DE10006631B4 - Dichtungseinrichtung - Google Patents

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    • F16C2322/39General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

Abstract

Dichtungseinrichtung zum Abdichten eines Spaltes an einer Dichtungsstelle zwischen einer umlaufenden, rotationssymmetrischen ersten Fläche (29) und einer .quer dazu verlaufenden zweiten Fläche (150), insbesondere bei schnelllaufenden Werkzeugspindeln, mit
– die erste Fläche unter radialer Vorspannung umschließenden, aus einem biegsamen Material bestehenden ringförmigen Dichtungselement (26), das mit der ersten Fläche zumindest reibschlüssig gekuppelt ist und wenigstens ein Teil (31) aufweist, das unter Abdichtung des Spaltes axial an die zweite Fläche angedrückt ist, wobei
– die kegelförmige erste Fläche (29) in Richtung auf die zweite Fläche (150) sich verjüngend ausgebildet ist und das Dichtungselement (26) auf der ersten Fläche zu der zweiten Fläche hin axial verschieblich gelagert ist, derart, dass die axiale Andrückung des vorerwähnten Teiles des Dichtungselementes an die zweite Fläche in Abhängigkeit von der Drehzahl des mit der ersten Fläche umlaufenden Dichtungselementes selbsttätig derart gesteuert ist, dass die Andruckkraft des Dichtungselementteils an die zweite Fläche mit zunehmender Drehzahl abnimmt,
dadurch gekennzeichnet, dass das als ein im Wesentlichen massiver biegsamer Ring ausgebildete Dichtungselement (26) im Querschnitt im Wesentlichen keilförmig mit einer kegelförmigen Innenumfangsfläche (28) ist, mit der es auf die kegelförmige erste Fläche (29) auf gesetzt ist, dass das Dichtungselement (26) durch wenigstens ein es umschließendes, elastisches, ringförmiges Spannelement (35) in Radialrichtung vorgespannt ist und dass die Dichtungsstelle neben dem Dichtungselement (26) auf der der zweiten Fläche abgewandten Seite durch einen Spalt (23) nach außen hin abgedichtet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung zum Abdichten eines Spaltes an einer Dichtungsstelle zwischen einer umlaufenden rotationssymmetrischen ersten Fläche und einer quer dazu verlaufenden zweiten Fläche, insbesondere bei schnelllaufenden Werkzeugspindeln. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf einen mit einer solchen Dichtungseinrichtung versehenen Werkzeughalter.
  • Umlaufende Werkzeugspindeln müssen bei Werkzeugmaschinen und ähnlichen Anwendungen gegen das Eindringen von Spritzwasser und Schmutz in die Lagerstellen wie gegebenenfalls gegen den Austritt von Schmiermitteln aus den Lagern nach außen hin abgedichtet werden. Da die Spindeln häufig in dem spanabhebenden Bereich solcher Werkezugmaschinen angeordnet sind, werden an die verwendeten Dichtungsein richtungen verhältnismäßig hohe Anforderungen gestellt. Wegen der zunehmenden Verwendung von Hartmetallwerkzeugen in der spangebenden Fertigung werden immer höhere Drehzahlen der Werkzeugspindeln erforderlich, was entsprechende Anforderungen auch hinsichtlich des Antriebsmomentes und der Lagersteifigkeit mit sich bringt.
  • Insbesondere bei schnelllaufenden Werkzeugspindeln ergibt sich eine besondere Problematik, die daher rührt, dass die verwendeten Dichtungselemente, beispielsweise Dichtungsringe oder Manschetten, mit einem gewissen Anpressdruck gegen die jeweils zugeordnete Dichtfläche angedrückt werden müssen, um eine einwandfreie Abdichtung gegen Spritzwasser und Späneteilchen zu erzielen, dass aber andererseits mit der Zunahme der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Dichtungselement und der Dichtfläche auch eine entsprechende Vergrößerung der Reibungswärmeenergie einhergeht, mit der Folge, dass die Dichtungsstelle gegebenenfalls schon nach kurzer Betriebszeit eine unzulässige Temperaturerhöhung erfährt. Tatsächlich bildet diese Temperaturerhöhung sogar eine Grenze für die mögliche Drehzahlsteigerung der Werkzeugspindel, weil hohe Temperaturen an der Dichtungsstelle und damit auch in der Nähe der Lager nicht nur zu unzulässigen temperaturbedingten Spannungen in den Lagern und Führungen führen können, sondern auch die Schmiermittel in den Lagern beeinträchtigen.
