CN103299095B - 带有用于一体化地冷却和/或加热的设备的装置以及用于一体化地加热或冷却的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用作轴承、大型滚动轴承、回转驱动机构或转动连接装置的装置，其包含能相对彼此转动的部件（1）、（3）和用于一体化地加热或冷却滚动体滚道（2）或这些能相对彼此转动的部件（1）、（3）的设备；本发明还涉及一种用于一体化地加热或冷却的方法，该方法涉及轴承、大型滚动轴承、回转驱动机构或转动连接装置，其分别包括能相对彼此转动的部件（1）、（3）和用于一体化地加热或冷却这些能相对彼此转动的部件（1）、（3）和滚动体滚道（2）的设备，其特征在于，通过到部件中的直接的热输入或从部件（1）、（2）、（3）的直接的热输出分别进行且可限定地控制加热或冷却效果，以及通过产生冷和热的元件（18）或功能或设备的配合分别形成加热或冷却效果，并且其中，可以在加热效果与冷却效果之间切换。

Description

带有用于一体化地冷却和/或加热的设备的装置以及用于一 体化地加热或冷却的方法

技术领域

本发明涉及一种轴承装置以及一种作为轴承、大型滚动轴承、回转驱动机构或转动连接装置的、带有用于一体化地冷却和/或加热的设备的装置以及涉及一种用于一体化地加热和/或冷却轴承、大型滚动轴承、回转驱动机构或转动连接装置的方法。

背景技术

机器结构和设备结构的当前市面上常见且投入使用的、也能使用在回转驱动机构中以避免轴承部件，尤其是在转动连接装置的滚道中或围绕转动连接装置的滚道的受负荷的部件的过度冷却的大型滚动轴承、轴承和一般的转动连接装置，借助液体或借助油来冷却。也存在若干如下技术解决方案，按照这些技术解决方案，轴承部件，尤其是受负荷的部件，借助液体或借助油，或甚至借助电加热装置来加热。

机器结构和设备结构的这种大型滚动轴承、轴承和一般的转动连接装置，通常也使用在如下这样的应用情形中，这些应用情形涉及到剧烈的温度波动和/或极端的应用领域。这些零件尤其经常使用在风力发电设备、起重机、船用起重机中、隧道施工中或所有能想到的其它应用领域。在任何情况下都可以确定的是，机器结构和设备结构的大型滚动轴承、轴承和一般的转动连接装置局部承受了极端的温度和环境条件，因此也承受极度的热或极度的冷。

在DE102005058141A1和所属的WO2007/065412A1中以如下方式涉及一种带有至少一个经加热的滚动轴承环的滚动轴承，即，电加热元件以良好地导热接触的方式安装在经加热的滚动轴承环的表面区段上，其中，可由加热元件产生的热量的大小设置为，使经加热的滚动轴承环在加热时经历热膨胀。这种膨胀可以实现在接下来冷却时形成收缩配合的情况下滚动轴承在托架元件上的安装。

在DE102008052287A1中涉及一种轴承装置，其包括被介质（尤其是水）穿流轴承和如下过滤装置，该过滤装置在流入侧接在轴承之前，以便将颗粒从介质中清除，还包括如下轴，该轴被容纳在轴承中，使得介质的输送装置在流出侧接在轴承之后并且该轴控制了穿过轴承的介质流流。

被示例性地视为现有技术的还有文献DE2021156B2、WO99/35414、DE4234303A1和DE102004015176A1，它们同样说明了用于轴承的冷却设备。

当存在例如在热管（heat-pipe）原理下或在热对流的原理下的间接冷却时，通常指的是被动的或间接的冷却。热管通常起到传热器的作用，该传热器在利用材料的蒸发热量的情况下允许了很高的热流密度，也就是说，在很小的横截面上可以运输大量的热。

在热对流原理中，例如通过冷却肋片、散热器等，将在一个部件中存在的废热排出给周围环境空气。

总之，按上面提到的文献的当前现有技术的技术解决方案通常具有很大的缺陷，这些缺陷或在轴承装置的部件的加热装置的框架内，或在轴承装置的部件的冷却装置的框架内被发现。

尤其是经脂润滑的转动连接装置，迄今为止都被很糟糕地直接且主动地冷却或者很糟糕地直接且主动地加热。在此，对技术人员而言，大多除了仅（不充分的）间接冷却作为技术解决方案外，别无他法。在很低的温度下（约-40℃和更冷），轴承中的脂是僵硬的且阻止了轴承的运转或设备的起动。反之，在很高的温度下，脂中的油是低粘性的，以及润滑脂由此受到不利影响。无论是过低的还是过高的温度，都过早降低了润滑脂的品质，从而必须及早更换润滑脂。

发明内容

考虑到所有上面提到的实施方案，提供一种按本发明的系统，在该系统中，热即使在用脂润滑时也被直接、快速且高效地优选借助主动冷却装置从轴承运输出来。同一系统应当同时也为此提供使轴承或大型滚动轴承或转动连接装置或回转驱动机构可以快速且高效地以主动加热方式被加热。该解决方案由本发明得出，通过在权利要求中实施的特征来说明。

