DE102022211750A1

DE102022211750A1 - Dichtvorrichtung für Waschmaschinenhülsen

Info

Publication number: DE102022211750A1
Application number: DE102022211750.6A
Authority: DE
Inventors: Fabio Cavacece; Fausto BARACCA; Andrea A Bertolini; Fabio FALASCHI
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2021-11-24
Filing date: 2022-11-08
Publication date: 2023-05-25
Also published as: US20230160128A1; IT202100029618A1; CN116164110A

Abstract

Dichtvorrichtung (1) für eine Hülse (6) von Waschmaschinen, die im Inneren mit Lagereinheiten (2) versehen ist, wobei die Vorrichtung umfasst:- eine erste ringförmige, feststehende Abschirmung (8), die ein erstes elastomeres Element (10) trägt,- eine zweite ringförmige, rotierende Abschirmung (9), die integral ein zweites elastomeres Element (12) trägt, wobei das erste und das zweite elastomere Element einander gegenüberliegen, um einen ersten ringförmigen Hohlraum (M) mit vorbestimmten axialen Abmessungen zu definieren, und- eine Mehrzahl von Paaren ringförmiger Dichtlippen (L1, L2), die innerhalb des ersten ringförmigen Hohlraums (M) angeordnet sind, wobei eine erste Dichtlippe (L1) jedes Paars ringförmiger Dichtlippen (L1, L2) Teil des ersten elastomeren Elements (10) ist und von der ersten ringförmigen Abschirmung (8) getragen ist und eine zweite Dichtlippe (L2) jedes Paars ringförmiger Dichtlippen (L1, L2) Teil des zweiten elastomeren Elements (12) ist und von der zweiten ringförmigen Abschirmung (9) getragen ist; wobei die erste Dichtlippe (L1) und die zweite Dichtlippe (L2) der Mehrzahl von Paaren ringförmiger Dichtlippen (L1, L2) im Wesentlichen radial und axial übereinander angeordnet sind und vorbestimmte axiale Abmessungen haben, um radial und axial voneinander getrennt zu sein und um innerhalb des ersten ringförmigen Hohlraums (M) und mit den ersten und zweiten Dichtlippen der anderen Paare ringförmiger Dichtlippen (L1, L2) ein gewundenes Labyrinth (L) zu definieren.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung für Waschmaschinenhülsen, die den Abschnitt der Maschine, der die Lagereinheiten zur Lagerung der Drehwelle umfasst, gegenüber dem Abschnitt der Maschine abdichtet, der zum Waschen bestimmt ist und die Waschtrommel der Waschmaschine umfasst. Die Dichtvorrichtung hat eine neue, optimierte Form zur Reduzierung der axialen Größe mit Vorteilen im Hinblick auf das Fassungsvermögen der Trommel und die innere Reibung.
Stand der Technik
Die Hülsen von Waschmaschinen werden zwischen der aus Kunststoff bestehenden Trommel der Waschmaschine und eine Motorwelle zum Antrieb der Trommel der Waschmaschine eingefügt.
Die Hülsen sind in der Regel in das Kunststoffmaterial der Trommel eingegossen und umfassen eine Nabe, vorzugsweise aus Metall, und ein Paar Wälzlager, die im Inneren der Nabe axial voneinander beabstandet untergebracht sind und mit der Motorwelle in Eingriff stehen, die aus der Hülse herausragt, um die Trommel zu tragen.
Auf der Seite, auf der die Motorwelle axial aus der Hülse herausragt, ist diese praktisch zur Trommel hin freiliegend, und um die Wälzlager vor Wasser, Reinigungsmitteln und anderen festen Verunreinigungen (wie Sand, Fasern und Kieselsteinen) zu schützen, wird eine Dichtvorrichtung hergestellt, die in ihrer gebräuchlichsten Form zwei Abschirmungen und zwei oder drei Dichtlippen hat, die an einer ersten der beiden Abschirmungen befestigt sind und mit der zweiten der beiden Abschirmungen in Gleitkontakt stehen. Um die Dichtwirkung zu erhöhen, ist eine dieser Lippen in der Regel auch mit einer Feder ausgestattet, die die entsprechende Lippe radial gegen die Dichtfläche der zweiten Abschirmung drückt.
Derartige Dichtvorrichtungen sind zwar mit einer optimalen Dichtungsleistung versehen, haben jedoch relativ große axiale Abmessungen, die in einigen Fällen den nutzbaren Raum für die Trommel, d. h. ihr Volumen, einschränken, vor allem in Fällen, in denen die entsprechenden Waschmaschinen kleine axiale Abmessungen haben müssen.
Außerdem haben die oben beschriebenen Dichtvorrichtungen zwar ein optimales Dichtungsvermögen, verursachen aber auch relativ hohe Reibungskräfte, die sich nachteilig auf den Energieverbrauch der Waschmaschinen auswirken.
Es ist daher notwendig, eine Dichtvorrichtung zu definieren, die eine neue konstruktive Lösung bietet, die die oben genannten Nachteile lösen oder zumindest abschwächen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Um die genannten technischen Probleme im Wesentlichen zu überwinden, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtvorrichtung für Hülsen von Waschmaschinen bereitzustellen, die es ermöglicht, auch bei Waschmaschinen mit kleinen axialen Abmessungen den Bauraum für die Trommel zu optimieren.
Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtvorrichtung für Hülsen von Waschmaschinen bereitzustellen, die neben einem guten Dichtungsvermögen auch eine geringe Reibung aufweist und Einsparungen im Verbrauch ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung stellt daher eine Dichtvorrichtung für Hülsen von Waschmaschinen bereit, die mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs versehen ist, der der vorliegenden Beschreibung beigefügt ist.
Weitere bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind gemäß den Merkmalen der beigefügten abhängigen Ansprüche beschrieben.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die eine nicht-limitierende Ausführungsform der Erfindung zeigen, in der:

