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Die
Erfindung betrifft eine Lageranordnung eines Gutförder- und/oder Gutbearbeitungselements für eine Erntemaschine,
mit einer mit dem Gutförder- und/oder
Gutbearbeitungselement verbundenen, angetriebenen oder frei mitlaufenden
Welle, einem die Welle am Fahrgestell der Erntemaschine abstützenden
Lager, das durch eine berührungslose
Labyrinthdichtung, die ein erstes, sich mit der Welle bewegendes
Element und ein zweites, mit dem Fahrgestell der Erntemaschine verbundenes
Element umfasst, deren einander benachbarte Flächen einen sich in axialer
Richtung der Welle erstreckenden Labyrinthspalt bilden, gegenüber dem
vom Gutförder-
und/oder Gutbearbeitungselement geförderten und/oder bearbeiteten
Erntegut abgeschirmt ist.
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In
der
DE 101 15 331 A wird
eine Lageranordnung beschrieben, bei der die rotierende Welle einer
Erntegutbearbeitungseinrichtung durch ein Wälzlager am Rahmen einer Erntemaschine
abgestützt wird.
Eine erste, als Dichtung dienende Scheibe ist stationär mit der
Seitenwand eines Förderkanals
der Erntemaschine verbunden und schließt mit der Welle einen relativ
engen Spalt ein. Eine zweite, ebenfalls als Dichtung dienende Scheibe
dreht sich mit der Welle. Die zweite Scheibe befindet sich zwischen
der ersten Scheibe und dem an der Außenseite der Seitenwand angeordneten
Wälzlager.
Durch die Scheiben und eine Dichtung mit flexiblen Lippen, die an
einem mit der Welle rotierenden Kugellaufring des Wälzlagers
anliegen, soll das Wälzlager
vor eindringendem Fremdmaterial, insbesondere Pflanzensäften, geschützt werden.
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Eine
andere Lageranordnung wird in der
DE 195 48 636 A beschrieben. Die Welle ist
mit Gewinden ausgestattet, die im Zusammenwirken mit stationären Töpfen die
Pflanzensäfte
nach außen
abführen
und eine Beschädigung
des Wälzlagers
verhindern sollen.
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Die
DE 35 16 131 A beschreibt
eine weitere Lageranordnung mit an der Außenseite der Seitenwand eines
Förderkanals
angeordneten Wälzlagern, die
durch eine Labyrinthdichtung, deren mit der Welle verbundener Teil
als Schleuderscheibe ausgeführt sind,
gegen eindringende Pflanzensäfte
geschützt werden.
Das Labyrinth erstreckt sich in radialer Richtung.
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Weiterhin
wird in der
US 5 603
206 A eine Lageranordnung mit einer stationären Achse
vorgeschlagen, die sich im Innenraum einer rotierenden Walze erstreckt.
Ein Wälzlager
im Inneren der Walze stützt
die Walze drehbar auf der Achse ab. Eine Dichtungsscheibe ist mit
der Walze verbunden und dichtet im Zusammenwirken mit einer mit
der Achse verbundenen Scheibe das Wälzlager nach außen hin
ab.
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Schließlich schlägt die
EP 0 920 799 A eine Lageranordnung
für eine
angetriebene Walze vor, bei der sich das Wälzlager in einer Öffnung der
Seitenwand des Pressraums einer Ballenpresse befindet und eine die Öffnung durchdringende
Welle abstützt. Die
Abdichtung des Wälzlagers
erfolgt durch mit der Walze rotierende, flexible radiale Dichtungslippen, die
an einem an der Innenseite der Seitenwand befestigten, sich axial
erstreckenden Ring anliegen.