按本发明设计的轴承装置包括：

-至少两个基本上呈环形的部件，它们能相对彼此绕转动轴线旋转；

-多个滚动体，它们布置在基本上呈环形的部件之间并且在基本上呈环形的部件相对彼此旋转时相互支撑这些部件；

-用于加热和/或冷却多个滚动体和/或基本上呈环形的部件中的至少一个的设备；

-用于控制和/或调节加热和/或冷却的控制和/或调节装置，其可以实现在加热与冷却之间的切换；

-其中，用于加热和/或冷却的设备可以实现到和/或从多个滚动体和/或基本上呈环形的部件中的至少一个的主动的热输入和/或热输出。

这样设计的轴承装置允许了不依赖于周围环境温度地调整轴承装置的至少与运动相关部分的运行温度。轴承装置在磨损和可靠性方面的特性，同样如轴承装置例如在低温或高温下从静止状态的起动特性那样，得到了改善。

在本发明的设计方案中，至少以区段方式在至少一个呈环形的部件上沿周向设置有至少一个材料凹口，该材料凹口构成了流动通道的至少一个区段，热交换介质，尤其是水、油、冷却剂或不易燃的气体，可以引导管过该流动通道，以及其中，流动通道的一个或多个壁用作用在至少一个呈环形的部件与热交换介质之间交换热量的传热面。

通过在其中一个或多个呈环形部件上构成材料凹口，产生了如下流动通道，热交换介质可以流过该流动通道。由此能够将热交换介质布置得十分靠近滚动轴承滚道，也就是说，直接与热产生的位置相邻。

在本发明的另一设计方案中，优选如下这样沿至少一个呈环形的部件的周向基本上完全环绕地设置有至少一个或多个，优选三个，材料凹口，即，使得多个材料凹口基本上相互平行地，优选同心地沿周向基本上完全环绕地存在。

在热交换介质可以被引导通过的材料凹口数量更大时，加热效率或冷却效率更高。显然可以考虑的是，这些材料凹口呈螺旋形地围绕转动轴线，从而产生了很长的流动通道，其长度大于轴承装置的外半径的范围，尤其是多倍轴承装置的外半径。

在本发明的另一设计方案中，至少一个，优选多个材料凹口沿轴向至少以区段方式设置在至少一个呈环形的部件上，这些材料凹口构成了流动通道的至少一个区段，尤其是从而在轴向的至少一个材料凹口与在周向的至少一个材料凹口在流动技术上连接。

通过轴承装置的这种设计，在制造零配件时可以加工出所需的材料凹口，从而在零件组装时形成带有所有必需的流动技术上的连接的流动通道。

在本发明的进一步的构造方案中，在至少一个呈环形的部件上固定有上孔垫圈和/或下孔垫圈，它们构成了上部流动腔和/或下部流动腔尤其以如下方式，即，使上部流动腔和/或下部流动腔将多个沿轴向布置的材料凹口沿周向在流动技术上相互连接起来，优选以如下方式，即，成型出回纹状或蛇纹状的流动通道。

一个或若干以回纹状或蛇纹状形式的流动通道的造型，允许了热交换介质沿呈环形部件的尽量大的面的导引。热交换介质的加热或冷却效果因此可以提高。

此外，轴承装置还可以包括，至少一个上封闭设备，尤其是上封闭板，和/或至少一个下封闭设备，尤其是下封闭板，固定在至少一个呈环形的部件上；和/或至少一个外套状零件固定在至少一个呈环形部件上，其中，上封闭板和/或下封闭板和/或外套状零件，优选借助密封元件形成了流动通道相对周围环境在流动技术上的边界，尤其以如下方式，即，上封闭板和/或下封闭板和/或外套状零件具有至少一个充填设备，优选至少一个充填孔，热交换介质可以通过该充填设备输送给流动通道以及从该流动通道输出。

封闭板的使用允许了流动通道相对周围环境的流动密封的隔离。尤其重要的是充填设备的设置，其由此同样能被良好密封地被构造并允许了安全的充填。

用于加热和/或冷却的设备也可以包括用于加热和/或冷却的元件，尤其是加热线材、电热转换器和/或帕尔贴元件，其中，所提到的元件可以布置在轴向的和/或沿周向布置的材料凹口的壁上和/或可以布置在滚动体滚道上或与滚动体滚道相邻地布置。

加热线材、电热转换器和帕尔贴元件能被很好地调节和控制，从而可以十分精确地调整出所期望的温度。

此外还可能的是，控制和/或调节装置根据周围环境温度将至少一个呈环形的部件的温度调整到所期望的运行温度，优选调整到如下运行温度，其与所使用的润滑剂的预定的有利的温度相匹配。

对轴承装置的运行特别有利的是，在运行开始时以及在运行期间，如下这样来调整轴承装置和润滑剂的温度，即，使得润滑剂的润滑效果得到最佳地充分利用。

在轴承装置的另一设计方案中，热交换介质可以沿优选流动方向（Vorzugs-）在流动通道中被引导，其中，控制和/或调节装置可以改变优选流动布局。

通过使优选流动方向逆转，温度可以特别均匀地在呈环形的部件的整个圆周上被调整。

总之，在运行期间，装置（轴承或大型滚动轴承或转动连接装置或回转驱动机构）应当被保护不经受过高或过低的温度。尤其可以通过按本发明的系统和其合理的线路布置确保，即使在设备起动时也不会有过高或过低的温度。主动的加热/冷却在此可以通过间接地（被动地）冷却的或加热的措施、设备和功能得到支持。为了减小上面所有提到的缺陷，本发明尤其适用。

