DE102016207672A1 - Sealing system for a shaft - Google Patents
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Abstract
Ein Dichtungssystem (100) für eine Welle (12) mit einem Wellenerdungsring (10) umfasst eine Wellendichtung (130).A sealing system (100) for a shaft (12) with a shaft grounding ring (10) comprises a shaft seal (130).
Description
Die Erfindung betrifft ein Dichtungssystem für eine Welle mit einem Wellenerdungsring.The invention relates to a sealing system for a shaft with a shaft grounding ring.
Wellenerdungsringe sind aus dem Stand der Technik bekannt. Frequenzumrichter (FU) für AC- und DC-Motoren induzieren schädliche elektrische Spannungen auf der Motorwelle, die zu Schmelzkrater, Lochfraß und Riffelungsschäden führen können. Wellenerdungsringe werden verwendet, um über Schleifübertrager elektrische Ladungen von der Welle abzuleiten. Auf diese Weise werden schädliche Wellenspannungen und Lagerströme vermieden und durch sie verursachte elektrische Lagerschäden verhindert. Ebenso wird die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) verbessert.Shaft grounding rings are known in the art. Frequency converters (AC) for AC and DC motors induce harmful electrical voltages on the motor shaft, which can lead to melt craters, pitting and corrugation damage. Shaft grounding rings are used to derive electrical charges from the shaft via loop transformers. In this way, harmful shaft voltages and bearing currents are avoided and prevented by them caused electrical bearing damage. Likewise, the electromagnetic compatibility (EMC) is improved.
In den Wellenerdungsringen kommen als Schleifübertrager hochleitfähige Fasern zum Einsatz. Diese Fasern können sich lösen oder abbrechen und zu Verschmutzungen führen, die weitere Bauteile wie Lager oder Dichtringe beschädigen. Ferner können freie Fasern in elektrische Vorrichtungen eingetragen werden und dort zu Kurzschlüssen führen.Highly conductive fibers are used in the shaft grounding rings as grinding transformers. These fibers may loosen or break and cause soiling that will damage other components such as bearings or seals. Furthermore, free fibers can be introduced into electrical devices and lead to short circuits there.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dichtungssystem für eine Welle mit einem Wellenerdungsring bereitzustellen, bei dem eine Gefährdung weiterer Bauteile verhindert ist.The object of the invention is to provide a sealing system for a shaft with a shaft grounding ring, in which a threat to other components is prevented.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Dichtungssystem für eine Welle mit einem Wellenerdungsring vorgesehen, das eine Wellendichtung umfasst. Die zusätzliche Wellendichtung stellt sicher, dass die Anzahl der von dem Wellenerdungsring abgelösten Partikel, wie beispielsweise Fasern des Schleifübertragers, die nach außen dringen, stark reduziert ist, wodurch eine Verschmutzung von Bereichen außerhalb der Dichtung durch diese Partikel verhindert ist.To achieve the object, a sealing system for a shaft is provided with a shaft grounding ring comprising a shaft seal. The additional shaft seal assures that the number of particles detached from the shaft grounding ring, such as fibers of the slip transferor, which leak outward, is greatly reduced, thereby preventing contamination of areas outside the seal by these particles.
Vorzugsweise ist die Wellendichtung axial unmittelbar neben dem Wellenerdungsring angebracht bzw. in ein gemeinsames Gehäuse integriert. Durch diese integrierte Bauweise ist kein oder nur geringer zusätzlicher Bauraum erforderlich.Preferably, the shaft seal is mounted axially adjacent to the shaft grounding ring or integrated into a common housing. Due to this integrated design no or only little additional space is required.
Die Wellendichtung kann eine Dichtlippe umfassen. Diese ist vorteilhaft, da sie kastengünstig herzustellen ist und eine effektive Dichtfunktion bereitstellt, ohne die Welle zu beeinträchtigen.The shaft seal may comprise a sealing lip. This is advantageous because it is box-safe to manufacture and provides an effective sealing function without affecting the shaft.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Wellendichtung eine mit einem Dichtmittel gefüllte Kammer und einen auf der Welle dicht anliegenden Dichtungsring, der in das Dichtmittel in der Kammer hineinragt. Auf diese Weise ist eine Wellendichtung bereitgestellt, bei der der Kontakt zwischen einem wellenseitigen Abschnitt der Wellendichtung, nämlich dem Dichtungsring, und einem weiteren, radial gegenüberliegenden Abschnitt der Wellendichtung, nämlich der Abschnitt mit der Kammer, ausschließlich durch das Dichtmittel in der Kammer hergestellt ist. Hierdurch können Reibungsverluste minimiert und die Lebensdauer der Wellendichtung maximiert werden. Ferner können abgelöste Partikel im Dichtmittel gebunden werden, womit ein Wandern der Partikel durch die Wellendichtung zusätzlich verhindert wird.According to an advantageous embodiment, the shaft seal comprises a chamber filled with a sealant and a sealing ring tightly fitting on the shaft, which projects into the sealant in the chamber. In this way, a shaft seal is provided in which the contact between a shaft-side portion of the shaft seal, namely the sealing ring, and another, radially opposite portion of the shaft seal, namely the portion with the chamber, is made exclusively by the sealant in the chamber. This minimizes friction losses and maximizes shaft seal life. Furthermore, detached particles can be bound in the sealant, whereby a migration of the particles is additionally prevented by the shaft seal.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Welle einen radial umlaufenden Wellenabsatz auf, und die Wellendichtung umfasst eine Dichtlippe, die an dem Wellenabsatz anliegt. Der Wellenabsatz stellt zusätzlich zur Wellendichtung eine Barriere für abgelöste Partikel dar. Darüber hinaus stellt der Wellenabsatz eine Anlagefläche für die Dichtlippe bereit, wodurch beispielsweise über die Vorspannung und/oder die Kontaktfläche zwischen der Dichtlippe und der Anlagefläche die Dichtwirkung sowie die Reibung einstellbar ist. Ferner kann der Wellenabsatz zur Positionierung des Dichtungssystems auf der Welle genutzt werden.According to a further advantageous embodiment, the shaft has a radially circumferential shaft shoulder, and the shaft seal comprises a sealing lip, which bears against the shaft shoulder. The shaft shoulder is in addition to the shaft seal a barrier for detached particles. In addition, the shaft shoulder provides a contact surface for the sealing lip, which for example on the bias and / or the contact surface between the sealing lip and the contact surface, the sealing effect and the friction is adjustable. Furthermore, the shaft shoulder can be used to position the sealing system on the shaft.
