftanlage weist einen Turm 11 und ein Maschinenhaus 12 mit einem figürlich nicht dargestellten Propeller auf. Um den Propeller optimal am Wind auszurichten, ist es erforderlich, das auf dem vertikal stehenden Turm aufgesetzte Maschinenhaus 12 um eine vertikale Achse zu drehen. Zu diesem Zweck ist das Maschinenhaus mittels des erfindungsgemäßen Gleitlagers auf dem Turm 11 drehbar gelagert. Der Turm 11 ist dabei fest mit dem Außenring 1 verbunden und das Maschinenhaus 12 ist fest mit dem Innenring 2 verbunden. Um das Gewicht des Maschinenhauses 12 aufzunehmen, ist das Gleitlager als Aallager ausgebildet. Um die Windlast, die insbesondere über dem Propeller auf das Maschinenhaus 12 übertragen wird, aufnehmen zu können, ist das Gleitlager so konstruiert, daß es auch Radialkräfte aufnehmen kann. Die Ausrichtung der Windkraftanlage am Wind erfolgt durch eine relative Drehbewegung zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 des Gleitlagers. Hierfür ist der Außenring 1 mit einer umlaufenden Verzahnung 13 versehen, in die ein Zahnrad 14 eingreift, welches über eine Welle 15 von einem Motor 16 angetrieben wird. Die Welle 15 ist in einer in den Außenring 1 eingeführten Buchse 17 drehbar gelagert. An der Buchse 17 ist ein Winkelsensor 18 angebracht, mit dessen Hilfe die Drehung der Welle 15 und damit die Winkelstellung des Maschinenhauses 12 relativ zum Turm 11 erfaßt werden kann. Der Motor 16 kann als Elektromotor oder als Hydromotor ausgebildet sein.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel des in eine Windkraftanlage eingebauten Gleitlagers während des Wechsels der Gleitbeläge 4 in Schnittdarstellung. Hierzu wird der Innenring 2 mittels Hydraulikstempeln 19 soweit angehoben, bis der Innenring 2 zum Außenring 1 eine Null-Last-Position eingenommen hat, in der die Gleitbeläge entlastet sind. Die Null-Last-Position ist erreicht, wenn der axiale Versatz 20 zwischen den unteren Stirnseiten des Innenrings 2 und des Außenrings 1 einem am Innenring 2 sichtbar vermerkten Maß entspricht. Nach Erreichen der Null-Last-Position erfolgt der Wechsel der Gleitbelagträger 3 bzw. der Gleitbeläge 4. Anschließend werden die Hydraulikstempel 19 wieder abgesenkt. Bezugszeichen 1 Außenring

2 Innenring

3 Gleitbelagträger

4 Gleitbelag

5 Bohrung (Innenring)

6 Nut (Außenring)

7 Klemmring

8 Nut (Innenring)

9 Bohrung (Gleitbelag)

10 Nut (Gleitbelag)

11 Turm

12 Maschinenhaus

13 Verzahnung

14 Zahnrad

15 Welle

16 Motor

17 Buchse

18 Winkelsensor

19 Hydraulikstempel

20 Axialer Versatz zwischen Außenring und Innenring


Anspruch[de]
  1. 1. Gleitlager mit einem Außenring (1), einem konzentrisch dazu angeordneten Innenring (2) und Gleitbelagträgern (3), auf denen Gleitbeläge (4) befestigt sind, wobei die Gleitbelagträger (3) in radial verlaufenden Bohrungen (5) des Innenrings (2) angeordnet sind und in eine auf der Innenseite des Außenrings (1) umlaufende Nut (6) eingreifen.
  2. 2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (6) des Außenrings (1) einen rechteckigen Querschnitt aufweist und die Gleitbelagträger (3) in dem Bereich, in dem sie in die Nut (6) des Außenrings (1) eingreifen quaderförmig ausgebildet sind und an der Stirnseite des Quaders und an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen die Gleitbeläge (4) angeordnet sind.
  3. 3. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (6) des Außenrings (1) einen trapezförmigen Querschnitt aufweist und die Gleitbelagträger (3) in dem Bereich, in dem sie in die Nut (6) des Außenrings (1) eingreifen keilförmig ausgebildet sind und an den beiden Hauptflächen des Keils Gleitbeläge (4) angeordnet sind.
  4. 4. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gleitbelagträger (3) durch einen Klemmring (7), der in eine in der Bohrung (5) umlaufenden Nut eingreift, gegen Verschieben in Radialrichtung des Gleitlagers gesichert ist.
  5. 5. Gleitlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmringe (7) einen keilförmigen Querschnitt aufweisen.
  6. 6. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Versatz zwischen Außenring (1) und Innenring (2), bei dem die Gleitbeläge (4) entlastet sind, sichtbar am Innenring (2) vermerkt ist.
  7. 7. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (1) eine Verzahnung (13) für die Zusammenwirkung mit einem Antriebsmotor (16) aufweist.
  8. 8. Gleitlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (2) einen Sensor (18) zur Erfassung des Drehwinkels des Antriebsmotors (16) aufweist.
  9. 9. Verfahren zum Austauschen der Gleitbeläge (4) eines Gleitlagers mit einem Außenring (1), einem konzentrisch dazu angeordneten Innenring (2) und Gleitbelagträgern (3), auf denen die Gleitbeläge (4) befestigt sind, wobei

    der Innenring (2) mittels Hydraulikstempeln (19) angehoben wird,

    die Gleitbelagträger (3) durch radial verlaufende Bohrungen (5) des Innenrings (2) entnommen werden,

    die Gleitbelagträger (3) mit neuen Gleitbelägen (4) versehen werden oder gegen neue Gleitbelagträger (3) mit daran angebrachten Gleitbeläge (4) ausgetauscht werden und

    die mit neuen Gleitbelägen (4) versehenen Gleitbelagträger (3) oder die neuen Gleitbelagträger (3) durch die Bohrungen (5) des Innenrings (2) in radial nach außen verlaufender Richtung in das Gleitlager eingeführt werden.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (2) so weit angehoben wird, bis die Gleitbeläge (4) entlastet sind.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (2) so weit angehoben wird, bis der axiale Versatz (20) zwischen Außenring (1) und Innenring (2) einen am Innenring (2) sichtbar vermerkten Maß entspricht.






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