  • Eine bekannte Möglichkeit diese Temperaturerhöhung zu vermeiden, ist die Abdichtung der Dichtungsstelle über Labyrinthsysteme, die bekanntlich berührungslos wirksam sind. Solche Labyrinthsysteme benötigen aber durchweg einen verhältnismäßig großen Einbauraum, der häufig, beispielsweise bei Werkzeughaltern, nicht zur Verfügung steht. Außerdem haben sie den prinzipbedingten Nachteil, dass sie bei stillstehender Werkzeugspindel keine wirksame Abdichtung bewirken. Dies ist insbesondere bei Werkzeugmaschinen nachteilig, die mit betriebsmäßig verschwenkbaren Werkzeugspindeln ausgerüstet sind, die nur während vorgegebener Betriebszeiten rotieren und sonst stillstehen. So wird beispielsweise ein in einen Sternrevolver eingesetzter Werkzeughalter mit angetriebener Werkzeugspindel nur während bestimmter Bearbeitungsvorgänge in die Arbeitsstellung verschwenkt, in der sein Werkzeug mit dem Werkstück in Eingriff steht. In der übrigen Zeit ist der Werkzeughalter mit stillstehender Werkzeugspindel in eine der jeweiligen Schaltstellung des Revolverkopfes entsprechende Bereitschaftstellung überführt, in der er gegebenenfalls auf dem Kopf steht aber weiterhin der Einwirkung von Spritzwasser und Spänen etc. ausgesetzt bleibt.
  • Aus der DE 1096133 B ist eine Dichtung zwischen zwei im Verhältnis zueinander drehbaren Teilen bekannt, von denen der eine mit einer zur Drehachse konzentrischen kegeligen Rotationsfläche versehen ist, die den Zweck hat, einen gegen die Fläche mit Eigenspannung anliegenden O-Ring zur Abdichtung gegen eine zur Drehachse senkrechte Fläche zu pressen, die im festen Anschluss an den anderen Teil angeordnet ist. Der O-Ring rollt sich dabei als einziges Dichtungsmittel auf der kegeligen Rotationsfläche ab, deren Erzeugende zur Sicherstellung der Rollbewegung des O-Ringes mit der Drehachse einen Winkel bildet, der kleiner als 30° ist. Mit steigender Drehzahl wird der O-Ring durch Fliehkraftwirkung radial zunehmend aufgeweitet, so dass die Kraft mit der der O-Ring gegen die zur Drehachse senkrechte Fläche angepresst wird, drehzahlabhängig kleiner wird. Dadurch wird erreicht, dass die von der Dichtung erzeugte Reibungswärme wesentlich kleiner ist als bei Dichtungen, deren Anpressdruck an die relativ bewegte Dichtfläche von der Drehzahl unabhängig konstant ist. In der Praxis hat sich aber gezeigt, dass der O-Ring, insbesondere bei höheren Drehzahlen nicht die angestrebte gleichmäßige Rollbewegung ausführt, sondern Verdrill- und Flattererscheinungen zeigt, die zu einem raschen Verschleiss führen. Bei einer aus der DE 1084990 C bekannten Zentrifugaldichtung dieser Art wurde deshalb der O-Ring schon in einer durch parallele konische Flächen begrenzten Ringnut des umlaufenden Teiles aufgenommen, um damit den O-ring radial zu führen. Eine solche verhältnismäßige eng tolerierte Ringnut ist aber verschmutzungsanfällig, weil schon verhältnismäßig geringe Schmutzablagerungen in der Ringnut zu einer Funktionsbeeinträchtigung der Dichtung führen. Daneben ist noch aus der US-A-2494971 eine Wellendichtungsvorrichtung bekannt, die insbesondere für Flüssigkeitspumpen bestimmt ist. Bei dieser Vorrichtung geht es darum, einen die Welle umgebenden Ansaugluftspalt drehzahlabhängig zu öffnen oder zu schließen. Zu diesem Zwecke ist in einem Gebläserad eine durch zwei Kegelflächen parallelflächig begrenzte Nut vorgesehen, in die ein aus mehreren Sektoren bestehender, mehrteiliger starrer Ring eingesetzt ist, dessen Sektoren durch eine ihn umschließende Wurmfeder unter Vorspannung elastisch zusammengehalten sind. Unter Fliehkrafteinwirkung werden die Sektoren radial nach außen gedrückt, so dass sie von den kegelförmigen Nutwänden geführt axial zurückweichen und den Luftspalt freigeben. Eine solche Dichtungsvorrichtung kommt für die Spindelabdichtung bei Werkzeughaltern und dergleichen, bei denen immer eine Spaltabdichtung gewährleistet bleiben muss, grundsätzlich nicht infrage.