DE102022112905B3

DE102022112905B3 - Dichtungssystem

Info

Publication number: DE102022112905B3
Application number: DE102022112905.5A
Authority: DE
Inventors: Dieter Laukemann; Alexander Martin; Martin Blumenstock
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2022-05-23
Filing date: 2022-05-23
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2042-05-24
Also published as: WO2023227281A1

Abstract

Ausgangspunkt ist ein Dichtungssystem zur Trennung zweier Druckbereiche umfassend eine Dichtung, die zwischen einer Welle und einem Bauteil angeordnet ist.Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Dichtung in einer Nut axial verschiebbar angeordnet ist, wobei die Dichtung Dichtflächen und die Nut Nutdichtflächen aufweist, wobei entsprechend den Druckverhältnissen in den Druckbereichen die Dichtung in eine erste Funktionsposition oder eine zweite Funktionsposition bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtungssystem zur Trennung zweier Druckbereiche mit zwei Funktionsstellungen und dem Einsatz eines derartigen Dichtsystems in einem hydrodynamischen Retarder.
Die Weiterentwicklung in der Technik macht es erforderlich, dass auch die Dichtungssysteme an die gestiegenen Anforderungen angepasst werden. Eine besondere Anforderung an ein Dichtungssystem ist es, wenn dieses System für unterschiedliche Betriebsbedingungen unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere Dichteigenschaften haben soll.
Ein Einsatzgebiet eines Dichtsystems mit unterschiedlichen Funktionsstellungen ist der Einsatz in einem hydrodynamischen Retarder. Es ist allgemein bekannt, dass Retarder einen Arbeitsraum aufweisen, der mit einem Arbeitsmedium befüllbar ist, um ein Drehmoment von einem angetriebenen Rotor auf einen Stator hydrodynamisch zu übertragen.
Der Arbeitsraum des Retarders ist an einen Retarderarbeitsmediumkreislauf angeschlossen, in dem das Arbeitsmedium, z.B. Öl, oder Kühlwasser des Fahrzeugkühlkreislaufs zirkulieren kann. Zu Abdichtung des Retarderkreislaufs gegenüber der Rotorwelle werden Radialwellendichtringe und ein Rechteckring eingesetzt. Der Rechteckring ist ein Trennelement welches zwischen Arbeitsraum und Wellendichtringen positioniert ist. Der Rechteckring wird als Entlastungselement für die Radialwellendichtringe eingesetzt, so dass sich kein übermäßiger Druck aus dem Arbeitsraum auf die Radialwellendichtringe wirken kann, wobei je nach Druckverhältnissen eine gewisse Undichtigkeit gewünscht ist. Die Dichtwirkung des Rechteckrings ist somit vom anliegenden Druck im Bremsbetrieb oder Nicht-Bremsbetrieb abhängig. Da sich die Rotorwelle in beiden Betriebszuständen dreht, ist es in beiden Betriebszuständen erforderlich, dass die Dichtstellen über einen Ölstrom geschmiert und gekühlt werden.
Aus der DE 10 2020 107 729 B3 ist ein Retarder mit einem gekühltem Dichtsystem bekannt. Das Dichtsystem umfasst einen zwischen Arbeitsraum und Radialwellendichtring angeordneten Rechteckring. Dieser ist derart ausgelegt, dass ein Leckagestrom ermöglicht wird, der je nach Betriebszustand seine Richtung wechselt. Konstruktionsbedingt kann der Leckagestrom aber nur eingeschränkt beeinflusst werden und hängt im Wesentlichen an den Fertigungstoleranzen.
Aus der EP 2 666 980 A1 ist ein Dichtungssystem bekannt, welches in zwei Funktionsstellung bewegbar ist.
Ein weiteres Dichtungssystem ist aus der DE 1 162 464 A und der DE 6 929 111 U bekannt.
Die DE 10 242 735 A1 offenbart einen Retarder mit einem Dichtungssystem.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dichtungssystem mit verbesserten Eigenschaften vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Ausgangspunkt ist ein Dichtungssystem zur Trennung zweier Druckbereiche umfassend eine Dichtung, die zwischen einer Welle und einem Bauteil angeordnet ist.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Dichtung in einer Nut axial verschiebbar angeordnet ist, wobei die Dichtung Dichtflächen und die Nut Nutdichtflächen aufweist, wobei entsprechend den Druckverhältnissen in den Druckbereichen die Dichtung in eine erste Funktionsposition oder eine zweite Funktionsposition bewegbar ist. Im Sinne der Erfindung ist die Dichtung in der Nut axial beweglich angeordnet. In den Funktionspositionen können unterschiedliche Dichtungseigenschaften umgesetzt sein.
In einer bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass in der ersten Funktionsposition eine Trennung der Druckbereiche erreicht wird und in der zweiten Funktionsposition ein Druckausgleich zwischen den Druckbereichen dadurch ermöglicht wird, dass zumindest eine der Dichtflächen und/oder eine der Nutdichtflächen Ausnehmungen aufweist, so dass in der zweiten Funktionsposition ein Kanal zwischen den Druckbereichen verbleibt.
Vorzugsweise wird der Kanal dadurch gebildet, dass Ausnehmungen, ausgeführt als Taschenbereich in der Dichtfläche der Dichtung und Einstich neben der Nut, vorgesehen sind. Dabei kann der Einstich beispielsweise umlaufend an der Welle ausgeführt sein und der mindestens eine Taschenbereich in der Dichtfläche kann durch einen partiellen Bereich gebildet werden, so dass auf den Umfang gesehen nur eine relativ kleiner Kanalbereich entsteht, wenn die Dichtfläche der Dichtung gegen die Nutdichtfläche in die zweite Funktionsposition bewegt wird.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Dichtflächen der Dichtung symmetrisch ausgeführt und durch die Ausführung bzw. Dimensionierung des Einstiches kann die Kanalgröße definiert sein. Beim Einbau der Dichtung muss so nicht auf die Ausrichtung der Dichtung geachtet werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Dichtung eine radiale Dichtfläche aufweist, deren Durchmesser D durch einen Schiebebereich elastisch anpassbar ist. Der Schiebebereich kann weiterhin derart ausgelegt sein, dass der Innendurchmesser derart vergrößerbar ist, dass die Dichtung über die Welle montierbar ist.
Vorgeschlagen wird weiterhin ein Retarder umfassend ein beschriebenes Dichtungssystem, wobei der erste Druckbereich einen Arbeitsraum des Retarders umfasst und wobei entsprechend des Druckverhältnisses zwischen den Druckbereichen die Dichtung in eine erste oder eine zweite Funktionsposition bewegbar ist. Bei einem Überdruck im ersten Druckbereich ist vorgesehen, dass die Dichtung in die erste Funktionsposition bewegt wird, bei der die Druckbereiche zueinander abgedichtet sind.
Weiterhin kann das Dichtsystem im Retarder derart ausgelegt sein, dass bei einem Überdruck im zweiten Druckbereich die Dichtung in die zweite Funktionsposition bewegt wird, so dass ein Druckausgleich zwischen den Druckbereichen dadurch ermöglicht wird, dass zumindest eine der Dichtflächen und/oder eine der Nutdichtflächen Ausnehmungen aufweisen, so dass in der zweiten Funktionsposition ein Kanal zwischen den Druckbereichen verbleibt, der eine Druckausgleich ermöglicht.
Im Retarderbetrieb gibt es zwei wesentliche Betriebszustände, den Bremsbetrieb und den Nicht-Bremsbetrieb. Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein Dichtungssystem den Kreislauf im Bremsbetrieb nach außen Abdichtet und im Nicht-Bremsbetrieb ein Luft- oder Ölstrom von außen in den Kreislauf ermöglicht. Die Erfindung ermöglicht im Bremsbetrieb die Abdichtung des Kreislaufs nach außen und erlaubt das im Leerlauf Öl oder Luft in den Kreislauf gelangen kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 Dichtungssystem in der ersten Funktionsstellung
2 Dichtungssystem in der zweiten Funktionsstellung
3 Ansicht Dichtung