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Aufgabe der
Erfindung
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Das
der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird darin gesehen, eine
Lagerung eines Gutförder-
und/oder Gutbearbeitungselements einer Erntemaschine dahingehend
zu verbessern, dass ein Eindringen von Pflanzensäften in das eigentliche Lager
erschwert wird.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale
aufgeführt
sind, die die Lösung
in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
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Ein
Gutförder-
und/oder Gutbearbeitungselement ist mit einer angetriebenen oder
nicht angetriebenen, frei mitlaufenden Welle verbunden, die durch ein
Lager mit dem Fahrgestell einer Erntemaschine verbunden ist. Es
wird vorgeschlagen, das Lager mittels einer berührungslosen Labyrinthdichtung
vor Pflanzensäften
zu schützen,
die ein erstes Element und ein zweites Element umfasst. Zwischen
dem ersten und zweiten Element ist ein sich axial, d. h. in Längsrichtung
der Welle, erstreckender Labyrinthspalt gebildet. Das erste Element
bewegt sich gemeinsam mit der Welle, während das zweite Element stationär, d. h.
mit dem Fahrgestell der Erntemaschine verbunden ist. Das erste Element
umschließt
das zweite Element konzentrisch. Demnach dreht sich das äußere, erste
Element mit der Welle, während
das innere, zweite Element stationär ist.
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Dadurch
erhält
man einen der Länge
des zweiten Elements entsprechenden, zusätzlichen Abstand zwischen dem
Bereich der Welle einerseits, der zwar durch die Labyrinthdichtung
geschützt
ist, unter Umständen
aber dennoch mit Pflanzensäften
in Berührung
kommen kann, und dem Lager andererseits, was die Wahrscheinlichkeit
des Eindringens von Pflanzensäften
in das Lager vermindert.
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Außerdem wird
eine Einbaumöglichkeit
für weitere
Dichtungen zwischen dem zweiten Element und der Welle bereitgestellt,
insbesondere mit flexiblen Dichtelementen, die am zweiten Element
innenseitig befestigt sind und an der Welle reibend oder gleitend
anliegen.
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Die
einander benachbarten Flächen
des ersten Elements und des zweiten Elements definieren vorzugsweise
einen Labyrinthspalt, dessen Querschnitt zickzackförmig verläuft und
sich von einem Ende der Elemente zum anderen Ende der Elemente sukzessive
konisch aufspreizt. Eventuell vorhandene, in die Labyrinthdichtung
eindringende Pflanzensäfte
wandern aufgrund der Fliehkraft entlang der Oberfläche des
ersten Elements nach außen,
d. h. in Richtung auf den größeren Durchmesser
des Labyrinths hin. Dort können
sie nach außen
abgeschleudert werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das den größeren Durchmesser
des Labyrinthspalts bildende Ende der Elemente dem Lager zugewandt. Die
Pflanzensäfte
können
dort unproblematisch in radialer Richtung nach außen abgegeben
werden. Eine umgekehrte Anordnung, d. h. mit dem Ende kleineren Durchmessers
dem Lager zugewandt, wäre
zwar auch möglich,
jedoch wäre
es dann sinnvoll, eine Abflussmöglichkeit
für die
Pflanzensäfte
zu schaffen, insbesondere wenn das Gutförder- und/oder Gutbearbeitungselement
das Ende der Elemente mit dem größeren Durchmesser
umschließt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist das Lager an der Außenseite einer Wand angeordnet,
in der sich eine von der Welle durchdrungene Öffnung befindet, während sich
das Gutförder-
und/oder Gutbearbeitungselement an der Innenseite der Wand positioniert
ist. Das zweite Element der Labyrinthdichtung kann dann konzentrisch zur Öffnung angeordnet
werden.
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Das
Abfließen
eventuell in die Labyrinthdichtung eingedrungener Pflanzensäfte kann
durch eine an der Innenseite des ersten Elements angeordnete, sich
axial erstreckende Rinne erleichtert werden. Bei einer anderen Ausführungsform
ist die Rinne an der Außenseite
des ersten Elements angeordnet und eine radiale Öffnung oder Bohrung am kleineren Durchmesser
aufweisenden Ende des ersten Elements vorgesehen.