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Dichtungs einrichtung, insbesondere für Lagerabdichtungen bei schnelllaufenden Werkzeugspindeln zu schaffen, die bei einfachem Aufbau auch bei stillstehender Werkzeugspindel und über den ganzen Betriebsdrehzahlbereich hinweg eine einwandfreie Spaltabdichtung gewährleistet und sicherstellt, dass auch bei hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen den gegeneinander bewegten, den Dichtungsspalt begrenzenden Flächen keine unzulässige Reibungswärme und damit Temperaturerhöhung der umgebenden Teile eintritt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
  • Die neue Dichtungseinrichtung weist ein die erste Fläche, bspw. die Umfangsfläche der Werkzeugspindel oder eines mit dieser verbundenen Teiles unter radialer Vorspannung umschließendes, aus einem biegsamen Material bestehendes, ringförmiges Dichtungselement auf, das mit der rotationssymmetrischen ersten Fläche umläuft, indem es mit dieser insbesondere reibschlüssig gekuppelt ist. Das Dichtungselement weist wenigstens ein Teil auf, das unter Abdichtung des Spaltes axial an die zweite Fläche, die sogenannte Dichtfläche, angedrückt ist. Als Material für das Dichtungselement kann jedes geeignete Dichtungsmaterial Verwendung finden, bspw. Tetrafluorethylen, Kautschuk etc.. Das Dichtungselement ist massiv einstückig.
  • Bei der neuen Dichtungseinrichtung ist eine in Richtung auf die zweite Fläche hin sich verjüngende, kegelförmige oder konische erste Fläche im Bereiche der Dichtungsstelle vorhanden, auf der das Dichtungselement zu der zweiten Fläche hin axial verschieblich gelagert ist und gegen die das Dichtungselement mit radialer Vorspannung angepresst ist. Wegen der kegelförmigen, sich verjüngenden Gestalt der rotationssymmetrischen ersten Fläche, die die Auflagefläche für das Dichtungselement bildet, wird die Radialkraft, mit der das Dichtungselement gegen diese erste Fläche angedrückt wird, in zwei Kraftkomponenten zerlegt, von denen eine rechtwinklig zu der Kegelmantelfläche und die andere in Achsrichtung auf die zweite Fläche zu gerichtet ist und den Dichtungsdruck erzeugt, mit dem das Dichtungselement gegen die zweite Fläche angedrückt wird. Mit zunehmender Drehzahl des Dichtungselementes steigt die auf das Dichtungselement ausgeübte und radial gerichtete Zentrifugalkraft, die der radialen Vorspannung des Dichtungselementes entgegenwirkt, mit der Folge, dass auch die Andrückkraft und damit der Dichtungsdruck auf die zweite Fläche in der erläuterten Weise selbsttätig drehzahlabhängig abnehmen.
  • Der Kegelwinkel der kegelförmigen ersten Fläche ist größer als der Winkel der Selbsthemmung des darauf angeordneten Dichtungselementes und liegt in der Regel in dem Bereich von ca. 7° bis 45°. Das Dichtungselement selbst weist eine kegelförmige Innenumfangsfläche auf mit der es auf die kegelförmige erste Fläche aufgesetzt ist. Das im Querschnitt im Wesentlichen keilförmige Dichtungselement ist durch wenigstens ein es umschließendes, elastisches, ringförmiges Spannelement in Radialrichtung vorgespannt. Dieses Spannelement kann in eine wandoffene Umfangsnut des Dichtungselementes eingesetzt sein und an sich aus jedem geeigneten Material bestehen. Besonders einfache Verhältnisse ergeben sich, wenn das Spannelement als ein Rundschnurring (O-Ring) ausgebildet ist.
