DE10322027A1

DE10322027A1 - Bahnantrieb mit Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE10322027A1
Application number: DE2003122027
Authority: DE
Inventors: Klaus Joos
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-17
Also published as: DE10322027B4

Abstract

Um insbesondere bei einem Bahnantrieb zwischen elektrischer Maschine und Getriebe eine wirksame Dichtungsanordnung (10) zu schaffen, werden die Dichtungsflächen (11) der Dichtungsanordnung (10) mit zumindest einer umlaufenden Nut (8) versehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bahnantrieb mit einem ölgeschmierten Getriebe, wobei sich zwischen der elektrischen Maschine des Bahnantriebs und dem Getriebe zumindest eine Dichtungsanordnung mit mehreren Dichtflächen zwischen der Welle und der Dichtungsanordnung befindet.
Bei Bahnantrieben mit ölgeschmierten Getrieben erfolgt eine Abdichtung der Wellen durch berührungslose Dichtungen. Diese berührungslose Dichtungen weisen glattflächige Dichtflächen u.a. zwischen rotierender Welle und der Dichtungsanordnung auf.
In Einzelfällen werden auch Schneidendichtringe eingesetzt, bei denen dünne spitze Schneiden einen Dichtspalt verengen. Dabei wird ein Berührung von Welle und Dichtring geschaffen, was insbesondere bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen zu einem Stromübergang vom Gehäuse auf die Welle führt. Damit stellen sich parasitäre Potentialverschleppungen, und gegebenenfalls Schädigungen der Lager ein.

So ist z.B. aus der EP 0 476 476 A1 eine Dichtungsanordnung bekannt, die eine Labyrinthdichtung aufweist, auf deren Eintrittsseite zwischen einem rotierenden Teil und einem an der Labyrinthdichtung angeformten Ringrand ein radialer Spalt gebildet ist, bei welcher Anordnung ferner an der Welle von im Körper der Labyrinthdichtung ausgebildeten Kammern überdeckte Abspritzkanten bildenden Abstufungen vorgesehen sind, deren Durchmesser zum Austrittsspalt der Labyrinthdichtung hinzunimmt und bei die Kammern in einer Abflussöffnung versehen sind.

Des Weiteren ist aus der EP 0 656 680 B1 ebenfalls eine Dichtungsanordnung bekannt, die über Labyrinthdichtungen versucht einen Bahnantrieb gegenüber seinem ölgeschmierten Getriebe abzudichten.

Nachteilig dabei ist jeweils, dass die Dichtwirkung unzureichend ist, so dass insbesondere gasförmige Medien einen sehr geringen Strömungswiderstand antreffen und somit der darin enthaltene Ölnebel durch eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit des Mediums mitgerissen wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine Dichtungsanordnung insbesondere für Bahnantriebe zu schaffen, die bei reduziertem Bauraum eine vergleichbare Dichtwirkung erzielt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, dass zumindest eine Dichtfläche wenigstens eine umlaufende Nut aufweist.

Durch zumindest eine erfindungsgemäße umlaufende Nut innerhalb einer, insbesondere zylindrischen Dichtfläche der Dichtanordnung wird der Strömungswiderstand für gasförmige Medien beim Durchströmen der Dichtungsanordnung erhöht. Dies wird erreicht, in dem die Strömung des Mediums durch die Nut von der Welle oder einem weiteren mitrotierenden Element abgeschält wird. Dadurch reduzieren sich die bei berührungslosen Dichtungen auftretenden Leckageströme ganz erheblich.

Insbesondere bei Bahnantrieben führt die verringerte Strömungsgeschwindigkeit der die Dichtungsanordnung durchströmenden Luft, zu einem vergleichsweise verbessertem Abscheidegrad des in dieser Luft enthaltenden Ölnebels.

Durch die Erhaltung der Berührungslosigkeit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung bei verbesserten Abscheidegrad des Ölnebels werden außerdem Probleme, z.B. Lagerströme vermieden. Derartige Dichtungsanordnungen sind auch bei bestehenden Bahnantrieben, die Probleme mit der Öldichtigkeit aufweisen, nachrüstbar.

Durch den verbesserten Abscheidegrad des Ölnebel kann die notwendige Anzahl von Dichtungskammern gegenüber herkömmlichen Labyrinthdichtungen verringert werden, so dass die axiale Ausdehnung dieser Dichtungsanordnung reduziert werden kann, was zu einer Kosteneinsparung und einem reduzierten Bauvolumen der Gesamtanordnung führt.

Die Dichtfläche wird erfahrungsgemäß zwischen der Dichtungsanordnung und der Welle, ebenso ist es möglich, dass ein, die Welle umschreibendes und dabei an der Welle befestigtes Element vorhanden ist, das mit der Dichtungsanordnung die Dichtungsfunktion herstellt. Derartige Elemente können insbesondere durch Schrumpfprozesse auf der eigentlichen Welle platziert werden. Es ist außerdem möglich, eine herkömmliche Dichtungsanordnung durch Aufsatz eines Elements mit einer derartigen erfindungsgemäßen Nut auszugestalten und dieses Element auf der Welle zu positionieren, so dass auch damit eine reduzierte Strömungsgeschwindigkeit des Luft-Öl-Gemisches entsteht.