Die Dichtlippe liegt vorzugsweise unter einem Winkel von 80° bis 100° an einer axialen Stirnfläche des Wellenabsatzes an. Auf diese Weise kann die Kontaktfläche zwischen der Dichtlippe und der Anlagefläche und damit die Reibung sowie der Verschleiß verringert werden.The sealing lip is preferably at an angle of 80 ° to 100 ° at an axial end face of the shaft shoulder. In this way, the contact surface between the sealing lip and the contact surface and thus the friction and wear can be reduced.
Der Wellenabsatz kann durch einen auf die Welle aufgesetzten Ring gebildet sein, wodurch er einfach und kostengünstig herstellbar ist sowie mit geringem Aufwand nachgerüstet werden kann.The shaft shoulder can be formed by a patch on the shaft ring, making it easy and inexpensive to produce and can be retrofitted with little effort.
Bevorzugt ist die Dichtlippe aus mindestens einem Material der folgenden Gruppe gebildet: Filz, Elastomer, Metall. Diese Materialien eignen sich aufgrund ihrer Materialeigenschaften, wie Elastizität und/oder Festigkeit bzw. Dauerfestigkeit, besonders gut als Material für Dichtlippen. Dichtlippen aus diesen Materialien weisen eine besonders hohe Lebendauer und Dichtwirkung auf.Preferably, the sealing lip is formed of at least one material of the following group: felt, elastomer, metal. Due to their material properties, such as elasticity and / or strength or fatigue strength, these materials are particularly suitable as a material for sealing lips. Sealing lips made of these materials have a particularly high life and sealing effect.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine zweite Wellendichtung vorgesehen, wobei der Wellenerdungsring in axialer Richtung zwischen der erste Wellendichtung und der zweiten Wellendichtung angeordnet. Auf diese Weise verbleiben abgelöste Partikel zwischen der ersten und der zweiten Wellendichtung, wodurch sich der von dem Dichtungssystem geschützte Bereich in beide Richtungen axial zur Welle erstreckt.In an advantageous embodiment, a second shaft seal is provided, wherein the shaft grounding ring is arranged in the axial direction between the first shaft seal and the second shaft seal. In this way detached particles remain between the first and the second shaft seal, whereby the region protected by the sealing system extends in both directions axially to the shaft.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:Further advantages and features will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings. In these show:
Die Figuren zeigen jeweils eine Schnittansicht der oberen Hälfte eines Wellenerdungsrings bzw. eines Dichtungssystems entlang der Rotationsachse der Welle. Der Übersichtlichkeit wegen wurde auf die Darstellung der hinter der Schnittebene liegenden Kanten verzichtet.The figures each show a sectional view of the upper half of a shaft grounding ring and a sealing system along the axis of rotation of the shaft. For the sake of clarity, the representation of the edges behind the cutting plane has been dispensed with.
In
Zwischen dem Außenabschnitt
Der Wellenerdungsring
Der Schleifübertrager
In den
In
Die Wellendichtung
Die Dichtungsscheibe
In dieser Kammer
Der Innenradius der Dichtlippe
Die Dichtlippe
In
Die Wellendichtung
Die Dichtungsscheibe
Alternativ kann die Dichtungsscheibe
Das Dichtelement
Der Innenradius der Dichtlippe
Die Dichtlippe
In
Die Wellendichtung
Der Ring
Der Ring
Der Ring
Die Dichtungsscheibe
Die Dichtlippe
Die Dichtlippe
Die Dichtlippe
Die Dichtungsscheibe
In einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform kann der Wellenabsatz
In
Die Wellendichtung
Die Dichtungsscheibe
Die Kammer
Der Dichtungsring
Alternativ kann der der Dichtungsring
Der Dichtungsring
Die Wellendichtungen
in
Indem der Wellenerdungsring
In einer zusätzlichen nicht dargestellten Ausführungsform kann die Wellendichtung
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