  • Insbesondere im Hinblick auf die Verwendung bei hochbeanspruchten Dichtungsstellen, wie sie bspw. bei Werkzeughaltern mit schnelllaufenden Werkzeugspindeln vorliegen, bei denen die spangebenden Werkzeuge nahe der Stirnseite der Werkzeugspindel liegen, ist die Dichtungsstelle neben dem Dichtungselement, auf der der zweiten Fläche abgewandten Seite, noch zusätzlich durch einen Spalt oder eine Labyrinthdichtung nach außen hin abgedichtet.
  • Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, aus Gründen der Sicherheit gegen das Eindringen von Verschmutzungen und Spritzwasser in den abzudichtenden Spalt, bei dem System einer sogenannten schleifenden Dichtung zu bleiben, die auch bei Stillstand der ersten Fläche gegenüber der zweiten Fläche wirksam bleibt. Der Dichtungsdruck, mit dem das Dichtungselement wirksam ist, ist aber von der Drehzahl des Dichtungselements und damit bspw. der Werkzeugspindel abhängig, wozu eine selbsttätige Steuerung dieses Dichtungsdruckes durch die Fliehkraft ausgenutzt wird.
  • Der wesentliche Vorteil der neuen Dichtungseinrichtung liegt darin, dass die bei relativ zu der zweiten Fläche umlaufender erster Fläche freiwerdende Reibungsenergie weitgehend drehzahlunabhängig gehalten werden kann, weil eben mit steigender Drehzahl der Dichtungsanpressdruck auf die zweite Fläche, d.h. die Dichtfläche selbsttätig entsprechend nachlässt. Dieser mit zunehmender Drehzahl des Dichtungselementes abnehmende Dichtungsanpressdruck führt deshalb nicht zu einer Beeinträchtigung der Dichtwirkung, weil von außen her zu dem umlaufenden Dichtungselement gelangende Schmutzteile oder Flüssigkeiten zufolge der hohen Drehzahl und der Fliehkraftwirkung radial nach außen abgeschleudert werden und damit nicht in den abgedichteten Spalt eindringen können.
  • Die neue Dichtungseinrichtung bringt hinsichtlich geringem Platzbedarf, großer Montage- und Servicefreundlichkeit im praktischen Einsatz weitere Vorteile mit sich.
  • Die neue Dichtungseinrichtung ist an sich generell nicht nur bei Werkzeugmaschinen mit schnelllaufenden Werkzeugspindeln, sondern bei allen Anwendungsfällen anwendbar, bei denen es darauf ankommt, eine schnelllaufende rotationssymmetrische erste Fläche gegen eine insbesonders stillstehende zweite Fläche wirksam abzudichten, ohne dass an der Dichtungsstelle bei hohen Drehzahlen eine übermäßige Temperaturerhöhung auftritt.
  • Dabei hat sich gezeigt, dass die neue Dichtungseinrichtung insbesondere auch zum Einsatz bei Werkzeughaltern mit umlaufender angetriebener Spindel geeignet ist, wie sie bspw. in DIN 69880 und in einigen Ausführungsbeispielen in der DE 19732966 A1 oder der DE 19735420 A1 beschrieben sind. Bei solchen Werkzeughaltern liegen nämlich besondere Abdichtungsbedingungen insofern vor, als zum einen sehr beengte Platzverhältnisse gegeben sind und zum anderen die Lagerabdichtung der Spindel notwendigerweise verhältnismäßig nahe bei dem spangebenden Bereich des in den Werkzeughalter eingesetzten Werkzeuges liegt, so dass die Dichtung hoher Beanspruchung ausgesetzt ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist somit außerdem ein Werkzeughalter, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
  • Weitere Ausgestaltungen dieses Werkzeughalters sind Gegenstand der nachfolgenden Unteransprüche.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
  • 1 einen Werkzeughalter gemäß der Erfindung im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht und in schematischer Darstellung,
  • 2 einen Ausschnitt des Werkzeughalters nach 1, unter Veranschaulichung der Dichtstelle zwischen der Spindel und dem Gehäuse des Werkzeughalters, in einer entsprechenden Schnittdarstellung und in einem anderen Maßstab.