1 zeigt das Dichtungssystem 1 in der ersten Funktionsstellung. Der Dichtring 4 ist in der Nut 11 der Welle 3 angeordnet. Entsprechend der Druckverhältnisse in den Druckbereichen 5.1 und 5.2 wurde die Dichtung 4 axial bewegt, so dass die erste Dichtfläche 7.1 der Dichtung 4 gegen die Nutdichtfläche 12.1 gedrückt wird. In der Dichtebene 6 erfolgt eine vollständige Abdichtung gegenüber dem zweiten Druckbereich 5.2.
Die Dichtung 4 ist als Dichtring bzw. als Rechteckring ausgeführt. Die Stirnflächen der Dichtung 4, also die erste Dichtfläche 7.1 und die zweite Dichtfläche 7.2 bilden durchgängige Flächen, wobei die Flächen Ausnehmungen 13.1 und 13.2 aufweisen, wie auch in 3 dargestellt, die die Dichtflächen 7.1 und 7.2 in Radialrichtung verkleinern. Der wirksame Durchmesser für die Dichtung wird somit durch die Ausnehmungen 13.1 und 13.2 verändert. In der ersten Funktionsstellung ist dennoch sichergestellt, dass in der Dichtebene 6 eine vollflächige Auflage zwischen erster Dichtfläche 7.1 und Nutdichtfläche 12.1 entsteht. So kann die Dichtung 4 symmetrisch ausgeführt werden.
Neben der Nut 11 ist eine weitere Ausnehmung vorgesehen, hier als Einstich 14 ausgeführt. Durch die Kombination aus Taschenbereich 13.2 und Einstich 14 wird ein Kanal 10 zwischen der Welle 3 und der Dichtung 4 gebildet.
In 2 ist die zweite Funktionsposition dargestellt, in dieser Funktionsposition kann ein Druckausgleich zwischen den Druckbereichen 5.1 und 5.2 über den Kanal 10 stattfinden. Bei einem Retarder entspricht die dargestellte Stellung der Dichtung 4, die Stellung im Nicht-Bremsbetrieb, bei der ein Luft- und/oder Ölvolumenstrom bzw. Leckagestrom durch den Kanal 10 zu den dahinterliegenden Bauteilen gelangen kann.
Ausnehmungen im Sinne der Erfindung können auch durch Bohrungen oder Öffnungen gebildet werden. Auch der Einsatz von elastischen Elementen ist denkbar. Der gewünschte Luft- und/oder Ölvolumenstrom kann über die Größe der Ausnehmung 13.2 und/oder des Einstiches 14 eingestellt werden.
Zur Vereinfachung des Einbaus der Dichtung 4 weist die Dichtung 4 einen Schiebebereich 16 auf, mittels dem der Durchmesser D1 der Dichtung verändert werden kann, so dass eine einfache Montage über die Welle möglich ist.
3 zeigt zum besseren Verständnis die Dichtung 4 in der perspektivischen Ansicht. Aus dieser Ansicht ist der Schiebebereich 16 dargestellt, der es erlaubt, dass der Innendurchmesser D1 der Dichtung 4 veränderbar ist. So kann die Dichtung durch Aufweiten über die Welle 3 bis zur Nut geschoben werden. Gut zu erkennen ist auch eine der Ausnehmungen 13.2 und die Dichtflächen 7.2 die eine durchgehend Fläche bildet, die auch durch die Auslegung des Schiebebereichs 16 nicht wesentlich unterbrochen wird.
Bezugszeichenliste