用于冷却/加热的主要元件在此集成在装置中，例如转动连接装置和/或回转驱动机构中。轴承用热交换介质的穿流例如通过改良后的穿流几何结构更佳地设计是主动的介质加热或介质冷却的可行方案。通过接下来所说明的本发明，应当减少和避免了由于设备缺失的、因极端温度受损的组成部分造成的设备的故障。

尤其通过主动的冷却器，如通风器、帕尔贴元件或类似物，实现了直接的，亦即主动的冷却，而不必考虑到在纯粹的液冷中需要附加仪器的缺陷。用脂润滑的零件也可以由此被直接冷却。冷却效率的直接控制在此也通过按本发明的装置的电气技术上的线路布置的限定的通电，或通过用限定的、例如合适地控制或合适地调节后的电压加载按本发明的装置来实现。

可以考虑的是，当同时解决了可能的电绝缘的问题时，用通过穿流的介质，例如液体或流动的混合物的主动的冷却效果来加强电热引起的主动的冷却效果。

借助加热元件的合适的通电进行的对装置或仪器的每一次限定的电加热，被称为是对也可以使用在回转驱动机构中的机器结构和设备结构的大型滚动轴承、轴承和一般的转动连接装置的主动加热。

同样可以考虑的是，当同时也解决了可能的电绝缘的问题时，用比被穿流的零件的温度更高的穿流介质，例如液体或流动的混合物的主动的加热效果，来加强电热引起的主动的加热效果。

当在第一阶段中在转动连接装置的内环或外环上加工出附加的钻孔时，或在内环或外环的整个圆周上加工出穿口（Einstich）时，按照传统的现有技术近似成功地解决了成为缺陷的问题。这种措施的目标在于，提高/改善通过空气对流从转动连接装置的热输出。这种措施可以作为附加的冷却措施使用在接下来说明的直接冷却措施中。当除了这些沿圆周环绕的穿口外还设置了环绕转动连接装置的呈环形的外套（该外套流动密封地，特别是水密封地封闭穿口）时，那么可以通过这些穿口来引导热交换介质。

当轴承（大型滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构等）额外配设有以电方式来运行的冷却元件和加热元件时，这种解决方案才达到目的。上面已经提到了加热线材，但也可以考虑有利地使用电热转换器和/或利用热电效应，例如在所谓的帕尔贴元件或帕尔贴冷却器的公知应用形式中。这种加热元件或冷却元件既可以置入穿口或其它材料凹口中，也可以置入轴承半部之间的密封间隙中，或设置在内环和/或外环的平面上，或必要时甚至可以置入总装置的滚道中。

这种电热转换器优选以帕尔贴效应为基础并且在电穿流时产生了温差或在温差下产生了电流（赛贝克效应，Seebeck-Effekt）。如果这种元件被设置在轴承（大型滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构等）的一部分上时，同一轴承（大型滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构等）可以既被冷却又被加热。在促使限定的热输入的加热和促使限定的热输出的冷却之间的差，处在电热转换器的电极的线路布置中。按本发明的装置包含电热转换器的合适的线路布置，从而作为结果，轴承（大型滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构等）或可以被冷却，或可能在电流方向逆转时被加热。

用于将在转动连接装置或轴承中产生的热输出的另一个附加的阶段是，用接下来也简称为介质或热交换介质的冷却介质或加热介质，例如水、空气、油或不易燃烧的气体混合物，灌满/充填转动连接装置或大型滚动轴承（或回转驱动机构）。为此，或在外环的圆周上，或在内环的圆周上加工出材料凹口，这些材料凹口被外套状的部件，例如包围转动连接装置或包围轴承的也被称为金属件的空心件包围。用于热输出的冷却介质或用于热输入的加热介质被引导穿过这些材料凹口（环形腔、环形区段、环形槽、呈环形的穿口、回纹状的通道、环绕的孔等）。

按照本发明可以考虑的是，在总装置的环绕面上可以加工出多个环绕的材料凹口，或加工出惟一一个螺旋状或螺纹状地环绕的材料凹口。倘若加工了惟一一个环绕的材料凹口，那么该材料凹口具有至少一个被限定的热交换介质入口位置以及至少一个被限定的热交换介质出口位置。倘若加工了多个环绕的材料凹口，那么这些材料凹口可以平行地以及在流动物理学上彼此不相互依赖地配设有各一个被限定的入口位置和各一个出口位置。

优选也存在如下可能性，即，设置这种材料凹口以及附加地为它们配备加热线材，从而基于通过电穿流的加热效果产生了（必要时附加的）加热效应。类似地，也可以为这些材料凹口配备帕尔贴元件。