  • Der in 1 dargestellte Werkzeughalter 1 weist ein im Wesentlichen topfförmiges Gehäuse 2 auf, das einen Zylinderschaft 3, bspw. nach DIN 69880 trägt, der in eine entsprechende Aufnahmebohrung 4 eines bei 5 in seinem Umriss angedeuteten Werkzeugträgers in Gestalt einer Stern-Revolverscheibe eingefügt ist.
  • In dem Gehäuse 2 ist mittels zweier Kugellager 6 eine Spindel 7 drehbar gelagert, die koaxial zu dem Zylinderschaft 3 angeordnet ist und sich mit einem zylindrischen Teil 8 kleineren Durchmessers durch eine Innenbohrung 9 des Zylinderschaftes 3 zu einer nicht weiter dargestellten Antriebsquelle erstreckt, die im Bereich der Stern-Revolverscheibe 5 vorgesehen ist. Die Spindel 7 ist im Bereiche ihres aus dem Gehäuse 2 vorragenden Teiles mit einem eine Werkzeugaufnahme bildenden Innenkonus 10 ausgebildet, in den ein bei 11 angedeutetes Werkzeug eingesetzt ist, das durch eine auf die Spindel 7 aufgeschraubte Überwurfmutter 12 lagefest gehalten ist.
  • Zwischen den beiden Kugellagern 6 ist ein Abstandsring 13 angeordnet. Sie sind in Axialrichtung durch einen, mittels nicht weiter dargestellter axialer Schraubenbolzen auf die Stirnfläche des Gehäuses 2 aufgeschraubten Flanschring 14 fixiert, gegen den sich die beiden Kugellager 6 über eine dazwischen liegende, planebene Ringscheibe 15 axial abstützen, deren Innendurchmesser etwa dem Durchmesser der Kugelreihen der Kugellager 6 entspricht, wie dies aus 1 zu entnehmen ist.
  • Der insoweit beschriebene Werkzeughalter ist bekannt, so dass sich die Erörterung weiterer Einzelheiten erübrigt.
  • Zur Abdichtung des Gehäuses 2 und damit der Kugellager 6 gegen das Eindringen von Spritzwasser, Spänen und Verschmutzungen insbesondere aus dem Arbeitsbereich des Werkzeuges 11 ist eine neue Dichtungseinrichtung vorhanden, deren Einzelheiten insbesondere auch aus 2 zu entnehmen sind.
  • Auf ein Außengewinde 16 der Spindel 7 ist ein ein ringförmiges Abdeckelement bildender Gewindering 17 aufgeschraubt, der stirnseitig gegen eine Ringschulter 18 der Spindel 7 verspannt ist und axiale Sacklöcher 19 zum Ansatz eines Werkzeuges aufweist. Der Gewindering 17 übergreift mit einem äußeren Flanschteil 20 den Flanschring 14 und ragt mit einem koaxial zylindrischen Abschnitt 21 über eine vorbe stimmte Länge axial in die Öffnung 22 des Ringflansches 14 hinein, so dass zwischen diesen Teilen 21, 22 und dem Flanschring 14 ein Labyrinthspalt 23 ausgebildet wird, der in den von dem Gewindering 17 und dem Flanschring 14, sowie der Ringscheibe 15 begrenzten Ringraum 24 längs der Wandung der Öffnung 22 des Ringflansches 14, d.h. an seiner radial außen liegenden Begrenzungswand von außen her mündet. Von der Seite des benachbarten Kugellagers 6 aus mündet in den Ringraum 24 im Bereiche dessen radial innen liegender Begrenzungswand ein Ringspalt 25, der von der Ringschulter 18 des Gehäuses und der inneren Umfangsfläche der ein Dichtungsteil bildenden Ringscheibe 15 begrenzt ist. Zur Abdichtung dieses Ringspaltes 25 dient ein ringförmiges Dichtungselement 26 in Gestalt einer Keilringdichtung, das aus einem biegsamen Material besteht. Ein geeignetes Material ist beispielsweise Tetraflurethylen, doch können auch andere bekannte Dichtungsmaterialien dafür Verwendung finden. Das Dichtungselement 26 kann, wie dargestellt, massiv aus dem gleichen Material sein, es kann aber auch als Verbundkörper aus verschiedenen zweckentsprechenden Elementen zusammengesetzt sein, wie es auch möglich ist, es mit einer besonderen Profilgestalt, bspw. mit angeformten Dichtlippen und dergleichen, auszubilden.