1 schematisch den Abschnitt der Waschmaschine, in dem die Dichtvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung untergebracht ist, zeigt und
2 schematisch eine Ansicht einer Dichtvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Radialschnitt zeigt.

Ausführliche Beschreibung
Rein beispielhaft und mit Bezug auf die vorgenannten Figuren wird die Dichtvorrichtung für Hülsen von Waschmaschinen mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. In solchen Maschinen werden zwei radiale Rillenkugellager verwendet, an denen die Dichtvorrichtung axial außen befestigt ist.
1 zeigt insbesondere den Abschnitt der Waschmaschine, in dem die Dichtvorrichtung 1 untergebracht ist und in dem auch Folgendes zu sehen ist:

- eine Lagereinheit 2 des Paares von Lagereinheiten, die einen radialen Außenring 3, einen radialen Innenring 4 und eine Reihe von Wälzkörpern 5 umfasst,
- eine Hülse 6, die ortsfest und integral mit einer Waschtrommel der Waschmaschine verbunden ist,
- eine Motorwelle 7, die aus der Hülse herausragt, um die Trommel der Waschmaschine zu tragen.

Alle oben genannten Komponenten sind achsensymmetrisch in Bezug auf eine zentrale Achse A.
In der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen sind Begriffe und Ausdrücke, die Positionen und Richtungen angeben, wie „radial“, „axial“ oder „quer“, mit Bezug auf die Symmetrieachse A gemeint.
Mit Bezug auf 2 umfasst die Dichtvorrichtung 1:

- eine erste ringförmige, feststehende Abschirmung 8 aus Blech, die dazu bestimmt ist, im Gebrauch mit der Hülse 6 verbunden zu werden, und die einen ersten zylindrischen Montageabschnitt 8a und einen ersten geflanschten Abschnitt 8b hat, und
- eine zweite ringförmige, drehbare Abschirmung 9, ebenfalls aus Metallblech, die gegenüber der ersten Abschirmung 8 angeordnet ist und dazu bestimmt ist, im Betrieb mit der Motorwelle 7 verbunden zu werden, und die einen zweiten zylindrischen Abschnitt 9a und einen zweiten geflanschten Abschnitt 9b hat.

Die beiden zylindrischen ringförmigen Abschirmungen 8, 9, die einander gegenüberliegen, definieren einen ersten ringförmigen Hohlraum M mit vorbestimmten axialen Abmessungen.
Die Dichtvorrichtung 1 umfasst ferner:

- ein erstes Elastomerelement 10, das einstückig von der ersten Abschirmung 8 getragen wird, die der zweiten Abschirmung 9 gegenüberliegt, wobei das erste Elastomerelement 10 mit mindestens einer ringförmigen gleitenden Dichtlippe 11 versehen ist, die dazu bestimmt ist, im Gebrauch mit dem zweiten zylindrischen Abschnitt 9a der zweiten Abschirmung 9 in Kontakt zu kommen, und
- einem zweiten Elastomerelement 12, das einstückig von der zweiten Abschirmung 9 getragen wird, gegenüber der ersten Abschirmung 8 und gegenüber dem ersten Elastomerelement 10. Genauer gesagt ist der erste ringförmige Hohlraum M zwischen dem ersten Elastomerelement 10 und dem zweiten Elastomerelement 12 definiert. Letzteres umfasst ferner einen nicht berührenden distalen radialen Abschnitt 13, der ausgebildet ist, um im Gebrauch mit der Hülse 6 zusammenzuwirken, um eine zweite ringförmige Zwischenwand M1 zu bilden, die als erste Barriere gegen das Eindringen von Waschflüssigkeiten oder anderen Verunreinigungen wirkt. Dieser zweite ringförmige M1 stellt unter Ausnutzung der geometrischen Randbedingungen der Waschmaschine eine Minimierung des Eindringens von festen Verunreinigungen her.

Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist die erste Abschirmung 8 außen in der Hülse 6 befestigt, wobei ein dritter zylindrischer Abschnitt 10a des ersten Elastomerelements 10 dazwischen liegt, und axial mit dem ersten zylindrischen Abschnitt 8a der Abschirmung 8 gegen den radialen Außenring 3. Im Vergleich zum Stand der Technik erfordert diese Lösung für die Befestigung der Dichtvorrichtung weder eine Bearbeitung des radial äußeren Rings 3 (zum Beispiel die Herstellung einer Befestigungsnut) noch der Hülse 6.
Alternativ könnte gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform, die sich leicht von dieser ableiten lässt, der erste zylindrische Abschnitt 8a mit einer freien ringförmigen Kante an der Außenseite des Lagers 2 befestigt werden und direkt den zweiten ringförmigen Hohlraum M1 mit dem berührungsfreien distalen radialen Abschnitt 13 des zweiten Zahnkranzes 12 bilden.
Darüber hinaus ist die zweite Abschirmung 9 innenseitig mit Übermaß an der Motorwelle 7 und axial mit dem zweiten zylindrischen Abschnitt 9a der Abschirmung 9 an dem radialen Innenring 4 befestigt.
Gemäß der Erfindung sind das erste Elastomerelements 10 und das zweite Elastomerelement 12 mit einer Mehrzahl von Paaren ringförmiger Dichtlippen L1, L2 versehen, die innerhalb des ersten ringförmigen Hohlraums M angeordnet sind. Die erste Dichtlippe L1 und die zweite Dichtlippe L2 der Mehrzahl von Paaren ringförmiger Dichtlippen L1, L2 liegen im Wesentlichen radial und axial übereinander und haben vorbestimmte axiale Abmessungen, um innerhalb des ersten ringförmigen Hohlraums M und mit der ersten und der zweiten Dichtlippe der anderen Paare ringförmiger Dichtlippen L1, L2 ein gewundenes Labyrinth L zu bilden, das ausgebildet ist, um das Eindringen von Waschflüssigkeiten oder anderen Verunreinigungen in die Hülse 6, d.h. den Abschnitt der Waschmaschine, in dem die Lagereinheiten 2 untergebracht sind, zu erschweren.
Die erste und die zweite Dichtlippe jedes Paares ringförmiger Dichtlippen L1, L2 liegen radial und axial übereinander, sind aber auch radial und axial voneinander getrennt, d.h. berührungsfrei zueinander.
In der in 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Dichtvorrichtung 1 sind das erste Elastomerelement 10 und das zweite Elastomerelement 12 jeweils mit einer gleichen Anzahl N ringförmiger Lippen L1, L2 bereitgestellt, wobei der Wert von N, um die erforderliche Dichtwirkung zu erhalten, größer als drei sein muss. Vorteilhafterweise sind, wie in 2 dargestellt, sowohl das erste Elastomerelement 10 als auch das zweite Elastomerelement 12 jeweils mit fünf ringförmigen Dichtlippen L1, L2 versehen, die berührungslos sind.
Dabei sind sowohl die Anzahl als auch die axialen Abmessungen der ringförmigen Dichtlippen L1, L2 so optimiert, dass das gewundene Labyrinth L möglichst lang, kompatibel mit den Abmessungen des Hohlraums M, und möglichst schmal hergestellt wird, ohne dass sich die ringförmigen Lippen L1, L2 berühren und zu Reibungsverlusten führen.
Vorzugsweise ist die zweite ringförmige Abschirmung 9 so gestaltet, dass der zweite zylindrische Abschnitt 9a, der zur Befestigung dient, dem radial inneren Ring 4 zugewandt ist. Dies bedeutet auch, dass die ringförmige Gleitdichtlippe 11 auf der radial äußeren Fläche 9a' des zweiten zylindrischen Abschnitts 9a gleitet. Daraus ergeben sich vor allem zwei Vorteile:

- Eine verbesserte Passung der Dichtvorrichtung, da der zweite zylindrische Abschnitt 9a an der Mantelfläche des radial inneren Rings 4 zur Anlage kommt. Außerdem hat der zweite zylindrische Abschnitt 9a eine radial äußere, leicht kegelstumpfförmige Mantelfläche 9a', so dass die ringförmige Gleitdichtlippe 11 während des Einbaus nicht verformt wird.
- Die axiale Größe der gesamten Dichtvorrichtung 1 ist auf ein Minimum reduziert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Dichtvorrichtung es ermöglicht, eine Reihe von Vorteilen zu erhalten und die mit der vorliegenden Erfindung verfolgten Ziele zu erreichen.
Vor allem die Verringerung der Reibungsverluste und damit eine erhebliche Energieeinsparung. Im Vergleich zu bekannten Lösungen, die zwei oder sogar drei Kontaktlippen verwenden, wurde die Anzahl der Kontaktlippen auf eine reduziert. Die Dichtungsleistung wird im Wesentlichen durch das gewundene Labyrinth gewährleistet und ist daher nicht von der Kontaktkraft der Gleitlippe abhängig, was die Reibungsverluste verringert.
Zweitens ermöglicht diese Dichtvorrichtung, die sich das Konzept der „Rinnenbildung“ zunutze macht, d.h. zwei einander gegenüberliegende Abschirmungen, die sehr nahe beieinander liegen, eine erhebliche Verringerung der axialen Größe, die im Vergleich zu anderen bekannten Lösungen weniger als die Hälfte beträgt. Dies maximiert den axialen Raum, der für die Waschtrommel zur Verfügung steht, und erhöht somit die Last der Trommel der Waschmaschine.
Drittens ermöglicht die Optimierung des gewundenen Labyrinths, das durch die Anzahl und die Abmessungen der Dichtlippenpaare sehr lang und sehr schmal ist, die maximale Ausnutzung der durch das „Rinnensystem“ gebotenen Dichtheit und die Gewährleistung einer ausgezeichneten Dichtungsleistung. All dies wird weiterhin durch die Geometrie des zweiten Elastomerelements gewährleistet, das den nicht berührenden distalen radialen Abschnitt umfasst, der mit der Hülse den zweiten ringförmigen Hohlraum bildet, der als erste Barriere für das Eindringen von Wasser und Verunreinigungen wirkt.
Schließlich ist die Montage der Dichtvorrichtung vereinfacht, da sie keine weitere Bearbeitung der anderen Komponenten erfordert, und sehr präzise, da sie als Anschlagflächen der Oberflächen der Ringe der Lagereinheit hergestellt werden kann.
Es ist zu beachten, dass neben den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung viele weitere Varianten existieren. Es muss auch verstanden werden, dass diese Ausführungsformen sind einfach Beispiele und schränken nicht den Umfang der Erfindung oder ihre Anwendungen oder ihre möglichen Auslegungen. Im Gegenteil, obwohl die obige Beschreibung es dem Fachmann ermöglicht, die vorliegende Erfindung zumindest gemäß einer beispielhaften Ausführungsform davon zu verwirklichen, versteht es sich von selbst, dass viele Variationen der beschriebenen Komponenten möglich sind, ohne dass dadurch der Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, wörtlich und/oder gemäß ihren gesetzlichen Entsprechungen ausgelegt wird, überschritten wird.