从实践来看，当前的滚动轴承、大型滚动轴承、转动连接装置、使用在回转驱动机构中的转动连接装置，通常具有充填孔，在实践中，滚道系统用滚动体的充填通过该充填孔发生。就本发明而言，每个充填孔于是优选在几何结构上由介质流动限定边界，因此被排空以及被密封以防止热交换介质溢出。作为对此的备选，也可以仅在充填孔之上或之下设置用于热交换介质的通道或材料凹口。通过在外套状零件中的孔（在上面示例性地被称为入口位置和出口位置），可以输入和输出热交换介质。

适宜的是，这些孔靠近地并排放置，从而通过在孔之间简单加工出的屏障，例如通过设置其它材料，可以实现介质环绕整个呈环形的轴承的流动。介质呈环形地穿过其穿流轴承的材料凹口，可以加工在外套零件中以及也可以设计成回纹状、螺旋状。

按照本发明，这些材料凹口也可以在多个呈环形的层中、多个平面中以及以分别不同的透入深度中加工在大型滚动轴承、轴承、转动连接装置或回转驱动机构的材料中，以及然后可以存在。这些材料凹口原则上也作为轴向孔/槽/穿口存在。

在另一实施形式中，也可以将如下孔加工到轴承中，该孔通过下面也被称为连接件的连接通道、管或类似物如下这样来连接，即，使得强制性地产生了轴承、大型轴承、回转驱动机构或类似物的穿流。

这些钻孔也可以有利地与呈环形的材料凹口（槽、穿口等）连接，连接件如下这样置入该材料凹口中，即，使得这些连接件不会凸出于轴承（大型滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构等）的平面，因此特别（因为内置）受到保护，以及轴承用这些面也可以放置于在几何结构上遵循轴承（大型滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构等）的连接结构上以及可以如常见那样用螺栓紧固。

为了产生介质的限定的穿流方向，在特殊的实施形式中，在平面上同样可以设置带有例如通过激光处理加工的易损的结构、带有相应的凹槽或材料凹口的部段。这种部段的第一平面可以设计成始终有两个孔或穿流孔相互连接，而在第二平面中则将这些凹槽或材料凹口遮盖，由此存在一个或多个输入孔和输出孔，它们将介质导入和导出轴承（大型滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构等）。

倘若仅应避免轴承（大型滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构等）的过度冷却，那么可以取代电热转换器的是，如上面提到那样也使用传统的电加热元件（加热线材、加热线圈、加热螺旋结构等）。但与之前公知的现有技术相比，按照本发明适宜的是，将这些元件设置在轴承环的圆周上的相应的凹槽或材料凹口中，或设置在至少一个平面上。

附图说明

在本发明的基础上的其它特征、特性、优势和效果由对本发明的优选实施形式的下列说明、以及本发明的易于想到的有利的设计方案以及借助附图得出。显然，多个上面提到的按本发明的系统的组合也是可能的。附图中：

图1示出经剖切的轴承的或多个经剖切的转动零件（大型滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构）的端面；

图2示出经剖切的轴承的或多个经剖切的转动零件（大型滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构）的端面，带有例如置入材料凹口中的、用于直接加热或冷却的元件；

图3示出经剖切的轴承的或多个经剖切的转动零件（大型滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构）的端面，带有紧贴着的外套结构和充填孔；

图4示出经剖切的轴承的或多个经剖切的转动零件（大型滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构）的端面，带有紧贴着的外套结构和充填孔以及带有例如置入材料凹口中或滚道中的、用于直接加热或冷却的元件；

图5示出经剖切的轴承的视图（例如：内环或外环），带有在轴向设置的材料凹口，结合孔板和封闭板得到能流动的总结构；

图6示出经剖切的轴承或的视图（例如：内环或外环），带有在轴向设置的材料凹口，结合孔板和封闭板产生能流动的总结构，以及带有例如置入材料凹口中的、用于直接加热或冷却的元件；

图7示出经剖切的轴承的侧视图（例如：内环或外环），结合孔板和封闭板得到能流动的总结构；

图8示出经剖切的轴承的侧视图（例如：内环或外环），结合孔板和封闭板得到能流动的总结构，带有例如加工在材料凹口中的、用于直接加热或冷却的元件。

具体实施方式

在图1中可以清楚地示出转动连接装置的环形部段的经剖切的端面，该转动连接装置由外环3和内环1构成，它们之间有用于带有或不带滚动体保持架的滚动体2、例如滚珠的滚道。还可以清楚地看到加工在内环1和外环3的外圆周上的材料凹口5，在此示出为穿口或环绕的槽。热交换介质即空气、油、水或不易燃烧的气体混合物可以流过这些槽/材料凹口。材料凹口5因此构造成一个流动通道或若干流动通道并且设置在外环3的向外取向的边缘区域中以及设置在内环1的向内取向的边缘区域中。

由此，根据热交换介质是否具有比总装置更低或更高的温度，实现对总装置，尤其是环的主动或直接的冷却或加热。

主动冷却在此应当尤其指的是，借助通风器或泵产生冷却剂，例如空气、油、水或不易燃烧的气体混合物的冷却剂流，其冷却待冷却的构件。为此，冷却剂可以被导引通过热交换器，以便将冷却介质带至比待冷却的构件的温度低的起始温度。

