DE2504655C2 - Dichtungsanordnung für relativ zueinander drehbare Teile - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung für relativ zueinander drehbare Teile und betrifft insbesondere metallische Dichtungsringe für Spurwalzen von Raupenschleppern und dergleichen.

Aus US-PS 27 10 206 ist eine Dichtungsanordnung für eine rotierende Welle bekannt, bei der Dichtungsflächen zweier metallischer Dichtungsringe in axialer Richtung in Dichtungsberühmng stehea wobei der eine der Dichtungsringe an seinem inneren Durchmesser einen gegen die andere Dichtungsfläche vorspringenden schmalen, ringförmigen Dichtungsstreifen aufweist Die Dichtungsringe sind durch Montageelemente an den relativ zueinander drehbaren Teilen festgelegt Die Montageelemente sind als Vorspannmittel zur Ausübung eines Drucks auf die Dichtungsringe ausgebildet Zu den Vorspannmitteln gehört ein Paar konischer Schrägflächen. zwischen denen ein elastisch nachgiebiger O-Ring zusammengepreßt wird, so daß er einen axialen Druck auf den Dichtungsring ausübt.

Diese bekannte Dichtungsanordnung ist in verschiedener Hinsicht umbefriedigend. Es wird nicht berücksichtigt, daß sich die Dichtungsringe infolge der Reibung zwischen den metallischen Dichtungsflächen verformen. Der ringförmige Dichtungsstreifen des einen Dichtungsrings beginnt nicht am kleinsten möglichen Innendurchmesser, so daß die Relativgeschwindigkeit des einen Dichtungsringes gegenüber dem anderen größer als notwendig ist. was die Reibung erhöht. Auf der radialen Fläche des einen Dichtungsrings, die sich innerhalb des Dichtungsstreifens des anderen Ringes befindet, kann sich Schmutz absetzen, der bei exzentrischen Bewegungen der Ringe in die Dichtungszone gelangt und zu erhöhtem Verschleiß führt.

GB-PS 13 39 497 zeigt eine ähnliche Dichtungsanordnung, bei tier die metallischen Dichtungsringe sogar noch in für die Relativgeschwindigkeit nachteiliger Weise an ihren äußeren Durchmessern zusammengedrückt werden.

In US-PS 34 52 995 sind verschiedene Beispiele für weitere ähnliche Dichtungsanordnungen gezeigt, darunter auch Ausführungen, bei denen die Dichtungsfläehe am inneren Durchmesser der Dichtungsringe liegen, aber hier befinden sich diese Dichtungsflächen nicht an der dem Schmutz ausgesetzten äußeren Seite der Dichtungsanordnung, an der vielmehr ein keilförmiger Spalt ausgebildet ist. in dem sich Schmutz ablagern kann. Außerdem sind diese Dichtungsanordnungen in aufwendiger Weise aus einer Vielzahl von Einzelteilen aufgebaut. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Dichtungsanordnung der vorstehend beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß die Erwärmung der Dichtungsflächen durch Reibung und eine damit verbundene Verformung der Dichtungsringe vermindert werden sowie ein besserer Abschluß gegen das Eindringen von Schmutzpartikeln in die Dichtungszone erreicht und damit die Lebensdauer einer einfachen, kompakten Dichtung insbesondere für Spurwalzen von Raupenschleppern erhöht wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Kombination gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen.

Die Anordnung der Dichtungszone an einen möglichst kleinen inneren Durchmesser der beiden Dichtungsringe ergibt eine Verminderung der Oberflächengeschwindigkeit an der Dichtungsfläche. Hierdurch wird die sich aus der Reibung ergebende Erwärmung verringert. Da vorzugsweise der Innendurchmesser an die dem Schmutz ausgesetzte Seite der Dichtungsanordnung gelegt ist, führt eine Verformung der Dichtungsringe aufgrund der Erwärmung nicht einem wesentlichen Eindringen von Schleifstoffen oder Schmutz

b5 zwischen die Ringe. Vorteilhaft ist auch, daß keiner der beiden Dichtungsringe eine über den anderen nach innen vorspringende Fläche besitzt, an der sich Schmutz absetzen könnte, der bei exzentrischen Bewegungen des

eine Ringes in die Dichtungszone gelangen würde. Die am inneren Durchmesser angeordnete Dichtungszone ermöglicht auch, die Gesamtgröße der Dichtungsanordnung zu vermindern, wozu auch die Anwendung eines einzigen, die Dichtungsringe zusammendrückenden, zwischen den Schrägflächen angeordneten, elastischen O-Ringes beiträgt.