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Das
erste und zweite Element bilden, wie bereits mehrfach erwähnt, eine
Labyrinthdichtung. An ihren einander benachbarten Flächen sind
sie demnach mit Erhebungen und komplementären Vertiefungen ausgestattet,
die den Labyrinthspalt bereitstellen. In einer geeigneten Ausführungsform
ist das zweite Element außen
mit einer dreieck- oder sägezahnförmigen Profilierung
versehen, während
das erste Element innenseitig abwechselnd mit konischen und axialen
Flächen
ausgestattet ist. Das erste Element hat somit keine Bereiche mit
einer entgegen der allgemeinen Konizität der einander benachbarten Flächen der
Elemente (d. h. nach innen) gerichteten Konizität, was das Abfließen von
Pflanzensäften nach
außen
begünstigt.
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Die
Erfindung eignet sich für
alle Gutförder- und/oder
Gutbearbeitungselemente von (selbst fahrenden oder angebauten bzw.
gezogenen) Erntemaschinen, auch von Erntevorsätzen. Sie kann insbesondere
bei Feldhäckslern
zur Anwendung kommen, mit denen häufig Pflanzen geerntet werden,
aus denen Säfte
austreten, die geeignet sind, Lagerungen zu beschädigen. Die
Lagerung kann für
Einzugswalzen, Häckseltrommeln,
Walzen von Nachzerkleinerungsvorrichtungen oder Fördervorrichtungen
(Gebläse)
verwendet werden.
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In
den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
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1 eine
Erntemaschine in Seitenansicht und in schematischer Darstellung,
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2 eine
Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Lageranordnung,
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3 eine
perspektivische Ansicht des ersten Elements der Labyrinthdichtung
der Lageranordnung aus 2.
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Eine
in der 1 gezeigte Erntemaschine 10 in der Art
eines selbst fahrenden Feldhäckslers
baut sich auf einem Fahrgestell 12 auf, das von vorderen und
rückwärtigen Rädern 14 und 16 getragen
wird. Die Bedienung der Erntemaschine 10 erfolgt von einer
Fahrerkabine 18 aus, von der aus eine Erntegutaufnahmevorrichtung 2O in
Form eines Maisgebisses einsehbar ist. Mittels der Erntegutaufnahmevorrichtung 20 vom
Boden aufgenommenes Gut, z. B. Mais, Gras oder dergleichen, wird
einer Häckseltrommel 22 zugeführt, die
es in kleine Stücke
häckselt
und es einer Fördervorrichtung 24 aufgibt.
Das Gut verlässt
die Erntemaschine 10 zu einem nebenher fahrenden Anhänger über einen
drehbaren Austragsschacht 26. Zwischen der Häckseltrommel 22 und der
Fördervorrichtung 24 erstreckt
sich eine Nachzerkleinerungsvorrichtung 28, durch die das
zu fördernde
Gut der Fördervorrichtung 24 tangential
zugeführt
wird. Die Nachzerkleinerungsvorrichtung 28 weist zwei als
Walzen ausgeführte
Gutförder- und/oder
Gutbearbeitungselemente 30, 32 auf, die gegensinnig
in Drehung versetzt werden.
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Ein
potentielles Problem der Nachzerkleinerungseinrichtung 28 und
auch der anderen Gutförder-
und/oder Gutbearbeitungselemente der Erntemaschine 10,
beispielsweise der Fördereinrichtung 24 und
der nicht eingezeichneten Einzugswalzen, die der Häckseltrommel 22 vorgeordnet
sind, besteht darin, dass bei der Förderung bzw. Bearbeitung des Ernteguts
Pflanzensäfte
anfallen, die in die Lagerungen der Gutförder- und/oder Gutbearbeitungselemente
eindringen und sie durch Korrosion zerstören können.
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Um
das Eindringen von Pflanzensäften
in die Wälzlager
zu verhindern, ist das untere Gutförder- und/oder Gutbearbeitungselement 30 der
Nachzerkleinerungsvorrichtung 28 mit einer Lageranordnung 34 ausgestattet,
die in der 2 detaillierter dargestellt
ist. Auch das zweite, in der 2 nicht
gezeigte Ende des Gutförder-
und/oder Gutbearbeitungselements 30 sowie das obere Gutförder- und/oder
Gutbearbeitungselement 32 kann mit einer derartigen Lageranordnung 34 versehen
sein.