反之，加热尤其应当指的是，例如通过加热使待加热的构件变热的热交换介质，或也通过直接安装在待加热的构件上的加热元件来主动加热待加热的构件。

所提到的热交换介质可以根据是否被冷却或加热而同时用作冷却剂或加热剂。

在主动冷却和主动加热时，尤其可以实现热传导和强制对流的原理。

如果使用这种热交换介质，那么该热交换介质必须被水密封地或气密封地或至少流动密封地被引导通过流动通道状的材料凹口5。当使用相应的密封装置9，尤其是环绕的或整体密封的密封装置9时，那么这是完全可能的。密封的目标在于，避免或至少决定性地防止流动介质从流动通道，例如从材料凹口5溢出。密封装置9在此分别布置在外套状零件8的槽中。各一个外套装零件8配属于外环3并且沿外环3的向外取向的面延伸，其中，密封装置9密封地贴靠在外环3的向外取向的面上并且固定在其位置中。相应地，另一个外套状零件8配属于内环1并且沿内环3的向内取向的面延伸。通过配合作用，尤其在外套状零件8牢牢地置于内环1和外环3上时，朝向外界环境产生了密封的流动通道来传导热交换介质。

当取消在此实施成两个设置在内环1和外环3上的环绕的环8的外套状零件8时，那么装置不再能被热交换介质有针对性地穿流。那么材料凹口为热对流的间接效应奠定基础，因为这些穿口5结合内环1或外环3的圆周面形成了类似冷却肋片的几何结构。同样如前述的材料凹口5那样，钻孔6可以在内环1和/或外环3的固体材料中既用于传导热交换介质，又可以作为符合更好的热对流要求的冷却孔。

图2示例性地示出了装置（轴承、滚动轴承、转动连接装置、回转驱动机构）的一些部位，在这些部位上可以设置用于直接冷却或加热装置的元件18。尤其在环绕的材料凹口5内部的所有部位上，可以将这些元件放置在例如内环1和/或外环3的环绕的穿口中，但或也可以放置在钻孔6的内部。当然，这些元件18也可以放在外套零件8的平面上，或放在可相对彼此转动的环1与3之间的轴承间隙的合适的面上。

在按本发明将环绕的材料凹口5设置到总装置内的情况下，取消了下和上孔垫圈12、13必须也用作下和上封闭板10、11的必要性，其对于预定热交换介质的流动优选方向16是决定性地必需的。更准确地说，材料凹口5按图1和图2沿周向布置，因而形成了三个平行延伸的流动通道且热交换介质仅沿周向被引导。

也可以考虑的是，将这些尤其可能是加热线材，或帕尔贴元件或其它电热转换器的元件18，安装到限定转动连接装置边界的垫圈或板10、11、12、13的面上。在合适地布置元件18的情况下，可以既加热待加热的构件，亦即内环1和/或外环3，又加热穿流过流动通道的热交换介质。

在图3和图4中立体地示出了按本发明的装置，限定该装置边界的垫圈或板10、11、12、13，尤其当材料凹口用作穿流的热交换介质的流动通道时才被使用。通过选择流动通道的几何结构，以及通过布置材料凹口4、5，可以为流动介质给定优选流动方向16。当通过热交换介质对装置进行按本发明的加热/冷却时，始终有必要保持装置内部中的流动介质。在充填孔7的限定的入口或出口上，介质可以离开装置或进入装置中，例如进入内环1或外环3中。如果设置有用于产生热交换介质流动的泵，那么通过泵的方向预定了优选流动方向16。

在图3和图4中可以清楚地看到与环绕的材料凹口5对照设置的轴向材料凹口4。在使用这种例如可以通过铣削加工在制造这种环时引入的轴向凹口4的情况下，有必要以如下方式预定热交换介质的流动优选方向16，即，预定流动通道状的几何结构。基体如内环1或外环3与孔垫圈12、13和封闭板10、11的连接，提供了合适的流动通道状的几何结构，如在图3至图8中可以看到的那样。在此，按本发明，存在多个例如圆形环绕的流动腔14、15，它们可以实现热交换介质的穿流。流动腔14、15在此沿周向延伸并且与在轴向延伸的材料凹口4形成了回纹状或蛇纹状的流动通道。相对仅平行延伸的流动通道，回纹状或蛇纹状的流动通道具有明显更大的总长度以及因此具有明显更大的由热交换介质流过的壁面积。由于流动通道的更大的流过的壁面积，冷却效果或加热效果更大，因为传热功率直接与传递面积成比例。

图4示出用于加热或冷却的元件18可以以合适的方式布置在滚珠轴承滚道或滚动轴承滚道上。这样布置是特别有利的，因为冷却或变热可以直接使用在与出现在滚动体与环之间的摩擦的位置直接相邻的位置。

在图5和图6中可以清楚地看到，这些流动腔尤其通过在所谓的孔垫圈12、13中的合适的凹槽实现。在环的两侧上，亦即在内环1和外环3之下，以及在内环1和外环3之上，按照本发明存在这种流动腔。各一个上封闭板10和下封闭板11被放置到孔垫圈12、13上。它们形成了沿周向延伸的上部或下部流动腔14、15的上部或下部封闭。