Die Dichtungsanordnung ist insbesondere bei den Spurwalzen von großen Hochgeschwindigkeits-Raupenfahrzeugen verwendbar, bei denen große Dichtungsdurchmesser notwendig sind, wie bei herkömmlichen Dichtungen zu relativ hohen Oberflächengeschwindigkeiten und zu Problemen mit der Zentrifugalkraft führen.

Weitere Einzelheiten werden anhand der Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine geschnittene Darstellung eines Teiles einer mit einer erfindungsgemäßen Dichtung ausgerüsteten Spurwalzenanordnung,

Fig.2 in vergrößertem Maßstab eine herausgebrochene geschnittene Ansicht eines Teiles der in Fig. 1 gezeigten Anordnung,

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende abgewandelte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung und

F i g. 4 eine ebenfalls der F i g. 2 entsprechende weitere Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine in eine Spurwalzenanordnung beispielsweise eines Raupenschleppers eingebaute erfindungsgemäße Dichtungsanordnung allgemein mit 10 bezeichnet. Es ist lediglich ein Ende der im wesentlichen symmetrisch aufgebauten Spurwalze dargestellt, zu welcher eine Welle 12 gehört, auf welcher eine Walze 14 montiert ist. Die Welle 12 ist gewöhnlich stationär angeordnet und an einem Paar seitlicher Schienen befestigt. Die Walze 14 ist mit Hilfe einer Lagerhülse 16 drehbar auf einen erweiterten Abschnitt in der Mitte der Welle 12 gelagert. Auf die Enden der Walze 14 wirkende Belastungen werden mit Hilfe von Drucklagern 18, die durch eine beispielsweise mit Schraubbolzen 22 am Ende der Walze 14 befestigte Endplatte oder Kappe 20 in ihrer Lage gehalten ist, auf die Welle übertragen.

Die Endplatte 20 weist eine Bohrung 24 auf. durch welche die mit der Walze 14 zusammengefügte Welle 12 hindurchtritt. Die Dichtungsanordnung dient dazu, den durch die Bohrung der Walze 14 und die Endplatte 20 abgegrenzten Lagerhohlraum gegen den Eintritt von Schmutz und anderen Verunreinigungen über die Bohrung oder die durch die Bohrung 24 gebildete Öffnung abzudichten. Der Hohlraum in der Bohrung der Walze 14 enthält normalerweise ein Schmiermittel in flüssigem Zustand, welches durch die Dichtungsanordnung 10 in dem Hohlraum gehalten bzw. eingeschlossen ist. Die Dichtungsanordnung 10 wirkt also in der Weise, daß sie den Austritt von öl und Schmiermittel aus der abgeschlossenen Kammer ebenso verhindert wie das Eindringen von Schmutz und ähnlichen Stoffteilchen in den Lagerbereich.

Die Dichtungsanordnung 10 ist in einer in der Endplatte 20 ausgebildeten und zur Bohrung 24 und der Welle 12 konzentrischen Vertiefung 26 angeordnet. Die Dichtung selbst umfaßt einen ersten Ringteil 28 und einen zweiten Ringteil 30, welche mit Hilfe weiterer Einbau- und Halterungselemente innerhalb der Platte 20 auf der Welle 12 angebracht sind. Zu den Einbauelementen für die beiden Ringteile gehören zwei ringförmige, elastisch nachgiebige Elemente 32 und 34 zur Anbringung oder Befestigung der jeweiligen Ringteile an dem zugeordneten Bauteil.

Fig.2 zeigt deutlich, daß ein Dichtungselement 28 vorzugsweise aus einer einfachen Unterlegscheibe besteht, deren radial ausgerichtete Ringflächen parallel zueinander sind. Die Dichtungsfläche ist zur Glättung vorteilhaft und vorzugsweise eben geschliffen bzw. poliert. Der zweite Ringteil 30 ist so ausgebildet, daß der innere Bereich seiner Stirnfläche eine schmale, streifenförmige Dichiungsfläche bei dem mit S6 bezeichneten inneren Durchmesser abgrenzt, von welchem der obere bzw. äußere Radialbereich 38 der Stirnfläche schräg abfällt, um einen V-förmigen Spalt zwischen den außen liegenden Bereichen der Dichtungsteile 28 und 30 festzulegen. Die Dichtungsteile 28 und 30 sind also derart ausgebildet und angeordnet, daß sie eine Dichtungsanordnung bilden, in welcher an ihrem inneren Durchmesser ein schmaler Dichtungsstreifen abgegrenzt ist.
Zu den Einbauelementen für den Ring 30 gehört ein Paar konvergierender konischer Flächen 40 und 42. die am Innendurchmesser des Teiles 30 der Ringdichtung bzw. am Außendurchmesser der Welle 12 ausgebildet sind. Ein torischer Ring oder ein elastisch nachgiebiger ringförmiger Teil 34 ist zwischen diesen beiden Flächen gehalten und bewirkt wegen der Zuordnung dieser Flächen zueinander, daß der Dichtungsteil 30 in axialer Richtung entlang der Welle 12 vorgespannt und in Dichtberührung mit dem ersten Dichtungsteil 28 gebracht wird.