  • Das Dichtungselement 26 weist eine im Wesentlichen keilförmige Querschnittsgestalt mit einer zylindrischen äußeren Umfangsfläche 27 und einer, zumindest über einer. Teil der axialen Länge konus- oder kegelförmigen Innenumfangsfläche 28 auf, mit der es auf eine eine erste rotationssymmetrische Fläche bildende, konus- oder kegelförmige Fläche 29 eines in dem Ringraum 24 liegenden koaxialen Fortsatzes 30 des Gewinderinges 17 aufgesetzt ist. Die beiden kegelförmigen Flächen 28, 29 weisen bei den dargestell ten Ausführungsbeispielen den gleichen Kegelwinkel auf, der größer ist als der Winkel der Selbsthemmung des Dichtungselementes 27, derart, dass dieses auf der sich zu der Ringscheibe 15 hin verjüngenden kegelförmigen Fläche 29 axial verschieblich ist. Der Kegelwinkel liegt, abhängig von den Abmessungen der Teile, dem Material des Dichtungselementes 26 und dergleichen in der Regel in der Größenordnung zwischen 7° und kleiner 45°.
  • Auf der der Ringscheibe 15 zugewandten Planseite weist das Dichtungselement 26 eine ebene Planfläche 31 auf mit der es satt dichtend an der äußeren Planfläche 150 der Ringscheibe 15 anliegt, so dass der Ringspalt 25 zu dem Ringraum 24 hin einwandfrei abgedichtet ist. An die Planfläche 31 schließt sich eine kurze Zylinderfläche 32 an, die an die kegelförmige Fläche 28 angrenzt und durch eine entsprechende Aussparung 33 in dem Gewindering 17 nach innen zu freigestellt ist.
  • Im Bereiche seiner Außenumfangsfläche 27 ist das Dichtungselement 26 mit einer randoffenen Ringnut 34 ausgebildet, in die ein ringförmiges, ringsumlaufendes Spannelement 35 in Gestalt eines Rundschnuringes (O-Ringes) aus gummielastischem Material unter radialer Vorspannung eingelegt ist.
  • Die Funktion der geschilderten Dichtungseinrichtung ist wie folgt:
  • Das Dichtungselement 26 ist mit einer durch die Eigenelastizität des Dichtungselementes 26 und durch den Rundschnurring 35 erzeugten radialen Vorspannung auf die kegelförmige Umfangsfläche 29 des Fortsatzes 30 des Gewinderinges 17 aufgesetzt, der mit der Spindel 7 umläuft. Die se radiale Vorspannungskraft ist in dem in 2 eingetragenen Kräftediagramm mit P1 bezeichnet und wirkt in einer rechtwinklig zu der Drehachse der Spindel 7 liegenden Ebene. Da die Fläche 29 zu dem Ringspalt 25 hin sich verjüngend ausgebildet ist; wird die Radialkraft P1 durch die Keilwirkung in zwei Komponenten P2 und P3 zerlegt, von denen die Kraftkomponente P2 senkrecht zu der kegelförmigen Fläche 29 und die Kraftkomponente P3 in Achsrichtung auf die Ringscheibe 15 zu wirkt. Die Kraftkomponente P3 drückt das Dichtelement 26 mit seiner Planfläche 31 gegen die die Dichtfläche bildende zugeordnete Planfläche 150 der Ringscheibe 15. Sie ist bei den gegebenen Winkelverhältnissen kleiner als die rechtwinklig zu der kegelförmigen Fläche 29 wirkende Komponente P2.
  • Bei etwa gleichen Reibwerten zwischen den aneinander anliegenden Flächen des Gewinderings 17 und der Ringscheibe 15 und des Abdichtungselementes 26 wird einerseits das Dichtungselement 26 über die kegelförmige Fläche 29 des Gewinderings 17 im Wesentlichen schlupffrei mit der rotierenden Spindel 7 mitgedreht und andererseits schleifend gegen die feststehende Dichtfläche an der Ringscheibe 15 angepresst.