图7示出了回纹状或蛇纹状的流动通道的经剖切的图。上和下封闭板10、11分别通过螺栓连接件17与上孔垫圈12或下孔垫圈13一起固定在其中一个环1、3上。轴向延伸的流动腔4在此在流动技术上与沿周向延伸的上部和下部流动腔14、15连接且因此形成回纹状的或蛇纹状的流动通道。这种流动通道具有极大的传热面积且同时极为密封。图中示出了可能的优选流动方向16。

图8示出了对应图7的流动通道，其中，设置有用于主动冷却或加热的元件。这些元件尤其有利地布置在轴向延伸的材料凹槽的壁上，因此实现了能量上特别高效的冷却或加热。在此同时可以冷却或加热环和热交换介质，从而实现了极高的效率。

在图1至图8中示出了按本发明的用于提供一种带有一体化的冷却和/或加热的总装置（轴承或滚动轴承或转动连接装置或回转驱动机构）的示例。最后要提及的是，显然每一个单独的这种总装置都可以单独地与进一步导引的电线路布置相连。也可以考虑的是，多个总装置与惟一一个用于电线路布置的总设备串联或并联。也可以考虑的是，多个这种单独的总装置与至少一个用于供送热交换介质的流动仪器并联或串联。这种流动仪器可以是通风器、鼓风机，或液体泵或油泵，或其它介质或流体输送器，以便将冷却介质或加热介质流动地供送给设备部分。

除了前述内容，还确定的是，按本发明的设备，连同所示的示例在内，也包括其它如下几何结构，该几何结构适合为轴承、（大型）滚动轴承、转动连接装置或回转驱动机构实现有优选方向的热交换介质的穿流，当这种穿流既能用于直接加热或也能用于直接冷却时。

附图标记列表

1 能转动的第一部件（转动体），例如：内环（IR）

2 滚珠或滚动体

3 能转动的第二部件（转动体），例如：外环（AU）

4 材料凹口，例如：轴向

5 材料凹口，例如：环绕的

6 孔

7 用于热交换介质的充填孔

8 外套状/包套的零件

9 环绕的密封装置

10 上封闭板

11 下封闭板

12 上孔垫圈

13 下孔垫圈

14 上部流动腔

15 下部流动腔

16 热交换介质的优选流动方向（示例）

17 用于固定总装置的合适的紧固装置，例如：螺栓连接件

18 置入材料凹槽中或设置在钻孔内或表面上或滚道上的用于主动冷却或

加热总装置的元件，例如：加热线材、电热转换器和/或帕尔贴元件

Claims (58)

1.一种轴承装置，其包括：

-至少两个呈环形的部件(1、3)，它们带有至少一个用于借助螺栓将轴承装置安装到相邻结构上的平面；

-多个滚动体(2)，它们布置在所述呈环形的部件(1、3)之间并且在所述呈环形的部件(1、3)相对彼此绕转动轴线旋转时相互支撑这些部件；

其特征在于，

为了加热和/或冷却所述呈环形的部件(1、3)中的至少一个，提供了：

-至少一个用于加热和/或冷却的部件，其能实现到和/或从呈环形的部件中的至少一个的主动的热输入和/或热输出，

-其中，沿周向在至少一个呈环形的部件(1、3)上，亦即，在内环(1)的向内取向的边缘区域中和/或在外环(3)的向外取向的边缘区域中，设置有至少一个凹槽状的材料凹口，所述材料凹口构成了流动通道的至少一个区段，其被呈筒状外壳形式的外套(8)所密封，热交换介质能被引导穿过所述流动通道，并且/或者，在所述流动通道的壁上能够布置至少一个用于电热加热和/或冷却的设备(18)，其中，所述流动通道的一个或多个壁用作一方面为所述至少一个呈环形的部件(1、3)以及另一方面为所述热交换介质和/或电热加热和/或冷却的设备之间热交换的传热面。

2.按权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，沿至少一个呈环形的部件的周向基本上完全环绕地设置有至少一个材料凹口。

3.按权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，至少一个材料凹口沿轴向至少以区段方式设置在至少一个呈环形的部件(1、3)上，沿轴向的材料凹口构成了流动通道的至少一个区段。

4.按权利要求1或3所述的轴承装置，其特征在于，在所述至少一个呈环形的部件(1、3)上固定有上孔垫圈(12)和/或下孔垫圈(13)，它们构成了上部流动腔(14)和/或下部流动腔(15)。

5.按权利要求1至3之一所述的轴承装置，其特征在于，至少一个上封闭设备，和/或至少一个下封闭设备，固定在所述至少一个呈环形的部件(1、3)上，和/或至少一个外套状的零件(8)固定在所述至少一个呈环形部件(1、3)上。

6.按权利要求1至3之一所述的轴承装置，其特征在于，所述用于加热和/或冷却的设备包括用于电热加热和/或冷却的设备(18)，其中，所述的用于电热加热和/或冷却的设备(18)能布置在轴向和/或沿周向布置的材料凹口的壁上和/或能布置在滚动体滚道(2)上或与所述滚动体滚道(2)相邻地布置。

7.按权利要求1至3之一所述的轴承装置，其特征在于，控制和/或调节装置根据周围环境温度将至少一个呈环形的部件的温度调整到所期望的运行温度。

8.按权利要求1至3之一所述的轴承装置，其特征在于，所述热交换介质沿通过用于产生热交换介质流动的泵的方向限定的优选流动方向(16)在所述流动通道中被引导，其中，控制和/或调节装置能改变所述优选流动方向(16)。