Derartige Nuten an Dichtflächen sind besonders wirkungsvoll, bei Labyrinthdichtungen, deren Dichtflächen zwischen der Dichtungsanordnung und der Welle oder der Dichtungsanordnung und an der Welle befestigten Elementen auftreten. Die Anzahl der Dichtungsanordnungen wird durch die Ausgestaltung der Dichtfläche mit einer erfindungsgemäßen Nut reduziert, so dass weniger Kammern einer Labyrinthdichtung für einen vergleichbaren Abscheidegrad des Öls aus dem Luft-Öl-Gemisch notwendig sind.

Durch die Querschnittsformen der Nuten die rechteckig oder trapezförmig ausgestaltet sein kann, kann die Strömungsgeschwindigkeit optimiert und damit dem jeweiligen Medium unterschiedlicher Viskosität angepasst werden. Selbstverständ lich sind auch verschiedene Querschnittsformen der Nuten an einer Dichtfläche vorstellbar.

Sammelkanäle und/oder Entlüftungsöffnungen zwischen den einzelnen Kammern einer Labyrinthdichtung dienen dem Abtransport des angesendeten Öls und dem Druckausgleich z.B. zwischen dem Gehäuse der elektrischen Maschinen und dem Getriebe oder auch der Außenluft, so dass die Dichtungsanordnung dem Druckausgleich dient, ohne unzulässig viel Ölnebel zu transportieren.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 Labyrinthdichtung,
2 einen Ausschnitt der Labyrinthdichtungen.
1 zeigt eine Dichtungsanordnung 10 an einer Welle 1 eines nicht näher dargestellten Bahnantriebs mit mehreren Labyrinthdichtungen 4, wobei zwischen jeder Labyrinthdichtung eine Labyrinthkammer 5 angeordnet ist. Durch die Pumpwirkung z.B. der ineinandergreifenden Verzahnungen des Getriebes kann auf der Getriebeseite 3 der Dichtungsanordnung 10 ein Überdruck entstehen. Um diesen Überdruck zu reduzieren, ist zumindest die äußerste getriebeseitige Labyrinthkammer 17 über einen Entlüftungskanal 7a mit einem entfernteren Getriebebereich verbunden.
Auf der Motorseite 2 der Dichtungsanordnung 10 kann durch Ventilationswirkung von rotierenden Motorteilen ein Unterdruck entstehen. Um diesen Unterdruck abzubauen, ist die äußerste motorseitige Labyrinthkammer 18 über einen Entlüftungskanal 7b z.B. mit der Atmosphäre verbunden. Die dazwischen liegenden Labyrinthkammern 5 sind einzeln oder gemeinsam über Sammelkanäle 6 mit dem Getriebe verbunden. Die Sam melkanäle sind auch als Siphon ausführbar, um ein Durchströmen von Gasen zu vermeiden.
Über die Entlüftungskanäle 7a, 7b kann sich ein Differenzdruck in der Dichtungsanordnung 10 insbesondere über dem Lager ausgleichen. Damit wird z.B. eine notwendige Schmierung des Lagers, in jeder Betriebsart ermöglicht. Somit wird z.B. eine Schmierung des Lager durch Schmiermittel aus dem Getriebeseite 3 durch einen Überdruck auf der Motorseite 2 nicht behindert.
Die Labyrinthkammern 5 sind insbesondere wie im unteren Teil der 1 dargestellt über Entlüftungskanäle 7a, 7b und Sammelkanäle 6 miteinander verbunden. Derartige Entlüftungs- 7a, 7b und Sammelkanäle 6 sind auch im oberen Teil der Dichtungsanordnung 10 anordenbar.
2 zeigt in einer Detaildarstellung eine Labyrinthdichtung 4, die an ihrer Dichtfläche 11 erfindungsgemäße Nuten 8 aufweist. Die Nuten 8 weisen einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt 15, 16 auf. Durch diese Nuten 8 wird der Strömungswiderstand zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Seiten insbesondere der Motorseite 2 und der Getriebeseite 3 vergrößert, so dass sich die Strömungsgeschwindigkeit der durchströmenden Luft insgesamt verringert. Damit schlägt sich Öl, das sich als Ölnebel in der Luft befindet verstärkt in den Labyrinthkammern 5 nieder. Über Sammelkanäle 6 kann dieses Öl gegebenenfalls der Getriebeseite 3 wieder zugeführt werden.

Claims

Bahnantrieb mit einem ölgeschmierten Getriebe, wobei sich zwischen der elektrischen Maschine des Bahnantriebs und dem Getriebe zumindest eine Dichtungsanordnung (10) mit mehreren Dichtflächen (11) zwischen der Welle (1) und der Dichtungsanordnung (10) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Dichtfläche wenigstens eine umlaufende Nut (8) aufweist.
Bahnantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (11) zwischen Dichtungsanordnung (10) und einem die Welle (1) umschreibenden und daran befestigten Element (1) gebildet ist.
Bahnantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (10) zumindest eine Labyrinthdichtung (4) aufweist.
Bahnantrieb nach einem oder mehrere der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (8) rechteckige oder trapezförmige Querschnitte aufweist.
Bahnantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Labyrinthkammern (17, 18, 5) der Labyrinthdichtungen (4) Sammelkanäle (6) aufweisen, die miteinander in Verbindung stehen.
Bahnantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne Labyrinthdichtungen (17, 18) eine Entlüftungsöffnung (7a, 7b) aufweisen.