  • In dem Ringraum 24 vorhandenes Spritzwasser, Schmutz, Späneteilchen, etc. werden durch die Zentrifugalkraft bei umlaufendem Dichtungselement 26 radial nach außen zu weggeschleudert und durch den Labyrinthspalt 23 nach außen gefördert.
  • Gleichzeitig wirkt die Zentrifugalkraft bei umlaufendem Dichtungselement 26 und damit umlaufendem Rundschurring 35 im Sinne einer Verringerung der radialen Vorspannungs kraft P1, so dass die auf die kegelförmige Fläche 29 des umlaufenden Gewinderinges 17 einwirkende Anpresskraft P2 ebenfalls entsprechend reduziert wird. Gleichzeitig erfolgt eine entsprechende Verkleinerung der Kraftkomponente P3 und damit der Anpresskraft mit der das Dichtungselement 26 mit seiner Planfläche 31 axial gegen die zugeordnete Dichtfläche an der Ringscheibe 15 angepresst wird.
  • Die beschriebene Reduzierung der Andrückkraft P3 auf die Dichtfläche an der Ringscheibe 15 nimmt mit zunehmender Drehzahl des Dichtungselements 26 selbsttätig zu, mit der Folge, dass wegen der mit zunehmender Drehzahl abnehmenden Andrückkraft auch die im Bereiche der über die Ringscheibe 15 schleifenden Planfläche 31 des Dichtungselementes 26 erzeugte Reibungswärme selbsttätig konstant gehalten oder sogar verringert wird.
  • Die radiale Vorspannung des Dichtungselementes 26 und des Rundschnurringes 35 sind so zu wählen, dass bei höchstzulässiger Drehzahl noch eine radiale Rest-Vorspannung des Dichtungselementes 26 gegenüber der kegelförmigen Fläche 29 des Gewinderinges 17 verbleibt, d.h., dass die Kraft P1 nicht vollständig verschwindet. Auf diese Weise bleibt sichergestellt, dass das Dichtungselement 26 immer reibschlüssig von dem Gewindering 17 mitgenommen wird.
  • Der an die Planfläche 31 außen und innen axial anstoßende zylindrische Flächenbereich 27 bzw. 32 bildet u.a. eine gewisse Verschleißreserve für das Dichtungselement 26.
  • Im Übrigen sind Ein- und Ausbau des Dichtungselementes 26 in sehr einfacher Weise möglich. Dazu braucht nach An nahme der Spannmutter 12 lediglich der Gewindering 17 von der Spindel 7 abgeschraubt bzw. umgekehrt nach Aufsetzen des Dichtungsringes 26 aufgeschraubt zu werden. Die neue. Dichtungseinrichtung erlaubt somit einen einfachen Wechsel des Dichtungselementes 26; sie ist platzsparend, einfach zu montieren und servicefreundlich. Darüber hinaus gewährleistet sie auch im Stillstand eine einwandfreie Abdichtung des Ringspaltes 25, da ohne Entlastung durch die Fliehkraft die axiale Andruckkraft P3 am größten ist.
  • Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist nicht beschränkend. Insbesondere könnend die konischen oder kegelförmigen Flächen 28, 29 auch eine andere sich verjüngende Profilgestaltung aufweisen, wie es auch möglich ist, die Fläche 28 des Dichtungselementes 26 nicht kegelförmig, sondern beispielsweise im Querschnittkreis ringförmig zu gestalten. Gleiches gilt auch für die an der Dichtfläche 150 der Ringscheibe 15 anliegende Planfläche 31 des Abdichtungselementes 26. Diese Planfläche 31 kann profiliert sein; sie kann auch an Dichtungslippen oder dergleichen Teilen ausgebildet sein, die an dem Dichtungselement 26 vorhanden sind.
  • Die kegelförmige Fläche 29 ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel auf dem Gewindering 17, d.h. einem mit der Spindel 7 verbundenen Teil angeordnet. Alternativ kann die Fläche 29 naturgemäß auch eine Mantelfläche der Spindel selbst oder auf einer auf die Spindel 7 aufgesetzten Büchse, etc. ausgebildet sein.