9.一种按权利要求1至3之一所述的轴承装置，其特征在于，部件(1、3)能相对彼此转动，并且其中，所述轴承装置具有用于一体化地加热或冷却滚动体滚道或能相对彼此转动的部件(1、3)的设备，并且其中，通过到所述部件中的直接的热输入或从所述部件(1、3)的直接的热输出分别进行且能限定地控制加热或冷却效果，以及通过用于电热加热和/或冷却的设备(18)或功能或设备的配合分别形成加热或冷却效果，并且其中，能在加热效果与冷却效果之间切换。

10.按权利要求9所述的轴承装置，其特征在于，至少一个材料凹口沿轴向或环绕地存在于至少一个所述能相对彼此转动的部件(1、3)中，所述至少一个材料凹口能实现热交换介质沿至少一个通过用于产生热交换介质流动的泵的方向预定的优选方向的穿流。

11.按权利要求9所述的轴承装置，其特征在于，在至少一个所述能相对彼此转动的部件(1、3)的圆周上或总装置的平面上存在的材料凹口呈环形地、环形腔状地或环形部段状地或环形槽状地或穿口状地或回纹状地实施，或具有由此组合而成的几何结构，或存在于多个平面中。

12.按权利要求9所述的轴承装置，其特征在于，所述轴承装置具有集成在总装置中的至少一个帕尔贴元件或至少一个加热元件或至少一个电热转换器或至少一种这些元件的组合。

13.按权利要求9所述的轴承装置，其特征在于，在总装置中存在材料凹口。

14.按权利要求9所述的轴承装置，其特征在于，由能转动的部件、孔垫圈(12)、(13)和封闭板(10)、(11)构成的总装置相互水密封地连接，其中，能使用密封元件(9)，以便在所述总装置中穿流期间，流动密封地保持热交换介质。

15.按权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，所述热交换介质是水、油、冷却剂或不易燃的气体。

16.按权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，所述用于电热加热和/或冷却的设备(18)是加热线材、电热转换器和/或帕尔贴元件。

17.按权利要求2所述的轴承装置，其特征在于，多个材料凹口基本上相互平行地周向基本上完全环绕地设置。

18.按权利要求2所述的轴承装置，其特征在于，多个材料凹口同心地沿周向基本上完全环绕地设置。

19.按权利要求2所述的轴承装置，其特征在于，多个材料凹口呈螺旋形或呈螺纹形地基本上完全环绕地设置。

20.按权利要求2、17、18或19所述的轴承装置，其特征在于，沿周向的材料凹口的数量为三个。

21.按权利要求3所述的轴承装置，其特征在于，材料凹口构成流动通道的至少一个区段使得在轴向的至少一个材料凹口与在周向的至少一个材料凹口在流动技术上连接。

22.按权利要求3所述的轴承装置，其特征在于，在轴向的材料凹口的数量为多个。

23.按权利要求4所述的轴承装置，其特征在于，上孔垫圈(12)和/或下孔垫圈(13)构成上部流动腔(14)和/或下部流动腔(15)使得所述上部流动腔(14)和/或下部流动腔(15)将多个沿轴向布置的材料凹口沿周向在流动技术上相互连接起来。

24.按权利要求4所述的轴承装置，其特征在于，上孔垫圈(12)和/或下孔垫圈(13)构成上部流动腔(14)和/或下部流动腔(15)从而成型出回纹状或蛇纹状的流动通道。

25.按权利要求5所述的轴承装置，其特征在于，所述上封闭设备是上封闭板(10)，而所述下封闭设备是下封闭板(11)。

26.按权利要求25所述的轴承装置，其特征在于，上封闭板(10)和/或下封闭板(11)和/或外套状零件(8)形成了所述流动通道相对周围环境在流动技术上的边界。

27.按权利要求25所述的轴承装置，其特征在于，上封闭板(10)和/或下封闭板(11)和/或外套状零件(8)借助密封元件形成了所述流动通道相对周围环境在流动技术上的边界。

28.按权利要求26所述的轴承装置，其特征在于，上封闭板(10)和/或下封闭板(11)和/或外套状零件(8)形成所述流动通道相对周围环境在流动技术上的边界，使得上封闭板(10)和/或下封闭板(11)和/或外套状零件(8)具有至少一个充填设备，热交换介质能通过所述充填设备被输送给所述流动通道以及从这个流动通道输出。

29.按权利要求28所述的轴承装置，其特征在于，所述充填设备是充填孔。

30.按权利要求1至3之一所述的轴承装置，其特征在于，控制和/或调节装置根据周围环境温度将至少一个呈环形的部件的温度调整到与所使用的润滑剂的预定的有利的温度相匹配的运行温度。

31.按权利要求11所述的轴承装置，其特征在于，所述多个平面是具有不同直径的同心的平面。

32.按权利要求13所述的轴承装置，其特征在于，在总装置中还有孔(6)或穿流孔，其中，孔(6)或穿流孔或流动腔(14)、(15)能相互连接，而在另一个平面中，材料凹口能被包套的零件遮盖。