1: Dichtungssystem
2: Gehäuse
3: Welle
4: Dichtung
5.1: erster Druckbereich
5.2: zweiter Druckbereich
6: Dichtebene
7.1: erste Dichtfläche
7.2: zweite Dichtfläche
8.1: Arbeitsmedium
9: Nebenvolumenstrom
10: Kanal
11: Nut
12.1, 12.2: Nutdichtfläche
13.1, 13.2: Ausnehmung
14: Einstich
15: Radialdichtfläche
16: Schiebebereich
D1: Innendurchmesser

Claims

Dichtungssystem (1) zur Trennung zweier Druckbereiche (5.1, 5.2) umfassend eine Dichtung (4), die zwischen einer Welle (3) und einem Bauteil (2) angeordnet ist, wobei die Dichtung (4) in einer Nut (11) axial verschiebbar angeordnet ist, wobei die Dichtung (4) Dichtflächen (7.1, 7.2) und die Nut (11) Nutdichtflächen (12.1, 12.2) aufweist, wobei entsprechend den Druckverhältnissen in den Druckbereichen (5.1, 5.2) die Dichtung (4) in eine erste Funktionsposition oder eine zweite Funktionsposition bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (4) eine radiale Dichtfläche (15) aufweist, deren Durchmesser D durch einen Schiebebereich (16) elastisch anpassbar ist.
Dichtungssystem (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das in der ersten Funktionsposition eine Trennung der Druckbereiche (5.1, 5,2) erreicht wird und in der zweiten Funktionsposition ein Druckausgleich zwischen den Druckbereichen (5.1, 5.2) dadurch ermöglicht wird, dass zumindest eine der Dichtflächen (7.1, 7.2) und/oder eine der Nutdichtflächen (12a, b) Ausnehmungen (13.1, 13.2, 14) aufweisen, so dass in der zweiten Funktionsposition ein Kanal (10) zwischen den Druckbereichen verbleibt.
Dichtungssystem (1) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (10) dadurch gebildet wird, dass Ausnehmungen (13.1, 13.2, 14), ausgeführt als Taschenbereich (13.1, 13.2) in der Dichtfläche (7.1) der Dichtung (4) und Einstich (14) neben der Nut (11), vorgesehen sind.
Dichtungssystem (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (7.1, 7.2) der Dichtung (4) symmetrisch ausgeführt sind.
Retarder umfassend ein Dichtungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druckbereich (5.1) einen Arbeitsraum des Retarders umfasst, wobei entsprechend des Druckverhältnisses zwischen den Druckbereichen (5.1, 5.2) die Dichtung (4) in eine erste oder eine zweite Funktionsposition bewegbar ist, wobei bei einem Überdruck im ersten Druckbereich (5.1) die Dichtung (4) in die erste Funktionsposition bewegt wird, bei der die Druckbereiche zueinander abgedichtet sind.
Retarder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Überdruck im zweiten Druckbereich die Dichtung (4) in die zweite Funktionsposition bewegt wird, so dass ein Druckausgleich zwischen den Druckbereichen (5.1, 5,2) dadurch ermöglicht wird, dass zumindest eine der Dichtflächen (7.1, 7.2) und/oder eine der Nutdichtflächen (12a, b) Ausnehmungen (13.1, 13.2, 14) aufweisen, so dass in der zweiten Funktionsposition ein Kanal (10) zwischen den Druckbereichen (5.1, 5,2) verbleibt, der eine Druckausgleich ermöglicht.