  • Schließlich kann das Dichtungselement 26 auch mit besonderen Mitteln in Gestalt von Kammern, Rippen, Aussparungen, Schlitzen, etc. ausgebildet sein, die die radiale Ver formbarkeit des Dichtungselementes unter der Einwirkung der radialen Vorspannung und/oder der Zentrifugalkraft beeinflussen.
  • Schließlich ist es auch denkbar zur Erhöhung der Sicherheit gegen Eindringen von Fremdstoffen in den abzudichtenden Spalt mehrere der beschriebenen Dichtungseinrichtungen axial hintereinander zu schalten.

Claims (11)

  1. Dichtungseinrichtung zum Abdichten eines Spaltes an einer Dichtungsstelle zwischen einer umlaufenden, rotationssymmetrischen ersten Fläche (29) und einer .quer dazu verlaufenden zweiten Fläche (150), insbesondere bei schnelllaufenden Werkzeugspindeln, mit – die erste Fläche unter radialer Vorspannung umschließenden, aus einem biegsamen Material bestehenden ringförmigen Dichtungselement (26), das mit der ersten Fläche zumindest reibschlüssig gekuppelt ist und wenigstens ein Teil (31) aufweist, das unter Abdichtung des Spaltes axial an die zweite Fläche angedrückt ist, wobei – die kegelförmige erste Fläche (29) in Richtung auf die zweite Fläche (150) sich verjüngend ausgebildet ist und das Dichtungselement (26) auf der ersten Fläche zu der zweiten Fläche hin axial verschieblich gelagert ist, derart, dass die axiale Andrückung des vorerwähnten Teiles des Dichtungselementes an die zweite Fläche in Abhängigkeit von der Drehzahl des mit der ersten Fläche umlaufenden Dichtungselementes selbsttätig derart gesteuert ist, dass die Andruckkraft des Dichtungselementteils an die zweite Fläche mit zunehmender Drehzahl abnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das als ein im Wesentlichen massiver biegsamer Ring ausgebildete Dichtungselement (26) im Querschnitt im Wesentlichen keilförmig mit einer kegelförmigen Innenumfangsfläche (28) ist, mit der es auf die kegelförmige erste Fläche (29) auf gesetzt ist, dass das Dichtungselement (26) durch wenigstens ein es umschließendes, elastisches, ringförmiges Spannelement (35) in Radialrichtung vorgespannt ist und dass die Dichtungsstelle neben dem Dichtungselement (26) auf der der zweiten Fläche abgewandten Seite durch einen Spalt (23) nach außen hin abgedichtet ist.
  2. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (35) in eine randoffene Umfangsnut (34) auf der zylindrischen äußeren Umfangsfläche (27) des Dichtungselementes eingesetzt ist.
  3. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (35) als ein Rundschnurring (O-Ring) ausgebildet ist.
  4. Dichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel der kegelförmigen ersten Fläche (29) größer ist als der Winkel der Selbsthemmung des darauf angeordneten Dichtungselementes (26).
  5. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass der Kegelwinkel der ersten Fläche (29) in dem Bereich von circa 7° bis kleiner ca. 45° liegt.
  6. Werkzeughalter mit einem Gehäuse und mit einer in diesem durch Lagermittel drehbar gelagerten Spindel, die Einrichtungen zur Aufnahme und zum Spannen eines Werkzeuges aufweist, wobei die Lagermittel in dem Gehäuse mittels einer Dichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche abgedichtet sind.
  7. Werkzeughalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fläche auf der Spindel oder auf einem mit diesem verbundenen Teil und die zweite Fläche an einem den Lagermitteln zugehörigen gehäusefesten Dichtungsteil ausgebildet ist.
  8. Werkzeughalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Spindel ein ringförmiges Abdeckelement aufgesetzt ist, das die erste Fläche trägt.
  9. Werkzeughalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsteil eine rechtwinklig zu der Achse der Spindel verlaufende Planfläche trägt, die die zweite Fläche bildet.
  10. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verschlusselement und einem gehäusefestem Abdeckelement ein die Lagerstelle und das Dichtungselement enthaltender ringförmiger Hohlraum ausgebildet ist, der zur Außenseite hin durch einen Ringspalt abgedichtet ist, welcher in radialem Abstand zu der ersten Fläche angeordnet ist.
  11. Werkzeughalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement auf die Spindel aufgeschraubt ist.
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