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Das
Gutförder-
und/oder Gutbearbeitungselement 30 weist einen Mantel 38 auf,
in den eine endseitige, in axialer Richtung gegenüber dem äußeren Ende
des Mantels 38 nach innen versetzte Stützscheibe 40 eingesetzt
ist. Die Stützscheibe 40 ist über einen
Ring 42 mit einer sich über
die gesamte Breite des Gutförder-
und/oder Gutbearbeitungselementes 30 erstreckenden Welle 36 verbunden,
die auch als Wellenstummel ausgeführt sein und am Ring 42 enden
könnte.
Die Welle 36 ist durch eine Passfederverbindung 44 mit
dem Ring 42 verbunden oder auf eine beliebige andere Weise
daran befestigt.
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Die
Welle 36 ist durch ein als Wälzlager ausgeführtes Lager 46 mit
einer seitlichen Wand 48 verbunden, die sich wiederum direkt
oder indirekt am Fahrgestell 12 abstützt. Das Lager 46 weist
einen inneren Kugellaufring 50, der auf die Welle 36 aufgesetzt
ist, und einen äußeren Kugellaufring 52 auf,
der den inneren Kugellaufring 50 umschließt. Zwischen dem
inneren Kugellaufring 50 und dem äußeren Kugellaufring 52 sind
als Wälzlager
eine Reihe Kugeln 54 angeordnet, die durch Käfige 56 gehaltert
sind und in entsprechenden, abgerundeten Laufbahnen der Kugellaufringe 50, 52 abrollen.
In axialer Richtung sind zwei Reihen von Kugeln 54 hintereinander angeordnet.
Der innere Kugellaufring 50 ist durch eine Klemmscheibe 58 auf
der Welle 36 befestigt. Der über die Klemmscheibe 58 in
der Zeichnung nach rechts hinausragende Teil der Welle 36 kann auch
zur Befestigung einer Riemenscheibe oder eines anderen Antriebsmittels
dienen, wozu eine endseitige Nut 62 vorgesehen ist. In
einer anderen Ausführungsform
ist die Welle 36 nicht angetrieben, d. h. das zugehörige Gutförder- und/oder
Gutbearbeitungselement läuft
frei mit dem sich bewegenden Erntegut mit. Der äußere Kugellaufring 52 wird
durch ein Lagergehäuse 60 radial
umschlossen, das seinerseits an der Wand 48 des Gutförderkanals 98 der Erntemaschine 10 befestigt
ist.
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Um
die Lebensdauer des Lagers 46 durch eine Abdichtung gegenüber Pflanzensäften, die
an der Innenseite der Wand 48 im Gutförderkanal 98 der Erntemaschine
vorhanden sein können,
zu verbessern, ist eine berührungslose
Labyrinthdichtung 64 an der Innenseite der Wand 48 vorgesehen.
Die Labyrinthdichtung 64 wird teilweise innerhalb des Raums
aufgenommen, der durch die gegenüber
dem äußeren Ende
des Mantels 38 nach innen versetzte Anordnung der Stützscheibe 40 freigeworden
ist. Die Labyrinthdichtung 64 setzt sich aus einem ersten
Element 66 und einem zweiten Element 68 zusammen, die
beide im Wesentlichen rotationssymmetrisch sind.
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Das
erste Element 66 umschließt den axial äußeren Endbereich
des Rings 42 und ist daran insbesondere durch zusammenpassende
Gewinde fixiert. An seinem in der 2 links
eingezeichneten Ende liegt es weiterhin an der Stützscheibe 40 an. Das
zweite Element 68 erstreckt sich in den Innenraum des ersten
Elements 66. Das zweite Element 68 umfasst einen
sich auf die Außenseite
der Wand 48 erstreckenden Bereich 70, der sich
in eine komplementäre
Ausnehmung des Lagergehäuses 60 erstreckt
und der mit einer den Bereich 70 umschließenden Halteplatte 72 verschweißt ist,
die wiederum an der Wand 48 angeschraubt ist. Demnach durchdringt
das zweite Element 68 eine zur Welle 36 konzentrische Öffnung in
der Wand 48, durch die sich auch die Welle 36 erstreckt.