33.按权利要求13所述的轴承装置，其特征在于，在总装置中还有孔(6)或穿流孔，其中，孔(6)或穿流孔或流动腔(14)、(15)能相互连接，在另一个同心的平面中，材料凹口能被外套状零件(8)遮盖。

34.按权利要求14所述的轴承装置，其特征在于，由能转动的部件、孔垫圈(12)、(13)和封闭板(10)、(11)构成的总装置合适地相互螺栓连接(17)。

35.按权利要求14所述的轴承装置，其特征在于，所述密封元件(9)是环绕的密封元件(9)。

36.按权利要求14所述的轴承装置，其特征在于，能使用密封元件(9)，以便在所述总装置中穿流期间，水密封地保持热交换介质。

37.按权利要求6所述的轴承装置，其特征在于，所述用于电热加热和/或冷却的设备(18)是加热线材、电热转换器和/或帕尔贴元件。

38.按权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，所述轴承装置呈轴承形式。

39.按权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，所述轴承装置呈大型滚动轴承形式。

40.按权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，所述轴承装置呈回转驱动机构形式。

41.按权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，所述轴承装置呈转动连接装置形式。

42.一种用于一体化地加热或冷却轴承装置的方法，所述轴承装置包括至少两个呈环形的部件(1、3)，它们带有至少一个用于借助螺栓将轴承装置安装到相邻结构上的平面，并且包括多个滚动体(2)，它们布置在呈环形的部件(1、3)之间并且在所述呈环形的部件(1、3)相对彼此绕转动轴线旋转时相互支撑这些部件，其中，为了加热和/或冷却所述呈环形的部件(1、3)中的至少一个，沿周向在至少一个呈环形的部件(1、3)上，亦即，在内环(1)的向内取向的边缘区域中和/或在外环(3)的向外取向的边缘区域中，设置有至少一个凹槽状的材料凹口，所述材料凹口构成了流动通道的至少一个区段，其被呈筒状外壳形式的外套(8)所密封，热交换介质能被引导穿过所述流动通道，并且/或者，在所述流动通道的壁上能够布置至少一个用于电热加热和/或冷却的设备(18)，其中，所述流动通道的一个或多个壁用作一方面为所述至少一个呈环形的部件(1、3)以及另一方面为所述热交换介质和/或电热加热和/或冷却的设备之间热交换的传热面，

其特征在于，通过到所述部件中的直接的热输入或从所述部件(1、3)的直接的热输出分别进行且能限定地控制加热或冷却效果，以及通过用于电热加热和/或冷却的设备(18)或功能或设备的配合分别形成加热或冷却效果，并且其中，能在加热效果与冷却效果之间切换。

43.按权利要求42所述的方法，其特征在于，通过若干电信号或通过若干电结构组件的电驱控的逆转，引起在加热效果与冷却效果之间的切换。

44.按权利要求42或43所述的方法，其特征在于，通过温度变化，引起在加热效果与冷却效果之间的切换。

45.按权利要求42或43所述的方法，其特征在于，通过附加的间接加热的或间接冷却的元件能在效果上分别加强加热或冷却效果，所述附加的间接加热的或间接冷却的元件设置在总装置的或所述能相对彼此转动的部件(1、3)的面上或设置在材料凹口中或在轴承间隙中或孔(6)中。

46.按权利要求42或43所述的方法，其特征在于，用于一体化地加热或冷却的措施由至少一个加工到所述轴承装置中的材料凹口促成，热交换介质涌过材料凹口。

47.按权利要求42或43所述的方法，其特征在于，热交换介质的穿流能在多个绕总装置的转动轴线的同中心的平面中发生，其中，存在至少一个用于所述热交换介质流入总装置中的入口区域，并且其中，同样存在至少一个用于所述热交换介质从总装置流出的出口区域。

48.按权利要求42所述的方法，其特征在于，所述热交换介质是水、油、冷却剂或不易燃的气体。

49.按权利要求42所述的方法，其特征在于，至少一个用于电热加热和/或冷却的设备(18)是加热线材、电热转换器和/或帕尔贴元件。

50.按权利要求42所述的方法，其特征在于，仅通过一个电信号或通过一个电组件的电驱控的逆转，引起在加热效果与冷却效果之间的切换。

51.按权利要求42或43所述的方法，其特征在于，通过流过或涌过这种装置的热交换介质的连续的或快速的温提升高或温度下降，引起在加热效果与冷却效果之间的切换。

52.按权利要求42或43所述的方法，其特征在于，用于一体化地加热或冷却的措施由至少一个加工到所述轴承装置中的材料凹口促成，热交换介质流过材料凹口。

53.按权利要求47所述的方法，其特征在于，所述入口区域设计成至少一个加工到周侧面中的充填孔(7)。

54.按权利要求47所述的方法，其特征在于，所述出口区域设计成至少一个加工到周侧面中的出口孔(7)。

55.按权利要求42所述的方法，其特征在于，所述轴承装置呈轴承形式。

56.按权利要求42所述的方法，其特征在于，所述轴承装置呈大型滚动轴承形式。

57.按权利要求42所述的方法，其特征在于，所述轴承装置呈回转驱动机构形式。

58.按权利要求42所述的方法，其特征在于，所述轴承装置呈转动连接装置形式。