Dieser elastisch nachgiebige Einbau der Ringdichtungsteile 28 und 30 läßt in einem gewissen Umfang eine Fehlausrichtung oder Verlagerung der Welle und des Walzengliedes oder anderer Elemente der Anordnung zu und ermöglicht, daß ein sicherer Dichtungseingriff zwischen den Dichtungsteilen aufrechterhalten bleibt.

Die Dichtungsringe 28 und 30 bestehen vorzugsweise aus einem aus einer Eisenlegierung gegossenen Formteil mit einer geschliffenen oder polierten Dichtungszone. Der Ring 28 ist so ausgeführt, daß er eine nach innen gekehrte geschliffene oder polierte ebene Oberfläche 28a aufweist. Der Ring 30 weist an seinem Außendurchmesser bei 38 eine deutliche Abschrägung und an der Dichtungsfläche in der Zone 36 eine nur geringe Abschrägung auf. Der abfallende Bereich bei 38 ist vorzugsweise in einer Größenordnung von etwa 2^C geneigt und sorgt somit für eine keilförmige Zone, die für das in dem Walzenhohlraum enthaltene Schmiermittel offen ist. Im Dichtungsbereich 36 ist ein erheblich kleinerer Keil in einer bevorzugten Größenordnung von 0" und 1 Minute bis 0' und 2 Minuten, der sehr genau durch Schleifen hergestellt werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist der Ring 30 mit leichtem Druck gegen den sich drehenden Ring 28 vorgespannt.
Die durch die Metallberührung der inneren Zone der Reibungsflächen bei 36 erzeugte Erwärmung ist wegen der viel geringeren Geschwindigkeit der Dichtungsfläche bei der vorliegenden Erfindung erheblich geringer als bei bekannten Konstruktionen, bei welchen die Dichtungsfläche am äußeren Umfang angeordnet ist.

Die in dem Metallring 30 im Zusammenhang mit der Belastung durch den Ring 34 erzeugte Erwärmung führt dazu, daß sich das Profil des Ringes 30 verformt, wie durch den Pfeil B angedeutet ist. Diese beim Betrieb auftretende Verformung und die Wirkung schleifender oder schmirgelnder Partikel am inneren Umfang der Dichtung führt dazu, daß sich während des Betriebes innerhalb des inneren Umfanges der Dichtungszone 36 ein nicht dargestellter, verhälinismäßig schmaler Dich-

tungsstreifen ausbildet. Die zunehmende Abnutzung der aneinander stoßenden Flächen der Ringe bewirkt dann, daß sich der Dichtungsstreifen allmählich vorrükkend selbsttätig nach außen verlagert.

Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ermöglicht durch die einfache Montage in einer Vertiefung eine sehr wirtschaftliche Konstruktion und gewährleistet gleichzeitig eine Dichtung, die einer Vielzahl von Konstruktionen angepaßt werden kann und in jedem Fall die gewünschten Belastungen der Dichtungsflächen sicherstellt. Ferner ist es möglich, die Welle 12 mit der einteilig angeformten, geneigten Fläche 42 ebenfalls sehr wirtschaftlich durch Strang- oder Fließpressen oder auf andere Weise herzustellen. Ferner verringert die Anbringung des Dichtungsstreifens auf einem inneren Umfang der Anordnung die Wärmeerzeugung bei hohen Drehzahlen in Hochgeschwindigkeitswalzen, die heutzutage in zunehmendem Maße verwendet werden. F i g. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, wobei die gleichen Teile mit den gleichen Bezugzeichen versehen sind. Bei dieser Ausführungsform ist ein Ringteil 44 in der Vertiefung 26 angeordnet und mit Hilfe eines O-Ringes 46 abgedichtet. Ein zweiter Ring 48, der ähnlich wie der Ring 30 in F i g. 1 und 2 ausgebildet ist, jedoch demgegenüber einen erheblich geringeren Radialquerschnitt aufweist, ist ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform eingebaut, daß er mit einer Dichtungsfläche 50 mit der Stirnfläche des Ringes 44 in Berührung steht Diese Konstruktion ermöglicht gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform eine in ihren radialen Abmessungen kompaktere Dichtungsanordnung.

Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist in Fig.4 dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Teile wieder die gleichen Bezugszeichen tragen. Bei dieser Ausführungsform weist die Dichtungsanordnung einen ersten, aus gewalztem Metallblech hergestellten Dichtungsring 52 auf, der mittels eines elastisch nachgiebigen O-Ringes 54 in der Vertiefung 26 geführt bzw. gehalten ist. Der Ringteil 52 der Dichtung weist einen axial vorstehenden, nach innen gezogenen Bordrand mit einem an seinem inneren Ende am Innenumfang abgegrenzten schmalen Dichtungsstreifen auf. Ein zweiter Ringdichtungsteil 58 ist in ähnlieher Weise aus gewalztem Stahl- oder Eisenblech derart geformt, daß er entlang seiner radial nach innen gekehrten Umfangsfläche eine konvergierende Schrägfläche 60 und am innersten Durchmesser seiner Stirnfläche einen schmalen Dichtungsstreifen 62 aufweist, der mit der entsprechenden Dichtungslippe 56 des anderen Ringes 52 in Berührung steht. Dieser Aufbau gewährleistet eine äußerst preisgünstige Herstellung und eine in radialer Richtung besonders kompakte Konstruktion. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform in vorteilhafter Weise ein weiter geöffneter V-Spalt 64 zwischen den Dichtungsteilen vorgesehen.

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung sehr preisgünstig sowie in axialer und radialer Richtung sehr kompakt aufgebaut werden kann, wobei eine hohe Betriebssicherheit bei langer Lebensdauer gewährleistet ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

1. Patentansprüche:

   L Dichtungsanordnung für relativ zueinander drehbare Teile, bei der Dichtungsflächen zweier metallischer Dichtungsringe in axialer Richtung in Dichtungsberührung stehen, eine der Dichtungsflächen an ihrem inneren Durchmesser mit einem schmalen ringförmigen Dichtungsstreifen ausgebildet ist und die Dichtungsringe durch erste und zweite Montageelemente an jeweils einem der relativ zueinander drehbaren Teile festgelegt sind, wobei zu den einen Montageelementen Vorspannmittel zur Ausübung eines Druckes auf die Dichtungsringe gehören und diese Vorspannmittel ein Paar gegenüberliegend angeordneter, konvergierender, konischer Schrägflächen und einen zwischen diesen Schrägflächen zusammengepreßten elastisch nachgiebigen O-Ring aufweisen, wobei die eine Schrägfläche an einem der Dichtungsringe und die andere Schrägfläche an einem der relativ zueinander drehbaren Teile ausgebildet ist. dadurch gekennzeichnet, daß die durch den schmalen ringförmigen Dichtungsstreifen (36, 50, 62) radial begrenzte Dichtungszone am inneren Durchmesser beider Dichtungsringe (28, 44, 52 und 30,48, 58) der Dichtungsanordnung (10) angeordnet ist.
2. 2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der eine Dichtungsring (28,44) als Flachring mit einander abgekehrten Radialflächen ausgebildet ist und der andere Dichtungsring (30, 48). an dessen inneren Umfang eine Schrägfläche (40) ausgebildet ist. an seiner dichtenden Seite derart geformt ist. daß er den Dichtungsstreifen (36, 50) an seinem inneren Durchmesser abgrenzt.
3. 3. Dichtungsanordnung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dichtungsringe (52, 58) aus Metallblech mit einem nach innen gebogenen Rand geformt sind, daß sie an ihren Innendurchmessern Dichtungsstreifen (56,62) geringer radialer Breite abgrenzen, wobei der eine Dichtungsring (58) eine innere Schrägfläche (60) aufweist.
4. 4. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung gegen das Eindringen von Schmutz am Innendurchmesser vorgesehen ist.
5. 5. Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer konischen Schrägfläche (40, 60) am inneren Umfang ausgebildete Dichtungsring (30,48, 58) mittels des elastischen O-Ringes (34) auf einer feststehenden Welle (12) angeordnet ist, an welcher eine konische Schrägfläche (42) angeformt ist, und der andere Dichtungsring (28, 44, 52) in einer zur Welle (12) konzentrischen Vertiefung (26) einer Spurwalze aufgenommen und durch ein elastisches Element (32,46,54) abgedichtet ist.