Claims

Dichtvorrichtung (1) für eine Hülse (6) von Waschmaschinen, die im Inneren mit Lagereinheiten (2) versehen ist, wobei die Vorrichtung umfasst: - eine erste ringförmige Abschirmung (8), die ortsfest ist, aus Metallblech hergestellt ist, einen ersten zylindrischen Abschnitt (8a) zur Montage und einen ersten geflanschten Abschnitt (8b) hat, und die ein erstes elastomeres Element (10) einstückig trägt, - eine zweite ringförmige rotierende Abschirmung (9), die ebenfalls aus Metallblech hergestellt ist, die gegenüber der ersten ringförmigen Abschirmung (8) angeordnet ist, einen zweiten zylindrischen Abschnitt (9a) und einen zweiten geflanschten Abschnitt (9b) aufweist und ein zweites elastomeres Element (12) trägt, wobei das erste und das zweite elastomere Element einander gegenüberliegen, um einen erste ringförmige Hohlraum (M) mit vorbestimmten axialen Abmessungen zu definieren, und - eine Mehrzahl von Paaren ringförmiger Dichtlippen (L1, L2), die innerhalb des ersten ringförmigen Hohlraums (M) angeordnet sind, wobei eine erste Dichtlippe (L1) jedes Paars ringförmiger Dichtlippen (L1, L2) Teil des ersten elastomeren Elements (10) ist und von der ersten ringförmigen Abschirmung (8) getragen ist und eine zweite Dichtlippe (L2) jedes Paars ringförmiger Dichtlippen (L1, L2) Teil des zweiten elastomeren Elements (12) ist und von der zweiten ringförmigen Abschirmung (9) getragen ist; wobei die Dichtvorrichtung (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Dichtlippe (L1) und die zweite Dichtlippe (L2) der Mehrzahl von Paaren ringförmiger Dichtlippen (L1, L2) im Wesentlichen radial und axial übereinander angeordnet sind und vorbestimmte axiale Abmessungen haben, um radial und axial voneinander getrennt zu sein und um innerhalb des ersten ringförmigen Hohlraums (M) und mit den ersten und zweiten Dichtlippen der anderen Paare von ringförmigen Dichtlippen (L1, L2) ein gewundenes Labyrinth (L) zu definieren, das ausgebildet ist, um das Eindringen von Waschflüssigkeiten oder anderen Verunreinigungen innerhalb der Hülse (6) zu den Lagereinheiten (2) zu verhindern.
Dichtvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei das erste elastomere Element (10) und das zweite elastomere Element (12) jeweils mit einer gleichen Anzahl (N) ringförmiger Dichtlippen (L1, L2) bereitgestellt sind, und wobei der Wert von (N) größer als drei ist.
Dichtvorrichtung (1) gemäß Anspruch 2, wobei die Anzahl (N) der ringförmigen Lippen (L1, L2) genau gleich fünf ist.
Dichtvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite elastomere Element (12) einen nicht-berührenden distalen radialen Abschnitt (13) umfasst, der ausgebildet ist, um im Gebrauch mit der Hülse (6) zusammenzuwirken, um einen zweiten ringförmigen Hohlraum (M1) zu bilden, der als eine erste Barriere für das Eindringen von Waschflüssigkeiten oder anderen Verunreinigungen wirkt.
Dichtvorrichtung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die erste ringförmige Abschirmung (8) durch Zwischenschaltung eines dritten zylindrischen Abschnitts (10a) des ersten elastomeren Elements (10) außen mit Übermaß in der Hülse (6) und axial durch den ersten zylindrischen Montageabschnitt (8a) an einem radialen Außenring (3) der Lagereinheit (2) befestigt ist.
Dichtvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein freier ringförmiger Rand des ersten zylindrischen Montageabschnitts (8a) axial zur Außenseite der Lagereinheit (2) weist und im Gebrauch mit einem nicht berührenden distalen radialen Abschnitt (13) des zweiten elastomeren Elements (12) zusammenwirkt, um einen zweiten ringförmigen Hohlraum (M1) zu bilden, der als erste Barriere gegen das Eindringen von Waschflüssigkeiten oder anderen Verunreinigungen wirkt.
Dichtvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Abschirmung (9) innen mit Übermaß an einer Motorwelle (7) von Waschmaschinen und axial mittels des zweiten zylindrischen Montageabschnitts (9a) gegen einen radial inneren Ring (4) der Lagereinheit (2) befestigt ist.
Dichtvorrichtung (1) gemäß Anspruch 7, wobei der zweite zylindrische Montageabschnitt (9a) der Abschirmung (9) dem radial inneren Ring (4) zugewandt ist und das erste elastomere Element (10) mit einer ringförmigen Gleitdichtlippe (11) versehen ist, die im Gebrauch mit einer radial äußeren Seitenfläche (9a') des zweiten zylindrischen Montageabschnitts (9a) zusammenwirkt.
Dichtvorrichtung (1) gemäß Anspruch 7, bei der die radial äußere Mantelfläche (9a') eine leicht kegelstumpfförmige Form hat.