Das Lagergehäuse 60 ist auf
den Bereich 70 aufgeschraubt. Es wären auch beliebige andere Befestigungsmöglichkeiten
zur Anbringung des zweiten Elements 68 und des Lagergehäuses 60 an
der Wand 48 denkbar, wie Löt-, Schweiß-, Klebe- oder Schraubverbindungen.
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Das
zweite Element 68 umschließt die Welle 36 konzentrisch
und wird konzentrisch vom ersten Element 66 umschlossen.
Zwischen dem ersten Element 66 und dem zweiten Element 68 der
Labyrinthdichtung 64 ist ein im dargestellten Querschnitt
zickzackförmiger
Labyrinthspalt 74 gebildet, der in radialer Richtung nach
innen durch ein sägezahnförmiges Profil 76 des
zweiten Elements 68 und in radialer Richtung nach außen durch
ein Profil des ersten Elements 66 begrenzt wird, das sich
aus radialen Flächen 78 und
konischen Flächen 80 zusammensetzt, die
in axialer Richtung alternierend aufeinander folgen. Die Mitten
der radialen Flächen 78 liegen
jeweils den Spitzen des Profils 76 gegenüber. Der
Labyrinthspalt 76 erweitert sich von seinem in der 2 links
eingezeichneten Ende 82 sukzessive konisch zu seinem dort
rechts eingezeichneten Ende 84.
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Zwischen
dem zweiten Element 68 und der Welle 36 sind am
vom Lager 46 beabstandeten Ende des zweiten Elements 68 zwei
weitere Dichtungen 86, 88 axial aufeinander folgend
angeordnet. Die weiteren Dichtungen 86, 88 sind
jeweils am zweiten Element 68 befestigt und weisen flexible,
lippenförmige Dichtelemente
auf, die an der Welle 36 anliegen. Eine dritte Dichtung 90 ist
an der Welle 36 befestigt und weist ein in einer Ausnehmung 92 des
zweiten Elements 68 anliegendes, flexibles Dichtelement
auf. Die dritte Dichtung 90 ist dem Lager 46 benachbart. Zwischen
den weiteren Dichtungen 86, 88 und der dritten
Dichtung 90 weist das zweite Element 68 einen
radial nach innen gerichteten Vorsprung 94 auf, der mit
der Welle 36 einen relativ kleinen Spalt einschließt.
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Anhand
der in 3 gezeigten perspektivischen Darstellung des ersten
Elements 66 ist erkennbar, dass an seiner Innenseite zwei
um 180° versetzte
Rinnen 96 vorhanden sind.
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Beim
Betrieb hindert die Labyrinthdichtung 64 im Gutförderkanal 98 vorhandene
oder frei werdende Pflanzensäfte
daran, zum links eingezeichneten Ende 82 des Labyrinthspalts 74 zu
gelangen. Eventuell doch dort hingelangende Pflanzensäfte werden
durch die Fliehkraft und/oder Oberflächenadhäsion an die Flächen 78 und 80 gelangen
und dort durch die am rotierenden ersten Element 66 wirkende
Fliehkraft in Richtung des sich sukzessive erweiternden Innendurchmessers
des ersten Elements entlang der Flächen 78 und 80 und
in den Rinnen 96 nach außen, d. h. zum rechts eingezeichneten
Ende 84 des Labyrinthspalts 74 geleitet. Dort
werden sie nach außen
abgeschleudert.
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Am
Ende 82 des Labyrinthspalts 74 könnten dennoch
Pflanzensäfte
auftreten, wenn auch in geringen Mengen. Da dieses Ende 82 relativ
weit vom Lager 46 beabstandet ist, wird durch den somit ermöglichten
Einbau der weiteren Dichtungen 86, 88 und der
dritten Dichtung 90 ein Vordringen der Pflanzensäfte zum
Lager hin vermieden.